JP4794085B2 - データ伝送装置及び無線通信システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデータ伝送装置及び無線通信システムに関し、特に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適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディジタル無線通信は、伝送速度や伝送品質が飛躍的に向上したことにより、通信分野の重要な位置を占めるようになってきている。一方、無線通信では、公共財である電波空間を利用しているため、秘匿性の点から考えると、第３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３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３者に傍受されたとしても秘匿情報の内容が第３者に分からないようにするなどの工夫がなされている。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】
【発明が解決しようとする課題】
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る。
【０００５】
特に算術的な暗号化では、暗号化された情報を復号するためには、暗号化と復号化の共通情報である暗号キーが必要となる。この暗号キーの授受が必要である場合、暗号キーが第３者に傍受されると、暗号キーと暗文とから容易に秘匿情報が解読されるおそれが常にあった。特に上述したように無線回線を介して暗号キーや暗号化情報を伝送する場合には、その危険性が一層大きくなる。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、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し得るデータ伝送装置及び無線通信システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明のデータ伝送装置は、秘匿情報を含む送信データを無線により無線局に伝送するデータ伝送装置であって、互いに異なる位置に配置され、前記無線局により発信された信号を受信する第１及び第２の受信手段と、前記第１及び第２の受信手段により得られた各受信信号に基づいて、前記無線局と前記第１の受信手段との間の第１の無線伝搬路における第１の信号伝搬時間及び前記無線局と前記第２の受信手段との間の第２の無線伝搬路における第２の信号伝搬時間を推定する推定手段と、それぞれ前記第１及び第２の受信手段と同じ位置に配置され、前記第１及び第２の信号伝搬時間に基づいて、前記秘匿情報を含む第１及び第２の送信データが同時刻に前記無線局に到達するタイミングで各送信データを送信する第１及び第２の送信手段と、を具備し、前記第１及び第２の送信データは、互いに同一のフォーマットで形成されている構成を採る。
【０００８】
また本発明のデータ伝送装置は、秘匿情報を含む送信データを無線により無線局に伝送するデータ伝送装置であって、互いに異なる位置に配置され、前記無線局により発信された信号を受信する第１及び第２の受信手段と、前記第１及び第２の受信手段により得られた各受信信号に基づいて、前記無線局と前記第１の受信手段との間の第１の無線伝搬路における第１の信号伝搬時間及び前記無線局と前記第２の受信手段との間の第２の無線伝搬路における第２の信号伝搬時間を推定する推定手段と、第１及び第２の送信データの単位通信フレームを並べたときに、前記秘匿情報を形成する秘匿シンボル同士が重ならないように、前記第１及び第２の各送信データ中に、秘匿シンボルに対して電力が非常に小さい擬似シンボルを付加する擬似シンボル付加手段と、それぞれ前記第１及び第２の受信手段と同じ位置に配置され、前記第１及び第２の信号伝搬時間に基づいて、前記秘匿情報を含む前記第１及び第２の送信データが同時刻に前記無線局に到達するタイミングで、各送信データを前記無線局に送信する第１及び第２の送信手段と、
を具備する構成を採る。
【０００９】
また本発明のデータ伝送装置は、秘匿情報を含む送信データを無線により無線局に伝送するデータ伝送装置であって、互いに異なる位置に配置され、前記無線局により発信された信号を受信する第１及び第２の受信手段と、前記第１及び第２の受信手段により得られた各受信信号に基づいて、前記無線局と前記第１の受信手段との間の第１の無線伝搬路における第１の信号伝搬時間及び前記無線局と前記第２の受信手段との間の第２の無線伝搬路における第２の信号伝搬時間を推定するとともに、前記第１の無線伝搬路における第１の信号電力減衰量及び前記第２の無線伝搬路における第２の信号電力減衰量を推定する推定手段と、それぞれ前記第１及び第２の受信手段と同じ位置に配置され、前記第１及び第２の信号伝搬時間に基づいて、第１及び第２の送信データが同時刻に前記無線局に到達するタイミングで各送信データを前記無線局に送信すると共に、前記第１及び第２の信号電力減衰量に基づいて、前記無線局が前記第１及び第２の送信データを合成受信した際に復調し得る最低レベルに近い送信電力で前記第１及び第２の送信データを前記無線局に送信する第１及び第２の送信手段と、を具備し、前記第１及び第２の送信データは、互いに同一のフォーマットで形成されている構成を採る。
【００１０】
また本発明のデータ伝送装置は、秘匿情報を含む送信データを無線により無線局に伝送するデータ伝送装置であって、互いに異なる位置に配置され、前記無線局により発信された信号を受信する第１及び第２の受信手段と、前記第１及び第２の受信手段により得られた各受信信号に基づいて、前記無線局と前記第１の受信手段との間の第１の無線伝搬路における第１の信号伝搬時間及び前記無線局と前記第２の受信手段との間の第２の無線伝搬路における第２の信号伝搬時間を推定するとともに、前記第１の無線伝搬路における第１の信号電力減衰量及び前記第２の無線伝搬路における第２の信号電力減衰量を推定する推定手段と、所定の拡散符号を使って前記秘匿情報を拡散処理して第１の拡散信号を得る第１の拡散手段と、前記拡散符号とは異なる拡散符号を使ってかつ前記第１の拡散手段による拡散ゲインと同程度の拡散ゲインが得られるように擬似情報を拡散処理して第２の拡散信号を得る第２の拡散手段と、それぞれ前記第１及び第２の受信手段と同じ位置に配置され、前記第１及び第２の拡散信号が予め前記無線局との間で設定された時刻に前記無線局に到達するように、前記第１及び第２の信号伝搬時間を考慮したタイミングで、前記第１及び第２の拡散信号を前記無線局に送信する第１及び第２の送信手段と、を具備し、前記第１及び第２の送信手段は、前記第１及び第２の信号電力減衰量に基づき、前記第１及び第２の拡散信号が前記無線局に到達したときに、前記第１の拡散信号の受信電力値と前記第２の拡散信号の受信電力値に一定以上の差が生じるように送信電力を制御する構成を採る。
【００１１】
また本発明のデータ伝送装置は、秘匿情報を含む送信データを無線により無線局に伝送するデータ伝送装置であって、前記無線局により発信された信号を受信する受信手段と、前記受信手段により得られた受信信号に基づいて受信波の偏波面を検出することにより前記無線局との間の無線伝搬路環境を推定するとともに、前記受信信号の到来方向を推定する推定手段と、所定の拡散符号を使って前記秘匿情報を拡散処理することにより第１の拡散信号を形成する第１の拡散手段と、前記拡散符号とは異なる拡散符号を使ってかつ前記第１の拡散手段による拡散ゲインと同程度の拡散ゲインが得られるように擬似情報を拡散処理することにより第２の拡散信号を形成する第２の拡散手段と、前記推定手段によって検出された前記偏波面に対して、前記無線局の間で予め決められた量だけ前記偏波面を回転させた送信波により、前記第１及び第２の拡散信号を前記無線局に送信する送信手段と、を具備し、前記送信手段は、前記推定手段により推定された到来方向に基づいて、前記第１の拡散信号の受信電力値と前記第２の拡散信号の受信電力値に一定以上の差が生じる方向に、前記第１及び第２の拡散信号を送信すると共に、擬似データを前記無線局とは異なる方向に向けて送信する構成を採る。
【００１２】
本発明の無線通信システムは、秘匿情報を含む送信データを第１の無線局から第２の無線局に無線により送信する無線通信システムであって、前記第１の無線局は、前記第２の無線局により発信された信号を受信する受信手段と、前記受信手段により得られた受信信号に基づいて受信波の偏波面を検出する偏波面検出手段と、検出された偏波面に対して、前記第１及び第２の無線局間で予め決められた量だけ前記偏波面を回転させた送信波により、前記秘匿情報を含む送信データを前記第２の無線局に送信する送信手段とを具備し、前記第２の無線局は、前記第１の無線局に前記偏波面検出用の信号を出力すると共に前記第１の無線局が送信した前記秘匿情報を含む送信データを受信するアンテナの偏波面特性を、前記偏波面検出用の信号を出力してから前記秘匿情報を含む送信データを受信する迄の間に、前記第１及び第２の無線局間で予め決められた量だけ回転させる構成を採る。
【００７９】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、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、当該秘匿情報を伝送する前に、第１の無線局と第２の無線局の間で信号の送受信を行うことにより、第１の無線局と第２の無線局の間でのみ共有する無線伝搬路環境を推定し、推定した無線伝搬路環境を考慮して、第１の無線局から第２の無線局に秘匿情報を伝送するようにしたことである。この結果、無線伝搬路環境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。
【００８０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００８１】
（実施の形態１）
図１において、１００は全体として本発明の実施の形態１に係る無線通信システムを示す。無線通信システム１００は送信局１０１及び受信局１０２を有する。ここで送信局１０１及び受信局１０２とは、単に秘匿情報を送信する側を送信局１０１と呼び、その秘匿情報を受信する側を受信局１０２と呼んでいるだけであって、それぞれは互いに送受信部を有する。
【００８２】
送信局１０１は送信部１０１ａ及び受信部１０１ｂに加えて、伝搬環境推定部１０１ｃ及び伝搬環境適応部１０１ｄを有する。伝搬環境推定部１０１ｃは受信信号に基づいて伝送路１０３の伝搬環境を推定する。伝搬環境適応部１０１ｄは伝搬環境推定部１０１ｃにより得られた推定結果に応じて送信部１０１ａの送信動作を制御する。
【００８３】
受信局１０２は送信部１０２ａ及び受信部１０２ｂに加えて時間制御部１０２ｃを有する。時間制御部１０２ｃは受信部１０２ｂの受信時点を基準にして、送信に所定の遅延時間を与えると共に受信動作を時間的に制御する。
【００８４】
ここで送信局１０１の具体的構成を図２に示すと共に、受信局１０２の具体的構成を図３に示す。送信局１０１は、図２に示すように、ユーザデータＤ１を暗号化部１１１に入力する。また暗号化部１１１には、暗号キー生成部１１２により生成された暗号キーが入力されると共に、基準クロック発生部１１３により発生された基準クロックがコントロールチャネル部１１４を介して入力される。暗号化部１１１は暗号キーを用いてユーザデータＤ１を暗号化することにより暗号化データを形成し、これをバースト信号形成部１１５に送出する。
【００８５】
またバースト信号形成部１１５には、暗号キー及びコントロールチャネル信号が入力される。バースト信号形成部１１５により形成されたバースト信号は変調部１１６に入力される。変調部１１６は入力信号に対して例えばＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access)変調等の所定のディジタル変調処理を施し、処理後の信号をバッファ１１７に送出する。
【００８６】
バッファ１１７は一旦格納した送信信号をタイミングコントロール部１１８から入力される出力制御信号のタイミングで続く無線送信部（送信ＲＦ）１１９に出力する。無線送信部１１９は送信信号に対してディジタルアナログ変換処理やアップコンバート等の無線送信処理を施し、処理後の信号をアンテナにＡＮ１１供給する。
【００８７】
ここでタイミングコントロール部１１８は、図１の伝搬環境適応部１０１ｄに相当し、基準クロック発生部１１３からネットワーク基準時間を入力すると共に、遅延量推定部１２０から伝送遅延量を入力する。ここで遅延量推定部１２０は、図１の伝搬環境推定部１０１ｃに相当する。
【００８８】
そしてタイミングコントロール部１１８は、ネットワーク基準時間と伝送遅延量を考慮して、受信局１０２が予め両局間で設定されるネットワーク基準時間に秘匿情報信号を受信できるようにバッファ１１７の出力タイミングを制御する。
【００８９】
送信局１０１は、秘匿情報を送信する前にネットワーク基準時間を送信し、次に、暗号化されたユーザデータと暗号キーとでなる秘匿情報を、伝送路１０３での信号伝搬時間を考慮したタイミングで送信するようになっている。
【００９０】
送信局１０１の受信部１０１ｂは、アンテナＡＮ１１により得られた受信信号を無線受信部（受信ＲＦ）１２１に入力する。無線受信部１２１は受信信号に対してダウンコンバートやアナログディジタル変換処理等の無線処理を施し、処理後の信号を復調部１２２に送出する。復調部１２２は入力信号に対して例えばＴＤＭＡ復調等の所定のディジタル復調処理を施し、処理後の信号をストリーム形成部１２３及び遅延量推定部１２０に送出する。
【００９１】
ストリーム形成部１２３は上述したバースト信号形成部１１５と逆の処理を行うことにより、バースト信号を元のデータストリームに変換する。復号部１２４はデータストリームを入力すると共に暗号キー生成部１１２から暗号キーを入力し、暗号キーを使って暗号化されたデータストリームを復号する。
【００９２】
次に受信局１０２の具体的構成を、図３を用いて説明する。受信局１０２は上述したように、送信部１０２ａと受信部１０２ｂと時間制御部１０２ｃとにより構成されている。送信部１０２ａは、ユーザデータＤ２を暗号化部１３０に入力する。また暗号化部１３０には受信部１０２ｂの暗号キー抽出部１３１により抽出された暗号キーが入力される。これにより暗号化部１３０はユーザデータＤ２を送信局１０１と共通の暗号キーを用いて暗号化する。
【００９３】
バースト信号形成部１３２には、暗号化されたユーザデータに加えて、同期コード生成部１３３により生成された同期コードが入力される。バースト信号形成部１３２は暗号化データ及び同期コードをバースト状の送信信号に変換して変調部１３４に送出する。変調部１３４は入力信号に対して例えばＴＤＭＡ変調等の所定のディジタル変調を施し、変調後の信号をバッファ１３５に送出する。
【００９４】
バッファ１３５は一旦格納した送信信号を時間制御部１０２ｃのタイミングコントロール部１３７から入力される出力制御信号のタイミングで続く無線送信部（送信ＲＦ）１３６に出力する。無線送信部１３６は送信信号に対してディジタルアナログ変換処理やアップコンバート等の無線送信処理を施し、処理後の信号をアンテナＡＮ１２に供給する。
【００９５】
受信局１０２の受信部１０２ｂは、アンテナＡＮ１２により得られた受信信号を無線受信部（受信ＲＦ）１４０に入力する。無線受信部１４０は受信信号に対してダウンコンバートやアナログディジタル変換処理等の無線処理を施し、処理後の信号を復調部１４１に送出する。復調部１４１は入力信号に対して例えばＴＤＭＡ復調等の所定のディジタル復調処理を施し、処理後の信号をストリーム形成部１４２に送出する。
【００９６】
ストリーム形成部１４２は上述したバースト信号形成部１３２と逆の処理を行うことにより、バースト状の信号を元のデータストリームに変換する。復号部１４３はデータストリームを入力すると共に暗号キー抽出部１３１により抽出された暗号キーを入力し、暗号キーを使って暗号化されたデータストリームを復号する。
【００９７】
ここで無線受信部１４０の出力は基準クロック抽出部１４４にも出力される。基準クロック抽出部１４４は受信信号からコントロールチャネル信号及びネットワーク基準時間を抽出し、これをタイミングコントロール部１３７及びタイマ１４５に送出する。タイミングコントロール部１３７は、先ずコントロールチャネル信号に動作タイミングを同期させる。次にタイミングコントロール部１３７は、ネットワーク基準時間を基準にして予め定められた時間Ｔｄの後にバッファ１３５に対して出力制御信号を送出することにより、送信信号を発信させるようになされている。因みに時間Ｔｄにより受信局１０２で発生する処理遅延分が調整される。
【００９８】
これにより、送信局１０１では、ネットワーク基準時間と遅延時間Ｔｄと同期コードの受信時刻とから伝送路における信号伝搬時間を算出することができるようになる。
【００９９】
タイマ１４５は先ずコントロールチャネル信号に動作タイミングを同期させる。次にタイマ１４５はネットワーク時刻Ｔｋに復調部１４１に復調動作を開始させるための制御信号を送出する。このように受信局１０２は、時間同期をせずに（或いは狭い範囲の同期範囲に限定するなどして）、ネットワーク時刻Ｔｋに受信復調を行うようになっている。
【０１００】
ここで同期は既に送信局１０１側で行われているので（すなわちネットワーク時刻Ｔｋそのものが同期がとれた時刻となっている）、受信局はネットワーク時刻Ｔｋで正常な復調処理を行うことができる。
【０１０１】
また暗号キー抽出部１３１は、ストリーム形成部１４２からデータストリームを入力すると共にタイマ１４５からネットワーク時刻情報を入力し、ネットワーク時刻Ｔｋでデータストリームから暗号キーを抽出するようになっている。
【０１０２】
実際上、送信局１０１は、先ずコントロールチャネル部１１４により形成されたネットワーク基準時間を含んだ情報を送信する。場合によってはこの送信を複数回行う。この結果、受信局１０２はネットワーク基準時間に対して高精度に同期した受信動作を行うことができるようになる。
【０１０３】
送信局１０１は、受信局１０２から応答信号が到来すると、遅延量推定部１２０において、その受信時刻とネットワーク基準時間とから伝送路１０３における信号伝搬時間を推定する。送信局１０１では、推定精度を高めるため（例えば誤差が１シンボル時間以下）に、受信局１０２からの応答信号を複数回受信してもよい。
【０１０４】
また送信局１０１は、暗号キーを送信する際に、受信局が受信動作を開始するネットワーク時刻Ｔｋと伝搬遅延とから、受信局１０２にネットワーク時刻Ｔｋ丁度に到達するようにタイミングコントロール部１１８によって送信タイミングを制御する。これにより、受信局１０２では、予め定められたネットワーク時刻Ｔｋに暗号キーが到達するので、その時刻に同期させて信号を復調することで、暗号キーを入手することができるようになる。以降、送信局１０１は暗号キーを用いて、順次受信する暗号化データを復号すると共に、ユーザデータＤ２に暗号化を行いながらこれを送信する。
【０１０５】
次に、この実施の形態の無線通信システム１００の動作について説明する。無線通信システム１００の通信は、図４のような手順で行われる。
【０１０６】
先ず、送信局１０１が受信局１０２との同期をとるための信号（通信１）としてネットワーク基準時間を含む制御信号を発信（送信１Ｂ）する。受信局１０２は通信１を受信（受信１Ｔ）すると、その時刻と与えられたネットワーク基準時間とを基準にして、次の送信（送信２Ｔ）までの遅延時間（Ｔ１）と、一定時間（Ｔ２）後の次の通信３の受信端末基準時間（すなわち上述したネットワーク時刻Ｔｋ）とを設定する。受信局１０２は受信１Ｔから遅延時間（Ｔ１）だけ経過した後、送信局１０１に対して応答信号（通信２）を送信（送信２Ｔ）する。
【０１０７】
因みに、送信局１０１と受信局１０２は、上記遅延時間Ｔ１と一定時間Ｔ２の情報を、予め共有情報として互いに保持している。
【０１０８】
送信局１０１は通信２を受信（受信２Ｂ）すると同時に、送信１Ｂで出力した制御信号と受信２Ｂで受信した応答信号とから伝搬環境推定部１０１ｃが伝搬路１０３を推定する。具体的には、送信局１０１に設けられた遅延量推定部１２０が送信１Ｂと受信２Ｂの時間と、受信局での遅延時間（Ｔ１）と、各装置内で発生する処理遅延等とから伝搬路１０３における信号伝搬時間を算出する。
【０１０９】
ここで送信局１０１及び受信局１０２における装置内の処理遅延は、その装置の構成によってほぼ一定であり、システム運用時には既知情報として扱うことができる。送信局１０１の伝搬環境適応部１０１ｄ（すなわちタイミングコントロール部１１８）は信号伝搬時間と処理遅延とから、受信局１０２の受信端末基準時間（すなわちネットワーク時刻Ｔｋ）に同期するようなタイミングで信号（通信３）を送信（送信３Ｂ）する。
【０１１０】
通信３には、受信局１０２以外には漏洩させたくない秘匿情報（この実施の形態の場合、暗号キー）が含まれている。通信３の情報は、送信局１０１の処理遅延に伝搬路１０３の信号伝搬時間を加えた時間だけ遅延して、受信局１０２で受信（受信３Ｔ）される。受信局１０２は受信１Ｔで設定した受信端末基準時間を基準にして受信３Ｔを開始し復調を行う。以後、送信局１０１と受信局１０２は、通信３で伝達した暗号キーを使って情報の暗号化及び復号を行いながら、通信４以降の通信を行う。
【０１１１】
ここで通信３について、図５を用いてさらに詳しく説明する。図５において、受信端末１は送信局１０１による秘匿情報の送信先の受信局１０２であり、受信端末２はその他の端末である。
【０１１２】
通信１から通信３までの時間が十分に短いとすると、受信局（受信端末１）１０２の移動速度に対して電波の伝送速度は非常に高速なので、送信局１０１と受信局１０２の位置関係に変化があっても、伝搬路１０３の環境、特に信号伝搬時間（伝搬路遅延１）には大きな変化がない。
【０１１３】
例えば通信１から通信３まで１秒かかるものとし、受信局１０２が毎時１００［ｋｍ］で移動していると仮定すると、伝搬路遅延１の変化は１００［ｎｓ］程度である。このため、受信局（受信端末１）１０２が受信１Ｔで設定した受信端末基準時間１と、送信局１０１の伝搬環境適応部１０１ｄによって調整した送信３Ｂが、伝搬路１０３を経由して受信局１０２で受信される受信３Ｔの時刻はほぼ同期がとれており、時間調整を行う必要がない。
【０１１４】
これにより、受信端末１は受信端末基準時間１で受信及び復調を開始して、受信した受信端１通信信号を順次復調していくことで、通信情報を復元することができる。
【０１１５】
一方、この通信３を受信局（受信端末１）１０２以外の第３者（受信端末２）が傍受し、情報を復元しようとした場合を考える。受信端末２では、通信１から通信２間での情報を受け取ることはできるが、通信３の信号には受信及び復調開始時刻を示す基準時間情報（ネットワーク時刻Ｔｋ）がその中には含まれていないため、情報を復元できない。
【０１１６】
この基準時間情報は受信端末１が受信１Ｔを基準にして算出し、送信局１０１が通信１及び通信２によって伝搬路１０３の信号伝搬時間（伝搬路遅延１）を推定して当該基準時間に信号が到達するように送信制御するための目標時間である。この基準時間は伝搬路環境（すなわち伝搬路）によって異なる。この結果、正しい伝搬路遅延時間２を受信端末２が予め、或いは計測して知ることは不可能である。
【０１１７】
このように、受信端末２は通信３が送られてくる時間を知り得ない。従って受信端２通信信号に対して正しい受信端末基準時間２を設定できない。この結果、通信３の情報を正しく復元できない。これにより通信３は高いセキュリティを確保することが可能となる。
【０１１８】
以上の構成によれば、送信局１０１と受信局１０２間で同じ基準時間（ネットワーク基準時間）を共有すると共に送信局１０１と受信局１０２間での信号伝搬時間を推定し、送信局１０１がネットワーク時刻Ｔｋに受信局１０２で信号が受信されるように信号伝搬時間を考慮したタイミングで送信信号を発信し、受信局１０２ではネットワーク時刻Ｔｋで送られてきた信号を受信及び復調するようにしたことにより、セキュリティの高い無線通信システム１００を実現できる。
【０１１９】
（実施の形態２）
この実施の形態の無線通信システムは、秘匿情報を予め定められたフォーマットに従って、情報の順序を並べ換える点を除いて、実施の形態１の無線通信システム１００と同様の構成でなる。これによりこの実施の形態の無線通信システムは、一段とセキュリティが高い通信を行うことができる。
【０１２０】
実際上、この情報順序の並べ換えは、送信局１０１のバースト信号形成部１１５（図２）で行うようにすればよい。そして順序の並べ換えられた信号を元に戻す処理は、受信局１０２のストリーム形成部１４２（図３）で行うようにすればよい。ここで順序の並べ換え規則は予め送信局１０１と受信局１０２との間だけで決められたものとする。
【０１２１】
かくして、この実施の形態の無線通信システムにおいては、送信局１０１と受信局１０２で同じ基準時間を共有すると共に、伝送路１０３における信号伝搬時間を推定し、送信局１０１では信号伝搬時間を考慮したタイミングで送信信号を発信し、受信局１０２ではネットワーク時刻Ｔｋ丁度に受信した信号を復調するのに加えて、互いに通信を行っている局同士でのみ既知のフォーマットで送信データを並べ換えるようにしたことにより、実施の形態１の効果に加えて、一段とセキュリティの高い無線通信システムを実現できる。
【０１２２】
因みに、情報の順序を定めたフォーマットを１つに限定する必要はなく、複数種類のフォーマットを用意すれば、第３者に対するセキュリティを一段と向上させることもできる。
【０１２３】
（実施の形態３）
この実施の形態の無線通信システムは、上述した実施の形態１の構成に加えて、秘匿情報シンボルに疑似シンボルを混合させて送信する構成を有する。実際上、秘匿情報シンボルに疑似シンボルを混合する処理はバースト信号形成部１１５、１３２（図２、図３）で行う。また受信信号から疑似シンボルを除去する処理はストリーム形成部１２３、１４２（図２、図３）で行う。これにより、この実施の形態の無線通信システムは、実施の形態１の無線通信システム１００よりも一段とセキュリティを向上させることができる。
【０１２４】
この実施の形態の無線通信システムの動作について、実施の形態１で用いた図４及び図５を再び用いて説明する。
【０１２５】
この実施の形態の無線通信システムでは、通信３（図４）には、秘匿情報と疑似情報とが予め定められたフォーマットに従い配置される。ここで予め定められたフォーマットが、図５中のシンボル０、２、５、９が疑似シンボル、その他が秘匿シンボルであるとする。このとき、送信局は秘匿シンボルに正規の情報を、疑似シンボルに疑似情報を設定して通信３を送信（送信３Ｔ）する。
【０１２６】
通信３の情報は、送信局１０１の処理遅延に伝搬路１０３の信号伝搬時間を加えた時間だけ遅延して、受信局１０２で受信（受信３Ｔ）される。受信局１０２は、受信１Ｔで設定した受信端末基準時間（ネットワーク時刻Ｔｋ）を基準にして受信３Ｔを開始する。
【０１２７】
受信端末１では、受信端１通信信号のシンボル０が、受信端末基準時間１と同時刻であるため、前記フォーマットに従い疑似シンボルを選択、除去することで秘匿シンボルのみを抽出し、復調及び復号することができる。以後、送信局１０１と受信局１０２は、通信３で伝達した情報を基に暗号化を行いながら、通信４以降の通信を行う。
【０１２８】
受信端末２では、受信端２通信信号のシンボル０と受信端末基準信号２とが同時刻でないため、復調に必要な同期をとることができない。この結果受信信号を復調できない。
【０１２９】
これに加えて、受信信号を復調及び復号し得たとしても、正規の秘匿データを得ることは不可能となる。例えばバースト通信を行っている場合、受信電力の波形から同期時刻を推定することは可能であるが、この実施の形態のように疑似シンボルを挿入することによって、第３者が同期を行うことは非常に困難となる。これにより通信３は一段と高いセキュリティを確保することが可能となる。
【０１３０】
かくして以上の構成によれば、実施の形態１の構成に加えて、秘匿情報に擬似情報を混入させて送信するようにしたことにより、一段とセキュリティの高い通信システムを実現できる。
【０１３１】
（実施の形態４）
この実施の形態では、秘匿情報に擬似情報を混入するのに加えて、さらに同期系列を混入させて送信する。これにより、秘匿情報の送信対象外の受信局では一段と秘匿情報の復元が困難になるのに対して、秘匿情報の送信対象である受信局では同期系列を利用して受信品質のよい秘匿情報を得ることができる。
【０１３２】
実際上、この実施の形態の無線通信システムは、図２のバースト信号形成部１１５を図６に示すように構成すると共に、図３に示す復調部１４１及びストリーム形成部１４２を図７に示すように構成することで、疑似信号の混合及び疑似信号の除去を実現している。またこの実施の形態では、説明を簡単化するために、暗号化データを秘匿情報として伝送する場合についてのみ説明する。
【０１３３】
図６に示すように、この実施の形態のバースト信号形成部３００は暗号化されたユーザデータＤ３をバースト信号生成回路３０１に入力する。またバースト信号生成回路３０１にはユニークワード生成回路３０２により生成されたユニークワード系列が入力されると共に疑似信号生成回路３０３により生成された疑似信号系列が入力される。バースト信号生成回路３０１はユーザデータ系列、ユニークワード系列及び疑似信号系列をバースト状の信号に変換し、変換後の信号をスクランブル回路３０４に送出する。
【０１３４】
スクランブル回路３０４は、バースト信号をスクランブルパターン生成回路３０６により生成されたスクランブルパターンでスクランブルし、スクランブル処理後の信号をパンクチュア回路３０５に送出する。パンクチュア回路３０５は、スクランブル信号をパンクチュアパターン生成回路３０７により生成されたパンクチュアパターンでパンクチュア処理する。これによりパンクチュア処理後の信号Ｄ４は、図６に示すように、ユーザデータに疑似信号及びユニークワードがランダムに混入され、かつ歯抜けの状態とされる。そしてこのパンクチュア処理後の信号Ｄ４は変調回路１１６（図２）に送出される。なおパンクチュア処理としては、歯抜けの状態とするのではなく、特定のシンボルを挿入してもよい。
【０１３５】
次に図７を用いて、スクランブル及びパンクチュア処理された信号Ｄ４からユーザデータＤ３のみを抽出する受信局の構成について説明する。復調回路３１０は無線受信部（受信ＲＦ）１４０（図３）から出力されたスクランブル処理及びパンクチュア処理が施された受信信号Ｄ４を、位相及び利得調整回路（位相／利得調整）３１１に入力すると共に、時間同期及びユニークワード抽出回路（時間同期／ユニークワード抽出）３１２に入力する。
【０１３６】
時間同期／ユニークワード抽出回路３１２は、タイマ１４５から上述の実施の形態１で説明したネットワーク時刻Ｔｋを入力し、このネットワーク時刻Ｔｋのタイミングに基づき、受信信号Ｄ４からユニークワード系列を抽出する。そして抽出したユニークワード系列を周波数同期回路３１３に送出すると共に、位相及び利得検出回路（位相／利得検出）３１４に送出する。
【０１３７】
周波数同期回路３１３は抽出したユニークワード系列から周波数誤差を検出し、周波数情報を位相及び利得調整回路（位相／利得調整）３１１に送出する。位相／利得検出回路３１４は、ユニークワード系列から位相回転量及び利得を検出し、当該検出結果を位相／利得調整回路３１１に送出する。因みに、周波数同期回路３１３で検出された周波数情報は他の回路の同期信号としても使われる。
【０１３８】
これにより位相／利得調整回路３１１では、ユニークワード系列に基づいて正確に検出した位相回転量及び利得を使って位相調整及び利得調整ができるので、伝送時の位相変動及び利得変動を含んだスクランブルパンクチュアデータＤ４を的確に補正できるようになる。
【０１３９】
位相及び利得調整がなされたスクランブルパンクチュアデータは、ストリーム形成部３２０のデータセレクタ３２１に送出される。データセレクタ３２１は、タイマ１４５からネットワーク時刻Ｔｋを入力すると共に、位相／利得検出回路３１４から位相情報及び信号振幅情報を入力する。そしてこれらの情報に基づいてバースト状の信号を元のデータストリームに戻すと共に、パンクチュア処理により形成された信号間の隙間を埋める。このデータストリームはデスクランブル回路３２２に送出される。
【０１４０】
デスクランブル回路３２２はタイマ１４５からネットワーク時刻Ｔｋを入力すると共に、スクランブルパターン生成回路３２３からスクランブルパターンを入力する。スクランブルパターン生成回路３２３は、送信局のスクランブルパターン生成回路３０６（図６）と同じスクランブルパターンを生成する。これによりデスクランブル回路３２２は、データストリームから疑似信号系列及びユニークワード系列を除去して、ユーザデータＤ３のみを出力することができる。
【０１４１】
ここで図８に、時間同期／ユニークワード抽出回路３１２の詳細構成を示す。時間同期／ユニークワード抽出回路３１２はスクランブルパンクチュアデータＤ４をコンボルバ回路３３０に入力する。またタイマ１４５（図７）からのネットワーク時刻Ｔｋがコントローラ３３１に入力される。コンボルバ回路３３０はコントローラ３３１により時間制御される。そしてネットワーク時刻Ｔｋを基準とした一定時間の間、スクランブルパンクチュアデータからフォーマットに従って抽出したユニークワード系列とユニークワード生成回路３３２により生成されたユニークワード系列との間の相関値をとる。因みに、ユニークワード生成回路３３２は送信局側と同一のユニークワード系列を生成する。コンボルバ回路３３０はこれにより得た相関値をピーク探索回路３３３に送出する。
【０１４２】
ピーク探索回路３３３は、探索範囲設定回路３３４により設定された探索範囲内で相関値のピークを探索する。探索範囲設定回路３３４は、コントローラ３３１から出力されたネットワーク時刻Ｔｋから所定時間分だけ後の時点を中心として所定の時間幅をもった探索範囲を設定する。ここで受信局は、ユニークワード系列と擬似信号系列の配置を予め知っているので、ネットワーク時刻Ｔｋからどの程度遅れた時点でユニークワード系列のデータが復調されるかも大体知ることができる。従って、探索範囲設定回路３３４では、このおおよその時点を中心とした探索範囲が設定される。
【０１４３】
ピーク探索回路３３３は、上記探索範囲内での相関値のピークを探索する。ピーク探索結果はユニークワード選択回路３３５に送られる。ユニークワード選択回路３３５は相関値のピークに対応する信号系列をユニークワードとして選択する。
【０１４４】
図９に、コンボルバ回路３３０により得られる相関値とユニークワード（同期ワード）との関係を示す。図９（ａ）はユニークワードが１つのときであり（図中Ａがユニークワードである）、例えばネットワーク基準時間を伝送する場合などの例である。このような場合には、大きなピークは１つしか現れず、例えば時間幅Ｔ１０のように広い範囲に亘って時間同期のための探索を行うことができる。すなわち、第３者が通信傍受の目的で同期信号を得ようとした場合、比較的容易に同期信号を検出されるおそれがある。
【０１４５】
これに対して、この実施の形態のように、ユニークワード系列と疑似信号系列が混合された信号を受信した場合の、コンボルバ回路３３０により得られる相関積分値とユニークワードとの関係を、図９（ｂ）に示す。ここで擬似信号系列はユニークワード系列に対して一定時間ずらして配置され、さらに擬似信号系列はユニークワード系列と相関が高い信号系列であるとする。図６について上述したように、ユニークワード系列と疑似信号系列とは高い相関があるため、コンボルバ回路３３０が出力する相関値はユニークワード系列と擬似信号系列とで高い値を示す。例えば１つのユニークワード系列と４つの擬似信号系列がスクランブリングパンクチュアデータに存在すると、相関値には複数のピーク（図ではＡ〜Ｅの５つ）がほぼ等レベルで出現する。ユニークワードのピークがＣである場合（Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅは疑似信号によるもの）、図中の狭い時間幅Ｔ１１のみでピーク探索を行うことにより、時間同期のためのユニークワードを検出することができる。
【０１４６】
すなわちこの実施の形態の受信局では、探索範囲設定部３３４においてこの受信局しか知り得ないネットワーク時刻Ｔｋを中心とした狭い時間幅の探索範囲Ｔ１１を設定することにより、時間同期、位相変動の検出及び利得変動の検出の基になるユニークワードを的確に抽出することができる。因みに、他の受信局では、ユニークワードと相関の高い擬似信号が存在しているために、ユニークワードと疑似信号との区別が付かないので、時間同期、位相変動の補正及び利得の補正が正しく行えず、一段と通信を傍受することが困難となる。なおこの実施の形態では、複数シンボルで構成されるユニークワード系列を例に挙げたが、１シンボル単位で構成されるパイロット信号に置き換えるようにしてもよい。
【０１４７】
次に、この実施の形態の無線通信システムの動作について、受信局１０２側での同期動作に焦点を絞って、図１０を用いて説明する。つまり、通信１及び通信２は上述した実施の形態１と同様の動作を行うので、ここではその説明を省略する。
【０１４８】
送信局１０１の伝搬環境適応部１０１ｄは、伝搬環境推定部１０１ｃで推定した信号伝搬時間と、処理遅延とに基づいて受信局１０２の受信端末基準時間（ネットワーク時刻Ｔｋ）に同期するタイミングで信号（通信３）を送信（送信３Ｂ）する。通信３では、予め設定されたフォーマットに基づき同期系列、疑似同期系列（上述した擬似信号系列であるが、この実施の形態では秘匿情報に対する擬似信号というよりも同期系列に対する擬似信号として機能するので、以下このように呼ぶ）、秘匿情報が配列されて送信される。
【０１４９】
通信３の情報は、送信局１０１の処理遅延時間に信号伝搬時間を加えた時間だけ遅延して、受信端末基準時間に受信局１０２で受信（受信３Ｔ）される。受信局１０２は、受信１Ｔで設定した受信端末基準時間を基準に受信３Ｔを開始し、この受信信号から前記フォーマットに基づき同期系列（ユニークワード系列）を抽出する。そしてこれを用いて時間、周波数、位相などの同期を行う。この後、受信３Ｔで受信した受信信号から秘匿情報を分離し、当該情報の復調及び復号を行う。以後、送信局１０１と受信局１０２は、通信３で伝達した情報（例えば暗号キー）を基に暗号化を行いながら通信４以降の通信を行う。
【０１５０】
ここで通信３を、図１０を用いてさらに詳しく説明する。図１０において、シンボル４、８、Ｆを同期系列、シンボル３、７、Ｅを疑似同期系列とする。また送信局１０１は受信端末１を送信先の受信局１０２としており、受信端末２はその他の端末としている。
【０１５１】
図１０のように配置されたフレームが伝送された場合、受信端末１では同期系列がほぼ受信端末基準時間１に同期して受信されるため、予め設定されたフォーマットに従うことで同期系列（シンボル４、８、Ｆ）と疑似同期系列（シンボル３、７、Ｅ）を容易に選別、選択することができる。
【０１５２】
受信局１０２では、この同期系列を用いて、時間、周波数、位相の同期を行う。受信端末１が受信した信号（受信端１通信信号）が受信端末基準時間１に対して誤差が生じていても、疑似同期系列を誤選択しない程度の誤差であれば、この同期系列によって補正することができる。これにより受信品質を向上させることができる。
【０１５３】
また同期系列によって位相情報が変調されているような場合、位相同期をも行うことができることにより、同時に伝達された通信３の情報に対して同期検波やそれに準ずる検波が行えるため、例えば実施の形態１で説明した通信方法よりも高い品質の通信を行うことができる。
【０１５４】
一方、受信端末２は通信３が送られてくる時間を知ることができず、受信端２通信信号に対して正しい同期系列を検出できない。例えば疑似同期系列に同期系列と類似した、或いは同一の系列を用いると、受信端末２は、受信端末基準時間２に近い疑似同期系列（シンボル３、７、Ｅ）を用いて同期をとることになる。この結果、通信３で伝送された情報を正しく復調及び復号できない。これにより、通信３は高いセキュリティを確保することができる。
【０１５５】
かくして以上の構成によれば、実施の形態１の構成に加えて、送信側で秘匿情報に同期系列及び擬似同期系列を混入するようにしたことにより、一段とセキュリティの高くかつ受信品質を向上し得る無線通信システムを実現できる。
【０１５６】
因みに、この実施の形態では、受信局１０２は受信端末基準時間１を基準にして、受信信号の復調及び復号を開始するため、送信局１０１はフレームフォーマットなどを予め設定されていなくても、シンボル０以前や、シンボル９以降に任意に疑似シンボルを追加することもできる。このようにすることで、バーストの長さが可変となるため、信号振幅の形状から同期系列の位置を推定することが困難となり、第３者からの秘匿性をさらに高めることができる。さらにパンクチュア回路３０５にて挿入するシンボルの振幅を変更すれば、信号振幅の形状からの推定を一層困難にすることもできる。
【０１５７】
（実施の形態５）
図１との対応部分に同一符号を付して示す図１１において、５００は全体として、本発明の実施の形態５に係る無線通信システムを示す。無線通信システム５００は送信局５０１に２つの送信部５０２、５０３を有することを除いて、上述した実施の形態１の無線通信システム１００とほぼ同様の構成でなる。
【０１５８】
すなわち無線通信システム５００の送信局５０１は伝搬環境推定部１０１ｃ、伝搬環境適応部１０１ｄ、第１送信部５０２、第２送信部５０３、受信部１０１ｂで構成されている。実際上、第１送信部５０２、第２送信部５０３は、図２に示すような送信部１０１ａをそれぞれ有するのではなく、異なる位置にアンテナが２つ配置され、信号処理は送信部１０１ａと同様の構成でなる１つの処理部で行うようになっている。受信局１０２は送信部１０２ａ、受信部１０２ｂ、時間制御部１０２ｃで構成されている。通信は第１伝送路５０４及び第２伝送路５０５を経由して、図１２に示す通信手順で行われる。
【０１５９】
先ず送信局５０１が第１送信部５０２から、第１伝搬路５０４を経由するように出力を制御しながら、ネットワーク基準時間を含む制御信号（通信１０）を発信（送信１０Ｂ）する。受信局１０２は通信１０を受信（受信１０Ｔ）すると、その時間を基準にして、次の送信（送信２０Ｔ）までの遅延時間（Ｔ１０）と、一定時間（Ｔ２０）後の次の通信３０の受信端末基準時間１０とを設定する。受信局１０２は受信１０Ｔから遅延時間（Ｔ１０）だけ経過した後、送信局５０１に対して応答信号（通信２０）を送信（送信２０Ｔ）する。
【０１６０】
因みに、送信局５０１と受信局１０２は、上記遅延時間Ｔ１０と一定時間Ｔ２０の情報及び後述する遅延時間Ｔ１１と一定時間Ｔ２１の情報を予め共有情報として互いに保持している。
【０１６１】
送信局５０１は通信２０を受信（受信２０Ｂ）すると同時に、送信１０Ｂで送信した制御信号と受信２０Ｂで受信した応答信号とから伝搬環境推定部１０１ｃが第１伝搬路５０４の状態を推定する。具体的には、送信局５０１に設けられた遅延量推定部が送信１０Ｂと受信２０Ｂの時間と、受信局１０２での遅延時間（Ｔ１０）と、各装置内で発生する処理遅延等とから伝搬路５０４における信号伝搬時間を算出する。因みに、ここまでの処理は、実施の形態１で上述した処理と同じである。
【０１６２】
同様に、送信局５０１は第２送信部５０３から、第２伝搬路５０５を経由するように出力を制御しながら、信号（通信１１）を発信（送信１１Ｂ）する。受信局１０２は通信１１を受信（受信１１Ｔ）すると、その時間を基準にして、次の送信（送信２１Ｔ）までの遅延時間（Ｔ１１）と、一定時間（Ｔ２１）後の次の通信３１の受信端末基準時間２０とを設定する。受信局１０２は受信２０Ｔから遅延時間（Ｔ１１）だけ経過した後、送信局５０１に対して応答信号（通信２１）を送信（送信２１Ｔ）する。
【０１６３】
送信局５０１は通信２１を受信（受信２１Ｂ）すると同時に、送信１１Ｂで送信した信号（通信１１）と受信２１Ｂで受信した応答信号（通信２１）とから伝搬環境推定部１０１ｃが第２伝搬路５０５の状態を推定する。具体的には、送信局５０１に設けられた遅延量推定部が送信１１Ｂと受信２１Ｂの時間と、受信局１０２での遅延時間（Ｔ１１）と、各装置内で発生する処理遅延等とから伝搬路５０５における信号伝搬時間を算出する。
【０１６４】
送信局５０１の伝搬環境適応部１０１ｄは第１伝搬路５０４の信号伝搬時間と処理遅延とから、受信局１０２の受信端末基準時間１０に同期するように信号（通信３０）を第１送信部５０２から第１伝搬路５０４を経由するように出力を制御しながら送信（送信３０Ｂ）する。
【０１６５】
同様にして、送信局５０１の伝搬環境適応部１０１ｄは第２伝搬路５０５の信号伝搬時間と処理遅延とから、受信局１０２の受信端末基準時間２０に同期するように信号（通信３１）を第２送信部５０３から第２伝搬路５０５を経由するように出力を制御しながら送信（送信３１Ｂ）する。
【０１６６】
ここで通信３０、通信３１には、例えば暗号キー等のような秘匿情報が含まれている。通信３０の情報は、送信局５０１の処理遅延に第１伝搬路５０４での信号伝搬時間を加えた時間だけ遅延して、受信局１０２で受信（受信３０Ｔ）される。同様に通信３１の情報も処理遅延に第２伝搬路５０５での信号伝搬時間を加えた時間だけ遅延して、受信局１０２で受信（受信３１Ｔ）される。
【０１６７】
受信局１０２は、受信１０Ｔ及び受信１１Ｔで設定した各々の受信端末基準時間１０、受信端末基準時間２０を基準にして受信３０Ｔ、受信３１Ｔを開始し、受信データを復調及び復号する。以後、送信局５０１と受信局１０２は、通信３０及び通信３１で伝送した情報（暗号キー）を基に暗号化及び復号を行いながら、通信４以降の通信を行う。
【０１６８】
通信３０、通信３１について、図１３を用いてさらに詳しく説明する。図１３では、送信局５０１は受信端末１を送信先の受信局１０２としており、受信端末２をその他の端末としている。
【０１６９】
通信１０、通信１１から通信３０、通信３１までの時間が十分に短いとすると、受信局（受信端末１）１０２の移動速度に対して電波の伝搬速度は非常に高速なので、送信局５０１と受信局１０２の位置関係に変化があっても、伝搬路の環境、特に第１伝搬路５０４及び第２伝搬路５０５の遅延（伝搬路遅延１０、伝搬路遅延２０）に大きな変化はない。
【０１７０】
このため、受信局（受信端末１）１０２が受信１０Ｔ、受信１１Ｔでそれぞれ設定した受信端末基準時間１０、受信端末基準時間２０と、送信局５０１の伝搬環境適応部１０１ｄによって調整された送信３０Ｂ、送信３１Ｂが各伝搬路５０４、５０５を経由して受信局２０１で受信される受信端末基準時間１０、２０とはほぼ同期がとれており、時間調整を行う必要がない。
【０１７１】
このため、受信端末１は、通信３０については受信端末基準時間１０を基準にして、通信３１については受信端末基準時間２０を基準にして、受信した受信端１通信信号を順次復調していくことで、秘匿情報を復元できる。
【０１７２】
一方、この通信３０、通信３１を送信先でない第３者（受信端末２）が傍受して情報を復元しようとした場合を考える。受信端末２は通信１０、通信１１、通信２０、通信２１の情報を受信することはできるが、通信３０、通信３１の信号には通信開始を示す受信端末基準時間１０、２０がその中には含まれていないため、秘匿情報を復元できない。
【０１７３】
この基準時間情報は、受信端末１が受信１０Ｔ、１１Ｔを基準にして算出し、送信局５０１が通信１０、１１、２０、２１によって第１及び第２の伝搬路５０４、５０５信号伝搬時間（伝搬路遅延１０、２０）を推定して当該基準時間に信号が到達するように送信制御するための目標時間である。この基準時間は伝搬路環境（すなわち伝搬路）によって異なる。この結果、正しい伝搬路遅延時間１０、２０を受信端末２が予め、或いは計測して知ることはできない。
【０１７４】
従って、受信端末１が受信する受信端１通信信号は、通信３０、通信３１ともに受信端末１で設定された予定時刻に到達するので、受信端末１は受信端１通信信号を復元できる。これに対して、第１伝搬路５０４、第２伝搬路５０５とは共に異なる伝搬路を介して送信局５０１からの信号を受信する受信端末２では、受信端２通信信号を同期受信できない。
【０１７５】
その上、正しい伝搬路遅延時間１１、伝搬路遅延時間２１を受信端末２が予め、或いは計測して知ることはできない。これにより、受信端末２は通信３０、通信３１の到達時間を知り得ない。この結果、受信端２通信信号に対して正しい受信端末基準時間１１、受信端末基準時間２１を設定できず、通信３０、通信３１を正しく受信することはほぼ不可能である。
【０１７６】
特に秘匿情報を送信部５０２、送信部５０３に分散させて送信すれば、セキュリティの点で顕著な効果を得ることができる。
【０１７７】
かくして以上の構成によれば、実施の形態１の構成に加えて、送信側に複数の送信部５０２、５０３を複数設けることにより複数の伝搬路５０４、５０５を形成し、それぞれの伝搬路５０４、５０５を介して秘匿情報が受信局２０１の決められた時間（受信端末基準時間１０、２０）に到達するようにしたことにより、一段とセキュリティの高い無線通信システム５００を実現できる。
【０１７８】
（実施の形態６）
この実施の形態では、実施の形態１で提案した互いに通信を行っている局同士でのみで知り得るタイミングで送信データの送受信を行う構成と、実施の形態２で提案した互いに通信を行っている局同士でのみ既知のフォーマットで送信データを並べ換える構成と、実施の形態３で提案した通信情報に疑似シンボルを混入する構成と、実施の形態５で提案した複数の伝搬路を経由して通信を行う構成とを組み合わせた無線通信システムを提案する。かかる構成に加えて、この実施の形態の無線通信システムでは、実施の形態５とは異なり、２つの伝搬路を経由した信号を同時刻に受信して合成するようになされている。
以下、この実施の形態の通信方法について、図１２及び図１４を用いて説明する。
【０１７９】
ここで図１２の通信１０から通信２１までの概要は、実施の形態５で説明した内容と同じである。すなわち通信１０から通信２１までの通信により、送信局５０１と受信局１０２は、第１及び第２伝搬路５０４、５０５での信号伝搬時間を推定すると共に、両局間の動作を同期させるためのネットワーク基準時間及び受信端末基準時間を設定する。
【０１８０】
すなわち、先ず送信局５０１が第１送信部５０２から、第１伝搬路５０４を経由するように出力を制御しながら、ネットワーク基準時間を含む制御信号（通信１０）を発信（送信１０Ｂ）する。受信局１０２は通信１０を受信（受信１０Ｔ）すると、その時間を基準にして、次の送信（送信２０Ｔ）までの遅延時間（Ｔ１０）と、一定時間（Ｔ２０）後の次の通信３０の受信端末基準時間１０とを設定する。受信局１０２は受信１０Ｔから遅延時間（Ｔ１０）だけ経過した後、送信局５０１に対して応答信号（通信２０）を送信（送信２０Ｔ）する。
【０１８１】
送信局５０１は通信２０を受信（受信２０Ｂ）すると同時に、送信１０Ｂで送信した制御信号と受信２０Ｂで受信した応答信号とから伝搬環境推定部１０１ｃが第１伝搬路５０４の状態を推定する。具体的には、送信局５０１に設けられた遅延量推定部が送信１０Ｂと受信２０Ｂの時間と、受信局１０２での遅延時間（Ｔ１０）と、各装置内で発生する処理遅延等とから伝搬路５０４における信号伝搬時間を算出する。
【０１８２】
同様に、送信局５０１は第２送信部５０３から、第２伝搬路５０５を経由するように出力を制御しながら、信号（通信１１）を発信（送信１１Ｂ）する。受信局１０２は通信１１を受信（受信１１Ｔ）すると、その時間を基準にして、次の送信（送信２１Ｔ）までの遅延時間（Ｔ１１）と、一定時間（Ｔ２１）後の次の通信３１の受信端末基準時間２０とを設定する。
【０１８３】
この実施の形態の場合、上述した実施の形態５と異なり、この受信端末基準時間２０を受信端末基準時間１０と同一時刻に設定する。
【０１８４】
受信局１０２は受信２０Ｔから遅延時間（Ｔ１１）だけ経過した後、送信局５０１に対して応答信号（通信２１）を送信（送信２１Ｔ）する。
【０１８５】
送信局５０１は通信２１を受信（受信２１Ｂ）すると同時に、送信１１Ｂで送信した制御信号（通信１１）と受信２１Ｂで受信した応答信号（通信２１）とから伝搬環境推定部１０１ｃが第２伝搬路５０５の状態を推定する。具体的には、送信局５０１に設けられた遅延量推定部が送信１１Ｂと受信２１Ｂの時間と、受信局１０２での遅延時間（Ｔ１１）と、各装置内で発生する処理遅延等とから伝搬路５０５における信号伝搬時間を算出する。
【０１８６】
送信局５０１の伝搬環境適応部１０１ｄは第１伝搬路５０４の信号伝搬時間と処理遅延とから、受信局１０２の受信端末基準時間１０に同期するように信号（通信３０）を第１送信部５０２から第１伝搬路５０４を経由するように出力を制御しながら送信（送信３０Ｂ）する。
【０１８７】
同様にして、送信局５０１の伝搬環境適応部１０１ｄは第２伝搬路５０５の信号伝搬時間と処理遅延とから、受信局１０２の受信端末基準時間２０に同期するように信号（通信３１）を第２送信部５０３から第２伝搬路５０５を経由するように出力を制御しながら送信（送信３１Ｂ）する。
【０１８８】
ここで通信３０、通信３１には、例えば暗号キー等のような秘匿情報が含まれている。通信３０の情報は、送信局５０１の処理遅延に第１伝搬路５０４での信号伝搬時間を加えた時間だけ遅延して、受信局１０２で受信（受信３０Ｔ）される。同様に通信３１の情報も処理遅延に第２伝搬路５０５での信号伝搬時間を加えた時間だけ遅延して、受信局１０２で受信（受信３１Ｔ）される。
【０１８９】
受信局１０２は、受信端末基準時間１０、２０を基準にして受信３０Ｔ、３１Ｔを開始する。このとき、通信３０、通信３１の受信端末基準時間１０、２０は同時刻に設定されているため、送信局５０１からの送信データは同一時刻に受信局１０２により受信される。
【０１９０】
この結果、受信局１０２では通信３０及び通信３１は互いに干渉を起こし、それらの合成結果が受信局１０２で受信される。ここで、通信３０、通信３１の通信情報は、予め設定されたフォーマットに従い情報シンボル（秘匿情報）と疑似シンボルが混合されて構成されている。
【０１９１】
まず、説明を簡単にするために疑似シンボルが全て電力０のシンボルであると仮定する。受信局１０２の受信端末基準時間１０を基準として、通信３０の全シンボルのうち、通信３１の疑似シンボルが重なる時刻のシンボルだけが通信３１の干渉を受けない。逆に通信３１の全シンボルのうち、通信３０の疑似シンボルが重なる時刻のシンボルだけが通信３０の干渉を受けない。
【０１９２】
従って、予め両者の情報シンボルが互いに干渉しないようなフォーマットを設定しておけば、通信３０及び通信３１の両者から干渉による劣化の無い信号を受信できる。受信局１０２は、このように合成された受信信号を復調及び復号する。
【０１９３】
この実施の形態の通信３０、通信３１について、図１４を用いてさらに詳しく説明する。図１４では、シンボル０、３、６、７、９と、シンボルＢ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｉを疑似シンボルとする。また送信局５０１は受信端末１を送信先の受信局１０２としており、受信端末２はその他の端末としている。
【０１９４】
ここで受信局（受信端末１）１０２が受信１０Ｔ、受信１１Ｔで設定した受信端末基準時間１０と、送信局５０１の伝搬環境適応部１０１ｄによってタイミング調整された送信３０Ｂ、送信３１Ｂが各伝搬路５０４、５０５を経由して受信局１０２で受信される時刻とはほぼ同期がとれており、かつ通信３０、通信３１は同時刻に受信されるため、受信端１通信信号はそれぞれが干渉する。
【０１９５】
図１４では、シンボル１、２、４、５、８とそれぞれシンボルＢ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｉが合成され、シンボルＡ、Ｄ、Ｇ、Ｈ、Ｊとシンボル０、３、６、７、９が合成される。しかし、シンボル０、３、６、７、９とシンボルＢ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｉは疑似シンボルであり、その電力は０であるため、合成された受信端１通信信号は、Ａ、１、２、Ｄ、４、５、Ｇ、Ｈ、８、Ｊとなる。
【０１９６】
これら全ての情報シンボルは互いに通信によっては干渉されないため、受信した受信端１通信信号を順次復調していくことで、通信情報（秘匿情報）を獲得できる。
【０１９７】
一方、この通信３０、通信３１を送信先でない第３者（受信端末２）が傍受して情報を復元しようとした場合を考える。受信端末２は、通信１０、通信１１、通信２０、通信２１を受信することはできるが、通信３０、通信３１は受信端末１に対して同時刻に受信されるように制御されており、受信端末２ではそれぞれ異なったタイミングで受信される。従って受信端末２は通信開始を示す受信端末基準時間１０が分からない上に、情報シンボル同士が干渉し合うことにより、秘匿情報を復元できない。
【０１９８】
この基準時間情報は、受信端末１が受信１０Ｔ、１１Ｔを基準にして算出し、送信局５０１が通信１０、１１、２０、２１によって第１及び第２の伝搬路５０４、５０５信号伝搬時間（伝搬路遅延１０、２０）を推定して当該基準時間に信号が到達するように送信制御するための目標時間である。この基準時間は伝搬路環境（すなわち伝搬路）によって異なる。この結果、正しい伝搬路遅延時間１０を受信端末２が予め、或いは計測して知ることはできない。
【０１９９】
従って、受信端末１が受信する受信端１通信信号は、通信３０、通信３１ともに受信端末１で設定された予定時刻に到達するので、受信端末１は受信端１通信信号を復元できる。これに対して、第１伝搬路５０４、第２伝搬路５０５とは共に異なる伝搬路を介して送信局５０１からの信号を受信する受信端末２では、受信端２通信信号を同期受信できない。
【０２００】
その上、正しい伝搬路遅延時間１１、伝搬路遅延時間２１を受信端末２が予め、或いは計測して知ることはできない。これにより、受信端末２は通信３０、通信３１の到達時間を知り得ない。この結果、受信端２通信信号に対して正しい受信端末基準時間１１を設定できず、通信３０、通信３１を正しく受信することはほぼ不可能である。
【０２０１】
またこの実施の形態の通信方法においては万一、受信端末２（第３者）により正しい伝搬路遅延時間１１を計測でき、通信３０に対して正しい受信端末基準時間１１を設定できたとしても、秘匿情報の復元はできない。何故なら、受信端末１と異なる場所に位置する受信端末２では、通信３１は受信端末基準時間１１とは異なる時刻に受信端末２に到達する。この結果、受信時に通信３０の信号と通信３１の信号が干渉を起こし、信号が劣化するからである。
【０２０２】
この実施の形態では、通信３０と通信３１が同時刻に受信局に到達することを前提として、通信３０の信号の先頭と通信３１の信号の先頭が一致したとき、情報シンボル同士が重ならないフォーマットで情報シンボルと擬似シンボルを配置している。この結果、通信３０と通信３１が同時刻に受信できない受信局では、シンボル間干渉が生じて信号が劣化する。
【０２０３】
具体的には、図１４の受信端２通信信号では通信３０と通信３１の情報シンボル２とＡ、５とＤ、８とＧ等が互いに干渉を起こす。この結果、シンボルの相互干渉により信号が劣化し、情報シンボルを復元できなくなる。
【０２０４】
かくして以上の構成によれば、２つの信号が受信局１０２により同時刻に受信されるように送信局５０１の２つの送信部５０２、５０３の送信タイミングを制御すると共に、同時刻に受信されなかった２つの信号の情報シンボル（秘匿情報）については相互干渉により劣化するようなフォーマットで２つの送信信号を配列して送信したことにより、秘匿情報の送信対象である受信局１０２の場所以外の場所に位置する受信局では秘匿情報の復元が不可能となる。この結果、一段とセキュリティの向上した無線通信システムを実現できる。
【０２０５】
（実施の形態７）
この実施の形態では、実施の形態６の構成に加えて、秘匿情報に同期系列データを混入して送信する構成を有する。この同期系列データとしては、例えば実施の形態１で説明したユニークワードなどがある。これにより、この実施の形態では、実施の形態６の効果に加えて、秘匿情報の送信対象である受信局での受信品質を向上させることができる。
【０２０６】
この実施の形態を、図１１、図１２及び図１４を用いて説明する。通信３０、通信３１で送信されるデータは秘匿情報の送信対象である受信局１０２以外の受信局には漏洩させたくない秘匿データであり、予め所定のフォーマットに従い、情報シンボル、疑似シンボル及び同期系列シンボルが配置されて構成されている。
【０２０７】
通信３０の情報は、送信局５０１の処理遅延に第１伝搬路５０４の信号伝搬時間を加えた時間だけ遅延して、受信端末基準時間１０に受信局１０２で受信（受信３０Ｔ）される。同様に通信３１の情報も、送信局５０１の処理遅延に第２伝搬路５０５の信号伝搬時間を加えた時間だけ遅延して、受信端末基準時間１０に受信局１０２で受信される。受信局１０２は、受信端末基準時間１０を基準にして受信３０Ｔを開始する。
【０２０８】
このとき、通信３０、通信３１の受信端末基準時間１０は同時刻に設定されているため、受信局１０２では通信３０及び通信３１は同時の受信となる。従って、両者は空間上で合成されて受信局１０２で受信される。
【０２０９】
一方、通信３０、通信３１のデータは、情報シンボルと疑似シンボルと同期系列とが予め設定されたフォーマットに従って配置された構成となっている。ここで説明を簡単にするために疑似シンボルが全て電力０のシンボルであると仮定する。受信局１０２の受信端末基準時間１０を基準として、通信３０の全シンボルのうち、通信３１の疑似シンボルが重なる時刻のシンボルだけが通信３１の干渉を受けない。逆に通信３１の全シンボルのうち、通信３０の疑似シンボルが重なる時刻のシンボルだけが通信３０の干渉を受けない。
【０２１０】
このように、予め送信局５０１により通信３０、通信３１による２つの信号が同時刻に受信されることを想定して、両者が互いに干渉しないようなフォーマットを設定したことにより、通信３０及び通信３１を同時刻に受信する受信局１０２では両信号の干渉による劣化の無い信号を受信できるようになる。
【０２１１】
これらの信号を受信すると，受信局１０２は、先ず、通信３０の同期系列を用いて通信３０のシンボルに対して時間、周波数、位相などを同期させ、通信３０の情報シンボルを復調する。同様に受信局１０２は、通信３１の同期系列を用いて通信３１のシンボルに対して時間、周波数、位相などを同期させ、通信３１の情報シンボルを復調する。
【０２１２】
次に、それぞれ復調された２つの情報シンボルを合成し、復号する。以後、送信局５０１と受信局１０２は、通信３０及び通信３１で伝達した情報（例えば暗号キー）を基に暗号化及び暗号復号化を行いながら、通信４以降の通信を行う。
【０２１３】
この実施の形態の通信３０、通信３１について、図１４を用いてさらに詳しく説明する。図１４では、シンボル０、３、６、７、９と、シンボルＢ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｉを疑似シンボルとし、シンボル１、８と、シンボルＡ、Ｇを同期系列とし、シンボル２、４、５、Ｄ、Ｈ、Ｊを情報シンボルとする。
【０２１４】
ここで受信局（受信端末１）１０２が受信１０Ｔ、受信１１Ｔで設定した受信端末基準時間１０と、送信局５０１の伝搬環境適応部１０１ｄによって調整された送信３０Ｂ、送信３１Ｂが各伝搬路５０４、５０５を経由して受信局１０２で受信される受信３０Ｔ、受信３１Ｔの時刻とはほぼ同期がとれている。この結果、通信３０、通信３１は同時刻に受信されるので、受信端１通信信号ではそれぞれが干渉する。
【０２１５】
図１４では、前記フォーマットによってシンボル１、２、４、５、８とそれぞれシンボルＢ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｉが合成され、シンボルＡ、Ｄ、Ｇ、Ｈ、Ｊとシンボル０、３、６、７、９が合成されるが、シンボル０、３、６、７、９とシンボルＢ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｉは疑似シンボルであり、その電力は０であるため、合成された受信端１通信信号は、Ａ、１、２、Ｄ、４、５、Ｇ、Ｈ、８、Ｊとなる。
【０２１６】
このように全ての情報シンボルと同期系列は互いの通信により干渉されないため、受信した受信端１通信信号を順次復調していくことで、秘匿情報を含む通信情報を復元することができる。
【０２１７】
かくして以上の構成によれば、実施の形態６の構成に加えて、秘匿情報を含む送信データの中に同期系列データを混入させるようにしたことにより、実施の形態６の効果に加えて、受信局１０２では受信品質を一段と向上し得る無線通信システムを実現できる。
【０２１８】
（実施の形態８）
図１５において、８００は全体として、本発明の実施の形態８に係る無線通信システムを示す。無線通信システム８００は第１及び第２の送信局８０１、８０２を有し、各送信局８０１、８０２が網接続部８０３、８０４を介してネットワーク８０５に接続されている。また第１送信局８０１は第１伝搬路８０６を介して受信局１０２と通信すると共に、第２送信局８０２は第２伝搬路８０７を介して受信局１０２と通信するようになっている。
【０２１９】
ここで第１及び第２送信局８０１、８０２のそれぞれの構成は、網接続部８０３、８０４を有することを除いて実施の形態１で説明した送信局１０１とほぼ同様の構成でなる。また受信局１０２は第１送信局８０１に加えて、第２送信局８０２と通信することを除いて実施の形態１で説明した受信局１０２とほぼ同様の構成でなる。
【０２２０】
さらに第１及び第２の送信局８０１、８０２は、秘匿情報を含む伝送データを受信局で設定された受信端末基準時間に到達するタイミングで送信すると共に、実施の形態６で述べたように互いの伝送データが同一の受信端末基準時間に到達するようにタイミングで送信するようになっている。
【０２２１】
つまり、この実施の形態の無線通信システム８００を、実施の形態６で述べた無線通信システムと比較すると、実施の形態６の無線通信システムは同一の送信局から異なる伝搬路を介して受信局１０２に情報を送信するのに対して、無線通信システム８００は異なる送信局８０１、８０２から異なる伝搬路８０６、８０７を介して受信局１０２に情報を送信する点で異なる。
【０２２２】
ここで無線通信システムの通信８００は、第１伝搬路８０６及び第２伝搬路８０７を経由して、図１６に示すような通信手順で行われる。
【０２２３】
第１送信局８０１は送信部１０１ａから、第１伝搬路８０６を経由するように出力を制御しながら、ネットワーク基準時間を含む制御信号（通信１０）を発信（送信１０Ｂ）する。受信局１０２は通信１０を受信（受信１０Ｔ）すると、時間制御部１０２ｃで制御された所定の遅延時間（Ｔ１０）を設定する。受信局１０２は受信１０Ｔから遅延時間（Ｔ１０）だけ経過した後、第１送信局８０１に対して応答信号（通信２０）を送信（送信２０Ｔ）する。
【０２２４】
因みに、送信局８０１と受信局１０２は、予め共有情報として互いに上記遅延時間Ｔ１０を保持している。
【０２２５】
第１送信局８０１は通信２０を受信（受信２０Ｂ）すると同時に、送信１０Ｂで送信した制御信号（通信１０）と受信２０Ｂで受信した応答信号とから伝搬環境推定部１０１ｃが第１伝搬路８０６の状態を推定する。具体的には、送信局８０１に設けられた伝搬環境推定部１０１ｃが送信１０Ｂと受信２０Ｂの時間と、受信局１０２での遅延時間（Ｔ１０）と、各装置内で発生する処理遅延等とから第１伝搬路８０６における信号伝搬時間を算出する。
【０２２６】
同様に、第２送信局８０２は送信部１０１ａから、第２伝搬路８０７を経由するように出力を制御しながら、ネットワーク基準時間を含む制御信号（通信１１）を発信（送信１１Ｂ）する。受信局１０２は通信１１を受信（受信１１Ｔ）すると、時間制御部１０２ｃで制御された所定の遅延時間（Ｔ１１）を設定する。受信局１０２は受信１１Ｔから遅延時間（Ｔ１１）だけ経過した後、第２送信局８０２に対して応答信号（通信２１）を送信（送信２１Ｔ）する。
【０２２７】
因みに、送信局８０２と受信局１０２は、予め共有情報として互いに上記遅延時間Ｔ１１を保持している。
【０２２８】
第２送信局８０２は通信２１を受信（受信２１Ｂ）すると同時に、送信１１Ｂで送信した制御信号（通信１１）と受信２１Ｂで受信した応答信号とから伝搬環境推定部１０１ｃが第２伝搬路８０７の状態を推定する。具体的には、送信局８０２に設けられた伝搬環境推定部１０１ｃが送信１１Ｂと受信２１Ｂの時間と、受信局１０２での遅延時間（Ｔ１１）と、各装置内で発生する処理遅延等とから第２伝搬路８０７における信号伝搬時間を算出する。
【０２２９】
以上のように、第１送信局８０１と受信局１０２間の信号伝搬時間、第２送信局８０２と受信局１０２間の信号伝搬時間の推定が終わると、次に受信局１０２は時間制御部１０２ｃを用いて一定の時間（Ｔ２０）後に受信端末基準信号１０を設定すると共に、第１送信局８０１及び第２送信局８０２に対して、基準時刻通知信号（通信３０）を送信（送信３０Ｔ）する。
【０２３０】
第１送信局８０１は受信局１０２に送信する秘匿情報を、ネットワーク８０５から網接続部８０３を介して取得する。同様に、第２送信局８０２は受信局１０２に送信する秘匿情報を、ネットワーク８０５から網接続部８０４を介して取得する。
【０２３１】
第１送信局８０１は通信３０を受信（受信３０Ｂ）すると、第１送信局８０１の伝搬環境適応部１０１ｄが第１伝搬路８０６の信号伝搬時間と、処理遅延と受信３０Ｂの時刻とから、受信局１０２の受信端末基準時間１０に到達するように通信４０の送信タイミングを制御する。そして第１送信局８０１は信号（通信４０）を送信部１０１ａから第１伝搬路８０６を経由するように送信（送信４０Ｂ）する。
【０２３２】
同様に、第２送信局８０２は通信３０を受信（受信３１Ｂ）すると、第２送信局８０２の伝搬環境適応部１０１ｄが第２伝搬路８０７の信号伝搬時間と、処理遅延と受信３１Ｂの時刻とから、受信局１０２の受信端末基準時間１０に到達するように通信４０の送信タイミングを制御する。そして第２送信局８０２は信号（通信４１）を送信部１０１ａから第２伝搬路８０７を経由するように送信（送信４１Ｂ）する。
【０２３３】
通信４０の情報は、第１送信局８０１の処理遅延に第１伝搬路８０６の信号伝搬時間を加えた時間だけ遅延して、受信端末基準時間１０に受信局１０２で受信（受信４０Ｔ）される。同様に通信４１の情報も、第２送信局８０２の処理遅延に第２伝搬路８０７の信号伝搬時間を加えた時間だけ遅延して、受信端末基準時間１０に受信局１０２で受信される。受信局１０２は、受信端末基準時間１０を基準にして受信４０Ｔを開始する。
【０２３４】
このとき、通信４０、通信４１の受信端末基準時間１０は同時刻に設定されているため、受信局１０２では通信４０及び通信４１は同時に受信される。すなわち、両者は合成された結果として受信局１０２で受信される。
【０２３５】
ここで通信４０及び通信４１で送信されるデータは、実施の形態７の送信データと同様に、同一時刻に受信されたときに、情報シンボル、疑似シンボル及び同期系列シンボルが、情報シンボル同士で干渉し合わないように配列されている。これにより、実施の形態７と同様に、通信４０、通信４１の内容は受信局１０２のみで復調及び復号できるようになる。因みに、通信４０の前半部を擬似シンボルとし、同様に通信４１の後半部を擬似シンボルに設定すれば（あるいは、通信４０、通信４１の到達時刻に一定間隔で設ける）、受信局１０２は第１及び第２の受信局８０１、８０２からの情報を連続して受け取ることができるようになる。
【０２３６】
かくして以上の構成によれば、秘匿情報を複数の情報ブロックに分割し、分割した秘匿情報を専用回線などのセキュリティの高い通信回線を用いて複数の送信局に分配し、分配された秘匿情報を受信局に送信するようにしたことにより、一段と高いセキュリティをもって秘匿情報を送信し得る無線通信システム８００を実現できる。
【０２３７】
（実施の形態９）
図１との対応部分に同一符号を付して示す図１７において、９００は全体として本発明の実施の形態９に係る無線通信システムを示す。無線通信システム９００は、それぞれ、図１で上述した送信部１０１ａ及び受信部１０１ｂからなる第１及び第２送受信部９０２、９０３を有する。そして第１送受信部９０２は第１伝搬路９０６を経由して受信局１０２と通信すると共に、第２送受信部９０３は第２伝搬路９０７を経由して受信局１０２と通信する。
【０２３８】
ここで送信局９０１と受信局１０２との通信動作は、後述するように、送信局９０１が第１及び第２伝搬路９０６、９０７を経由して受信する受信電力を推定すると共に、推定した電力に応じて送信電力を制御して受信局１０２に対して信号を発信する点を除いて、図１１を用いて説明した実施の形態５の無線通信システム５００と同様である。
【０２３９】
ここで図１８に、この実施の形態による送信局９０１の詳細構成を示す。図１８では、図２と対応する部分に同一符号を付してある。この実施の形態の場合、伝搬環境推定部９０４は遅延量推定部９０４ａ及び電力測定部９０４ｂにより構成されている。また伝搬環境適応部９０５はタイミングコントロール部９０５ａ及び電力制御部９０５ｂにより構成されている。
【０２４０】
そして第１送受信部９０２の復調部１２２により抽出された例えばユニークワード等の既知信号が遅延量推定部９０４ａに入力されると共に、第２送受信部９０３の復調部（図示せず）により抽出されたユニークワード等の既知信号が遅延量推定部９０４ａに入力される。遅延量推定部９０４ａは、実施の形態１でも述べたように、ネットワーク時刻と既知信号とから信号伝搬時間を推定する。この実施の形態の場合には、第１及び第２の伝搬路９０６、９０７それぞれの信号伝搬時間を推定する。
【０２４１】
そしてタイミングコントロール部９０５ａが遅延量推定部９０４ａにより得られた第１伝搬路９０６の信号伝搬時間を考慮して、第１送受信部９０２からの信号が第１伝搬路９０６を経由して予め決められたネットワーク時刻に受信局１０２に到達するようにバッファ１１７の出力タイミングを調整する。
【０２４２】
同様にタイミングコントロール部９０５ａは遅延量推定部９０４ａにより得られた第２伝搬路９０７の信号伝搬時間を考慮して、第２送受信部９０３からの信号が第２伝搬路９０７を経由して予め決められたネットワーク時刻に受信局１０２に到達するようにバッファ（図示せず）の出力タイミングを調整する。
【０２４３】
伝搬環境推定部９０４の電力測定部９０４ｂは、第１送受信部９０２の無線受信部（受信ＲＦ）１２１の出力を入力し、第１送受信部９０２で受信した受信信号の電力を測定する。同様に電力測定部９０４ｂは、第２送受信部９０３の無線受信部（図示せず）の出力を入力し、第２送受信部９０３で受信した受信信号の電力を測定する。
【０２４４】
伝搬環境適応部９０５の電力制御部９０５ｂは、予め設定された電力値と電力測定部９０４ｂで得られた受信電力測定結果とを比較し、当該比較結果に基づいて、第１及び第２送受信局９０２、９０３の送信電力を制御する。具体的には、第１又は第２送受信部９０２、９０３で受信した受信電力が所定値より小さい場合には、各送信部１０１ａの無線送信部（送信ＲＦ）１１９を制御することにより送信電力が大きくなるように制御する。これとは逆に、第１又は第２送受信部９０２、９０３で受信した受信電力が所定値より大きい場合には、各送信部１０１ａの無線送信部（送信ＲＦ）１１９を制御することにより、送信電力が小さくなるように制御する。
【０２４５】
これにより無線通信システム９００においては、秘匿情報の送信対象である受信局１０２のみが送信局９０１の第１送受信部９０２及び第２送受信部９０３から受信レベルの最適な受信信号を受信できるようになる。
【０２４６】
この結果、受信局１０２では、受信レベルが伝搬路９０６、９０６に適応して最適で、かつ受信動作に同期した同一時刻に到達する２つの信号の合成結果を得ることができる。これにより受信局１０２では、秘匿情報を確実に復調することができる。
【０２４７】
これに対して、第３者は、受信局１０２と異なる場所で送信局９０１からの情報を受信するので、その信号を復調するのに適切な受信レベル及び適切な受信タイミングを得ることが困難になるので、受信信号の復調も困難となる。
【０２４８】
次に、図１４及び図１６を再び用いて、無線通信システム９００の動作について説明する。
【０２４９】
先ず送信局９０１が第１送信部９０２から、第１伝搬路９０６を経由するように出力を制御しながら、ネットワーク基準時間を含む信号（通信１０）を発信（送信１０Ｂ）する。受信局１０２は通信１０を受信（受信１０Ｔ）すると、時間制御部１０２ｃで制御された所定の遅延時間（Ｔ１０）を設定する。受信局１０２は受信１０Ｔから遅延時間（Ｔ１０）だけ経過した後、送信局９０１に対して応答信号（通信２０）を予め定められた電力で送信（送信２０Ｔ）する。因みに、送信局９０１と受信局１０２は、予め共有情報として互いに上記遅延時間Ｔ１０を保持している。
【０２５０】
送信局９０１は通信２０を受信（受信２０Ｂ）すると同時に、送信１０Ｂで送信した伝搬路推定用信号（通信１０）と受信２０Ｂで受信した応答信号（通信２０）とから伝搬環境推定部９０４が第１伝搬路９０６の状態を推定する。具体的には、第１伝搬路９０６での信号伝搬時間と電力減衰量を推定する。伝搬路９０６での電力減衰量の推定は、受信２０Ｂの電力を測定し、その値と予め定められた応答信号（通信２０）の出力電力との差に基づいて行う。
【０２５１】
同様に送信局９０１は第２送信部９０３から、第２伝搬路９０７を経由するように出力を制御しながら、ネットワーク基準時間を含む信号（通信１１）を発信（送信１１Ｂ）する。受信局１０２は通信１１を受信（受信１１Ｔ）すると、時間制御部１０２ｃで制御された所定の遅延時間（Ｔ１１）を設定する。受信局１０２は受信１１Ｔから遅延時間（Ｔ１１）だけ経過した後、送信局９０１に対して応答信号（通信２１）を予め定められた電力で送信（送信２１Ｔ）する。因みに、送信局９０１と受信局１０２は、予め共有情報として互いに上記遅延時間Ｔ１１を保持している。
【０２５２】
送信局９０１は通信２１を受信（受信２１Ｂ）すると同時に、送信１１Ｂで送信した伝搬路推定用信号（通信１１）と受信２１Ｂで受信した応答信号（通信２１）とから伝搬環境推定部９０４が第２伝搬路９０７の状態を推定する。具体的には、第２伝搬路９０７での信号伝搬時間と電力減衰量を推定する。伝搬路９０７での電力減衰量の推定は、受信２１Ｂの電力を測定し、その値と予め定められた応答信号（通信２１）の出力電力との差に基づいて行う。
【０２５３】
このように送信局９０１は、通信３０、通信３１に基づいて、第１及び第２伝搬路９０６、９０７における信号伝搬時間及び信号電力減衰量を推定する。
【０２５４】
受信局１０２は時間制御部１０２ｃを用いて一定の時間（Ｔ２０）後に受信端末基準信号１０を設定すると共に、送信局９０１に対して基準時刻通知信号（通信３０）を送信（送信３０Ｔ）する。
【０２５５】
次に、送信局９０１は第１送受信部９０２から秘匿情報を含む信号を通信４０で送信（送信４０Ｂ）すると共に、第２送受信部９０３から秘匿情報を含む信号を通信４１で送信（送信４１Ｂ）する。このとき送信局９０１は、受信局１０２で設定された受信端末基準時間１０に２つの信号が同時に到達するように送信タイミングを制御すると共に、受信局１０２が最適な電力で２つの信号を受信できるように送信電力を制御する。
【０２５６】
受信局１０２は、受信端末基準時間１０を基準にして受信４０Ｔを開始する。このとき通信４０、通信４１の受信端末基準時間１０は同時刻に設定されているため、受信局１０２では通信４０及び通信４１は同時に受信される。すなわち、両者は合成された結果として受信局１０２で受信される。
【０２５７】
この実施の形態の場合、通信４０、通信４１において同一の情報を送信するようになされている。これにより受信局１０２では、パスダイバーシティ効果を得ることができる。またこの実施の形態の場合、送信局９０１は通信４０、通信４１を非常に低い電力で送信するようになっている。これにより２つの信号の互いに同じシンボル同士を合成して受信できる受信局１０２では復調に十分な信号レベルを得ることができるのに対して、受信局１０２とは異なる場所に位置する他の受信局では、通信４０、通信４１からは復調に必要な信号レベルを得ることはできない。
【０２５８】
かくして以上の構成によれば、送信局９０１に複数の送受信部９０２、９０３を設けることにより送信局９０１と受信局１０２との間に複数の伝搬路９０６、９０７を形成し、各伝搬路９０６、９０７で通信を行った場合の電力減衰量を推定し、受信局１０２が複数の伝搬路９０６、９０７を介して到達する各受信信号を合成して受信したときに復調し得る最低レベルの送信電力で上記複数の送受信部９０２、９０３から秘匿情報を送信したことにより、受信局１０２以外の場所に位置する他の受信局では当該秘匿情報を復調することが困難になる。この結果、一段とセキュリティの高い通信を行うことができる無線通信システム９００を実現し得る。
【０２５９】
（実施の形態１０）
図１９において、１０００は全体として本発明の実施の形態１０に係る無線通信システムを示す。無線通信システム１０００の送信局１００１は、偏波面の直交した２つの直線偏波のアンテナＡＮ２０、ＡＮ２１からなるアンテナ部１００３を有する。また受信局１００２のアンテナ部１００４は１つの直線偏波のアンテナＡＮ３０を有する。
【０２６０】
これにより、無線通信システム１０００においては、受信局１００２のアンテナＡＮ３０の偏波面を、送信局１００１と受信局１００２のみが共有する伝搬路環境として、この伝搬路環境を考慮して送信局１００１から受信局１００２に秘匿情報を伝送するようになされている。
【０２６１】
すなわち、先ず、受信局１００２から送られてくる伝送波に基づいて、送信局１００１の伝搬環境推定部１００６が受信局１００２のアンテナＡＮ３０の偏波面を推定する。次に伝搬環境推定部１００６により求めた推定結果に基づいて、送信局１００１の放射特性制御部１００８が受信局１００２でのみ受信できるような放射特性を形成するようにアンテナ部１００３を制御するようになっている。
【０２６２】
また無線通信システム１０００の送信局１００１及び受信局１００２には時間制御部１００７、１０１０が設けられており、当該時間制御部１００７、１０１０によって実施の形態１と同様に、送信局１００１と受信局１００２のみで共有できる伝搬路１０１１での信号伝搬時間を考慮した送信タイミングで、送信局１００１から受信局１００２に秘匿情報を送信する。これにより受信局１００２のみが秘匿情報を受信して復元できるようになっている。
【０２６３】
従って、図１９の時間制御部１００７は、図１の伝搬環境推定部１０１ｃ及び伝搬環境適応部１０１ｄに相当する。受信局１００２は、図３と同様の構成なので、ここでは詳細な説明を省略する。簡単に説明すると、アンテナＡＮ３０はアンテナＡＮ１２に相当し、送受信部１００９は送信部１０２ａ及び受信部１０２ｂに相当し、時間制御部１０１０は時間制御部１０２ｃに相当する。
【０２６４】
送信局１００１の具体的構成を図２０に示す。図２との対応部分に同一符号を付して示す図２０において、送信局１００１は、大きく分けて、送信部１０１２、受信部１０１３、伝搬環境推定部１００６及び時間制御部１００７により構成されている。ここで図１９の送受信部１００５は、送信部１０１２及び受信部１０１３に相当する。
【０２６５】
送信局１００１は、受信局１００２からの電波を、互いの偏波面が直交するように設けられた２つの直線偏波アンテナＡＮ２０、ＡＮ２１で受信する。そしてそれぞれのアンテナ出力を無線受信部（受信ＲＦ）１２１に入力する。無線受信部１２１はそれぞれのアンテナ出力に対してダウンコンバートやアナログディジタル変換処理等の無線処理を施し、処理後の信号を復調部１２２及び伝搬環境推定部１００６に送出する。
【０２６６】
伝搬環境推定部１００６は無線通信処理された２つのアンテナ出力に基づいて、受信局１００２のアンテナの偏波面を推定し、推定結果を放射特性制御部１００８に送出する。放射特性制御部１００８は推定結果に基づいて、受信局１００２での受信電力が最大になるように無線送信部（送信ＲＦ）１１９を制御する。
【０２６７】
伝搬環境推定部１００６は、図２１に示すように構成されている。また放射特性制御部１００８は、図２２に示すように構成されている。
【０２６８】
伝搬環境推定部１００６は電界強度検出部１０２０及び位相差検出部１０２１を有する。電界強度検出部１０２０は２つのアンテナ出力に基づいて、それぞれのアンテナ出力の電界強度を検出する。また位相差検出部１０２１は２つのアンテナ出力に基づいて、それぞれのアンテナ出力の位相差を求める。偏波推定部１０２２は２つのアンテナ出力の電界強度と位相差から受信信号の偏波状態を推定する。
【０２６９】
一般に偏波面の直交する２つのアンテナ（Ｖ、Ｈ）を用いると、図２３で示すように、電磁波の偏波（図中のｐ）は、アンテナの放射特性で与えられる偏波面（図中のＶ、Ｈ）上に投影した電界強度（図中のＥｖ、Ｅｈ）と両受信信号の位相差で求めることができる。例えば偏波ｐを楕円偏波として、その長軸とアンテナ（Ｖ、Ｈ）からなる角度や扁平率は電界強度（Ｅｖ、Ｅｈ）及び位相差φを用いて求めることができる。また角度については、Ｅｖ、Ｅｈから近似することもできる。
【０２７０】
この実施の形態の伝搬環境推定部１００６では、このことを利用して、偏波ｐの長軸とアンテナとからなる角度や、扁平率などの情報からなる偏波状態を推定するようになっている。
【０２７１】
放射特性制御部１００８は、図２２に示すように、送信信号及び偏波推定部１０２２により得られた推定値信号を、電界強度制御部１０３０及び位相制御部１０３１にそれぞれ入力する。合成部１０３２は電界強度と位相とから直交するアンテナＡＮ２０、ＡＮ２１に対応する信号ベクトル（Ｖベクトル、Ｈベクトル）を生成する。そしてＶ方向ベクトルの振幅、位相に応じた送信信号を無線送信部１１９を介してＶ方向アンテナＡＮ２１に出力すると共に、Ｈ方向ベクトルの振幅、位相に応じた送信信号を無線送信部１１９を介してＨ方向アンテナＡＮ２０に出力する。
【０２７２】
これにより、伝搬環境推定部１０２０が推定した偏波状態に基づいて、受信局１００２のアンテナ部１００４での受信電力が最大になるように、すなわち偏波ｐの長軸とアンテナの放射特性で与えられる偏波面の軸とが一致するように、送信信号の偏波面を制御し得るようになっている。
【０２７３】
次に、図２４を参照して、無線通信システム１０００の動作について説明する。なおここでは送信局１００１と受信局１００２間での送受信タイミングは実施の形態１と同様なので、電波の偏波面を調整する点のみに着目して説明する。
【０２７４】
先ず、受信局１００２が偏波推定用信号（通信１）を発信（送信１Ｔ）する。ここで受信局１００２のアンテナ部１００４は放射特性として直線偏波の特性を有するアンテナＡＮ３０で構成されているため、当該アンテナＡＮ３０が送信する電磁波はある特定の偏波面を有している。
【０２７５】
この送信信号は、伝搬路１０１１上における反射や回折などにより、偏波面が回転し、遅延が加わった状態で送信局１００１のアンテナ部１００３で受信される。送信局１００１のアンテナ部１００３には、放射特性が直線偏波のアンテナＡＮ２０、ＡＮ２１が、偏波面が互いに直交するように配置されているので、受信信号の偏波面に依らず安定した受信を行うことができる。
【０２７６】
送信局１００１はアンテナ部１００３により通信１を受信（受信１Ｂ）すると、伝搬環境推定部１００６ａが２つのアンテナＡＮ２０、ＡＮ２１で受信した各受信信号を演算処理することで受信信号の偏波状態を推定する。
【０２７７】
次に放射特性制御部１００８は伝搬環境推定部１００６が推定した偏波状態に基づいて、受信局１００２のアンテナ部１００４での受信電力が最大になるように、すなわち偏波ｐの長軸とアンテナＡＮ３０の放射特性で与えられる偏波面の軸とが一致するように、送信信号の偏波面を制御して通信２を送信（送信２Ｂ）する。この偏波面の制御は、受信時の推定方法とは逆の演算を行うことで実現できる。
【０２７８】
このようにして偏波面を制御して送信信号を出力すると、受信局１００２のアンテナ部１００４では送信局１００１からの通信２の信号を最適な偏波面で受信できる。受信局１００２はアンテナ部１００４で通信２を受信（受信２Ｔ）する。因みに、送信局１００１は通信２により秘匿情報を含む伝送データを受信局１００２に送信する。無線通信システム１００は以後、同様にして送信局１００１と受信局１００２間で通信３以降の通信を行う。
【０２７９】
ここで送信局１００１と受信局１００２が見通しの良い環境で通信を行う場合、偏波面は安定的に保たれているため、この実施の形態による通信は安定して行うことができる。一方、両者の通信路間に障害物があり、直接波のみで通信が行えないような環境では、周囲の状況により影響を受け偏波面は乱れる。しかし、伝搬路環境（この実施の形態では偏波面にあたる）を推定した時刻と、その伝搬路環境を用いて通信を実際に行う時刻との間隔が十分に短ければ、伝搬路環境は準静的であると見なすことができるので問題はない。
【０２８０】
例えば、送信局１００１と受信局１００２の双方が固定されており、両者の通信路上に人のように移動速度が低速の障害物が存在する場合がこれに相当する。また例えば送信局１００１が道路上に配置され、受信局１００２が自動車に搭載された場合のように、送信局１００１と受信局１００２の通信路間に障害物がなくても、状況の変化により偏波面が乱れるため、これに相当する。
【０２８１】
これらの場合、送信局１００１、受信局１００２の一方、或いは両方が移動していても、伝搬路環境を推定した時刻と、その伝搬路環境を用いて通信を実際に行う時刻との間隔が十分に短いと考えることができるので、伝搬路環境は準静的であると見なすことができる。
【０２８２】
これに対して、通信１及び通信２を正当な通信相手でない第３者が傍受し、情報を引き出そうとした場合を考える。この場合、不当な受信端末が通信２の情報を受け取るためには、偏波面を適当に合わせる必要がある。
【０２８３】
送信局１００１と受信局１００２は、偏波面の軸合わせを通信１によって行っているが、通信１は受信局１００２からの出力信号であるため、不当な受信端末が送信局１００１からの偏波面を推定することはできない。つまり受信局１００２のアンテナ端における通信２の偏波状態を事前に知ることはできないため、これを傍受することは不可能となる。
【０２８４】
この結果、不当な受信局が譬え通信１を傍受することができたとしても、通信２は通信１における偏波面に適応して制御されて送られるため、不当な受信局は送信局１００１から出力される電磁波の偏波面を事前に知ることはできない。
【０２８５】
図２５を用いて詳しく説明する。図２５の通信１、通信２は図２４中のそれと同一である。また図２５において、受信局１０４０は、秘匿情報の送信対象ではない不当な受信局を示す。
【０２８６】
ここで送信局１００１及び受信局１００２は通信１及び通信２を伝搬路１０１１を介して行う。不当な受信局１０４０がこれらの通信１及び通信２を受信する場合を考える。送信局１００１と受信局１００２間では通信１及び通信２は共に伝搬路１０１１を介して行われる。これに対して、受信局１０４０では、通信１は伝搬路１０４１を介して受信し、通信２は伝搬路１０４２を介して受信することになる。
【０２８７】
このように、受信局１０４０が受信局１００２の出力する通信１を受信する際の伝搬路１０４１と、受信局１０４０が送信局１００１の出力する通信２を受信する際の伝搬路１０４２は、伝搬路１０１１と異なる。この結果、受信局１０４０は、通信１を傍受することにより、受信局１００２との間で形成される伝搬路１０４１を推定できたとしても、この伝搬路１０４１は送信局１００１との間で形成される伝搬路１０４２とは異なるため、通信２を正しく受信することはできない。そのため、不当な受信局１０４０が通信１や通信２のうちのいずれかの情報、または両方の情報を安定して入手することは不可能である。
【０２８８】
一般に電磁波を用いた無線通信システムにおいては、送信側と受信側との間でアンテナなどの偏波特性を合わせる必要があり、これを正しく行わないと通信品質などの特性劣化を招く。例えば、アンテナの放射特性のうち偏波特性が水平方向に対して一様であれば、送信局、受信局ともにアンテナの放射特性の偏波面を接地面に対して垂直になるように偏波面の調整を行えばよい。偏波面を地表面に対して垂直とした垂直偏波の場合などは、水平方向に対して放射特性を一様に設計することが容易である。
【０２８９】
一方、アンテナの放射特性が水平方向に対して一様でない場合、送信局、受信局の間で偏波面の調整を行うことが必要となる。これを図２６、図２７を用いて具体的に説明する。電磁波が地表面方向と平行な方向に伝搬するような無線通信システムでは、図２６（ａ）に示すように、送信装置や受信装置のアンテナＡＮを接地面に対して垂直に配置することにより、アンテナＡＮの放射特性を垂直偏波に設定できる。ここでは接地面がほぼ水平に保たれることを想定しており、また水平方向に対しての放射特性が一様であること想定している。
【０２９０】
次に図２６（ｂ）に示すように、アンテナＡＮを水平方向に設置した場合の具体例を考える。図中のアンテナがダイポールアンテナであるとすると、水平方向に対して放射特性が一様ではなく、偏波面も装置本体１０５０との位置関係によって異なる。このような構成で、高さ方向へ電波を発信するようなシステムを例に考える。
【０２９１】
図２７の１０５０を送信装置、１０５１、１０５２を受信装置であるとし、各装置１０５０、１０５１、１０５２のアンテナの放射特性はその偏波面が図中の矢印方向であると仮定する。ここで送信装置１０５０を送信局１００１に、受信装置１０５２を受信局１００２に置き換えて、送信装置１０５０が受信装置１０５２の偏波面を推定し、推定結果より送信装置１０５０の偏波面を制御した状態が、この実施の形態の無線通信システム１０００に当てはまる。
【０２９２】
図２７のように、送信装置１０５０の偏波面に対して、受信装置１０５２の接地面を水平に保って設置した場合でも、偏波面から見た自由度があるため、状況によって通信環境が大きく異なってくる。
【０２９３】
従って、送信装置１０５０、受信装置１０５２のように偏波面が同一軸上に揃っている場合、受信装置１０５２は感度よく受信できるが、受信装置１０５１のように偏波面が送信装置１０５０と直交して配置されている場合には、アンテナの放射特性により受信電力が十分でなくなるため、受信品質が悪くなる。
【０２９４】
ここでは送受信間の無線伝搬路において偏波面が回転しないことを仮定して説明したが、偏波面は反射などによりその軸が変化することが知られている。そのような場合でも各装置のアンテナ端における偏波面については同様のことが言える。このような状態においても、この実施の形態の構成によれば、送信装置１１０１が受信装置１１０２の偏波面と同じになるように送信波を制御するため、送信側と受信側の偏波面を調整することなく安定した通信を行うことができる。
【０２９５】
さらに送信装置１０５０と受信装置１０５２の通信を第３者が受信装置１０５１を用いて傍受しようとする場合について説明する。上述の通り、受信装置１０５１の偏波面を受信状況が良くなるように送信装置１０５０から送信される偏波面に合わせて設置する必要がある。しかし、送信波の偏波面は受信装置１０５２の偏波面に適応して制御されているので、受信装置１０５１から知ることはできない。
【０２９６】
また前述の通り、受信装置１０５２の設置方向により偏波面が異なるため、それを常時知ることは不可能である。また譬え受信装置１０５２の設置状況などから偏波面の状態を推測しても、送信装置１０５０と受信装置１０５２間の伝搬路と、送信装置１０５０と受信装置１０５１間の伝搬路は異なるため、この実際に正しい状態を知ることは不可能である。従って第３者が送信装置１０５０と受信装置１０５２の通信を傍受することは不可能である。
【０２９７】
さらに上述した通り、伝搬路上で反射や回折などの現象が起こると、電磁波の偏波面が変化するので、第３者が偏波面を推定することは困難である。反射や回折が多発する環境は屋内や室内、またパーティションのように障害物が多くあるオフィスのような場所が良く知られている。
【０２９８】
因みに、この実施の形態の場合、送信局１００１が受信局１００２のアンテナＡＮ３０に対して最適な偏波面を有する直線偏波の電磁波に秘匿情報を含む真の情報を重畳させて送信すると共に、それに直交する軸に平行な偏波面を有する直線偏波の電磁波に疑似情報を重畳させて送信することも考えられる。
【０２９９】
これにより無線通信システム１０００においては、受信局１００２ではアンテナＡＮ３０の特性により真の情報は正常に受信されるのに対して、疑似情報は受信されない。これにより複雑な構成を用いることなく、真の情報のみを選択的に受信できる。
【０３００】
つまり受信局１００２は、どの信号が秘匿情報で、どの信号が擬似情報かを予め知る必要はない。また送信局１００１では、受信側でのデータの分離を考慮したデータ配列を行うことなく、自由に秘匿化を施すことができるようになる。さらに第３者は原理的に秘匿情報と疑似情報とを分離することができないので、高いセキュリティを確保できるようになる。
【０３０１】
無線通信システム１０００は、通信３以降の通信を、上述した通信１、通信２と同様に偏波面を合わせながら行う。因みに、通信３以降で、全ての送信データに対して偏波面を合わせて伝送してもよいが、暗号キーのような特に重要な秘匿情報のみを偏波面を合わせて伝送した後は、通常の暗号化処理のみを施して伝送するようにしてもよい。
【０３０２】
かくして以上の構成によれば、実施の形態１の構成に加えて、受信局１００２から送られてくる伝送波に基づいて送信局１００１の伝搬環境推定部１００６により受信局１００２のアンテナＡＮ３０の偏波面を推定し、送信局１００１が当該推定結果に基づいて受信局１００２でのみ受信できるような放射特性を有する伝送波を形成し、当該伝送波に秘匿情報を重畳して受信局１００２に伝送するようにしたことにより、実施の形態１の効果に加えて、一段とセキュリティの高い無線通信システム１０００を実現できる。
【０３０３】
因みにこの実施の形態では垂直偏波、水平偏波を例に挙げたが、地表面に対して一定の角度傾いた偏波面を考えると第３者による秘匿情報の受信は一層困難になる。例えば直線偏波特性を持つダイポールアンテナを地表面に対してある角度をつけて設置する場合は、上述の通り水平方向に対してアンテナの放射特性が異なり、放射特性はアンテナの見かけの角度によって変化する。すなわち放射特性は、図２７に示す送信装置１０５０と受信装置１０５２との相対的な位置関係により変化する。この結果、第３者から偏波面を推定することは一層に困難となる。
【０３０４】
また直交する偏波面特性を有するヘリカルアンテナなどのアンテナを用いて、直交偏波面への放射信号の振幅、位相を制御すれば、電気的に偏波面を制御することもできる。このような構成をとることで、視覚的に偏波面を推定することが困難となり、一段とセキュリティの高いシステムを実現できる。
【０３０５】
さらに以上の説明では、送信局１００１が最初から受信局１００２のアンテナＡＮ３０に対して最適な偏波面を有する直線偏波の電磁波を出力する場合について述べたが、電源投入時のように受信局１００２のアンテナＡＮ３０の特性を推定するまでは、送信局１００１から円偏波である電磁波を放射してもよい。このようにすれば、受信局１００２はアンテナＡＮ３０の放射特性に関わらず、ＲＡＣＨ（Random Access Channel）等の無線リンクを確立するための信号を安定して受信できるようになる。
【０３０６】
またこの実施の形態においては、時間的にシンボルが独立している変調方式を用いた場合、シンボル毎に上述した偏波面の制御による情報の秘匿化を実施するかしないかを設定することもできる。これによりシンボルの一部に対して秘匿化を施すことでより安定した通信を行うことができるようになる。
【０３０７】
（実施の形態１１）
図１９との対応部分に同一符号を付して示す図２８において、１１００は全体として、本発明の実施の形態１１に係る無線通信システムを示す。無線通信システム１１００は、受信局１１０１のアンテナ部１１０２が偏波面の直交した２つの直線偏波のアンテナＡＮ６０、ＡＮ６１からなると共に、受信局１１０１にアンテナ部１１０２の放射特性を制御する放射特性制御部１１０４が設けられている点を除いて、図１９の無線通信システムと同様の構成でなる。
【０３０８】
次に、図２４を用いて、無線通信システム１１００の動作について説明する。なおここでは送信局１００１と受信局１１０１間での送受信タイミングは実施の形態１と同様なので、電波の偏波面を調整する点のみに着目して説明する。
【０３０９】
先ず、受信局１１０１が偏波推定用信号（通信１）を発信（送信１Ｔ）する。このとき放射特性制御部１１０４はアンテナ部１１０２から基準となる偏波面が出力されるように送受信部１１０３を介してアンテナ部１１０２の放射特性を制御する。この送信信号は伝搬路１０１１上における反射や回折などにより、偏波面が回転し、遅延が加わった状態で送信局１００１のアンテナ部１００３で受信される。
【０３１０】
送信局１００１は伝搬環境推定部１００６において通信１の受信（受信１Ｂ）信号から、受信局１１０１が基準とする偏波面を推定し、推定結果を保持する。次に放射特性制御部１００８は伝搬環境推定部１００６が推定した基準とする偏波面に対して予め設定してある角度だけ偏波面を回転させるよう制御し、通信２を送信（送信２Ｂ）する。
【０３１１】
受信局１１０１は放射特性制御部１１０４によりアンテナ部１１０２の放射特性を、基準とする偏波面から放射特性制御部１００８が偏波面を回転させた上記角度だけ回転させるように制御して、通信２を受信（受信２Ｔ）する。
【０３１２】
すなわち、送信局１００１の放射特性制御部１００８と受信局１１０１の放射特性制御部１１０４には、予め互いの局のみで共有する偏波面の回転情報が記憶されている。従って、送信局１００１からの通信２の偏波面と、受信局１１０１が制御した放射特性の偏波面は基準偏波面から同一角度だけ回転しているため、受信局１１０１は最適な放射特性で通信２を受信（受信２Ｔ）することができる。以後、同様にして送信局１００１と受信局１１０１は通信を行う。
【０３１３】
かくして以上の構成によれば、実施の形態１０の構成に加えて、受信局１１０１側でも放射特性を適応的に変化し得るように受信局１１０１を構成すると共に、送信局１００１と受信局１１０１とで偏波面の回転情報を共有して互いの偏波面を合わせて通信を行うようにしたことにより、実施の形態１０により得られる効果に加えて、一段とセキュリティの高い無線通信システム１１００を実現できる。
【０３１４】
すなわち、譬え第３者が通信１での偏波面を知り得たとしても、通信２では偏波面が変更されるため、この変更された偏波面を知ることは困難となる。また通信毎に偏波面を回転させれば、よりセキュリティを向上させることもできる。
【０３１５】
さらに直交する２つの偏波面に各々独立した情報を付加し、通信１で与えられる偏波面を基準にして、各情報を分離することもできる。このようにすれば、伝送量を２倍にでき、かつ第３者からはそれらを推定できない極めて秘匿性の高い通信が実現可能となる。
【０３１６】
一般に、送信局１００１は受信局１１０１に対して通信に使用可能な周波数や時刻を通知し、受信局１１０１はそれらのリソースを用いて通信を行う。また一般に、受信局１１０１はそれらのリソースを用いてキャリアの状態を監視してキャリアが空いている時刻に通信を開始する。これらの条件としては、周波数と時刻の２つが大きな要素であったが、この実施の形態では、これらに偏波を加えることで、通信自体の容量を最大２倍まで増加させることもできる。
【０３１７】
但しこの場合、周波数や時間は空間同一性を有しているが、偏波状況は伝搬路によって変化するため場所によってその環境が異なる。そのため偏波干渉状況は送信局１００１と受信局１１０１では、その位置が異なることが問題となる。しかし、送信局１００１と受信局１１０１との伝搬路１０１１における偏波状態がほぼ同一であるような環境、例えば送信局１００１と受信局１１０１とが見通しできる環境やそれに近い環境におかれている場合には、上述したような偏波による多重化も可能となる。
【０３１８】
このように、送信局１００１と受信局１１０１間での通信、送信局１００１と他受信局間での通信の２つの通信が同時刻、同周波数で偏波多重しているような場合には、２つの通信を同期させて偏波面をある時間毎に切り換えるようにすれば、第３者からは２つの通信を分離することが困難となるため、セキュリティを高めることができる。
【０３１９】
一方、見通しができないような環境では、互いの通信の干渉を避けるために受信局１１０１により周囲の他受信局から発せられる通信状況を監視し、監視情報を送信局１００１に通知し、互いに干渉しない条件が整ったときに送信を行えば、見通しができる条件の場合と同様の通信が可能となる。
【０３２０】
またマルチパス環境を考えた場合、各々のパスの偏波面の回転方向や角度が異なるため、各パスからの偏波面はそれぞれ異なる。この実施の形態においては、受信局１１０１では偏波面の状況に応じて選択的に特定のパスを受信することになる。これは結果として、送信局１００１から受信局１１０１への伝搬路１０１１を制限することになるので、マルチパスによる影響を軽減する効果を得ることができる。
【０３２１】
（実施の形態１２）
この実施の形態の無線通信システム１２００は、図２９に示すように、秘匿情報を送信する送信局１２０１が異なる位置に配置された２つの送受信部１２０３、１２０４を有する。また２つの送受信部１２０３、１２０４からそれぞれ異なる伝搬路１２０７、１２０８を介して受信局１２０２のみが秘匿情報を得ることができる最適な送信電力及び指向性送信を行う。
【０３２２】
送受信部１２０３、１２０４により受信された受信信号は伝搬環境推定部１２０５に送出される。伝搬環境推定部１２０５は２つの受信信号に基づいて２つの伝搬路１２０７、１２０８の環境を推定する。具体的には、各伝搬路１２０７、１２０８での信号伝搬時間と信号の到来方向を推定する。
【０３２３】
伝搬環境適応部１２０６は伝搬環境推定部１２０５の推定結果に基づいて、送受信部１２０３、１２０４が受信局１２０２に秘匿情報を送信する際の送信動作を制御する。具体的には、第１に、各送受信部１２０３、１２０８から発信された信号が予め設定された受信時刻に受信局１２０２に受信されるように各送受信部１２０３、１２０４の送信タイミングを制御する。また第２に、各送受信部１２０３、１２０４での送信時の指向性が受信局１２０２に向くように指向性送信を行う。
【０３２４】
図２との対応部分に同一符号を付して示す図３０は、送信局１２０１の詳細構成を示す。図３０からも分かるように、図２９で示した２つの送受信部１２０３、１２０４は、単に、異なる位置にアレイアンテナＡＮ７０、ＡＮ７１が２つ設けられているだけであり、信号処理部分は同一のものとなっている。そして図３０の到来方向推定部１２１０及び遅延量推定部１２０が図２９の伝搬環境推定部１２０５に相当すると共に、図３０のビームフォーマ１２２２及びタイミングコントロール部１１８が図２９の伝搬環境適応部１２０６に相当する。
【０３２５】
ここで送信局１２０１による秘匿情報の送信タイミングについては、上述の実施の形態で詳述したので、この実施の形態では、秘匿情報の指向性送信について重点的に説明する。
【０３２６】
到来方向推定部１２１０は、無線受信部（受信ＲＦ）１２１を介して２つのアレイアンテナ出力を入力すると、それらの受信信号の振幅と位相に基づいて受信局１２０２により発信された信号の到来方向を推定する。具体的には、２つのアレイアンテナＡＮ７０、ＡＮ７１の受信信号にそれぞれ乗じる重み係数を順次変更し、重み付け加算値が最大となる重み係数を求めることで到来方向を推定する。そして到来方向推定部１２１０により推定された推定結果（すなわち各アレイアンテナＡＮ７０、ＡＮ７１に対する重み係数）は送信部１２２０のビームフォーマ１２２２に送出される。
【０３２７】
ここで送信部１２２０のバースト信号形成部１２２１、ビームフォーマ１２２２及び変調部１２２３は、図３１に示すように構成されている。因みに、この実施の形態の送信部１２２０は、送信データを符号拡散すると共に多重化するようになっている。
【０３２８】
バースト信号形成部１２２１は、データ分割回路１２３０に暗号キーや暗号化されたユーザデータを入力する。データ分割回路１２３０は入力したデータを複数のデータに分割（この実施の形態の場合には２つ）して続くコンボルバ回路１２３１ａ、１２３１ｂに送出する。実際上、データ分割回路１２３０は入力したデータを複数のデータＤ１２ａ、Ｄ１２ｂに分割して続くコンボルバ回路１２３１ａ、１２３１ｂに送出する。ここで送受信間では拡散符号は共有するが、分割されたデータＤ１２ａ、Ｄ１２ｂがそれぞれどの符号に対応するかを事前に共有する必要はない。但し、受信電力の大きい信号がデータＤ１２ａ、他がデータＤ１２ｂといったように定めておく。ここでは暗号キーや暗号化データ等の秘匿データがデータＤ１２ａであり、他の情報データがデータＤ１２ｂである。
【０３２９】
コンボルバ回路１２３１ａ、１２３１ｂは、入力されたデータと符号生成回路１２３２により生成された符号とを使って畳み込み演算を行うことにより、入力データを符号拡散する。符号拡散された各データはビームフォーマ１２２２の利得制御（ＧＣ）回路１２３４ｂ、１２３４ｃに入力される。また利得制御回路１２３４ａには擬似信号生成回路１２３３により生成された擬似信号が入力される。
【０３３０】
利得制御回路１２３４ａ〜１２３４ｃは、到来方向推定部１２１０からの推定値に基づいて各入力データの利得を制御する。各利得制御回路１２３４ａ〜１２３４ｃの出力は、アンテナマトリクス回路１２３５ａ〜１２３５ｃに入力される。アンテナマトリクス回路１２３５ａ〜１２３５ｃには到来方向推定部１２１０からの推定値も入力される。
【０３３１】
各アンテナマトリクス回路１２３５ａ〜１２３５ｃは、対応する利得制御回路１２３４ａ〜１２３４ｃの出力に、到来方向推定部１２１０からの推定値（最適重み係数）と受信局１２０２における受信状態（受信電力や遅延分散など）とに基づくベクトル値を乗算する。具体的には、推定した伝搬路環境に基づき、受信局１２０２において受信電力を最大にしたり、最小にする信号電力制御を行う。
【０３３２】
ここで秘匿情報が入力されるアンテナマトリクス回路１２３５ｂでは、到来方向推定部１２１０で求められた推定値に基づき、データＤ１２ａが受信局１２０２において受信レベルが最大となるように設定される。同様にデータＤ１２ｂが入力されるアンテナマトリクス回路１２３５ｃでは、推定値に基づき、データＤ１２ｂが受信局１２０２においてその受信レベルが十分大きく、かつデータＤ１２ａより小さくなるように設定される。これにより分割された秘匿情報は、受信局１２０２において異なる受信レベルで受信される。
【０３３３】
これに対して、擬似情報が入力されるアンテナマトリクス回路１２３５ａでは、到来方向推定部１２１０で求められた推定結果に基づいて、受信局１２０２においてヌル（波の干渉によって電力が０となる箇所）を形成するように制御する。これにより受信局１２０２では擬似信号は受信されず、受信局１２０２とは異なる位置の他の受信局では擬似信号が受信されるようになる。
【０３３４】
アンテナマトリクス回路１２３５ａ〜１２３５ｃによりベクトル化された各送信データは、変調部１２２３の合成／周波数変換回路１２３７でベクトル加算され、これにより得られた各エレメント値はローカル発振器１２３６により得られた周波数で周波数変換される。周波数変換されたエレメント信号はアレイアンテナＡＮ７０、ＡＮ７１の対応するエレメントアンテナから出力される。
【０３３５】
上述したように送信局１２０１は、データＤ１２をアンテナの放射特性のメインローブに割り当て、データＤ１２ｂをサイドローブに割り当て、擬似情報をヌルに割り当てることにより、受信局１２０２での受信状態を制御する。これにより、秘匿情報の送信対象である受信局１２０２は分割された秘匿情報であるデータＤ１２ａ、Ｄ１２ｂを各々電力差をもった状態で良好に受信できるが、他の受信局では各データＤ１２ａ、Ｄ１２ｂの電力差が逆転したり、擬似情報が妨害するなどして秘匿情報の受信ができなくなる。
【０３３６】
図３２に、受信局１２０２の受信部１２４０内の復調部１２４１とストリーム形成部１２４２の構成を示す。因みに、受信局１２０２の他の構成は、図３に示す受信局１０２の構成と同様である。復調部１２４１は受信ＲＦ部１４０（図３）の出力をコンボルバ回路１２４３に入力する。各コンボルバ回路１２４３には、送信局１２０１で用いられた拡散符号と同一の符号が符号生成回路１２４４から入力される。
【０３３７】
コンボルバ回路１２４３はタイマ１４５により指定されたタイミングで畳み込み演算する。これにより、各コンボルバ回路１２４３からは拡散符号に対応したデータＤ１２ａ、Ｄ１２ｂが各受信レベル情報と共に出力される。例えばあるコンボルバ回路１２４３からは秘匿情報が出力され、別のコンボルバ回路１２４３からは秘匿情報以外の有意情報が出力され、さらに別のコンボルバ回路１２４３からは擬似情報が出力される。これらの出力データと受信レベルを用いて、各データが選択／分離される。因みに、他の受信局では、拡散符号により畳み込み演算する最適なタイミングを知ることが困難な上、譬え知り得たとしても異なった受信レベルで受信されるため、これらの各データが選択／分離し得ない。
【０３３８】
コンボルバ回路１２４３から出力された各データは検波器１２４５を介してストリーム形成回路１２４２のデータ並べ換え／選択回路１２４７に送出されると共に、振幅検出回路１２４６に送出される。振幅検出回路１２４６は各データの振幅を検出する。ここで送信局１２０１は、受信局１２０２に対して、データ１２ａが最大レベルで、データＤ１２ｂがそれより小さなレベルで、擬似情報が最小の受信レベルとなるように送信を制御しているので、振幅検出回路１２４６から各データに対応した受信レベルの情報が出力される。
【０３３９】
振幅検出回路１２４６により得られた検出結果は、データ並べ換え／選択回路１２４７に送出される。データ並べ換え／選択回路１２４７は、振幅検出回路１２４６により得られた検出結果に基づいて、振幅値の大小に応じて検波器１２４５から出力されたデータを並べ換える。そして振幅値の最大のデータをＤ１２ａ、２番目のデータをＤ１２ｂとしてデータ列を出力する。
【０３４０】
次に、この実施の形態の無線通信システム１２００の動作を、図３３を用いて説明する。
【０３４１】
まず、受信局１２０２は送信局１２０１に対して、予め定められた伝搬路推定用信号を通信１により出力（送信１Ｔ）する。送信局１２０１は、第１伝搬路１２０７を経由した信号を第１送受信部１２０３（図３０のアレイアンテナＡＮ７０）で、第２伝搬路１２０８を経由した信号を第２送受信部１２０４（図３０のアレイアンテナＡＮ７１）で受信する。
【０３４２】
このとき送信局１２０１は、既知信号としての伝搬路推定用信号を、第１送受信部１２０３と第２送受信部１２０４とで受信することにより、第１伝搬路１２０７と第２伝搬路１２０８の伝搬路環境を推定する。
【０３４３】
送信局１２０１は、受信局１２０２から出力された信号から推定した伝搬路環境を逆に利用して、第１送受信部１２０３と第２送受信部１２０４から出力する信号を制御する。具体的には、送信局１２０１の伝搬環境適応部１２０６が推定された伝搬路環境（受信波の到来方向）に応じて、受信局１２０２の受信端における秘匿情報の信号電力が高くなるように、第１送受信部１２０３及び第２送受信部１２０４を制御して信号（通信２）を出力（送信２Ｂ）する。その後、同様にして通信３以降を行う。
【０３４４】
通信２では、送信局１２０１から受信局１２０２に秘匿情報が送信される。通信２の情報は、送信局１２０１の第１送受信部１２０３から第１伝搬路１２０７を経由したものと、第２送受信部１２０４から第２伝搬路１２０８を経由したものとの合成結果として、受信局１２０２で受信（受信２Ｔ）される。上述した通り、通信２は受信局１２０２の受信端における信号電力が高くなるように制御されているため、受信局１２０２は安定して受信２Ｔを行うことができ、秘匿情報を復調できる。
【０３４５】
またこのようにして出力された信号（通信２）は、第１送受信部１２０３と第２送受信部１２０４の２カ所で出力されるため、空間合成された結果としての信号は受信する場所によって異なってくる。上記説明によると、受信局１２０２の受信端における受信電力が最大になるように送信制御したが、通信品質の高くなるように制御することが重要なので、遅延波などによって通信品質が低下するような場合には、受信電力を下げてマルチパス成分を低減することも有効である。
【０３４６】
一方、秘匿情報を含む通信２を送信先でない第３者が傍受し、情報を引き出そうとした場合、通信１により情報の傍受が行えたとしても、通信２では受信局１２０２の受信端で最適な受信信号が空間合成されるように送信制御されているため、第３者がこの信号を受信してもその受信レベルが異なっており、情報を入手することは困難である。
【０３４７】
またこの実施の形態の場合、通信２において、同時刻に、秘匿情報に加えて擬似情報を符号分割多重して送信するようになっている。そして受信局１２０２では、送信局１２０１と同じ拡散符号を使って各情報データを復元する。ここで実施の形態のようにデータ毎に符号系列を変えた場合、その符号系列の有する周波数要素が異なるため伝搬路環境で受ける影響も異なる。
【０３４８】
これにより、この実施の形態のように多重したチャネルに秘匿情報を分散させることによって、チャネル同士の伝搬状況による影響が異なってくるため、第３者は秘匿情報を入手することが一段と困難になる。
【０３４９】
なおここまでの説明では、受信局１２０２の受信端に最適な受信信号が到達するように、第１送受信部１２０３と第２送受信部１２０４の送信信号を制御する点に着目した。以下では、同時刻、同周波数に２つのチャネル（秘匿情報、擬似情報）を重畳し、２以上からなる送信信号を用いて空間的に合成し、受信局１２０２の受信端においての受信電力を各チャネルに対して独立に制御する点に着目して説明する。
【０３５０】
送信局１２０１は受信局１２０２から受信（受信１Ｂ）した既知信号である伝搬路推定用信号に基づいて、第１伝搬路１２０７と第２伝搬路１２０８とを推定する。次に送信局１２０１は２種類の情報を２チャネル分符号分割多重して受信局１２０２に対して送信する。
【０３５１】
ここでそれぞれに割り当てるチャネルは、拡散ゲインが等しくなるように、かつ直交した関係であるものを選択する。このとき第１情報として、秘匿情報を、推定した伝搬路状況に基づき受信局１２０２の受信端で最適な受信状況になるように送信する。ここでは最適な受信状況として受信電力が最大になるように制御する。第２情報として、疑似情報を、推定した伝搬路状況に基づき受信局１２０２の受信端で受信電力が第１情報より小さくなるように制御して送信する。
【０３５２】
このようにして放射された通信２は、空間的に合成され受信局１２０２で受信される。空間的に合成された結果として、受信端において、第１情報は電力の大きい信号として、第２情報は電力の小さい信号として、符号分割多重された状態で受信される。受信された信号系列は拡散符号を用いて逆拡散することにより、互いの信号を取り出すことができるが、拡散ゲインは等しく設定されているため、各情報の受信電力に応じて一方は電力が大きく他方は電力が小さくなる。受信局１２０２ではこの受信電力の大きなチャネルの情報を秘匿情報として選択し、他方のチャネルの情報を疑似情報として扱うことで、秘匿情報を容易に選択できる。
【０３５３】
一方、この情報を第３者が傍受し復元しようとしても、第１情報の受信状態と第２情報の受信状態は受信する場所によって異なってくるため、事前に知ることもできなければ、受信信号系列から知ることは不可能である。このため、通信２を第３者が知ることができない。
【０３５４】
このように周波数拡散を行うことにより、ノイズへの耐性が高まるため通信品質を高めることができるといった効果も得られる。
【０３５５】
因みに、疑似情報を重畳したチャネルについて、各伝搬路１２０７、１２０８を通じて合成受信した電力が小さくなるように制御する場合について述べたが、疑似情報を重畳したチャネルの受信電力を０とする、つまり互いにキャンセルさせるように制御する場合、キャンセルされる空間領域は極めて狭域であるといった特長がある。
【０３５６】
ここで電磁波が空間合成される様子を図３４に示す。図３４は、２波による定在波の様子を示したものである。横軸は位置、縦軸は電力を示している。この図からも分かるとおり、最大レベルを０ｄＢに正規化したとき、ほとんどの位置が−１０ｄＢ以上である。また−２０ｄＢ以下となるような空間合成により、電波が互いにキャンセルされて電力の低い箇所は鋭いピークを有しており、位置が少しずれただけで急激に電力が上昇する。
【０３５７】
この特性を利用して、例えば第１情報の信号電力を−１０ｄＢｍ程度に設定し、第２情報を受信端においてキャンセルされるように送信制御すると、第２情報の妨害が無視できる領域は限られた領域しかなく、ほとんどの領域において第１情報を正しく受信できないことが分かる。つまり通信ターゲットである受信局１２０２が位置する場所以外の場所では、第１情報が第２情報によって妨害される。これにより第３者が第１情報を入手することは非常に困難となる。
【０３５８】
かくして以上の構成によれば、秘匿情報を、複数の伝搬路１２０７、１２０８を介して設定された時刻に受信局１２０２で受信されるタイミングで送信するのに加えて、秘匿情報の送信先である受信局１２０２で当該秘匿情報の受信電力が最大となるように送信局１２０１での指向性を制御したことにより、第３者による秘匿情報の入手を一段と困難にすると共に、受信局１２０２において通信品質の良い秘匿情報を得ることができる無線通信システム１２００を実現できる。
【０３５９】
またこの実施の形態では、アレイアンテナ技術と高い親和性がある。この技術は、電気的に放射特性を制御できると言った大きな特長を有しており、この実施の形態ではそれを積極的に応用している。
【０３６０】
そのためアレイアンテナ自体が有している特長をそのまま活用することができ、例えば説明中にある通信２を行っている際に、受信局１２０２との通信には関係ない方向に向けて別チャネルの通信を実施することもでき、あるいはマルチパス環境下での通信において放射特性を制御することもできる。これらを行うことによって、通信容量の増加させることができ、あるいはマルチパスの影響を低減することもできる。
【０３６１】
（他の実施の形態）
（１）なお上述の実施の形態では、受信端末基準時間の基準となる時刻を、送信局が通信１により受信局に送信するネットワーク基準時間とした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は送信局と受信局との間で一致した時刻を有していればよい。例えば予め設定してある時刻を基準とすることもできる。また受信局から基準時刻通知信号を送信局に送信すれば、伝送路遅延を推定できている送信局は、基準時刻通知信号の受信時刻から、受信局に対して基準時刻を合わせることもできる。
【０３６２】
（２）また上述の実施の形態４では、送信局が受信局で設定した受信端末基準時間に秘匿情報を含む送信データが到達するような送信タイミングで送信を行う場合について述べたが、本発明はこれに限らず、送信局が受信局で設定した受信端末基準時間に対して、所定時間分だけ時間をずらした送信タイミングで秘匿情報を含む送信データを送信するようにしてもよい。この場合、受信局は、実施の形態４で上述したように、秘匿情報の送信対象である受信局のみが抽出し得る同期系列信号を使って受信処理を行う。
【０３６３】
具体的に、図４を用いて説明する。先ず送信局が受信局に対してネットワーク基準時間を含む制御信号を送信する（通信１）。次に受信局は一定時間（Ｔ１）後に送信局に対して応答信号を送信する（通信２）と共に、受信端基準時刻（Ｔｋ）を設定する。次に送信局は通信１及び通信２から伝搬路の状態を推定する。具体的には、信号伝搬時間（Ｔｄ）を推定する。
【０３６４】
次に送信局は受信局に対して通信３を行なう。このとき送信局は推定した信号伝搬時間（Ｔｄ）や装置で発生する処理遅延時間から送信時刻を算出し、送信タイミングを制御する。送信局は通信３が受信局に受信端基準時刻（Ｔｋ）に到達するように時間制御するが、この際、追加情報に従って定められる遅延量（Ｔｓ）を受信端基準時刻（Ｔｋ）に加えて通信３を送信する。
この結果、受信局では、通信３が時刻（Ｔｋ＋Ｔｓ）に受信される。受信局では、時刻（Ｔｋ）を中心として数シンボルにわたって通信３に対する受信処理を行うことにより時間同期を行う。ここで時間同期を行うことができるのは、送信信号中に送信局と受信局の間だけで分かっているフォーマットで同期系列信号が配置されているためである。すなわち実施の形態４で上述した構成の受信局では、受信端基準時刻（Ｔｋ）丁度に送信データが到達しなくても、同期系列信号を利用して受信処理を行うことができる。
【０３６５】
そして時間同期の結果と、時刻（Ｔｋ）の差（Ｔｓ）を追加情報として、別途処理系に渡す。このとき、追加情報を用いて以下の応用が考えられる。
【０３６６】
第１に、送受信局間で複数のスクランブルフォーマットを定めておき、追加情報によってこれらを切り替えることである。第２に、秘匿情報を複数に分割し、追加情報によってその種別を伝達することである。つまり、送信局が秘匿情報を第１及び第２の情報に分割して送信し、受信局では追加情報（Ｔｓ）がプラスの場合には第１の分割秘匿情報を復調し、マイナスの場合には第２の分割秘匿情報を復調する。さらに第３に、暗号化パターンを複数用意しておき、追加情報（Ｔｓ）によってそれらを切り替えることである。
【０３６７】
かくするにつき、他の受信局では、一層秘匿情報を復元することが困難となる。また秘匿情報の送受信を行っている送信局と受信局では、受信端基準時刻（Ｔｋ）丁度でなくても、秘匿情報を復元できるようになるので、設計の自由度が増す。
【０３６８】
（３）また上述の実施の形態では、全情報に対して、受信局で設定された受信端末基準時間に送信局から送信された信号が到達するように、送信局による送信タイミングを制御する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、暗号キーのように特に重要な秘匿情報の伝送に対してのみこのような送受信を行い、他の情報に対しては、パイロット信号のような同期信号を付加して通常のタイミングで送信を行うようにしてもよい。このようにすることで同期信号を付加せず、同期復調処理を行わないことにより生じる復調時の不安定さを最小限に抑制することができ、全体としての通信品質を向上させることができる。
【０３６９】
（４）また上述の実施の形態では、同期系列、疑似同期系列を複数シンボルにより構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、それぞれを１シンボルで構成するようにしてもよい。また疑似同期系列は疑似シンボルや情報シンボルや同期系列の一部として兼用するようにしてもよい。
【０３７０】
また同期系列として、例えばｓｉｎ波のように単調なパターンの繰り返しを用いるようにしてもよい。この場合、秘匿情報の送信対象である受信端末１はその同期系列の開始時間を推定することができるのに対して、受信端末２はどのパターンが同期系列の開始時間かを推定できない。従って同期系列の一部を疑似同期系列にしても、同期系列から得られる基準位相がタイミングによって変化（回転）すろため、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０３７１】
また同期系列を１種類に限定する必要はなく、複数種類の同期系列を用いるようにしてもよい。このようにすれば、第３者による秘匿情報の復調及び復号は一層と困難となる。さらに同期系列の種類によって情報シンボルと疑似シンボルの配置を示したフォーマットを変更すれば、一段と高いセキュリティを確保できる。
【０３７２】
（５）また上述の実施の形態では、疑似シンボルに疑似情報を載せる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、疑似シンボルに、第１正規情報に対する誤り検出機能や誤り訂正機能を、第２正規情報として載せるようにしてもよい。また畳込符号系列や、ブロック符号系列に代表される情報系列と、その疑似情報系列に置き換えることもできる。
【０３７３】
（６）また上述の実施の形態では、送信局に送信部を２つ設けることにより、第１伝搬路及び第２伝搬路の２つの伝搬路を経由した通信を行う場合について述べたが、本発明はこれに限らず、送信部を３つ以上設けることにより通信を行う伝搬路を３つ以上にしてもよい。
【０３７４】
さらに上述の実施の形態では、送信局に送信部を２つ設けることにより２つの伝搬路通信を実現する場合について述べたが、複数の伝搬路通信を実現する方法はこれに限らず、例えば各送信部を別々の位置に配置することでも異なる伝搬路通信を実現できる。また送信部は同位置に設置して、各送信部の指向性を狭めたアンテナを適用してもよい。また送信部は１つとすると共に送信部にアダプティブアレイアンテナを適用し、電波の反射や回折などの特性を利用することにより異なる通信伝搬路を形成するようにしてもよい。要は、互いに秘匿情報を通信し合っている無線通信局間のみが共有できる複数の伝搬路を形成すればよい。
【０３７５】
（７）また上述の実施の形態では、説明を簡単化するために、疑似シンボルの電力を０と仮定して説明したが、疑似シンボルの電力は０である必要はない。有意シンボルとの干渉を小さくするには、疑似シンボル電力を十分に小さくすればよい。またベクトル合成した結果の電力が十分に小さくなるように疑似シンボルを複数部分に分割してもよい。
【０３７６】
（８）上述の実施の形態では、偏波状態の推定として、楕円偏波ｐの長軸とアンテナからなる角度と、扁平率を求める例を挙げたが、図２１及び図２２で示した構成のうち、電界強度検出部１０２０や電界強度制御部１０２１のみを用いることで、おおよその長軸角度のみを求めて偏波面を制御してもよく、偏波面を制御する方法としては、このような簡易な構成に換えてもよい。
【０３７７】
また上述の実施の形態では、直線偏波を用いた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、円偏波についても同様の効果を得ることができる。この場合は、垂直偏波や水平偏波が右旋偏波、左旋偏波に置き換わる。
【０３７８】
（９）また上述の実施の形態１０、１１では、送信局と受信局間で１つの伝搬路を用いて通信する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、複数の伝搬路についても同様の通信を達成することができるのは明らかである。
【０３７９】
この場合、第１伝搬路を用いた通信と第２伝搬路を用いた通信を、時刻をずらして行えば、時間ダイバーシチ効果を得ることができる。逆に、両通信を同時刻に行えば、パスダイバーシチ効果と得ることができる。当然、２つ以上の伝搬路を第３者が推定することは１つの伝搬路を推定することよりも困難となるので、複数の伝搬路に情報を分散させれば、秘匿情報のセキュリティを飛躍的に高くすることができる。
【０３８０】
（１０）また上述の実施の形態１０では、アンテナとしてダイポールアンテナを例に挙げたが、アンテナの種類には限定されず、ヘリカルアンテナや平面アンテナ、パラボラアンテナ、八木アンテナ、その他全てのアンテナを用いた場合も同様の効果を得ることができる。さらに複数のアンテナを用いて指向性を電気的に制御するアダプティブアレイアンテナ技術を用いて、通信に関係ない方向に対して疑似情報を放射すれば、第３者による秘匿情報の傍受を一層困難にすることができる。また放射特性と共に偏波面の角度を変更できるようになる。またアレイアンテナのような電気的に指向性を制御し得るアンテナを用いれば、複数の伝搬路を用いた通信方法への適用も容易となる。
【０３８１】
（１１）また上述の実施の形態では、秘匿情報のセキュリティに着目して説明したが、上述した秘匿情報の通信時に行った伝搬環境推定に加え、その後の通信でも伝搬環境の推定を行い、両方の推定結果を比較すれば、送信局において受信局が秘匿情報の通信相手であるか否かを認証することもできる。
【０３８２】
（１２）また上述の実施の形態１０、１１では、伝搬環境推定用に偏波推定用信号を出力する場合について述べたが、この偏波推定用信号としては正弦波でもよく、１シンボル以上で構成される信号系列であってもよい。
【０３８３】
さらに上述の実施の形態１０、１１では、偏波推定用信号を直線偏波とすることで、伝搬路における偏波面の回転角と振幅を検出する場合について述べたが、ある偏波面の信号とそれに直交する偏波面の信号とを分離できるように、例えば時刻をずらして偏波推定用信号を送信したり、互いに直交する偏波推定用信号を割り当てて多重送信すれば、偏波推定用信号の送信側と受信側とで偏波の回転や位相差までも検出できる。
【０３８４】
（１３）また上述の実施の形態１２では、拡散符号を用いて秘匿情報に加えて、擬似情報を符号分割多重して受信局に送信する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば各データを周波数分割多重したり直交周波数分割多重して送信してもよい。
【０３８５】
（１４）また上述の実施の形態１２では、第１情報（秘匿情報）と第２情報（擬似情報）に用いる符号系列の拡散ゲインを等しくする場合について述べたが、必ずしも等しくする必要はない。また直交性についても必ずしも必要ではなく、受信局の受信端において受信電力に十分な差が出るよう制御すれば、全く同一の符号系列を第１情報と第２情報とに与えて拡散した場合でも、あるいは符号長が１（すなわち拡散をしない）であるような構成でも実現できる。この場合、第３者が傍受した受信信号では疑似情報を重畳した第２情報の信号が妨害波となるので、第３者は第１情報を入手できない。
【０３８６】
またここでは、第１情報と第２情報に同一符号を割り当てても本発明が実施できることを説明したが、第２情報が受信端において空間合成されたときの受信電力が十分小さくなるように制御すれば、受信信号はほぼ第１情報のみとなり多重された信号を分離する必要がなくなる。つまり、多重の段階で符号拡散を行わなくても同様の効果を得ることができる。
【０３８７】
従って、第１情報と第２情報については、推定した伝搬路状況に基づき、受信局の受信端での受信電力を、一方を大きく、他方の電力をそれに対して十分小さく制御することによってのみ重畳させるだけでよい。このようにすれば、伝送効率を落とすことなく通信２で秘匿情報を伝送できる。この場合、小さい信号の総合電力が大きい信号の電力に対して１ｄＢ程度以上の電力差がつけば受信側でこれらを分離できる。
【０３８８】
（１５）また上記説明では、多重方式として各キャリアに対して拡散符号を割り当てる符号分割多重（ＣＤＭＡ）方式について述べたが、ＯＦＤＭ多重を用いても同様の効果を得ることができる。すなわちＣＤＭＡの場合は、拡散符号毎の合成電力を制御したが、ＯＦＤＭを適用する場合は、サブキャリア毎の合成電力を制御すればよい。例えばサブキャリアを複数グループ（例えば奇数サブキャリアと偶数サブキャリア）に分割し、サブキャリアグループ毎の合成電力を制御すればよい。
【０３８９】
（１６）また実施の形態１２では、多重した第２情報を疑似情報とした場合について述べたが、第２情報は擬似情報に限らず、例えば他チャネルの情報でもよい。このようにすれば、伝送効率を高めることができる。また第１情報、第２情報共に秘匿情報として送信し、受信局において受信電力の大きさに応じて第１情報と第２情報とを分離し、復号することもできる。
【０３９０】
さらに送信局から送信する第１情報、第２情報に加えて、両者の電力値やその大きさの順番、或いは両者の電力比等の情報を重畳して送信してもよい。また通信２で送信するデータの多重数は２つや３つに限らず、４以上の情報を多重して送信してもよい。この場合、受信局では、それらの信号を受信電力の大きさに準じて、第１から第ｎ（ｎは２以上の自然数）の情報に分離し、復号できる。このようにすれば、第３者が傍受しようとしても、伝搬路が異なるため、正しい受信電力の大きさの順番が得られないため、情報の秘匿性が高まる。
【０３９１】
（１７）また上述の実施の形態１２では、送信局が送受信部を２つ有する場合について述べたが、送受信部の数は２つに限定されない。またアレイアンテナを用いて放射特性を制御する場合、アンテナ素子をＮとすると空間合成により信号がキャンセルされて信号電力が０になるようなヌル特性をＮ−１個だけ作れることが知られている。この特長を用いた方法について、図３５を用いて説明する。
【０３９２】
図２９との対応部分に同一符号を付した図３５に示すように、無線通信システム１３００は、送信局１３０１に第３送受信部１３０２が加えられ、伝搬路として第３伝搬路１３０７が新たに形成される。
【０３９３】
上述の実施の形態１２と同様に、送信局１３０１は受信局１２０２から既知信号としての伝搬路推定用信号を受信することにより、伝搬環境推定部１３０３によって第１伝搬路１３０５、第２伝搬路１３０６、第３伝搬路１３０７の伝搬環境を推定する。
【０３９４】
次に送信局１３０１は３種類の情報を３チャネル分符号分割多重して受信局１２０２に送信する。それぞれに割り当てるチャネルは、拡散ゲインが等しくなるように、かつ直交した関係のものを選択する。
【０３９５】
このとき、第１情報として秘匿情報を、推定した伝搬路環境のうち、第１伝搬路１３０５、第２伝搬路１３０６、第３伝搬路１３０７の推定結果に基づき、受信局１２０２の受+信端で最適な受信状況になるように送信する。ここでは、最適な受信状況として受信電力が最大となるように制御する。第２情報として疑似情報を、推定した伝搬路環境のうち、第１伝搬路１３０５、第２伝搬路１３０６、第３伝搬路１３０７の推定結果に基づき、受信局１２０２の受信端で受信電力が最小になるようにヌル制御を行い送信する。
【０３９６】
このとき制御可能な２つのヌル特性のうち、一方を用いることとし、他方のヌル特性は通信が適当な状態を保てるように設定する。さらに第３情報として疑似情報を、推定した伝搬環境のうち、第１伝搬路１３０５、第２伝搬路１３０６、第３伝搬路１３０７の推定結果に基づき、受信局１２０２の受信端で受信電力が最小になるようなヌル制御を行い送信する。このとき２つのヌル特性のうち、一方のヌル特性は第２情報と同様の特性とするが、他方のヌル特性は第２情報とは異なる状態となるようにヌル制御して送信する。
【０３９７】
このようにして放射された３つの情報信号は、空間的に合成され受信局１２０２で受信される。空間的に合成された結果として、受信端において、第１情報は電力の大きい信号として、第２情報及び第３情報は電力の小さい信号として、符号分割多重された状態で受信される。
【０３９８】
受信された信号系列は拡散符号を用いて逆拡散することにより、互いの信号を取り出すことができる。ここで拡散ゲインは等しく設定してあるため、各情報の受信電力に応じて１つは電力が大きく他は電力が小さくなる。受信局１２０２では電力の大きなチャネルの情報を秘匿情報として選択し、他方のチャネルの情報を疑似情報として扱うことで、容易に秘匿情報のみを抽出できる。
【０３９９】
ここで、秘匿情報を第３者が傍受し復元しようとした場合を考える。この場合、第１情報の受信状態と第２、第３情報の受信状態は受信する場所によって異なってくる。この受信状態は事前に知ることもできなければ、受信信号系列から知ることは不可能である。
【０４００】
さらに多重された第３情報の放射特性は第２情報と同じく、受信局１２０２の受信端ではヌルが形成されるように制御されているが、ヌルの状態が互いに異なるように制御されている。ここでヌルを制御する場合でも、条件によりその制御箇所以外にもヌルは形成されることがあり、例えば第３者の受信位置で、第２情報がヌル付近であったとしても、第３情報が同様の状態であることは少ない。この結果、第３者に秘匿情報の内容が漏洩する確率は大幅に減る。かくして、送受信部を３つ設けた構成では、２つの送受信部を用いたよりも秘匿性を大幅に高めることができる。
【０４０１】
同様にして、送信局の送受信部の数を４、５、６と増加させることで、多重数を増加させて一段と秘匿性を高めることもできる。また送受信部の数に対して多重数を抑え、多重する１情報あたりのヌル制御の自由度を向上させれば、精度の向上させることもでき、制御を高度化することもできる。またシンボル毎にヌル制御に用いるパラメータ設定を変更し、制御外で形成されるヌルの箇所が重ならないようにすれば、第３者に秘匿情報が漏洩する可能性を一段と抑制し得る。
【０４０２】
また第２情報及び第３情報をヌル制御することにより、受信局で第２情報及び第３情報の受信電力が小さくなるように制御した場合について述べたが、第２情報及び第３情報の受信電力を第１情報とは異なる様に制御し、第１から第３情報にそれぞれの受信電力の大きさ情報を付加すれば、更に高い秘匿性を持たせることができる。さらにシンボル毎にその制御を刻々と変化させれば、一層漏洩を防止できる。
【０４０３】
（１８）また以上の説明では、秘匿情報でなる第１情報の送信電力と、それに多重された他の情報との送信電力は等しい場合について述べた。しかし、必ずしもこれらは等しい必要はなく、例えば第１情報の送信電力を他情報より低く設定すれば、秘匿性を向上させることができる。逆に第１情報の送信電力を他情報より高く設定すれば、秘匿情報の通信の安定させることができる。これらは、提供する無線通信システムの環境などに応じて適宜調整すればよい。
【０４０４】
（１９）上述の実施の形態では、説明上、伝搬路推定用信号を既知信号としたが、既知信号でなくても伝搬路を推定できる。但し、既知信号であれば推定が容易になり、ノイズの影響を軽減できるといった利点がある。また包絡線が一定の信号であればアダプティブアレイアンテナの推定アルゴリズムであるＣＭＡ方式が適用できる。さらに伝搬路推定用信号は伝搬環境が変化する場合に必要なのであって、送信局と受信局の間で形成される伝搬路が固定であれば、予めその特性を計測しておくことによって秘匿通信を行うことができる。
【０４０５】
（２０）また複数の送受信部を設ける場合のアンテナとして、アレイアンテナを例に挙げて説明したが、アレイアンテナの構成を限定するものではない。変調波のコヒーレンシが制御可能であれば２つ以上の送信局を用いて同等の制御を行うことができる。またアレイアンテナのように電気的に放射特性を制御できるアンテナを用いれば、送信局は秘匿情報を伝送している受信局との通信とは独立して別の無線局との通信を行うこともできる。この場合、それぞれの受信局に対して同時刻、同周波数に通信信号を多重して送信できることは上述した通りである。このように多重数を増やすことで第３者への秘匿情報の漏洩を防止する効果はさらに高まる。別の受信局がなく、通信が一対の送信局と受信局のみで行われている場合は、上述したように疑似情報を多重すれば、秘匿情報のセキュリティを保つことができる。
【０４０６】
（２１）また上述の実施の形態では、秘匿情報に複数種類の情報を多重する多重方式として符号分割多重を例に挙げて説明したが、アレイアンテナの放射特性制御を用いて各情報を選択できるため、とくに多重方式に限定されない。
【０４０７】
（２２）また本発明は変調方式や多重方式を限定することなく利用できる。例えば実施の形態１〜実施の形態４で上述した通信１、通信２、通信３、通信４、……毎、及び実施の形態５、６、７で上述した通信１０、通信１１、通信２０、通信２１、通信３０、通信３１、通信４、……毎に別々の変調方式や多重方式を適用することもできる。特に伝搬環境を推定する場合、通信１には実施の形態１のようにスペクトル拡散を適用することで、フェージングに強くなり推定精度の良い推定処理を行うことができる。
【０４０８】
またＡＳＫ変調方式、ＦＳＫ変調方式、差分符号変調方式やＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式を適用してもよい。これらの変調方式を用いる場合は、特に位相の同期を行う必要がないといった長所がある。
【０４０９】
またＰＳＫ変調やＱＡＭ変調、パルス変調等も適用し得る。さらに多重方式にも依存しないため、ＦＤＭＡ多重波、ＣＤＭＡ多重波、ＯＦＤＭ多重波等も適用し得る。
【０４１０】
すなわち上述の実施の形態では、秘匿情報の送信を時間やチャネル単位で制御する場合について述べたが、ＣＤＭＡ多重波やＯＦＤＭ多重波などのようなマルチキャリア変調方式を用いれば、キャリア毎に偏波面の制御を行うことができる。従って時間別、チャネル別での制御に加えてキャリア別での制御を行うことにより、より高度な制御を行うことができるようになる。この結果第３者に対する秘匿性を飛躍的に向上させることができる。
【０４１１】
また実施の形態１の通信３におけるシンボルレートを通信１、通信２のシンボルレートに対して低く設定すれば、相対的に伝搬路遅延の精度を向上させることができる。このとき通信３のシンボルレートと、通信１から通信３までの処理時間とによって、送信局と受信局との位置関係の精度が決まってくるので、システム設計に応じて個々の値を設定すればよい。
【０４１２】
同様に、実施の形態５、６、７における通信３０、通信３１のシンボルレートと、通信１０から通信３０、或いは通信１１から通信３１までの処理時間とによって、送信局と受信局との位置関係の精度が決まってくるので、システム設計に応じて個々の値を設定すればよい。
【０４１３】
このように、本発明は変調方式、多重方式に限定されず、他の情報レイヤに影響を及ぼすものではないため、従来のシステムと高い親和性を有している。また暗号化技術と組み合わせることでより高いセキュリティを実現できるため、個人情報、金融情報、機密情報など高いセキュリティが必要とされる情報通信分野に広く適用し得る。
【０４１４】
（２３）また上述の実施の形態では、伝搬路での信号伝搬時間を推定し、この信号伝搬時間を使って送受信間の送受信同期をとることにより、他のユーザが秘匿情報を復元できないようにした場合について述べたが、通信を行っている無線局同士のみが共有できるような他の伝搬路環境を利用しても上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。この伝搬環境には、例えばマルチパス環境やフェージング環境等があり、これらを複合的に活用するようにしてもよい。また送信局と受信局との装置差（例えば基準周波数の差など）までも含めて、通信に応用することでさらに高いセキュリティを実現することもできる。
【０４１５】
（２４）また上述の実施の形態では、説明を簡単化するため、秘匿情報を含む情報を送信する無線局を送信局とし、それを受信する無線局を受信局として説明したが、本発明はこれに限らず、相互に秘匿情報の送受信を行うようにしてもよい。
【０４１６】
（２５）さらに上述の実施の形態では、送信局が受信局との同期をとるための信号としてネットワーク基準時間を含む制御信号を発信することにより、送信局と受信局で同一の基準期間を共有し、ネットワーク時刻Ｔｋを秘匿情報の到達時刻とする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、同一の基準時刻を共有しなくても上述の実施の形態と同様に、受信局で設定した時点に秘匿情報を到達させることができる。
【０４１７】
これを、図３６を用いて説明する。送信局は時点ｔ１で通信１を送信する。この通信１には、実施の形態と異なり基準時間情報が含まれていないものとする。受信局は時点ｔ２で通信１を受信する。そして時間Ｔ１が経過した時点ｔ３で受信局が通信２を送信する。送信局は通信２を時点ｔ４で受信する。さらに受信局はある時間経過の後（この時間は送受間で共有する必要はない）、時点ｔ５で通信２'を送信する。送信局は時点ｔ６で通信２'を受信する。送信局は時点ｔ６から時間Ｔｄ経過した後の時点ｔ７で通信３を送信する。ここで、送信局と受信局は受信１Ｔしてから送信２Ｔするまでの時間Ｔ１と、送信２'Ｔしてから受信３Ｔするまでの時間Ｔ２を共有情報として保持している。
【０４１８】
ここで信号伝搬時間Ｔｗとすると、次式の関係が成り立つ。
ｔ４−ｔ１ ＝ ２×Ｔｗ＋Ｔ１ ……… （１）
従って信号伝搬時間Ｔｗは、次式
Ｔｗ ＝ （ｔ４−ｔ１−Ｔ１）／２ ……… （２）
と表すことができる。受信端基準時間１（時点ｔ８）に到達するように、送信局が送信すべき時点ｔ７は、時点ｔ５、ｔ６及びＴ２との関係から

すなわち、調整時間Ｔｄ（＝ｔ７−ｔ６）は次式
Ｔｄ＝Ｔ２−２×Ｔｗ ＝ Ｔ２−（ｔ４−ｔ１−Ｔ１）……… （４）
と表すことができる。
【０４１９】
このように、送信局の送信タイミングのための調整時間Ｔｄは、送信局にとって既知の時点ｔ１、ｔ４と共有時間情報Ｔ１、Ｔ２で表すことができるので送信局は（４）式に基づいて時点ｔ８に受信局に秘匿情報が到達するような送信タイミングで秘匿情報を含む送信データを送出できる。
【０４２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、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、当該秘匿情報を伝送する前に、第１の無線局と第２の無線局の間で信号の送受信を行うことにより、第１の無線局と第２の無線局の間でのみ共有する無線伝搬路環境を推定し、推定した無線伝搬路環境を考慮して、第１の無線局から第２の無線局に秘匿情報を伝送するようにしたことにより、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し得るデータ伝送装置、無線通信システム及び無線通信方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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
【図２】図１の送信局の構成を示すブロック図
【図３】図１の受信局の構成を示すブロック図
【図４】実施の形態１、３の無線通信システムにおける通信手順を示すシーケンス図
【図５】実施の形態１、３の通信信号の伝搬状態を示す図
【図６】実施の形態４のバースト信号形成部の構成を示すブロック図
【図７】実施の形態４の復調部及びストリーム形成部の構成を示すブロック図
【図８】実施の形態４の時間同期／ユニークワード抽出回路の構成を示すブロック図
【図９】図８の時間同期／ユニークワード抽出回路の動作の説明に供する信号波形図
【図１０】実施の形態４の通信信号の伝搬状態を示す図
【図１１】実施の形態５の無線通信システムの構成を示すブロック図
【図１２】実施の形態５、６、７の無線通信システムにおける通信手順を示すシーケンス図
【図１３】実施の形態５の通信信号の伝搬状態を示す図
【図１４】実施の形態６、７，９の通信信号の伝搬状態を示す図
【図１５】実施の形態８の無線通信システムの構成を示すブロック図
【図１６】実施の形態８、９の無線通信システムにおける通信手順を示すシーケンス図
【図１７】実施の形態９の無線通信システムの構成を示すブロック図
【図１８】図１７の送信局の構成を示すブロック図
【図１９】実施の形態１０の無線通信システムの構成を示すブロック図
【図２０】図１９の送信局の構成を示すブロック図
【図２１】図２０の伝搬環境推定部の構成を示すブロック図
【図２２】図２０の放射特性制御部の構成を示すブロック図
【図２３】偏波面と電界強度、位相差の説明に供する図
【図２４】実施の形態１０、１１の無線通信システムにおける通信手順を示すシーケンス図
【図２５】実施の形態１０の動作の説明に供する図
【図２６】アンテナの位置と偏波面との説明に供する図
【図２７】アンテナの位置と偏波面との説明に供する図
【図２８】実施の形態１１の無線通信システムの構成を示すブロック図
【図２９】実施の形態１２の無線通信システムの構成を示すブロック図
【図３０】図２９の送信局の構成を示すブロック図
【図３１】図３０のバースト信号形成部、ビームフォーマ、変調部の構成を示すブロック図
【図３２】図３０の復調部及びストリーム形成部の構成を示すブロック図
【図３３】実施の形態１２の無線通信システムにおける通信手順を示すシーケンス図
【図３４】電磁波の空間合成の説明に供する図
【図３５】他の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図
【図３６】他の実施の形態に係る通信手順を示すシーケンス図
【符号の説明】
１００、５００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００
無線通信システム
１０１、５０１、８０１、８０２、９０１、１００１、１２０１、１３０１ 送信局
１０１ａ、１０２ａ、５０２、５０３、１０１２、１２２０ 送信部
１０１ｂ、１０２ｂ、１０１３、１２４０ 受信部
１０１ｃ、９０４、１００６、１２０５、１３０３ 伝搬環境推定部
１０１ｄ、９０５、１２０６、１３０４ 伝搬環境適応部
１０２、１００２、１０４０、１１０１、１２０２ 受信局
１０２ｃ、１００７、１０１０ 時間制御部
１０３、５０４、５０５、８０６、８０７、９０６、９０７、１０４１、１０４２、１２０７、１２０８、１３０５、１３０６、１３０７ 伝搬路
１１５、１３２、３００、１２２１ バースト信号形成部
１１６、１３４、１２２３ 変調部
１１８、９０５ａ タイミングコントロール部
１２０、９０４ａ 遅延量推定部
１２２、１４１、３１０ 復調部
１２３、１４２、３２０ ストリーム形成部
３３０ コンボルバ回路
３１２ 時間同期／ユニークワード抽出回路
３３３ ピーク探索回路
３３４ 探索範囲設定回路
３３５ ユニークワード選択回路
８０３、８０４ 網接続部
８０５ ネットワーク
９０２、９０３、１００５、１００９、１２０３、１２０４、１３０２ 送受信部
９０４ｂ 電力測定部
９０５ｂ 電力制御部
１００３、１００４、１１０２、１１０３ アンテナ部
１００８、１１０４ 放射特性制御部
１２１０ 到来方向推定部
１２２２ ビームフォーマ
ＡＮ、ＡＮ１１、ＡＮ１２、ＡＮ１３、ＡＮ２０、ＡＮ２１、ＡＮ３０、ＡＮ６０、ＡＮ６１ アンテナ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ ユーザデータ
Ｄ４ スクランブルパンクチュアデータ

Claims (13)

1. 秘匿情報を含む送信データを無線により無線局に伝送するデータ伝送装置であって、
   互いに異なる位置に配置され、前記無線局により発信された信号を受信する第１及び第２の受信手段と、
   前記第１及び第２の受信手段により得られた各受信信号に基づいて、前記無線局と前記第１の受信手段との間の第１の無線伝搬路における第１の信号伝搬時間及び前記無線局と前記第２の受信手段との間の第２の無線伝搬路における第２の信号伝搬時間を推定する推定手段と、
   それぞれ前記第１及び第２の受信手段と同じ位置に配置され、前記第１及び第２の信号伝搬時間に基づいて、前記秘匿情報を含む第１及び第２の送信データが同時刻に前記無線局に到達するタイミングで各送信データを送信する第１及び第２の送信手段と、
   を具備し、
   前記第１及び第２の送信データは、互いに同一のフォーマットで形成されている、
   データ伝送装置。
2. 前記秘匿情報を含む前記第１及び第２の送信データ中の、前記無線局との間で予め決められた位置に、擬似シンボルを付加する擬似シンボル付加手段を具備し、
   前記第１及び第２の送信手段は、擬似シンボルが付加された前記第１及び第２の送信データを前記無線局に送信する、
   請求項１記載のデータ伝送装置。
3. 前記秘匿情報を含む前記第１及び第２の送信データ中の、前記無線局との間で予め決められた位置に、互いに同期関係にある同期系列信号を付加する同期信号付加手段と、
   前記同期系列信号についての擬似同期信号であり、互いに同期関係にある擬似同期系列信号を付加する擬似同期信号付加手段と、
   を具備する請求項１記載のデータ伝送装置。
4. 秘匿情報を含む送信データを無線により無線局に伝送するデータ伝送装置であって、
   互いに異なる位置に配置され、前記無線局により発信された信号を受信する第１及び第２の受信手段と、
   前記第１及び第２の受信手段により得られた各受信信号に基づいて、前記無線局と前記第１の受信手段との間の第１の無線伝搬路における第１の信号伝搬時間及び前記無線局と前記第２の受信手段との間の第２の無線伝搬路における第２の信号伝搬時間を推定する推定手段と、
   第１及び第２の送信データの単位通信フレームを並べたときに、前記秘匿情報を形成する秘匿シンボル同士が重ならないように、前記第１及び第２の各送信データ中に、秘匿シンボルに対して電力が非常に小さい擬似シンボルを付加する擬似シンボル付加手段と、
   それぞれ前記第１及び第２の受信手段と同じ位置に配置され、前記第１及び第２の信号伝搬時間に基づいて、前記秘匿情報を含む前記第１及び第２の送信データが同時刻に前記無線局に到達するタイミングで、各送信データを前記無線局に送信する第１及び第２の送信手段と、
   を具備するデータ伝送装置。
5. 秘匿情報を含む送信データを無線により無線局に伝送するデータ伝送装置であって、
   互いに異なる位置に配置され、前記無線局により発信された信号を受信する第１及び第２の受信手段と、
   前記第１及び第２の受信手段により得られた各受信信号に基づいて、前記無線局と前記第１の受信手段との間の第１の無線伝搬路における第１の信号伝搬時間及び前記無線局と前記第２の受信手段との間の第２の無線伝搬路における第２の信号伝搬時間を推定するとともに、前記第１の無線伝搬路における第１の信号電力減衰量及び前記第２の無線伝搬路における第２の信号電力減衰量を推定する推定手段と、
   それぞれ前記第１及び第２の受信手段と同じ位置に配置され、前記第１及び第２の信号伝搬時間に基づいて、第１及び第２の送信データが同時刻に前記無線局に到達するタイミングで各送信データを前記無線局に送信すると共に、前記第１及び第２の信号電力減衰量に基づいて、前記無線局が前記第１及び第２の送信データを合成受信した際に復調し得る最低レベルに近い送信電力で前記第１及び第２の送信データを前記無線局に送信する第１及び第２の送信手段と、
   を具備し、
   前記第１及び第２の送信データは、互いに同一のフォーマットで形成されている、
   データ伝送装置。
6. 秘匿情報を含む送信データを無線により無線局に伝送するデータ伝送装置であって、
   互いに異なる位置に配置され、前記無線局により発信された信号を受信する第１及び第２の受信手段と、
   前記第１及び第２の受信手段により得られた各受信信号に基づいて、前記無線局と前記第１の受信手段との間の第１の無線伝搬路における第１の信号伝搬時間及び前記無線局と前記第２の受信手段との間の第２の無線伝搬路における第２の信号伝搬時間を推定するとともに、前記第１の無線伝搬路における第１の信号電力減衰量及び前記第２の無線伝搬路における第２の信号電力減衰量を推定する推定手段と、
   所定の拡散符号を使って前記秘匿情報を拡散処理して第１の拡散信号を得る第１の拡散手段と、
   前記拡散符号とは異なる拡散符号を使ってかつ前記第１の拡散手段による拡散ゲインと同程度の拡散ゲインが得られるように擬似情報を拡散処理して第２の拡散信号を得る第２の拡散手段と、
   それぞれ前記第１及び第２の受信手段と同じ位置に配置され、前記第１及び第２の拡散信号が予め前記無線局との間で設定された時刻に前記無線局に到達するように、前記第１及び第２の信号伝搬時間を考慮したタイミングで、前記第１及び第２の拡散信号を前記無線局に送信する第１及び第２の送信手段と、
   を具備し、
   前記第１及び第２の送信手段は、前記第１及び第２の信号電力減衰量に基づき、前記第１及び第２の拡散信号が前記無線局に到達したときに、前記第１の拡散信号の受信電力値と前記第２の拡散信号の受信電力値に一定以上の差が生じるように送信電力を制御する、
   データ伝送装置。
7. 秘匿情報を含む送信データを無線により無線局に伝送するデータ伝送装置であって、
   前記無線局により発信された信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段により得られた受信信号に基づいて受信波の偏波面を検出することにより前記無線局との間の無線伝搬路環境を推定するとともに、前記受信信号の到来方向を推定する推定手段と、
   所定の拡散符号を使って前記秘匿情報を拡散処理することにより第１の拡散信号を形成する第１の拡散手段と、
   前記拡散符号とは異なる拡散符号を使ってかつ前記第１の拡散手段による拡散ゲインと同程度の拡散ゲインが得られるように擬似情報を拡散処理することにより第２の拡散信号を形成する第２の拡散手段と、
   前記推定手段によって検出された前記偏波面に対して、前記無線局の間で予め決められた量だけ前記偏波面を回転させた送信波により、前記第１及び第２の拡散信号を前記無線局に送信する送信手段と、
   を具備し、
   前記送信手段は、前記推定手段により推定された到来方向に基づいて、前記第１の拡散信号の受信電力値と前記第２の拡散信号の受信電力値に一定以上の差が生じる方向に、前記第１及び第２の拡散信号を送信すると共に、擬似データを前記無線局とは異なる方向に向けて送信する、
   データ伝送装置。
8. 前記推定手段は、さらに、前記受信信号の到来方向を推定し、
   前記送信手段は、前記到来方向を考慮した方向に前記秘匿情報を含む送信データを送信する
   請求項１から請求項６のいずれかに記載のデータ伝送装置。
9. 前記送信手段は、前記推定手段により推定された到来方向に基づいて、前記秘匿情報を含む送信データを前記無線局の方向に向けて送信すると共に、擬似データを前記無線局とは異なる方向に向けて送信する
   請求項８に記載のデータ伝送装置。
10. 前記送信手段は、アダプティブアレーアンテナを有し、前記秘匿情報を含む送信データを送信する際には、前記到来方向に指向性が向くように各アレーアンテナを重み付けすると共に、前記擬似データを送信する際には、前記到来方向以外の方向に指向性が向くように各アレーアンテナを重み付けする
    請求項９に記載のデータ伝送装置。
11. 前記秘匿情報を含む送信データを、前記無線局との間で予め決められた順序で並べ換えるデータ並べ換え手段を具備し、
    前記送信手段は、当該データ並べ換え手段により並べ換えられた送信データを前記無線局に送信する
    請求項１から請求項１０のいずれかに記載のデータ伝送装置。
12. 秘匿情報を含む送信データを第１の無線局から第２の無線局に無線により送信する無線通信システムであって、
    前記第１の無線局は、前記第２の無線局により発信された信号を受信する受信手段と、前記受信手段により得られた受信信号に基づいて受信波の偏波面を検出する偏波面検出手段と、検出された偏波面に対して、前記第１及び第２の無線局間で予め決められた量だけ前記偏波面を回転させた送信波により、前記秘匿情報を含む送信データを前記第２の無線局に送信する送信手段とを具備し、
    前記第２の無線局は、前記第１の無線局に前記偏波面検出用の信号を出力すると共に前記第１の無線局が送信した前記秘匿情報を含む送信データを受信するアンテナの偏波面特性を、前記偏波面検出用の信号を出力してから前記秘匿情報を含む送信データを受信する迄の間に、前記第１及び第２の無線局間で予め決められた量だけ回転させる、
    無線通信システム。
13. 前記第１及び第２の無線局は、前記第１及び第２の無線局間で予め決められた量だけ偏波面を回転させる処理を、前記第１及び第２の無線局間で予め決められた間隔で繰り返して行う
    請求項１２に記載の無線通信システム。

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