JP2005110228A - セキュア通信方法および送信装置、受信装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

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

近年、携帯端末の普及等に伴い、無線通信を行う際に送信装置と受信装置との間でのセキュリティの向上が要求されている。このセキュリティを確保するセキュア通信の従来方法の一例（特許文献１）について、図１９を用いて説明する。

図１９において、送信装置１０は、変調部１１と、無線部１２と、送信アンテナ１３とを有する。変調部１１は、送信ディジタル信号を入力し、これを変調して送信ベースバンド信号を生成し、これを無線部１２に出力する。無線部１２は、送信ベースバンド信号を入力し、これをアップコンバートして送信信号を生成し、これを送信アンテナ１３から無線送信する。

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

妨害波加工部５５は、妨害波発生部５４が発生する妨害波信号を入力し、これに対して位相反転処理及び減衰処理を行って加工妨害波信号を生成し、これを加算部５６に出力する。

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

このように、従来技術では、受信装置から妨害波を発生し、受信装置内で妨害波を除去することでセキュア通信を実現している。
特開２００１-９４５３６号公報

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

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、複数のアンテナから信号を送信し、従来の方式よりも通信のセキュア性を向上させることができるセキュア通信方法および送信装置、受信装置を提供することを目的とする。

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

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

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

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

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

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

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

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

本発明の骨子は、複数の送信アンテナを有する送信装置が所定のパターンに基づき送信アンテナを切り替えて信号を送信し、受信装置が送信装置の送信アンテナを切替えるタイミングに同期して送信装置と同一のパターンを用いてチャネル推定を行うことである。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

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

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

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

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

Ｓ／Ｐ部１０２−１は、送信ディジタル信号を入力し、直並列変換処理を行ってＩＤＦＴ部１０３−１に出力する。Ｓ／Ｐ部１０２−２は、送信ディジタル信号を入力し、直並列変換処理を行ってＩＤＦＴ部１０３−２に出力する。

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

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

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

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

以上が、本実施の形態に係る送信装置の構成例の説明である。

次に、図１に示した送信装置と無線通信を行う本実施の形態に係る受信装置の構成の一例について、図２のブロック図を用いて説明する。図２において、受信装置２００は、受信アンテナ２０１−１、２０１−２と、無線部２０２−１、２０２−２と、ＤＦＴ部２０３−１、２０３−２と、パターン記憶部２０４と、データ分離部２０５−１、２０５−２と、チャネル推定部２０６−１〜２０６−４と、信号処理部２０７とを有する。

無線部２０２−１は、受信アンテナ２０１−１に受信された受信信号を入力し、これをダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成し、これをＤＦＴ部２０３−１に出力する。無線部２０２−２は、受信アンテナ２０１−２に受信された受信信号を入力し、これをダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成し、これをＤＦＴ部２０３−２に出力する。

ＤＦＴ部２０３−１は、受信ベースバンド信号を入力し、これに対してＤＦＴ変換処理を行ってデータ分離部２０５−１に出力する。ＤＦＴ部２０３−２は、受信ベースバンド信号を入力し、これに対してＤＦＴ変換処理を行ってデータ分離部２０５−２に出力する。なお、ＤＦＴ変換処理としてＦＦＴ(Fast Fourier Transform)が一般に使用される。

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

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

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

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

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

以上が、本実施の形態に係る受信装置の構成例の説明である。

次に、上記図１及び図２、並びに、図３及び図４を用いて、本実施の形態におけるセキュア通信の通信方法について説明する。図３は、本実施の形態に係る送信装置において生成される送信信号のフレーム構成の一例を示す図である。図４は、本実施の形態に係る送信装置と受信装置との間の伝搬チャネルを示す図である。

図３において、送信信号Ａは、チャネル推定シンボル３０１、ガードシンボル３０２、データシンボル３０３の順でフレームが構成される。一方、送信信号Ｂは、ガードシンボル３５１、チャネル推定シンボル３５２、データシンボル３５３の順でフレームが構成される。送信信号Ａと送信信号Ｂのフレームの先頭は同タイミングであり、ガードシンボル３０２、３５１は、送信信号Ａのチャネル推定シンボル３０１と送信信号Ｂのチャネル推定シンボル３５２が時間的に重複しないように挿入される。この結果、チャネル推定シンボル３０１、３５２は時間的に独立なものとなる。

また、送信信号Ａと送信信号Ｂを送信するアンテナは、アンテナ変更部１０５に記憶されたアンテナ変更パターンに従いフレーム単位で切替えられる。例えば、時刻ｔ１からｔ２の間に送信されるフレームは、送信信号Ａが送信アンテナ１０７−１から送信され、送信信号Ｂが送信アンテナ１０７−２から送信される。そして、受信アンテナ２０１−１には、チャネル変動ｈ11(ｔ)を受けた送信信号Ａとチャネル変動ｈ12(ｔ)を受けた送信信号Ｂを合わせた信号が受信される。また、受信アンテナ２０１−２には、チャネル変動ｈ21(ｔ)を受けた送信信号Ａとチャネル変動ｈ22(ｔ)を受けた送信信号Ｂを合わせた信号が受信される。

また、時刻ｔ２からｔ３の間に送信されるフレームは、送信信号Ａが送信アンテナ１０７−２から送信され、送信信号Ｂが送信アンテナ１０７−３から送信される。そして、受信アンテナ２０１−１には、チャネル変動ｈ12(ｔ)を受けた送信信号Ａとチャネル変動ｈ13(ｔ)を受けた送信信号Ｂを合わせた信号が受信される。また、受信アンテナ２０１−２には、チャネル変動ｈ22(ｔ)を受けた送信信号Ａとチャネル変動ｈ23(ｔ)を受けた送信信号Ｂを合わせた信号が受信される。

以下、同様に、フレーム単位で各信号を送信するアンテナが切り替わる。

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

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

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

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

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

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

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

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

また、本発明では、チャネル推定シンボルを、過去のチャネル推定シンボルを補間するシンボル、すなわち、時間経過などにより変動するチャネル変動に追従するシンボルとすることもできる。例えば、図３において、時刻ｔ１からｔ２においてアンテナ１０７−１、１０７−２からデータシンボルを送信することに加え、送信アンテナ１０７−３からもチャネル推定シンボルを送信する構成とすることで、時刻ｔ２以降はチャネル変動に追従するシンボルとすることができる。これにより、１個のチャネル推定シンボルのみではチャネル推定が困難となるため、第三者が受信信号を復調することがより困難となり、セキュリティのさらなる向上を図ることができる。

また、本実施の形態では、図３において、チャネル推定シンボル、ガードシンボルをデータシンボルの前に配置する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、データシンボルの後ろにチャネル推定シンボル、ガードシンボルを配置しこれらのシンボルの前のデータシンボルを復調する構成や、データシンボル中にチャネル推定シンボル、ガードシンボルを配置し、これらのシンボルの前後のデータシンボルを復調する構成としても良い。

（実施の形態２）
また、本発明では、上記図１の送信装置の構成、図２の受信装置の構成にて、図５に示すように、送信信号Ａを送信するアンテナ（１０７−１）は固定とし、送信信号Ｂを送信するアンテナ（１０７−２、１０７−３）のみを切り替える構成とすることもできる。

この場合、図３のフレーム構成と比較して、送信信号Ａを伝搬するチャネルが切り替わらないという点でセキュリティが低下するものの、送受信での処理が簡単になるという利点がある。

（実施の形態３）
また、本発明では、上記図１の送信装置の構成、図２の受信装置の構成にて、図６に示すように、アンテナ切り替え周期(アンテナ切り替えのパターンが一周して元に戻るまで
の時間)毎に、データシンボルの暗号化パターンを変更することもできる。図６では、時
刻ｔ１からｔ４までの時間がアンテナ切り替え周期とした場合を示し、時刻ｔ１からｔ４までに送信されるデータシンボルには暗号化パターン１が用いられ、時刻ｔ４以降に送信されるデータシンボルには暗号化パターン２が用いられる。ここで、データシンボルの暗号化パターンとしては、データをインタリーブやスクランブルするパターンを変更するもの、誤り訂正符号(リードソロモン符号、畳み込み符号・ターボ符号・ＬＤＰＣ(Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ)符号など)を変更するもの、公開鍵暗号方式(ＲＳＡ方式など)や秘密鍵暗号方式(ＤＥＳ方式など)の暗号方式を変更するもの、等が挙げられる。例えば、時刻ｔ１からｔ２にかけて信号が傍受されており、かつ時刻ｔ１からｔ４でチャネルの変動が小さいために時刻ｔ１以降に改めてチャネル推定する必要がなく、時刻ｔ４においても容易に傍受可能である場合においても、時刻ｔ４以降には異なる暗号化パターンで送信することにより傍受することは困難とすることができ、セキュリティを確保することができる。

（実施の形態４）
また、本発明では、上記図１の送信装置の構成、図２の受信装置の構成にて、図７に示すように、送信パケット数に基づいてアンテナ切り替えを行うこともできる。さらに、送信データビット数、送信におけるパケット割り当てに関して優先権をもったパケットが伝送された数(例えば、再送することなく必ず一回で送信したいパケットが伝送された数)など、時間ではなく量を表すパラメータであれば、図７に示す構成は可能である。これらの送信データビット数、送信パケット数、優先権を持ったパケット数についても、ランダムな間隔で送信アンテナを切替えても良い。

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

図８は、本実施の形態に係るマルチアンテナ通信システム８００の全体構成を示す図である。マルチアンテナ通信システム８００において、送信装置８０１は、４本のアンテナ８０２−１〜８０２−４を有し、各アンテナ８０２−１〜８０２−４から同時に信号を送信する。受信装置８５１は、各アンテナ８０２−１〜８０２−４から同時に送信された信号をアンテナ８５２で受信する。なお、アンテナ８０２−１から送信された信号はチャネル変動h1(t)を受けてアンテナ８５２で受信され、以下同様に、アンテナ８０２−２、８０２−３、８０２−４から送信された信号はチャネル変動h2(t)、h3(t)、h4(t)を受けてアンテナ８５２で受信される。なお、以降の説明では、時空間ブロック符号化されたシンボルを受信する時間内において伝搬路（チャネル）の時間変動はないものと仮定する。

図９は、本実施の形態に係る送信装置８０１の構成を示すブロック図である。図９において、送信装置８０１は、データ分流部９０１と、変調部９０２−１〜９０２−３と、パイロット信号生成部９０３と、フレーム構成信号生成部９０４と、信号形成部９０５と、拡散部９０６−１〜９０６−４と、無線部９０７−１〜９０７−４と、アンテナ８０２−１〜８０２−４とから主に構成される。

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

変調部９０２−１は、送信データに対してディジタル変調処理を施し、得られた送信シンボルＳ１を信号形成部９０５に出力する。例えばＱＰＳＫの場合には、２ビットの送信データから１つの送信シンボルＳ１を得る。同様に、変調部９０２−２、９０２−３は、それぞれ送信データに対してディジタル変調処理を施し、得られた送信シンボルＳ２、Ｓ３を信号形成部９０５に出力する。

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

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

信号形成部９０５は、送信シンボルＳ１、Ｓ２、Ｓ３を用いて時空間ブロック符号化信号を形成し、パイロット信号を定期的に挿入し、時空間ブロック符号化信号とパイロット信号を拡散部９０６−１〜９０６−４に出力する。信号形成部９０５は、信号配置変更信号を入力する毎に、時空間ブロック符号化信号の信号配置パターンを変更する。なお、時空間ブロック符号化信号の具体例は後述する。

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

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

図１０は、本実施の形態に係る受信装置８５１の構成を示すブロック図である。図１０において、受信装置８５１は、アンテナ８５２と、無線部１００１と、逆拡散部１００２と、チャネル推定部１００３−１〜１００３−４と、同期部１００４と、フレーム構成信号記憶部１００５と、復調部１００６とから主に構成され、図８の送信装置８０１から送信された時空間ブロック符号化信号を受信する。

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

チャネル推定部１００３−１は、アンテナ８０１−１から送信された信号に含まれるパイロットシンボルに基づいて、アンテナ８０１−１とアンテナ８５２との間のチャネル変動h1を求め、これを復調部１００６に出力する。同様に、チャネル推定部１００３−２、１００３−３、１００３−４は、それぞれチャネル変動h2、h3、h4を求め、これを復調部１００６に出力する。

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

フレーム構成信号記憶部１００５は、図９に示したフレーム構成信号生成部９０４に記憶された信号配置パターンと同一のものを内部メモリに記憶し、受信ベースバンド信号を入力する毎に信号配置パターンに従って信号配置の変更を指示する信号配置変更信号を生成し、これを復調部１００６に出力する。

復調部１００６は、チャネル変動h1、h2、h3、h4、受信ベースバンド信号（送信側での時点i、i+1、i+2、i+3に対応する受信ベースバンド信号をR(t)、R(t+1)、R(t+2)、R(t+3)と定義する）、タイミング信号、信号配置変更信号を入力とし、信号配置変更信号に基づいて例えば時空間ブロック符号化された送信信号行列に対応する逆行列演算を行い、復調送信シンボルＳ１’、Ｓ２’、Ｓ３’を求め、前記Ｓ１’、Ｓ２’、Ｓ３’を復調して受信ディジタルデータを出力する。

図１１は、本実施の形態に係る送信フレーム構成の一例を示した図である。図中の網掛け部分はパイロットシンボルを、塗りつぶし無しの部分はヌルシンボル（無信号）を示す。パイロットシンボルは、時点i−4で８０２−１から、時点i−3で８０２−２から、時点i−2で８０２−３から、時点i−1で８０２−４から送信される。

続く時点iからi＋3で、送信信号列ベクトル１１０１〜１１０４、送信信号行ベクトル１１０５〜１１０８からなる送信信号行列１１１０が送信される。なお、図１１に示す時空間ブロック符号化方法は、「”Space-Time Block Coding for Wireless Communications: Performance Results” IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS ,pp451-460,vol.17,no.3,March 1999」で示されている方法である。また、*は複素共役を示す記号である。一般に、時空間ブロック符号化を施すと、送信信号列ベクトル同士（例えば時点iの送信信号列ベクトル１１０１と、時点i+1の送信信号列ベクトル１１０２）が直交関係となり、受信側での信号分離時においてチャネル変動にかかわらず送信信号を最大比合成できるので、大きなダイバーシチゲインが得られる。この結果、受信品質が向上する。なお、受信側で最大比合成する方法として、上記の他に相関行列を用いる方法等が知られている。本発明では、最大比合成する方法に制限はない。

このとき、送信シンボルＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３の復調送信シンボルＳ_１’、Ｓ_２’、Ｓ_３’は、以下の式（１）から（３）で表される。

図１２は、図１１に示した送信フレーム構成に対して、送信信号列ベクトルの送信順を入れ替え、送信信号列ベクトル１１０４を時点iで送信し、送信信号列ベクトル１１０１を時点i+1で送信し、送信信号列ベクトル１１０２を時点i+2で送信し、送信信号列ベクトル１１０３を時点i+3で送信する場合の、送信フレーム構成を示す図である。

図１３は、図１１に示した送信フレーム構成に対して、アンテナ８０２−１〜８０２−４に割り当てる送信信号行ベクトルを入れ替え、送信信号行ベクトル１１０８をアンテナ８０２−１で送信し、送信信号行ベクトル１１０５をアンテナ８０２−２で送信し、送信信号行ベクトル１１０６をアンテナ８０２−３で送信し、送信信号行ベクトル１１０７をアンテナ８０１−４で送信する場合の、送信フレーム構成を示す図である。

ここで、送信装置８０１において、送信フレーム構成を図１１から図１２あるいは図１３に変更しても、送信装置８０１のフレーム構成信号生成部９０４と受信装置８５１のフレーム構成信号記憶部１００５とが同一の信号配置パターンを用いることにより、図１２あるいは図１３に変更された後でも受信装置８５１において図１１と同様に、送信信号を最大比合成して大きなダイバーシチゲインを得ることができ、受信品質を向上させることができる。

ここで、受信側で送信フレーム構成を誤って復調した場合（例えば図１２の送信フレーム構成で送信した信号を図１１の送信フレーム構成と誤って復調した場合）、送信信号行列の直交性が崩れ、受信品質が大きく劣化する。これをセキュア通信の観点で見ると、所望の受信者（正しい送信フレーム構成を知っている受信者）と傍受者（正しい送信フレーム構成を知らない受信者）の間の受信品質の差が大きくなり、セキュア性の高い通信が可能となるということになる。

また、時空間ブロック符号を形成する送信信号行列（図１１の１１１０など）を構成する送信シンボル（図１１では１６個）は、その送信信号行列内における配置場所に制限はなく、二次元行列内（時間方向とアンテナ方向）に任意に割り当てることができる。このとき、割り当てパターン数はｎ個のうちｋ個を並べる場合のパターン数を示す記号Ｐを用いて、_nＰ_k通り（図１５の場合、₁₆Ｐ₁₆(16x15x・・・x2x1)通り）存在する。これは、スペクトル拡散通信で拡散符号として用いるＭ系列などの一次元行列と異なり、非常に多数のパターンを使うことができるため、セキュア性の高い通信が可能となるということになる。また、本実施の形態で示したように、時空間ブロック符号を用いる場合、伝送レートを落とさずにセキュア通信が可能となる点も利点である。

なお、時空間ブロック符号化方法は、以上説明した方法に限ったものではなく、例えば「”A Quasi-Orthogonal Space-Time Block Code” IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS ,pp1-4, vol.49, no.1, JANUARY 2001」で示されている方法がある。この方法は準直交時空間ブロック符号化方法と呼ばれる方法であり、これを用いる際の送信フレーム構成の一例を図１４に示す。この方法では、送信信号行列の送信信号列ベクトルが部分的に直交する構成となっており（行ベクトルも同様）、受信側でシンボル毎に分離することができないため、先に引用した「”Space-Time Block Coding for Wireless Communications: Performance Results” IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS ,pp451-460,vol.17,no.3,March 1999」で示されている直交時空間ブロック符号（図１１など）と比較して受信側の処理が複雑となり、またダイバーシチゲインが小さくなる。しかし、準直交時空間ブロック符号では、直交時空間ブロック符号と比較して伝送レートを大きく取れるという利点がある。以上説明した準直交時空間ブロック符号のように、直交時空間ブロック符号と異なる時空間ブロック符号を用いることで符号の選択パターンが増え、さらにセキュア性の高い通信が可能となる。

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

図１５は、図１１の送信フレーム構成に対して、パイロットシンボル構成を変更した構成を示す図である。この構成を用いる場合においても、送信装置８０１と受信装置８５１との間でこのパイロットシンボル構成をあらかじめ共有していれば、チャネル変動h1、h2、h3、h4の推定を行って送信シンボルＳ１、Ｓ２、Ｓ３を復調することができる。しかし、図１５に示すパイロットシンボル構成を送信装置８０１と共有できていない受信装置では、パイロットシンボルの推定は可能であるもののその推定値がh1、h2、h3、h4のどのチャネル変動に相当するものかわからない。よって、送信シンボルを正確に復調することは困難になる。このパイロットシンボルの時間方向、アンテナ方向への割り当ても、２次元行列の中で割り当てを考えることができ、多数のパターンを使うことができるため、セキュア性の高い通信が可能となる。また、パイロットシンボルとして時空間ブロック符号化されたシンボルを使う場合、チャネル変動の推定を高精度に行うことができ、かつセキュア性の高い通信が可能となる。

以下では、本実施の形態のセキュア通信方法を用いたシステムの実施例について図１６を用いて説明する。図１６には、本実施の形態で示したセキュア通信方法で通信することができる送信者１６０１、送信者１６０１が通信を行いたい相手である所望の受信者１６０２、送信者１６０１と所望の受信者１６０２の通信を傍受しようとしている傍受者１６０３が示されている。

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

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

以上説明したように、本実施の形態のシステムを用いることにより、所望の相手と高いセキュア性を有する通信が可能となる。このとき、所望の受信者１６０２が、受信品質を示す値として例えばＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator)の値を、送信者１６０１に送信する構成としても、同様に実施することができる。

なお、上記各実施の形態はＵＷＢ(Ultra Wide Band)通信でも有効である。本実施の形態においてＵＷＢ通信を行う場合は、図９の送信装置８０１と図１０の受信装置８５１から無線部を取り除いた構成となる。ＵＷＢ通信では、信号を１GHz程度の極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行い、それぞれの周波数帯に送信される信号は雑音程度の電力である。したがって、傍受者は送信機とパターンを共有していない限り、非常に小さな電力しか利用することができず、傍受は非常に困難となる。また、各アンテナからの受信信号電力の大小関係が小さいことも、本実施の形態のセキュア通信を行いやすくする点である。

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

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

なお、本実施の形態で示した方法は、時空間ブロック符号化された送信シンボルを、送信信号行ベクトルまたは列ベクトルの入れ替えにより時間方向とアンテナ方向に割り当てたが、この割り当て方法に限ったものではなく、時空間ブロック符号化された送信シンボルをランダムインタリーブするように拡散して割り当てても同様に実施することができる。また、周波数方向に割り当てることも可能である。図１７は、時空間ブロック符号化された送信シンボルを周波数方向に割り当てる一例を示す図であり、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調して送信する場合を示す。なお、ＯＦＤＭ変調を用いる場合の送受信機の基本的な構成については、図１と図２で示したのでここでは詳細は省略するが、図９において拡散部を取り除き、Ｓ／Ｐ部とＩＦＦＴ部を挿入し、図１０において逆拡散部を取り除き、Ｐ／Ｓ部とＦＦＴ部を挿入することで、ＯＦＤＭ変調を用いるシステムが構成される。

図１７は、図８に示す送信装置８０１からＯＦＤＭ変調信号（サブキャリア数４）を送信する場合の送信フレーム構成の一例を示したものである。図１１においてアンテナ８０２−１〜８０２−４に配置されていた送信信号列ベクトル１１０１を、アンテナ８０２−１で送信するＯＦＤＭ変調信号のサブキャリア１から４に配置し、以下同様に、図１１の送信信号列ベクトル１１０２、１１０３、１１０４をそれぞれ、アンテナ８０２−２、８０２−３、８０２−４で送信するＯＦＤＭ変調信号のサブキャリアに配置している。この配置のように、ＯＦＤＭ変調信号を用いる場合には、ＯＦＤＭ変調信号内で時間方向と周波数方向に配置可能であり（図１７では周波数方向にのみ配置したが時間方向にも配置できることは明らかである）、この２つにアンテナ方向の割り当てを加え、３次元行列で送信フレーム構成が可能であり、１次元行列、２次元行列での構成と比較してより多くのパターンを用いることができる。よって、より高いセキュア性を持った通信が可能となる。

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

また、本実施の形態において、拡散を行わない場合は、図９の拡散部、図１０の逆拡散部を取り除いた構成となる。

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

近年、ハードディスク(ＨＤ：Hard Disk)、ＤＶＤ−ＲＯＭ等を記憶媒体とするディジ
タル再生・録画装置の普及が進んでいる。ディジタル再生・録画装置は、情報の劣化を伴わない、頭出し再生が高速にできる、生放送中の番組を一旦停止しておいて数分後から続きを見ることができる、など従来のＶＴＲでは実現が困難・不可能であった機能を実現できる。また、インターネットと接続して最新のＥＰＧ(Electronic Program Guide：電子
番組ガイド)をディジタル再生・録画装置にダウンロードし、外出先からでもディジタル
再生・録画装置の操作が可能である機能を持つ等、ネットワークを通じた操作も可能である。

また、家庭内においては無線ＬＡＮシステムがＡＤＳＬ、ＦＴＴＨなどのブロードバンド回線の普及とともに進んでいる。さらに、無線ＬＡＮシステムと同様に、テレビやビデオの映像を、ワイヤレスシステムを用いて家庭内に送信するホームネットワークシステムも普及し始めている。この一例を図１８に示す。受信アンテナ１８０１で受信された受信信号は、ホームサーバ１８０２に蓄積される。また、ＡＤＳＬ、ＦＴＴＨ等のブロードバンド回線を通してＴＣＰ／ＩＰ伝送などによりネットワーク１８０３から配信された受信信号も、ホームサーバ１８０２に蓄積される。ここで、ホームサーバ１８０２は、ハードディスク等を記憶媒体とするディジタル再生・録画装置を含む。

ホームサーバ１８０２は、受信アンテナ１８０１あるいはネットワーク１８０３から受信した受信信号や、記憶媒体の映像、音声、データなどを信号処理して、家庭内のＰＣ(Personal Computer)１８０４、ＴＶ(Television)１８０５に向けて無線送信する。ＰＣ１８０４やＴＶ１８０５はそれぞれ受信アンテナを所有し、ホームサーバ１８０２から送信された信号を受信し、映像、音声、データを取得、表示する。このようなワイヤレスシステムは、家庭内のさまざまな場所でＰＣやＴＶを使用することができ、煩わしい配線も不要である、などの利点があり、今後のさらなる普及が見込まれる。

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

上記ワイヤレスシステムにおいては、電波は一般にその受信を希望する人・物のみならず、周辺の人・物にも伝搬する。例えば、図１８の場合、ホームサーバ１８０２からある世帯のＰＣ１８０４やＴＶ１８０５に向けて送信された送信信号が、隣接する世帯のＰＣ１８０６やＴＶ１８０７にも届く。この場合、ＰＣ１８０６やＴＶ１８０７にとってホームサーバからの送信信号が干渉となる場合もあり、また、ホームサーバからの送信信号が意図的に傍受される場合もあり得る。特に、信号を意図的に傍受されることは、信号が放送であれば何の番組を見ているかというプライバシーの問題、番組が有料放送であった場合に契約していない人が無料で受信できるという問題、ディジタルのコンテンツが再利用される問題など、様々な問題が考えられる。

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

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

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

本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成の一例を示すブロック図 上記実施の形態に係る受信装置の構成の一例を示すブロック図 上記実施の形態に係る送信信号のフレーム構成の一例を示す図 上記本実施の形態に係る送信装置と受信装置との間の伝搬チャネルを示す図 本発明の実施の形態２に係る送信信号のフレーム構成の一例を示す図 本発明の実施の形態３に係る送信信号のフレーム構成の一例を示す図 本発明の実施の形態４に係る送信信号のフレーム構成の一例を示す図 本発明の実施の形態５のマルチアンテナ通信システムの全体構成を示す図 上記実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態に係る送信フレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態に係る送信フレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態に係る送信フレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態に係る送信フレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態に係る送信フレーム構成の一例を示す図 上記実施の形態に係るセキュア通信方法を用いたシステムの実施例を説明する図 上記実施の形態に係る時空間ブロック符号化された送信シンボルを周波数方向に割り当てる一例を示す図 本発明を適用可能なホームネットワークシステムを示す図 従来のセキュア通信の通信方法の一例を示す図

符号の説明

１００ 送信装置
１０１ フレーム構成部
１０２ Ｓ／Ｐ部
１０３ ＩＤＦＴ部
１０４ 無線部
１０５ アンテナ変更部
１０６ アンテナ選択部
１０７ 送信アンテナ
２００ 受信装置
２０１ 受信アンテナ
２０２ 無線部
２０３ ＤＦＴ部
２０４ パターン記憶部
２０５ データ分離部
２０６ チャネル推定部
２０７ 信号処理部
８０１ 送信装置
８０２ アンテナ
８５１ 受信装置
８５２ アンテナ
９０１ データ分流部
９０２ 変調部
９０３ パイロット信号生成部
９０４ フレーム構成信号生成部
９０５ 信号形成部
９０６ 拡散部
９０７ 無線部
１００１ 無線部
１００２ 逆拡散部
１００３ チャネル推定部
１００４ 同期部
１００５ フレーム構成信号記憶部
１００６ 復調部

Claims (9)

1. 複数の送信アンテナを備えた送信装置が、所定のアンテナ変更パターンに基づき前記送信アンテナを切替えて信号を無線送信し、受信装置が前記送信装置から無線送信された信号に対して前記送信装置と同一のアンテナ変更パターンを用いてチャネル推定を行いデータ復調するセキュア通信方法。
2. 複数の送信アンテナを有する送信装置において、ディジタルデータにチャネル推定用のシンボルを挿入して送信ディジタル信号を生成する工程と、前記送信ディジタル信号をアップコンバートして送信信号を生成する工程と、所定のアンテナ変更パターンに従ってアンテナを選択する工程と、選択したアンテナを用いて前記複数の送信信号を無線送信する工程と、を具備し、
   前記送信装置と同一のアンテナ変更パターンを記憶する受信装置において、受信した前記送信装置からの信号をダウンコンバートして受信ディジタル信号を生成する工程と、前記送信装置が送信アンテナを切替えるタイミングに同期して前記受信ディジタル信号からデータシンボルとチャネル推定用のシンボルを分離する工程と、前記アンテナ変更パターンに基づき前記分離されたチャネル推定用のシンボルを用いてチャネル推定を行う工程と、チャネル推定値に基づいて前記データシンボルを復調する工程と、を具備するセキュア通信方法。
3. 複数の送信アンテナを備えた送信装置が、所定の信号配置パターンに基づき送信信号を無線送信し、受信装置が前記送信装置から無線送信された信号に対して前記送信装置と同一の信号配置パターンを用いてデータ復調するセキュア通信方法。
4. 前記信号配置パターンはパイロット信号行列の信号配置パターンである請求項３記載のセキュア通信方法。
5. 前記信号配置パターンは送信信号行列の信号配置パターンである請求項３又は請求項４記載のセキュア通信方法。
6. 複数の送信アンテナと、ディジタルデータにチャネル推定用のシンボルを挿入して複数の送信ディジタル信号を生成するフレーム構成手段と、前記送信ディジタル信号をアップコンバートして送信信号を生成する無線手段と、通信相手の受信装置と共通するアンテナ変更パターンに従ってアンテナ変更を指示するアンテナ変更手段と、前記アンテナ変更手段の指示に従って選択した送信アンテナを用いて前記送信信号を無線送信するアンテナ選択手段と、を具備する送信装置。
7. 複数の送信アンテナと、ディジタルデータから複数の送信信号を生成する信号生成手段と、パイロット信号を生成するパイロット信号生成手段と、前記複数の送信信号を所定の信号配置パターンに従って配置し前記パイロット信号を挿入する信号形成手段と、通信相手の受信装置と共通する信号配置パターンに従って信号配置を前記信号形成手段に指示する信号配置手段と、前記信号形成手段にて配置された信号をアップコンバートして送信信号を生成する無線手段と、を具備する送信装置。
8. 請求項６記載の送信装置から送信された信号を受信しダウンコンバートして受信ディジタル信号を生成する無線手段と、前記送信装置が送信アンテナを切替えるタイミングに同期して前記受信ディジタル信号からデータシンボルとチャネル推定用のシンボルを分離する分離手段と、前記送信装置と共通するアンテナ変更パターンに基づいて前記分離されたチャネル推定用のシンボルを用いてチャネル推定を行うチャネル推定手段と、チャネル推定値に基づいて前記データシンボルを復調する信号処理手段と、を具備する受信装置。
9. 請求項７記載の送信装置から送信された信号を受信しダウンコンバートして受信ベースバンド信号を生成する無線手段と、前記送信装置が信号配置パターンを切り替えるタイミングに同期して前記送信装置と共通する信号配置パターンに基づいて前記分離されたチャネル推定用のシンボルを用いてチャネル推定を行うチャネル推定手段と、前記送信装置と共通する信号配置パターンとチャネル推定値とに基づいて前記データシンボルを復調する信号処理手段と、を具備する受信装置。

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