WO2005027372A1

WO2005027372A1 - セキュア通信方法および送信装置、受信装置

Info

Publication number: WO2005027372A1
Application number: PCT/JP2004/013171
Authority: WO
Inventors: Kiyotaka Kobayashi; Yutaka Murakami; Masayuki Orihashi; Akihiko Matsuoka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2005-03-24
Also published as: US20100111216A1; EP1667340A1; CN1846367B; US8457234B2; CN1846367A; EP1667340A4; US7646822B2; US20070030918A1; JP2005110228A

Abstract

　複数のアンテナから信号を送信し、従来の方式よりも通信のセキュウア性を向上させることができる送信装置。この装置では、アンテナ変更部（１０５）は、アンテナ変更パターンを内部メモリに記憶し、クロック信号を入力する毎にアンテナ変更パターンに従ってアンテナ変更を指示するアンテナ変更信号を生成し、これをアンテナ選択部（１０６）に出力する。アンテナ選択部（１０６）は、アンテナ変更信号に基づき、無線部（１０４−１）から出力された送信信号Ａ、無線部（１０４−２）から出力された送信信号Ｂの送信アンテナとして、送信アンテナ（１０７−１～１０７−３）の中から互いに異なる２つを選択し、選択した送信アンテナを用いて送信信号Ａ及び送信信号Ｂを無線送信する。

Description

明細書

セキュア通信方法および送信装置、受信装置

技術分野

[0001] 本発明は、無線通信を行う際に送信装置と受信装置との間でセキュリティを確保するセキュア通信の通信方法及びそれを用いた通信装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、携帯端末の普及等に伴い、無線通信を行う際に送信装置と受信装置との間でのセキュリティの向上が要求されている。このセキュリティを確保するセキュア通信の従来方法の一例（特許文献 1)について、図 1を用いて説明する。

[0003] 図 1において、送信装置 10は、変調部 11と、無線部 12と、送信アンテナ 13とを有する。変調部 11は、送信ディジタル信号を入力し、これを変調して送信ベースバンド信号を生成し、これを無線部 12に出力する。無線部 12は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号を生成し、これを送信アンテナ 13から無線送信する。

[0004] 一方、受信装置 50は、受信アンテナ 51と、送信アンテナ 52と、無線部 53と、妨害波発生部 54と、妨害波加工部 55と、加算部 56と、復調部 57とを有する。無線部 53 は、受信アンテナ 51で受信された受信信号を入力し、これをダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成し、これを加算部 56に出力する。また、無線部 53は、妨害波発生部 54が発生する妨害波信号を入力し、これをアップコンバートして送信妨害波信号を生成し、これを送信アンテナ 52から無線送信する。この結果、送信アンテナ 13から無線送信された送信信号と送信アンテナ 52から無線送信された送信妨害波信号とが加算された信号が、受信アンテナ 51で受信される受信信号となる。

[0005] 妨害波加工部 55は、妨害波発生部 54が発生する妨害波信号を入力し、これに対して位相反転処理及び減衰処理を行って加工妨害波信号を生成し、これを加算部 5 6に出力する。

[0006] 加算部 56は、受信ベースバンド信号及び加工妨害波信号を入力し、これらを加算する。これにより、受信ベースバンド信号から妨害波信号が除去され、妨害波除去信号が生成される。加算部 56は、妨害波除去信号を復調部 57に出力する。復調部 57 は、妨害波除去信号を入力し、これを復調して受信ディジタル信号を生成する。

[0007] このように、従来技術では、受信装置から妨害波を発生し、受信装置内で妨害波を除去することでセキュア通信を実現して、る。

特許文献 1：特開 2001-94536号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] し力しながら、従来のセキュア通信では、送信装置が 1本の送信アンテナから信号を送信しているため、物理的に電波を受信することができる。したがって、従来のセキユア通信では、通信のセキュア性に限界がある。

[0009] 本発明の目的は、複数のアンテナから信号を送信し、従来の方式よりも通信のセキユア性を向上させることができるセキュア通信方法および送信装置、受信装置を提供することである。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明のセキュア通信方法は、複数の送信アンテナを備えた送信装置が、所定のアンテナ変更パターンに基づき前記送信アンテナを切替えて信号を無線送信し、受信装置が前記送信装置から無線送信された信号に対して前記送信装置と同一のァンテナ変更パターンを用いてチャネル推定を行ヽデータ復調する方法をとる。

[0011] 本発明のセキュア通信方法は、複数の送信アンテナを有する送信装置において、ディジタルデータにチャネル推定用のシンボルを挿入して送信ディジタル信号を生成する工程と、前記送信ディジタル信号をアップコンバートして送信信号を生成する工程と、所定のアンテナ変更パターンに従ってアンテナを選択する工程と、選択したアンテナを用いて前記複数の送信信号を無線送信する工程と、を具備し、前記送信装置と同一のアンテナ変更パターンを記憶する受信装置において、受信した前記送信装置からの信号をダウンコンバートして受信ディジタル信号を生成する工程と、前記送信装置が送信アンテナを切替えるタイミングに同期して前記受信ディジタル信号力データシンボルとチャネル推定用のシンボルを分離する工程と、前記アンテナ変更パターンに基づき前記分離されたチャネル推定用のシンボルを用いてチャネル推定を行う工程と、チャネル推定値に基づヽて前記データシンボルを復調する工程と、を具備する方法をとる。

[0012] 本発明のセキュア通信方法は、複数の送信アンテナを備えた送信装置が、所定の信号配置パターンに基づき送信信号を無線送信し、受信装置が前記送信装置から無線送信された信号に対して前記送信装置と同一の信号配置パターンを用いてデータ復調する方法をとる。

[0013] 本発明の送信装置は、複数の送信アンテナと、ディジタルデータにチャネル推定用のシンボルを挿入して複数の送信ディジタル信号を生成するフレーム構成手段と、前記送信ディジタル信号をアップコンバートして送信信号を生成する無線手段と、通信相手の受信装置と共通するアンテナ変更パターンに従ってアンテナ変更を指示するアンテナ変更手段と、前記アンテナ変更手段の指示に従って選択した送信アンテナを用いて前記送信信号を無線送信するアンテナ選択手段と、を具備する構成をとる。

[0014] 本発明の送信装置は、複数の送信アンテナと、ディジタルデータから複数の送信信号を生成する信号生成手段と、パイロット信号を生成するパイロット信号生成手段と、前記複数の送信信号を所定の信号配置パターンに従って配置し前記パイロット信号を挿入する信号形成手段と、通信相手の受信装置と共通する信号配置パターンに従って信号配置を前記信号形成手段に指示する信号配置手段と、前記信号形成手段にて配置された信号をアップコンバートして送信信号を生成する無線手段と、を具備する構成をとる。

[0015] 本発明の受信装置は、上記送信装置から送信された信号を受信しダウンコンパ一トして受信ディジタル信号を生成する無線手段と、前記送信装置が送信アンテナを切替えるタイミングに同期して前記受信ディジタル信号力データシンボルとチヤネル推定用のシンボルを分離する分離手段と、前記送信装置と共通するアンテナ変更パターンに基づ、て前記分離されたチャネル推定用のシンボルを用いてチャネル推定を行うチャネル推定手段と、チャネル推定値に基づヽて前記データシンボルを復調する信号処理手段と、を具備する構成をとる。

[0016] 本発明の受信装置は、上記送信装置から送信された信号を受信しダウンコンパ一トして受信ベースバンド信号を生成する無線手段と、前記送信装置が信号配置バターンを切り替えるタイミングに同期して前記送信装置と共通する信号配置パターンに基づ、て前記分離されたチャネル推定用のシンボルを用いてチャネル推定を行うチャネル推定手段と、前記送信装置と共通する信号配置パターンとチャネル推定値とに基づ!/ヽて前記データシンボルを復調する信号処理手段と、を具備する構成をとる。発明の効果

[0017] 本発明によれば、送信装置が所定のパターンに基づき送信アンテナを切り替えることにより、送信信号の伝搬路を切り替えることができる。一方で、受信装置が送信装置と同一のパターンを用いてチャネル推定を行うことにより受信信号を復調することができる。この結果、たとえ第三者に送信アンテナ切り替え前に電波を傍受されていたとしても、送信アンテナ切り替えによりその後に電波を傍受されることを防ぐことができ、通信のセキュア性を向上させることができる。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]従来のセキュア通信の通信方法の一例を示す図

[図 2]本発明の実施の形態 1に係る送信装置の構成の一例を示すブロック図

[図 3]上記実施の形態に係る受信装置の構成の一例を示すブロック図

[図 4]上記実施の形態に係る送信信号のフレーム構成の一例を示す図

[図 5]上記本実施の形態に係る送信装置と受信装置との間の伝搬チャネルを示す図

[図 6]本発明の実施の形態 2に係る送信信号のフレーム構成の一例を示す図

[図 7]本発明の実施の形態 3に係る送信信号のフレーム構成の一例を示す図

[図 8]本発明の実施の形態 4に係る送信信号のフレーム構成の一例を示す図

[図 9]本発明の実施の形態 5のマルチアンテナ通信システムの全体構成を示す図

[図 10]上記実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図

[図 11]上記実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図

[図 12]上記実施の形態に係る送信フレーム構成の一例を示す図

[図 13]上記実施の形態に係る送信フレーム構成の一例を示す図

[図 14]上記実施の形態に係る送信フレーム構成の一例を示す図

[図 15]上記実施の形態に係る送信フレーム構成の一例を示す図 [図 16]上記実施の形態に係る送信フレーム構成の一例を示す図

[図 17]上記実施の形態に係るセキュア通信方法を用いたシステムの実施例を説明する図

[図 18]上記実施の形態に係る時空間ブロック符号ィ匕された送信シンボルを周波数方向に割り当てる一例を示す図

[図 19]本発明を適用可能なホームネットワークシステムを示す図

発明を実施するための最良の形態

[0019] 以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

[0020] (実施の形態 1)

実施の形態 1では、 3本の送信アンテナを有する送信装置が 2種類の信号を送信する際に送信アンテナを切り替え、 2本の受信アンテナを有する受信装置が複数チャネルからの受信信号を分離し復調する場合について説明する。また、本実施の形態では、マルチキャリア方式の例として OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式を用ヽる。

[0021] まず、本実施の形態に係る送信装置の構成の一例について、図 2のブロック図を用いて説明する。図 2において、送信装置 100は、フレーム構成部 101— 1、 101— 2と、 S/P咅 1、 102— 2と、 IDFT咅 103— 1、 103— 2と、無線咅 104—1、 104— 2と、アンテナ変更部 105と、アンテナ選択部 106と、送信アンテナ 107-1— 107-3とを有する。

[0022] フレーム構成部 101— 1、 101— 2は、それぞれ、送信ディジタルデータを入力し、送信ディジタルデータにチャネル推定シンボル、ガードシンボルを挿入して送信ディジタル信号を生成し、これを SZP部 102— 1、 102— 2に出力する。

[0023] なお、チャネル推定シンボルは、時間同期、周波数同期、伝送路による歪みを推定するためのシンボルであり、パイロットシンボル、ユニークワード、プリアンブルなどの既知シンボルに相当し、 BPSK (Binary Phase Shift Keying)変調された信号が適している。また、ガードシンボルには、通常、ヌルシンボルが挿入される。

[0024] SZP部 102-1は、送信ディジタル信号を入力し、直並列変換処理を行って IDFT 部 103-1に出力する。 SZP部 102-2は、送信ディジタル信号を入力し、直並列変換処理を行って IDFT部 103— 2に出力する。

[0025] IDFT部 103—1は、並列化された送信ディジタル信号を入力し、 IDFT変換処理を行って送信ベースバンド信号を生成し、これを無線部 104-1に出力する。 IDFT部 1 03— 2は、並列化された送信ディジタル信号を入力し、 IDFT変換処理を行って送信ベースバンド信号を生成し、これを無線部 104-2に出力する。なお、 IDFT変換処理として IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)が一般に使用される。

[0026] 無線部 104-1は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号 (以下、「送信信号 A」という）を生成し、これをアンテナ選択部 106に出力する。無線部 104-2は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号 (以下、「送信信号 B」という）を生成し、これをアンテナ選択部 106に出力する

[0027] アンテナ変更部 105は、アンテナ変更パターンを内部メモリに記憶し、クロック信号を入力する毎にアンテナ変更パターンに従ってアンテナ変更を指示するアンテナ変更信号を生成し、これをアンテナ選択部 106に出力する。

[0028] アンテナ選択部 106は、アンテナ変更信号に基づき、送信信号 A、送信信号 Bの送信アンテナとして、送信アンテナ 107-1— 107-3の中力も互いに異なる 2つを選択し、選択した送信アンテナを用いて送信信号 A及び送信信号 Bを無線送信する。

[0029] 以上が、本実施の形態に係る送信装置の構成例の説明である。

[0030] 次に、図 2に示した送信装置と無線通信を行う本実施の形態に係る受信装置の構成の一例について、図 3のブロック図を用いて説明する。図 3において、受信装置 20 0は、受信アンテナ 201— 1、 201— 2と、無線咅 1、 202— 2と、 DFT咅 1、 203— 2と、パターン記憶部 204と、データ分離部 205— 1、 205— 2と、チャネル推定部 206— 1— 206 - 4と、信号処理部 207とを有する。

[0031] 無線部 202— 1は、受信アンテナ 201— 1に受信された受信信号を入力し、これをダゥンコンバートして受信ベースバンド信号を生成し、これを DFT部 203— 1に出力する。無線部 202— 2は、受信アンテナ 201— 2に受信された受信信号を入力し、これをダゥンコンバートして受信ベースバンド信号を生成し、これを DFT部 203— 2に出力する [0032] DFT部 203—1は、受信ベースバンド信号を入力し、これに対して DFT変換処理を行ってデータ分離部 205— 1に出力する。 DFT部 203— 2は、受信ベースバンド信号を入力し、これに対して DFT変換処理を行ってデータ分離部 205— 2に出力する。なお、 DFT変換処理として FFT(Fast Fourier Transform)が一般に使用される。

[0033] パターン記憶部 204は、図 2に示したアンテナ変更部 105に記憶されたアンテナ変更パターンと同一のものを内部メモリに記憶し、クロック信号を入力する毎にアンテナ変更パターンに従って送信アンテナを示す送信パターン情報信号を生成し、これをデータ分離部 205— 1、 205— 2及び信号処理部 207に出力する。

[0034] データ分離部 205— 1は、送信パターン情報信号に基づ!/、て、 DFT変換処理された受信ベースバンド信号を送信信号 Aのチャネル推定シンボル、送信信号 Bのチヤネル推定シンボル及びデータシンボルに分離し、送信信号 Aのチャネル推定シンポルをチャネル推定部 206— 1に出力し、送信信号 Bのチャネル推定シンボルをチヤネル推定部 206— 2に出力し、データシンボルを信号処理部 207に出力する。データ分離部 205— 2は、送信パターン情報信号に基づいて、 DFT変換処理された受信べ一スバンド信号を送信信号 Aのチャネル推定シンボル、送信信号 Bのチャネル推定シンボル及びデータシンボルに分離し、送信信号 Aのチャネル推定シンボルをチヤネル推定部 206— 3に出力し、送信信号 Bのチャネル推定シンボルをチャネル推定部 2 06— 4に出力し、データシンボルを信号処理部 207に出力する。

[0035] チャネル推定部 206— 1は、受信アンテナ 201— 1に受信された送信信号 Aのチヤネル推定シンボルを入力し、送信信号 Aの時間同期、周波数同期及び伝送路による歪みの推定の各処理 (以下、「チャネル推定」と!、う）を行、、処理結果を示す値であるチャネル推定値を信号処理部 207に出力する。チャネル推定部 206— 2は、受信ァンテナ 201—1に受信された送信信号 Bのチャネル推定シンボルを入力し、送信信号 Bのチャネル推定を行ヽ、チャネル推定値を信号処理部 207に出力する。

[0036] チャネル推定部 206—3は、受信アンテナ 201—2に受信された送信信号 Aのチヤネル推定シンボルを入力し、送信信号 Aのチャネル推定を行い、チャネル推定値を信号処理部 207に出力する。チャネル推定部 206— 4は、受信アンテナ 201— 2に受信された送信信号 Bのチャネル推定シンボルを入力し、送信信号 Bのチャネル推定を行ヽ、チャネル推定値を信号処理部 207に出力する。

[0037] 信号処理部 207は、チャネル推定値及び送信パターン情報信号を用いてデータシンボルを復調し、受信ディジタルデータを生成する。復調方法の例として、チャネル推定値で構成されるチャネル行列を用ヽてデータシンボルで構成される行列に対する逆行列演算を行う方法、あるいは、 MLD (Maximum Likelihood Detection)を行う方法等が挙げられる。

[0038] 以上が、本実施の形態に係る受信装置の構成例の説明である。

[0039] 次に、上記図 2及び図 3、並びに、図 4及び図 5を用いて、本実施の形態におけるセキュア通信の通信方法について説明する。図 4は、本実施の形態に係る送信装置において生成される送信信号のフレーム構成の一例を示す図である。図 5は、本実施の形態に係る送信装置と受信装置との間の伝搬チャネルを示す図である。

[0040] 図 4にお!/、て、送信信号 Aは、チャネル推定シンボル 301、ガードシンボル 302、データシンボル 303の順でフレームが構成される。一方、送信信号 Bは、ガードシンポル 351、チャネル推定シンボル 352、データシンボル 353の順でフレームが構成される。送信信号 Aと送信信号 Bのフレームの先頭は同タイミングであり、ガードシンボル 302、 351は、送信信号 Aのチャネル推定シンボル 301と送信信号 Bのチャネル推定シンボル 352が時間的に重複しないように挿入される。この結果、チャネル推定シンボノレ 301、 352は時間的に独立なものとなる。

[0041] また、送信信号 Aと送信信号 Bを送信するアンテナは、アンテナ変更部 105に記憶されたアンテナ変更パターンに従いフレーム単位で切替えられる。例えば、時刻 tlから t2の間に送信されるフレームは、送信信号 Aが送信アンテナ 107— 1から送信され、送信信号 Bが送信アンテナ 107— 2から送信される。そして、受信アンテナ 201— 1 には、チャネル変動 hi l(t)を受けた送信信号 Aとチャネル変動 hl2(t)を受けた送信信号 Bを合わせた信号が受信される。また、受信アンテナ 201— 2には、チャネル変動 h21(t)を受けた送信信号 Aとチャネル変動 h22(t)を受けた送信信号 Bを合わせた信号が受信される。

[0042] また、時刻 t2カゝら t3の間に送信されるフレームは、送信信号 Aが送信アンテナ 107

2から送信され、送信信号 Bが送信アンテナ 107— 3から送信される。そして、受信ァンテナ 201—1には、チャネル変動 hl2(t)を受けた送信信号 Aとチャネル変動 hl3(t) を受けた送信信号 Bを合わせた信号が受信される。また、受信アンテナ 201— 2には、チャネル変動 h22(t)を受けた送信信号 Aとチャネル変動 h23(t)を受けた送信信号 B を合わせた信号が受信される。

[0043] 以下、同様に、フレーム単位で各信号を送信するアンテナが切り替わる。

[0044] 受信装置 200は、チャネル推定部 206— 1一 206— 4にてチャネル推定シンボルを用いてチャネル推定を行う。ここで、送信装置のアンテナ変更パターンは送信開始時において受信装置においても既知であり、チャネル推定部 206— 1— 206— 4は、送信装置 100におけるアンテナ変更信号と同一の送信パターン情報信号を用いることにより、送信信号が伝搬するチャネルが切り替わるタイミングに同期して改めてチヤネル推定を行う。

[0045] なお、チャネル推定部 206—1— 206— 4では、アンテナが切り替わった後のチヤネルについて過去に推定したチャネル推定値を用いることによりチャネル推定を素早く行うことができる。

[0046] また、チャネル推定部 206—1— 206— 4では、チャネル推定シンボルを入力しているとき、他方の送信信号はガードシンボルであることから、干渉が少ない状態でチヤネル推定を高品質に行うことができる。

[0047] これに対し、第三者は、送信装置 100から送信された信号を傍受するためには、送信アンテナ切り替えにより伝搬するチャネルが変動するため、送信アンテナ切り替えの度に改めてチャネル推定を行う必要がある。し力しながら、送信アンテナ切り替えを示す情報が送信信号フレームに含まれないため、第三者は、アンテナ切り替えのタイミング及び送信信号が伝搬するチャネルを知る手段がない。したがって、第三者は、送信装置 100から送信された信号を傍受することができない。

[0048] このように、本実施の形態では、複数の送信アンテナを有する送信装置が所定のノターンに基づき送信アンテナを切替えて信号を送信し、受信装置が送信装置の送信アンテナを切替えるタイミングに同期して送信装置と同一のパターンを用いてチヤネル推定を行うことによりセキュア通信を実現することができる。

[0049] なお、本実施の形態では、送信アンテナ数が 3本、受信アンテナ数が 2本の場合を例に説明したが、本発明はこの構成に限ったものではなぐ送信アンテナ数が 3本以上、受信アンテナ数が 2本以上のアンテナで構成されて、ればよ、。

[0050] また、本実施の形態では、マルチキャリア方式の例として OFDM方式を用いたが、本発明はこれに限ったものではなく、スペクトル拡散通信方式 (DS— CDMA(Direct spread—し ode Division Multiple Access入 FH(Frequency Hopping)— CDMA、 UWB (Ultra Wide Band)等)を用いた OFDM方式、 OFDM方式以外のマルチキャリア方式につ、ても同様に実施することができる。

[0051] また、本実施の形態では、フレーム毎に送信アンテナの切り替えを行う場合について説明したが、本発明はこれに限られず、複数フレームに 1度の割合で送信アンテナを切替えても、ランダムな間隔で送信アンテナを切替えてもセキュリティ効果を得ることがでさる。

[0052] また、本発明では、チャネル推定シンボルを、過去のチャネル推定シンボルを補間するシンボル、すなわち、時間経過などにより変動するチャネル変動に追従するシンボルとすることもできる。例えば、図 4において、時刻 tl力も t2においてアンテナ 107 —1、 107— 2からデータシンボルを送信することに加え、送信アンテナ 107— 3からもチャネル推定シンボルを送信する構成とすることで、時刻 t2以降はチャネル変動に追従するシンボルとすることができる。これにより、 1個のチャネル推定シンボルのみではチャネル推定が困難となるため、第三者が受信信号を復調することがより困難となり、セキュリティのさらなる向上を図ることができる。

[0053] また、本実施の形態では、図 4にお!/、て、チャネル推定シンボル、ガードシンボルをデータシンボルの前に配置する場合にっ、て説明したが、本発明はこれに限られず、データシンボルの後ろにチャネル推定シンボル、ガードシンボルを配置しこれらのシンボルの前のデータシンボルを復調する構成や、データシンボル中にチャネル推定シンボル、ガードシンボルを配置し、これらのシンボルの前後のデータシンボルを復調する構成としても良い。

[0054] (実施の形態 2)

また、本発明では、上記図 2の送信装置の構成、図 3の受信装置の構成にて、図 6 に示すように、送信信号 Aを送信するアンテナ（107— 1)は固定とし、送信信号 Bを送信するアンテナ（107— 2、 107-3)のみを切り替える構成とすることもできる。

[0055] この場合、図 4のフレーム構成と比較して、送信信号 Aを伝搬するチャネルが切り替わらないという点でセキュリティが低下するものの、送受信での処理が簡単になるといぅ禾 IJ点がある。

[0056] (実施の形態 3)

また、本発明では、上記図 2の送信装置の構成、図 3の受信装置の構成にて、図 7 に示すように、アンテナ切り替え周期 (アンテナ切り替えのパターンが一周して元に戻るまでの時間)毎に、データシンボルの暗号ィ匕パターンを変更することもできる。図 7 では、時刻 tl力も t4までの時間がアンテナ切り替え周期とした場合を示し、時刻 tlから t4までに送信されるデータシンボルには暗号化パターン 1が用いられ、時刻 t4以降に送信されるデータシンボルには暗号ィ匕パターン 2が用いられる。ここで、データシンボルの暗号化パターンとしては、データをインタリーブやスクランブルするパターンを変更するもの、誤り訂正符号 (リードソロモン符号、畳み込み符号'ターボ符号 'L DPC(Low Density Parity Check)符号など)を変更するもの、公開鍵暗号方式 ( RSA方式など)や秘密鍵暗号方式 (DES方式など)の暗号方式を変更するもの、等が挙げられる。例えば、時刻 tlから t2にかけて信号が傍受されており、かつ時刻 tlから t4でチャネルの変動が小さいために時刻 tl以降に改めてチャネル推定する必要がなぐ時刻 t4においても容易に傍受可能である場合においても、時刻 t4以降には異なる暗号化パターンで送信することにより傍受することは困難とすることができ、セキユリティを確保することができる。

[0057] (実施の形態 4)

また、本発明では、上記図 2の送信装置の構成、図 3の受信装置の構成にて、図 8 に示すように、送信パケット数に基づいてアンテナ切り替えを行うこともできる。さらに、送信データビット数、送信におけるパケット割り当てに関して優先権をもったパケットが伝送された数 (例えば、再送することなく必ず一回で送信したいパケットが伝送された数)など、時間ではなく量を表すパラメータであれば、図 8に示す構成は可能である。これらの送信データビット数、送信パケット数、優先権を持ったパケット数についても、ランダムな間隔で送信アンテナを切替えても良、。 [0058] (実施の形態 5)

実施の形態 5では、時空間ブロック符号を用いてセキュア通信を行う方法を説明する。

[0059] 図 9は、本実施の形態に係るマルチアンテナ通信システム 800の全体構成を示す図である。マルチアンテナ通信システム 800において、送信装置 801は、 4本のアンテナ 802— 1— 802— 4を有し、各アンテナ 802— 1— 802— 4から同時に信号を送信する。受信装置 851は、各アンテナ 802— 1一 802— 4から同時に送信された信号をアンテナ 852で受信する。なお、アンテナ 802— 1から送信された信号はチャネル変動 hl(t)を受けてアンテナ 852で受信され、以下同様に、アンテナ 802— 2、 802— 3、 80 2— 4力も送信された信号はチャネル変動 h2(t)、 h3(t)、 h4(t)を受けてアンテナ 852で受信される。なお、以降の説明では、時空間ブロック符号化されたシンボルを受信する時間内にお、て伝搬路 (チャネル)の時間変動はな!/、ものと仮定する。

[0060] 図 10は、本実施の形態に係る送信装置 801の構成を示すブロック図である。図 10 において、送信装置 801は、データ分流部 901と、変調部 902— 1一 902— 3と、パイロット信号生成部 903と、フレーム構成信号生成部 904と、信号形成部 905と、拡散部 906— 1一 906— 4と、無線部 907— 1一 907— 4と、アンテナ 802— 1— 802— 4とから主に構成される。

[0061] データ分流部 901は、送信データを分流し、変調部 902—1、 902— 2、 902— 3に出力する。

[0062] 変調部 902 - 1は、送信データに対してディジタル変調処理を施し、得られた送信シンボル S1を信号形成部 905に出力する。例えば QPSKの場合には、 2ビットの送信データから 1つの送信シンボル S1を得る。同様に、変調部 902— 2、 902— 3は、それぞれ送信データに対してディジタル変調処理を施し、得られた送信シンボル S 2、 S 3を信号形成部 905に出力する。

[0063] パイロット信号生成部 903は、パイロット信号を生成し、信号形成部 905に出力する

[0064] フレーム構成信号生成部 904は、信号配置パターンを内部メモリに記憶し、クロック信号を入力する毎に信号配置パターンに従って信号配置の変更を指示する信号配置変更信号を生成し、これを信号形成部 905に出力する。

[0065] 信号形成部 905は、送信シンボル Sl、 S2、 S3を用いて時空間ブロック符号ィ匕信号を形成し、パイロット信号を定期的に挿入し、時空間ブロック符号化信号とパイロット信号を拡散部 906— 1一 906— 4に出力する。信号形成部 905は、信号配置変更信号を入力する毎に、時空間ブロック符号化信号の信号配置パターンを変更する。なお、時空間ブロック符号化信号の具体例は後述する。

[0066] 拡散部 906 - 1一 906 - 4は、それぞれ時空間ブロック符号信号に拡散符号を乗算し、拡散後の信号を無線部 907— 1一 907— 4に出力する。

[0067] 無線部 907— 1一 907— 4は、それぞれ拡散部 906— 1— 906— 4の出力信号に対して周波数変換等の所定の無線処理を施し、これにより得た無線送信信号をアンテナ 802— 1— 802— 4に供給する。

[0068] 図 11は、本実施の形態に係る受信装置 851の構成を示すブロック図である。図 11 において、受信装置 851は、アンテナ 852と、無線部 1001と、逆拡散部 1002と、チャネル推定部 1003—1— 1003-4と、同期部 1004と、フレーム構成信号記憶部 100 5と、復調部 1006とから主に構成され、図 9の送信装置 801から送信された時空間ブロック符号化信号を受信する。

[0069] 無線部 1001は、アンテナ 852に受信された信号に対して周波数変換などの所定の無線受信処理を施し、これにより得られた受信ベースバンド信号を逆拡散部 1002 に出力する。逆拡散部 1002は、受信ベースバンド信号を逆拡散し、逆拡散後の受信ベースバンド信号を、チャネル推定部 1003—1— 1003— 4、同期部 1004、フレーム構成信号記憶部 1005及び復調部 1006に出力する。

[0070] チャネル推定部 1003— 1は、アンテナ 801— 1から送信された信号に含まれるパイ口ットシンボルに基づいて、アンテナ 801— 1とアンテナ 852との間のチャネル変動 hiを求め、これを復調部 1006に出力する。同様に、チャネル推定部 1003—2、 1003-3 、 1003— 4は、それぞれチャネル変動 h2、 h3、 h4を求め、これを復調部 1006に出力する。

[0071] 同期部 1004は、受信信号に含まれるパイロットシンボルに基づき、アンテナ 801— 1、 801— 2、 801— 3、 801— 4から送信された信号の同期を取り、復調部における復調のタイミング同期のためのタイミング信号を復調部 1006に出力する。

[0072] フレーム構成信号記憶部 1005は、図 10に示したフレーム構成信号生成部 904に記憶された信号配置パターンと同一のものを内部メモリに記憶し、受信ベースバンド信号を入力する毎に信号配置パターンに従って信号配置の変更を指示する信号配置変更信号を生成し、これを復調部 1006に出力する。

[0073] 復調部 1006は、チャネル変動 hl、 h2、 h3、 h4、受信ベースバンド信号 (送信側での時点 i+l、 i+2、 i+3に対応する受信ベースバンド信号を R(t)、 R(t+1)、 R(t+2)、 R(t+3)と定義する）、タイミング信号、信号配置変更信号を入力とし、信号配置変更信号に基づいて例えば時空間ブロック符号化された送信信号行列に対応する逆行列演算を行い、復調送信シンボル Sl '、 S2'、 S3'を求め、前記 Sl '、 S2'、 S3'を復調して受信ディジタルデータを出力する。

[0074] 図 12は、本実施の形態に係る送信フレーム構成の一例を示した図である。図中の網掛け部分はパイロットシンボルを、塗りつぶし無しの部分はヌルシンボル (無信号）を示す。パイロットシンボルは、時点 i 4で 802—1から、時点 i 3で 802— 2から、時点 i 2で 802— 3力ら、時点 i 1で 802— 4から送信される。

[0075] 続く時点 iから i+3で、送信信号列ベクトル 1101— 1104、送信信号行ベクトル 110 5— 1108からなる送信信号行列 1110が送信される。なお、図 12に示す時空間プロック符号ィ匕方法は、 ¹ ¾pace— Time Block Coding for Wirelessし ommunications: Performance Results" IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN

COMMUNICATIONS ,pp451-460,vol.l7,no.3,March 1999」で示されて!/、る方法である。また、 *は複素共役を示す記号である。一般に、時空間ブロック符号化を施すと、送信信号列ベクトル同士 (例えば時点 iの送信信号列ベクトル 1101と、時点 i+1の送信信号列ベクトル 1102)が直交関係となり、受信側での信号分離時においてチヤネル変動にかかわらず送信信号を最大比合成できるので、大きなダイバーシチゲインが得られる。この結果、受信品質が向上する。なお、受信側で最大比合成する方法として、上記の他に相関行列を用いる方法等が知られている。本発明では、最大比合成する方法に制限はない。

[0076] このとき、送信シンボル S、 S、 Sの復調送信シンボル S，、 S ，、 S ，は、以下の式 (1)から（3)で表される。

[0077] [数 1]

_Sl,=得 ( 1 )

S^ (R(t)h -R(t ₊ l)'_hl + ) - ⁽-^{R(t + 2) + R(};^{+ 3))- (h}- )) ( 2 ) Q , ,(R(t) + R(t + l)) ） (R(t) -R(t + l))h₄*) R(t + 2)*(h, +h₂) (t + 3)*(h, -h₂) ( )

[0078] 図 13は、図 12に示した送信フレーム構成に対して、送信信号列ベクトルの送信順を入れ替え、送信信号列ベクトル 1104を時点 iで送信し、送信信号列ベクトル 1101 を時点 i+1で送信し、送信信号列ベクトル 1102を時点 i+2で送信し、送信信号列べクトル 1103を時点 i+3で送信する場合の、送信フレーム構成を示す図である。

[0079] 図 14は、図 12に示した送信フレーム構成に対して、アンテナ 802— 1— 802— 4に割り当てる送信信号行ベクトルを入れ替え、送信信号行ベクトル 1108をアンテナ 80 2— 1で送信し、送信信号行ベクトル 1105をアンテナ 802— 2で送信し、送信信号行ベクトル 1106をアンテナ 802— 3で送信し、送信信号行ベクトル 1107をアンテナ 801 4で送信する場合の、送信フレーム構成を示す図である。

[0080] ここで、送信装置 801において、送信フレーム構成を図 12から図 13あるいは図 14 に変更しても、送信装置 801のフレーム構成信号生成部 904と受信装置 851のフレーム構成信号記憶部 1005とが同一の信号配置パターンを用いることにより、図 13あるいは図 14に変更された後でも受信装置 851において図 12と同様に、送信信号を最大比合成して大きなダイバーシチゲインを得ることができ、受信品質を向上させることができる。

[0081] ここで、受信側で送信フレーム構成を誤って復調した場合 (例えば図 13の送信フレーム構成で送信した信号を図 12の送信フレーム構成と誤って復調した場合)、送信信号行列の直交性が崩れ、受信品質が大きく劣化する。これをセキュア通信の観点で見ると、所望の受信者 (正し、送信フレーム構成を知って、る受信者)と傍受者 (正しい送信フレーム構成を知らない受信者)の間の受信品質の差が大きくなり、セキュァ性の高、通信が可能となると、うことになる。 [0082] また、時空間ブロック符号を形成する送信信号行列（図 12の 1110など)を構成する送信シンボル（図 12では 16個）は、その送信信号行列内における配置場所に制限はなぐ二次元行列内（時間方向とアンテナ方向）に任意に割り当てることができる。このとき、割り当てパターン数は n個のうち k個を並べる場合のパターン数を示す記号 Pを用いて、 P通り（図 16の場合、 P (16χ15χ· · ·χ2χ1)通り）存在する。これは、スぺ n k 16 16

タトル拡散通信で拡散符号として用いる M系列などの一次元行列と異なり、非常に多数のパターンを使うことができるため、セキュア性の高い通信が可能となるということになる。また、本実施の形態で示したように、時空間ブロック符号を用いる場合、伝送レートを落とさずにセキュア通信が可能となる点も利点である。

[0083] なお、時空間ブロック符号化方法は、以上説明した方法に限ったものではなぐ例えば「，，A Quasi-Orthogonal Space-Time Block Code" IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS ,ppl- 4, vol.49, no.l, JANUARY 2001」で示されている方法がある。この方法は準直交時空間ブロック符号ィ匕方法と呼ばれる方法であり、これを用いる際の送信フレーム構成の一例を図 15に示す。この方法では、送信信号行列の送信信号列ベクトルが部分的に直交する構成となっており（行ベクトルも同様)、受信側でシンボル毎に分離することができな、ため、先に引用した「"Space-Time Block し oding for Wireless Communications: Performance Results IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS ,pp451-460,vol.l7,no.3,March 1999」で示されている直交時空間ブロック符号（図 12など）と比較して受信側の処理が複雑となり、またダイバーシチゲインが小さくなる。しかし、準直交時空間ブロック符号では、直交時空間ブロック符号と比較して伝送レートを大きく取れるという利点がある。以上説明した準直交時空間ブロック符号のように、直交時空間ブロック符号と異なる時空間ブロック符号を用いることで符号の選択パターンが増え、さらにセキュア性の高い通信が可能となる。

[0084] 以上の説明では、送信信号行列を用いたセキュア通信方法を説明したが、以下ではパイロットシンボルを用いたセキュア通信方法を説明する。

[0085] 図 16は、図 12の送信フレーム構成に対して、ノィロットシンボル構成を変更した構成を示す図である。この構成を用いる場合においても、送信装置 801と受信装置 85 1との間でこのパイロットシンボル構成をあらかじめ共有していれば、チャネル変動 hi 、 h2、 h3、 h4の推定を行って送信シンボル SI、 S2、 S3を復調することができる。しかし、図 16に示すパイロットシンボル構成を送信装置 801と共有できて、な、受信装置では、パイロットシンボルの推定は可能であるもののその推定値力 ¾1、 h2、 h3、 h4 のどのチャネル変動に相当するものかわからない。よって、送信シンボルを正確に復調することは困難になる。このパイロットシンボルの時間方向、アンテナ方向への割り当ても、 2次元行列の中で割り当てを考えることができ、多数のパターンを使うことができるため、セキュア性の高い通信が可能となる。また、パイロットシンボルとして時空間ブロック符号化されたシンボルを使う場合、チャネル変動の推定を高精度に行うことができ、かつセキュア性の高、通信が可能となる。

[0086] 以下では、本実施の形態のセキュア通信方法を用いたシステムの実施例につ！ヽて図 17を用いて説明する。図 17には、本実施の形態で示したセキュア通信方法で通信することができる送信者 1601、送信者 1601が通信を行いたい相手である所望の受信者 1602、送信者 1601と所望の受信者 1602の通信を傍受しょうとしている傍受者 1603が示されている。

[0087] 送信者 1601と所望の受信者 1602との間のチャネル変動 1604は、この二者間で共有できているものとする（例えば上り下りで同一の周波数を使う TDD(Time Division Duplex)システムであればチャネル変動は上り下りで同一とみなせるため、共有可能である)。

[0088] このとき送信者 1601は、チャネル変動 1604から、所望の受信者 1602にとつて最低限必要な CNR(Carrier-to-Noise Ratio)となるように送信電力を制御して送信する。これにより、所望の受信者 1602は、必要なデータを得ることが可能である。しかし、傍受者 1603は、たとえ送信者 1601と傍受者 1603との間のチャネル変動 1605がチャネル変動 1604と同じとみなせる値であったとしても、送信フレーム構成を知らなければ時空間ブロック符号を正確に復調できず、大きく劣化した受信品質となり、所望の受信者 1602が必要とするデータを解読することは非常に困難となる。

[0089] 以上説明したように、本実施の形態のシステムを用いることにより、所望の相手と高ぃセキュア性を有する通信が可能となる。このとき、所望の受信者 1602が、受信品質を示す値として例えば RSSI(Received Signal Strength Indicator)の値を、送信者 1 601に送信する構成としても、同様に実施することができる。

[0090] なお、上記各実施の形態は UWBOJltra Wide Band)通信でも有効である。本実施の形態にお、て UWB通信を行う場合は、図 10の送信装置 801と図 11の受信装置 851から無線部を取り除いた構成となる。 UWB通信では、信号を 1GHz程度の極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行い、それぞれの周波数帯に送信される信号は雑音程度の電力である。したがって、傍受者は送信機とパターンを共有していない限り、非常に小さな電力しか利用することができず、傍受は非常に困難となる。また、各アンテナ力の受信信号電力の大小関係が小さいことも、本実施の形態のセキュァ通信を行!ゝやすくする点である。

[0091] なお、上記実施の形態では、アンテナ変更パターン、時空間ブロック符号ィ匕の送信行ベクトル変更パターンなどをあら力じめ共有するとして説明を行ったが、パターン変更を、例えば RSSIの値に基づいて変更することで、傍受者が全てのパターンを総当たりで復調を行った場合においても、傍受される確率を下げることができる。このバターン変更を行うことで、本実施の形態のセキュア通信はより高いセキュア性を持った通信となる。このとき、送信装置 801ではフレーム構成信号生成部 904に信号配置パターン情報が入力されて信号配置パターンが変更される。また、受信装置 851ではフレーム構成信号記憶部 1005に受信ベースバンド信号が入力されて信号配置パターンが変更され、フレーム構成信号とタイミング情報を用いて、復調送信シンボルが取得される。

[0092] また、前記アンテナ変更パターン、前記時空間ブロック符号化の送信行ベクトル変更パターン、暗号ィ匕が施されている通信における暗号鍵など、絶対に所望の相手以外に知られたくな、ある、は知られては、けな!/、情報を、本実施の形態で示したセキユア通信方法を用いて送信し、その他のデータは本実施の形態のセキュア通信を行わずに送信することで、データの伝送効率低下を小さく抑えつつ、セキュア性の高い通信が可能となる。

[0093] なお、本実施の形態で示した方法は、時空間ブロック符号ィ匕された送信シンボルを、送信信号行ベクトルまたは列ベクトルの入れ替えにより時間方向とアンテナ方向に割り当てたが、この割り当て方法に限ったものではなぐ時空間ブロック符号化された送信シンボルをランダムインタリーブするように拡散して割り当てても同様に実施することができる。また、周波数方向に割り当てることも可能である。図 18は、時空間プロック符号ィ匕された送信シンボルを周波数方向に割り当てる一例を示す図であり、 OF DM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調して送信する場合を示す。なお、 OFDM変調を用いる場合の送受信機の基本的な構成については、図 2と図 3で示したのでここでは詳細は省略する力図 10において拡散部を取り除き、 SZP部と I FFT部を挿入し、図 11において逆拡散部を取り除き、 PZS部と FFT部を挿入することで、 OFDM変調を用いるシステムが構成される。

[0094] 図 18は、図 9に示す送信装置 801から OFDM変調信号 (サブキャリア数 4)を送信する場合の送信フレーム構成の一例を示したものである。図 12においてアンテナ 80 2—1— 802— 4に配置されていた送信信号列ベクトル 1101を、アンテナ 802— 1で送信する OFDM変調信号のサブキャリア 1から 4に配置し、以下同様に、図 12の送信信号列ベクトル 1102、 1103、 1104をそれぞれ、アンテナ 802— 2、 802-3, 802-4 で送信する OFDM変調信号のサブキャリアに配置している。この配置のように、 OF DM変調信号を用いる場合には、 OFDM変調信号内で時間方向と周波数方向に配置可能であり（図 18では周波数方向にのみ配置したが時間方向にも配置できることは明らかである）、この 2つにアンテナ方向の割り当てをカ卩え、 3次元行列で送信フレーム構成が可能であり、 1次元行列、 2次元行列での構成と比較してより多くのパターンを用いることができる。よって、より高いセキュア性を持った通信が可能となる。

[0095] なお、以上の説明において、サブキャリア数は 4としたがこれは一例であり、一般に多くのサブキャリアを用いるほど、高セキュア通信が可能となる。また、アンテナ数に関しても同様であり、送信アンテナ: 4、受信アンテナ： 1に限ったものではなぐ例えば送信アンテナ： 2、受信アンテナ： 2の場合でも、同様に実施できる。このとき、 2つの受信アンテナそれぞれで復調した送信シンボルを最大比合成することで、受信品質を向上させることができるため、所望の受信者と傍受者の受信品質の差が大きくなり、より高いセキュア性を持った通信が実施できる。

[0096] また、本実施の形態において、拡散を行わない場合は、図 10の拡散部、図 11の逆拡散部を取り除いた構成となる。

[0097] (その他の実施の形態）

ここで、本発明のシステムを活用する例として、家庭内におけるホームネットワークシステムで説明を行う。

[0098] 近年、ハードディスク (HD： Hard Disk), DVD— ROM等を記憶媒体とするディジタル再生'録画装置の普及が進んでいる。ディジタル再生'録画装置は、情報の劣化を伴わない、頭出し再生が高速にできる、生放送中の番組をー且停止しておいて数分後から続きを見ることができる、など従来の VTRでは実現が困難'不可能であった機能を実現できる。また、インターネットと接続して最新の EPG(Electronic Program Guide：電子番組ガイド)をディジタル再生 ·録画装置にダウンロードし、外出先力でもディジタル再生 ·録画装置の操作が可能である機能を持つ等、ネットワークを通じた操作も可能である。

[0099] また、家庭内においては無線 LANシステムが ADSL、 FTTHなどのブロードバンド回線の普及とともに進んでいる。さらに、無線 LANシステムと同様に、テレビやビデォの映像を、ワイヤレスシステムを用いて家庭内に送信するホームネットワークシステムも普及し始めている。この一例を図 19に示す。受信アンテナ 1801で受信された受信信号は、ホームサーバ 1802に蓄積される。また、 ADSL、 FTTH等のブロードバンド回線を通して TCP/IP伝送などによりネットワーク 1803から配信された受信信号も、ホームサーバ 1802に蓄積される。ここで、ホームサーバ 1802は、ハードデイスク等を記憶媒体とするディジタル再生 ·録画装置を含む。

[0100] ホームサーバ 1802は、受信アンテナ 1801あるいはネットワーク 1803から受信した受信信号や、記憶媒体の映像、音声、データなどを信号処理して、家庭内の PC (Personal Computer) 1804、 TV(Television)1805に向けて無線送信する。 PC 1804 や TV1805はそれぞれ受信アンテナを所有し、ホームサーバ 1802から送信された信号を受信し、映像、音声、データを取得、表示する。このようなワイヤレスシステムは、家庭内のさまざまな場所で PCや TVを使用することができ、煩わしい配線も不要である、などの利点があり、今後のさらなる普及が見込まれる。

[0101] 本発明のような複数の送受信アンテナを用いて複数の信号を送受信するシステムは、送受信に 1本ずつのアンテナを用いるシステムと比較して、同一周波数帯域においてチャネル容量を増カロさせることが理論的に可能なシステムであり、多くの研究がなされている。チャネル容量の増加は、高速大容量の伝送を行う上記ワイヤレスシステムにおいて、非常に有用である。

[0102] 上記ワイヤレスシステムにおいては、電波は一般にその受信を希望する人'物のみならず、周辺の人 ·物にも伝搬する。例えば、図 19の場合、ホームサーバ 1802からある世帯の PC1804や TV1805に向けて送信された送信信号が、隣接する世帯の P C1806や TV1807にも届く。この場合、 PC1806や TV1807にとつてホームサーノからの送信信号が干渉となる場合もあり、また、ホームサーバからの送信信号が意図的に傍受される場合もあり得る。特に、信号を意図的に傍受されることは、信号が放送であれば何の番組を見て、るかと!/、うプライバシーの問題、番組が有料放送であつた場合に契約してヽな、人が無料で受信できると、う問題、ディジタルのコンテンッが再利用される問題など、様々な問題が考えられる。

[0103] 意図的な傍受に関して、現在の無線 LANシステムにおけるセキュリティの脆弱性は、有名かつ深刻な問題の 1つである。無線 LANシステムにおいては、無線 LANモデムなどのアクセスポイントへのアクセスの際に、 IDやパスワードによるアクセス制限を行うが、 IDが簡単に推測されるケースやパスワードが数日程度で解読されるケースが数多く報告されており、これは複数の送受信アンテナを用いるシステムにおいても I Dやパスワードなどのアクセス制限を用いた場合、同様に起こりうる問題である。よつて、これまでとは異なる種類のセキュリティの施し方が望まれる。

[0104] 複数のアンテナを使用する場合、そのアンテナが常に同じであると、信号が伝搬するチャネルを切り替えることはできないため、一旦第三者により傍受された場合に傍受され続ける可能性があるが、これに対し送信アンテナを切り替えると信号が伝搬するチャネルも切り替え前とは異なるチャネルとなり、この切り替えを継続して行うことで、送信信号の傍受に対するセキュリティを向上させることができる。

[0105] 本明細書は、 2003年 9月 10日出願の特願 2003— 318809号、 2004年 9月 6日出願の特願 2004— 258919号〖こ基づくものである。この内容をここに含めておく。

産業上の利用可能性本発明は、セキュア通信を行う無線通信システムの基地局装置及び通信端末装置に用いるに好適である。

Claims

請求の範囲

[1] 複数の送信アンテナを備えた送信装置が、所定のアンテナ変更パターンに基づき前記送信アンテナを切替えて信号を無線送信し、受信装置が前記送信装置から無線送信された信号に対して前記送信装置と同一のアンテナ変更パターンを用いてチャネル推定を行いデータ復調するセキュア通信方法。

[2] 複数の送信アンテナを有する送信装置において、ディジタルデータにチャネル推定用のシンボルを挿入して送信ディジタル信号を生成する工程と、前記送信ディジタル信号をアップコンバートして送信信号を生成する工程と、所定のアンテナ変更バターンに従ってアンテナを選択する工程と、選択したアンテナを用いて前記複数の送信信号を無線送信する工程と、を具備し、

前記送信装置と同一のアンテナ変更パターンを記憶する受信装置において、受信した前記送信装置力の信号をダウンコンバートして受信ディジタル信号を生成する工程と、前記送信装置が送信アンテナを切替えるタイミングに同期して前記受信ディジタル信号カゝらデータシンボルとチャネル推定用のシンボルを分離する工程と、前記アンテナ変更パターンに基づき前記分離されたチャネル推定用のシンボルを用いてチャネル推定を行う工程と、チャネル推定値に基づ、て前記データシンボルを復調する工程と、を具備するセキュア通信方法。

[3] 複数の送信アンテナを備えた送信装置が、所定の信号配置パターンに基づき送信信号を無線送信し、受信装置が前記送信装置から無線送信された信号に対して前記送信装置と同一の信号配置パターンを用いてデータ復調するセキュア通信方法。

[4] 前記信号配置パターンはパイロット信号行列の信号配置パターンである請求項 3記載のセキュア通信方法。

[5] 前記信号配置パターンは送信信号行列の信号配置パターンである請求項 3記載のセキュア通信方法。

[6] 複数の送信アンテナと、ディジタルデータにチャネル推定用のシンボルを挿入して複数の送信ディジタル信号を生成するフレーム構成手段と、前記送信ディジタル信号をアップコンバートして送信信号を生成する無線手段と、通信相手の受信装置と共通するアンテナ変更パターンに従ってアンテナ変更を指示するアンテナ変更手段と、前記アンテナ変更手段の指示に従って選択した送信アンテナを用いて前記送信信号を無線送信するアンテナ選択手段と、を具備する送信装置。

[7] 複数の送信アンテナと、ディジタルデータから複数の送信信号を生成する信号生成手段と、パイロット信号を生成するパイロット信号生成手段と、前記複数の送信信号を所定の信号配置パターンに従って配置し前記パイロット信号を挿入する信号形成手段と、通信相手の受信装置と共通する信号配置パターンに従って信号配置を前記信号形成手段に指示する信号配置手段と、前記信号形成手段にて配置された信号をアップコンバートして送信信号を生成する無線手段と、を具備する送信装置。

[8] 請求項 6記載の送信装置力送信された信号を受信しダウンコンバートして受信デイジタル信号を生成する無線手段と、前記送信装置が送信アンテナを切替えるタイミングに同期して前記受信ディジタル信号力データシンボルとチャネル推定用のシンボルを分離する分離手段と、前記送信装置と共通するアンテナ変更パターンに基づ Vヽて前記分離されたチャネル推定用のシンボルを用いてチャネル推定を行うチヤネル推定手段と、チャネル推定値に基づ!ヽて前記データシンボルを復調する信号処理手段と、を具備する受信装置。

[9] 請求項 7記載の送信装置力送信された信号を受信しダウンコンバートして受信べースバンド信号を生成する無線手段と、前記送信装置が信号配置パターンを切り替えるタイミングに同期して前記送信装置と共通する信号配置パターンに基づいて前記分離されたチャネル推定用のシンボルを用いてチャネル推定を行うチャネル推定手段と、前記送信装置と共通する信号配置パターンとチャネル推定値とに基づいて前記データシンボルを復調する信号処理手段と、を具備する受信装置。