JP4381749B2

JP4381749B2 - 無線通信装置及び無線通信方法

Info

Publication number: JP4381749B2
Application number: JP2003297117A
Authority: JP
Inventors: 洋一中川; 雅之折橋
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2023-08-21
Also published as: CN100488097C; US20060058061A1; EP1531558B1; DE60315470T2; EP1531558A1; US7720172B2; AU2003266513A1; JP2004135302A; WO2004028031A1; CN1672344A; EP1531558A4; DE60315470D1

Description

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。

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。特に高速の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の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、伝搬路を特徴づける伝搬パラメータ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）

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。

かかる課題を解決するための本発明に係る無線通信装置は、送信局において、送信局アンテナと受信局アンテナとの間の伝搬チャネル推定値に基づいて送信データを変調することにより、受信局において、受信信号の電力あるいは位相を所定の閾値を比較して受信データを復調する無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、変調信号を送受信する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、他の無線通信装置から送信された変調信号に含まれる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、前記基準シンボルに基づいて、前記変調信号から前記アレーアンテナと前記他の無線通信装置のアレーアンテナとの間のＭ個の複素伝搬チャネルの推定値を生成する伝搬チャネル推定手段と、前記受信局において、受信信号の電力あるいは位相を所定の閾値を比較することにより受信データを復調することができるように、前記Ｍ個の複素伝搬チャネルの推定値から、前記Ｍ本のアンテナ素子に対応するＭ個の送信シンボルの組合せを生成し、前記Ｍ個の送信シンボルの組合せが複数組記載された参照テーブルを生成する送信シンボル算出手段と、前記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を選択し、前記選択された一組の送信シンボルと前記送信データとを用いて、前記アレーアンテナから送信すべきＭ個のシンボルを生成するシンボルマッピング手段と、生成された前記Ｍ個のシンボルを用いて、送信する変調信号を生成する変調手段と、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。

また、本発明に係る無線送信装置の変調信号はマルチキャリア変調信号であり、Ｍ本のアンテナ素子で受信した変調信号を、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、前記伝搬チャネル推定手段は、基準シンボルに基づいて、前記Ｎ本のサブキャリアからＭ×Ｎ個の複素伝搬チャネルの推定値を生成し、前記送信シンボル算出手段は、前記Ｍ×Ｎ個の複素伝搬チャネルの推定値から、前記Ｎ本のサブキャリアの各々について、Ｍ個の送信シンボルの組合せを生成し、前記Ｎ本のサブキャリアの各々について、前記Ｍ個の送信シンボルの組合せが複数組記載された参照テーブルを生成し、前記シンボルマッピング手段は、前記送信データに基づいて、前記生成されたＮ個の参照テーブルから、それぞれ一組の送信シンボルを選択し、前記選択されたＮ組の送信シンボルと前記送信データとを用いて、前記アレーアンテナから送信すべきシンボルを生成し、前記変調手段は、生成された前記シンボルを用いて、送信するマルチキャリア変調信号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。

また、本発明に係る無線通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変調信号に対して、Ｎ（Ｎ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、Ｍ×Ｎ個の複素伝搬チャネルの推定値を生成し、前記送信シンボル算出手段は、前記Ｍ×Ｎ個の複素伝搬チャネルの推定値から、前記Ｎ個の拡散符号毎に、Ｍ個の送信シンボルを生成し、前記Ｎ本の拡散符号毎に、前記送信シンボルの組
合せが複数組記載された参照テーブルを生成し、前記シンボルマッピング手段は、秘匿情報を含む送信データに基づいて、前記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、変調手段は、前記選択されたＮ組の送信シンボルから、前記Ｎ個の逆拡散符号を用いた送信する変調信号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、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。

また、本発明に係る無線通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。

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、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。

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。

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。

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。

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。

また本発明に係る無線通信装置は、送信シンボル算出手段は、他の無線通信装置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送信シンボルの組合せを生成している。

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の波長間隔で３６０度となるため、特に波長が数１
０から数ｃｍとなる携帯電話や無線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。

本発明に係る無線通信装置は、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。

また、本発明に係る無線通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。

また、本発明に係る無線通信装置は、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。

また、本発明に係る無線通信装置は、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。

また、本発明の無線通信装置は、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。

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。

また、本発明の無線通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。

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。

また、本発明の無線通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。

また、本発明の無線通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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。
また、本発明に係る無線通信方法は、送信局において、送信局アンテナと受信局アンテナとの間の伝搬チャネル推定値に基づいて送信データを変調することにより、受信局において、受信信号の電力あるいは位相を所定の閾値を比較して受信データを復調する無線通信システムに用いられる無線通信方法であって、変調信号を送受信する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を有する前記送信局が、前記受信局から送信された変調信号に含まれる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ステップと、前記基準シンボルに基づいて、前記変調信号から前記アレーアンテナと前記受信局のアレーアンテナとの間のＭ個の複素伝搬チャネルの推定値を生成する伝搬チャネル推定ステップと、前記受信局において、受信信号の電力あるいは位相を所定の閾値を比較することにより受信データを復調することができるように、前記Ｍ個の複素伝搬チャネルの推定値から、前記Ｍ本のアンテナ素子に対応するＭ個の送信シンボルの組合せを生成し、前記Ｍ個の送信シンボルの組合せが前記複数組記載された参照テーブルを生成する送信シンボル算出ステップと、前記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を選択し、前記選択された一組の送信シンボルと前記送信データとを用いて、前記アレーアンテナから送信すべきＭ個のシンボルを生成するシンボルマッピングステップと、生成された前記Ｍ個のシンボルを用いて、送信する変調信号を生成する変調ステップと、を有する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１０４ａ、１０４ｂ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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は主に受信機の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。

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の電力はほぼ零に等しい。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。

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。

例えば、送信情報が１と０の１ビットの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・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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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ＴＤＤ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、本発明の実施の形態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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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の重み付け係数算出法として一般的に用いられているＭＭＳＥ（ＭｉｎｉｍｕｍＭｅａｎＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｓ１とＳ２で他はすべて零となる単位行列である。

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。

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。

（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。

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。

また、ｗ２のみで送信する場合の受信信号を数式で表すと（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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ｗ１とｗ２がそれぞれ３次元のベクトルとなる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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

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

Claims

送信局において、送信局アンテナと受信局アンテナとの間の伝搬チャネル推定値に基づいて送信データを変調することにより、受信局において、受信信号の電力あるいは位相を所定の閾値を比較して受信データを復調する無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、
変調信号を送受信する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、
他の無線通信装置から送信された変調信号に含まれる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、
前記基準シンボルに基づいて、前記変調信号から前記アレーアンテナと前記他の無線通信装置のアレーアンテナとの間のＭ個の複素伝搬チャネルの推定値を生成する伝搬チャネル推定手段と、
前記受信局において、受信信号の電力あるいは位相を所定の閾値を比較することにより受信データを復調することができるように、前記Ｍ個の複素伝搬チャネルの推定値から、前記Ｍ本のアンテナ素子に対応するＭ個の送信シンボルの組合せを生成し、前記Ｍ個の送信シンボルの組合せが複数組記載された参照テーブルを生成する送信シンボル算出手段と、
前記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を選択し、前記選択された一組の送信シンボルと前記送信データとを用いて、前記アレーアンテナから送信すべきＭ個のシンボルを生成するシンボルマッピング手段と、
生成された前記Ｍ個のシンボルを用いて、送信する変調信号を生成する変調手段と
を有する無線通信装置。
前記変調信号はマルチキャリア変調信号であり、
前記Ｍ本のアンテナ素子で受信した変調信号を、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、
前記伝搬チャネル推定手段は、
前記基準シンボルに基づいて、前記Ｎ本のサブキャリアからＭ×Ｎ個の複素伝搬チャネルの推定値を生成し、
前記送信シンボル算出手段は、
前記Ｍ×Ｎ個の複素伝搬チャネルの推定値から、前記Ｎ本のサブキャリアの各々について、Ｍ個の送信シンボルの組合せを生成し、
前記Ｎ本のサブキャリアの各々について、前記Ｍ個の送信シンボルの組合せが複数組記載された参照テーブルを生成し、
前記シンボルマッピング手段は、
前記送信データに基づいて、前記生成されたＮ個の参照テーブルから、それぞれ一組の送信シンボルを選択し、前記選択されたＮ組の送信シンボルと前記送信データとを用いて、前記アレーアンテナから送信すべきシンボルを生成し、
前記変調手段は、
生成された前記シンボルを用いて、送信するマルチキャリア変調信号を生成する
請求項１に記載の無線通信装置。
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変調信号に対して、Ｎ（Ｎ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、Ｍ×Ｎ個の複素伝搬チャネルの推定値を生成し、
前記送信シンボル算出手段は、前記Ｍ×Ｎ個の複素伝搬チャネルの推定値から、前記Ｎ個の拡散符号毎に、Ｍ個の送信シンボルを生成し、前記Ｎ本の拡散符号毎に、前記送信シンボルの組合せが複数組記載された参照テーブルを生成し、
前記シンボルマッピング手段は、秘匿情報を含む送信データに基づいて、前記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、
変調手段は、前記選択されたＮ組の送信シンボルから、前記Ｎ個の逆拡散符号を用いた送信する変調信号を生成する
請求項１に記載の無線通信装置。
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
請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置。
前記送信シンボル算出手段は、前記他の無線通信装置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送信シンボルの組合せを生成する
請求項１乃至４のいずれかに記載の無線通信装置。
送信局において、送信局アンテナと受信局アンテナとの間の伝搬チャネル推定値に基づいて送信データを変調することにより、受信局において、受信信号の電力あるいは位相を所定の閾値を比較して受信データを復調する無線通信システムに用いられる無線通信方法であって、
変調信号を送受信する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を有する前記送信局が、
前記受信局から送信された変調信号に含まれる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ステップと、
前記基準シンボルに基づいて、前記変調信号から前記アレーアンテナと前記受信局のアレーアンテナとの間のＭ個の複素伝搬チャネルの推定値を生成する伝搬チャネル推定ステップと、
前記受信局において、受信信号の電力あるいは位相を所定の閾値を比較することにより受信データを復調することができるように、前記Ｍ個の複素伝搬チャネルの推定値から、前記Ｍ本のアンテナ素子に対応するＭ個の送信シンボルの組合せを生成し、前記Ｍ個の送信シンボルの組合せが前記複数組記載された参照テーブルを生成する送信シンボル算出ステップと、
前記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を選択し、前記選択された一組の送信シンボルと前記送信データとを用いて、前記アレーアンテナから送信すべきＭ個のシンボルを生成するシンボルマッピングステップと、
生成された前記Ｍ個のシンボルを用いて、送信する変調信号を生成する変調ステップと
を有する無線通信方法。