WO2004028031A1

WO2004028031A1 - 送信装置、受信装置、無線通信方法及び無線通信システム

Info

Publication number: WO2004028031A1
Application number: PCT/JP2003/011688
Authority: WO
Inventors: Yoichi Nakagawa; Masayuki Orihashi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2004-04-01
Also published as: JP2004135302A; JP4381749B2; EP1531558B1; EP1531558A1; CN100488097C; DE60315470D1; US20060058061A1; EP1531558A4; CN1672344A; DE60315470T2; US7720172B2; AU2003266513A1

Abstract

送信データを無線局へ伝送する無線通信方法であって、送信データに基づいて、受信局（２０２）において推定される伝搬パラメータを、送信局（２０１）において複数のアンテナ素子（２０３ａ、２０３ｂ）で構成されるアレーアンテナにより制御してデータ伝送する。これにより、伝搬パラメータに特徴付けられたチャネル（２０５ａ，２０５ｂ）は特定の無線局間でのみ共有できるようになり、この伝搬パラメータに信号を重畳することで、高いセキュリティが確保された無線アクセスを実現できる。

Description

明細書

送信装置、受信装置、無線通信方法及び無線通信システム技術分野

本発明は特定の無線局間で秘匿情報を伝送するための送信装置、受信装置、無線通信システム及び無線通信方法に関する。背景となる技術

近年、ディジタル無線通信は、伝送速度や伝送品質が飛躍的に向上したことにより、通信分野の重要な位置を占めるようになってきている。一方、無線通信では、公共財である電波空間を利用しているため、秘匿性の点から考えると、第三者による受信が可能であるといった根本的な欠点がある。すなわち、通信内容が第三者に傍受され、情報が漏洩するおそれが常にある。

そこで従来の無線通信では、秘匿情報を暗号化することにより、伝送データが第三者に傍受されたとしても秘匿情報の内容が第三者に分からないようにするなどの工夫がなされた。暗号化は、様々な分野で研究され、また様々な分野で応用されている。これは、暗号化には、無線通信システムを変更しなくても一定のセキユリティが確保できるといった長所があるからである。

しかしながら、情報の暗号では、暗号化するためのコードや暗号化の手順が分かれば、比較的容易に情報が解読されてしまう問題がある。特に高速のコンビユー夕が一般的に普及している現状では、かなり複雑な暗号化処理を行わないとセキュリティが確保できなくなった。

このような暗号化技術が有する課題に対して、無線通信の電波伝搬環境の物理的な特徴に注目した無線通信方法として、例えば、特開 2 0 0 2— 1 5 2 1 9 1 号公報のようなものがあった。図 2 3は、前記公報に記載された従来の無線通信システムを示すものである。

図 2 3において、送信局 2 3 1 0は伝搬環境推定部 2 3 1 1により秘匿情報を含む送信データの送信対象である受信局 2 3 2 0との間でのみ共有する無線伝搬路 2 3 3 0の環境を推定し、この無線伝搬路環境を考慮して秘匿情報を含む送信デ一夕を送信する。これにより、無線伝搬路環境が異なる他の無線局では秘匿情報を受信または復元できないので、高いセキュリティで秘匿情報を伝送することが可能になる。

しかし、通常、伝送レートが上がることによって広帯域化された無線通信において、伝搬路を特徴づける伝搬パラメ一夕およびアンテナの指向性や偏波などが周波数特性を有するようになる。したがって、前記特許公報の構成のような、送信局が複数のアンテナを用いて伝搬パラメータを制御する無線通信方法では、特定の周波数帯域内、つまりアンテナおよび伝搬路の周波数特性が一様とみなせる範囲内で伝搬パラメータを制御することが前提になっている。

解決しょうとする問題点は、広帯域な無線通信の場合に、伝搬路ゃアンテナの特性を有効に活用しきれていなかったことである。発明の開示

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、広帯域な無線通信において、周波数特性を有する伝搬パラメータやアンテナの特性そのものが送信信号を特定する情報となりうるようにした、高度なセキュリティを有する送信装置、受信装置、無線通信方法及び無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明に係る送信装置は、無線局から発信された既知のシンポルのキャリア変調信号を受信する M (Mは 2以上の整数）本のアンテナ素子からなるアレーアン T/JP2003/011688

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テナと、既知のシンポルと同一のシンポルであって、位相基準を与える基準シンポルを生成する基準シンポル生成手段と、アンテナ素子で受信したベースバンド信号から、基準シンポルに基づいて送信アンテナとアレーアンテナ間の複素伝搬チャネルの推定値である M個の受信シンポルを生成する伝搬チャネル推定手段と、を有する。この構成によれば、複雑な移動通信の伝搬環境において、秘匿情報を含む送信データの送信対象である無線局と間でのみ共有する伝搬チャネル特性を複数のァンテナの受信信号から得られるチャネル推定値で特徴づけることが可能となり、アンテナ間におけるチャネル推定値の相関等に基づいて秘匿情報を含む送信デー夕を送信するので、無線伝搬環境が異なる他の無線局では秘匿情報を受信又は復元できない。この結果、送受信装置の相対的な位置関係が常に変化している移動通信システムの特徴により、高いセキュリティで秘匿情報を伝送し得る。また、本発明に係る送信装置のキヤリァ変調信号はマルチキヤリァからなり、 M本のアンテナ素子で受信した受信ベースバンド信号を N (Nは 2以上の整数）本のサブキャリアに分離するキャリア分離手段をさらに有し、キャリア分離手段が受信したベースバンド信号を N (Nは 2以上の整数）本のサブキャリアに分離した後、基準シンポルに基づいて複素伝搬チャネルの推定値である M X N個の受信シンポルを生成することを特徴としている。 ' この構成によれば、複雑な移動通信の伝搬環境において、秘匿情報を含む送信データの送信対象である無線局と間でのみ共有する伝搬チャネル特性をマルチキャリアを檎成するサブキヤリァ毎に受信信号から得られるチャネル推定値で特徴づけることが可能となるので、同時に最大サブキャリァ数分のデータがパラレルに伝送でき、高いセキュリティで秘匿情報を短時間に伝送することができる。また、本発明に係る送信装置の伝搬チャネル推定手段は、 M本のアンテナ素子で受信したベースパンド信号に対して N (Mは 2以上の整数）個の拡散符号を用いて逆拡散分離した後、基準シンポルに基づいて複素伝搬チャネルの推定値である M X N個の受信シンボルを生成する。

この構成によれば、複雑な移動通信の伝搬環境において、秘匿情報を含む送信データの送信対象である無線局と間でのみ共有する伝搬チャネル特性を、拡散符号化毎に受信信号から得られるチャネル推定値で特徴づけることが可能となるので、同時に最大拡散符号化数分のデータがパラレルに伝送でき、高いセキユリティで秘匿情報を短時間に伝送することができる。

また、本発明に係る送信装置のアレーアンテナを構成する M本のアンテナ素子は、互いに異なる指向性パターン、あるいは、互いに異なる偏波を有している。これによつて、アレーアンテナを構成するアンテナ素子の指向性パターンに依存して、送信対象である無線局と間でのみ共有する伝搬チャネル特性も変化するので、他の無線局において秘匿情報を受信し復元する場合にはアンテナの指向性パターンを含めた伝搬チャネル特性を考慮する必要があり、第三者によって秘匿情報を復元することがさらに困難となり、結果として高いセキュリティで秘匿情報を伝送することができる。あるいは、同じアンテナ素子数で指向性パターンを可変するのと比較して偏波の変えることはアレーアンテナを小型化することが可能となり、結果として装置全体を小型化することができる。

また、本発明に係る送信装置は、 M個の受信シンボルから、 M個の送信シンポルを一組とする複数組の送信シンポルベクトルを算出し、複数組の送信シンポルべクトルから構成される参照テーブルを生成する送信シンポル算出手段と、送信データに基づいて、参照テーブルから一組の送信シンポルべクトルを選択して M 個の送信シンボルを生成するシンポルマツビング手段と、 M個の送信シンポルからべ一スパンド信号を生成するシングルキヤリァ変調手段とをさらに有している。また、本発明に係る送信装置は、 M X N個の前記受信シンポルから、 N本のサブキャリア成分毎に M個の送信シンポルを一組とする複数組の送信シンポルべクトルを算出し、複数組の送信シンポルべクトルから構成される参照テーブルを生成する送信シンボル算出手段と、送信データに基づいて、 N本のサブキャリアに対応する N個の参照テ一ブルからそれぞれ一組の送信シンポルべクトルを選択して M X N個の送信シンポルを生成するシンボルマッピング手段と、 M X N個の送信シンポルから N本のサブキャリア成分を用いて送信のベースバンド信号を生成するシングルキヤリァ変調手段とをさらに有している。

この構成によれば、秘匿情報を含む送信データの送信対象である無線局と間でのみ共有する伝搬チャネル特性を、複数のアンテナにおいてマルチキャリアを構成する複数のサブキヤリァ成分の受信信号から得られるチャネル推定値で特徴づけることが可能となり、アンテナ間におけるチャネル推定値の相関等に基づいて秘匿情報を含む送信データを送信するので、無線伝搬環境が異なる他の無線局では秘匿情報を受信又は復元できない。この結果、送受信装置の相対的な位置関係が常に変化しそれに応じて伝搬チャンネルの周波数特性も常に変化している移動通信システムにおいては、さらに高いセキュリティで秘匿情報を伝送し得る。また、本発明に係る送信装置は、 M X N個の受信シンポルから、 N個の拡散符号毎に M個の送信シンポルを一組とする複数組の送信シンポルべクトルを算出し、複数組の送信シンポルべクトルから構成される参照テーブルを生成する送信シンポル算出手段と、秘匿情報を含む送信データに基づいて、 N個の拡散符号に対応する N個の参照テ一ブルからそれぞれ一組の送信シンボルべクトルを選択して M X N個の送信シンポルを生成するシンポルマッビング手段と、 M X N個の送信シンポルから N個の逆拡散符号を用いて拡散処理により送信のベースバンド信号を生成するシングルキャリァ変調手段とをさらに有している。この構成によれば、秘匿情報を含む送信デー夕の送信対象である無線局と間でのみ共有する伝搬チャネル特性を、複数のアンテナの受信信号から得られる複数の拡散符号毎のチャネル推定値で特徴づけることが可能となり、アンテナ間におけるチャネル推定値の相関等に基づいて秘匿情報を含む送信データを送信するので、無線伝搬環境が異なる他の無線局では秘匿情報を受信又は復元できない。この結果、送受信装置の相対的な位置関係が常に変化しそれに応じて伝搬チヤンネルの特性も常に変化している移動通信システムの特徴により、拡散符号を用いることで得られる秘話性に加えて、伝搬パラメータのランダム性を利用することができるため、さらに高度なセキュリティが確保できる。

また本発明に係る送信装置は、送信シンポル算出手段は、無線局における受信電力および位相のいずれか一方を制御するための複数組のシンポルべクトルを生成している。

この構成によれば、無線局において受信電力のみを検出すれば良いため、無線機として非常に簡易な構成となることができるため、低コス卜で高いセキユリティが確保されたデータ伝送が実現できる。あるいは、マルチパス伝搬環境において無線局の移動に伴って生じる受信信号の位相回転はほぼ搬送波の波長間隔で 3 6 0度となるため、特に波長が数 1 0から数 c mとなる携帯電話や無線 L ANでは、第三者が秘匿情報を含む送信データを位相情報に基づいて復元することができない。結果として、受信電力によってシンポル判定する場合と比較してさらに高いセキュリティで秘匿情報を伝送し得る。

本発明に係る受信装置は、受信信号から伝搬パラメータを推定する伝搬パラメ —夕推定手段と、伝搬パラメータに基づいて送信データを復元するシンポル判定手段とを有している。

また、本発明に係る受信装置の受信信号はマルチキャリアからなり、前記受信 T細 03/011688

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信号から複数のサブキヤリアに分離するキヤリァ分離手段をさらに有し、伝搬パラメ一夕推定手段が、サブキャリア毎に伝搬パラメ一夕を推定し、シンポル判定手段がサブキャリア毎に受信信号から送信データを復元している。また、本発明に係る受信装置は、サブキャリアが、周波数空間で互いに直交するように構成された O F D M信号、および符号空間で互いに直交するように構成された C DMA信号のいずれか一方である。また、本発明に係る受信装置は、少なくとも 1以上のアンテナ素子で創世されるアレーアンテナを有し、伝搬パラメ一夕推定手段がアンテナ毎に伝搬パラメ一タを推定している。

また、本発明の受信装置は、受信したベースバンド信号を直交検波することにより、複素シンポルである受信シンボルを生成する伝搬パラメ一夕推定手段と、受信シンボルからあらかじめ定めた判定基準に基づいて送信デ一夕を復元するシンポル判定手段を有している。この構成によれば、予め定められた判定基準であるアンテナ間におけるチヤネル推定値の相関等に基づいて、秘匿情報を含む送信データを送信することで、無線局では受信信号のシンポル判定を行うことが可能となるため、無線伝搬環境が異なる他の無線局では秘匿情報を受信又は復元できない。この結果、送受信装置の相対的な位置関係が常に変化している移動通信システムの特徴により、高いセキュリティで秘匿情報を伝送し得る。また、本発明の受信装置のベースバンド信号はマルチキャリアからなり、ベースバンド信号を N (Nは 2以上の整数）本のサブキャリア成分に分離するキヤリァ分離手段をさらに有し、前記キヤリァ分離手段がサブキヤリァに分離した後、前記伝搬パラメ一夕推定手段がサブキャリア毎に受信シンボルを生成する。この構成によれば、予め定められた判定基準であるアンテナ間におけるチヤネル推定値の相関等に基づいて、秘匿情報を含む送信データを送信することで、無線局では受信信号のシンボル判定を行うことが可能となるため、無線伝搬環境が異なる他の無線局では秘匿情報を受信又は復元できない。この結果、送受信装置の相対的な位置関係が常に変化しそれに応じて伝搬チャンネルの周波数特性も常に変化している移動通信システムの特徴により、さらに高いセキュリティで秘匿情報を伝送し得る。 ·

また、本発明の受信装置のシンボル判定手段は、ベースバンド信号を N (Nは 2以上の整数）個の拡散符号を用いて逆拡散処理した後、あらかじめ定めた判定基準に基づいて送信データを復元する。

この構成によれば、予め定められた判定基準であるアンテナ間におけるチヤネル推定値の相関等に基づいて、秘匿情報を含む送信データを送信することで、無線局では受信信号のシンポル判定を行うことが可能となるため、無線伝搬環境が異なる他の無線局では秘匿情報を受信又は復元できない。この結果、送受信装置の相対的な位置関係が常に変化しそれに応じて伝搬チャンネルの特性も常に変化している移動通信システムの特徴により、拡散符号を用いることで得られる秘話性に加えて、伝搬パラメータのランダム性を利用することができるため、さらに高度なセキュリティが確保できる。

また、本発明の受信装置のシンボル判定手段は、アンテナの受信電力に基づいてシンポルを判定する。

本発明に係る無線通信方法は、送信データをシングルキャリアにより第 1の無線局から第 2の無線局に送信する無線通信方法であつて、第 2の無線局から第 1 の無線局へ双方が既知の情報を送信するステップと、第 1の無線局と第 2の無線局の間でのみ共有する伝搬チャネルのパラメ一夕である伝搬パラメータを、既知の情報と受信した第 2の無線局から送信された情報とから推定するステップと、 8

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推定した伝搬パラメ一夕に秘匿情報を含む送信データを重畳して、第 1の無線局から第 2の無線局へ送信するステップと、第 2の無線局で複数のアンテナの受信信号から得られる複数の伝搬パラメ一夕を算出するステップと、第 2の無線局が算出した複数の伝搬パラメ一夕に基づいて送信データを復元するステップとを有している。

この方法によれば、第 1の無線局との間の伝搬チャネルが異なる他の無線局で ' は、上記秘匿情報を復元することができなくなる。これは、移動通信におけるマルチパス伝搬環境では、観測点が異なると伝搬チャネルが異なる特性を有するためであり、伝搬チャネルを構成する伝搬パラメ一夕は第 1の無線局と第 2の無線局との間でのみ共有できる情報と成りうる。さらに、複数のアンテナの受信信号から得られる複数の伝搬パラメータを用いて送信データを特定することで、伝搬パラメ一夕の判定基準として特定のアンテナの受信信号を利用できるため、変調方式をより複雑にすることが可能となり、結果としてより高度なセキュリティが確保できる。

また、本発明に係る無線通信方法は、送信データをマルチキャリアにより第 1 の無線局から第 2の無線局に送信する無線通信方法であって、第 2の無線局から第 1の無線局へ双方が既知の情報を送信するステップと、第 1の無線局が、第 2 の無線局との間でのみ共有する伝搬チャネルのパラメータである伝搬パラメ—夕を、既知の情報と受信した第 2の無線局から送信された情報とからキャリア毎に推定するステップと、推定した伝搬パラメ一夕に送信デ一タを重畳して、第 1の無線局から第 2の無線局へ送信するステツプと、第 2の無線局で複数のアンテナの受信信号から得られる複数の伝搬パラメ一夕を算出するステップと、第 2の無線局が算出した複数の伝搬パラメ一夕に基づいて送信データを復元するステップとを有している。また、本発明に係る無線通信方法において、第 2の無線局は、マルチキャリアを構成するキャリア毎に受信信号から推定される伝搬パラメ一夕に基づいて送信データを復元する。

また、本発明に係る無線通信方法は、マルチキャリアを構成するキャリアが、周波数空間で互いに直交するように構成された O F D M信号、あるいは符号空間で互いに直交するように構成された C D MA信号である。

また、本発明に係る無線通信方法は、送信デ一夕をシングルキャリア変調方式により第 1の無線局から第 2の無線局に送信する無線通信システムであって、第 1の無線局から第 2の無線局に秘匿情報を含む送信データを無線伝送する場合、第 1の無線局と第 2の無線局の間でのみ共有する伝搬チャネルのパラメータを推定する伝搬チャネル推定手段と、推定した伝搬チャネルのパラメータに送信信号を重畳して、第 1の無線局から第 2の無線局へ送信データを送信する送信手段とを有する第 1の無線局と、複数のアンテナの受信信号から得られる複数の伝搬パラメ一夕を算出する伝搬パラメ一夕推定手段と、算出した複数の伝搬パラメ一夕に基づいて第 1の無線局からの送信データを復元するシンポル判定手段とを有する第 2の無線局とを備えている。

以上のように本発明によれば、特定の無線局間で広帯域に無線通信する場合、高いセキュリティで秘匿情報を伝送し得る送信装置、受信装置、無線通信システム及び無線通信方法を実現できる。図面の簡単な説明

図 1 Aは、一般的な移動通信システムの構成を示す図である。

図 1 B、 Cは、送信アンテナと受信アンテナ間の伝搬チャネルを構成する周波数スぺクトラムを示す図である。 2003/011688

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図 2 Aは、本発明の実施の形態 1に係る無線通信システムの構成を示すプロック図である。図 2 B、 Cは、送信アンテナと受信アンテナ間の伝搬チャネルを構成する周波数スぺクトラムを示す図である。図 3は、本発明の実施の形態 1に係る送信局の構成を示すプロック図である。図 4は、本発明の実施の形態 1に係る受信局の構成を示すプロック図である。図 5は、本発明の実施の形態 1に係る送信局のシンボルマツビング部の構成を示すブロック図である。図 6 Aは、本発明の実施の形態 2に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。図 6 B、 Cは、送信アンテナと受信アンテナ間の伝搬チャネルを構成する周波数スペクトラムを示す図である。

図 7は、本発明の実施の形態 2に係る受信局の構成を示すブロック図である。図 8 Aは、本発明の実施の形態 3に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。

図 8 Bは、マルチキヤリァを構成する 8本のサブキヤリァ成分を示す図である。図 8 C、 Dは、送信アンテナと受信アンテナ間の伝搬チャネルを構成する周波数スペクトラムを示す図である。

図 9は、本発明の実施の形態 3に係る送信局の構成を示すブロック図である。図 1 0は、本発明の実施の形態 3に係る受信局の構成を示すブロック図である。図 1 1は、本発明の実施の形態 3に係る送信局のシンポルマッピング部の構成を示すブロック図である。図 1 2 Aは、本発明の実施の形態 4に係る無線通信システムの構成を示すプロック図である。図 1 2 B、 Cは送信アンテナと受信アンテナ間の伝搬チャネルを構成する周波数スペクトラムを示す図である。

図 1 3は、本発明の実施の形態 4に係る受信局の構成を示すブロック図である。図 1 4は、実施の形態 3に係るシンポル判定方法を示す図である。

図 1 5は、実施の形態 4に係るシンポル判定方法を示す図である。

図 1 6は、本発明の実施の形態 2に係る送信局の構成を示すプロック図である。図 1 7は、本発明の実施の形態 4に係る受信局の構成を示すブロック図である。図 1 8 A、 Bは、本発明の実施の形態 1に係る送信局の参照テーブルを示すブロック図である。

図 1 9は、本発明の実施の形態 2に係る送信局の参照テーブルを示す図である。図 2 0 A、 B、 Cは、本発明の実施の形態 2に係る既知シンポルの送信時間の割当方法を示した図である。

図 2 1は、本発明の実施の形態 5に係る送信局の構成を示すブロック図である。図 2 2は、本発明の実施の形態 5に係る受信局の構成を示すブロック図である。図 2 3は、従来の無線通信システムの構成を示すブロック図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

(実施例 1 )

図 1 Aは一般的な移動通信システム 1 0 0を示した概念図であり、図 1 B、 C は 1本の送信アンテナと 2本の受信アンテナ間の伝搬チャネルを構成する伝搬パラメ一夕の一例として周波数スぺクトラムの例を示している。

図 1 Aにおいて、移動通信システム 1 0 0は送信アンテナ 1 0 1、受信アンテナ 1 0 2 a、 1 0 2 bとを有し、送信アンテナ 1 0 1と受信アンテナ 1 0 2 aで伝搬チャネル 1 0 3 a、および送信アンテナ 1 0 1と受信アンテナ 1 0 2 bで伝搬チャネル 1 0 3 bを構成している。図 1 Bは、受信アンテナ 1 0 2 aで観測される受信信号の周波数スペクトラム 1 0 4 aであり、図 1 Cは、受信アンテナ 1 0 2 bで観測される受信信号の周波数スぺクトラム 1 0 4 bを示している。

移動通信システム 1 0 0として一般的な携帯電話や無線 L AN等の電波伝搬環境を想定すると、端末や周囲物体の移動に伴って送受間の相対的な位置が変化し、伝搬チャネル 1 0 3 a、 1 0 3 bが変動するため、周波数スペクトラム, 1 0 4 a , 1 0 4 bも変動するようになる。

これは受信アンテナ 1 0 2 aのアンテナ受信端において、所謂マルチパス伝搬により生じた複数の到来波が、周波数に依存した振幅および位相差で合成されるためであり、伝搬チャネル 1 0 3 aが変動すればそれに応じて周波数スぺクトラム 1 0 4 aも変動する。

• また、受信アンテナ 1 0 2 aと同時に受信アンテナ 1 0 2 bでも受信する場合、アンテナパラメ一夕および伝搬パラメ一夕に依存して、 2本の受信アンテナ間で到来波やその振幅および位相差が異なる。このため、伝搬チャネル 1 0 3 aと伝搬チャネル 1 0 3 bとが異なることになり、その結果として周波数スぺクトラム 1 0 4 aと 1 0 4 bも互いに異なる特性を示す。

なお、本発明において、伝搬パラメ一夕は、送信信号や局発信号等の基準信号に対する受信信号の振幅および位相で表される複素チャネル係数及び、電波の空間伝搬メカニズムに依存する送信アンテナからの放射方向、伝搬時間および伝搬距離、受信アンテナへの入射方向、伝搬による電力の減衰係数、さらに電界方向を示す偏波を含むものとして定義する。また、アンテナパラメ一夕は、指向性パ夕一ンゃ偏波および整合インピーダンスといった一般的なアンテナ設計に係る設計パラメータをすベて含むものとする。また、同一周波数において時間的に伝搬チャネルの変化がないと見なせる場合には、伝搬路は送受信で相反性が保たれるため、図 1において送受信を逆にした構成としても、周波数スペクトラム 1 0 4 a、 1 0 4 bの特性は保存される。このような移動通信の伝搬チャネル特性を活用し、伝搬パラメ一夕に送信信号を重畳する変調方法を用いた無線通信システムについて以下で詳細に説明する。図 2 Aは本発明の実施例 1に係る無線通信システムを示す。

図 2 Aにおいて、無線通信システム 2 0 0は、送信局 2 0 1および受信局 2 0 2を有し、特定の周波数帯を用いたシングルキャリア無線通信を行う。ここで送信局 2 0 1とは、単に秘匿情報を含む送信データを送信する側をいい、その秘匿情報を受信する側を受信局 2 0 2と呼んでおり、それぞれが送受信両方の機能を有している。

また、送信局 2 0 1は送信局アンテナ 2 0 3 a、 2 0 3 bを有し、受信局 2 0 2は受信局アンテナ 2 0 4 aを有している。図 2 Bは、送信局アンテナ 2 0 3 a と受信局アンテナ 2 0 4 a間の伝搬チャネル 2 0 5 aのシングルキャリア電カスぺクトラム 2 0 6 aを示し、図 2 Cは送信局アンテナ 2 0 3 bと受信局アンテナ 2 0 4 a間の伝搬チャネル 2 0 5 bのシングルキャリア電力スペクトラム 2 0 6 bを示している。

前述したように、電力スペクトラム 2 0 6 a、 2 0 6 bは互いに異なる特性を示し、さらに伝搬路が異なる他の無線局で推定される周波数スペクトラムも当然ながら異なる特性を有する。

次に、送信局 2 0 1の具体的構成を図 3に示すと共に、受信局 2 0 2の具体的構成を図 4に示す。

図 4において、既知シンボル生成手段 4 0 0は送信局 2 0 1と受信局 2 0 2の間で共有する既知のシンポル 4 0 1を生成するものであり、シングルキャリア変調手段 4 0 2は既知のシンポル 4 0 1を送信のベースバンド信号 4 0 3へと変調するものであり、周波数変換手段 4 0 4は送信のベースバンド信号 4 0 3を送信の R F信号 4 0 5へ変換したり、アンテナ 2 0 4 aから受信した R F信号をべ一スバンド信号 4 0 8 aへ変換するものである。また、伝搬パラメ一タ推定手段 4 0 9は、受信のベースバンド信号 4 0 8 aから直交検波により複素シンボルである受信シンボル 4 1 0 aを生成するものであり、シンポル判定手段 4 1 1は、受信シンポル 4 1 0 aに対して予め定めておいた判定基準に基づいてシンポルの判定処理を行うものである。アンテナ 2 0 4 aは R F信号 4 0 5をシングルキヤリァ変調信号 4 0 6 aとして発信したり、送信したりするものである。

図 3において、送信局アンテナ 2 0 3 aと 2 0 3 bは R F信号を受信したり、送信したりするものである。また、周波数変換手段 3 0 1は受信の R F信号 3 0 0 aと 3 0 0 bをそれぞれ受信のベースバンド信号 3 0 2 aと 3 0 2 bへと変換したり、送信のベースバンド信号 3 1 7 a、 3 1 7 bを送信の R F信号 3 1 8 a、 3 1 8 bへ変換するものである。

また、基準シンポル生成手段 3 0 3は、既知のシンボル 4 0 1と同一のシンポルであって、受信ベースバンド信号 3 0 2 aと 3 0 2 bの位相基準を与える基準シンポル 3 0 4を生成するものである。伝搬チャネル推定手段 3 0 5は、受信のベースバンド信号 3 0 2 a、 3 0 2 bを入力とし、基準シンボル 3 0 4に基づいて、受信局アンテナ 2 0 4 aと送信局アンテナ 2 0 3 a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンポル 3 0 6と、受信局アンテナ 2 0 4 aと送信局アンテナ 2 0 3 b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンポル 3 0 7とをそれぞれ生成するものである。

送信シンボル算出手段 3 0 8は、受信シンボル 3 0 6 , 3 0 7を入力し、送信局アンテナ 2 0 3 a、 2 0 3 bに対する 2個の送信シンポルを一組とした複数組の送信シンポルべクトルを算出し、この複数組の送信シンポルべクトルから構成される参照テーブル 309を生成するものである。ここで、この送信シンポルべクトルと参照テーブル 309の生成方法について、以下に詳細に説明する。

はじめに、受信局 202における受信シンポル 410 aの電力を制御するための送信局のアンテナ 203 aとアンテナ 203 bに対する 2個の送信シンボルを一組として複数組の送信シンポルべクトルの算出方法について述べる。

ここで、受信シンポル 306と受信シンボル 307をそれぞれ h 1と h 2とし、送信局アンテナ 203 a, 203 bと受信局アンテナ 204 aの間の伝搬チヤネル特性を表すチャネル行列 hを（式 1) のように定義する。

h = [hl h2] (l)

ここで、ベクトル hを特異値分解（Singular Value Decomposition) すると、 hは（式 2) のように表すことができる。

h = U Λ V (2)

これは、任意の行列を特異値分解することよって、 3つの新たな行列の積として表せることに基づいている。（式 2) の場合、 hを 1行 2列の行列として考えると、 Uは 1行 1列の行列と考えることができる。この場合は 1となる。また、 Λは 1行 2列の行列であり、 Vの列べクトル V 1と V 2が hの特異べクトルとなる 2行 2列の行列である。これらはそれぞれ（式 3) のように表すことができる。

A=[s 0]， V = [vl v2] (3)

ただし、 Sはスカラーで、 V 1および V 2は共に 2行 1列のベクトルである。ここで、送信局 201が、 v lまたは V 2を送信データによって選択または多重化するための送信シンポルべクトルとし、送信局アンテナ 203 aと 203 b から受信局 202へ送信する場合を考える。

V 1のみで送信するか、または V 1と V 2をべクトル多重して同時に送信する T/JP2003/011688

17

場合の受信信号は（式 4) のように表される。受信シンボル 410 aの電力はほぼ I s I ²に等しい。ここで yは受信シンボル 410 a、 nは主に受信機の熱雑音による雑音成分、 C 1はこの処理において送信シンポルべクトルを選択するために Vに掛けられるシンポル選択べクトルである。 y h-( V-Cl)+n = s + n CI (4)

同様にして、 v 2のみで送信するかどちらも送信しない場合の受信信号を数式で表すと（式 5)のようになり、受信シンポル 410 aの電力は ¾ぼ零に等しい。ただし、シンポル選択べクトル C 1が C 0に変更された以外は同様の処理となる y = h-(V-C0)+n = n, CO = (5)

以上のことから、シンポル選択ベクトル C (C1または CO) を用いて送信シンポルべクトル V · Cを算出し、この送信シンポルべクトル V · Cを送信局アンテナ 203 a、 203 bの送信シンポルとして送信することで、受信局アンテナ 2ひ 4 aにおける受信シンポル 410 aの電力を制御することが可能となる。例えば、送信情報が 1と 0の 1ビッ卜の 2値で表される場合、送信局 201は、送信情報が 1のときは V · C 1を選択し、送信情報が 0のときは V · C 0を選択して送信することで、受信局では受信シンポル 410 aの電力に基づいてビット判定することができるようになる。したがって、送信シンポル算出手段 308が生成する参照テーブル 308は、図 18 Aに示すような構成となる。尚、送信局アンテナ数が 3本となる場合は、チャネル行列 hが 1行 3列となることを考慮すれば、送信局アンテナ数が 2本の場合と同様の処理が可能である。この場合、 V 1と V 2が 3次元のべクトルになり、さらに参照テーブル 308は、図 1 8 Bに示すように、アンテナ数が増えた分だけシンポル選択ベクトル Cの組み合せが多くなる。

このように、送信シンポル算出手段 3 0 8は、受信局 2 0 2における受信シンポル 4 1 0 aの電力を制御するための送信局アンテナ 2 0 3 aと送信局アンテナ 2 0 3 bに対する複数組の複素シンポルを算出し、送信シンポルべクトルの参照テ一ブル 3 0 9として生成する。

シンポルマッピング部 3 1 1は送信デ一夕 3 1 0から、受信シンポル 4 1 0 a の電力が特定の閾値以上、あるいは以下となるような送信シンポル 3 1 4と送信シンポル 3 1 5の組み合わせを算出するものである。ここで、このシンポルマツビング部 3 1 1の構成と動作について、以下に説明する。

図 5はシンポルマッピング部 3 1 1の構成を示すブロック図である。図 5に示すように、送信デ一夕 3 1 0を入力とするシンポルマッビング部 3 1 1は、参照テーブル 3 0 9を記憶しておくテ一ブル記憶手段 3 1 2と、シンボル選択手段 3 1 3とから構成される。

シンボル選択手段 3 1 3は、送信データ 3 1 0に基づいてテ一ブル記憶手段 3 1 2を参照し、送信局アンテナ 2 0 3 aに対応する送信シンポル 3 1 4と送信局アンテナ 2 0 3 bに対応する送信シンポル 3 1 5を選択するものである。

次に、シングルキャリア変調手段 3 1 6は、送信シンボル 3 1 4を入力として送信のベースバンド信号 3 1 7 aを生成し、また送信シンポル 3 1 5を入力として送信のベースパンド信号 3 1 7 bを生成するものである。

以上のように構成された送信局 3 1 1と受信局 2 0 2間とで行われる無線通信方法について以下に説明する。

まず、受信局 2 0 2の既知シンポル生成手段 4 0 0で生成された既知のシンポル 4 0 1は、シングルキャリア変調手段 4 0 2で送信のベースバンド信号 4 0 3 へ変調される。

次に、変調された送信のベースバンド信号 4 0 3は、周波数変換手段 4 0 4で送信の R F信号 4 0 5へ変換され、アンテナ 2 0 4 aからシングルキャリア変調信号 4 0 6 aとして発信される。

次に、この受信局 2 0 2より発信された既知のシンボル 4 0 1のシングルキヤリア変調信号 4 0 6 aはアンテナ 2 0 3 a、 2 0 3 bで同時に受信され、周波数変換手段 3 0 1によりそれぞれ受信のベースバンド信号 3 0 2 a、 3 0 2 bへ変換される。

次に、このべ一スバンド信号 3 0 2 a、 3 0 2 bは伝搬チャネル推定手段 3 0 5において、基準シンポル生成手段 3 0 3で生成された基準シンポル 3 0 4に基づいて処理され、受信局アンテナ 2 0 4 aと送信局アンテナ 2 0 3 a、 2 0 3 b 間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル 3 0 6 , 3 0 7がそれぞれ生成される。

次に、この受信シンポル 3 0 6 , 3 0 7は送信シンボル算出手段 3 0 8において処理され、送信局アンテナ 2 0 3 a、 2 0 3 bに対する送信シンボルべクトルが算出される。そして、この複数組の送信シンポルベクトルから構成される参照テーブル 3 0 9が生成される。

以上のようにして、送信局 2 0 1と受信局 2 0 2との間の伝搬パラメータを、両者が既知のシンポルを用いてあらかじめ算出し、送信局 2 0 1において参照テ一ブルとして記憶しておく。

次に、送信データ 3 1 0はシンポルマッピング部 3 1 1においてこの参照テーブルを用いて、受信局 2 0 2での受信シンポル 4 1 0 aの電力変化が、送信デー夕 3 1 0のデータ列と同一となるような送信シンボル 3 1 4と送信シンボル 3 1 5との組み合わせとして算出される。次に、送信シンポル 314, 315はシングルキャリア変調手段 316において処理され、送信のベースバンド信号 317 a、 317 bが生成される。

次に、送信のベ一スバンド信号 317 a、 317 bは、同時に周波数変換手段 301により送信の RF信号 318 a、 318 bへ変換された後、送信局アンテナ 203 a、 203 bより受信局 202に対して送信される。

次に、送信局 201より送信された RF信号 318 aと 318 bは受信局アンテナ 204 aにより合成して受信され、周波数変換手段 404で受信のベースバンド信号 408 aへ変換される。

次に、このベースバンド信号 408 aは伝搬パラメ一夕推定手段 409において処理され、直交検波により受信シンポル 410 aが生成される。

次に、この受信シンポル 410 aはシンポル判定手段 411において、予め定めておいた電力の閾値に基づいて判定が行われ、そして、受信データ 412が得られる。

以上のようにして、送信局 201から送信された秘匿情報を含む送信データ 3 10が復元される。

以上の動作について、具体例を示して以下に詳細に説明する。

例えば、送信デ一夕 310が 2ビットデータ系列の 10001 101とし、このデ一夕系列を時系列に送信し、 8ビット分の情報を伝送することを考える。まず、送信局 201のシンポルマッピング部 31 1では、例えば送信データ 3 10が 1の場合は、シンボル選択手段 313が受信局 202における受信シンポル 410 aの電力が特定の閾値以上となるような送信シンポル 314と送信シンポル 315の組み合わせをテ一ブル記憶手段 312から選択する。また送信デー夕 310が 0の場合は、受信シンポル 410 aの電力が特定の閾値以下となるような送信シンポル 314と送信シンポル 315の組み合わせをテーブル記憶手段 3 011688

21

3 1 2から選択する。

次に、選択された送信シンボルは変調され、アンテナ 2 0 3 a、 2 0 3 bから送信される。

次に、これを受信した受信局 2 0 2では、シンポル判定手段 4 1 1において、受信シンポル 4 1 0 aの電力が特定の閾値以上となる場合を 1、閾値以下となる場合を 0として判定し復調する。そして、送信データ系列の 1 0 0 0 1 1 0 1に対応して、受信シンポル 4 1 0 aの電力を時系列に判定した結果が 1 0 0 0 1 1 0 1と一致すれば、データは正しく伝送されたことになる。

以上のような制御が可能となるのは、伝搬パラメ一夕が一定と見なせるような状況において、送信アンテナの指向性パターンを変化させると、受信アンテナ端では到来パスの電力や位相差などが変化するためであり、それに応じて受信信号の電力も変化するからである。

つまり、複素シンポルである送信シンボル 3 1 4および送信シンボル 3 1 5の振幅や位相を可変することは、送信局アンテナ 2 0 3 aと送信局アンテナ 2 0 3 bによって形成される合成指向性パターンを変化させることになる。その結果、受信局アンテナ 2 0 4で受信される受信シンポル 4 1 0 aの信号電力も変化する。さらに、電力スペクトラム 2 0 6 a、 2 0 6 bは、送信局と受信局間で構成される伝搬空間に依存しており、送受信局の位置関係を特徴づけていると考えられる。このため、同じ送信局 2 0 1からの送信信号であっても、受信局 2 0 2以外の他の受信局おいては、異なる周波数スペクトラムで観測されることになる。したがって、以上のような構成によって送信データ 3 1 0が受信信号の電力に基づいて復調される無線通信システムでは、他の受信局によって第三者が秘匿情報を含む送信データ 3 1 0を復調または復元することは困難であり、この結果として高いセキュリティで秘匿情報を伝送することが可能となる。以上の説明では、伝搬パラメ一夕としてシングルキャリアの電力（振幅）に送信デ一夕のシンポル情報を重畳する変調方法に関して述べたが、位相にシンポル情報を重畳することも可能である。

つまり、送信シンポル算出手段 3 0 8において、送信局アンテナ 2 ·0 3 aに対応する送信シンポル 3 1 4と、送信局アンテナ 2 0 3 bに対応する送信シンポル 3 1 5とをそれぞれ複素シンポルとして、受信局 2 0 2における受信シンポル 4 1 0 aの位相を制御するための送信シンポルを生成する構成としてもよい。

そして、伝搬パラメ一夕推定手段 4 0 9では受信シンポル 4 1 0 aを複素シンポルとして推定する。このため、シンポル判定手段 4 1 1において、位相を判定基準とするときは、例えば受信シンポル 4 1 0 aをマッピングする複素平面の右側半分と左側半分に分けて、受信シンポル 4 1 0 aがどちらの領域にあるかでシンポル判定することができる。

つまり、予め複素平面上の虚数軸を位相判定の境界とすることで、例えば受信シンポル 4 1 0 aが複素平面上の右側半分にあるときは 1と判定し、左側半分にあるときは 0と判定するというようなシンポル判定が可能となる。

以上の説明では、伝搬パラメータとしてシングルキャリアの振幅や位相に送信デ一夕のシンポル情報を重畳する変調方式に関して述べたが、一方で複数シングルキャリア間の振幅や位相の差分値にシンポル情報を重畳することも可能である。この場合は、予めシンボル判定基準として利用するシングルキャリアを決めておく方法か、またはいくつかのシングルキャリアからなるマルチキャリアのサブセットを構成する方法が可能である。

予めシンポル判定基準として利用するシングルキャリアを決めておく方法は、送信局 2 0 1が送信シンボル情報を受信局 2 0 2のアンテナにおける受信信号の振幅または位相情報として送信する。受信局 2 0 2は、シンポル判定基準となるシングルキャリアの振幅または位相と、他のシングルキャリアとの振幅または位相の差分値を算出し、その結果を用いて例えばビット判定処理をすることで送信情報を復調できる。

一方で、いくつかのシングルキャリアからなるマルチキャリアのサブセットを構成する方法は、送信局 2 0 1が送信シンボル情報を予め決められたマルチキヤリァのサブセットを構成するシングルキャリア間の相対的な振幅または位相情報として受信局 2 0 2へ送信する。受信局 2 0 2は、マルチキャリアのサブセット毎にそれを構成するシングルキャリア間の振幅または位相の差分値を算出し、その結果を用いて、例えばビッ卜判定処理をすることで送信情報を復調することが可能となる。

尚、無線通信システム 2 0 0における伝搬チャネル 2 0 5 aと 2 0 5 bがほぼ一定と見なせるような電波伝搬環境では、予め得られた伝搬チャネル 2 0 5 aと

2 0 5 bの推定値を用いて送信シンポルの参照テーブル 3 0 9を生成することができるため、図 3に示した伝搬チャネル推定手段 3 0 5は必要なくなり送信局 2 0 1の構成を簡易にすることができる。

尚、送信局 2 0 1のアンテナ数を 3本以上とすることで複数のアンテナの組み合わせが利用できるため、他の受信局によって第 3の者が秘匿情報を含む送信デ —タ 3 1 0を復調または復元することがより困難となり、また送信局アンテナ 2

0 3 aとアンテナ 2 0 3 bが互いに異なる指向性パターンや偏波を有すると、第三者によって電力スペクトラム 2 0 6 a、 2 0 6 bを推定することがより困難となるため、さらに高度なセキュリティを確保できる。

尚、送信局が下り回線のチャネル状態情報を得る方法としては、無線回線の上りと下りで同一の周波数キャリアを利用する T D Dでは、チャネルの双対性 (reciprocity) により、受信局からの上り回線を用いて送信局においてチャネル状態情報の推定または測定をすることが可能であり、本発明の実施例 1はこれに類似する。

しかしながら一方で、上りと下りで異なる周波数キャリアを利用する F D Dにおいても、受信局において下り回線のチャネル状態情報を推定または測定し、その結果を送信局へ通知することにより、送信局において下り回線の正確なチヤネル状態情報を得ることできるため、本発明の適応範囲は T D Dを採用する無線通信システムに限定されるものではない。

(実施例 2 )

この実施例について、図面を用いて説明する。

図 6 Aは、本発明の実施例 2に係る無線通信システム 6 0 0を示しており、受信局 6 0 1が受信局アンテナ 2 0 4 aに加えて受信局アンテナ 2 0 4 bを有することを除いて実施例 1の無線通信システム 2 0 0とほぼ同様な構成となる。図 6 Bは、送信局アンテナ 2 0 3 aと受信局アンテナ 2 0 4 b間の伝搬チヤネル 2 0 5 cのシングルキャリア電カスペクトラム 2 0 6 cを示し、図 6 Cは送信局アンテナ 2 0 3 bと受信局アンテナ 2 0 4 b間の伝搬チャネル 2 0 5 dのシンダルキャリア電力スペクトラム 2 0 6 dを示している。

図 7は、受信局 6 0 1の具体的構成を示すブロック図である。図 7において、既知シンポル生成手段 4 0 0は、既知シンポル 4 0 1を生成すると共に、時間スロットのタイミングを決める基準クロック信号 7 0 0を生成するものである。周波数変換手段 4 0 4は、時間スロット T l、 Τ 2に同期させて受信局アンテナ 2 0 4 aと受信局アンテナ 2 0 4 bとを切り換えるものである。これにより、例えば送信の R F信号を時間スロッ卜 T 1では受信局アンテナ 2 0 4 aからシンダルキャリア変調信号 4 0 6 aとして送信し、同じ送信の R F信号を時間スロット T 2では受信局アンテナ 2 0 4 bからシングルキャリア変調信号 4 0 6 bとして送信する。

図 1 6は本実施例に係る送信局 2 0 1の構成を示すブロック図である。

送信局 2 0 1は、基準シンポル生成手段 3 0 3が時間スロット T 1と T 2の夕イミングを決める基準クロック信号 7 0 1を生成し、それぞれのタイミングで 2 種類の基準シンボルを発生させる点と、伝搬チャネル推定手段 3 0 5がそれぞれのタイミングでべ一スパンド信号から受信シンボルを生成している点が実施例 1 のものと異なる。

以上のように構成された送信局 2 0 1と受信局 6 0 1間とで行われる無線通信方法について以下に説明する。

まず、受信局 0 0 1の既知シンポル生成手段 4 0 0で生成された既知のシンポル 4 0 1は、シングルキヤリァ変調手段 4 0 2で送信のベースバンド信号 4 0 3 へ変調される。

次に、変調された送信のベースバンド信号 4 0 3は、既知シンポル生成手段 4 0 0により生成される基準クロック信号 7 0 0の夕イミングで、周波数変換手段 4 0 4において送信の R F信号 4 0 7 a、 4 0 7 bへ変換される。そして、シンダルキヤリァ変調信号 4 0 6 a、 4 0 6 bがそれぞれ異なる時間スロット T 1と T 2を用いて別々に、アンテナ 2 0 4 a、 2 0 4 bから発信される。

次に、受信局アンテナ 2 0 4 aから送信されたシングルキャリア変調信号 4 0 6 aと、受信局アンテナ 2 0 4 bから送信されたシングルキャリア変調信号 4 0 6 bが送信局 2 0 1の送信局アンテナ 2 0 3 aと 2 0 3 bで受信される。

次に、周波数変換手段 3 0 1において、受信された受信の R F信号 3 0 0 aと 3 0 0 bからシングルキャリア変調信号 4 0 6 aの受信信号とシングルキャリア変調信号 4 0 6 bの受信信号とが分離される。これにより、時間スロット毎に送信局アンテナ 2 0 3 aと 2 0 3 bに対応する受信のベースバンド信号 3 0 2 aと 3 0 2 bが生成され、伝搬チャネル推定手段 3 0 5へ出力される。

次に、このべ一スパンド信号 3 0 2 aと 3 0 2 bは伝搬チャネル推定手段 3 0 5において、時間スロット T 1で、基準シンポル生成手段 3 0 3からの基準シンポル 3 0 4に基づいて処理され、受信局アンテナ 2 0 4 aと送信局アンテナ 2 0 3 a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンポル 3 0 6 aと、受信局アンテナ 2 0 4 aと送信局アンテナ 2 0 3 b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル 3 0 7 aとがそれぞれ生成される。また、時間スロット T 2においても同様にして、受信のベースバンド信号 3 0 2 aと 3 0 2 から、基準シンポル 3 0 4に基づいて、受信局アンテナ 2 0 4 bと送信局アンテナ 2 0 3 a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンポル 3 0 6 bと、受信局アンテナ 2 0 4 b と送信局アンテナ 2 0 3 b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル 3 0 7 bとが生成される。

次に、受信局アンテナ 2 0 4 aの受信信号から推定された受信シンポル 3 0 6 aおよび 3 0 7 aと、受信局アンテナ 2 0 4 bの受信信号から推定された受信シンポル 3 0 6 bと 3 0 7 bとは送信シンポル算出手段 3 0 8において処理され、実施例 1と同様にして、送信局アンテナ 2 0 3 aおよび送信局アンテナ 2 0 3 b に対する 2個の送信シンボルを一組とした複数組の送信シンボルべクトルが算出される。そして、この複数組の送信シンポルベクトルから構成される参照テープル 3 0 9が生成される。

ここで、送信局 2 0 1の送信シンポル算出手段 3 0 8において、想定される送信データ 3 1 0のシンポル情報に対応した参照テーブル 3 0 9の算出方法について詳細に説明する。

送信シンポル算出部 3 0 8における送信シンボルの算出方法の一例としては、ァダプティブアレーアンテナの重み付け係数算出法として一般的に用いられている MM S E (M i n imum Me a n S q u a r e E r r o r) 法 [B. Widrow, P. E. Mantey, L. J. Griffiths, and B. B. Goode, "Adaptive Antenna Systems", Proc. IEEE, vol.55, no.12, pp.2143-2158, Dec.1967·]と Z e r o -fo r c i n g法 [J. G. Proakis, Digital Communications, 3rd Edition, McGraw- Hill, New York, 1995.]を用いた場合について以下で説明する。

MMSE法を用いる場合、例えば受信局アンテナ 204bを干渉信号源と考えて送信局アンテナ 203 aと 203 bに対する重み付け係数を算出する。そして、その重み付け係数を直接送信シンボルとして用いることにより、受信局 601では受信局アンテナ 204 aにおける受信信号の電力を最大とするような制御が可能となる。

また、 Z e r o-fo r e i n g法を用いる場合、逆に受信局アンテナ 204 a を干渉信号源と考えて送信局アンテナ 203 aと 203 bに対する重み付け係数を算出する。そして、その重み付け係数を直接送信シンポルとして用いることにより、受信局 600では受信局アンテナ 204 bにおける受信信号の電力を最小とするような制御が可能となる。

以下では、 Z e r o— f o r c i n g法を用いた送信シンポルの算出方法と、参照テ一ブル 309の生成方法について詳細に説明する。

はじめに、受信局 202における受信シンポル 410 aおよび 410 bの電力を制御するための送信局アンテナ 203 aと送信局アンテナ 203 bに対する 2 個の送信シンポルを一組として複数組の送信シンポルべクトルの算出方法について述べる。

ここで、受信シンポル 306 aと受信シンポル 307 aをそれぞれ h 11と h 12とし、また受信シンポル 306 bと受信シンポル 307 bをそれぞれ h 21 と h 22とし、送信局アンテナ 203 aおよび 203 bと受信局アンテナ 204 aの間の伝搬チャネル特性を表すチャネル行列 Hを（式 6) のように定義する, hll hl2

H (6)

h21 h22 次に、行列 Hの擬似逆行列（Moore-Penrose行列）を求めてそれを H+するとき、（式 7) に示すような特徴がある。ここで、 H +は 2行 2列の行列であり、 Jは対角要素が S 1と S 2で他はすべて零となる単位行列である。 si 0

H H+ = J (7)

0 s2

. ただし、 Hの逆行列が存在する場合には、 s 1と s 2は共に 1となる。さらに、 H⁺を構成する列ベクトルを wlと w2とし、（式 8) のように表すことにする。 H⁺ =[wl w2] (8)

ここで、送信局 201が、 wlまたは W2を送信データによって選択または多重化するための送信シンポルべクトルとし、送信局アンテナ 203 aと 203 b を用いて受信局 202に対して送信する場合を考える。

(式 7) と（式 8) とより、 wlのみで送信する場合の受信信号を数式で表すと（式 9) のようになり、受信シンボル 410 aの電力はほぼ I s i I ²に等しく、一方で受信シンポル 410 bの電力はほぼ零に等しい。

ここで、 y 1は受信シンポル 410 a、 y 2は受信シンポル 410 a、 nは主に受信機の熱雑音による雑音成分べクトル、 C 10はこの処理において送信シンポルべクトルを選択するために Hに掛けられるシンボル選択べクトルである。また、 w 2のみで送信する場合の受信信号をを数式で表すと（式 10) のようになり、受信シンポル 410 aの電力はほぼ零に等しく、一方で受信シンポル 4 1 Obの電力はほぼ I s 2 I ²に等しい。 y (10)

ここで、 CO 1はこの処理において送信シンポルべクトルを選択するために H に掛けられるシンボル選択べクトルである。

さらに、 wlと w2をべクトル多重化して送信する場合の受信信号を数式で表すと（式 11) のようになり、受信シンポル 410 aの電力はほぼ I s 1 I ²に等しく、一方で受信シンボル 410 bの電力はほぼ I s 2 I ²に等しい。

ここで、 CI 1はこの処理において送信シンボルベクトルを選択するために H に掛けられるシンボル選択べクトルである。

尚、 wlおよび w2を共に送信しない場合の受信信号は（式 12) のようになり、当然のことながら、受信シンボル 410 aと 410 bの電力は共にほぼ零に等しくなる。 y (12)

ここで、 CO Oはこの処理において送信シンポルべクトルを選択するために H に掛けられるシンポル選択ベクトルである。 . 以上のことから、シンポル選択べクトル C (C 10、 C 01、 C 11、 C00) を用いて送信シンポルべクトル H+ · Cを算出し、この送信シンボルべクトル H + · Cを送信局アンテナ 203 aと 203 bの送信シンポルとして送信することで、受信局アンテナ 204 aにおける受信シンボル 410 aの電力を制御することが可能となる。

例えば、送信情報が 10、 01、 11、 00と 2ビットの 4値で表されている場合、送信局 201が、送信ビットが 1のときは H+ · COを選択し、送信ビットが 0のときは H+ · C 1を選択して送信することで、受信局では受信シンポル 410 aの電力に基づいてビット判定することができるようになる。

したがって、送信シンボル算出手段 308が生成する参照テーブル 308は、図 19に示すような構成となる。

尚、送信局アンテナ数が 3本となる場合は、チャネル行列 Hが 2行 3列となること考慮すれば、送信局アンテナ数が 2本の場合と同様の処理が可能であるが、 H⁺が 2行 3列の行列となるため wlと w 2がそれぞれ 3次元のべクトルとなる。以上のようにして、送信局 201と受信局 601との間の伝搬パラメ一夕を、両者が既知のシンポルを用いてあらかじめ算出し、参照テーブルとして記憶しておく。

次に、送信データ 310はシンボルマッピング部 311においてこの参照テーブルを用いて、受信局 202での受信シンボル 410 aの電力変化が、送信デ一タ 310のデータ列と同一となるような送信シンポル 314と送信シンボル 31 5との組み合わせとして算出される。

次に、送信シンポル 314, 315はシングルキャリア変調手段 316において処理され、送信のベースバンド信号 317 a, 317 bが生成される。

次に、送信のベースバンド信号 317 a, 317 bは、同時に周波数変換手段 301により送信の RF信号 318 a、 318 bへ変換された後、送信局アンテナ 203 a、 203 bより受信局 202に対して送信される。

次に、送信局 201より送信された RF信号 318 aと 318 bは受信局アンテナ 204 aにより合成して受信され、周波数変換手段 404で受信のベースバ T JP200顧 688

31

ンド信号 4 0 8 aへ変換される。一方、受信局アンテナ 2 0 4 bにおいても、同様にして、 R F信号 3 1 8 aと 3 1 8 bは合成して受信され、周波数変換手段 4 0 4で受信のベースバンド信号 4 0 8 bへ変換される。次に、このべ一スパンド信号 4 0 8 aは伝搬パラメ一夕推定手段 4 0 9において直交検波され、複素シンボルである受信シンボル 4 1 0 aが生成される。ベ一スバンド信号 4 0 8 bも同様にして、伝搬パラメ一夕推定手段 4 0 9において直交検波され、複素シンポルである受信シンポル 4 1 0 bが生成される。

次に、この受信シンポル 4 1 0 aおよび 4 1 0 bはシンポル判定手段 4 1 1において、それらの電力差が算出され、その電力差が予め定めておいた閾値に基づいて判定される。すなわち、電力差が閾値以上または以下であるかによってシンポルが 1または 0であると判定する。その結果が、受信データ 4 1 2として出力される。

以上のようにして、送信局 2 0 1から送信された秘匿情報を含む送信データ 3 1 0が復元される。

したがって、送信データ 3 1 0が受信局アンテナ 2 0 4 aと 2 0 4 bのアンテナ間の相対的な受信電力差に基づいて復調される無線通信システムでは、他の受信局によって第三者が秘匿情報を含む送信データ 3 1 0を復調または復元するためには、受信局 6 0 1の 2本のアンテナと送信局の 2本のアンテナ間で構成される 4つの伝搬チャネルをすベて特定する必要がある。このため、本実施例はさらに高いセキュリティで秘匿情報を伝送することが可能である。

尚、受信局 6 0 1において既知シンボル 4 0 1のシングルキャリア変調信号 4 0 6は、受信局アンテナ 2 0 4 aと 2 0 4 bからそれぞれ異なる時間スロット T 1と T 2を用いて別々に送信される構成としたが、これに限らず、互いに符号が直交する既知シンポル P 1と P 2を用いて、同一のタイムスロットで受信局アンテナ 2 0 4 aから既知シンポル P 1を送信し、受信局アンテナ 2 0 4 bから既知シンボル P 2を送信する構成としても良い。

この場合、送信局 2 0 1において、基準シンボル生成手段 3 0 3は、既知のシンポル P 1と同一シンボルである基準シンポル 3 0 4 aと、既知のシンポル P 2 と同一シンポルである基準シンポル 3 0 4 bとを生成する。そして、伝搬チヤネル推定手段 3 0 5は、受信のベースバンド信号 3 0 2 aと 3 0 2 bを入力とし、基準シンポル 3 0 4 aに基づいて、受信局アンテナ 2 0 4 aと送信局アンテナ 2

0 3 a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンポル 3 0 6 aと、受信局ァンテナ 2 0 4 aと送信局アンテナ 2 0 3 b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンポル 3 0 7 aとを生成する。同様にして受信のベースバンド信号 3 0 2 aと 3 0 2 bを入力とし、基準シンポル 3 0 4 bに基づいて、受信局アンテナ 2

0 4 bと送信局アンテナ 2 0 3 a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンポル 3 0 6 bと、受信局アンテナ 2 0 4 bと送信局アンテナ 2 0 3 b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンポル 3 0 7 bとを生成する。

図 2 O A乃至 Cは、既知シンポル 4 0 1および既知シンポル P 1または P 2の送信時間の割当方法を示した図である。図 2 0 Aは、既知シンボル 4 0 1を 2本の受信アンテナ 2 0 4 aおよび 2 0 4 bから時分割で送信する場合の例を示している。例えば既知シンボル 4 0 1を T 1の時間内において受信アンテナ 2 0 4 a から送信し、 T 2の時間内において受信アンテナ 2 0 4 bから送信する。このとき、既知シンボル 4 0 1を 2本のアンテナから送信するのにかかる時間を T Rとする。

また、図 2 0 Bは T Rの時間内において、互いに符号が直交する既知シンポル P 1と P 2をそれぞれ受信アンテナ 2 0 4 aと 2 0 4 bから多重して同時に送信する場合の例を示している。 1688

33

さらに、携帯電話に代表されるセルラの TDMA (時分割多重接続）方式や W LANの周波数検出接続 (キャリアセンスアクセス) 方式などの複数の通信チヤネルが互いに時間を分け合って接続を確保する無線通信システムにおいて、前述した既知シンポルを送信するのに必要な時間 TRの割当て方法について、図 20 Cを用いて説明する。

図 20 Cにおいて、 TD 1および TD 2はそれぞれ異なる通信チャネルに割り当てられている時間を表しており、通常、送信デ一タ系列の長さに依存して、 T D 1および TD 2も可変すると考えられる。さらに、 TD 1と TD2が占有する時間は必ずしも周期的に割り当てられている必要もない。したがって、既知シンポルを送信する時間 TRは、予め TD 1および TD 2が占有していない時間を利用すること決めておくことで、受信局 202は TRを TD 1および TD 2が占有していない時間内に適当なタイミングで割り当てて、既知シンポルを送信することができる。

尚、受信局 601のアンテナ数を 3本以上とすることでより多くのアンテナの組み合わせが利用できるため、他の受信局によって第 3の者が秘匿情報を含む送信データ 310を復調または復元することがより困難となり、さらに高度なセキユリティを確保できる。 (実施例 3) 図 8 Aは、本実施例に係る無線通信システム 800を示す図である。図 8 Aにおいて、無線通信システム 800は、送信局 801および受信局 802を有し、 OF DM等に代表されるマルチキヤリァ無線通信を行う点が、実施例 1の無線通信システムとは異なる。図 8 Bは、マルチキャリアを構成する 8本のサブキャリア成分 803 a乃至 8 03 hを示し、図 8 Cは送信局アンテナ 203 aと受信局アンテナ 204 a間の伝搬チャネル 2 0 5 aのマルチキャリア電カスペクトラム 8 0 4 aを示し、図 8 Dは送信局アンテナ 2 0 3 bと受信局アンテナ 2 0 4 a間の伝搬チャネル 2 0 5 bのマルチキャリア電力スペクトラム 8 0 4 bを示している。また、各サブキヤリア成分の伝搬チャネル推定値から求められる電力スペクトラム 8 0 4 a , 8 0 4 bがマルチキャリア全体の周波数スペクトラムを構成している。ただし、サブキヤリァ数は 8本に限定されるものではなく、ここでは本実施例を説明するために便宜的に 8本のサブキヤリァ構成を用いている。

実施例 1において述べたように、マルチキャリア電力スペクトラム 8 0 4 aとマルチキャリア電力スペクトラム 8 0 4 bとは互いに異なる特性を示し、さらに伝搬路が異なる他の無線局で推定されるマルチキャリアの周波数スペクトラムも当然ながら異なる特性を有することになる。

次に送信局 8 0 1の具体的構成を図 9および図 1 1に示すと共に、受信局 8 0 2の具体的構成を図 1 0に示す。

図 1 0において、既知シンボル生成手段 1 0 0 0は、サブキャリア成分 8 0 3 a〜8 0 3 hのそれぞれに対して送信局 8 0 1と受信局 8 0 2間で共有する既知のシンボル 1 0 0 1を生成するのものであり、マルチキヤリア変調手段 1 0 0 2 はサブキャリア成分 8 0 3 a〜8 0 3 hを用いて既知のシンポル 1 0 0 1を送信のベースバンド信号 1 0 0 3へと変調するものであり、周波数変換手段 1 0 0 4 は送信のベースバンド信号 1 0 0 4を送信の R F信号 1 0 0 5へと変換したり、アンテナ 2 0 4 aで受信した R F信号をベースバンド信号 1 0 0 8 aへ変換するものである。伝搬パラメ一夕推定手段 1 0 0 9は、受信のベースバンド信号 1 0 0 8 aを直交検波により複素シンポルである受信シンボル 1 0 1 0 a乃至 1 0 1 0 hを生成するも'のであり、シンポル判定手段 4 1 1は、受信シンポル 1 0 1 0 a乃至 1 0 1 0 hについて予め定めておいた判定基準に基づいてシンボルの判定処理を行うものであり、アンテナ 204 aは RF信号 1005をマルチキャリア変調信号 1006 aとして発信するものである。

図 9において、送信局 801の送信局アンテナ 203 aと 203 bは、受信局

802より発信された RF信号を同時に受信したり、送信したりするものであり、周波数変換手段 901は受信の RF信号 900 a、 900 bをそれぞれ受信のベースパンド信号 902 aと 902 bへと変換するものである。

また、基準シンポル生成手段 903は、既知のシンポル 1001と同一のシンポルであって、受信ベースバンド信号 902 aと 902 bの位相基準を与える基準シンポル 904を生成するものであり、キャリア分離手段 920は、受信のベ —スバンド信号 902 aと 902 bを高速フーリエ変換（FFT) 処理や帯域制限フィルタリング処理により 8本のサブキャリア成分 803 a〜803 hに分離するものであり、伝搬チャネル推定手段 905は、基準シンボル 904に基づいて、受信局アンテナ 204 aと送信局アンテナ 203 a間の複素伝搬チャネルの推定値である 8個の受信シンボル 906 a〜906 hと、受信局アンテナ 204 aと送信局アンテナ 203 b間の複素伝搬チャネルの推定値である 8個の受信シンポル 907 a〜907 hとを生成するものである。，

送信シンボル算出手段 908 a〜908 hは、 8本のサブキャリア成分 803 a〜803 hに対応づけられている。

この送信シンボル算出手段 908 a〜908 hは、送信局アンテナ 203 aおよび送信局アンテナ 203 bに対する 2個の送信シンポルを一組とした複数組の送信シンポルべクトルを算出し、サブキャリア成分 803 a〜803 h毎に算出された、この複数組の送信シンポルべクトルから構成される 8個の参照テ一ブル

909 a〜909 hを生成するものである。たとえば、サブキャリア成分 803 aに対応する送信シンポル算出手段 908 aはサブキャリア成分 803 aに対応する受信シンボル 906 a、 907 aから、実施例 1と同様にして、受信局 80 2における受信シンボル 1010 aの電力を制御するための送信局アンテナ 20 3 aと送信局アンテナ 203 bに対する複数組の複素シンポルを算出し、参照テ一ブル 909 aを生成する。すべてのサブキャリア成分について、この処理がなされ、送信シンポルの参照テーブル 909 a〜909 hが生成される。

シリアル Zパラレル変換手段 911は送信データ系列 910をサブキャリア成分数毎にパラレル変換するものである。

シンポルマッピング部 913は送信データ 912 a〜912 から、受信局 8 02の受信シンボル 1010 a〜 1010 hの電力が特定の閾値以上、あるいは以下となるような送信シンボル 916 a〜 916 bと送信シンポル 917 a〜9 17 hとの組み合わせを算出するものである。ここで、このシンポルマッピング部 913の構成について、以下に説明する。

図 11はシンポルマッピング部 913の構成を示すブロック図である。

図 11において、シンポルマッピング部 913は、参照テーブル 909 a〜9 09 hを記憶しておくテーブル記憶手段 914 a〜914hと、シンボル選択手段 915 a〜9 15 hとから構成される。

シンボル選択手段 915 a〜915hは、送信データ 912 a〜912hに基づいてサブキヤリア成分 803 a〜803 h毎にテーブル記憶手段 914 a〜9 14 hを参照して、送信局アンテナ 203 aに対応する送信シンポル 916 a〜 916 hと送信局アンテナ 203 bに対応する送信シンポル 917 a〜917h を選択するものである。

次に、マルチキャリア変調手段 918は、送信シンポル 916 a〜916 hを入力として 8本のサブキャリア成分 803 a〜803 hを用いて送信のベ一スバンド信号 919 aを生成し、また送信シンボル 917 a〜917 hを入力として 8本のサブキャリア成分 803 a~803 hを用いて送信のベ一スバンド信号 9 19 bを生成するものである。

以上のように構成された送信局 801と受信局 802との間で行われる無線通信方法について、以下に説明する。

まず、受信局 802の既知シンポル生成手段 1000でサブキヤリァ成分 80 3 a〜803 h毎に生成された既知のシンボル 1001は、マルチキャリア変調手段 1002で送信のベースバンド信号 1003へ変調される。

次に、変調された送信のベースパンド信号 1003は、周波数変換手段 100 4で送信の RF信号 1005へ変換され、アンテナ 204 aからマルチキャリア変調信号 1006 aとして発信される。

次に、この受信局 802より発信された既知のシンボル 1001のマルチキヤリア変調信号 1006 aは送信局 801のアンテナ 203 a、 203 bで同時に受信され、周波数変換手段 901によりそれぞれ受信のベースバンド信号 902 a、 902 bへ変換される。

次に、このベースバンド信号 902 a、 902 bはキャリア分離手段 920で、 8本のサブキャリア成分 803 a〜803 hに分離される。そして、伝搬チヤネル推定手段 905において、基準シンポル生成手段 903で生成された基準シンポル 904に基づいて処理され、受信局アンテナ 204 aと送信局アンテナ 20 3 a、 203 b間の複素伝搬チャネルの推定値である、それぞれ 8個の受信シンポル 906 a〜906hと 907 a〜907hとが生成される。

次に、この受信シンボル 906 a〜906hと 907 a〜 907 hは送信シンポル算出手段 908 a〜908 hにおいて処理され、送信局アンテナ 203 a、 203 bに対する複数組の送信シンポルべクトルが算出される。そして、この複数組の送信シンポルべクトルから構成される 8個の参照テーブル 909 a〜90 2003/011688

38

9 hが生成される。以上のようにして、送信局 801と受信局 802との間の伝搬パラメ一夕を、両者が既知のシンポルを用いてあらかじめ算出し、参照テーブルとして記憶しておく。

このような状態で、秘匿したい送信データ 910は、まず、シリアルノパラレル変換手段 911でパラレル変換され、シンポルマッピング部 31 1に入力される。

次に、 8本に分離された送信信号 912 a〜912 hは、シンポルマッピング部 913において、参照テーブルを用いて、受信局 802での受信シンポル 10 10 a〜l 01 Ohの電力変化が、送信データ 910のデータ列と同一となるような送信シンポル 916 aと送信シンポル 917 aとの組み合わせ、乃至送信シンポル 916 hと送信シンポル 917 hとの組み合わせの 8個の組み合わせとして算出される。

次に、送信シンボル 916 a〜916h、 917 a〜 917 hはマルチキヤリァ変調手段 918において処理され、送信のベースバンド信号 919 a、 919 bが生成される。

次に、送信のベースバンド信号 919 aは、周波数変換手段 901により送信の RF信号 900 aへ変換された後、送信局アンテナ 203 aより受信局 802 に対して送信される。また、同時に送信のペースバンド信号 919 bは、周波数変換手段 901により送信の RF信号 900 bへ変換された後、送信局アンテナ 203 bより受信局 802に対して送信される。次に、受信局 802では、送信局 801の送信局アンテナ 203 aにより送信された送信の RF信号 900 aと、送信局アンテナ 203 bにより送信された送信の RF信号 900 bとが受信局アンテナ 204 aにより合成して受信される。この受信された RF信号 1005は周波数変換手段 1004により受信のベースバンド信号 1008へ変換される。

このベースバンド信号 1008 aは、キャリア分離手段 1020において、高速フーリエ変換（FFT) または帯域制限フィル夕リングの処理がされた後、直交検波により 8本のサブキヤリア成分 803 a〜803 hに分離される。

次に、サブキャリア成分に分離された信号 1021 a〜l 021 hから、伝搬パラメ一夕推定手段 1009において、複素シンポルである受信シンボル 101 0 a〜 1010 hが検出され、生成される。

次に、生成された受信シンボル 1010 a〜 1010 hは、シンポル判定手段 1011において、予め定めておいた判定基準に基づいて、シンポルの判定処理が行われ、受信データ 1012 a〜 1012 hが生成される。

次に、この受信データ 1012 a〜 1012 hは、パラレル Zシリアル変換手段 1013において、シリアルのデータ系列である受信データ系列 1014に変換され、送信局 801から送信された秘匿情報を含む送信データ系列 910が復元される。

以上の動作について、図 14を用いて具体的に説明する。

例えば、送信データ系列 910が 2ビットデ一夕系列で" 10001101" とし、このデータ系列をサブキャリア成分に対して順番に割り当てて 8ビット分の情報を伝送することを考える。

まず、送信局 801のシンポルマツピング部 913で、例えば送信データ 91 2 aが 1の場合は、シンポル選択手段 915 aが受信局 802における受信シンポル 1010 aの電力が特定の閾値以上となるような送信シンポル 916 aと送信シンポル 917 aの組み合わせをテ一ブル記憶手段 914 aから選択する。また、送信データ 912 aが 0の場合は、受信シンポル 1010 aの電力が特定の電力閾値 1401以下となるような送信シンボル 916 aと送信シンボル 917 aの組み合わせをテーブル記憶手段 914 aから選択する。 ' 次に、選択された送信シンボルは変調され、アンテナ 203 a、 203 bから送信される。

次に、これを受信した受信局 802のシンポル定手段 1011において、受信のベースバンド信号 1008から 8本のサブキヤリア成分 803 a〜803 h に分離された受信シンポル 1010 a〜 1010 bのそれぞれのシンポルの電力が、特定の電力閾値 1400以上となる場合を 1、閾値以下となる場合を 0として判定し復調される。そして、送信データ系列の 10001101に対応して、受信シンポルを 1010 a〜： 1010 bの電力の判定結果が 10001 101と一致すれば、データは正しく伝送されたことになる。

このような制御が可能となるのは、送信アンテナの指向性パターンを変化させると、受信アンテナ端では到来パスの電力や位相差などが変化するためであり、それに応じて受信信号のマルチキャリア電力スペクトラムも変化する。

つまり、複素シンポルである送信シンボル 916 a〜916 hおよび送信シンポル 917 a〜 917 hの振幅や位相を可変することは、送信局アンテナ 203 aと 203 bによって形成される合成指向性パターンを変化させることになるので、受信局アンテナ 204 aで受信される受信シンボル 1010 a〜1010h の信号電力も変化する。

さらに、マルチキャリア電力スペクトラム 804 aと 804 bは、送信局と受信局間で構成される伝搬空間に依存しており送受信局の位置関係を特徴づけている。このため、同じ送信局 801からの送信信号であっても受信局 802以外の他の受信局おいてば、受信局 802におけるマルチキャリア電カスペクトラム 8 04 aや 804 bとは異なる周波数スペクトラムが観測されることになる。したがって、本実施例によれば、他の受信局によって第三者が秘匿情報を含む送信デ一夕系列 9 1 0を復調または復元することは困難である。

,また、送信シンボル算出手段 9 0 8 a〜9 0 8 hにおいて、送信局アンテナ 2 0 3 aに対応する送信シンポル 9 1 6 a〜9 1 6 hと送信局アンテナ 2 0 3 に対応する送信シンポル 9 1 7 a〜9 1 7 hはそれぞれ複素シンポルである。そして、上記の実施例では、その振幅を可変して受信局 8 0 2における受信シンポル 1 0 1 0 a〜l 0 1 0 hの電力を制御するための送信シンポルを求める場合について説明した。しかし、これに限らず、送信シンポル算出手段 9 0 8 a〜9 0 8 hが受信局 8 0 2における受信シンボル 1 0 1 0 a〜l 0 1 0 hの位相を制御するための送信シンポルを生成する構成としてもよい。

この場合、伝搬パラメ一夕推定手段 1 0 0 9では受信シンボル 1 0 1 0 a〜l 0 1 0 hをそれぞれ複素シンボルとして推定する。このため、シンポル判定手段 1 0 0 9において、例えば受信シンポル 1 0 1 0 a〜l 0 1 0 hを基準シンポルとの位相差として複素平面上にマッピングし、この複素平面を右側半分と左側半分に分けて、受信シンポル 1 0 1 0 a〜 1 0 1 0 hがどちらの領域にあるかでシンポル判定することができる。

つまり、予め複素平面上の虚数軸を位相判定の境界とすることで、例えば受信シンポル 1 0 1 0 a〜l 0 1 0 hが複素平面上の右側半分にあるときは 1と判定し、左側半分にあるときは 0と判定するというようなシンボル判定が可能となる。この実施例の無線通信システム 8 0 0は、第三者が送信データ系列 9 1 0を特定しょうとした場合に、複数のサブキャリア成分すべてにおいて送信局 8 0 1と受信局 8 0 2の伝搬チャネルを正しく推定する必要があるため、シングルキヤリァの無線通信システムと比較して、さらに高度なセキュリティでのデータ伝送が可能となる。なお、以上の説明では、 O F DMに代表される周波数多重化方式を想定した無線通信システムの構成を述べてきたが、〇 F D Mのサブキャリア成分を C D M A の拡散符号に対応付けることで、本実施例と同様な構成による無線通信システムを用いて、 C D MAに対しても適応することができる。

また、スペクトラム拡散変調方式を用いた C D MAを想定した場合、本実施例の無線通信システムは、サブキャリア成分 8 0 3 a〜8 0 3 hを拡散符号 C 1〜 C 8として置き換える。以下に、このときの動作について説明する。

はじめに、受信局 8 0 2ではマルチキャリア変調手段 1 0 0 2が既知のシンポル 1 0 0 1を拡散符号 C 1〜C 8により拡散して送信のベースバンド信号 1 0 0 3を生成し、受信局アンテナ 2 0 4 aにより送信する。

次に、送信局 8 0 1で、伝搬チャネル推定手段 9 0 5が、受信のベ一スパンド信号 9 0 2 aと 9 0 2 bを 8個の拡散符号 C 1〜C 8を用いた逆拡散処理をした後、基準シンボル 9 0 4に基づいて、受信局アンテナ 2 0 4 aと送信局アンテナ 2 0 3 a間の複素伝搬チャネルの推定値である 8個の受信シンポル 9 0 6 a〜9 0 6 hと、受信局アンテナ 2 0 4 aと送信局アンテナ 2 0 3 b間の複素伝搬チヤネルの推定値である 8個の受信シンポル 9 0 7 a〜9 0 7 hとを生成する。次に、送信シンボル算出手段 9 0 8 a〜9 0 8 hにおいて、受信シンボル 9 0 6 a〜9 0 6 h、 9 0 7 a〜9 0 7 hから、送信局アンテナ 2 0 3 aおよび送信局アンテナ 2 0 3 bに対する 2個の送信シンポルを一組とした複数組の送信シンポルベクトルが算出され、拡散符号 C 1〜C 8毎に算出されたこの複数組の送信シンポルべクトルから構成される 8個の参照テーブル 9 0 9 a〜9 0 9 hが生成される。

以上のようにして、送信局 8 0 1と受信局 8 0 2との間の伝搬パラメータを、両者が既知のシンポルを用いてあらかじめ算出し、参照テーブルとして記憶して 003/011688

43

おく。

次に、送信デ一夕 9 1 0が拡散符号数を 8とした場合、シリアル/パラレル変換手段 9 1 1においてパラレル変換され、送信デ一夕系列 9 1 0を 8データ毎にバッファリングされる。この送信データ 9 1 2 a〜9 1 2 hは、パラレルにシンポルマッピング部 9 1 3へ出力される。

次に、シンポルマッピング部 9 1 3において、送信データ 9 1 2 a〜9 1 2 h は、参照テ一ブルを用いて、受信局 8 0 2での受信シンポル 1 0 1 0 a〜l 0 1 O hの電力変化が、送信データ 9 1 0のデータ列と同一となるような送信シンポル 9 1 6 aと送信シンボル 9 1 7 aとの組み合わせ、乃至送信シンポル 9 1 6 と送信シンポル 9 1 7 hとの組み合わせとして算出される。次に、マルチキャリア変調手段 9 1 8において、送信シンポル 9 1 6 a〜9 1 6 hが 8個の拡散符号 C 1〜C 8を用いた拡散処理により送信のベースバンド信号 9 1 9 aを生成し送信局アンテナ 2 0 3 aから送信される。同様にして、送信シンボル 9 1 7 a〜9 1 7 hが 8個の拡散符号 C 1〜C 8を用いた拡散処理により送信のベースバンド信号 9 1 9 bを生成し送信局アンテナ 2 0 3 bから送信される。

次に、受信局 8 0 2では、アンテナ 2 0 4 aで受信された信号が伝搬パラメ一タ推定手段 1 0 0 9において、受信のベースバンド信号 1 0 0 8に対して 8個の拡散符号 C 1〜C 8を用いた逆拡散処理される。その後、直交検波により 8個の拡散符号 C 1〜C 8について分離して検出された複素シンボルである受信シンポル 1 0 1 0 a〜l 0 1 0 hが生成される。

次に、シンポル判定手段 1 0 1 1において、受信シンボル 1 0 1 0 a〜l 0 1 O hから秘匿情報を含む送信データ系列 9 1 0が復元される。以上のような C D MAを用いた無線通信システムでは、拡散符号を用いること T細 03/011688

44

で得られる秘話性に加えて、伝搬パラメ一夕のランダム性を利用した変調方式を用いることで、さらに高度なセキュリティが確保できる。

尚、無線通信システム 2 0 0における伝搬チャネル 2 0 5 a , 2 0 5 bがほぼ一定と見なせるような電波伝搬環境では、予め得られた伝搬チャネル 2 0 5 aと 2 0 5 bの推定値を用いて送信シンボルの参照テーブル 9 0 9 a〜9 0 9 hを生成することができる。この場合は、図 9に示した伝搬チャネル推定手段 9 0 5は必要なくなり送信局 8 0 1の構成を簡易にすることができる。尚、送信局 8 0 1のアンテナ数を 3本以上とすることで複数のアンテナの組み合わせが利用できるため、他の受信局によって第三者が秘匿情報を含む送信デー夕系列 9 1 0を復調または復元することがより困難となる。さらにまた、送信局アンテナ 2 0 3 aとアンテナ 2 0 3 bが互いに異なる指向性パターンや偏波を有するようにした場合、第三者によって電力スペクトラム 2 0 6 aと 2 0 6 bを推定することがより困難となり、さらに高度なセキュリティを確保できる。 (実施例 4 )

図 1 2 Aは、本発明の実施例 4に係る無線通信システム 1 2 0 0を示しており、受信局 1 2 0 1が受信局アンテナ 2 0 4 aに加えて受信局アンテナ 2 0 4 bを有することを除いて実施例 3の無線通信システム 8 0 0とほぼ同様な構成となる。図 1 2 Bは、送信局アンテナ 2 0 3 aと受信局アンテナ 2 0 4 b間の伝搬チヤネル 2 0 5 cのマルチキャリア電カスペクトラム 8 0 4 cを示し、図 1 2 Cは送信局アンテナ 2 0 3 bと受信局アンテナ 2 0 4 b間の伝搬チャネル 2 0 5 dのマルチキャリア電力スペクトラム 8 0 4 dを示している。なお、マルチキャリアを構成する 8本のサブキャリア成分 8 0 3 a〜8 0 3については、図 8 Bで示したものと同一である。

図 1 3は、受信局 1 2 0 1の具体的構成を示している。図 1 3において、既知シンポル生成手段 1 0 0 0は、サブキヤリァ成分 8 0 3 a〜8 0 3 hのそれぞれに対する既知のシンボル 1 0 0 1のマルチキャリア変調信号 1 0 0 3は、実施例 2と同様に、受信局アンテナ 2 0 4 aと 2 0 4 bによりそれぞれ異なる時間スロット T 1と T 2を用いて別々に送信される。この各時間スロットのタイミングを決める基準クロック信号 1 3 0 0は既知シンボル生成手段 1 0 0 0により生成される。

図 1 7は、本実施例における送信局 8 0 1の構成を示すブロック図である。図 1 7において、基準シンボル生成手段 9 0 3が時間スロット丁 1と T 2の夕イミングを決める基準クロック信号 1 3 0 1を生成する点が実施例 3における送信局と異なる。

以上のように構成された送信局 8 0 1と受信局 1 2 0 1との間で行われる無線通信方法について、以下に説明する。

まず、受信局 1 2 0 1の既知シンポル生成手段 1 0 0 0でサブキヤリァ成分 8 0 3 a〜8 0 3 h毎に生成された既知のシンポル 1 0 0 1は、マルチキヤリア変調手段 1 0 0 2で送信のベースバンド信号 1 0 0 3へ変調される。

次に、変調された送信のベースバンド信号 1 0 0 3は、周波数変換手段 1 0 0 4が、時間スロットに同期させて受信局アンテナ 2 0 4 aと 2 0 4 bを切り換える。これにより、例えば送信の R F信号 1 0 0 5 aが時間スロッ卜 T 1で受信局アンテナ 2 0 4 aからマルチキャリア変調信号 1 0 0 6 aとして送信され、同じ送信の R F信号 1 0 0 5 bが時間スロッ卜 T 2で受信局ァンテナ 2 0 4 bからマルチキャリア変調信号 1 0 0 6 bとして送信される。

次に、送信局 8 0 1では、'送信局アンテナ 2 0 3 aと 2 0 3 bを用いて、受信局アンテナ 2 0 4 aから送信されたマルチキャリア変調信号 1 0 0 6 aと、受信局アンテナ 2 0 4 bから送信されたマルチキャリア変調信号 1 0 0 6 bを受信する。

次に、周波数変換手段 901において、マルチキャリア変調信号 1006 aの受信信号とマルチキャリア変調信号 1006 bの受信信号とに分離される。そして、時間ス口ット毎に送信局アンテナ 203 aと 203 bに対応する受信のベースバンド信号 902 aと 902 bが生成され、キャリア分離手段 920において、時間スロット T 1で、受信のベースパンド信号 902 aと 902 bを高速フーリェ変換（FFT) 処理や帯域制限フィルタリング処理により 8本のサブキャリア成分 803 a〜803 hであるサブキャリア信号 921 a〜921 h、 922 a 〜922 hに分離される。

次に、伝搬チャネル推定手段において、基準シンポル 904に基づいて処理され、受信局アンテナ 204 aと送信局アンテナ 203 a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル 906 a〜906 hと、受信局アンテナ 204 aと送信局アンテナ 203 b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンポル 907 a〜907 hとがそれぞれ生成される。

また、時間スロット T 2においても同様にして、受信のベースバンド信号 90 2 aと 902 bを入力とし、 8本のサブキャリア成分 803 a〜803 hであるサブキヤリア信号 921 i〜921 p、 922 i〜922 pに分離される。そして、基準シンボル 904に基づいて、'受信局アンテナ 204 bと送信局アンテナ 203 a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル 906 i〜906 p と、受信局アンテナ 204 aと送信局アンテナ 203 b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンポル 907 i〜907 pが生成される。

次に、受信局アンテナ 204 aの受信信号から推定された受信シンボル 906 a〜906 hおよび 907 a〜907 hと、受信局アンテナ 204 bの受信信号から推定された受信シンポル 906 i〜906 pと 907 i〜907 pは、送信シンポル算出手段 908 a〜908 hにおいて処理され、送信局アンテナ 203 aおよび送信局アンテナ 203 bに対する 2個の送信シンポルを一組とした複数組の送信シンボルベクトルが算出される。そして、サブキャリア成分 803 a〜 803 h毎に算出されたこの複数組の送信シンポルべクトルから構成される 8個の参照テープレ 909 a〜909hが生成される。

以上のようにして、送信局 801と受信局 1201との間の伝搬パラメ一夕を、両者が既知のシンボルを用いてあらかじめ算出し、参照テーブルとして記憶しておく。

このような状態で、秘匿したい送信データ 910は、まず、シリアルパラレル変換手段 91 1でパラレル変換され、シンボルマッピング部 311に入力される。

次に、 8本に分離された送信信号 912 a〜912 hは、シンポルマッピング部 913において、参照テーブルを用いて、受信局 1201での受信シンボル 1 010 a〜 1010 h、 1010 i〜1010 pの電力変化が、送信データ 91 0のデ一タ列と同一となるような送信シンポル 916 aと送信シンポル 917 a との組み合わせ、乃至送信シンボル 916 hと送信シンボル 917 hとの組み合わせと、送信シンボル 916 iと送信シンボル 917 iとの組み合わせ、乃至送信シンポル 916 pと送信シンポル 917 pとの組み合わせとの 16個の組合せとして算出される。

次に、送信シンポル 916 a〜916h、 917 a〜 917 h、 916 i〜9 16 p、 917 i〜917 pはマルチキヤリァ変調手段 918において処理され、送信のベースバンド信号 919 a、 919 bが生成される。

次に、送信のベースバンド信号 919 aは、周波数変換手段 901により送信の RF信号 900 aへ変換された後、送信局アンテナ 203 aより受信局 120 1に対して送信される。また、同時に送信のベースバンド信号 919 bは、周波数変換手段 901により送信の RF信号 900 bとへ変換された後、送信局アンテナ 203 bより受信局 802に対して送信される。

次に、受信局 1201では、送信局 801の送信局アンテナ 203 aにより送信された送信の RF信号 900 aと送信局アンテナ 203 bにより送信された送信の RF信号 900 bを受信局アンテナ 204 aにより合成して受信し、得られた RF信号 1005 aは周波数変換手段 1004により受信のベースパンド信号 1008 aへと変換される。

同様にして、送信の RF信号 900 aと送信の RF信号 900 bを受信局アンテナ 204 bにより合成して受信し、得られた RF信号 1005 bは周波数変換手段 1004により受信のベースバンド信号 1008 bへと変換される。

次に、キヤリァ分離手段 1020において、受信のベースバンド信号 1008 aは高速フ一リェ変換（ F F T )または帯域制限フィルタリングの処理をされる。その後、伝搬パラメ一夕推定手段 1009において、複素シンポルである受信シンポル 1010 a〜 1010 hが直交検波により 8本のサブキャリア成分 80 3 a〜803 hに分離して検出され、生成される。また、同様にして受信のベ一スバンド信号 1008 bがキャリア分離手段 1020において、高速フーリエ変換（FFT) または帯域制限フィルタリングの処理をされた後、直交検波により 8本のサブキャリア成分 803 a〜803 hに分離して検出された複素シンポルである受信シンボル 1010 i〜1010 pが生成される。

次に、シンポル判定手段 1011において、受信シンポル 1010 a〜 101 0 hおよび 1010 i〜l 010 ρの電力差が算出される。そして、予め定めておいた判定基準に基づいてシンポルの判定処理が行われ、受信データ 1012 a 〜； L 012 hが生成される。次に、この受信データ 1012 a〜1012hは、パラレル Zシリアル変換手段 1013において、シリアルのデータ系列である受信データ系列 1014に変換され、送信局 801から送信された秘匿情報を含む送信データ系列 910が復元される。 ^f

図 15は、受信シンポル 1010 a〜： L O l O hと 1010 i〜1010 pについて、サブキャリア成分 803 a〜803 hそれぞれについて電力差を算出し、' 特定にシンポル判定基準に基づいてシンポルの 1または 0を判定した動作を示している。図 15において、電力差が正の場合、 1とし、負の場合を 0として符号化している。

つまり、図 17に示すように、サブキャリア成分 803 a~803 h毎に受信シンポル 1010 a〜 1010 hの方が大きい場合はシンポル値 1とし、逆に受信 1010 i〜1010 pの方が大きい場合はシンポル値 0として判定している。以上のように、送信データ系列 910が受信局アンテナ 204 aとアンテナ 2 04 bのアンテナ間の相対的な受信電力差に基づいて復調される無線通信システムでは、他の受信局によって第三者が秘匿情報を含む送信データ 310を復調または復元するためには、受信局 1201の 2本のアンテナと送信局の 2本のアンテナ間で構成される 4つの伝搬チャネルをすベて特定する必要があり、さらに高いセキュリティで秘匿情報を伝送することが可能となる。

尚、受信局 1201において、既知シンポル 1001のマルチキヤリァ変調信号は、受信局アンテナ 204 aと 204bからそれぞれ異なる時間スロット T 1 と T2を用いて別々に送信される構成としたが、これに限らず、互いに符号が直交する既知シンボル P 1と P 2を用いて、同一のタイムスロットで受信局アンテナ 204 aから既知シンポル P 1をマルチキャリア変調して送信し、受信局ァンテナ 204 bから既知シンポル P 2をマルチキャリァ変調して送信する構成としても良い。

この場合、送信局 801において基準シンポル生成手段 903は、既知のシンポル P 1と同一シンポルである基準シンボル R 1と、既知のシンボル P 2と同一シンポルである基準シンポル R 2とを生成する。そして、キャリア分離手段 92 0が、受信のベースパンド信号 902 aと 902 bを高速フーリエ変換（FFT) 処理や帯域制限フィルタリング処理により 8本のサブキャリア成分 803 a〜8 03 に分離した後、伝搬チャネル推定手段 905が基準シンボル R 1に基づいて、受信局アンテナ 204 aと送信局アンテナ 203 a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル 906 a〜906 hと、受信局アンテナ 204 aと送信局アンテナ 203 b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル 907 a〜907 hとをそれぞれ生成する。また、同様にして受信のベースバンド信号 902 aと 902 bとを入力とし、基準シンボル R 2に基づいて、受信局アンテナ 204 bと送信局アンテナ 203 a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンポル 906 i〜906 pと、受信局アンテナ 204 aと送信局アンテナ 20 3 b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンポル 907 i〜907 pを生成する。

なお、以上の説明では、 OFDMに代表される周波数多重化方式を想定した無線システムの構成を述べてきたが、 OF DMのサブキャリア成分を CDMAの拡散符号に対応付けることで、実施例の同様な構成による無線通信システムを用いて、 CDMAに対しても適応することができる。

ここで、スペクトラム拡散変調方式を用いた CDMAを想定した場合について以下に説明する。この場合、本実施例の無線通信システムにおいて、サブキヤリァ成分 803 a〜803 hを拡散符号 C 1〜C 8として置き換える。

はじめに、受信局 1201では、拡散符号 C 1〜C 8のそれぞれに対する既知 00雇 1688

51

のシンボル 1 0 0 1のスぺクトラム拡散変調信号は、受信局アンテナ 2 0 4 aと

2 0 4 bによりそれぞれ異なる時間スロット T 1と T 2を用いて別々に送信される。

次に、送信局 1 2 0 1の伝搬チャネル推定手段 9 0 5において、時間スロッ卜 T 1で、受信のベースバンド信号 9 0 2 aと 9 0 2 bが 8個の拡散符号 C 1〜C 8を用いた逆拡散処理された後、基準シンボル 9 0 4に基づいて、受信局アンテナ 2 0 4 aと送信局アンテナ 2 0 3 a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル 9 0 6 a〜9 0 6 hと、受信局アンテナ 2 0 4 aと送信局アンテナ 2 0

3 b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンポル 9 0 7 a〜9 0 7 hとがそれぞれ生成される。また、時間スロット T 2においても同様にして、受信のベ

—スバンド信号 9 0 2 aと 9 0 2 bを入力とし、基準シンポル 9 0 4に基づいて、受信局アンテナ 2 0 4 bと送信局アンテナ 2 0 3 a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル 9 0 6 i〜9 0 6 pと、受信局アンテナ 2 0 4 aと送信局アンテナ 2 0 3 b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンポル 9 0 7 i〜 9 0 7 pが生成される。

次に、送信シンボル算出手段 9 0 8において、受信局アンテナ 2 0 4 aの受信信号から推定された受信シンボル 9 0 6 a〜9 0 6 hおよび 9 0 7 a ~ 9 0 7 h と、受信局アンテナ 2 0 4 bの受信信号から推定された受信シンボル 9 0 6 i〜 9 0 6 Pと 9 0 7 i〜9 0 7 から、送信局アンテナ 2 0 3 aおよび送信局アンテナ 2 0 3 bに対する 2個の送信シンボルを一組とした複数組の送信シンポルべクトルが算出される。そして、拡散符号 C 1〜C 8毎に算出されたこの複数組の送信シンポルベクトルから構成される 8個の参照テーブル 9 0 9 a〜9 0 9 hが生成される。

以上のようにして、送信局 8 0 1と受信局 1 2 0 1との間の伝搬パラメ一夕を、両者が既知のシンポルを用いてあらかじめ算出し、参照テーブルとして記憶しておく。

次に、送信データ 910が、前述した OFDMの場合と同様にして参照テ一ブルを用いて送信シンポルの組合せに変換され、送信ァテナ 203 a, 203 b から送信される。

次に、受信局 1202で受信された受信信号は伝搬パラメ一夕推定手段 100 9において、受信のベースバンド信号 1008 aに対する 8個の拡散符号 C 1〜 C 8を用いた逆拡散処理がされる。その後、直交検波により 8個の拡散符号 C 1 〜C 8について分離して検出された複素シンボルである受信シンポル 1010 a 〜1010 hが生成される。

また、同様にして受信のベ一スバンド信号 1008 bを 8個の拔散符号 C 1〜 C 8を用いた逆拡散処理後、直交検波により 8個の拡散符号 C 1〜C 8について分離して検出された複素シンポルである受信シンポル 1010 i〜l 010 pが生成される。

次に、シンポル判定手段 1011において、受信シンボル 1010 a〜 101 0 hおよび受信シンポル 1010 i〜1010 pに基づいて、送信局 801から送信された秘匿情報を含む送信デ一夕系列 910が復元される。

以上のような CDMAを用いた無線通信システムでは、拡散符号を用いることで得られる秘話性に加えて、伝搬パラメ一夕のランダム性を利用した変調方式を用いることにより、さらに高度なセキュリティが確保できる。

尚、受信局 1201のアンテナ数を 3本以上とすることでより多くのアンテナの組み合わせが利用できる。このため、他の受信局によって第三者が秘匿情報を含む送信データ系列 910を復調または復元することがより困難となり、さらに高度なセキュリティを確保できる。以上のように、本発明の無線通信システムを用いることで、通信の物理層において高いセキュリティを確保することができる。また、これらの処理は基本的に従来の算術的な手法を用いた暗号化、復号化とは独立して行うことが可能であるため、従来技術に加えて本発明を実施することでより高いセキュリティを期待できる。

(実施例 5 ) .

図 2 1は本実施例のァレ一アンテナ送信局の構成を示すブロック図である。図 2 1において、振幅位相制御部 2 1 0 2 a〜 2 1 0 2 nは各アンテナからの信号の振幅と位相を制御して、指向性ビームを形成するものである。その他の各ブランチが備える構成ブロックは実施例 3のものと同一である。また、受信局からの既知シンポルを受信して、参照テーブルを生成するための伝搬チャネル推定手段と基準シンボル生成手段と送信シンポル算出手段については図示していないが、実施例 3と同様のものをブランチ毎に備えている。

図 2 2は本実施例のァレ一アンテナ受信局の構成を示すブロック図である。図 2 2において、既知シンポル生成手段 1 0 0 0からのシンボルはマルチキャリア変換手段 1 0 0 2で変調された後、振幅位相制御部 2 2 0 2 a〜2 2 0 2 nでァレ一アンテナ毎に指向性ビームに生成される点が実施例 3と異なる。その他の構成ブロックは実施例 3のものと同一である。

以上の構成により、送信局が複数の指向性ビームを形成し、そのビームを適当に組み合わせることにより受信局 2 0 2のアンテナの受信電力を制御することができる。

このような制御が可能となるのは、伝搬パラメ一夕が一定と見なせるような状況において、送信アンテナの指向性パターンを変化させると、受信アンテナ端では到来パスの電力や位相差などが変化するためである。また、アレーアンテナではないが、送信局 8 0 1が受信局 1 2 0 1においてマルチキャリア受信信号から検出されるシングルキャリア成分の周波数軸上の位置を個々に制御して送信ビッ卜情報を伝送することも可能である。

具体的には、送信局と受信局との間で固有の値である伝搬パラメ一夕に基づいて、送信局が送信アンテナを個々に制御して、指向性パターンを変化させることで、受信アンテナ端における各シングルキャリア成分の受信電力を制御する。この場合、受信局が受信するマルチキャリア信号を構成する各シングルキヤリァの周波数軸上の位置が送信のビット情報に対応付けられている。例えば、マルチキヤリァ送信信信号が 8本のシングルキヤリァから構成される場合、周波数軸上のシングルキャリア f 1から f 8に対して 0 0 0から 1 1 1までの 3ビット分の送信ビット情報を予め対応させておく。送信ビット情報が 0 1 0のときは、送信局は送信アンテナの指向性パターンを変化させ、受信局においてシングルキヤリア f 3が他のシングルキヤリァ成分と比較して最大の電力で受信されるように制御する。受信局は受信信号の周波数スペクトラムを算出し、シングルキャリア f 3が最大電力であると推定されば、送信ビット情報は 0 1 0であると判定できる。

また、受信局がキャリア検出結果に基づいて送信ビット情報を判定する方法は、例えば送信局がマルチキヤリアを構成する各シングルキヤリァの送信電力を制御する。この方法では、マルチパスフエ一ジング環境での受信電力に大きな落ち込みが生じることがなく、ビットエラ一の原因と成ることや、送信ビット情報が第三者である他の無線局において容易に推定されることがない。

すなわち、本発明によれば、送信局と受信局との間で固有の値である伝搬パラメータに基づいて、送信局が送信アンテナの指向性パターンを変化させることにより、受信アンテナ端における各シングルキヤリァ成分の受信電力を制御することができる。また、マルチパスフェージングによるビットエラーを補償することができる。さらにまた、異なる伝搬パラメータで特徵づけられる第三者に'対して、送信情報の漏洩を防ぐことが可能になる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明は特定の無線局間で広帯域に無線通信する通信方法に有用であり、高いセキュリティで秘匿情報を伝送するのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 無線局から発信された既知のシンポルのキャリア変調信号を受信する M (M は 2以上の整数）本のアンテナ素子からなるァレーアンテナと、

前記既知のシンポルと同一のシンポルであって、位相基準を与える基準シンボルを生成する基準シンボル生成手段と、

前記アンテナ素子で受信したベ一スバンド信号から、前記基準シンポルに基づいて送信アンテナと前記アレーアンテナ間の複素伝搬チャネルの推定値である M個の受信シンポルを生成する伝搬チャネル推定手段と、

を有する送信装置。

2 . 前記キャリア変調信号はマルチキャリアからなり、前記 M本のアンテナ素子で受信したベースバンド信号を N (Nは 2以上の整数）本のサブキャリアに分離するキヤリァ分離手段をさらに有し、前記キヤリァ分離手段が受信したベースバンド信号を N (Nは 2以上の整数）本のサブキャリアに分離した後、前記基準シンポルに基づいて複素伝搬チャネルの推定値である M X N個の受信シンポルを生成することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の送信装置。

3 . 前記伝搬チャネル推定手段は、前記 M本のアンテナ素子で受信したベースバンド信号に対して N (Mは 2以上の整数）個の拡散符号を用いて逆拡散分離した後、前記基準シンポルに基づいて複素伝搬チャネルの推定値である M X N個の受信シンポルを生成することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の送信装置。

4. 前記ァレ一アンテナを構成する前記 M本のアンテナ素子は、互いに異なる指向性パターン、あるいは、互いに異なる偏波を有することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の送信装置。

5 . 前記アレーアンテナを構成する前記 M本のアンテナ素子は、互いに異なる指向性パターン、あるいは、互いに異なる偏波を有することを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の送信装置。

6 . 前記アレーアンテナを構成する前記 M本のアンテナ素子は、互いに異なる指向性パターン、あるいは、互いに異なる偏波を有することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の送信装置。

7 . 前記 M個の受信シンポルから、 M個の送信シンポルを一組とする複数組の送信シンポルべクトルを算出し、前記複数組の送信シンボルべクトルから構成される参照テ一ブルを生成する送信シンボル算出手段と、

送信データに基づいて、前記参照テーブルから一組の送信シンポルべクトルを選択して M個の送信シンボルを生成するシンポルマッピング手段と、

前記 M個の送信シンポルからベ一スバンド信号を生成するシングルキヤリア変調手段と、

をさらに有することを特徴とした請求の範囲第 1項に記載の送信装置。

8 . M X N個の前記受信シンポルから、 N本のサブキャリア成分毎に M個の送信シンボルを一組とする複数組の送信シンボルべクトルを算出し、前記複数組の送信シンポルべクトルから構成される参照テーブルを生成する送信シンポル算出手段と、

送信デ一夕に基づいて、 N本のサブキヤリアに対応する N個の前記参照テーブルからそれぞれ一組の送信シンボルベクトルを選択して M X N個の送信シンポルを生成するシンボルマツビング手段と、

前記 M X N個の送信シンポルから前記 N本のサブキャリア成分を用いて送信のベースバンド信号を生成するシングルキャリア変調手段と、

をさらに有することを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の送信装置。

9 . M X N個の前記受信シンポルから、前記 N個の拡散符号毎に M個の送信シンポルを一組とする複数組の送信シンポルべクトルを算出し、前記複数組の送信シンポルべクトルから構成される参照テーブルを生成する前記送信シンボル算出手段と、

秘匿情報を含む送信データに基づいて、 N個の拡散符号に対応する N個の前記参照テーブルからそれぞれ一組の送信シンポルべクトルを選択して M X N個の送信シンポルを生成するシンポルマッピング手段と、

前記 M X N個の送信シンボルから前記 N個の逆拡散符号を用いて拡散処理により送信のベ一スパンド信号を生成するシングルキヤリァ変調手段と、

をさらに有することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の送信装置。

1 0 . 前記送信シンポル算出手段は、前記無線局における受信電力および位相のいずれか一方を制御するための前記複数組のシンポルべクトルを生成することを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の送信装置。

1 1 . 前記送信シンポル算出手段は、前記無線局における受信電力および位相のいずれか一方を制御するための前記複数組のシンポルべクトルを生成することを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の送信装置。

1 2 . 前記送信シンボル算出手段は、前記無線局における受信電力および位相のいずれか一方を制御するための前記複数組のシンボルべクトルを生成することを特徴とする請求の範囲第 9項に記載の送信装置。

1 3 . 受信信号から伝搬パラメータを推定する伝搬パラメ一夕推定手段と、前記伝搬パラメ一夕に基づいて送信データを復元するシンボル判定手段とを有する受信装置。

1 4 . 前記受信信号はマルチキャリアからなり、前記受信信号から複数のサブキャリアに分離するキヤリァ分離手段をさらに有し、

前記伝搬パラメ一夕推定手段が、前記サブキャリア毎に伝搬パラメータを推定し、前記シンボル判定手段が前記サブキヤリァ毎に受信信号から送信データを復元することを特徴とした請求の範囲第 1 3項に記載の受信装置。

1 5 . 前記サブキャリアが、周波数空間で互いに直交するように構成された〇F DM信号、および符号空間で互いに直交するように構成された C DMA信号のいずれか一方であることを特徴とした請求の範囲第 1 4項に記載の受信装置。

1 6 .少なくとも 1以上のアンテナ素子で構成創操されるアレーアンテナを有し、前記伝搬パラメータ推定手段が前記ァンテナ毎に前記伝搬パラメータを推定することを特徴とした請求の範囲第 1 4項に記載の受信装置。

1 7 .少なくとも 1以上のアンテナ素子で構成創 #されるァレ一アンテナを有し、前記伝搬パラメ一タ推定手段が前記アンテナ毎に前記伝搬パラメータを推定することを特徴とした請求の範囲第 1 5項に記載の受信装置。

1 8 . 受信したベースバンド信号を直交検波することにより、複素シンポルである受信シンボルを生成する伝搬パラメ一夕推定手段と、

前記受信シンポルからあらかじめ定めた判定基準に基づいて送信データを復元するシンボル判定手段と

を有する受信装置。

1 9 . 前記べ一スバンド信号はマルチキャリアからなり、前記ベースバンド信号を N (Nは 2以上の整数）本のサブキャリア成分に分離するキャリア分離手段をさらに有し、前記キャリア分離手段がサブキャリアに分離した後、前記伝搬パラメータ推定手段がサブキヤリァ毎に受信シンポルを生成することを特徴とする請求の範囲第 1 8項に記載の受信装置。

2 0 . 前記伝搬パラメ一夕推定手段が、前記ベースバンド信号を N (Nは 2以上の整数）個の拡散符号を用いて逆拡散処理した後、前記シンポル判定手段があらかじめ定めた判定基準に基づいて送信データを復元することを特徴とする請求の範囲第 1 8項に記載の受信装置。

2 1 . 前記シンポル判定手段は、アンテナの受信電力に ¾づいてシンポルを判定することを特徴とする請求の範囲第 1 9項に記載の受信装置。

2 2 . 前記シンボル判定手段は、アンテナの受信電力に基づいてシンポルを判定することを特徴とする請求の範囲第 2 0項に記載の受信装置。

2 3 . 送信データをシングルキャリアにより第 1の無線局から第 2の無線局に送信する無線通信方法であって、

第 2の無線局から第 1の無線局へ双方が既知の情報を送信するステップと、第 1の無線局が、第 2の無線局との間でのみ共有する伝搬チャネルのパラメ一夕である伝搬パラメータを、前記既知の情報と受信した第 2の無線局から送信された情報とから推定するステップと、

推定した伝搬パラメータに秘匿情報を含む送信データを重畳して、第 1の無線局から第 2の無線局へ送信するステップと、

第 2の無線局で複数のアンテナの受信信号から得られる複数の伝搬パラメ一夕を算出するステップと、

第 2の無線局が算出した複数の前記伝搬パラメ一夕に基づいて前記送信データを復元するステップと

を有する無線通信方法。

2 4 . 送信デ一夕をマルチキヤリアにより第 1の無線局から第 2の無線局に送信する無線通信方法であって、

第 2の無線局から第 1の無線局へ双方が既知の情報を送信するステップと、第 1の無線局が、第 2の無線局との間でのみ共有する伝搬チャネルのパラメ一夕である伝搬パラメ一夕を、前記既知の情報と受信した第 2の無線局から送信された情報とからキャリア毎に推定するステップと、

推定した伝搬パラメ一夕に送信データを重畳して、第 1の無線局から第 2の無線局へ送信するステップと、

を有する無線通信方法。

2 5 . 前記第 2の無線局は、前記マルチキャリアを構成するキャリア毎に受信信号から推定される伝搬パラメータに基づいて前記送信データを復元することを特徵とした請求の範囲第 2 4項に記載の無線通信方法。

2 6 . 前記マルチキャリアを構成するキャリアが、周波数空間で互いに直交するように構成された O F D M信号、あるいは符号空間で互いに直交するように構成された C D M A信号であることを特徴とした請求の範囲第 2 5項に記載の無線通信方法。

2 7 . 送信デ一夕をシングルキヤリァ変調方式により第 1の無線局から第 2の無線局に送信する無線通信システムであって、 .

第 1の無線局から第 2の無線局に秘匿情報を含む送信データを無線伝送する場合、第 1の無線局と第 2の無線局の間でのみ共有する伝搬チャネルのパラメ一タを推定する伝搬チャネル推定手段と、推定した伝搬チャネルのパラメータに送信信号を重畳して、第 1の無線局から第 2の無線局へ送信データを送信する送信手段とを有する第 1の無線局と、

複数のアンテナの受信信号から得られる複数の伝搬パラメータを算出する伝搬パラメ一夕推定手段と、算出した複数の伝搬パラメ一夕に基づいて前記第 1の無線局からの送信データを復元するシンボル判定手段とを有する第 2の無線局とを備える無線通信システム。