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図面 (20)

課題

無線回線を介して特定の無線局秘匿情報伝送する場合に、高いセキュリティで秘匿情報を伝送すること。

解決手段

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とにより、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。

概要

背景

 近年、ディジタル無線通信は、伝送速度や伝送品質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ュ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、情報の暗号化では、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。特に高速コンピュータ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物理的な特徴に注目した無線通信方法として、例えば、特許文献1のようなものがあった。図23は、特許文献1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23において、送信局2310は伝搬環境推定部2311により秘匿情報を含む送信データ送信対象である受信局2320との間でのみ共有する無線伝搬路2330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ータを送信する。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、伝搬路特徴づける伝搬パラメータおよびアンテナ指向性偏波などが周波数特性を有するようになる。したがって、前記特許文献1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。
特開2002−152191号公報(第11—12頁、第1図)

概要

無線回線を介して特定の無線局に秘匿情報を伝送する場合に、高いセキュリティで秘匿情報を伝送すること。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とにより、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。

目的

 解決しようとする問題点は、広帯域な無線通信の場合に、伝搬路や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。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。

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

無線局から発信された既知シンボル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テナと、前記既知のシンボルと同一のシンボルであって、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ースバンド信号から、前記基準シンボルに基づいて送信アンテナと前記アレーアンテナ間複素伝搬チャネル推定値であるM個の受信シンボ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

請求項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ャリア分離手段をさらに有し、前記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、前記基準シンボルに基づいて複素伝搬チャネルの推定値であるM×N個の受信シンボルを生成することを特徴とする請求項1に記載の送信装置。

請求項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、前記基準シンボルに基づいて複素伝搬チャネルの推定値であるM×N個の受信シンボルを生成することを特徴とする請求項1に記載の送信装置。

請求項4

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項1乃至3のいずれかに記載の送信装置。

請求項5

前記M個の受信シンボルから、M個の送信シンボルを一組とする複数組送信シンボルベクトルを算出し、前記複数組の送信シンボルベ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、前記参照テーブルから一組の送信シンボルベクトルを選択してM個の送信シンボルを生成するシンボルマッピング手段と、前記M個の送信シンボルから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した請求項1に記載の送信装置。

請求項6

M×N個の前記受信シンボルから、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ベクトルを算出し、前記複数組の送信シンボルベ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×N個の送信シンボルを生成するシンボルマッピング手段と、前記M×N個の送信シンボルから前記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項2に記載の送信装置。

請求項7

M×N個の前記受信シンボルから、前記N個の拡散符号毎に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ベクトルを算出し、前記複数組の送信シンボルベ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ボルベクトルを選択してM×N個の送信シンボルを生成するシンボルマッピング手段と、前記M×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項3に記載の送信装置。

請求項8

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ベクトルを生成することを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載の送信装置。

請求項9

受信信号から伝搬パラメータ推定する伝搬パラメータ推定手段と、前記伝搬パラメータ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

請求項10

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ャリア分離手段をさらに有し、前記伝搬パラメータ推定手段が、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ャリア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項9に記載の受信装置。

請求項11

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OFDM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CDMA信号のいずれか一方であることを特徴とした請求項10に記載の受信装置。

請求項12

少なくとも1以上のアンテナ素子で構成創世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項10または11に記載の受信装置。

請求項13

受信したベースバンド信号を直交検波することにより、複素シンボルである受信シンボルを生成する伝搬パラメータ推定手段と、前記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ータを復元するシンボル判定手段とを有する受信装置。

請求項14

前記ベー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ャリア毎に受信シンボルを生成することを特徴とする請求項13に記載の受信装置。

請求項15

前記伝搬パラメータ推定手段が、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、前記シンボ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項13に記載の受信装置。

請求項16

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ボルを判定することを特徴とする請求項14または15に記載の受信装置。

請求項17

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ータ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ータ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ータ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。

請求項18

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キャリア毎に推定するステップと、推定した伝搬パラメータ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、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ータ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ータ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。

請求項19

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徴とした請求項18に記載の無線通信方法。

請求項20

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OFDM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CDMA信号であることを特徴とした請求項19に記載の無線通信方法。

請求項21

送信データ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ータを算出する伝搬パラメータ推定手段と、算出した複数の伝搬パラメータに基づいて前記第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。

技術分野

0001

 本発明は特定の無線局間秘匿情報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。

背景技術

0002

 近年、ディジタル無線通信は、伝送速度や伝送品質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。

0003

 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ュリティが確保できるといった長所があるからである。

0004

 しかしながら、情報の暗号化では、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。特に高速コンピュータ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。

0005

 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物理的な特徴に注目した無線通信方法として、例えば、特許文献1のようなものがあった。図23は、特許文献1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。

0006

 図23において、送信局2310は伝搬環境推定部2311により秘匿情報を含む送信データ送信対象である受信局2320との間でのみ共有する無線伝搬路2330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ータを送信する。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。

0007

 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、伝搬路特徴づける伝搬パラメータおよびアンテナ指向性偏波などが周波数特性を有するようになる。したがって、前記特許文献1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。
特開2002−152191号公報(第11—12頁、第1図)

発明が解決しようとする課題

0008

 解決しようとする問題点は、広帯域な無線通信の場合に、伝搬路や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。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。

課題を解決するための手段

0009

 かかる課題を解決するための本発明に係る送信装置は、無線局から発信された既知シンボル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テナと、既知のシンボルと同一のシンボルであって、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、アンテナ素子で受信したベースバンド信号から、基準シンボルに基づいて送信アンテナアレーアンテナ間複素伝搬チャネル推定値であるM個の受信シンボルを生成する伝搬チャネル推定手段と、を有する。

0010

 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ア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。

0011

 また、本発明に係る送信装置のキャリア変調信号はマルチキャリアからなり、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、基準シンボルに基づいて複素伝搬チャネルの推定値であるM×N個の受信シンボルを生成することを特徴としている。

0012

 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構成するサブキャリア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ア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。

0013

 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、基準シンボルに基づいて複素伝搬チャネルの推定値であるM×N個の受信シンボルを生成する。

0014

 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、高いセキュリティで秘匿情報を短時間に伝送することができる。

0015

 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。

0016

 これによって、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。

0017

 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個の送信シンボルを一組とする複数組送信シンボルベクトルを算出し、複数組の送信シンボルベ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、参照テーブルから一組の送信シンボルベクトルを選択してM個の送信シンボルを生成するシンボルマッピング手段と、M個の送信シンボルから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している。

0018

 また、本発明に係る送信装置は、M×N個の前記受信シンボルから、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ベクトルを算出し、複数組の送信シンボルベ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×N個の送信シンボルを生成するシンボルマッピング手段と、M×N個の送信シンボルから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ャリア変調手段とをさらに有している。

0019

 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ャリア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。

0020

 また、本発明に係る送信装置は、M×N個の受信シンボルから、N個の拡散符号毎に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ベクトルを算出し、複数組の送信シンボルベ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、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×N個の送信シンボルを生成するシンボルマッピング手段と、M×N個の送信シンボルから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ア変調手段とをさらに有している。

0021

 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。

0022

 また本発明に係る送信装置は、送信シンボル算出手段は、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ボルベクトルを生成している。

0023

 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、低コストで高いセキュ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波長間隔で360度となるため、特に波長が数1
0から数cmとなる携帯電話無線LAN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ボ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。

0024

 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ータ推定手段と、伝搬パラメータに基づいて送信データを復元するシンボル判定手段とを有している。

0025

 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、前記受信信号から複数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、伝搬パラメータ推定手段が、サブキャリア毎に伝搬パラメータを推定し、シンボ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。

0026

 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OFDM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CDMA信号のいずれか一方である。

0027

 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、伝搬パラメータ推定手段がアンテナ毎に伝搬パラメータを推定している。

0028

 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、複素シンボルである受信シンボルを生成する伝搬パラメータ推定手段と、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ータを復元するシンボル判定手段を有している。

0029

 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。

0030

 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ャリア毎に受信シンボルを生成する。

0031

 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。

0032

 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。

0033

 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。

0034

 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ボルを判定する。

0035

 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、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ータ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ータ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。

0036

 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ータは第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、伝搬パラメータ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。

0037

 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キャリア毎に推定するステップと、推定した伝搬パラメータ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、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ータ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ータ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。

0038

 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ータに基づいて送信データを復元する。

0039

 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OFDM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CDMA信号である。

0040

 また、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ータを算出する伝搬パラメータ推定手段と、算出した複数の伝搬パラメータに基づいて第1の無線局からの送信データを復元するシンボル判定手段とを有する第2の無線局とを備えている。

発明の効果

0041

 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。

発明を実施するための最良の形態

0042

 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。

0043

 (実施の形態1)
 図1(a)は一般的な移動通信システム100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ータの一例として周波数スペクトラムの例を示している。

0044

 図1(a)において、移動通信システム100は送信アンテナ101、受信アンテナ102a、102bとを有し、送信アンテナ101と受信アンテナ102aで伝搬チャネル103a、および送信アンテナ101と受信アンテナ102bで伝搬チャネル103bを構成している。図1(b)は、受信アンテナ102aで観測される受信信号の周波数スペクトラム104aであり、図1(c)は、受信アンテナ102bで観測される受信信号の周波数スペクトラム104bを示している。

0045

 移動通信システム100として一般的な携帯電話や無線LAN等の電波伝搬環境を想定すると、端末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103a、103bが変動するため、周波数スペクトラム104a、104bも変動するようになる。

0046

 これは受信アンテナ102a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103aが変動すればそれに応じて周波数スペクトラム104aも変動する。

0047

 また、受信アンテナ102aと同時に受信アンテナ102bでも受信する場合、アンテナパラメータおよび伝搬パラメータに依存して、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103aと伝搬チャネル103bとが異なることになり、その結果として周波数スペクトラム104aと104bも互いに異なる特性を示す。

0048

 なお、本発明において、伝搬パラメータは、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、アンテナパラメータは、指向性パターンや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べて含むものとする。

0049

 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104a、104bの特性は保存される。

0050

 このような移動通信の伝搬チャネル特性を活用し、伝搬パラメータ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。

0051

 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を示す。

0052

 図2(a)において、無線通信システム200は、送信局201および受信局202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201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202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。

0053

 また、送信局201は送信局アンテナ203a、203bを有し、受信局202は受信局アンテナ204aを有している。図2(b)は、送信局アンテナ203aと受信局アンテナ204a間の伝搬チャネル205aのシングルキャリア電力スペクトラム206aを示し、図2(c)は送信局アンテナ203bと受信局アンテナ204a間の伝搬チャネル205bのシングルキャリア電力スペクトラム206bを示している。

0054

 前述したように、電力スペクトラム206a、206b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。

0055

 次に、送信局201の具体的構成を図3に示すと共に、受信局202の具体的構成を図4に示す。

0056

 図4において、既知シンボル生成手段400は送信局201と受信局202の間で共有する既知のシンボル401を生成するものであり、シングルキャリア変調手段402は既知のシンボル401を送信のベースバンド信号403へと変調するものであり、周波数変換手段404は送信のベースバンド信号403を送信のRF信号405へ変換したり、アンテナ204aから受信したRF信号をベースバンド信号408aへ変換するものである。また、伝搬パラメータ推定手段409は、受信のベースバンド信号408aから直交検波により複素シンボルである受信シンボル410aを生成するものであり、シンボル判定手段411は、受信シンボル410aに対し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る。アンテナ204aはRF信号405をシングルキャリア変調信号406aとして発信したり、送信したりするものである。

0057

 図3において、送信局アンテナ203aと203bはRF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301は受信のRF信号300aと300bをそれぞれ受信のベースバンド信号302aと302bへと変換したり、送信のベースバンド信号317a、317bを送信のRF信号318a、318bへ変換するものである。

0058

 また、基準シンボル生成手段303は、既知のシンボル401と同一のシンボルであって、受信ベースバンド信号302aと302bの位相基準を与える基準シンボル304を生成するものである。伝搬チャネル推定手段305は、受信のベースバンド信号302a、302bを入力とし、基準シンボル304に基づいて、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル306と、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル307とをそれぞれ生成するものである。

0059

 送信シンボル算出手段308は、受信シンボル306、307を入力し、送信局アンテ
ナ203a、203b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ベクトルを算出し、この複数組の送信シンボルベ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、この送信シンボルベ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。

0060

 はじめに、受信局202における受信シンボル410aの電力を制御するための送信局のアンテナ203aとアンテナ203b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ボルベクトルの算出方法について述べる。

0061

 ここで、受信シンボル306と受信シンボル307をそれぞれh1とh2とし、送信局アンテナ203a、203bと受信局アンテナ204aの間の伝搬チャ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。

0062

0063

 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。

0064

0065

 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の列ベクトルv1とv2がhの特異ベクトルとなる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。

0066

0067

 ただし、Sはスカラーで、v1およびv2は共に2行1列のベクトルである。

0068

 ここで、送信局201が、v1またはv2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ボルベクトルとし、送信局アンテナ203aと203bから受信局202へ送信する場合を考える。

0069

 v1のみで送信するか、またはv1とv2をベクトル多重して同時に送信する場合の受信信号は(式4)のように表される。受信シンボル410aの電力はほぼ|s|2に等しい。ここでyは受信シンボル410a、nは主に受信機熱雑音による雑音成分、C1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Vに掛けられるシンボル選択ベクトルである。

0070

0071

 同様にして、v2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、受信シンボル410aの電力はほぼに等しい。ただし、シンボル選択ベクトルC1がC0に変更された以外は同様の処理となる。

0072

0073

 以上のことから、シンボル選択ベクトルC(C1またはC0)を用いて送信シンボルベクトルV・Cを算出し、この送信シンボルベクトルV・Cを送信局アンテナ203a、203bの送信シンボルとして送信することで、受信局アンテナ204aにおける受信シンボル410aの電力を制御することが可能となる。

0074

 例えば、送信情報が1と0の1ビット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・C1を選択し、送信情報が0のときはV・C0を選択して送信することで、受信局では受信シンボル410a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。

0075

 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18(a)に示すような構成となる。

0076

 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、v1とv2が3次元のベクトルになり、さらに参照テーブル308は、図18(b)に示すように、アンテナ数が増えた分だけシンボル選択ベクトルCの組み合せが多くなる。

0077

 このように、送信シンボル算出手段308は、受信局202における受信シンボル410aの電力を制御するための送信局アンテナ203aと送信局アンテナ203bに対する複数組の複素シンボルを算出し、送信シンボルベクトルの参照テーブル309として生成する。

0078

 シンボルマッピング部311は送信データ310から、受信シンボル410a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314と送信シンボル315の組み合わせを算出するものである。ここで、このシンボルマッピング部311の構成と動作について、以下に説明する。

0079

 図5はシンボルマッピング部311の構成を示すブロック図である。図5に示すように、送信データ310を入力とするシンボルマッピング部311は、参照テーブル309を記憶しておくテーブル記憶手段312と、シンボル選択手段313とから構成される。

0080

 シンボル選択手段313は、送信データ310に基づいてテーブル記憶手段312を参
照し、送信局アンテナ203aに対応する送信シンボル314と送信局アンテナ203bに対応する送信シンボル315を選択するものである。

0081

 次に、シングルキャリア変調手段316は、送信シンボル314を入力として送信のベースバンド信号317aを生成し、また送信シンボル315を入力として送信のベースバンド信号317bを生成するものである。

0082

 以上のように構成された送信局311と受信局202間とで行われる無線通信方法について以下に説明する。

0083

 まず、受信局202の既知シンボル生成手段400で生成された既知のシンボル401は、シングルキャリア変調手段402で送信のベースバンド信号403へ変調される。

0084

 次に、変調された送信のベースバンド信号403は、周波数変換手段404で送信のRF信号405へ変換され、アンテナ204aからシングルキャリア変調信号406aとして発信される。

0085

 次に、この受信局202より発信された既知のシンボル401のシングルキャリア変調信号406aはアンテナ203a、203bで同時に受信され、周波数変換手段301によりそれぞれ受信のベースバンド信号302a、302bへ変換される。

0086

 次に、このベースバンド信号302a、302bは伝搬チャネル推定手段305において、基準シンボル生成手段303で生成された基準シンボル304に基づいて処理され、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203a、203b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル306、307がそれぞれ生成される。

0087

 次に、この受信シンボル306,307は送信シンボル算出手段308において処理され、送信局アンテナ203a、203bに対する送信シンボルベクトルが算出される。そして、この複数組の送信シンボルベクトルから構成される参照テーブル309が生成される。

0088

 以上のようにして、送信局201と受信局202との間の伝搬パラメータを、両者が既知のシンボルを用いてあらかじめ算出し、送信局201において参照テーブルとして記憶しておく。

0089

 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410aの電力変化が、送信データ310のデータ列と同一となるような送信シンボル314と送信シンボル315との組み合わせとして算出される。

0090

 次に、送信シンボル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317a、317bが生成される。

0091

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

0092

 次に、送信局201より送信されたRF信号318aと318bは受信局アンテナ204a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408aへ変換される。

0093

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

0094

 次に、この受信シンボル410aはシンボル判定手段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。

0095

 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310が復元される。

0096

 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。

0097

 例えば、送信データ310が2ビットデータ系列の10001101とし、このデータ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。

0098

 まず、送信局201のシンボルマッピング部311では、例えば送信データ310が1の場合は、シンボル選択手段313が受信局202における受信シンボル410aの電力が特定の閾値以上となるような送信シンボル314と送信シンボル315の組み合わせをテーブル記憶手段312から選択する。また送信データ310が0の場合は、受信シンボル410aの電力が特定の閾値以下となるような送信シンボル314と送信シンボル315の組み合わせをテーブル記憶手段312から選択する。

0099

 次に、選択された送信シンボルは変調され、アンテナ203a、203bから送信される。

0100

 次に、これを受信した受信局202では、シンボル判定手段411において、受信シンボル410a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10001101に対応して、受信シンボル410aの電力を時系列に判定した結果が10001101と一致すれば、データは正しく伝送されたことになる。

0101

 以上のような制御が可能となるのは、伝搬パラメータ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。

0102

 つまり、複素シンボルである送信シンボル314および送信シンボル315の振幅や位相を可変することは、送信局アンテナ203aと送信局アンテナ203b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204で受信される受信シンボル410aの信号電力も変化する。

0103

 さらに、電力スペクトラム206a、206b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201からの送信信号であっても、受信局202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。

0104

 したがって、以上のような構成によって送信データ310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310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。

0105

 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電力(振幅)に送信データのシンボル情報を重畳する変調方法に関して述べたが、位相にシンボル情報を重畳することも可能である。

0106

 つまり、送信シンボル算出手段308において、送信局アンテナ203aに対応する送信シンボル314と、送信局アンテナ203bに対応する送信シンボル315とをそれぞれ複素シンボルとして、受信局202における受信シンボル410aの位相を制御するための送信シンボルを生成する構成としてもよい。

0107

 そして、伝搬パラメータ推定手段409では受信シンボル410aを複素シンボルとして推定する。このため、シンボル判定手段411において、位相を判定基準とするときは、例えば受信シンボル410a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、受信シンボル410aがどちらの領域にあるかでシンボル判定することができる。

0108

 つまり、予め複素平面上の虚数軸を位相判定境界とすることで、例えば受信シンボル410a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。

0109

 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ータのシンボ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ボ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。

0110

 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は、送信局201が送信シンボル情報を受信局202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202は、シンボ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201が送信シンボル情報を予め決められたマルチキャリア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202へ送信する。受信局202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、例えばビット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。

0111

 尚、無線通信システム200における伝搬チャネル205aと205b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205aと205bの推定値を用いて送信シンボルの参照テーブル309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305は必要なくなり送信局201の構成を簡易にすることができる。

0112

 尚、送信局201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ータ310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203aとアンテナ203b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206a、206b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。

0113

 尚、送信局が下り回線チャネル状態情報を得る方法としては、無線回線上り下りで同一の周波数キャリアを利用するTDDでは、チャネル双対性(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、本発明の実施の形態1はこれに類似する。

0114

 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FDD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ャ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TDD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。

0115

 (実施の形態2)
 この実施の形態について、図面を用いて説明する。

0116

 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600を示しており、受信局601が受信局アンテナ204aに加えて受信局アンテナ204bを有することを除いて実施の形態1の無線通信システム200とほぼ同様な構成となる。

0117

 図6(b)は、送信局アンテナ203aと受信局アンテナ204b間の伝搬チャネル205cのシングルキャリア電力スペクトラム206cを示し、図6(c)は送信局アンテナ203bと受信局アンテナ204b間の伝搬チャネル205dのシングルキャリア電力スペクトラム206dを示している。

0118

 図7は、受信局601の具体的構成を示すブロック図である。図7において、既知シンボル生成手段400は、既知シンボル401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700を生成するものである。

0119

 周波数変換手段404は、時間スロットT1、T2に同期させて受信局アンテナ204aと受信局アンテナ204bとを切り換えるものである。これにより、例えば送信のRF信号を時間スロットT1では受信局アンテナ204aからシングルキャリア変調信号406aとして送信し、同じ送信のRF信号を時間スロットT2では受信局アンテナ204bからシングルキャリア変調信号406bとして送信する。

0120

 図16は本実施の形態に係る送信局201の構成を示すブロック図である。

0121

 送信局201は、基準シンボル生成手段303が時間スロットT1とT2のタイミングを決める基準クロック信号701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305がそれぞれのタイミングでベースバンド信号から受信シンボルを生成している点が実施の形態1のものと異なる。

0122

 以上のように構成された送信局201と受信局601間とで行われる無線通信方法について以下に説明する。

0123

 まず、受信局601の既知シンボル生成手段400で生成された既知のシンボル401は、シングルキャリア変調手段402で送信のベースバンド信号403へ変調される。

0124

 次に、変調された送信のベースバンド信号403は、既知シンボル生成手段400により生成される基準クロック信号700のタイミングで、周波数変換手段404において送信のRF信号407a、407bへ変換される。そして、シングルキャリア変調信号406a、406bがそれぞれ異なる時間スロットT1とT2を用いて別々に、アンテナ20
4a、204bから発信される。

0125

 次に、受信局アンテナ204aから送信されたシングルキャリア変調信号406aと、受信局アンテナ204bから送信されたシングルキャリア変調信号406bが送信局201の送信局アンテナ203aと203bで受信される。

0126

 次に、周波数変換手段301において、受信された受信のRF信号300aと300bからシングルキャリア変調信号406aの受信信号とシングルキャリア変調信号406b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203aと203bに対応する受信のベースバンド信号302aと302bが生成され、伝搬チャネル推定手段305へ出力される。

0127

 次に、このベースバンド信号302aと302bは伝搬チャネル推定手段305において、時間スロットT1で、基準シンボル生成手段303からの基準シンボル304に基づいて処理され、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル306aと、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル307aとがそれぞれ生成される。また、時間スロットT2においても同様にして、受信のベースバンド信号302aと302bから、基準シンボル304に基づいて、受信局アンテナ204bと送信局アンテナ203a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル306bと、受信局アンテナ204bと送信局アンテナ203b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル307bとが生成される。

0128

 次に、受信局アンテナ204aの受信信号から推定された受信シンボル306aおよび307aと、受信局アンテナ204bの受信信号から推定された受信シンボル306bと307bとは送信シンボル算出手段308において処理され、実施の形態1と同様にして、送信局アンテナ203aおよび送信局アンテナ203b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ベクトルが算出される。そして、この複数組の送信シンボルベクトルから構成される参照テーブル309が生成される。

0129

 ここで、送信局201の送信シンボル算出手段308において、想定される送信データ310のシンボル情報に対応した参照テーブル309の算出方法について詳細に説明する。

0130

 送信シンボル算出部308における送信シンボルの算出方法の一例としては、アダプティブアレーアンテナ重み付け係数算出法として一般的に用いられているMMSE(Minimum Mean Square Error)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Zero−forcing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。

0131

 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203aと203b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204a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。

0132

 また、Zero−forcing法を用いる場合、逆に受信局アンテナ204aを干渉信号源と考えて送信局アンテナ203aと203b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600では
受信局アンテナ204b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。

0133

 以下では、Zero−forcing法を用いた送信シンボルの算出方法と、参照テーブル309の生成方法について詳細に説明する。

0134

 はじめに、受信局202における受信シンボル410aおよび410bの電力を制御するための送信局アンテナ203aと送信局アンテナ203b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ボルベクトルの算出方法について述べる。

0135

 ここで、受信シンボル306aと受信シンボル307aをそれぞれh11とh12とし、また受信シンボル306bと受信シンボル307bをそれぞれh21とh22とし、送信局アンテナ203aおよび203bと受信局アンテナ204a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。

0136

0137

 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。

0138

 ここで、H+は2行2列の行列であり、Jは対角要素がS1とS2で他はすべて零となる単位行列である。

0139

0140

 ただし、Hの逆行列が存在する場合には、s1とs2は共に1となる。さらに、H+を構成する列ベクトルをw1とw2とし、(式8)のように表すことにする。

0141

0142

 ここで、送信局201が、w1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ボルベクトルとし、送信局アンテナ203aと203bを用いて受信局202に対して送信する場合を考える。

0143

 (式7)と(式8)とより、w1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410aの電力はほぼ|s1|2に等しく、一方で受信シンボル410bの電力はほぼ零に等しい。

0144

0145

 ここで、y1は受信シンボル410a、y2は受信シンボル410a、nは主に受信機の熱雑音による雑音成分ベクトル、C10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ベクトルである。

0146

 また、w2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、受信シンボル410aの電力はほぼ零に等しく、一方で受信シンボル410bの電力はほぼ|s2|2に等しい。

0147

0148

 ここで、C01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ベクトルである。

0149

 さらに、w1とw2をベ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、受信シンボル410aの電力はほぼ|s1|2に等しく、一方で受信シンボル410bの電力はほぼ|s2|2に等しい。

0150

0151

 ここで、C11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ベクトルである。

0152

 尚、w1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410aと410bの電力は共にほぼ零に等しくなる。

0153

0154

 ここで、C00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ベクトルである。

0155

 以上のことから、シンボル選択ベクトルC(C10、C01、C11、C00)を用い
て送信シンボルベクトルH+・Cを算出し、この送信シンボルベクトルH+・Cを送信局アンテナ203aと203bの送信シンボルとして送信することで、受信局アンテナ204aにおける受信シンボル410aの電力を制御することが可能となる。

0156

 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+・C0を選択し、送信ビットが0のときはH+・C1を選択して送信することで、受信局では受信シンボル410a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。

0157

 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。

0158

 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w1とw2がそれぞれ3次元のベクトルとなる。

0159

 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ータを、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。

0160

 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410aの電力変化が、送信データ310のデータ列と同一となるような送信シンボル314と送信シンボル315との組み合わせとして算出される。

0161

 次に、送信シンボル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317a、317bが生成される。

0162

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

0163

 次に、送信局201より送信されたRF信号318aと318bは受信局アンテナ204a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408aへ変換される。一方、受信局アンテナ204bにおいても、同様にして、RF信号318aと318bは合成して受信され、周波数変換手段404で受信のベースバンド信号408bへ変換される。

0164

 次に、このベースバンド信号408aは伝搬パラメータ推定手段409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410aが生成される。ベースバンド信号408bも同様にして、伝搬パラメータ推定手段409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410bが生成される。

0165

 次に、この受信シンボル410aおよび410bはシンボル判定手段411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ボルが1または0であると判定する。その結果が、受信データ412として出力される。

0166

 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310が復元される。

0167

 したがって、送信データ310が受信局アンテナ204aと204b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601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べて特定する必要がある。このため、本実施の形態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。

0168

 尚、受信局601において既知シンボル401のシングルキャリア変調信号406は、受信局アンテナ204aと204bからそれぞれ異なる時間スロットT1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P1とP2を用いて、同一のタイムスロットで受信局アンテナ204aから既知シンボルP1を送信し、受信局アンテナ204bから既知シンボルP2を送信する構成としても良い。

0169

 この場合、送信局201において、基準シンボル生成手段303は、既知のシンボルP1と同一シンボルである基準シンボル304aと、既知のシンボルP2と同一シンボルである基準シンボル304bとを生成する。そして、伝搬チャネル推定手段305は、受信のベースバンド信号302aと302bを入力とし、基準シンボル304aに基づいて、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル306aと、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル307aとを生成する。同様にして受信のベースバンド信号302aと302bを入力とし、基準シンボル304bに基づいて、受信局アンテナ204bと送信局アンテナ203a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル306bと、受信局アンテナ204bと送信局アンテナ203b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル307bとを生成する。

0170

 図20(a)乃至(c)は、既知シンボル401および既知シンボルP1またはP2の送信時間の割当方法を示した図である。図20(a)は、既知シンボル401を2本の受信アンテナ204aおよび204b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401をT1の時間内において受信アンテナ204aから送信し、T2の時間内において受信アンテナ204bから送信する。このとき、既知シンボル401を2本のアンテナから送信するのにかかる時間をTRとする。

0171

 また、図20(b)はTRの時間内において、互いに符号が直交する既知シンボルP1とP2をそれぞれ受信アンテナ204aと204bから多重して同時に送信する場合の例を示している。

0172

 さらに、携帯電話に代表されるセルラTDMA時分割多重接続)方式やWLAN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ャ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、前述した既知シンボ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。

0173

 図20(c)において、TD1およびTD2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、送信データ系列の長さに依存して、TD1およびTD2も可変すると考えられる。さらに、TD1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、既知シンボルを送信する時間TRは、予めTD1およびTD2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TD1およびTD2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、既知シンボルを送信することができる。

0174

 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、さらに高度なセキュリティを確保できる。

0175

 (実施の形態3)
 図8(a)は、本実施の形態に係る無線通信システム800を示す。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、OFDM等に代表されるマルチキャリア無線通信を行う点が、実施の形態1の無線通信システムとは異なる。

0176

 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803a乃至803hを示し、図8(c)は送信局アンテナ203aと受信局アンテナ204a間の伝搬チャネル205aのマルチキャリア電力スペクトラム804aを示し、図8(d)は送信局アンテナ203bと受信局アンテナ204a間の伝搬チャネル205bのマルチキャリア電力スペクトラム804bを示している。また、各サブキャ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804a、804b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、サブキャリア数は8本に限定されるものではなく、ここでは本実施の形態を説明するために便宜的に8本のサブキャリア構成を用いている。

0177

 実施の形態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804aとマルチキャリア電力スペクトラム804b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。

0178

 次に送信局801の具体的構成を図9および図11に示すと共に、受信局802の具体的構成を図10に示す。

0179

 図10において、既知シンボル生成手段1000は、サブキャリア成分803a〜803hのそれぞれに対して送信局801と受信局802間で共有する既知のシンボル1001を生成するのものであり、マルチキャリア変調手段1002はサブキャリア成分803a〜803hを用いて既知のシンボル1001を送信のベースバンド信号1003へと変調するものであり、周波数変換手段1004は送信のベースバンド信号1004を送信のRF信号1005へと変換したり、アンテナ204aで受信したRF信号をベースバンド信号1008aへ変換するものである。伝搬パラメータ推定手段1009は、受信のベースバンド信号1008aを直交検波により複素シンボルである受信シンボル1010a乃至1010hを生成するものであり、シンボル判定手段411は、受信シンボル1010a乃至1010h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204aはRF信号1005をマルチキャリア変調信号1006aとして発信するものである。

0180

 図9において、送信局801の送信局アンテナ203aと203b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900a、900bをそれぞれ受信のベースバンド信号902aと902bへと変換するものである。

0181

 また、基準シンボル生成手段903は、既知のシンボル1001と同一のシンボルであって、受信ベースバンド信号902aと902bの位相基準を与える基準シンボル904を生成するものであり、キャリア分離手段920は、受信のベースバンド信号902aと902b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803a〜803h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204a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906a〜906hと、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203b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907a〜907hとを生成するものである。

0182

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

0183

 この送信シンボル算出手段908a〜908hは、送信局アンテナ203aおよび送信局アンテナ203b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ベクトルを算出し、サブキャリア成分803a〜803h毎に算出された、この複数組の送信シンボルベクトルから構成される8個の参照テーブル909a〜909hを生成するものである。たとえば、サブキャリア成分803aに対応する送信シンボル算出手段908aはサブキャリア成分803aに対応する受信シンボル906a、907aから、実施の形態1と同様にして、受信局802における受信シンボル1010aの電力を制御するための送信局アンテナ203aと送信局アンテナ203bに対する複数組の複素シンボルを算出し、参照テーブル909a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、送信シンボルの参照テーブル909a〜909hが生成される。

0184

 シリアルパラレル変換手段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。

0185

 シンボルマッピング部913は送信データ912a〜912hから、受信局802の受信シンボル1010a〜1010h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916a〜916bと送信シンボル917a〜917hとの組み合わせを算出するものである。ここで、このシンボルマッピング部913の構成について、以下に説明する。

0186

 図11はシンボルマッピング部913の構成を示すブロック図である。

0187

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

0188

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

0189

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

0190

 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。

0191

 まず、受信局802の既知シンボル生成手段1000でサブキャリア成分803a〜803h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。

0192

 次に、変調された送信のベースバンド信号1003は、周波数変換手段1004で送信のRF信号1005へ変換され、アンテナ204aからマルチキャリア変調信号1006aとして発信される。

0193

 次に、この受信局802より発信された既知のシンボル1001のマルチキャリア変調信号1006aは送信局801のアンテナ203a、203b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902a、902bへ変換される。

0194

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

0195

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

0196

 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ータを、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。

0197

 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911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。

0198

 次に、8本に分離された送信信号912a〜912hは、シンボルマッピング部913において、参照テーブルを用いて、受信局802での受信シンボル1010a〜1010h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ボル916aと送信シンボル917aとの組み合わせ、乃至送信シンボル916hと送信シンボル917hとの組み合わせの8個の組み合わせとして算出される。

0199

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

0200

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

0201

 次に、受信局802では、送信局801の送信局アンテナ203aにより送信された送信のRF信号900aと、送信局アンテナ203bにより送信された送信のRF信号900bとが受信局アンテナ204a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。

0202

 このベースバンド信号1008a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タリングの処理がされた後、直交検波により8本のサブキャリア成分803a〜803hに分離される。

0203

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

0204

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

0205

 次に、この受信データ1012a〜1012hは、パラレル/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。

0206

 以上の動作について、図14を用いて具体的に説明する。

0207

 例えば、送信データ系列910が2ビットデータ系列で”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。

0208

 まず、送信局801のシンボルマッピング部913で、例えば送信データ912aが1の場合は、シンボル選択手段915aが受信局802における受信シンボル1010aの電力が特定の閾値以上となるような送信シンボル916aと送信シンボル917aの組み合わせをテーブル記憶手段914aから選択する。また、送信データ912aが0の場合は、受信シンボル1010a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916aと送信シンボル917aの組み合わせをテーブル記憶手段914aから選択する。

0209

 次に、選択された送信シンボルは変調され、アンテナ203a、203bから送信される。

0210

 次に、これを受信した受信局802のシンボル判定手段1011において、受信のベースバンド信号1008から8本のサブキャリア成分803a〜803hに分離された受信シンボル1010a〜1010bのそれぞれのシンボルの電力が、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、受信シンボルを1010a〜1010bの電力の判定結果が10001101と一致すれば、データは正しく伝送されたことになる。

0211

 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。

0212

 つまり、複素シンボルである送信シンボル916a〜916hおよび送信シンボル917a〜917hの振幅や位相を可変することは、送信局アンテナ203aと203b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204aで受信される受信シンボル1010a〜1010hの信号電力も変化する。

0213

 さらに、マルチキャリア電力スペクトラム804aと804b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は、受信局802におけるマルチキャリア電力スペクトラム804aや804b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。

0214

 したがって、本実施の形態によれば、他の受信局によって第三者が秘匿情報を含む送信データ系列910を復調または復元することは困難である。

0215

 また、送信シンボル算出手段908a〜908hにおいて、送信局アンテナ203aに対応する送信シンボル916a〜916hと送信局アンテナ203bに対応する送信シンボル917a〜917hはそれぞれ複素シンボルである。そして、上記の実施の形態では、その振幅を可変して受信局802における受信シンボル1010a〜1010hの電力を制御するための送信シンボルを求める場合について説明した。しかし、これに限らず、送信シンボル算出手段908a〜908hが受信局802における受信シンボル1010a〜1010hの位相を制御するための送信シンボルを生成する構成としてもよい。

0216

 この場合、伝搬パラメータ推定手段1009では受信シンボル1010a〜1010hをそれぞれ複素シンボルとして推定する。このため、シンボル判定手段1009において、例えば受信シンボル1010a〜1010hを基準シンボ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、受信シンボル1010a〜1010hがどちらの領域にあるかでシンボル判定することができる。

0217

 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、例えば受信シンボル1010a〜1010h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。

0218

 この実施の形態の無線通信システム800は、第三者が送信データ系列910を特定しようとした場合に、複数のサブキャリア成分すべてにおいて送信局801と受信局802の伝搬チャネルを正しく推定する必要があるため、シングルキャリア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。

0219

 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通信システムの構成を述べてきたが、OFDM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、本実施の形態と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。

0220

 また、スペクトラム拡散変調方式を用いたCDMAを想定した場合、本実施の形態の無線通信システムは、サブキャリア成分803a〜803hを拡散符号C1〜C8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。

0221

 はじめに、受信局802ではマルチキャリア変調手段1002が既知のシンボル1001を拡散符号C1〜C8により拡散して送信のベースバンド信号1003を生成し、受信局アンテナ204aにより送信する。

0222

 次に、送信局801で、伝搬チャネル推定手段905が、受信のベースバンド信号902aと902bを8個の拡散符号C1〜C8を用いた逆拡散処理をした後、基準シンボル904に基づいて、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203a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906a〜906hと、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203b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907a〜907hとを生成する。

0223

 次に、送信シンボル算出手段908a〜908hにおいて、受信シンボル906a〜906h、907a〜907hから、送信局アンテナ203aおよび送信局アンテナ203
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ベクトルが算出され、拡散符号C1〜C8毎に算出されたこの複数組の送信シンボルベクトルから構成される8個の参照テーブル909a〜909hが生成される。

0224

 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ータを、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。

0225

 次に、送信データ910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911においてパラレル変換され、送信データ系列910を8データ毎にバッファリングされる。この送信データ912a〜912hは、パラレルにシンボルマッピング部913へ出力される。

0226

 次に、シンボルマッピング部913において、送信データ912a〜912hは、参照テーブルを用いて、受信局802での受信シンボル1010a〜1010h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ボル916aと送信シンボル917aとの組み合わせ、乃至送信シンボル916hと送信シンボル917hとの組み合わせとして算出される。

0227

 次に、マルチキャリア変調手段918において、送信シンボル916a〜916hが8個の拡散符号C1〜C8を用いた拡散処理により送信のベースバンド信号919aを生成し送信局アンテナ203aから送信される。同様にして、送信シンボル917a〜917hが8個の拡散符号C1〜C8を用いた拡散処理により送信のベースバンド信号919bを生成し送信局アンテナ203bから送信される。

0228

 次に、受信局802では、アンテナ204aで受信された信号が伝搬パラメータ推定手段1009において、受信のベースバンド信号1008に対して8個の拡散符号C1〜C8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C1〜C8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ボル1010a〜1010hが生成される。

0229

 次に、シンボル判定手段1011において、受信シンボル1010a〜1010hから秘匿情報を含む送信データ系列910が復元される。

0230

 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、伝搬パラメータ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。

0231

 尚、無線通信システム200における伝搬チャネル205a、205b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205aと205bの推定値を用いて送信シンボルの参照テーブル909a〜909h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905は必要なくなり送信局801の構成を簡易にすることができる。

0232

 尚、送信局801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タ系列910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203aとアンテナ203b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206aと206b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。

0233

 (実施の形態4)
 図12(a)は、本発明の実施の形態4に係る無線通信システム1200を示しており、受信局1201が受信局アンテナ204aに加えて受信局アンテナ204bを有することを除いて実施の形態3の無線通信システム800とほぼ同様な構成となる。

0234

 図12(b)は、送信局アンテナ203aと受信局アンテナ204b間の伝搬チャネル205cのマルチキャリア電力スペクトラム804cを示し、図12(c)は送信局アンテナ203bと受信局アンテナ204b間の伝搬チャネル205dのマルチキャリア電力スペクトラム804d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803a〜803については、図8(b)で示したものと同一である。

0235

 図13は、受信局1201の具体的構成を示している。図13において、既知シンボル生成手段1000は、サブキャリア成分803a〜803hのそれぞれに対する既知のシンボル1001のマルチキャリア変調信号1003は、実施の形態2と同様に、受信局アンテナ204aと204bによりそれぞれ異なる時間スロットT1とT2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1300は既知シンボル生成手段1000により生成される。

0236

 図17は、本実施の形態における送信局801の構成を示すブロック図である。図17において、基準シンボル生成手段903が時間スロットT1とT2のタイミングを決める基準クロック信号1301を生成する点が実施の形態3における送信局と異なる。

0237

 以上のように構成された送信局801と受信局1201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。

0238

 まず、受信局1201の既知シンボル生成手段1000でサブキャリア成分803a〜803h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。

0239

 次に、変調された送信のベースバンド信号1003は、周波数変換手段1004が、時間スロットに同期させて受信局アンテナ204aと204bを切り換える。これにより、例えば送信のRF信号1005aが時間スロットT1で受信局アンテナ204aからマルチキャリア変調信号1006aとして送信され、同じ送信のRF信号1005bが時間スロットT2で受信局アンテナ204bからマルチキャリア変調信号1006bとして送信される。

0240

 次に、送信局801では、送信局アンテナ203aと203bを用いて、受信局アンテナ204aから送信されたマルチキャリア変調信号1006aと、受信局アンテナ204bから送信されたマルチキャリア変調信号1006bを受信する。

0241

 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1006aの受信信号とマルチキャリア変調信号1006bの受信信号とに分離される。そして、時間スロット毎に送信局アンテナ203aと203bに対応する受信のベースバンド信号902aと902bが生成され、キャリア分離手段920において、時間スロットT1で、受信のベースバンド信号902aと902b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803a〜803hであるサブキャリア信号921a〜921h、922a〜922hに分離される。

0242

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

0243

 また、時間スロットT2においても同様にして、受信のベースバンド信号902aと902bを入力とし、8本のサブキャリア成分803a〜803hであるサブキャリア信号921i〜921p、922i〜922p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204bと送信局アンテナ203a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル906i〜906pと、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル907i〜907pが生成される。

0244

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

0245

 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ータを、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。

0246

 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911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。

0247

 次に、8本に分離された送信信号912a〜912hは、シンボルマッピング部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1010a〜1010h、1010i〜1010p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ボル916aと送信シンボル917aとの組み合わせ、乃至送信シンボル916hと送信シンボル917hとの組み合わせと、送信シンボル916iと送信シンボル917iとの組み合わせ、乃至送信シンボル916pと送信シンボル917pとの組み合わせとの16個の組合せとして算出される。

0248

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

0249

 次に、送信のベースバンド信号919aは、周波数変換手段901により送信のRF信号900aへ変換された後、送信局アンテナ203aより受信局1201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919bは、周波数変換手段901により送信のRF信号900bとへ変換された後、送信局アンテナ203bより受信局802に対して送信される。

0250

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

0251

 同様にして、送信のRF信号900aと送信のRF信号900bを受信局アンテナ20
4bにより合成して受信し、得られたRF信号1005bは周波数変換手段1004により受信のベースバンド信号1008bへと変換される。

0252

 次に、キャリア分離手段1020において、受信のベースバンド信号1008aは高速フーリエ変換(FFT)または帯域制限フィルタリングの処理をされる。

0253

 その後、伝搬パラメータ推定手段1009において、複素シンボルである受信シンボル1010a〜1010hが直交検波により8本のサブキャリア成分803a〜803h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ースバンド信号1008b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803a〜803hに分離して検出された複素シンボルである受信シンボル1010i〜1010pが生成される。

0254

 次に、シンボル判定手段1011において、受信シンボル1010a〜1010hおよび1010i〜1010p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ボルの判定処理が行われ、受信データ1012a〜1012hが生成される。

0255

 次に、この受信データ1012a〜1012hは、パラレル/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。

0256

 図15は、受信シンボル1010a〜1010hと1010i〜1010pについて、サブキャリア成分803a〜803hそれぞれについて電力差を算出し、特定にシンボル判定基準に基づいてシンボルの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。

0257

 つまり、図17に示すように、サブキャリア成分803a〜803h毎に受信シンボル1010a〜1010hの方が大きい場合はシンボル値1とし、逆に受信1010i〜1010pの方が大きい場合はシンボル値0として判定している。

0258

 以上のように、送信データ系列910が受信局アンテナ204aとアンテナ204b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べ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。

0259

 尚、受信局1201において、既知シンボル1001のマルチキャリア変調信号は、受信局アンテナ204aと204bからそれぞれ異なる時間スロットT1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P1とP2を用いて、同一のタイムスロットで 受信局アンテナ204aから既知シンボルP1をマルチキャリア変調して送信し、受信局アンテナ204bから既知シンボルP2をマルチキャリア変調して送信する構成としても良い。

0260

 この場合、送信局801において基準シンボル生成手段903は、既知のシンボルP1と同一シンボルである基準シンボルR1と、既知のシンボルP2と同一シンボルである基準シンボルR2とを生成する。そして、キャリア分離手段920が、受信のベースバンド信号902aと902b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803a〜803hに分離した後、伝搬チャネル推定手段905が基準シンボルR1に基づいて、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル906a〜906hと、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル907a〜907h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902aと902bとを入力とし、基準シンボルR2に基づいて、受信局アンテナ204bと送信局アンテナ203a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル906i〜906pと、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル907i〜907pを生成する。

0261

 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ステムの構成を述べてきたが、OFDM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、実施の形態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。

0262

 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、本実施の形態の無線通信システムにおいて、サブキャリア成分803a〜803hを拡散符号C1〜C8として置き換える。

0263

 はじめに、受信局1201では、拡散符号C1〜C8のそれぞれに対する既知のシンボル1001のスペクトラム拡散変調信号は、受信局アンテナ204aと204bによりそれぞれ異なる時間スロットT1とT2を用いて別々に送信される。

0264

 次に、送信局1201の伝搬チャネル推定手段905において、時間スロットT1で、受信のベースバンド信号902aと902bが8個の拡散符号C1〜C8を用いた逆拡散処理された後、基準シンボル904に基づいて、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル906a〜906hと、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル907a〜907hとがそれぞれ生成される。また、時間スロットT2においても同様にして、受信のベースバンド信号902aと902bを入力とし、基準シンボル904に基づいて、受信局アンテナ204bと送信局アンテナ203a間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル906i〜906pと、受信局アンテナ204aと送信局アンテナ203b間の複素伝搬チャネルの推定値である受信シンボル907i〜907pが生成される。

0265

 次に、送信シンボル算出手段908において、受信局アンテナ204aの受信信号から推定された受信シンボル906a〜906hおよび907a〜907hと、受信局アンテナ204bの受信信号から推定された受信シンボル906i〜906pと907i〜907pから、送信局アンテナ203aおよび送信局アンテナ203b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ベクトルが算出される。そして、拡散符号C1〜C8毎に算出されたこの複数組の送信シンボルベクトルから構成される8個の参照テーブル909a〜909hが生成される。

0266

 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ータを、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。

0267

 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ーブルを用いて送信シンボルの組合せに変換され、送信アンテナ203a、203bから送信される。

0268

 次に、受信局1202で受信された受信信号は伝搬パラメータ推定手段1009におい
て、受信のベースバンド信号1008aに対する8個の拡散符号C1〜C8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C1〜C8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ボル1010a〜1010hが生成される。

0269

 また、同様にして受信のベースバンド信号1008bを8個の拡散符号C1〜C8を用いた逆拡散処理後、直交検波により8個の拡散符号C1〜C8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ボル1010i〜1010pが生成される。

0270

 次に、シンボル判定手段1011において、受信シンボル1010a〜1010hおよび受信シンボル1010i〜1010p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ータ系列910が復元される。

0271

 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、伝搬パラメータ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。

0272

 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。

0273

 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。

0274

 (実施の形態5)
 図21は本実施の形態のアレーアンテナ送信局の構成を示すブロック図である。図21において、振幅位相制御部2102a〜2102n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の形態3のものと同一である。また、受信局からの既知シンボルを受信して、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ボル算出手段については図示していないが、実施の形態3と同様のものをブランチ毎に備えている。

0275

 図22は本実施の形態のアレーアンテナ受信局の構成を示すブロック図である。図22において、既知シンボル生成手段1000からのシンボルはマルチキャリア変換手段1002で変調された後、振幅位相制御部2202a〜2202nでアレーアンテナ毎に指向性ビームに生成される点が実施の形態3と異なる。その他の構成ブロックは実施の形態3のものと同一である。

0276

 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202のアンテナの受信電力を制御することができる。

0277

 このような制御が可能となるのは、伝搬パラメータ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。

0278

 また、アレーアンテナではないが、送信局801が受信局1201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
送信ビット情報を伝送することも可能である。

0279

 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ータに基づいて、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。

0280

 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ャリア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、マルチキャリア送信信信号が8本のシングルキャリアから構成される場合、周波数軸上のシングルキャリアf1からf8に対して000から111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010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ャリアf3が他のシングルキャリア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f3が最大電力であると推定されば、送信ビット情報は010であると判定できる。

0281

 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ャリアを構成する各シングルキャリアの送信電力を制御する。この方法では、マルチパスフェー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、ビットエラー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。

0282

 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ャリア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徴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。

0283

 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。

図面の簡単な説明

0284

(a)一般的な移動通信システムの構成を示す図(b)、(c)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
(a)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ブロック図(b)、(c)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
本発明の実施の形態1に係る送信局の構成を示すブロック図
本発明の実施の形態1に係る受信局の構成を示すブロック図
本発明の実施の形態1に係る送信局のシンボルマッピング部の構成を示すブロック図
(a)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(b)、(c)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
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
(a)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(b)マルチキャリアを構成する8本のサブキャリア成分を示す図(c)、(d)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
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
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
本発明の実施の形態3に係る送信局のシンボルマッピング部の構成を示すブロック図
(a)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ブロック図(b)、(c)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
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
実施の形態3に係るシンボル判定方法を示す図
実施の形態4に係るシンボル判定方法を示す図
本発明の実施の形態2に係る送信局の構成を示すブロック図
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
(a)、(b)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
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ブロック
(a)、(b)、(c)本発明の実施の形態2に係る既知シンボルの送信時間の割当方法を示した図
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
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
従来の無線通信システムの構成を示すブロック図

符号の説明

0285

 100 移動通信システム
 200、600、800、1200 無線通信システム
 101 送信アンテナ
 102a、102b 受信アンテナ
 103a、103b、205a、205b、205c、205d 伝搬チャネル
 104a、104b 周波数スペクトラム
 201、801 送信局
 202、601、802、1201 受信局
 203a、203b 送信局アンテナ
 204a、204b 受信局アンテナ
 206a、206b、206c、206d シングルキャリア電力スペクトラム
 300a、300b、407a、407b、900a、900b、1007a、1007b 受信のRF信号
 301、404、901、1004 周波数変換手段
 302a、302b、408a、408b、902a、902b、1008a
 、1008b 受信のベースバンド信号
 303、903 基準シンボル生成手段
 304、904 基準シンボル
 305、905 伝搬チャネル推定手段
 306、307、410a、410b、906a〜906p、907a〜908p、1010a〜1010h 受信シンボル
 308、908a〜908h 送信シンボル算出手段
 309、909a〜909h 参照テーブル
 310、912a〜912h 送信データ
 311、913 シンボルマッピング部
 312、914a〜914h テーブル記憶手段
 313、915a〜915h シンボル選択手段
 314、315、916a〜916h、917a〜917h 送信シンボル
 316、402 シングルキャリア変調手段
 317a、317b、403、919a、919b、1003 送信のベースバンド信号
 318a、318b、404、920a、920b、1005 送信のRF信号
 400、1000 既知シンボル生成手段
 401、1001 既知シンボル
 402 シングルキャリア変調手段
 406a、406b シングルキャリア変調信号
 409、1009 伝搬パラメータ推定手段
 411、1011 シンボル判定手段
 412,1012a〜1012h 受信データ
 700、701、1300、1301 基準クロック信号
 803a〜803h サブキャリア成分
 804a、804b、804c、804d マルチキャリア電力スペクトラム
 910 送信データ系列
 911 シリアル/パラレル変換手段
 918、1002 マルチキャリア変調手段
 920 キャリア分離手段
 1006a、1006b マルチキャリア変調信号
 1013 パラレル/シリアル変換
 1014 受信データ系列
 1400 電力閾値
 1020 キャリア分離手段
 2102a〜2102n、2202a〜2202n 振幅位相制御部
 2101、2201 アレーアンテナ
 2310 送信局
 2311 伝搬環境推定部
 2320 受信局
 2330 無線伝搬路

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