CN1913395A - 数据传送装置、无线电通信系统及无线电通信方法 - Google Patents

数据传送装置、无线电通信系统及无线电通信方法 Download PDF

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CN1913395A
CN1913395A CN200610126151.7A CN200610126151A CN1913395A CN 1913395 A CN1913395 A CN 1913395A CN 200610126151 A CN200610126151 A CN 200610126151A CN 1913395 A CN1913395 A CN 1913395A
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折桥雅之
村上丰
安倍克明
松冈昭彦
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Abstract

在发送保密信息之前,在作为保密信息发送侧的第1无线电站与作为接收侧的第2无线电站之间进行发送接收,由此,推断仅第1以及第2无线电站之间共有的无线电传送路径环境,研究该无线电传送路径环境,从第1无线电站向第2无线电站发送保密信息。

Description

数据传送装置、无线电通信系统及无线电通信方法
本申请是申请日为2001年8月30日、国际申请号为PCT/JP01/07454、中国国家申请号为01803405.5、发明名称为“数据传送装置、无线电通信系统及无线电通信方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及通过无线电线路向特定的无线电站传送保密信息的数据传送装置、无线电通信系统以及无线电通信方法。
背景技术
近年,数字无线电通信由于其传送速度以及传送质量迅速提高而在通信领域中占据重要位置。另一方面,在无线电通信中,由于利用作为公共资源的电波空间,若从保密性方面出发,存在会被第3者接收这样的本质缺陷。即,通常通信内容会被第3者接收而容易泄漏信息。
因此,在以往的无线电通信中,通过将保密信息加密,而使得即使传送数据被第3者接收的情况下,第3者也不能够获知保密信息的内容。在各种领域中在研究加密并将加密应用于各种领域。是由于加密具有这样的优点,即使不改变无线电通信系统,也能够确保一定的安全性。
然而,在信息的加密中存在这样的问题,若获知用于加密的密码以及加密的步骤,则能够较容易地解读信息。特别地,在如今高速计算机普及的状况下,若不进行相当复杂的加密处理,则不能够确保安全。
特别地,在算术的加密中,为解密被加密后的信息,必须要有作为加密与解密的公共信息的加密密钥。当必须要接受该加密密钥时,若被第3者接收到加密密钥时,通常能够容易地从加密密钥与加密内容中容易地解读出保密信息。特别是在通过上述那样的无线电线路传送加密密钥以及加密信息时,危险性更大。
发明内容
本发明的目的在于,使得在通过无线电线路向特定的无线电站传送保密信息时,能够高度安全地传送保密信息。
本发明的目的在于达到下述内容,即当从第1无线电站向第2无线电站无线电传送包含保密信息的发送数据时,在传送保密信息之前,在第1无线电站与第2无线电站之间通过进行信号的发送接收,推断仅第1无线电站与第2无线电站之间共有的无线电传送路径环境,在研究所推断的无线电传送路径环境之后,从第1无线电站向第2无线电站传送保密信息。
附图说明
图1是表示本发明实施形态1的无线电通信系统构造的框图。
图2是表示图1的发送站的构造的框图。
图3是表示图1的接收站的构造的框图。
图4是表示实施形态1、3的无线电通信系统中的通信步骤的顺序图。
图5是表示实施形态1、3的通信信号的传送状态的图。
图6是表示实施形态4的脉冲串信号形成部的构造的框图。
图7是表示实施形态4的解调部以及数据流形成部的构造的框图。
图8是表示实施形态4的时间同步/独特字(unique word)抽出电路的构造的框图。
图9A是用于说明图8的时间同步/独特字抽出电路的动作的信号波形图。
图9B是用于说明图8的时间同步/独特字抽出电路的动作的信号波形图。
图10是表示实施形态4的通信信号的传送状态的图。
图11是表示实施形态5的无线电通信系统的构造的框图。
图12是表示实施形态5、6、7的无线电通信系统中的通信步骤的顺序图。
图13表示实施形态5的通信信号的传送状态。
图14是表示实施形态6、7、9的通信系统的传送状态。
图15是表示实施形态8的无线电通信系统的构造的框图。
图16是表示实施形态8、9的无线电通信系统中的通信步骤的顺序图。
图17是表示实施形态9的无线电通信系统的构造的框图。
图18是表示图17的发送站的构造框图。
图19是表示实施形态10的无线电通信系统的构造框图。
图20是表示图19的发送站的构造框图。
图21是表示图20的传送环境推断部的构造的框图。
图22是表示图20的发射特性控制部的构造框图。
图23是用于说明偏振面与电场强度、相位差的图。
图24是表示实施形态10、11的无线电通信系统的通信步骤的顺序图。
图25是用于说明实施形态10的动作的图。
图26A是用于说明天线的位置与偏振面的图。
图26B是用于说明天线的位置与偏振面的图。
图27是用于说明天线的位置与偏振面的图。
图28是表示实施形态11的无线电通信系统的构造的框图。
图29是表示实施形态12的无线电通信系统的构造的框图。
图30是表示图29的发送站的构造框图。
图31是表示图30的脉冲串信号形成部、波束生成器、调制部的构造框图。
图32是表示图30的解调部以及数据流形成部的构造框图。
图33是表示实施形态12的无线电通信系统中通信步骤的顺序图。
图34是用于说明电磁波的空间合成的图。
图35是表示其他实施形态的无线电通信系统的构造框图。
图36是表示其他实施形态的通信步骤的顺序图。
具体实施方式
以下,参照附图对于本发明的实施形态进行详细说明。
(实施形态1)
在图1中,100是整体上表示本发明实施形态1的无线电通信系统。无线电通信系统100具有发送站101以及接收站102。这里,所谓发送站101以及接收站102仅是指,将单单发送保密信息的一侧称为发送站101、将接收该保密信息的一侧称为接收站102,它们各自具有发送接收部。
发送站除了发送部101a以及接收部101b之外,还具有传送环境推断部101c以及传送环境适应部101d。传送环境推断部101c根据接收信号推断传送路径103的传送环境。传送环境适应部101d按照由传送环境推断部101c获得的推断结果控制发送部101a的发送动作。
接收站102除了发送部102a以及接收部102b,还具有时间控制部102c。时间控制部102c以接收部102b的接收时刻为基准,使得在发送时延迟规定时间,并且同时对于接收动作进行时间上的控制。
这里,发送站101的具体构造如图2所示,同时接收站102的具体构造如图3所示。发送站101如图2所示那样将用户数据D1输入加密部111。又,对于加密部111,输入由加密密钥生成部112生成的加密密钥,同时还通过控制信道部114输入由基准时钟发生部113生成的基准时钟。加密部111采用加密密钥将用户数据D1加密,由此,形成加密数据,并且将其发送到脉冲串信号形成部115。
又,向脉冲串信号形成部115输入加密密钥以及控制信道信号。将由脉冲串信号形成部115形成的脉冲串信号输入到调制部116。调制部116对于输入信号例如进行TDMA(Time Division Multiple Access,时分多址)调制等的规定的数字调制处理,将处理后的信号发送到缓冲器117。
缓冲器117将已经存储的发送信号按照从时间控制部118输入的输出控制信号的定时连续地输出到无线电发送部(发送RF(射频))119。无线电发送部119对于发送信号实施数模变换处理以及上变频等的无线电发送处理,并且将处理后的信号供给天线AN11。
这里,时间控制部118相当于图1的传送环境适应部101d,在从基准时钟发生部113输入网络基准时间的同时,从延迟量推断部120输入传送延迟量。这里,延迟量推断部120相当于图1的传送环境推断部101c。
然后,时间控制部118根据网络基准时间与传送延迟量控制缓冲器117的输出时间,以使得接收站102在两站之间预先设定的网络基准时间能够接收保密信息信号。
发送站101在发送保密信息之前发送网络基准时间,其次,在考虑到了传送路径103中信号的传送时间的时刻,发送由加密后的用户数据与加密密钥形成的密钥信息。
发送站101的接收部101b将由天线AN11获得的接收信号输入到无线电接收部(接收RF)121。无线电接收部121对于接收信号实施下变频以及模数变换处理的等的无线电处理,将处理后的信号发送到解调部122。解调部122对于输入信号例如实施TDMA解调等的规定数字解调处理,将处理后的信号发送到数据流形成部123以及延迟量推断部120。
数据流形成部123实施与上述的脉冲串信号形成部115进行的处理相反的处理,由此,将脉冲串信号变换成原来的数据流。在解密部124输入数据流的同时,从加密密钥生成部112输入加密密钥,采用加密密钥将加密后的数据流解码。
其次,参照图3对于接收站102的具体构造进行说明。接收站102如上所述,由发送部102a与接收部102b以及时间控制部102c构成。发送部102a将用户数据D2输入加密部130。又,向加密部130输入由接收部102b的加密密钥抽出部131抽出的加密密钥。由此,加密部130采用与发送展101共用的加密密钥将用户数据D2加密。
对于脉冲串信号形成部132,除了输入加密后的用户数据之外,还输入由同步代码生成部133生成的同步代码。脉冲串形成部132将加密数据以及同步代码变换成脉冲串状的发送信号并且发送到调制部134。调制部134对于输入信号例如进行TDMA调制等的规定的数字调制,并将调制后的信号输出到缓冲器135。
缓冲器135将存储的发送信号在从时间控制部102c的时间控制部137输入的输出控制信号的时刻,连续地输出到无线电发送部(发送RF)136。发祥地发送部136对于发送信号进行数模变换处理以及上变频等的无线电发送处理,并且将处理后的信号供给天线AN12。
接收站102的接收部102b将由天线AN12获得接收信号输入到无线电接收部(接收RF)140。无线电接收部140对于接收信号实施下变频以及模数变换处理等的无线电处理,并将处理后的信号输出到解调部141。解调部141对于输入信号例如实施TDMA解调等的规定的数字解调处理,并且将处理后的信号输出到数据流形成部142。
数据流形成部142进行与上述的脉冲串信号形成部132相反的处理,由此将脉冲串状的信号变换成原来的数据流。解码部143在输入数据流的同时,输入由加密密钥抽出部131抽出的加密密钥,采用加密密钥将加密后的数据流解密。
这里,无线电接收部140的输出也输出到基准时钟抽出部144。基准时钟抽出部144从接收信号中抽出控制信道信号以及网络基准时间,并将它们输出到时间控制部137以及定时器145。时间控制部137首先使得动作时间与控制信道信号同步。其次,时间控制部137以网络基准时间为基准,在预定时间Td之后向缓冲器135输出输出控制信号,由此使得发送出发送信号。因此,利用时间Td来调整在接收站102产生的处理延迟部分。
由此,在发送站101中,从网络基准时间、延迟时间Td、同步代码的接收时刻中,能够计算出信号传送时间。
定时器145首先使得动作时刻与控制信道信号同步。其次,定时器145在网络时刻Tk向解调部141输出用于开始解调动作的控制信号。如此,接收站102并不时间上同步地(或者使限定在狭窄范围的同步范围中)在网络时刻Tk进行接收解调。
这里,由于在发送站101侧同步进行动作(即,所谓的网络时刻Tk为同步的时刻),接收站能够在网络时刻Tk进行正常的解调处理。
又,加密密钥抽出部131从数据流形成部142输入数据流的同时,从定时器145输入网络时刻信息,并使得在在网络时刻Tk从数据流中抽出加密密钥。
实际上,发送站101首先发送包含由控制信道部114形成的网络基准时间的信息。根据情况多次发送该信息。结果,能够使得接收站102相对于网络基准时间进行高精度同步的接收动作。
当从接收站102获得响应信号时,发送站101在延迟量推断部120中,根据该接收时刻与网络基准时间推断在传送路径103中的信号传送时间。在发送站101中,为了提高推断精度(例如,误差在1个符号时间以下),可以多次接收来自接收站102的响应信号。
又,发送站101在发送加密密钥时,由时间控制部118控制发送时刻,根据接收站开始接收动作的网络时刻Tk与传送延迟,以使得正好在网络时刻Tk到达接收站102。由此,由于加密密钥在预订的网络时刻Tk到达接收站102,故在该时刻通过使其同步并解调信号,能够获得加密密钥。此后,发送站101采用加密密钥将顺次接收的加密数据进行解密,同时,对用户数据D2进行加密并发送该数据。
其次,对于该实施形态中无线电通信系统100的动作进行说明。无线电通信系统100以图4所示的步骤进行通信。
首先,发送站101作为用于使得接收站102同步的信号(通信1),发送包含网络基准时间的控制信号(发送1B)。接收站102当接收通信1(受信1T)时,以该时刻以及获得的网络基准时间为基准,设定到下一次发送(送信2T)为止的延迟时间(T1)与一定时间(T2)后的下一通信3的接收终端基准时间(即上述的网络时刻Tk)。接收站102从受信1T起仅经过延迟时间(T1)之后,向发送站101发送(送信T)响应信号(通信2)。
因此,发送站101与接收站102作为预先共有的信息都保存上述延迟时间T1与一定时间T2的信息。
发送站101在接收通信2(受信2B)的同时,从由送信1B输出的控制信号与通过受信2B获得的响应信号中,由传送环境推断部101c推断传送路径103。具体地,设置在发送站101的延迟量推断部120从送信1B与受信2B的时间、接收站的延迟时间(T1)以及各装置内产生的处理延迟等中,计算出传送路径103中的信号传送时间。
这里,发送站101以及接收站102的装置内的处理延迟由该装置的结构决定而几乎为恒定,则在系统运行时能够将其作为已知信息进行处理。发送站101的传送环境适应部101d(即时间控制部118)根据信号传送时间与处理延迟发送(送信3B)与接收站102的接收终端基准时间(即网络时刻Tk)同步的时刻信号(通信3)。
在通信3中包含不希望泄漏到接收站102以外的保密信息(该实施形态中是指加密密钥)。通信3的信息仅延迟在发送站101的处理延迟上加上传送路径103的信号传送时间后的时间,并且由接收站102接收(受信3T)。接收站102以受信1T中设定的接收终端基准时间为基准开始受信3T并且进行解调。此后,发送站101与接收站102采用由通信3传递的加密密钥对信息进行加密以及解密,同时进行通信4开始的通信。
这里,参照图5对于通信3进行作详细说明。在图5中,接收终端1是指发送站101发送保密信息的目的地接收站102,接收终端2是其他终端。
当使从通信1到通信3的时间足够短时,相对于接收站(接收终端1)102的移动速度,电波的传送速度非常快,故即使发送站101与接收站102的位置关系发生变化,传送路径103的环境、特别是信号传送时间(传送路径延迟1)并不会产生较大变化。
例如,假设从通信1到通信3需要花费1秒钟、接收站102以每小时100[km]的速度移动时,传送路径延迟1的变化为100[ns]左右。因此,接收站(接收终端1)102通过受信1T设定的接收终端基准时间1、与由发送站101的传送环境适应部101d调整后的发送3B通过传送路径103而由接收站102接收的受信3T的时刻大致同步,不需要进行时间调整。
由此,接收终端1在接收终端基准时间1开始接收以及解调,通过依次解调接收到的接收终端1的通信信号,能够复原通信信息。
另一方面,研究接收站(接收终端1)102以外的第3者(接收终端2)获得该通信3并复原信息的情况。在接收终端2,能够获得从通信1到通信2之间的信息,但由于在通信3的信号中没有包含表示接收以及解调开始时刻的基准时间信息(网络时刻Tk),故不能够复原信息。
该基准时间信息用于进行发送控制的目标时间,即接收终端1以受信1为基准进行计算并且发送站101通过通信1以及通信2推断传送路径103的信号传送时间(传送路径延迟1)而以使得信号在该基准时间到达。该基准时间随着传送路径环境(即传送路径)不同而不同。结果,接收终端2不能够预先或者通过计测获知正确的传送路径延迟时间2。
如此,接收终端2不能够获知通信3传送来的时间。因此,接收终端2对通信信号不能够设定正确的接收终端基准时间2。结果,不能够正确地复原通信3的信息。由此,通信3能够确保高度的安全性。
根据上述构造,发送站101与接收站102之间共有相同的基准时间(网络基准时间),同时,推断发送站101与接收站102之间的信号传送时间,发送站101在考虑到信号传送时间的时刻发送信号,以使得在网络时刻Tk接收站102获得信号,接收站102在网络时刻Tk接收发送来的信号并且进行解调,由此,能够实现安全性高的无线电通信系统100。
(实施形态2)
该实施形态的无线电通信系统除了根据预先确定保密信息的格式来变换排列信息的顺序这点之外,与实施形态1的无线电通信系统100的构造相同。由此,该实施形态的无线电通信系统能够进行安全性更高的通信。
实际上,该信息顺序的变换排列可以由发送站101的脉冲串信号形成部115(图2)来进行。这样,将变换排列顺序后的信号复原成原样的处理,则可以由接收站102的数据流形成部142(图3)来进行。这里,使得变换排列顺序的规则为预先仅在发送站101与接收站102之间确定的规则。
如此,在该实施形态的无线电通信系统中,在发送站101与接收站102之间共有相同的基准时间,同时,推断传送路径103中的信号传送时间,发送站101在考虑到信号传送时间的时刻发送信号,接收站102正好在网络时刻Tk将接收到的信号解调,而且,使得以仅相互进行通信的站之间已知的格式变换排列发送数据,由此,除了具有实施形态1的效果之外,还能够实现安全性更高的无线电通信系统。
因此,不一定要将确定信息顺序的格式限定为一种,也可以采用多种格式,则能够更进一步提高相对于第3者的安全性。
(实施形态3)
该实施形态在上述实施形态1的构造基础上,还具有将伪符号与保密信息混合之后进行发送的构造。实际上将伪符号与保密信息混合的处理由脉冲串信号形成部115、132(图2、图3)进行。又,从接收信号中去除伪符号的处理由数据流形成部123、142(图2、图3)进行。由此,该实施形态的无线电通信系统能够比实施形态1的无线电通信系统100更进一步提高安全性。
再次参照实施形态1中采用的图4以及图5,对于本实施形态的无线电通信系统的动作进行说明。
在该实施形态的无线电通信系统中,在通信3(图4)根据预先确定的格式配置保密信息与伪信息。这里,使得预订的格式为如图5所示的符号0、2、5、9是伪符号,其他为保密符号。此时,发送站在保密符号中设定正规的信息、在伪符号中设定伪信息并且发送通信3(送信3T)。
通信3的信息仅延迟在发送站101的处理延迟上加上传送路径103的信号传送时间的后的时间,并且由接收站102接收(受信3T)。接收站102以由受信1T设定的接收终端基准时间(网络时刻Tk)为基准开始受信3T。
在接收终端1,由于接收端1通信信号的符号0与接收终端基准时间1为相同时刻,故通过根据所述格式选择并除去伪符号,能够仅抽出保密符号并且进行解调以及解密。此后,发送站101与接收站102根据通信3所传送的信息进行加密,同时进行通信4开始的通信。
在接收终端2,由于接收端2通信信号的符号0与接收终端基准信号2不为相同时刻,故在解调中不能实现同步。结果是不能够解调接收信号。
此外,即使能够将接收信号解调以及解码,也不能够获得正规的保密数据。例如,当进行脉冲串通信的情况下,能够从接收功率的波形推断同步时刻,而如本实施形态那样通过插入伪符号,使得第3者很难同步进行。由此,能够更进一步确保通信3的安全性。
如此,根据上述构造,除了实施形态1的构造之外,通过使得在保密信息中混入伪符号,能够实现更加安全的通信系统。
(实施形态4)
该实施形态中,除了在保密信息中混入伪信息之外,还混入同步序列而进行发送。由此,对于保密信息发送对象之外的接收站,更难将保密信息复原,与此相对,作为保密信息发送对象的接收站则能够利用同步序列获得接收质量好的保密信息。
实际上,在该实施形态的无线电通信系统中,如图6那样构成图2的脉冲串信号形成部115,同时,如图7那样构成图3所示的解调部141以及数据流形成部142,由此,能够混合伪信号以及去除伪信号。又,在该实施形态中,为了简化说明,仅对于将加密数据作为保密信息进行传送的情况进行说明。
如图6所示,该实施形态的脉冲串信号形成部300将加密后的用户数据D3输入到脉冲串信号生成电路301。又,将由独特字输出电路302输出的独特字序列输入脉冲串信号输出电路301,同时输入由伪信号输出电路303生成的伪信号序列。脉冲串信号生成电路301将用户数据序列、独特字序列以及伪信号序列变换成脉冲串状的信号,将变换后的信号送至扰频电路304。
扰频电路304以扰频模式生成电路306生成的扰频模式对脉冲串信号进行扰频,将经扰频处理后的信号送至击穿电路305。击穿电路305以由击穿模式生成电路307生成的击穿模式对扰频信号进行击穿处理。由此,使得击穿处理后的信号D4如图6所示,为在用户数据中随机混入伪信号以及独特字并且为残缺的状态。然后,将该击穿处理后的信号D4送至调制电路116(图2)。又,作为击穿处理,不仅可以是使得为残缺状态,也可以插入特定的符号。
其次,参照图7对于从经过扰频及击穿处理后的信号D4中仅抽出用户数据D3的接收站的构造进行说明。解调电路310将从无线电接收部(接收RF)140(图3)输出经扰频处理以及击穿处理后的接收信号D4输入到相位以及增益调整电路(相位/增益调整)311,并将其同时输入到时间同步以及独特字抽出电路(时间同步/独特字抽出)312。
时间同步/独特字抽出电路312从定时器145中输入上述实施形态1中说明网络时刻Tk,根据该网络时刻Tk的时间,从接收信号D4中抽出独特字系列。然后,将抽出的独特字系列送至频率同步电路313,同时送至相位以及增益检测电路(相位/增益检测)314。
频率同步电路313从抽出的独特字系列中检测出频率误差,将频率信息送至相位以及增益调整电路(相位/增益调整)311。相位/增益检测电路314从独特字系列中检测相位旋转量以及增益,并将该检测结果输出到相位/增益调整电路311。因此,由频率同步313检测出的频率信息也可以作为其他电路的同步信号使用。
由此,在相位/增益调整电路311中,采用根据独特字系列正确检测出的相位旋转量以及增益,能够进行相位调整以及增益调整,因此,能够正确地校正包含传送时的相位变动以及增益变动的扰频击穿数据D4。
将调整了相位以及增益的扰频击穿数据送至数据流形成部320的数据选择器321。数据选择器321在从定时器135输入网络时刻Tk的同时,从相位/增益检测电路314输入相位信息以及信号振幅信息。然后,根据这些信息,将脉冲串状的信号复原成原来的数据流,同时填埋利用击穿处理形成的信号间的缝隙。将该数据流送至解扰频电路322。
解扰频电路322从计时器145输入网络时刻Tk的同时,从扰频模式生成电路323输入扰频模式。扰频模式生成电路323与发送站的扰频模式生成电路306(图6)生成相同的扰频模式。由此,解扰频电路322能够从数据流中去除伪信号序列以及独特字序列并且仅输出用户数据D3。
这里,在图8中表示时间同步/独特字抽出电路312的具体结构。时间同步/独特字抽出电路312将扰频击穿数据D4输入卷积电路330。又,将来自计时器145(图7)的网络时刻Tk输入控制器331。由控制器331对卷积电路330进行时间控制。然后,在以网络时刻Tk为基准的一定时间之间,从扰频击穿数据中根据格式获得抽出的独特字序列与由独特字输出电路332生成的独特字序列之间的相关值。因此,独特字生成电路332生成与发送站侧相同的独特字序列。卷积电路330将由此获得的相关值送至峰值搜索电路333中。
峰值搜索电路333在由搜索范围设定电路334设定的搜索范围内搜索相关值的峰值。搜索范围设定电路334从由控制器331输出的网络时刻Tk起以仅规定时间后的时刻为中心设定具有一定时间宽度的搜索范围。这里,接收站由于预先已知独特字序列与伪信号序列的配置,故大致可以知道在从网络时刻Tk起延迟多少时间的时刻上解调独特字序列的数据。因此,在搜索范围设定电路334中,设定以该大致的时刻为中心的搜索范围。
峰值搜索电路333搜索上述搜索范围内的相关值的峰值。将峰值搜索结果送至独特字选择电路335。独特字选择电路335作为独特字选择与相关值的峰值相对应的信号序列。
在图9中表示利用卷积电路330获得相关值与独特字(同步字)的关系。图9(A)是独特字为1个时的示例(图中A是独特字),例如,传送网络基准时间等的情况。在这样的情况下,最大峰值仅出现一个,例如,在时间宽度T10那样的宽的范围中,能够进行用于实现时间同步的搜索。即,第3者以通信旁受目的要获得同步信号时,存在可较容易检测出同步信号的危险。
对此,如本实施形态,在图9(B)中表示了接收混合独特字序列与伪信号序列的信号时由卷积电路330获得相关积分值与独特字的关系。这里,相对于独特字序列偏移一定时间地配置伪信号序列,再者,使得伪信号序列是与独特字序列高度相关的信号序列。如对图6的描述,由于独特字序列与伪信号序列存在高度的相关性,卷积电路330输出的相关值以独特字序列与伪信号序列表示高值。例如,在扰频冲击数据中存在1个独特字序列与4个伪信号序列时,在相关值中在几乎相等的电平出现多个峰值(在图中为A~E这5个)。当独特字的峰值为C时(A、B、D、E为伪信号所产生的峰值),仅以图中狭窄的时间宽度T11进行峰值搜索,由此,能够检测出用于获得时间同步的独特字。
即,在该实施形态的接收站中,搜索范围设定部334中设定以仅该接收站获知的网络时刻Tk为中心的窄时间幅度的搜索范围T11,由此,能够正确地抽出作为时间同步、相位变动检测以及增益变动检测的基础的独特字。因此,在其他接收站,由于存在与独特字高度相关的伪信号,由于并没有附有独特字与伪信号的区别,不能够正确地进行时间同步、相位变动的校正以及增益的校正,更难由其他接收站获得通信。又,在该实施形态中,作为示例,列举了由多个符号构成的独特字序列,而也可以替换成由一个符号单位构成的导频(pilot)信号。
其次,对于该实施形态的无线电通信系统的动作,以接收站102侧的同步动作为中心,参照图10进行说明。即,由于通信1以及通信2与上述实施形态1中的动作相同,这里省略说明。
发送站101的传送环境适应部101d根据传送环境推断部101c所推断的信号传送时间与处理延迟,在与接收站102的接收终端基准时间(网络时刻Tk)同步的时刻发送(送信3B)信号(通信3)。在通信3中,根据预先设定的格式,排列并且发送同步序列、伪同步序列(虽然就是上述的伪信号序列,而由于在本实施形态中,比起相对于保密信息的伪信号,更是作为相对于同步序列的伪信号发挥功能,故以下如此称呼)、保密信息。
通信3的信息仅延迟在发送站101的处理延迟时间上加上信号传送时间后的时间,并且在接收终端基准时间由接收站102接收(受信3T)通信3的信息。接收站102以由受信1T设定的接收终端基准时间为基准而开始受信3T,从该接收信号中根据所述格式抽出同步序列(独特字序列)。然后,采用其使得时间、频率、相位等同步。此后,从在受信3T中接收到的接收信号中分离保密信息,并且对该信息进行解调以及解码。此后,发送站101与接收站102根据通信3中传送的信息(例如加密密钥)进行加密并且进行通信4开始的通信。
这里,参照图10对于通信3进行更详细的说明。在图10中,将符号4、8、F作为同步序列,将符号3、7、E作为伪同步序列。又,发送站101将接收终端1作为发送目的的接收站102、将接收终端2作为其他终端。
在传送如图10这样配置的结构时,由于在接收终端1与接收终端基准时间1几乎同步地接收信息,根据预先设定的格式能够容易地区别、选择同步序列(符号4、8、F)与伪同步序列(符号3、7、E)。
在接收站102中,采用该同步序列,使得时间、频率、相位同步。即使接收终端1接收到的信号(接收端1通信信号)相对于接收终端基准时间1产生误差,只要是不会导致误选择伪同步序列的误差,则能够根据该同步序列进行校正。由此,能够提高接收质量。
又,根据同步序列调制相位信息时,由于也能够进行相位同步,则对于同步传送来通信3的信息进行同步检波或者以其为基准的检波,因此,能够实现比实施形态1中说明的通信方法更高质量的通信。
另一方面,由于接收终端2不能够获知通信3传送来的时间,接收端2不能够对于通信信号检测出正确的同步序列。例如,若对于伪同步序列采用与同步序列相类似的或者同一序列时,接收终端2采用与接收终端基准时间2相近的伪同步序列(符号3、7、E),能够获得同步。结果,不能够正确对由通信3传送来的信息进行解调以及解码。由此,通信3能够确保高度的安全性。
如此,根据上述构造,在实施形态1的构造基础上,再使得在发送侧将同步序列以及伪同步序列混入到保密信息中,由此,能够实现安全性更上一级并且提高了接收质量的无线电通信系统。
因此,在本实施形态中,由于接收站102以接收终端基准时间1基准,开始接收信号的解调以及解码,故即使发生站101没有预先设定帧格式等等,能够在符号0以前、符号9以后任意地追加伪符号。如此,由于脉冲串的长度可变,很难从信号振幅的形状推断同步序列的位置,能够更进一步提高对第3者的保密性。再者,若改变由击穿电路305插入的符号的振幅,则更难从信号形状中进行推断。
(实施形态5)
对于与图1相对应的部分采用相同的符号的图11中,500整体上表示本发明实施形态5的无线电通信系统。无线电通信系统500具有2个发送部502、503,除此之外的构造与上述实施形态1的无线电通信系统100基本相同。
即,无线电通信系统500的发送站501由传送环境推断部101c、传送环境适应部101d、第1发送部502、第2发送部503、接收部101b构成。实际上,第1发送部502、第2发送部503不仅如图2所示那样分别具有发送部101a,而且,在不同的位置上配置2个天线并且由与发送部101a构造相同的一个处理部进行信号处理。接收站102由发送部102a、接收部102b、时间控制部102c构成。按照图12所示的通信步骤,通过第1传送路径504以及第2传送路径505进行通信。
首先,发送站501进行输出控制使得从第1发送部502起经过第1传送路径504,同时,发送(送信10)包含网络基准时间的控制信号(通信10)。接收站102当接收(受信10T)通信10时,以该时间为基准,设定到下一次发送(送信20T)为止的延迟时间(10T)、一定时间(T20)之后的通信30的接收终端基准时间10。接收站102从受信10T起在仅延迟延迟时间(T10)之后,对发送站501发送(送信20T)响应信号(通信20)。
因此,发送站501与接收站102预先作为共有信息都保存有上述延迟时间T10与一定时间T20的信息以及下述的延迟时间T11与一定时间T21的信息。
发生站501在接收(受信20B)通信20的同时,传送环境推断部101c从由送信10B发送来的控制信号与由受信20B接收到的响应信号中推断第1传送路径504的状态。具体地,设置在发送站501的延迟量推断部根据送信10B与受信20B的时间、接收站102的延迟时间(T10)、各装置内产生的处理延迟等,计算传送路径504中的信号传送时间。因此,到此为止的处理与实施形态1中所述的处理相同。
同样地,发送站501进行输出控制以使得从发送部503起经过第2传送路径505,同时发送(送信11B)信号(通信11)。当接收站102接收(受信11T)通信11时,以该时间为基准,设定到下一次送信(送信21T)为止的延迟时间(T11)、一定时间(T21)后的下一次通信31的接收终端基准时间20。接收站102在从受信20T之后仅经过延迟时间(T11)之后,对发送站501发送(送信21T)响应信号(通信21)。
发送站501在接收通信21(受信21B)的同时,根据由发送11B发送来的信号(通信11)与由受信21B接收到的响应信号(通信21),传送环境推断部101c推断第2传送路径505的状态。具体地,设置在发送站501的延迟量推断部根据送信11B与受信21B的时间、接收站102中的延迟时间(T11)、各装置内所产生的处理延迟等,计算出传送路径505中的信号传送时间。
发送站501的传送环境适应部101d根据第1传送路径504的信号传送时间与处理延迟,为了使得与接收站102的接收终端基准时间20同步,进行输出控制以使得信号(通信30)从第1发送部502起经过第1传送路径504并且同时发送信息(送信30B)。
同样,发送站501的传送环境适应部101d根据第2传送路径505的信号传送时间与处理延迟,为了使得与接收站102的接收终端基准时间20同步,进行输出控制以使得信号(通信31)从第2发送部503起经过第2传送路径505并且同时发送信息(送信31B)。
这里,在通信30、通信31中,例如包含有加密密钥等的保密信息。通信30的信息仅延迟在发送站501的处理延迟上加上第1传送路径504中的信号传送时间后的时间,由接收站102接收(受信30T)。同样地,通信31的信息也仅延迟在发送站502的处理延迟上加上第2传送路径505中的信号传送时间后的时间,并由接收站102接收(受信31T)。
接收站102以受信10T以及受信11T中设定的各个接收终端基准时间10、接收终端基准时间20为基准,开始受信30T、31T,并且对接收的信息数据进行解调以及解码。此后,发送站501与接收站102以通信30以及通信31中传送的信息(加密密钥)为基准进行加密以及解密,同时进行通信4开始的通信。
对于通信30、通信31,参照图13进行更详细地说明。在图13中,发送站501将接收终端1作为发送目的的接收站102、将接收终端2作为其他终端。
当使得从通信10、通信11到通信30、通信31的时间足够短时,由于相对于接收站(接收终端1)102的移动速度电波的传输速度非常高,故即使发送站501与接收站102的位置关系发生变化,传送路径的环境,特别是在第1传送路径504以及第2传送路径505的延迟(传送路径延迟10、传送路径延迟20)上也不会产生较大变化。
因此,接收站(接收终端1)102在受信10T、受信11T中分别设定的接收终端基准时间10、接收终端基准时间20与接收终端基准时间10、20基本同步,故不需要进行时间调整,所述接收终端基准时间10、20是指根据发送站501的传送环境适应部101d调整后的送信30B、送信31B通过各传送路径504、505而被接收站201接收时的接收终端基准时间。
因此,接收终端1对于通信30是以接收终端基准时间10为基准、对于通信31是以接收终端基准时间20为基准,通过顺次解调接收到的接收端1的通信信号,由此能够将保密信息复原。
另一方面,研究由不是发送目的的第3者(接收终端2)接收该通信30、通信31并且想要复原信息的情况。接收终端2虽然能够接收通信10、通信11、通信20、通信21的信息,而由于在通信30、通信31的信号中没有包含表示通信开始的接收终端基准时间10、20,故不能够复原保密信息。
该基准时间信息是指接收终端1以受信10T、11T为基准进行计算并且发送站501根据通信10、11、20、21推断第1以及第2传送路径504、505的信号传送时间(传送路径延迟10、20)并为了使得信号在该基准时间到达而用于进行发送控制的目标时间。该基准时间随着传送路径环境(即传送路径)而不同。结果,接收终端2不能够预先或者通过计测获知正确的传送路径延迟时间10、20。
因此,接收终端1接收到的接收端1的通信信号与通信30、通信31一同在接收终端1设定的预订时刻到达,故接收终端1能够将接收端1的通信信号复原。与此相对,对于接收通过与第1传送路径504、第2传送路径505都不同的传送路径而来自于发送站501的信号的接收终端2,不能够同步接收接收端2的通信信号。
因此,接收终端2不能够预先或者通过计测获知正确的传送路径延迟时间11、传送路径延迟时间21。由此,接收终端2不能够获得通信30、通信31的到达时间。结果,对于接收端2的通信信号不能够设定正确的接收终端基准时间11、接收终端基准时间21,几乎不可能正确地接收通信30、通信31。
特别地,若将保密信息分散到发送部502、发送部503进行发送,则在安全性上能够获得更显著的效果。
如此,根据以上的构造,在实施形态1的构造基础上,通过在发送侧设置多个发送部502、503,能够而形成多个传送路径504、505,并且保密信息通过各个传送路径504、505在接收站201确定的时间(接收终端基准时间10、20)到达,由此,能够实现安全性更高的无线电通信系统500。
(实施形态6)
在该实施形态中,提出了将下述构造组合后的无线电通信系统,即实施形态1中提出的在仅相互进行通信的站相互间知道的时刻进行发送数据的发送接收的构造、实施形态2中提出的以仅相互进行通信的站相互间已知的格式变换排列发送数据的构造、在实施形态3中提出在通信信息中混入伪符号的构造、在实施形态5中提出的通过多个路径进行通信的构造。在有关构造的基础上,本实施形态的无线电通信系统还与实施形态5不同,同时接收、合成经由2个传输路径的信号。
以下,参照图12以及图14对于该实施形态的通信方法进行说明。
这里,从图12的通信10到通信21的主要内容与实施形态5中所说明的内容相同,即,利用从通信10到通信21的通信,发送站501与接收站102推断第1以及第2传送路径504、505中的信号传送时间,同时设定用于使得两站之间的动作同步的网络基准时间以及接收终端基准时间。
即,首先,发送站501进行输出控制使得从第1发送部502起经过第1传送路径504,同时发送(通信10B)包含网络基准时间的控制信号(通信10)。接收站102当接收通信10(受信10T)时,以该时间为基准,设定到下一次送信(送信20T)为止的延迟时间(T10)与一定时间(T20)后的下一次通信30的接收终端基准时间10。接收站102从受信10T仅经过延迟时间(T10)之后,向发送站501发送(送信20T)响应信号(通信20)。
发送站501在接收通信20(受信20B)的同时,根据由送信10B发送的控制信号(通信11)与由受信20B接收的响应信号,传送环境推断部101c推断第1传送路径504的状态。具体地,设置在发送站501的延迟量推断部根据送信10B与受信20B的时间、接收站102中的延迟时间(T10)、在各装置内产生的处理延迟等,计算出传送路径504中的信号传送时间。
同样地,发送站501进行输出控制使得从第2发送部503起经过第2传送路径505,同时发送(送信11B)信号(通信11)。接收站102当接收通信11(受信11T)时,以该时间为基准,设定到下一次送信(送信21T)为止的延迟时间(T11)与一定时间(T21)后的下一次通信31的接收终端基准时间20。
本实施形态的情况与上述实施形态5不同,是将该接收终端基准时间20设定为与接收终端基准时间10相同的时刻。
接收站102在从受信20T起仅经过延迟时间(T11)之后,对发送站501发送(发送21T)响应信号(通信21)。
发送站501在接收通信21(受信21B)的同时,根据由送信11B发送的控制信号与由受信21B接收的响应信号(通信21),传送环境推断部101c推断第2传送路径505的状态。具体地,设置在发送站501的延迟量推断部根据送信11B与受信21B的时间、接收站102中的延迟时间(T11)、在各装置内产生的处理延迟等,计算出传送路径505中的信号传送时间。
发送站501的传送环境适应部101d根据第1传送路径504的信号传送时间与处理延迟,为了使得与接收站102的接收终端基准时间10同步,而进行输出控制并且同时进行发送(送信30B)信号(通信30),以使得从第1发送部502起通过第1传送路径504。
同样地,发送站501的传送环境适应部101d根据第2传送路径505的信号传送时间与处理延迟,为了使得与接收站102的接收终端基准时间20同步,而进行输出控制并且同时进行发送(送信31B)信号(通信31),以使得从第2发送部503起通过第2传送路径505。
这里,在通信30、通信31中包含例如加密密钥等的保密信息。通信30的信息仅延迟在发送站501的处理延迟上加上第1传送路径504的信号传送时间后的时间,被接收站102接收(受信30T)。同样地,通信31的信息也仅延迟在处理延迟上加上第2传送路径505中的信号传送时间后的时间,并被接收站102接收(受信31T)。
接收站102以接收终端基准时间10、20为基准开始受信30T、31T。此时,将通信30、通信31的接收终端基准时间10、20设定为相同的时刻,因此,由接收站102同时接收来自发送站501的发送数据。
结果,在接收站102中,通信30以及通信31产生相互干扰,由接收站102接收他们合成后的结果。这里,通信30、通信31的通信信息是根据预先设定的格式混合信息符号(保密信息)与伪符号而构成。
首先,为了简化说明,假设伪符号都是功率为0的符号。以接收站102的接收终端基准时间10为基准,在通信30的所有符号中,仅通信31的伪符号重叠时刻的符号不会受到通信31的干扰。反之,在通信31的所有的符号中,仅通信30的伪符号重叠时刻的符号不会受到通信30的干扰。
因此,若预先设定两种信息符号不会产生相互干扰的格式,则从通信30以及通信31两者中可以接收到无干扰引起的劣化的信号。接收站102对于如此合成的接收信号进行解调以及解码。
对于本实施形态的通信30、通信31,参照图14更具体地进行说明。在图14中,设定符号0、3、6、7、9与符号B、C、E、F、I为伪符号。又,发送站501将接收终端1作为发送目的的接收站102,接收终端2作为其他终端。
这里,接收站(接收终端1)102使得受信10T、受信11T中设定的接收终端基准时间10与根据发送站501的传送环境适应部101d进行时刻调整后的送信30B、送信31B通过各传送路径504、505而由接收站102接收的时刻大致同步,而且,由于同时接收通信30、通信31,接收端1的通信信号各自会产生干扰。
在图14中,符号1、2、4、5、8分别与符号B、C、E、F、I合成,符号A、D、G、H、J与符号0、3、6、7、9合成。而且,符号0、3、6、7、9与符号B、C、E、F、I为伪符号,其功率为0,因此,合成后的接收端1的通信信号为A、1、2、D、4、5、G、H、8、J。
由于上述所有的信息符号相互之间不会因通信产生干扰,通过依次解调接收到的接收端1的通信信号,能够获得通信信息(保密信息)。
另一方面,研究当非发送目的的第3者(接收终端2)获得该通信30、通信31并且想要复原信息的情况。接收终端2虽然能够接收通信10、通信11、通信20、通信21,但由于进行受到控制而使得在相同时刻由接收终端1接收通信30、通信31,在接收终端2上在分别不同时刻接收上述通信。因此,由于接收终端2不能够获知表示通信开始的接收终端基准时间10,因此,信息符号相互之间会产生干扰,则不能够复原保密信息。
该基准时间信息是接收终端1以受信10T、11T为基准计算出的并且是发送站501根据通信10、11、20、21推断第1以及第2传送路径504、505的信号传送时间(传送路径延迟10、20)且进行发送控制以使得信号在该基准时间到达的目标时间。该基准时间因所传送路径环境(即传送路径)而不同。结果,接收终端2不能够预先获知通过计测获知正确的传送路径延迟时间10。
因此,接收终端1接收到的接收端1的通信信号与通信30、通信31都在由接收终端1设定的预订时刻到达,故接收终端1能够复原接收端1的通信信号。与此相对,对于通过与第1传送路径504、第2传送路径505不同的传送路径接收来自发送站501的信号的接收终端2,不能够同步接收接收端2的通信信号。
因此,接收终端2不能够预先获知通过计测获知正确的传送路径延迟时间11、传送路径延迟时间22。由此,接收终端2不能够获知通信30、通信31的到达时间。结果,对于接收端2的通信信号不能够设定正确的接收终端基准时间11,几乎不能够正确接收通信30、通信31。
又,在本实施形态的通信方法中,万一由接收终端2(第3者)能够计测出正确的传送路径延迟时间11,即使对于通信30能够设定正确的接收终端基准时间11,也不能够复原保密信息。这是因为,对于位于与接收终端1不同位置的接收终端2,通信31在与接收终端基准时间11不同的时刻到达接收终端2。结果,接收时通信30的信号与通信31的信号产生干扰,信号会变劣。
在本实施形态中,将通信30与通信31以同时到达接收站为前提,当通信30的信号前端与通信31的信号的前端一致时,以信号符号相互之间不会重叠的格式,配置信息符号与伪符号。结果,对于不能够同时接收通信30与通信31的接收站,符号间会产生干扰,导致信号劣化。
具体地,在图14中的接收端2的通信信号中,通信30与通信31的信息符号2与A、5与D、8与G等相互产生干扰。结果,由于符号的相互干扰,信号会产生劣化,则不能够复原信息符号。
如此,根据上述构造,控制发送站501的2个发送部502、503的发送时刻,以使得由接收站102同时接收2个个信号,同时,对于没有同时接收到的2个信号的信息符号(保密信息),以因相互干扰而产生劣化的格式排列并发送2个发送信号,由此,对于作为保密信息发送对象的接收站102场所以外的接收站,不能够复原保密信息。结果,能够实现安全性更上一级的无线电通信系统。
(实施形态7)
在该实施形态中,在实施形态6的基础上,还具有在保密信息中混入同步序列数据进行发送的构造。作为该同步序列数据,例如有实施形态1中所说明的独特字等。由此,在该实施形态中,除了具有实施形态6的效果之外,还能够提高作为保密信息发送对象的接收站侧的接收质量。
参照图11、图12以及图14对于该实施形态进行说明。由通信30、通信31发送来的数据是不希望泄漏到作为保密信息发送对象的接收站102以外的接收站的保密数据,在构造上预先根据规定的格式配置信息符号、伪符号以及同步序列符号。
通信30的信息仅延迟在发送站501的处理延迟上加上第1传送路径504的信号传送时间后的时间,并且在接收终端基准时间10由接收站102接收(受信30T)。同样,通信31的信息仅延迟在发送站501的处理延迟上加上第2传送路径505的信号传送时间后的时间,并且在接收终端基准时间10由接收站102接收。接收站102以接收终端基准时间10为基准开始受信30T。
此时,由于将通信30、通信31的接收终端基准时间10设定为相同的时刻,在接收站102通信30以及通信31为同时受信。因此,在空间上两者合成后由接收站102接收。
另一方面,通信30、通信31的数据为根据预先设定的格式配置信息符号、伪符号与同步序列的构造。这里为了简化说明,假设伪符号都是功率为0的符号。以接收站102的接收终端基准时间10为基准,在通信30的所有符号中,仅通信31的伪符号重叠时刻的符号不受到通信31的干扰。反之,在通信31的所有符号中,仅通信30的伪符号重叠时刻的符号不受通信30的干扰。
如此,假设预先由发送站501在相同时刻接收通信30、通信31中的2个信号,同时设定两者为不会产生相互干扰的格式,在相同时刻接收通信30以及通信31的接收站102中,能够接收不会因两信号的干扰引起劣化的信号。
当接收这样的信号时,接收站102首先采用通信30的同步序列,对于通信30的符号使得时间、频率、相位等同步,并解调通信30的信息符号。同样地,接收站102采用通信31的同步序列,对于通信31的符号使得时间、频率、相位等同步,并且解调通信31的信息符号。
其次,合成分别解调后的2个信息符号并且进行解码。此后,发送站501与接收站102根据由通信30以及通信31传送的信息(例如加密密钥),进行加密以及解密,同时进行通信4开始的通信。
对于该实施形态中的通信30、通信31,参照图14进一步作详细描写。在图14中,将符号0、3、6、7、9与符号B、C、E、F、I作为伪符号,将符号1、8与符号A、G作为同步序列,将符号2、4、5、D、H、J作为信息符号。
这里,接收站(接收终端1)102使得由受信10T、受信11T设定的接收终端基准时间10、与由发送站501的传送环境适应部101d调整后的送信30B、送信31B通过各传送路径504、505而由接收站102接收的受信30T、31T的时刻大致同步。结果,由于在相同时刻接收通信30、通信31,故在接收端1的通信信号各自不会产生干扰。
在图14中,根据所述格式,符号1、2、4、5、8与各符号B、C、E、F、I合成,符号A、D、G、H、J与符号0、3、6、7、9合成,而符号0、3、6、7、9与符号B、C、E、F、I是伪符号,由于它们的功率为0,合成后的接收端1的通信信号为A、1、2、D、4、5、G、H、8、J。
如此,由于所有信息符号与同步序列不会因为相互的通信而产生干扰,因此,通过依次解调接收到的接收端1的通信信号,能够将包含保密信息的通信信息复原。
如此,根据上述构造,在实施形态6的构造上,通过使得在包含保密信息的发送数据中混入同步序列数据,除了实施形态6的效果之外,能够实现在接收站102侧接收质量进一步提高的无线电通信系统。
(实施形态8)
在图15中,800是整体上表示本发明实施形态8的无线电通信系统。无线电通信系统800具有第1以及第2发送站801、802,各发送站801、802通过网络连接部803、804与网络805连接。又,第1发送站801通过第1传送路径806与接收站102进行通信,同时,第2发送站802通过第2传送路径807与接收站102进行通信。
这里,第1以及第2发送站801、802各自的构造除了具有网络连接部803、804这一点之外,与实施形态1中说明的发送站101的构造基本相同。又,接收站102除了与第1发送站801以外,还与第2发送站802进行通信,除此之外的构造与实施形态1中说明的接收站102的构造基本相同。
再者,第1以及第2发送站801、802在由接收站设定的在接收终端基准时间将到达的时刻发送包含保密信息的传送数据,同时如实施形态6所述那样,在一定时刻进行发送以使得两者的传送数据在同一接收终端基准时间到达。
即,将本实施形态的无线电通信系统800与实施形态6中描述的无线电通信系统进行比较,其不同点在于,实施形态6的无线电通信系统是从同一发送站起通过不同的传送路径将信息发送给接收站102,与此相对,无线电通信系统800是从不同的发送站801、802通过不同的传送路径806、807将信息发送给接收站102。
这里,无线电通信系统的通信800是通过第1传送路径806以及第2传送路径807并以图16所示的通信步骤进行。
第1发送站801进行输出控制以使得从发送部101a起经过第1传送路径806,同时发送(送信10B)包含网络基准时间的控制信号(通信10)。接收站102当获得通信10(受信10T)时,设定由时间控制部102c控制的规定的延迟时间(T10)。接收站102从受信10T起仅经过延迟时间(T10)之后,对第1发送站801发送(送信20T)响应信号(通信20)。
因此,发送站801与接收站102作为预先共有的信息都保存有上述延迟时间T10。
在第1发送站801接收(受信20B)通信20的同时,从通过送信10B发送的控制信号(通信10)与通过受信20B接收到的响应信号中,传送环境推断部101c推断第1传送路径806的状态。具体地,设置在发送站801的传送环境推断部101c从送信10B与受信20B的时间、接收站102的延迟时间(T10)、各装置内产生的处理延迟等中,计算出第1传送路径806中的信号传送时间。
同样地,第2发送站802进行输出控制以使得从发送部102a起经过第2传送路径807,同时发送(送信11B)包含网络基准时间的控制信号(通信11)。接收站102当获得通信11(受信11T)时,设定由时间控制部102c控制的规定的延迟时间(T11)。接收站102从受信11T起仅经过延迟时间(T11)之后,对第2发送站802发送(送信21T)响应信号(通信21)。
因此,发送站802与接收站102作为预先共有的信息都保存有上述延迟时间T11。
在第2发送站802接收(受信21B)通信21的同时,从通过送信11发送的控制信号(通信11)与通过受信21B接收到的响应信号中,传送环境推断部101c推断第2传送路径807的状态。具体地,设置在发送站802的传送环境推断部101c从送信11B与受信21B的时间、接收站102的延迟时间(T11)、各装置内产生的处理延迟等中,计算出第2传送路径807中的信号传送时间。
如上所述,当完成推断第1发送站801与接收站102之间的信号传送时间、第2发送站802与接收站102之间的信号传送时间后,接着,接收站102采用时间控制部102c在一定时间(T20)之后设定接收终端基准信号10,同时对于第1发送站801以及第2发送站802发送(送信30T)基准时刻通知信号(通信30)。
第1发送站801从网络805起通过网络连接部803获得发送给接收站102的保密信息。同样地,第2发送站802从网络805起通过网络连接部804获得发送给接收站102的保密信息。
当第1发送站801接收通信30(受信30B)时,第1发送站801的传送环境适应部101d根据第1传送路径806的信号传送时间以及处理延迟与受信30B的时刻,控制通信40的发送时刻,以使得在接收站102的接收终端基准时间10到达。然后,第1发送站801进行发送(送信40B),以使得信号(通信40)从发送部101a经过第1传送路径806。
同样地,当第2发送站802接收通信30(受信31B)时,第2发送站802的传送环境适应部101d根据第2传送路径807的信号传送时间以及处理延迟与受信31B的时刻,控制通信40的发送时刻,以使得在接收站102的接收终端基准时间10到达。然后,第2发送站802进行发送(送信41B),以使得信号(通信41)从发送部101a经过第2传送路径807。
通信40的信息仅延迟在第1发送站801的处理延迟上加上第1传送路径806的信号传送时间后的时间并且在接收终端基准时间10由接收站102接收(受信40T)。同样地,通信41的信息仅延迟在第2发送站802的处理延迟上加上第2传送路径807的信号传送时间后的时间并且在接收终端基准时间10由接收站102接收。接收站102以接收终端基准时间10为基准开始受信40T。
此时,由于将通信40、通信41的接收终端基准时间10设定为相同的时刻,故在接收站102同时接收通信40以及通信41。即,由接收站102接收两者合成后的结果。
这里,与实施形态7的发送数据相同地,在同一时刻接收通过通信40以及通信41发送的数据时,排列信息符号、伪符号以及同步序列符号,以使得信息符号相互之间不会产生干扰。由此,与实施形态7相同地,仅能够由接收站102对于通信40、通信41的内容进行解调以及解码。因此,若设定通信40的前半部分为伪符号、同样地,设定通信41的后半部分为伪符号时(或者设定使得通信40、通信41的到达时刻上存在恒定间隔),接收站102能够连续地接收来自第1以及第2接收站801、802的信息。
如此,根据上述构造,将保密信息分割成多个信息块,采用专用线路等的安全性高的通信线路将分割后的保密信息分配给多个发送站,并且将分配后的保密信息发送到接收站,由此,能够实现安全性更高的发送保密信息的无线电通信系统800。
(实施形态9)
在对于与图1相对应的部分采用同一符号的图17中,900整体上表示本发明实施形态9的无线电通信系统。无线电通信系统900分别具有由图1中描述的发送部101a以及接收部101b形成的第1以及第2发送接收部902、903。然后,第1发送接收部902通过第1传送路径906与接收站102进行通信,同时,第2接收部903通过第2传送路径907与接收站102进行通信。
这里,发送站901与接收站102的通信动作如下所述那样,发送站901通过第1以及第2传送路径906、907推断接收的接收功率,同时根据推断得到的功率控制发送功率并向接收站102发送信号,除此之外的构造与参照图11说明实施形态5的无线电通信系统500相同。
这里,在图18表示该实施形态的发送站901的详细构造。在图18中,对于与图2相对应的部分采用相同的符号。在该实施形态的情况下,由延迟量推断部904a以及功率测定部904b构成传送环境推断部904。又,由时间控制部905a以及功率测定部905b构成传送环境适应部905。
然后,将由第1发送接收部902解调部122抽出的例如独特字等的已知信号输入到延迟量推断部904a,同时,将由第2发送接收部903解调部(未图示)抽出的独特字等的已知信号输入到延迟量推断部904a。延迟量推断部904a如实施形态1中所描述的那样,从网络时刻与已知信号中推断信号传送时间。在该实施形态的情况下,推断第1以及第2传送路径906、907各自的信号传送时间。
然后,时间控制部905a考虑到由延迟量推断部904a获得的第1传送路径906的信号传送时间而调整缓冲器117的输出时刻,以使得来自第1发送接收部902的信号通过第1传送路径906在预订的网络时刻到达接收站102。
同样地,时间控制部905a考虑到由延迟量推断部904a获得的第2传送路径907的信号传送时间而调整缓冲器(未图示)的输出时刻,以使得来自第2发送接收部903的信号通过第2传送路径907在预订的网络时刻到达接收站102。
传送环境推断部904的功率测定部904b输入第1发送接收部902的无线电接收部(受信RF)121的输出并且测定由第1发送接收部902接收到的接收信号的功率。同样地,功率测定部904b输入第2发送接收部903的无线电接收部(未图示)的输出并且测定由第2发送接收部903接收到的接收信号的功率。
传送环境适应部905的功率控制部905b比较预先设定的功率值与由功率测定部904b获得的接收功率测定结果,并且根据该比较结果控制第1以及第2发送接收站902、903的发送功率。具体地,当由第1或者第2发送接收部902、903接收到的接收功率小于规定值时,通过控制各发送部101a的无线电发送部(送信RF)119,以使得发送功率增大。与此相对,当由第1或者第2发送接收部902、903接收到的接收功率大于规定值时,通过控制各发送部101a的无线电发送部(送信RF)119,以使得发送功率减小。
由此,在无线电通信系统900中,仅作为保密信息发送对象的接收站102能够从发送站901的第1发送接收部902以及第2发送接收部903接收接收电平最适的接收信号。
结果,在接收站102中,接收电平与传送路径906、906最相适应,并且能够获得在与接收动作同步的时刻到达的2个信号的合成结果。由此,在接收站102中,能够可靠地解调保密信息。
与此相对,对于第3者,由于在与接收站102不同的位置上接收来自发送站901的信息,故很难获得用于解调该信号的适当的接收电平以及适当的接收时刻,因此,很难对接收信号进行解调。
其次,参照图14以及图16,对于无线电通信系统900的动作进行说明。
首先,发送站901进行输出控制以使得从第1发送部902起经过第1传送路径906,并且同时发送(送信10B)包含网络基准时间的信号(通信10)。当接收站102接收(受信10T)到通信10时,设定由时间控制部102c控制的规定的延迟时间(T10)。接收站102在从受信10T起仅经过延迟时间(T10)之后,以预订的功率向发送站901发送(送信20T)响应信号(通信20)。因此,发送站901与接收站102预先作为共有信息都保存有上述延迟时间T10。
在发送站901接收(受信20B)通信20的同时,环境推断部904从由送信10B发送的传送路径推断用信号(通信10)与由接收20B接收到的响应信号(通信20)中推断第1传送路径906的状态。具体地,推断第1传送路径906中的信号传送时间与功率衰减量。测定受信20B的功率并且根据该值与预定响应信号(通信20)的输出功率之差来推断传送路径906中的功率衰减量。
同样地,发送站901进行输出控制以使得从第2发送部903起经过第2传送路径907,并且同时发送(送信11B)包含网络基准时间的信号(通信11)。当接收站102接收(受信11T)到通信11时,设定由时间控制部102c控制的规定的延迟时间(T11)。接收站102在从受信11T起仅经过延迟时间(T11)之后,以预定的功率向发送站901发送(送信21T)响应信号(通信21)。因此,发送站901与接收站102预先作为共有信息都保存有上述延迟时间T11。
在发送站901接收(受信21B)通信21的同时,环境推断部904从由送信11B发送的传送路径推断用信号(通信11)与由接收21B接收到的响应信号(通信21)中推断第2传送路径907的状态。具体地,推断第2传送路径907中的信号传送时间与功率衰减量。测定受信21B的功率并且根据该值与预订响应信号(通信21)的输出功率之差来推断传送路径907中的功率衰减量。
如此,发送站901根据通信30、通信31,推断第1以及第2传送路径906、907中的信号传送时间以及信号功率衰减量。
接收站102采用时间控制部102c在一定时间(T20)后设定接收终端基准信号10,同时向发送站901发送(送信30T)基准时刻通知信号(通信30)。
其次,发送站901通过通信40从第1发送接收部902发送(送信40T)包含保密信息的信号,同时,从第2发送接收部903通过通信41发送(送信41B)包含保密信息的信号。此时,发送站901控制送信时刻,以使得2个信号同时在由接收站102设定的接收终端基准时间10到达,同时,接收站102控制送信功率,以使得能够以最适当的功率接收2个信号。
接收站102以接收终端基准时间10为基准开始受信40T。此时,由于将通信40、通信41的接收终端基准时间10设定为相同时刻,故在接收站102同时接收通信40以及通信41。即,由接收站102接收两者合成后的结果。
在该实施形态中,使得在通信40、通信41中发送同一信息。由此,在接收站102,能够获得通路相异性的效果。又,在该实施形态下,发送站901以非常低的功率发送通信40、通信41。由此,对于2个信号的相互之间,能够合成两者的相同符号并且进行接收的接收站102可获得用于解调的足够大的信号电平,与此相对,对于位于与接收站102不同位置上的其他接收站,不能够从通信40、通信41中获得解调所必要的信号电平。
如此,根据上述构造,通过在发送站901设置多个发送接收部902、903,能够在发送站901与接收站102之间形成多个传送路径906、907,推断在各传送路径906、907中进行通信时的功率衰减量,当接收站102合成通过多个传送路径906、907而到达的各接收信号并且接收时,通过以能够解调的最低电平下发送功率从上述多个发送接收部902、903发送保密信息,由此,对于位于接收站102之外的其他接收站,很难解调该保密信息。结果,能够实现安全性进一步提高的无线电通信系统900。
(实施形态10)
在图19中,1000整体上表示本发明实施形态10的无线电通信系统。无线电通信系统1000的发送站1001具有由在偏振面上垂直的2个线偏振波的天线AN20、AN21构成的天线部1003。又,接收站1002的天线部1004具有一个线偏振波的天线AN30。
由此,在无线电通信系统1000中,将接收站1002的天线AN30的偏振面作为仅发送站1001与接收站1002共有的传送路径环境,在考虑到该传送路径环境的基础上,使得将保密信息从发送站1001传送到接收站1002。
即,首先,根据从接收站1002传送来的传送波,发送站1001的传送环境推断部1006推断接收站1002的天线AN30的偏振面。其次,根据由传送环境推断部1006求出的推断结果,发送站1001的发射特性控制部1008控制天线部1003,以使得形成仅接收站1002能够接收的发射特性。
又,在无线电通信系统1000的发送站1001以及接收站1002中,设置时间控制部1007、1010,利用该时间控制部1007、1010,与实施形态1同样地,使得在考虑到仅发送站1001与接收站1002能共有的传送路径1011中的信号传送时间的发送时刻,从发送站1001向接收站1002发送保密信息。由此,仅接收站1002能够接收保密信息并且进行复原。
因此,图19的时间控制部1007相当于图1的传送环境推断部101c以及传送环境适应部101d。接收站1002与图3的构造相同,故这里省略说明。这里,为了简化说明,天线AN30相当于天线AN12,接收发送部1009相当于发送部102a以及接收部102b,时间控制部1010相当于时间控制部102c。
发送站1001的具体构造如图20所示。在对于与图2对应部分赋予相同符号而进行表示的图20中,发送站1001大致可以分成由发送部1012、接收部1013、传送环境测定部1006以及时间控制部1007构成。这里,图19的发送接收部1005相当于发送部1012以及接收部1013。
发送站1001利用使得偏振面相互垂直而设置的2个直线线偏振波天线AN20、AN21接收来自接收站1002的电波。然后,将各个天线的输出输入到无线电接收部(受信RF)121。无线电受信部121对于各个天线的输出进行下变频、模数变换等的无线电处理,将处理后的信号送至解调部122以及传送环境推断部1006。
传送环境推断部1006根据经过无线电通信处理后的2个天线的输出,推断接收站1002的天线的偏振面,将推断结果送至发射特性控制部1008。发射特性控制部1008根据推断结果控制无线电发送部(送信RF)119,以使得接收站1002的接收功率最大。
如图21所示那样,构成环境推断部1006。又,如图22那样构成发射特性控制部1008。
传送环境推断部1006具有电场强度检测部1020以及相位差检测部1021。电场强度检测部1020根据2个天线的输出,检测各个天线的输出电场强度。又,相位差检测部1021根据2个天线的输出,求出各个天线输出的相位差。偏振波推断部1022从2个天线输出的电场强度与相位差推断接收信号的偏振波状态。
一般,当采用偏振面相垂直的2个天线(V、H)时,如图23所示,对于电磁波的偏振波(图中的p),能够求出投影在由天线的发射特性提供的偏振面(图中的V、H)上的电场强度(图中的Ev、Eh)与两接收信号的相位差。例如,将偏振波p设定为椭圆偏振波,能够采用电场强度(Ev、Eh)以及相位差φ,求出由其长轴与天线(V、H)构成的角度以及扁平率(椭圆的长短轴之比)。又,对于角度,也可以从Ev、Eh近似而获得。
在实施形态的传送环境推断部1006中,利用上述内容,可以推断由偏振波p的长轴与天线形成的角度、扁平率等的信息形成的偏振状态。
发射特性控制部1008如图22所示,分别将发送信号以及由偏振波推断部1002获得的推断值信号输入到电场强度控制部1030以及相位控制部1031。合成部1032根据电场强度与相位生成与垂直的天线AN20、AN21相对应的信号矢量(V矢量、H矢量)。然后,将对应于V方向矢量的振幅、相位的发送信号通过无线电发送部119输出到V方向的天线AN21,同时,将对应于H方向矢量的振幅、相位的发送信号通过无线电发送部119输出到H方向天线AN20。
由此,传送环境推断部1020能够根据推断得到的偏振波状态,控制发送信号的偏振面,以使得接收站1002的天线部1004的接收功率为最大,即以使得偏振波p的长轴与由天线的发射特性决定的偏振面的轴一致。
其次,参照图24对于无线电通信系统1000的动作进行说明。又,这里发送站1001与接收站1002间的发送接收时刻与实施形态1相同,故以调整电波的偏振面为着重点进行说明。
首先,接收站1002发送(送信1T)偏振波推断信号(通信1)。这里,接收站1002的天线部1004由作为发射特性具有线偏振波的特性的天线AN30构成,故该天线AN30发送的电磁波具有某种特定的偏振面。
该发送信号通过传送路径1011中的反射以及折射,偏振面旋转,在经过延迟的状态下,由发送站1001的天线部1003接收。在发送站1001的天线部1003中,配置发射特性为线偏振波的天线AN20、AN21,以使得偏振面相互垂直,故不依赖于接收信号的偏振面,而能够稳定地进行接收。
发送站1001当由天线部1003接收(受信1B)通信1时,环境推断部1006a通过对由2个天线AN20、AN21接收到各接收信号进行运算处理而推断接收信号的偏振波状态。
其次,发射特性控制部1008根据传送环境推断部1006推断的偏振波状态,控制发送信号的偏振面并且发送(送信2B)通信2,以使得接收站1002的天线部1004的接收功率最大,即使得偏振波p的长轴与由天线AN30的发射特性决定的偏振面的轴一致。能够通过与接收时的推断方法的逆运算实现该偏振面的控制。
如此,当控制偏振面并且输出发送信号时,在接收站1002的天线部1004中,能够以最适当的偏振面接收来自发送站1001的通信2的信号。接收站1002由天线部1004接收(受信2T)通信2。因此,发送站1001通过通信2将包含保密信息的传送数据发送给接收站1002。无线电通信系统100此后同样地在发送站1001与接收站1002之间进行通信3之后的通信。
这里,当发送站1001与接收站1002在可预料的环境中进行通信时,由于能够保持偏振面的稳定性,能够稳定地进行本实施形态中的通信。另一方面,在两者的通信路径中有时会存在障碍物,在仅以直接波不能够进行通信的环境中,受到周围环境状况影响的偏振波会产生混乱。然而,若使得推断获得的传送路径环境(该实施形态中为偏振面)的时刻与采用该传送路径环境实际进行通信的时刻的间隔足够小,则能够将传送路径环境看作为稳定的。
例如,固定发送站1001与接收站1002两者,在两者的通信路径上存在如人那样的移动速度低的障碍物的情况与此相当。又,例如,在道路上配置发送站1001并在汽车上安装发送站1002的那样的情况,即使在发送站1001与接收站1002的通信路径间不存在障碍物的情况下,由于状况的变化,偏振波会产生混乱,则与此相当。
在这样的情况下,即使发送站1001、接收站1002中的一方或两者发生移动时,能够考虑使得推断传送路径环境的时刻、与采用该传送路径环境实际进行通信的时刻的间隔足够小,故能够将传送路径环境看作为稳定。
与此相对,研究由不是通信对象的第3者接收通信1以及通信2并且想要获取信息的情况。此时,由于不当的接收终端获得通信2的信息,必须要使得偏振面适当。
发送站1001与接收站1002由于通过通信1使得偏振面的轴一致,而由于通信1是来自接收站1002的输出信号,则不当的接收终端不能够推断来自发送站1001的偏振面。即,不能够事先获知接收站1002的天线端上的通信2的偏振波状态,故不能够由其他终端获得。
结果,即使在不当的接收站获得通信1的情况下,由于根据通信1终端偏振面控制并发送通信2,故不当的接收站事前并不能够获知从发送站1001输出的电磁波的偏振面。
参照图25进行详细说明。图25的通信1、通信2与图24中的通信1、通信2相同。又,在图25中,接收站1040表示不是保密信息发送对象的不当的接收站。
这里,发送站1001以及接收站1002通过传送路径1011进行通信1以及通信2。研究不当的接收站1040接收这些通信1以及通信2的情况。在发送站1001与接收站1002之间都通过传送路径1011进行通信1以及通信2。与此相对,在接收站1040,通过传送路径1041接收通信1、通过传送路径1042接收通信2。
如此,接收站1040接收从接收站1002输出的通信1时的传送路径1041以及接收站1040接收从发送站1001输出的通信2时的传送路径1042与传送路径1011不同。结果,即使接收站1040通过接收通信1,而能够推断在与接收站1002之间形成的传送路径1041的情况下,由于该传送路径1041与在发送站1001之间形成的传送路径1042不同,故不能够正确地接收通信2。因此,不当的接收站1040不能够稳定地获得通信1及通信2中任意一个的信息或者两者的信息。
一般地,对于采用电磁波的无线电通信系统,在发送侧与接收侧之间,必须要使得天线等的偏振波特性一致,如没有正确地使得它们一致,则会导致通信质量下降等的特性劣化。例如,若天线的发射特性中的偏振波特性相对于水平方向为相同的情况下,发送站、接收站都可以进行偏振面的调整,以使得天线的发射特性的偏振面相对于接地面垂直。使得偏振面相对于地面垂直的垂直偏振波的情况等下,能够容易地设定水平方向的发射特性为相同。
另一方面,当天线的发射特性在水平方向上不一样时,必须要在发送站、接收站之间调整偏振面。参照图26、图27对此作具体说明。在电磁波在与地表平行的方向上传播的无线电通信系统中,如图26(A)所示那样,通过相对于接地面垂直地配置发送装置以及接收装置的天线AN,能够将天线AN的发射特性设定为垂直偏振波。这里,加上接地面大致为水平,并加上在水平方向上发射特性相同。
其次,如图26(B)所示,研究将天线AN配置在水平方向时的具体示例。假设图中的天线为偶极天线时,在水平方向上发射特性并不相同,偏振面也随着与装置主体1050的位置关系而不同。在这样的构造中,以向高度方向发送电波的系统为示例进行研究。
图27中的1050为发送装置,1051、1052为接收装置,假设各装置1050、1051、1052的天线的发射特性是其偏振面为图中的箭头方向。这里,若将发送装置1050替换成发送站1001、将接收装置1052替换成接收站1002,发送装置1050推断接收装置1052的偏振面并且根据推断结果控制发送装置1050的偏振面,这样的状态则相对于本实施形态的无线电通信系统1000。
如图27所示,即使在相对于发送装置1050的偏振面设置使得接收装置1052的接地面保持水平的情况下,存在从偏振面观察的自由度,故随着情况变化,通信环境也会产生较大变化。
因此,如发送装置1050、接收装置1052那样,使得偏振面在同一轴上时,虽然接收装置1052能够高灵敏度地接收,而如接收装置1051那样,配置偏振面使得与发送装置1050垂直的情况下,由于天线的发射特性,接收功率不够充分,则接收质量变差。
这里,对于假设在发送接收间的无线电传送路线中偏振面没有旋转的情况进行了说明,而已知偏振面由于反射等其轴会产生变化。即使在这样的情况下,对于各装置的天线端上的偏振面可以说是相同的。在这样的状态下,该实施形态的构造,由于控制发送波,以使得发送装置1101与接收装置1102的偏振面相同,故不用调整发送侧与接收侧的偏振面,就能够进行稳定的通信。
再者,对于第3者想要采用接收装置1051接收发送装置1050与接收装置1052的通信的情况进行说明。与上述相同,必须要设置接收装置1051的偏振面与从发送装置1050发送来的偏振面为一致,以使得接收状况良好。然而,由于根据接收装置1052的偏振面控制发送波的偏振面,故不能够从接收装置1051获知。
如上所述,由于随着接收装置1052的设置方向偏振面会不同,通常这不能够获知。又,即使从接收装置1052的设置状况等推断偏振面的状态的情况下,由于发送装置1050与接收装置1052间的传送路径、与发送装置1050与接收装置1051间的传送路径不同,故实际上不能够获知正确状态。因此,第3者不能够获取发送装置1050与接收装置1052的通信。
再者,如上所述,当在传送路径上产生反射及折射等的现象时,由于电磁波的偏振面产生变化,第3者很难推断偏振面。在产生多次反射及折射的环境可以是如屋内或室内、隔墙等障碍物较多的办公室等场所。
因此,在该实施形态中,也可以考虑发送站1001对于接收站1002的天线AN30在具有最适偏振面的线偏振波的电磁波上叠加包含保密信息的真正信息而进行发送,同时在具有与其垂直的轴相平行的偏振面的线偏振波的电磁波上叠加伪信息进行发送。
由此,在无线电通信系统1000中,在接收站1002由于天线AN30的特性,能够正常地接收真正的信息,与此相对,不能够接收伪信息。由此,不需要采用复杂的构造,能够选择性地仅接收真正的信息。
即接收站1002不需要预先获知哪个信号为保密信息、哪个信号为伪信息。又,在发送站1001中,不需要为了分离接收侧的数据而排列数据,能够自由地实施加密。再者,由于第3者理论上不能够分离保密信息与伪信息,故能够确保高度的安全性。
与上述通信1、通信2相同地,无线电通信系统1000使得偏振面一致并进行通信3开始的通信。因此,在通信3以后,对于所有的发送数据可以使偏振面一致后进行传送,而也可以在仅使得加密密钥那样的特别重要的保密信息与偏振面一致而传送之后,仅实施通常的加密处理并进行发送。
如此,根据上述构造,除了实施形态1的构造之外,根据接收站1002传送来的传送波由发送站1001的传送环境推断部1006推断接收站1002的天线AN30的偏振面,发送站1001根据该推断结果,形成具有仅接收站1002能够接收的发射特性的传送波,将保密信息重叠在该传送波上传送到接收站1002,由此,除了具有实施形态1的效果之外,能够实现安全性更高一级的无线电通信系统1000。
因此,在本实施形态中,以水平偏振波、水平偏振波为示例,而当对于与地面成一定角度倾斜的偏振面,第3者将更难获取保密信息。例如,将具有线偏振特性的偶极天线相对于地面成一定角度而设置的情况下,如上所述,相对于水平方向天线的发射特性不同,发射特性随着天线所成的角度而发生变化。即发生特性随着图27所示的发送装置1050与接收装置1052的相对的位置关系而变化。结果,第3者更难推断偏振面。
又,若采用具有相垂直的偏振面特性的螺旋形天线等的天线,控制对垂直偏振面的发生信号的振幅、相位,则能够电气地控制偏振面。通过这样的构造,视觉上很难推断偏振面,能够实现安全性更高一级的系统。
再者,在上述的说明中,对于发送站1001从最初开始对于接收站1002的天线AN30输出具有最适当偏振面的线偏振波的电磁波的情况进行了说明,而如接入电源时那样,直到推断接收站1002的天线AN30的特性为止,也可以从发送站1001发射为圆偏振波的电磁波。若这样,则接收站1002与天线AN30的发射特性无关地,能够稳定地接收RACH(Random Access Channel,随机访问信道)等的无线电连接用的信号。
又,在该实施形态中,在采用时间上符号独立的调制方式的情况下,能够设定是否要对于每个符号实施上述的、通过控制偏振面进行信息的加密化。由此,通过对于符号的一部分进行加密,则能够进行稳定的通信。
(实施形态11)
在对于与图19相对应的部分采用相同符号进行表示的图28中,1100整体上表示本发明实施形态11的无线电通信系统。除了接收站1101的天线部1102由偏振面为垂直的2个线偏振波的天线AN60、AN61构成,同时,在接收站1101中设置控制天线部1102的发射特性的发射特性控制部1104之外,无线电通信系统1100与图19的无线电通信系统的构造相同。
其次,参照图24对于无线电通信系统1100的动作进行说明。又,这里由于发送站1001与接收站1101之间的发送接收时刻与实施形态1相同,故仅着眼于调整电波的偏振面进行说明。
首先,接收站1101发送(送信1T)偏振波推断信号(通信1)。此时,发射特性控制部1104通过发送接收部1103控制天线部1102的发射特性,以使得从天线部1102输出作为基准的偏振面。该发送信号由于传送路径1101上的反射以及折射,偏振面产生旋转,在经过延迟的状态下,由发送站1001的天线部1003接收。
发送站1001在传送环境推断部1006中从通信1的接收(受信1B)信号中,推断接收站1101作为基准的偏振面,并且存储推断结果。其次,发射特性控制部1008进行控制,以使得偏振面相对于传送环境推断部1006推断所得的作为基准的偏振面仅旋转预先设定的某个角度,并且发送(送信2B)通信2。
接收站1101利用发射特性控制部1104控制天线部1102的发射特性,以使得从作为基准的偏振面起仅旋转发射特性控制部1008使偏振面旋转的上述角度,并且接收(受信2T)通信2。
即,在发送站1001的发射特性控制部1008与接收站1101的发射特性控制部1104中,预先存储有仅两者共有的偏振面的旋转信息。因此,由于来自发送站1001的通信2的偏振面与接收站1101控制的发射特性的偏振面从基准偏振面开始仅旋转相同角度,故接收站1101能够以最适当的发射特性接收(受信2T)通信2。此后,发送站1001与接收站1101进行相同的通信。
如此,根据上述构造,在实施形态10的构造基础上,即使在接收站1101侧,也以能够对应地变化并获得发射特性而构成接收站1101,同时在发送站1001与接收站1101之间共有偏振面的旋转信息,通过使得两者的偏振面相一致而进行通信,由此,在获得实施形态10的效果的基础上,还能够实现安全性进一步提高的无线电通信系统1100。
即,若即使第3者获知通信1中的偏振面,在通信2中由于改变了偏振面,故很难获知该变更后的偏振面。又,若对于每次通信旋转偏振面,则能够进一步提高安全性。
再者,对于垂直的2个偏振面附加各自独立的信息,以通信1中的偏振面为基准,也能够分离各信息。若如此,则能够使得传送量为原来的2倍,并且能够实现第3者不能够进行推断的保密性极高的通信。
一般,发送站1001通知接收站1101能够通信中使用的频率以及时刻,接收站1101采用这些资源进行通信。又,一般地,接收站1101采用这些资源监视传输状态并且在传输为空闲的时刻开始通信。作为它们的条件,频率与时刻这2个是主要因素,而在本实施形态中,通过对它们附加偏振波,能够使得通信本体的容量最大增加到2倍。
然而,此时,虽然频率以及时间具有空间同一性,而由于偏振波状态会随着传送路径而变化,故随着场所不同其环境也不同。因此,偏振波干扰状况的问题在于,在发送站1001与接收站1101其位置不同。然而,当发送站1001与接收站1101的传送路径1011中的偏振波状态为几乎相同的环境,例如发送站1001与接收站1101为能预料的环境或者它们相互接近的环境时,如上所述,也能够实现利用偏振波的多路化。
如此,在发送站1001与接收站1101之间的通信、发送站1001与其他接收站之间的通信这2个通信在相同时刻、相同频率下偏振波重叠的情况下,若使得2个通信同步并且对于每一段时间切换偏振面,则第3者很难分离这2个通信,能够提高安全性。
另一方面,当在不能够预料的环境中,为了避免相互通信的干扰,由接收站1101监视从周围其他接收站发出的通信状况,并将监视信息通知发送站1001,若在调整了相互不会产生干扰后进行发送,则能够与可预料的条件下进行同样的通信。
又,当研究多路径的环境时,由于各个路径的偏振面的旋转方向以及角度不同,来自各路径的偏振面各不相同。在本实施形态中,在接收站1101中,根据偏振面的状况选择性地接收特定路径。其结果是,由于能够限制从发送站1001到接收站1101的传送路径1010,故能够减轻多路径带来的影响。
(实施形态12)
本实施形态的无线电通信系统1200如图29所示,发送保密信息的发送站1201具有配置在不同位置上的2个接收发送部1203、1204。又,2个发送接收部1203、1204通过各自不同的传送路径1207、1208以仅接收站1202能够获得保密信息的最适发送功率进行定向发送。
由发送接收部1203、1204接收到接收信号传送到传送环境推断部1205。传送环境推断部1205根据2个接收信号推断2个传送路径1207、1208的环境。具体地,推断各传送路径1207、1208中的信号传送时间与信号到来方向。
传送环境适应部1206根据传送环境推断部1205的推断结果,控制发送接收部1203、1204向接收站1202发送保密信息时的发送动作。具体地,首先,控制各发送接收部1203、1204的发送时刻,以使得从各发送接收部1203、1208发出的信号在预先设定的接收时刻由接收站1202接收。其次,进行指向性发送,以使得各发送接收部1203、1204中的发送时的指向性为朝向接收站1202。
与图2的对应部分采用同一符号的图30表示发送站1201的具体构造。如图30可知,对于在图29中所示的2个发送接收部1203、1204,单单仅在不同位置上设置2个阵列天线AN70、AN71,信号处理部分相同。并且,图30的到来方向推断部1210以及延迟量推断部120相当于图29中的环境推断部1205,同时图30的射束成形装置1222以及时间控制部118相当于图29的传送环境适应部1206。
这里,对于发送站1201发送保密信息的时间,在上述实施形态中已经进行了具体描述,在本实施形态中,以保密信息的指向性发送为重点进行说明。
到来方向推断部1210当通过无线电接收部(受信RF)121输入2个阵列天线的输出时,根据这些接收信号的振幅以及相位推断由接收站1202发送来的信号的到来方向。具体地,依次改变与2个阵列天线AN70、AN71的接收信号分别相乘的加权系数,通过求出加权后加法值为最大的加权系数,由此,推断到来方向。然后,将由到来方向推断部1210推断的推断结果(即,对于各阵列天线AN70、AN71的加权系数)发送到送信部1220的射束成形装置1222。
这里,如图31所示那样构成发送部1220的脉冲串信号形成部1221、射束成形装置1222以及调制部1223。因此,本实施形态的发送部1220在将发送数据进行码扩散的同时,进行多路化。
脉冲串信号形成部1221将加密密钥以及加密后的用户数据输入数据分割电路1230。数据分割电路1230将输入的数据分割成多个数据(本实施形态中为2个即D12a、D12b)并送至连续的卷积电路1231a、1231b。这里,在发送接收之间虽然共有扩散码,在事前并不需要共有分割后的数据D12a、D12b分别对应于哪一码。然而,预先确定接收功率大的信号为数据D12a、另一个为数据D12b。这里,加密密钥以及加密数据等的保密数据是数据D12a,另一数据是数据D12b。
卷积电路1231a、1231b利用输入的数据与码生成电路1232生成的码进行卷积运算,由此,将输入数据进行码扩散。将码扩散后的各数据输入射束成形装置1222的增益控制(GC)电路1234b、1234c。又,向增益控制电路1234a输入由伪信号生成电路1233生成的伪信号。
增益控制电路1234a~1234c根据来自到来方向推断部1210的推断值控制各输入数据的增益。将各增益控制电路1234a~1234c的输出输入天线矩阵电路1235a~1235c。将来自到来方向推断部1210的推断值也输入天线矩阵电路1235a~1235c。
各天线矩阵电路1235a~1235c在相对应的增益控制电路1234a~1234c的输出上,乘以根据来自到来方向推断部1210的推断值(最佳加权系数)与接收站1202中的接收状态(接收功率以及延迟分散等)的矢量值。具体地,根据推断的传送路径环境,进行信号功率控制,使得在接收站1202接收功率为最大或最小。
这里,对于输入保密信息的天线矩阵电路1235b,根据由到来方向推断部1210求得的推断值,设定数据D12a以使得在接收站1202接收电平为最大。同样地,在输入数据D12b的天线矩阵电路1235c中,根据推断值,设定数据D12b,以使得在接收站1202接收电平为足够大并且该数据D12b比数据D12a小。由此,在接收站1202以不同的接收电平接收分割后的保密信息。
与此相对,在输入伪信息的天线矩阵电路1235a中,根据由到来方向推断部1210求得的推断结果进行控制,以使得在接收站1202形成零位(由于电波干扰,功率为零的位置)。由此,则在接收站1202不接收伪信号,而与接收站1202不同位置上的其他接收站接收伪信号。
由天线矩阵电路1235a~1235c进行矢量化的各发送数据通过调制部1223的合成/频率变换电路1237而进行矢量加法,将由此获得的单元值在本地振荡器1236获得的频率下进行变频。将变频后的单元信号从阵列天线AN70、AN71所对应的单元天线中输出。
如上所述,发送站1201将数据D12分配给天线发射特性的主瓣、将数据D12b分配给旁瓣、将伪信息分配给零位,由此,控制接收站1202的接收状态由此作为保密信息发送对象的接收站1202以分别具有功率差的状态能够良好地接收分割后的保密信息的数据D12a、D12b,但在其他接收站由于使得D12a、D12b的功率差反转或者伪信息的妨碍而不能够接收保密信息。
在图32中,表示接收站1202的接收部1240的调制部1241与数据流形成部1242的构造。而且,接收站1202的其他构造与图3所示的接收站102的构造相同。解调部1241将接收RF部140(图3)的输出输入到卷积电路1243。从码生成电路1244向各卷积电路1242输入与发送站1201中采用的扩散码相同的码。
卷积电路1243在由定时器145时指定的时刻进行卷积运算。由此,从各卷积电路1243与各接收电平信息一起输出与扩散码相对应的数据D12a、D12b。例如,从某卷积电路1243输出保密信息,从另一卷积电路1243输出保密信息以外的有意信息,再从另一卷积电路1243输出伪信息。采用这些输出数据与接收电平,选择/分离各数据。由此,在其他接收站中,很难获知利用扩散码进行卷积运算的最适时刻,而且,即使能够获知最适时刻,由于以不同的接收电平进行接收,也不能够选择/分离上述各数据。
从卷积电路1243输出的数据通过检波器1245发送到数据流形成电路1242的数据排列变换/选择电路1247,同时送至振幅检测电路1246。振幅检测电路1246检测出各数据的振幅。这里,发送站1201对于接收站1202进行发送控制,以使得数据12a为最大电平、数据D12b为比其小的电平、伪信息为最小接收电平,故从振幅检测电路1246输出与各数据相对应的接收电平的信息。
由振幅检测电路1246获得的检测结果被送至数据排列变换/选择电路1247。数据排列变换/选择电路1247根据由振幅检测电路1246获得的检测结果,按照振幅值的大小排列变换从检波器1246输出的数据。然后,将振幅值最大的数据作为D12a、振幅其次大的数据作为D12b而输出数据列。
其次,参照图33对于本实施形态的无线电通信系统1200的动作进行说明。
首先,接收站1202对于发送站1201通过通信1输出(送信1T)预定的传送路径推断用信号。在发送站1201中,由第1发送接收部1203(图30的阵列天线AN70)接收经过第1传送路径1207的信号、由第2发送接收部1204(图30的阵列天线AN71)接收经过第2传送路径1208的信号。
此时,发送站1201通过由第1发送接收部1203与第2发送接收部1204接收作为已知信号的传送路径推断用信号,推断第1传送路径1207与第2传送路径1208的传送路径环境。
发送站1201相反地利用从来自接收站1202的信号中推断到的传送路径环境而控制从第1发送接收部1203与第2发送接收部1204输出的信号。具体地,发送站1201的传送环境适应部1206根据推断到的传送路径环境(接收电波的到来方向)控制第1发送接收部1203以及第2发送接收部1204并输出(送信2B)信号(通信2),以使得接收站1202的接收端的保密信息的信号功率增大。此后,同样地进行通信3开始的通信。
在通信2中,从发送站1201向接收站1202发送保密信息。通信2的信息作为从发送站1201的第1发送接收部1203起经过第1传送路径1207的信息与从第2发送接收部1204起经过第2传送路径1208的信息的合成结果而由接收站1202接收(受信2T)。如上所述,由于控制通信2而使得接收站1202的接收端上的信号功率增大,故接收站1202能够稳定地进行受信2T,并且能够解调保密信息。
又,如此输出的信号(通信2)从第1发送接收部1203与第2发送接收部1204这2处输出,故作为空间合成结果的信号随着接收场所的不同而不同。如上所述,虽然进行发送控制以使得接收站1202的接收端上的接收功率为最大,而重要的是要进行控制以使得通信质量提高,当由于延迟波等通信质量下降的情况下,降低接收功率并且减少多路成分也是有效的。
另一方面,当非发送目的的第3者接收包含保密信息的通信2并且想要从中获取信息时,即使通过通信1获得信息,由于在通信2中进行发送控制以使得在接收站1202的接收端上空间合成最适的接收信号,故第3者即使接收该信号,该信号电平也不同,也很难得到信息。
又,在本实施形态的情况下,在通信2中,在相同时刻,在保密信息的基础上将伪信息进行码分割多路化而进行发送。这样,在接收站1202,采用与接收站1201相同的扩散码复原各信息数据。这里,如实施形态那样对于每个数据改变码序列的情况下,由于该码序列具有的频率要素不同,在传送路径中受到的影响也不同。
由此,如该实施形态那样,通过使得保密信息分散到多路信道,由于信道相互的传送状况所引起的影响不同,故第3者更难获得保密信息。
又,到目前为止的说明中是以控制第1发送接收部1203与第2发送接收部1204的发送信号而使得最适的接收信号到达接收站1202的接收端上为重点进行了说明。下面,以下述内容为重点进行说明,即,在相同时刻、相同频率下重叠2个信道(保密信息、伪信息)并且采用2个以上的发送信号进行空间合成,对于各信道独立地控制接收站1202的接收端上的接收功率。
发送站1201根据从接收站1202接收(受信1B)到的作为已知信号的传送路径推断用信号,推断第1传送路径1207与第2传送路径1208。其次,发送站1201将2种类型的信息进行2信道的码分割多路化并且发送给接收站1202。
这里,作为分别分配的信道,为了使得扩散增益相等,则选择垂直关系的信道。此时,作为第1信息,根据推断的传送路径状况发送保密信息,以使得接收站1202的接收端上为最适的接收状态。这里,作为最适的接收状况是指进行控制以使得接收功率最大。作为第2信息是指根据推断的传送路径状况控制并发送伪信息,以使得在接收站1202的接收端上接收功率小于第1信息的情况。
如此发射出的通信2进行空间上的合成并由接收站1202接收。作为空间上合成的结果,在接收端上,第1信息作为大功率的信号、第2信息作为小功率的信号且在码分割多路化的状态下被接收。采用扩散码将接收到的信号序列进行反扩散,由此,能够取出两者的信号,而由于设定扩散增益相等,则根据各信号的接收功率,一方功率增大而另一方功率变小。在接收站1202,选择该接收功率大的信道的信息作为保密信息并且将另一信道的信息作为伪信息进行处理,由此,能够容易地选择保密信息。
另一方面,即使第3者接收到该信息并进行复原,由于第1信息的接收状态与第2信息的接收状态随着接收场所而不同,故若事前不得知的话,也不能够从接收信号序列中获知。因此,第3者不能够获知通信2。
如此,通过进行频率扩散,由于提高了对于噪声的抵抗性,故能够获得进一步提高通信质量的效果。
因此,对于叠加了伪信息的信道,对于通过各传送路径1207、1208进行控制以使得合成接收的功率减小的情况进行了描述,而使得叠加伪信号的信道其接收功率为0,即在进行控制以使得相互抵消的情况下,具有这样的优点,即抵消的空间区域是极窄的区域。
这里,空间合成电磁波的情况如图34所示。图34表示2电磁波产生的驻波的情况。横轴表示位置、纵轴表示功率。从该图可知,当将最大电平标准化为0dB时,大致的位置在-10dB以上。又,通过空间合成为-20dB以下,电波相互抵消,在功率低的位置上具有尖峰,仅通过稍稍偏移位置,功率就急速上升。
利用该特性,例如,将第1信息的信号功率设定为-10dB并且进行发送控制以使得在接收端抵消第2信息的情况下,可见,能忽略第2信息妨碍的区域仅仅是限定区域,而在大部分区域中不能够正确地接收第1信息。即,在作为通信目标的接收站120所位于的场所之外,第1信息会受到第2信息的妨碍。由此,第3者很难获得第1信息。
如此,根据上述构造,将保密信息在通过多个传送路径1207、1208在设定时刻由接收站1202接收的时刻进行发送,而且,控制发送站1201的指向性,以使得在作为保密信息发送目的的接收站1202接收该保密信息的接收功率最大,由此,第3者更难获得保密信息,而且能够实现在接收站1202可获得通信质量良好的保密信息的无线电通信系统1200。
又,在本实施形态中,存在与阵列天线技术的紧密关系。该技术具有能够电气控制发射特性这一显著优点,在本实施形态中就积极地利用了该技术。
因此,能够就此活用阵列天线本身具有的优点,例如,在进行所说明的通信2时,在与接收站1202的通信中,还能够对于无关的方向实施其他信道的通信,或者在多路环境下的通信中,还能够控制发射特性。通过如此,能够增加通信容量,或者也能够减少多路的影响。
(其他实施形态)
(1)又,在上述实施形态中,对于将作为接收终端基准时间的基准的时刻当作为发送站通过通信1发送给接收站的网络基准时间的情况进行了描述,而本发明并不限定于此,只要在发送站与接收站之间具有一致的时刻即可。例如,也能够将预先设定的时刻作为基准。又,若从接收站向发送站发送基准时刻通知信号,则能够推断传送路径延迟的发送站能够根据基准时刻通知信号的接收时刻使得基准时刻与接收站一致。
(2)又,在上述的实施形态4中,对于发送站在发送时刻进行发送的情况进行了描述,所述发送时刻是指使得包含保密信息的发送数据在由接收站设定的接收终端基准时间到达的发送时刻,而本发明并不限定于此,也可以在相对于接收站设定的接收终端基准时间仅偏移规定时间的发送时刻,由发送站发送包含保密信息的发送数据。此时,接收站如实施形态4中所述那样,采用仅由作为保密信息发送对象的接收站抽出获得的同步序列信号进行接收处理。
具体地,参照图4进行说明。首先,发送站对于接收站发送包含网络基准时间的控制信号(通信1)。其次,接收站在一定时间(T1)后对于发送站发送(通信2)响应信号,同时设定接收端基准时刻(Tk)。其次,发送站从通信1以及通信2中推断传送路径的状态。具体地是推断信号传送时间(Td)。
其次,发送站对于接收站进行通信3。此时,发送站从推断获得的信号传送时间(Td)以及装置中产生的处理延迟时间中计算出发送时刻,并且控制发送时刻。发送站进行时间上控制,以使得通信3在接收端基准时刻(Tk)到达接收站,而此时,将根据附加信息确定的延迟量(Ts)与接收端基准时刻(Tk)相加并进行发送通信3。
结果,在接收站,在时刻(Tk+Ts)接收通信3。在接收站,以时刻(Tk)为中心在数个符号的范围内进行接收通信3的处理,由此进行时间同步。这里,能够进行时间同步是由于,在发送信号中以仅发送站与接收站之间已知的格式配置同步序列信号。即,对于实施形态4中所述构造的接收站,即使发送数据没有正好在接收端基准时间(Tk)到达,也能够利用同步序列信号进行接收处理。
这样,将时间同步的结果与时刻(Tk)的差(Ts)作为附加信息,运用到其他处理系。此时,采用附加信息研究以下的应用。
第1,在发送接收站之间预先确定多个扰频格式,根据附加信息切换这些扰频格式。第2,将保密信息分割成多个,利用附加信息传递其种类。即,发送站将保密信息分割成第1以及第2信息并发送,在接收站当附加信息(Ts)为正时,将第1分割保密信息解调,当为负时,将第2分割保密信息解调。再者,第3,预先准备多个加密模式,根据附加信息(Ts)切换这些模式。
如此,接着,在其他接收站就更难复原保密信息。又,对于进行保密信息的发送接收的发送站与接收站,即使没有正好在接收端基准时刻(Ts)到达,也能够复原保密信息,故设计自由度增加。
(3)又,在上述实施形态中,对于全部信息为了使得从发送站发送来的信号在由接收站设定的接收终端基准时间到达而由发送站控制发送时刻的情况进行了描述,而本发明并不限定于此,可以仅对于加密密钥那样特别重要的保密信息的传送进行上述的发送接收,对于其他信息,可以附加导频信号等的同步信号在通常的时刻进行发送。如此,未附加同步信号不进行同步解调处理,由此,能够将解调时的不稳定性抑制到最小限度,能够提高整体的通信质量。
(4)又,在上述实施形态中,对于由多个符号构成同步序列、伪同步序列的情况进行了描述,而本发明并不限定于此,也可以分别由一个符号构成。又,也可以将伪同步序列兼作为伪符号、信息符号以及同步序列的一部分。
又,作为同步序列,例如,可以采用如正弦波那样的重复单调模式序列。此时,作为保密信息发送对象的接收终端1能够推断该同步序列的开始时间,而与此相对,接收终端2不能推定哪个模式是同步序列的开始时间。因此,即使使得同步序列的一部分为伪同步序列,由于从同步序列获得的基准相位随时间变化(旋转),故能获得与上述实施形态相同的效果。
又,无需将同步序列限定为一个种类,也可以采用多个种类的同步序列。如此,第3者就更难对保密信息进行解调以及解码。再者,若根据同步序列的种类,变更表示信息符号与伪符号的配置的格式,则能够进一步确保安全性。
(5)又,在上述的实施形态中,对于在伪符号上载有伪信息的情况进行了描述,而本发明并不限定于此,也可以在伪符号上作为第2正规信息载有对于第1正规信息的误差检测功能以及误差修正功能。又,也能够替换成卷积码序列、以块码序列为代表的信息序列与该伪信息序列。
(6)又,在上述实施形态中,对于在发送站设置2个发送部而通过第1传送路径以及第2传送路径这2个传送路径进行通信的情况进行了说明,而本发明并不限定于此,也可以通过设置3个的发送部,使得进行通信的传送路径为3个以上。
再者,在上述实施形态中,对于在发送站设置2个发送部而实现2个传送路径通信的情况进行了说明,而实现多个传送路径通信的方法并不限定于此,例如,通过在不同位置设置各发送部,也能够实现不同传送路径的通信。又,也可以将发送部设置在相同位置并采用将各发送部的指向性限定得狭窄的天线。又,也可以在使得发送部为一个的同时,对发送部采用自适应阵列天线,通过利用电波的反射以及折射等的特性,形成不同的通信传送路径。只要形成多个仅相互进行保密信息通信的无线电通信站之间能共有的传送路径即可。
(7)又,在上述实施形态中,为了简化说明,对于假设伪符号的功率为0的情况进行了说明,而伪符号的功率并不一定要为0。为了减小与有用符号之间的干扰,可以将伪符号的功率减小到足够小。又,也可以将伪符号分割成多个部分,以使得作为矢量合成结果的功率足够小。
(8)在上述实施形态中,作为偏振波状态的推断方法,例举了求取椭圆偏振波p的长轴与天线所成角度与扁平率的示例,而在图21以及图22所示的构造中,通过仅采用电场强度检测部1020以及电场强度控制部1021,也可以仅求得大致的长轴角度并且控制偏振面,作为控制偏振面的方法,也可以替换成这样的简单构造。
又,在上述实施形态中,对于采用线偏振波的情况进行了说明,而本发明并不限定于此,对于圆偏振波也能够获得相同的效果。此时,可以将垂直偏振波及水平偏振波替换成右旋偏振波、左旋偏振波。
(9)又,在上述的实施形态10、11中,对于发送站与接收站之间采用一个传送路径进行通信的情况作了描述,而本发明并不限定于此,显然也可以采用多个传送路径达成相同的通信。
此时,若使得采用第1传送路径的通信与采用第2传送路径的通信时间上错开,能够获得时间相异性的效果。反之,若同时进行两通信,则能够获得通路相异性效果。当然,第3者推断2个以上的传送路径要比推断一个传送路径更困难,故若将信息分散到多个传送路径,则能够显著提高保密信息的安全性。
(10)又,在上述实施形态10中,作为天线列举了偶极天线,而天线的种类并没有限定于此,采用螺旋天线或平面天线、抛物面天线、八木(波道式)天线、其他所有天线的情况下,也能够获得相同的效果。再者,利用采用多个天线并且对指向性进行电气控制的自适应阵列天线的技术,若朝与通信无关的方向发射伪信息,则第3者更难获得保密信息。又,能够改变发射特性与偏振面的角度。又,若采用阵列天线那样的能够电气性控制指向性的天线,则能够容易地适用于采用多个传送路径的通信方法。
(11)又,在上述实施形态中,以保密信息的安全性为着眼点进行说明,而除了上述在保密信息通信时进行传送环境推断,此后的通信也可以进行传送环境推断,若比较两者的推断结果,在发送站也能够认证接收站是否为保密信息的通信对象。
(12)又,在上述实施形态10、11中,对于输出偏振波用信号来用于推断传送环境的情况进行了说明,而作为该偏振波推断用信号也可以是正弦波,也可以是由一个符号以上构成的信号序列。
再者,在上述实施形态10、11中,对于通过使得偏振波推断用信号为线偏振波而检测传送路径中的偏振面的旋转角度与振幅的情况作了说明,而为了分离某偏振面的信号与同其垂直的偏振面的信号,例如,可以若错开时间发送偏振波推断用信号,或者分配相互垂直的偏振波推断用信号并进行多路发送,则在偏振波推断用信号的发送侧与接收侧能够检测偏振波的旋转以及相位差。
(13)又,在上述实施形态12中,对于采用扩散码不仅对保密信息、还对伪信息进行码分割多路化而发送到接收站的情况作了说明,而本发明并不限定于此,例如,也可以将各数据进行频率分割多路化或者进行垂直频率分割多路化之后进行发送。
(14)在上述实施形态12中,对于使得用于第1信息(保密信息)与第2信息(伪信息)的码序列的扩散增益相等的情况作了说明,而并不一定要使之相等。又,也并不一定必须垂直,在接收站的接收端,若进行控制使得接收功率具有足够的差异,则对于第1信息与第2信息采用全部相同的码序列进行扩散的情况下,或者码长度为1(即没有进行扩散)的构造的情况下,也能够实现。此时,对于第3者所接收到的接收信号,由于叠加了伪信息的第2信息的信号成为妨碍波,故第3者不能够获得第1信息。
又,这里,对于即使将同一码分配给第1信息以及第2信息,也能够实施本发明的情况作了说明,而若进行控制使得第2信息在接收端进行空间合成时的接收功率足够小,则几乎仅由第1信息构成接收信号,而没有必要分离多路化后的信号。即,在多路化的过程中不进行码扩散,也能够获得相同的效果。
因此,关于第1信息与第2信息,根据推断的传送路径状况,也可以仅通过控制以使得接收站的接收端上的接收功率为一方大而相对于此另一方为足够小,而使得叠加。若如此,不会降低传送效率,并且能够利用通信2传送保密信息。此时,若使得小信号的总功率相对于大信号的功率有1dB左右以上的功率差,则在接收侧能够将它们分离。
(15)又,在上述说明中,作为多路化方式,对于将扩散码分配给各载波的码分多址(CDMA)方式作了说明,而采用OFDM多路也能够获得相同的效果。即,在CDMA的情况下,控制每个扩散码合成功率,而采用OFDM的情况下,可以控制每个副载波的合成功率。例如,也可以将副载波分割成多个组(例如,奇数副载波与偶数副载波),并控制每个副载波组的合成功率。
(16)又,在实施形态12中,对于将多路化的第2信息作为伪信息的情况进行了说明,而第2信息也并不限定于伪信息,例如,也可以是其他信道的信息。若如此,则能够提高传送效率。又,与第1信息、第2信息一起作为保密信息进行发送,在接收站能够根据接收功率的大小分离第1信息与第2信息并且进行解码。
再者,除了从发送站发送出的第1信息、第2信息,也可以叠加两者的功率值以及它们大小的顺序或者两者的功率比等的信息进行发送。又,通过通信2发送数据的多路化数目不仅限定于2个、3个,也可以将4个以上的信息进行多路化而发送。此时,在接收站,以接收功率的大小为基准,能够将这些信号分离成第1到第n(n为2以上的自然数)的信息并进行解码。若如此,则即使第3者获得信息,也由于传送路径不同,不能够获得正确的接收功率的大小顺序,故信息的保密性提高。
(17)又,在上述实施形态12中,对于发送站具有2个发送接收部的情况作了说明,但发送接收部的个数并不限定于2个。又,当采用阵列天线控制发射特性时,当使得天线元件为N时,由于空间合成而抵消信号,并且仅作成N-1个信号功率为0那样的零位特性。参照图35对于采用该特长的方法进行说明。
如对于与图29相对应的部分采用相同符号的图35所示,在无线电通信系统1300中,在发送站1301又形成第3接收发送部1302,并且作为传送路径重新形成第3传送路径1307。
与上述实施形态12相同地,发送站1301从接收站1202接收作为已知信号的传送路径推断用信号,由此,由传送环境推断部1303推断第1传送路径1305、第2传送路径1306、第3传送路径1307的传送环境。
其次,发送站1301将3种类型的信息进行3信道分额的码分多路化并且发送到接收站1202。对于分别分配的信道,选择使扩散增益相等且具有垂直关系的信道。
此时,根据推断的传送路径环境中的第1传送路径1305、第2传送路径1306、第3传送路径1307的推断结果,作为第1信息发送保密信息,从而使得在接收站1202的接收端上成为最适接收状态。这里,作为最适状态是指进行控制使得接收功率最大。根据推断到的传送路径环境中的第1传送路径1305、第2传送路径1306、第3传送路径1307的推断结果,作为第2信息发送伪信息并且进行零位控制,从而使得在接收站1202的接收端上接收功率为最小。
此时,对于可控制的2个零位特性,采用其中一方,并且设定另一方的零位特性以保持通信为适当状态。再者,根据推断到的传送路径环境中的第1传送路径1305、第2传送路径1306、第3传送路径1307的推断结果,作为第3信息发送伪信息并且进行零位控制,从而使得在接收站1202的接收端上接收功率为最小。此时,为使得2个零位特性中一方的零位特性为与第2信息相同的特性而另一方的零位特性为与第2信息不同的状态,为此进行零位控制并发送。
如此发射出来的3个信息信号在空间上合成并由接收站1202接收。作为空间合成的结果,在接收端上,在码分多路化的状态下,作为大功率的信号接收第1信息、作为小功率的信号接收第2信息和第3信息。
采用扩散码对于接收到的信号序列进行反扩散,由此,能够取出各信号。这里,由于设定扩散增益相等,根据各信息的接收功率,一个功率增大而另一个功率减小。在接收站1202作为保密信息选择功率大的信道的信息并且作为伪信息采用另一信道的信息,由此,能够容易地抽出保密信息。
这里,研究当第3者接收到保密信息并且想要进行复原的情况。此时,第1信息的接收状态与第2、第3信息的接收状态随着接收位置而不同。若在事前不能够获知该接收状态,则不能够从接收信号序列中获知。
再者,控制多路化的第3信息的发射特性,以使得与第2信息相同地在接收站1202的接收端上形成零位,而进行控制以使得零位的状态相互不同。这里,即使在控制零位的情况下,有时随着条件不同,在其控制位置之外也会形成零位,例如,在第3者的接收位置上,即使第2信息在零位附近,第3信息也很少为相同的状态。结果,向第3者泄漏保密信息内容的概率大大减少。如此,在设置了3个发送接收部的构造中,比采用2个接收发送部的构造,能够大幅度地提高保密性。
同样地,通过将发送站的发送接收部的数目增加为4个、5个、6个,使得多路化数目增加并且也能够进一步提高保密性。又,相对于发送接收部的数目抑制多路化数目,若提高每一个多路化信息的零位控制的自由度,则也能够提高精度,也能够使得控制高度化。又,改变使用于每个符号的零位控制中的参数设计,若使得控制外形成的零位的位置不重叠,则能够进一步抑制向第3者泄漏保密信息的可能性。
又,对于通过对第2信息以及第3信息进行零位控制而在接收站进行控制以使得第2信息以及第3信息的接收功率减小的情况作了说明,而若控制使得第2信息以及第3信息的接收功率与第1信息不同并且在第1到第3信息上附加各自的接收功率大小的信息,则能够使得具有更高的保密性。若对每个符号时时改变其控制,则更能防止泄漏。
(18)又,在上述说明中,对于由保密信息构成的第1信息的发送功率、与同它一起多路化的其他信息的发送功率相等的情况作了说明。然而,并不一定必须相等,例如,若设定第1信息的发送功率比其他信息低,则能够提高保密性。反之,若设定第1信息的发送功率比其他信息高,则能够提高保密信息的通信稳定性。再者,也能够根据所提供的无线电通信系统的环境进行适当调整。
(19)在上述实施形态中,在说明中,将传送路径推断用信号作为已知信号,而即使不是已知信号,也能够推断传送路径。然而,若为已知信号则容易进行推断,并且存在能够减轻噪声影响等的优点。又,若包络线为恒定的信号,则能够适用作为自适应阵列天线的推断计算的CMA方式。再者,当传送环境发生变化时,由于必需传送路径推断用信号,故形成在发送站与接收站之间的传送路径若为固定,则通过预先测定其特性,能够进行保密通信。
(20)又,作为设置多个发送接收部情况下的天线,以阵列天线为示例作了说明,而并没有限定于阵列天线的构造。若能够控制调制波的相干性,则采用2个以上的发送站能够进行相同的控制。又,若采用阵列天线那样的能够电气控制发射特性的天线,则发送站能够与传送保密信息的接收站之间的通信相独立地,进行与其他无线电站之间的通信。此时,对于各个接收站能够在相同时刻、相同频率下将通信信号多路化并且进行发送,该情况与上述相同。如此,通过增加多路化数目,能够进一步提高防止向第3者泄漏保密信息的效果。当不存在其他接收站而仅在一对发送站与接收站之间进行通信时,若如上所述将伪信息多路化,则能够确保保密的安全性。
(21)又,在上述实施形态中,作为在保密信息上将多个种类的信息多路化的多路方式,以码分多路为示例作了说明,而由于能够采用阵列天线的发射特性控制选择各信息,没有特别限定于多路方式。
(22)又,本发明并没有进行限定而能够利用调制方式或多路方式。例如,对于实施形态1~实施形态4中所说明的通信1、通信2、通信3、通信4…的每一通信、以及实施形态5、6、7中所说明的通信10、通信11、通信20、通信21、通信30、通信31、通信4…每一通信,分别能够适用调制方式或多路方式。特别地,当推断传送环境时,在通信1中通过适用实施形态1那样的矢量扩散,能够抗衰减并且能够以良好的推断精度进行推断处理。
又,也可以适用ASK调制方式、FSK调制方式、差分码调制方式或OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分多路)方式。当采用这些调制方式时,特别地,具有不需要进行相位同步的优点。
又,也能够适用PSK调制或QAM调制、脉冲调制等。再者,由于不依赖于多路化方式,也可以采用FDMA多路波、CDMA多路波、OFDM多路波等。
即,在上述实施形态中,对于以时间或信道单位控制保密信息的发送的情况作了描述,而若采用CDMA多路波以及OFDM多路波等的多载波调制方式,则对于每一载波能够控制偏振面。因此,除了时间不同、信道不同的控制之外,通过进行载波不同的控制,能够更进一步地进行控制。结果是能够显著提高对于第3者的保密性。
又,将实施形态1的通信3中的符号率设定为低于通信1、通信2的符号率,则能够相对地提高传送路径延迟的精度。此时,由通信3的符号率与从通信1到通信3的处理时间,确定发送站与接收站之间的位置关系的精度,故可以根据系统设计设定不同的值。
同样地,在实施形态5、6、7中,由通信30、通信31的符号率与通信10到通信30或者通信11到通信31为止的处理时间,确定发送站与接收站的位置关系的精度,故可以根据系统设计设定不同的值。
如此,本发明并没有限定于调制方式、多路方式,由于不会影响到其他信息层,故具有与以往系统的高度亲和性。又,通过与加密技术组合,能够实现高度的安全性,故能够广泛地适用于个人信息、金融信息、机密信息等需要高度安全的信息通信领域。
(23)又,在上述的实施形态中,通过推断传送路径中的信号传送时间并且利用该信号传送时间获得发送接收间的发送接收同步而使其他用户不能够复原保密信息的情况作了说明,而利用仅进行通信的无线电站之间能共有的其他传送路径环境的情况下,也能够获得与上述实施形态相同的效果。在该传送环境中,例如有多路环境以及衰减环境等,也可以复合地利用这些环境。又,甚至还包含发送站与接收站之间的装置差(例如基准频率之差等),并且通过应用于通信,能够实现更高的安全性。
(24)又,在上述实施形态中,为了简化说明,对于将发送包含保密信息的无线电站作为发送站、将接收该信息的无线电站作为接收站而进行了说明,但本发明并不限定于此,只要是相互间能够进行保密信息的发送接收即可。
(25)又,在上述实施形态中对于这样的情况作了说明,即,发送站作为用于获得与接收站同步的信号发送包含网络基准时间的控制信号,由此,发送站与接收站之间共有相同的基准期间,并且将网络时刻Tk作为保密信息到达时刻,然而,本发明并不限定于此,即使没有共有相同的基准时刻,也能够与上述实施形态相同地,使得保密信息在接收站设定的时刻到达。
参照图36对此进行说明。发送站在时刻t1发送通信1。在该通信1中使得与实施形态不同而不包含基准时间信息。接收站在时刻t2接收通信1。然后,在经过时间T1的时刻t3接收站发送通信2。发送站在时刻t4接收通信2。然后,接收站在经过一段时间之后(在发送接收之间并不必需共有该时间),在时刻t5发送通信2’。发送站在时刻t6接收通信2’。发送站在从时刻t6起经过时间Td之后的时刻t7发送通信3。这里,发送站与接收站作为共有信息保存从受信1T开始到送信2T的时间T1与从送信2T’到受信3T的时间T2。
这里,将信号传送时间作为Tw时,满足下式关系。
t4-t1=2×Tw+T1      …(1)
则,信号传送时间Tw能够以下式表示。
Tw=(t4-t1-T1)/2     …(2)
为了使得在接收端基准时间1(时刻t8)到达,能够从时刻t5、t6以及T2的关系来表示发送站进行发送的时刻t7,
t7=t8-Tw=(t5+T2)-Tw
         =t6+T2-2×Tw  …(3)
即,调整时间Td=(=t7-t6)可由下式表示。
Td=T2-2×Tw=T2-(t4-t1-T1)  …(4)
如此,用于发送站发送时刻的调整时间Td能够由发送站已知的时刻t1、t4与共有时间信息T1、T2来表示,故发送站根据式(4),能够在使得保密信息在时刻t8到达接收站的发送时刻,发送包含保密信息的发送数据。
本发明并不限定于上述实施形态1~12以及其他实施形态,也可以通过种种变换进行实施。例如,可以适当组合上述的实施形态1~12以及其他实施形态而进行实施。
本发明的数据传送装置是利用无线电将包含保密信息的发送数据传送到无线电站的数据传送装置,它采用下述构造,即具备:接收由所述无线电站发送来的信号的接收部;根据由所述接收部获得的接收信号推断与所述无线电站之间的无线电传送路径环境的推断部;研究由所述推断部获得的无线电传送路径环境并将包含所述保密信息的发送数据发送到所述无线电站的发送部。
根据这样的构造,由于能够利用推断部推断仅与作为发送包含保密信息的发送数据的发送对象的无线电站之间共有的无线电传送路径环境并且考虑该无线电传送路径环境而发送包含保密信息的发送数据,故在无线电传送路径环境不同的其他无线电站不能够接收或复原保密信息。结果,能够以高安全性传送保密信息。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,所述推断部根据所述接收信号推断与所述无线电站之间的信号传送时间而作为所述无线电传送环境,所述发送部在考虑到所述信号传送时间的时刻发送所述发送数据,以使得所述发送数据在所要求的接收时刻达到所述无线电站。
根据这样的构造,在作为保密信息的发送对象的无线电站,由于包含保密信息的发送数据在预先设定的接收时刻到达,故通过使得与该时刻同步并解调信号,能够复原保密信息。与此相对,在作为保密信息发送对象的无线电站以外的无线电站,则不能够复原保密信息。这是由于,表示接收及解调开始时刻的基准时间信息是根据仅数据传送装置与作为发送对象的无线电站之间共有的信号传送时间而决定的,故其他无线电站不能够获知表示接收及解调开始时刻的基准时刻的基准时间。结果,其他无线电站不能复原保密信息,安全性得以确保。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,具备在包含所述保密信息的发送数据中的、在与所述无线电站之间预先确定的位置上附加伪符号的伪符号附加部,所述发送部将附加了伪符号的发送数据发送到所述无线电站。
根据该构造,作为保密信息发送对象的无线电站由于已知伪符号的位置,故在接收解调发送数据之后,通过仅取出伪符号而能够容易地抽出保密信息。与此相对,其他无线电站万一能够解调发送数据,由于存在伪符号,故不能够抽出保密信息。结果能够更进一步提高安全性。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即具备:在包含所述保密信息的发送数据中的、与所述无线电站之间预先确定的位置上附加相互具有同步关系的同步序列信号的同步序列信号附加部;附加作为所述同步序列信号的伪同步信号的、在相互之间存在同步关系的伪同步序列信号的伪同步信号附加部。
根据该构造,作保密信息发送对象的无线电站由于已知同步信号的位置,故能够容易地抽出同步信号。无线电站能够采用抽出的同步信号进行时间同步以及、检测相位变动、检测增益变动等。结果,能够提高接收质量。与此相对,在其他无线电站也不能够复原保密信息,并且不能够区别伪同步信号与同步信号。如此,能够获得安全性更高并且无线电站的接收质量提高的数据传送装置。
又,本发明的数据传送装置是通过无线电将包含保密信息的发送到无线电站的数据传送装置,它采用下述构造,即具备:配置在互不相同的位置上的接收由所述无线电站发送来的信号的第1以及第2接收部;根据由所述第1接收部获得的接收信号推断所述第1接收部与所述无线电站之间的第1无线电传送路径环境并且同时根据所述第2接收部获得的接收信号推断所述第2接收部与所述无线电站之间的第2无线电传送路径环境的推断部;分别配置在与所述第1以及第2接收部相同位置上、研究由所述推断部获得的所述第1以及第2无线电传送路径环境并且将包含所述保密信息的发送数据发送到所述无线电站的第1以及第2发送部。
根据该构造,利用推断部推断仅与作为包含保密信息的发送数据的发送对象的无线电站之间共有的多个无线电传送路径环境,并且考虑到所述多个无线电传送路径环境而发送包含保密信息的发送数据,故无线电传送路径环境不同的其他无线电站不能够接收或复原保密信息。又,当其他无线电站获得保密信息的情况下,必需要推断多个无线电传送路径环境,比推断一个无线电传送路径环境更为困难。结果,能够更安全地传送保密信息。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,所述推断部根据所述各接收信号推断所述无线电站与所述第1接收部之间的第1无线电传送路径中的信号传送时间以及所述无线电站与所述第2接收部之间的第2无线电传送路径中的信号传送时间而作为所述第1以及第2无线电传送环境,所述第1以及第2发送部在考虑到所述各信号的传送时间的时刻,将所述发送数据发送到所述无线电站,以使得所述发送数据在预先与所述无线电站之间所设定的时刻到达所述无线电站。
根据该构造,在作为保密信息发送对象的无线电站,由于包含保密信息的发送数据在预定的接收时刻到达,故通过使得与该时刻同步并且解调信号,能够复原保密信息。与此相对,在作为保密信息发送对象的无线电站以外的无线电站,则不能够复原保密信息。这是由于,表示接收及解调开始时刻的基准时间信息是根据仅数据传送装置与作为发送对象的无线电站之间共有的多个信号传送时间而确定的,其他无线电站不能够获知表示接收及解调开始的基准时间。结果,其他无线电站不能够复原保密信息,能够确保安全性。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,所述第1以及第2发送部在使得第1以及第2发送数据在各自不同的时刻到达所述无线电站的时刻,发送各发送数据。
根据上述构造,当作为非保密信息发送对象的其他无线电站接收到保密信息时,必需要推断各个不同的到达时刻。而且,该到达时刻是仅作为保密信息发送对象的无线电站所已知的时刻,故其他无线电站不能够复原保密信息。结果,例如,分割保密信息并且分别分配给地1以及地2发送部,若使得在上述的不同时刻到达无线电站,其他无线电站则更难复原保密信息。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,以相同的格式形成所述第1以及第2发送数据,所述第1以及第2发送部在使第1以及第2发送数据同时刻到达所述无线电站的时刻,发送各发送数据。
根据该构造,作为保密信息发送对象的无线电站,在接收时通过合成同一格式的发送数据,使接收信号电平增高。结果,能够获得高质量的保密信息。与此相对,在其他无线电站,在接收时,由于不同符号相互之间产生干扰,信号会产生劣化。结果,更难获得保密信息。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,具备在包含所述保密信息的发送数据中的、与所述无线电站之间预先确定的位置上附加伪符号的伪符号附加部,所述发送部发送附加了伪符号的发送数据。
根据上述构造,作为保密信息发送对象的无线电站由于已知伪符号的位置,故在接收解调发送数据之后,能够通过仅去除伪符号而容易地抽出保密信息。与此相对,其他无线电站万一解调发送数据,由于存在伪符号,而不能够抽出保密信息。结果能够进一步提高安全性。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即具备,在包含所述保密信息的发送数据中的、与所述无线电站之间预先确定的位置上附加相互具有同步关系的同步序列信号的同步序列信号附加部;附加作为所述同步序列信号的伪同步信号的、在相互之间存在同步关系的伪同步序列信号的伪同步信号附加部。
根据上述构造,作为保密信息发送对象的无线电站由于已知同步信号的位置,故能够容易地抽出同步信号。无线电站能够采用抽出的同步信号进行时间同步、检测相位变动、检测增益变动等。结果,提高了接收质量。与此相对,在其他无线电站,不能够复原保密信息并且不能够区别伪同步信号与同步信号。如此,能够获得安全性更高并且无线电站的接收质量提高的数据传送装置。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,具备伪符号附加部,所述伪符号附加部当排列所述第1以及第2发送数据的单位通信帧时,在所述第1以及第2各发送数据中对于保密符号附加功率非常小的伪符号,以使得形成所述保密信息的保密符号相互不重叠,所述第1以及第2发送部在使第1以及第2发送数据同时到达所述无线电站的时刻,发送各发送数据。
根据上述构造,作为保密信息发送对象的无线电站,当在相同时刻接收第1以及第2发送数据时,由于保密符号相互之间不会产生干扰,故能够高质量地接收保密信息。与此相对,在其他无线电站由于不能够在相同时刻接收第1以及第2发送数据,故保密符号相互之间产生干扰,保密信息会产生劣化。又,由于附加伪符号,故不能够抽出保密信息。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,所述推断部除了推断所述信号传送时间,还推断所述无线电站与所述第1接收部之间的第1无线电传送路径中的信号功率衰减量、所述无线电站与所述第2接收部之间的第2无线电传送路径中的信号功率衰减量,所述第1以及第2发送部分别在考虑到所述第1以及第2无线电传送路径中的信号功率衰减量的发送功率下,将包含所述保密信息的发送数据发送到所述无线电站。
根据上述构造,作为保密信息发送对象的无线电站能够从第1以及第2发送部中获得接收电平最适于第1以及第2无线电传送路径状态下并且与接收动作同步的发送数据。结果,作为保密信息发送对象的无线电站能够可靠地复原保密信息。与此相对,其他无线电站由于在与作为保密信息发送对象的无线电站不同的位置上接收来自数据传送装置的发送数据,故很难获得用于解调该信号的适当接收电平以及适当接收时刻,故很难复原保密信息。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,以相同的格式形成所述第1以及第2发送数据,所述第1以及第2发送部在使第1以及第2发送数据同时到达所述无线电站的时刻,发送发送各发送数据,同时根据所述信号功率衰减量,所述无线电站接近于合成接收各发送数据时解调获得的最低电平的发送功率下,发送所述发送数据。
根据上述构造,作为保密信息发送对象的无线电站,由于能够在第1以及第2发送数据的相互之间合成相同符号并接收,故能够获得用于解调所足够大的信号电平。与此相对,位于与作为保密信息发送对象的无线电站不同场所的其他接收站,不能够获得解调所必需的信号电平。结果,相对于作为保密信息发送对象的无线电站能够获得高质量的保密信息,而其他无线电站不能够获得保密信息。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,所述推断部通过根据由所述接收部获得的接收信号来检测接收波的偏振面,由此推断所述无线电传送路径环境,所述发送部利用具有与所述推断部检测出的所述偏振面相同的偏振面的发送波,向所述无线电站发送包含所述保密信息的发送数据。
根据上述构造,发送部控制发送波,以使得与无线电站的偏振面相同,故不用调整发送侧与接收侧的偏振面就能够进行稳定的通信。结果,作为保密信息发送对象的无线电站能够在偏振面的旋转相位为最适的状态下,接收从发送部发送发送来的包含保密信息的发送数据。结果,无线电站能够获得高质量的保密信息。与此相对,位于与作为保密信息发送对象的无线电站不同场所的其他无线电站,由于传送路径环境不同,不能够最适地使得天线发射特性与包含保密信息的发送数据的偏振面相一致,故接收质量下降,更难复原保密信息。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,所述推断部通过根据由所述接收部获得的接收信号来检测接收波的偏振面,由此推断所述无线电传送路径环境,所述发送部对于具有与所述推断部检测出的所述偏振面相同的偏振面的发送波叠加包含所述保密信息的发送数据之后进行发送,同时,对于具有与所述推断部检测出的所述偏振面垂直的偏振面的发送波叠加伪数据之后进行发送。
根据上述构造,在作为保密信息发送对象的无线电站,利用天线的特性能够正常地接收保密信息,而不接收伪信息。由此,不需要采用复杂的构造,就能容易地抽出保密信息。与此相对,在其他无线电站,混合地接收保密信息与伪数据。又,在最差的情况下,仅接收伪数据。结果,不能够复原保密信息。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,所述推断部通过根据由所述接收部获得的接收信号检测接收波的偏振面,由此推断所述无线电传送路径环境,所述发送部使得相对于由所述所述推断部检测出的所述偏振面仅旋转在所述无线电站之间所预先确定的量的发送波,将包含所述保密信息的发送数据发送到所述无线电站。
根据上述构造,在非保密信息发送对象的无线电站,不能够获知数据传送装置与作为保密信息发送对象的无线电站之间预先确定的偏振面的旋转信息。由此,更难推断由发送部发送来的包含保密信息的发送数据的偏振面。结果,能够进一步提高保密信息的安全性。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,所述推断部还推断所述接收信号的到来方向,所述发送部根据推测部的推测结果向考虑到所述到来方向后的方向,发送包含所述保密信息的发送数据。
根据上述构造,对于仅数据传送装置与作为保密信息发送对象的无线电站之间共有的传送路径环境,通过附加信号到来方向,能够减少保密信息泄漏到其他无线电站的危险。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,所述发送部根据由所述推断部推断的到来方向,向所述无线电站的方向发送包含所述保密信息的发送数据,同时向与所述无线电站不同的方向发送伪数据。
根据上述构造,在其他无线电站,由于接收伪数据,则更难复原保密信息。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即所述发送部具有自适应阵列天线,在发送包含所述保密信息的发送数据时,使得指向性朝向所述到来方向而对各阵列天线加权,同时,在发送伪数据时,使得指向性朝向所述到来方向之外的方向而对各阵列天线加权。
根据上述构造,通过采用自适应阵列天线,能够以高精度、高速度使指向性朝向推断到的到来方向。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,具备:采用规定的扩散码对所述保密信息进行扩散处理并将由此获得的第1扩散信号提供给所述第1发送部的第1扩散部;采用与所述扩散码不同的扩散码且为获得与所述第1扩散部带来的扩散增益相同程度的扩散增益而对伪信息进行扩散处理并且将由此获得的第2扩散信号提供给所述第2发送部的第2扩散部,所述第1以及第2发送部根据由所述推断部推断的信号功率衰减量,在所述第1以及第2扩散信号到达所述无线电站时,控制发送功率而使得所述第1扩散信号的接收功率值与所述第2扩散信号的接收功率值产生一定以上的差。
根据上述构造,第1扩散信号与第2扩散信号相互之间没有产生干扰而到达作为发送对象的无线电站。然后,在该无线电站,当对于扩散后的保密信息以及扩散后的伪信息进行反扩散时,在保密信息的信号电平与伪信息的信号电平之间产生一定以上的差。由此,无线电站通过判别信号电平,区别选择保密信息与伪信息并且获得保密信息。与此相对,在位于与上述无线电站不同位置的其他无线电站,由于无线电传送路径不同,故反扩散后的保密信息与伪信息的信号电平之差不规则。结果,不能够区分保密信息与伪信息来得到保密信息,使得保密信息的复原更困难。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,它具备:采用规定的扩散码对所述保密信息进行扩散处理而形成第1扩散信号的第1扩散部;采用与所述扩散码不同的扩散码且为获得与所述第1扩散部带来的扩散增益相同程度的扩散增益而对伪信息进行扩散处理而形成第2扩散信号的第2扩散部,所述第1以及第2发送部根据由所述推断部推断的到来方向,向所述第1扩散信号的接收功率值与所述第2扩散信号的接收功率值产生一定以上差的方向,发送所述第1以及第2扩散信号。
根据上述构造,第1扩散信号与第2扩散信号相互之间没有产生干扰而到达作为发送对象的无线电站。然后,在该无线电站,当对于扩散后的保密信息以及扩散后的伪信息进行反扩散时,在保密信息的信号电平与伪信息的信号电平之间产生一定以上的差。由此,无线电站通过判别信号电平,区别选择保密信息与伪信息并且获得保密信息。与此相对,在位于与上述无线电站不同位置的其他无线电站,由于无线电传送路径不同,故反扩散后的保密信息与伪信息的信号电平之差不规则。结果,不能够区分保密信息与伪信息来得到保密信息,使得保密信息的复原更困难。
又,本发明的数据传送装置采用下述构造,即,它具备以在所述无线电站之间预先确定的顺次变换排列包含所述保密信息的发送数据的数据变换排列部,所述发送部将由所述数据交换排列部变换排列后的发送数据发送到所述无线电站。
根据上述构造,作为保密信息发送对象的无线电站由于已知数据的变换排列顺序,故能够容易地复原保密信息。与此相对,其他无线电站由于不能够知道数据的变换排列顺序,故更难复原保密信息。
又,本发明的无线电通信系统是将包含保密信息的发送数据利用无线电从第1无线电站发送到第2无线电站的无线电通信系统,采用下述构造,即,所述第1无线电站具备:接收所述第2无线电站发送来的信号的接收部;根据由所述接收部获得的接收信号推断与所述无线电站之间的信号传送时间的推断部;以及为使所述发送数据在要求时刻到达所述无线电站而在考虑到所述信号传送时间的时刻发送所述发送数据的发送部,所述第2无线电站具备:向所述第1无线电站发送用于推断所述信号传送时间的信号的发送部;接收包含包含所述保密信息的发送数据并且进行解调的接收部;以及控制所述接收部的接收调制动作而使得同与所述第1无线电站之间预先确定的接收时刻同步的接收控制部。
根据上述构造,在第2无线电站由于包含保密信息的发送数据在预定的接收时刻到达,故通过使得与该时刻同步并且解调信号,能够复原保密信息。与此相对,在其他无线电站,则不能够复原保密信息。这是由于,表示接收及解调开始时刻的基准时间信息是根据仅第1无线电站与第2无线电站之间共有的信号传送时间而决定的,故其他无线电站不能够获知表示接收及解调开始时刻的基准时间。结果,其他无线电站不能够复原保密信息,能够确保安全性。
又,本发明的无线电通信系统采用下述构造,即,所述第1无线电站在包含所述保密信息的数据中的、与所述无线电站之间预先确定的位置上附加相互具有同步关系的同步序列信号,同时,附加作为所述同步序列信号的伪同步信号的、相互具有同步关系的伪同步序列信号,所述第2无线电站以所述预先确定的接收时刻为基准抽出所述同步序列信号,根据所述同步序列信号,校正接收到的包含所述保密信息的发送数据。
根据上述构造,第2无线电站由于已知同步信号的位置,故能够容易地抽出同步信号。又,第2无线电站采用抽出的同步信号能够进行时间同步以及相位变动、增益变动的校正。结果,能够提高接收质量。与此相对,在其他无线电站,不能够复原保密信息,也不能够区别伪同步信号与同步信号。如此,能够获得安全性高且无线电站的接收质量提高的无线电通信系统。
又,本发明的无线电通信系统采用下述构造,即,所述第1无线电站在所述发送数据从与所述第2无线电站之间预先设定的所述接收时刻起仅偏移规定时间的时刻达到的时刻,发送所述发送数据,所述第2无线电站对于规定时间偏移而到达的所述发送数据,采用所述同步序列信号进行同步处理并且解调所述发送数据。
根据该构造,在其他接收站,更难复原保密信息。又,在保密信息发送接收的发送站与接收站,即使保密信息没有正好在预先设定的接收时刻到达,也能够复原保密信息,故设计的自由度增加。
又,本发明的无线电通信系统采用下述构造,即,所述第1无线电站与所述规定时间的偏移量相关地发送所述保密信息,所述第2无线电站将所述规定时间的偏移量作为所述保密信息的识别信息而利用并进行解调处理。
根据上述构造,能够进一步减少将保密信息泄漏到其他无线电站的危险。
又,本发明的无线电通信系统采用下述构造,即,所述第2无线电站具有:以所述接收时刻为基准设定规定的搜索范围的搜索范围设定部;在由所述搜索范围设定部设定的范围内搜索所述接收信号的峰值而由此抽出所述同步序列信号的同步序列信号抽出部;以及根据抽出的同步序列信号校正接收到的、包含所述保密信息的发送数据的校正部。
根据上述构造,在搜索范围设定部中,设定仅第2无线电站能够获知的、以接收时刻为中心的狭窄时间宽度的搜索范围,能够可靠地抽出作为时间同步、相位变动的校正以及增益变动的校正的基准的同步序列信号。结果,第2无线电站能够获得高质量的保密信息。与此相对,由于存在与同步序列信号相同电平的伪同步序列信号,故其他接收站不能够却别同步序列信号与伪同步序列信号,故很难进行时间同步、相位变动的校正以及增益的校正,保密信息的复原变得更难。
又,本发明的无线电通信系统是将包含保密信息的发送数据利用无线电从第1无线电站发送到第2无线电站的无线电通信系统,并且采用下述构造,即,所述第1无线电站具有:接收由所述第2无线电站发来的信号的接收部;根据由所述第1无线电站获得的接收信号检测受信波的偏振面的偏振面检测部;以及利用使得所述偏振面相对与检测出的偏振面仅旋转所述第1以及第2无线电站之间预先确定的量的发送波而将包含包含所述保密信息的发送数据发送到所述第2无线电站的发送部,所述第2无线电站向所述第1无线电站输出所述偏振面检测用的信号,同时,从输出所述偏振面检测用的信号开始到接收包含所述保密信息的发送数据为止,使得天线的偏振面特性仅旋转所述第1以及第2无线电站之间预先确定的量,所述天线的偏振面特性是指接收所述第1无线电站发送的、包含所述保密信息的发送数据的天线的偏振面特性。
根据上述构造,在其他无线电站,由于不能够获知第1无线电站与第2无线电站之间所预先决定的偏振面的旋转信息。因此,在其他无线电站很难推断从第1无线电站发送来的包含保密信息的发送数据的偏振面。结果,其他无线电站很难接收并复原保密信息。
又,本发明的无线电通信系统采用下述构造,即,所述第1以及第2无线电站以所述第1以及第2无线电站间预先确定的间隔反复进行使得偏振面仅旋转所述第1以及第2无线电站间预先决定的量的处理。
根据上述构造,在其他无线电站,更难推断从第1无线电站发送来的包含保密信息的发送数据的偏振面。结果,其他无线电站更难接收并复原保密信息。
又,本发明的无线电通信系统是将包含保密信息的发送数据利用无线电从第1无线电站发送到第2无线电站的无线电通信系统,它采用下述构造,即,所述第1无线电站具有:根据从所述第2无线电站发送来的信号推断无线电传送时间以及信号功率衰减量的推断部;扩散部,采用规定的扩散码对所述保密信息进行扩散处理而形成第1扩散信号,同时采用与所述扩散码不同的扩散符号对伪信息进行扩散处理而以使得获得与所述第1扩散信号的相同大小的扩散增益;以及发送部,根据由所述推断部推断得到的信号功率衰减量在所述第1以及第2扩散信号到达所述第2无线电站时控制发送功率并且发送所述第1以及第2扩散信号,而以使得所述第1扩散信号的接收功率值与所述第2扩散信号的接收功率值产生一定以上的差,所述第2无线电站具备:对所述第1以及第2扩散信号进行反扩散的反扩散部;以及根据反扩散后的信号的信号电平抽出所述保密信息的保密信息抽出部。
根据上述构造,在第2无线电站,当对于扩散后的保密信息以及扩散后的伪信息进行反扩散时,在保密信息的信号电平与伪信息的信号电平之间产生一定以上的差。由此,第2无线电站通过判别信号电平,区别选择保密信息与伪信息并且获得保密信息。与此相对,在位于与第2无线电站不同位置的其他无线电站,由于无线电传送路径不同,故反扩散后的保密信息与伪信息的信号电平之差不规则。结果,不能够区分保密信息与伪信息来得到保密信息,使得保密信息的复原更困难。
又,本发明的无线电通信系统是将包含保密信息的发送数据利用无线电从第1无线电站发送到第2无线电站的无线电通信系统,它采用下述构造,即,所述第1无线电站具有:根据从所述第2无线电站发送来的信号推断无线电传送时间以及信号到来方向的推断部;扩散部,所述扩散部采用规定的扩散码对所述保密信息进行扩散处理而形成第1扩散信号,同时采用与所述扩散码不同的扩散符号对伪信息进行扩散处理而以使得获得与所述第1扩散信号的相同大小的扩散增益;以及发送部,所述发送部根据由所述推断部推断得到的到来方向在所述第1以及第2扩散信号到达所述第2无线电站时,向所述第1扩散信号的接收功率值与所述第2扩散信号的接收功率值产生一定以上的差的方向发送所述第1以及第2扩散信号,所述第2无线电站具备:对所述第1以及第2扩散信号进行反扩散的反扩散部;以及根据反扩散后的信号的信号电平抽出所述保密信息的保密信息抽出部。
根据上述构造,在第2无线电站,当对于扩散后的保密信息以及扩散后的伪信息进行反扩散时,在保密信息的信号电平与伪信息的信号电平之间产生一定以上的差。由此,第2无线电站通过判别信号电平,区别选择保密信息与伪信息并且获得保密信息。与此相对,在位于与第2无线电站不同位置的其他无线电站,由于无线电传送路径不同,故反扩散后的保密信息与伪信息的信号电平之差不规则。结果,不能够区分保密信息与伪信息来得到保密信息,使得保密信息的复原更困难。
又,本发明的无线电通信系统是将包含保密信息的发送数据利用无线电从第1以及第2无线电站发送到第3无线电站的无线电通信系统,它采用下述构造,即,所述第1以及第2无线电站分别具备:与有线网络连接并且从该网络获取所述保密信息的网络连接部;接收由所述第3无线电站发送来的信号的接收部;根据由所述接收部获得的接收信号推断与所述第3无线电站之间的信号传送时间的推断部;以及在考虑到所述信号传送时间的时刻发送所述发送数据而使得所述发送数据在所要求的时刻到达所述第3无线电站的发送部,所述第3无线电站具备:向所述第1无线电站发送用于推断所述信号传送时间的信号的发送部;接收包含所述保密信息的发送数据并且进行解调的接收部;以及控制所述接收部的接收解调动作而使得与所述第1以及第2无线电站之间预先设定的接收时刻同步的接收控制部。
根据上述构造,第1以及第2无线电站通过网络连接部从有线网络获得保密信息。然后,例如,若将取得的保密信息由第1无线电站与第2无线电站分担并且发送到第3无线电站,则第3无线电站在接收这些分割后的保密信息并将它们合成,由此,能够复原保密信息。与此相对,其他无线电站由于不能够获知接收时刻,故不能够复原保密信息。又,例如即使获得一方的接收时刻,由于已经分割了保密信息,故不能够完全地复原保密信息。
又,本发明的无线电通信方法是将包含保密信息的发送数据利用无线电从第1无线电站发送到第2无线电站的无线电通信方法,从所述第2无线电站向所述第1无线电站发送信号,所述第1无线电站根据接收到的信号,推断所述第1以及第2无线电站之间的信号传送时间,所述第1无线电站在考虑到所述信号传送时间的时刻发送包含所述保密信息的发送数据,以使得所述发送数据在要求的接收时刻到达所述无线电站。
根据该方法,在第2无线电站,由于包含保密信息的发送数据在预先确定的接收时刻到达,故通过使得与该时刻同步并且解调信号,能够复原保密信息。与此相对,在其他无线电站,则不能够复原保密信息。这是由于表示接收以及解调开始时刻的基准时间信息是根据仅第1无线电站与第2无线电站之间共有的信号传送时间决定的,故其他无线电站不能够获知表示接收以及解调开始时刻的基准时间。结果,其他无线电站不能够复原保密信息,由此,确保了安全性。
又,在本发明的通信方法中,所述所要求的接收时刻是指,在从所述第1无线电站发送包含所述保密信息的发送数据之前,根据在所述第1以及第2无线电站之间至少通过一次往复发送接收信号而推断到的所述传送时间,在所述第1以及第2无线电站之间所设定的时刻。
根据该方法,信号传送时间完全地成为仅第1无线电站与第2无线电站共有的信息,故其他无线电站不能够获知该时间信息。结果,其他无线电站不能够获知保密信息。
又,本发明的无线电电通信方法是在包含所述保密信息的发送数据中的、在与所述无线电站之间预先决定的位置上,附加伪符号。
根据该方法,第2无线电站由于已知伪符号的位置,故在接收解调发送数据之后,通过仅去除伪符号而能够容易地抽出保密信息。与此相对,即使其他无线电站万一解调获得了发送数据,由于存在伪符号,故不能够抽出保密信息。
又,本发明的无线电通信方法是在包含所述保密信息的发送数据中的、在与所述无线电站之间预先决定的位置上,附加相互具有同步关系的同步序列信号并且同时附加相互具有同步关系的伪同步序列信号。
根据该方法,第2无线电站由于已知同步信号的位置,故能够容易地抽出同步信号。第2无线电站采用抽出的同步信号进行时间同步、相位变动的校正、增益变动的校正等。结果,能够提高接收质量。与此相对,在其他无线电站,不能够复原保密信息,也不能够区别伪同步信号与同步信号。如此,安全性提高且第2无线电站的接收质量提高。
如上所述,本发明的数据传送装置、无线电通信系统以及无线电通信方法在从第1无线电站向第2无线电站无线电发送包含保密信息的发送数据时,在传送该保密信息之前,通过在第1无线电站与第2无线电站之间进行信号的发送接收,推断仅第1无线电站与第2无线电站之间共有的无线电传送路径,考虑到推断的的无线电传送路径并从第1无线电站向第2无线电站发送保密信息,由此,当通过无线电线路向特定的无线电站传送保密信息时,能够在高度安全性下传送保密信息。
本说明书是根据2000年8月30提出的日本专利申请2000-260413。其内容都包含在本说明书中。
工业应用性
本发明能够适用于通过无线电线路向特定无线电站发送保密信息的场合。

Claims (6)

1.一种数据传送装置,它是利用无线电将包含保密信息的发送数据传送到无线电站的数据传送装置,其特征在于,具备
接收由所述无线电站发送来的信号的接收部件;根据由所述接收部件获得的接收信号推断与所述无线电站之间的无线电传送路径环境的推断部件;研究由所述推断部件获得的无线电传送路径环境并将包含所述保密信息的发送数据发送到所述无线电站的发送部件。
2.如权利要求1所述的数据传送装置,其特征在于,
所述推断部件根据所述接收信号推断与所述无线电站之间的信号传送时间作为所述无线电传送环境,所述发送部件在考虑到所述信号传送时间的时刻发送所述发送数据,以使得所述发送数据在所要求的接收时刻到达所述无线电站。
3.如权利要求2所述的数据传送装置,其特征在于,
具备以在所述无线电站之间预先确定的顺次改变包含所述保密信息的发送数据的排列的数据排列变换部件,所述发送部件将由所述数据排列变换部件交换排列后的发送数据发送到所述无线电站。
4.一种无线电通信系统,它是将包含保密信息的发送数据利用无线电从第1无线电站发送到第2无线电站的无线电通信系统,其特征在于,
所述第1无线电站具备:接收所述第2无线电站发送来的信号的接收部件;根据由所述接收部件获得的接收信号推断与所述无线电站之间的信号传送时间的推断部件;以及,在考虑到所述信号传送时间的时刻发送所述发送数据以使所述发送数据在要求的接收时刻到达所述无线电站的发送部件,所述第2无线电站具备:向所述第1无线电站发送用于推断所述信号传送时间的信号的发送部件;接收包含所述保密信息的发送数据并且进行解调的接收部件;以及控制所述接收部件的接收调制动作,以使得同与所述第1无线电站之间预先确定的接收时刻同步的接收控制部件。
5.一种无线电通信方法,它是将包含保密信息的发送数据利用无线电从第1无线电站发送到第2无线电站的无线电通信方法,其特征在于,
从所述第2无线电站向所述第1无线电站发送信号,所述第1无线电站根据接收到的信号,推断所述第1与第2无线电站之间的信号传送时间,所述第1无线电站在考虑到所述信号传送时间的时刻发送包含所述保密信息的发送数据,以使得所述发送数据在要求的接收时刻到达所述无线电站。
6.如权利要求5所述的无线电通信方法,其特征在于,
所述要求的接收时刻是指,在从所述第1无线电站发送包含所述保密信息的发送数据之前,根据在所述第1与第2无线电站之间至少通过一次往复发送接收信号而推断到的所述传送时间,在所述第1与第2无线电站之间所设定的时刻。
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