專利名稱：安全通信方法、發(fā)送裝置和接收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在進行無線通信時確保發(fā)送裝置和接收裝置之間的安全的安全通信的通信方法及使用該種通信方法的通信裝置。
背景技術(shù)：
近年來，移動終端等的廣泛使用已經(jīng)要求在進行無線通信時提高發(fā)送裝置與接收裝置之間的安全。關(guān)于確保安全的安全通信的傳統(tǒng)方法的一例(專利文獻1)，使用圖1進行說明。
在圖1中，發(fā)送裝置10具有調(diào)制單元11和無線單元12及發(fā)送天線13。調(diào)制單元11將輸入的發(fā)送數(shù)字信號進行調(diào)制后生成發(fā)送基帶信號，并將其輸出到無線單元12。無線單元12將輸入的發(fā)送基帶信號進行上變頻處理后生成發(fā)送信號，并將其從發(fā)送天線13無線發(fā)送。
另一方面，接收裝置50具有接收天線51、發(fā)送天線52、無線單元53、干擾波生成單元54、干擾波處理單元55、相加單元56及解調(diào)單元57。無線單元53將輸入的由接收天線51接收到的接收信號進行下變頻處理后生成接收基帶信號，并將其輸出到相加單元56。另外，無線單元53將輸入的由干擾波生成單元54生成的干擾波信號進行上變頻處理后生成發(fā)送干擾波信號，并將其從發(fā)送天線52無線發(fā)送。結(jié)果，由發(fā)送天線13無線發(fā)送的發(fā)送信號與由發(fā)送天線52無線發(fā)送的發(fā)送干擾波信號相加的信號成為由接收天線51接收的接收信號。
干擾波處理單元55將輸入的由干擾波生成單元54生成的干擾波信號進行相位反轉(zhuǎn)處理及衰減處理后生成已處理的干擾波信號，并將其輸出到相加單元56。
相加單元56將輸入的接收基帶信號及已處理的干擾波信號進行相加。由此，從接收基帶信號中除去干擾波信號，生成無干擾波的信號。相加單元56將無干擾波的信號輸出到解調(diào)單元57。解調(diào)單元57將輸入的無干擾波的信號進行解調(diào)后生成接收數(shù)字信號。
這樣，在現(xiàn)有的技術(shù)中，通過由接收裝置生成干擾波并在接收裝置內(nèi)除去干擾波，來實現(xiàn)安全通信。
專利文獻1未審日本專利第2001-94536號公開公報發(fā)明內(nèi)容但是，在現(xiàn)有的安全通信方面，因為發(fā)送裝置由一個發(fā)送天線發(fā)送信號，所以在物理上能夠接收無線電波。因而，在現(xiàn)有的安全通信方面，通信的安全性上有限度。
本發(fā)明目的在于提供一種安全通信方法及發(fā)送裝置、接收裝置，它們能夠由多個天線發(fā)送信號，能夠比現(xiàn)有方式更加提高通信的安全性。
根據(jù)本發(fā)明的安全通信方法包括具有多個發(fā)送天線的發(fā)送裝置，根據(jù)規(guī)定的天線變更模式切換上述發(fā)送天線來進行信號無線發(fā)送的步驟，以及接收裝置，使用與上述發(fā)送裝置相同的天線變更模式，對于從上述發(fā)送裝置無線發(fā)送的信號進行信道估計，并進行數(shù)據(jù)解調(diào)的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的安全通信方法，在具有多個發(fā)送天線的發(fā)送裝置中包括，將用于信道估計的碼元插入到數(shù)字數(shù)據(jù)中來生成發(fā)送數(shù)字信號的步驟；將上述發(fā)送數(shù)字信號進行上變頻以生成發(fā)送信號的步驟；按照規(guī)定的天線變更模式選擇天線的步驟；以及使用選擇的天線無線發(fā)送上述多個發(fā)送信號的步驟；并且在存儲與上述發(fā)送裝置相同的天線變更模式的接收裝置中包括，將從上述發(fā)送裝置接收到的信號進行下變頻處理以生成接收數(shù)字信號的步驟；與上述發(fā)送裝置切換發(fā)送天線的定時同步地從上述接收數(shù)字信號中分離數(shù)據(jù)碼元和用于信道估計的碼元的步驟；根據(jù)上述天線變更模式，使用上述分離的用于信道估計的碼元進行信道估計的步驟；和根據(jù)信道估計值對上述數(shù)據(jù)碼元進行解調(diào)的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的安全通信方法包括具有多個發(fā)送天線的發(fā)送裝置，根據(jù)規(guī)定的信號配置模式將發(fā)送信號進行無線發(fā)送的步驟，以及接收裝置，使用與上述發(fā)送裝置相同的信號配置模式，對于從上述發(fā)送裝置無線發(fā)送的信號進行數(shù)據(jù)解調(diào)的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送裝置包括多個發(fā)送天線；幀形成單元，將用于信道估計的碼元插入到數(shù)字數(shù)據(jù)中來生成多個發(fā)送數(shù)字信號；無線單元，將上述發(fā)送數(shù)字信號進行上變頻處理以生成發(fā)送信號；天線變更單元，按照與通信對象的接收裝置共同的天線變更模式指示天線變更；以及天線選擇單元，使用按照上述天線變更單元的指令所選擇的天線無線發(fā)送上述發(fā)送信號。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送裝置包括多個發(fā)送天線；信號生成單元，由數(shù)字數(shù)據(jù)生成多個發(fā)送信號；導頻信號生成單元，生成導頻信號；信號形成單元，按照規(guī)定的信號配置模式配置上述多個發(fā)送信號并插入上述導頻信號；信號配置單元，按照與通信接收裝置共同的信號配置模式，向上述信號形成單元指示信號配置；以及無線單元，將由上述信號形成單元配置的信號進行上變頻處理以生成發(fā)送信號。
根據(jù)本發(fā)明的接收裝置包括無線單元，接收從如權(quán)利要求6所述的發(fā)送裝置發(fā)送的信號，并進行下變頻處理生成以接收數(shù)字信號；分離單元，與上述發(fā)送裝置切換發(fā)送天線的時間同步地從上述接收數(shù)字信號中分離數(shù)據(jù)碼元和用于信道估計的碼元；信道估計單元，根據(jù)與上述發(fā)送裝置共同的天線變更模式，使用上述分離的用于信道估計的碼元進行信道估計；以及信號處理單元，根據(jù)信道估計值對上述數(shù)據(jù)碼元進行解調(diào)。
根據(jù)本發(fā)明的接收裝置包括無線單元，接收從如權(quán)利要求7所述的發(fā)送裝置發(fā)送的信號，并進行下變頻處理以生成接收基帶信號；信道估計單元，使用上述被分離的用于信道估計的碼元，根據(jù)與上述發(fā)送裝置共同的信號配置模式，與上述發(fā)送裝置切換信號配置模式的時間同步地進行信道估計；信號處理單元，根據(jù)與上述發(fā)送裝置共同的信號配置模式和信道估計值對上述數(shù)據(jù)碼元進行解調(diào)。
根據(jù)本發(fā)明，通過發(fā)送裝置根據(jù)規(guī)定的模式切換發(fā)送天線，能夠切換發(fā)送信號的傳播路徑。另一方面，通過接收裝置使用與發(fā)送裝置相同的模式進行信道估計，能夠?qū)邮招盘栠M行解調(diào)。其結(jié)果是，即使在發(fā)送天線切換前被第三方偵聽到了無線電波，也能夠通過切換發(fā)送天線來防止其后無線電波偵聽，從而提高通信的安全性。


圖1是表示現(xiàn)有的安全通信方法的一例的圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的實施方式1的發(fā)送裝置結(jié)構(gòu)的一例的方框圖；圖3是表示根據(jù)上述實施方式的接收裝置結(jié)構(gòu)的一例的方框圖；圖4是表示根據(jù)上述實施方式的發(fā)送信號的幀結(jié)構(gòu)的一例的圖；圖5是表示根據(jù)上述實施方式的發(fā)送裝置與接收裝置之間的傳播信道的圖；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的實施方式2的發(fā)送信號的幀結(jié)構(gòu)的一例的圖；圖7是表示根據(jù)本發(fā)明的實施方式3的發(fā)送信號的幀結(jié)構(gòu)的一例的圖；圖8是表示根據(jù)本發(fā)明的實施方式4的發(fā)送信號的幀結(jié)構(gòu)的一例的圖；圖9是表示本發(fā)明的實施方式5的多天線通信系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖；圖10是表示根據(jù)上述實施方式的發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)方框圖；圖11是表示根據(jù)上述實施方式的接收裝置的結(jié)構(gòu)方框圖；圖12是表示根據(jù)上述實施方式的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)的一例的圖；圖13是表示根據(jù)上述實施方式的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)的一例的圖；圖14是表示根據(jù)上述實施方式的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)的一例的圖；圖15是表示根據(jù)上述實施方式的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)的一例的圖；圖16是表示根據(jù)上述實施方式的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)的一例的圖；圖17是說明根據(jù)上述實施方式的使用了安全通信方法的系統(tǒng)的實施例的圖；圖18是表示根據(jù)上述實施方式的在頻率方向上分配空時塊編碼的發(fā)送碼元的一例的圖；和圖19是表示可以應用本發(fā)明的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的圖。
具體實施例方式
下面，對于本發(fā)明的實施方式，參照附圖詳細地說明。
(實施方式1)
在實施方式1中，對于具有3個發(fā)送天線的發(fā)送裝置發(fā)送2種信號時切換發(fā)送天線、以及具有2個接收天線的接收裝置分離來自多個信道的接收信號并加以解調(diào)的情況，進行說明。另外，在本實施方式中，OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交頻分復用)被用作多載波方法的例子。
首先，就根據(jù)本實施方式的發(fā)送裝置結(jié)構(gòu)的一例，使用圖2的方框圖進行說明。在圖2中，發(fā)送裝置100具有幀形成單元101-1和101-2、S/P單元102-1和102-2、IDFT單元103-1和103-2、無線單元104-1和104-2、天線變更單元105、天線選擇單元106及發(fā)送天線107-1到107-3。
幀形成單元101-1和101-2使用發(fā)送數(shù)字數(shù)據(jù)作為輸入，在發(fā)送數(shù)字數(shù)據(jù)中插入信道估計碼元和保護碼元后生成發(fā)送數(shù)字信號，并將其輸出到S/P單元102-1和102-2。
信道估計碼元是用于估計時間同步、頻率同步、傳輸路徑引起的失真的碼元，其相當于導頻碼元、唯一字、前同步碼(preamble)等已知碼元，進行BPSK(Binary Phase Shift Keying，二進制相移鍵控)調(diào)制的信號適合它。通常插入空碼元作為保護碼元。
S/P單元102-1將輸入的發(fā)送數(shù)字信號進行串/并行變換處理后，將得到的信號輸出到IDFT單元103-1。S/P單元102-2將輸入的發(fā)送數(shù)字信號進行串/并行變換處理后，將得到的信號輸出到IDFT單元103-2。
IDFT單元103-1將輸入的被轉(zhuǎn)換成并行形式的發(fā)送數(shù)字信號進行IDFT變換處理后生成發(fā)送基帶信號，并將此信號輸出到無線單元104-1。IDFT單元103-2將輸入的被轉(zhuǎn)換成并行形式的發(fā)送數(shù)字信號進行IDFT變換處理后生成發(fā)送基帶信號，并將此信號輸出到無線單元104-2。一般使用IFFT(InverseFast Fourier Transform，高速傅里葉逆變換)作為IDFT變換處理。
無線單元104-1將輸入的發(fā)送基帶信號進行上變頻處理后生成發(fā)送信號(以下稱為“發(fā)送信號A”)，并將其輸出到天線選擇單元106。無線單元104-2將輸入的發(fā)送基帶信號進行上變頻處理后生成發(fā)送信號(下面叫“發(fā)送信號B”)，并將其輸出到天線選擇單元106。
天線變更單元105在內(nèi)部存儲器上存儲天線變更模式，每逢輸入時鐘信號時按照天線變更模式生成指示天線變更的天線變更信號，并將其輸出到天線選擇單元106。
天線選擇單元106，根據(jù)天線變更信號，從發(fā)送天線107-1～107-3中選擇2個相異的發(fā)送天線，作為發(fā)送信號A和發(fā)送信號B的發(fā)送天線，并使用所選擇的發(fā)送天線將發(fā)送信號A及發(fā)送信號B進行無線發(fā)送。
以上是根據(jù)本實施方式的發(fā)送裝置的樣本結(jié)構(gòu)的說明。
下面，就與圖2所示的發(fā)送裝置進行無線通信的、根據(jù)本實施方式的接收裝置的結(jié)構(gòu)的一例，使用圖3的方框圖進行說明。在圖3中，接收裝置200具有接收天線201-1和201-2、無線單元202-1和202-2、DFT單元203-1和203-2、模式存儲單元204、數(shù)據(jù)分離單元205-1和205-2，信道估計單元206-1～206-4及信號處理單元207。
無線單元202-1將輸入的被接收天線201-1接收的接收信號進行下變頻處理后生成接收基帶信號，并將其輸出到DFT單元203-1。無線單元202-2將輸入的被接收天線201-2接收的接收信號進行下變頻處理后生成接收基帶信號，并將其輸出到DFT單元203-2。
DFT單元203-1將輸入的接收基帶信號進行DFT變換處理后，將得到的信號輸出到數(shù)據(jù)分離單元205-1。DFT單元203-2將輸入的接收基帶信號進行DFT變換處理后，將得到的信號輸出到數(shù)據(jù)分離單元205-2。另外，一般使用FFT(Fast Fourier Transform，高速傅里葉變換)作為DFT變換處理。
模式存儲單元204在內(nèi)部存儲器上存儲與由圖2所示的天線變更單元105存儲的天線變更模式相同的天線變更模式，每逢輸入時鐘信號時按照天線變更模式生成指示發(fā)送天線的發(fā)送模式信息信號，并將其輸出到數(shù)據(jù)分離單元205-1和205-2及信號處理單元207。
數(shù)據(jù)分離單元205-1，根據(jù)發(fā)送模式信息信號，將經(jīng)DFT變換處理的接收基帶信號分離為發(fā)送信號A的信道估計碼元、發(fā)送信號B的信道估計碼元及數(shù)據(jù)碼元，并將發(fā)送信號A的信道估計碼元輸出到信道估計單元206-1，將發(fā)送信號B的信道估計碼元輸出到信道估計單元206-2，將數(shù)據(jù)碼元輸出到信號處理單元207。數(shù)據(jù)分離單元205-2，根據(jù)發(fā)送模式信息信號，將經(jīng)DFT變換處理的接收基帶信號分離為發(fā)送信號A的信道估計碼元、發(fā)送信號B的信道估計碼元及數(shù)據(jù)碼元，并將發(fā)送信號A的信道估計碼元輸出到信道估計單元206-3，將發(fā)送信號B的信道估計碼元輸出到信道估計單元206-4，將數(shù)據(jù)碼元輸出到信號處理單元207。
信道估計單元206-1用被接收天線201-1接收的發(fā)送信號A的信道估計碼元作為輸入進行發(fā)送信號A的時間同步、頻率同步及傳輸路徑失真的估計處理(以下稱為“信道估計”)，并將指示處理結(jié)果的信道估計值輸出到信號處理單元207。信道估計單元206-2用被接收天線201-1接收的發(fā)送信號B的信道估計碼元作為輸入，進行發(fā)送信號B的信道估計，并將信道估計值輸出到信號處理單元207。
信道估計單元206-3用被接收天線201-2接收的發(fā)送信號A的信道估計碼元作為輸入，進行發(fā)送信號A的信道估計，并將信道估計值輸出到信號處理單元207。信道估計單元206-4用輸入被接收天線201-2接收的發(fā)送信號B的信道估計碼元作為輸入，進行發(fā)送信號B的信道估計，并將信道估計值輸出到信號處理單元207。
信號處理單元207使用信道估計值及發(fā)送模式信息信號解調(diào)數(shù)據(jù)碼元，生成接收數(shù)字數(shù)據(jù)。作為解調(diào)方法的例子，可列舉使用由信道估計值構(gòu)成的信道矩陣對由數(shù)據(jù)碼元構(gòu)成的矩陣進行逆矩陣運算的方法，或者，進行MLD(Maximum Likelihood Detection，最大似然探測)的方法。
以上是根據(jù)本實施方式的接收裝置的樣本結(jié)構(gòu)的說明。
下面，使用上述圖2和圖3以及圖4和圖5，對根據(jù)本實施方式的安全通信方法進行說明。圖4是表示在根據(jù)本實施方式的發(fā)送裝置中生成的發(fā)送信號的幀結(jié)構(gòu)的一例的圖。圖5是表示根據(jù)本實施方式的發(fā)送裝置與接收裝置之間的傳播信道的圖。
在圖4中，發(fā)送信號A的幀按照信道估計碼元301、保護碼元302和數(shù)據(jù)碼元303的順序形成。另一方面，發(fā)送信號B的幀按照保護碼元351、信道估計碼元352和數(shù)據(jù)碼元353的順序形成。對于發(fā)送信號A和發(fā)送信號B來講，幀定時的起始是相同的，并插入保護碼元302、351，使發(fā)送信號A的信道估計碼元301和發(fā)送信號B的信道估計碼元352在時間上不發(fā)生重疊。結(jié)果、信道估計碼元301、352在時間上互為獨立。
另外，將發(fā)送信號A和發(fā)送信號B進行發(fā)送的天線根據(jù)被存儲在天線變更單元105中的天線變更模式逐幀進行切換。例如，對于在時刻t1和t2之間被發(fā)送的幀，發(fā)送信號A由發(fā)送天線107-1發(fā)送，發(fā)送信號B由發(fā)送天線107-2發(fā)送。然后，接收天線201-1接收組合了受到信道波動h11(t)的發(fā)送信號A和受到信道波動h12(t)的發(fā)送信號B的信號。還有，接收天線201-2接收組合了受到信道波動h21(t)的發(fā)送信號A和受到信道波動h22(t)的發(fā)送信號B的信號。
另外，對于在時刻t2和t3之間被發(fā)送的幀來講，發(fā)送信號A從發(fā)送天線107-2發(fā)送，發(fā)送信號B從發(fā)送天線107-3發(fā)送。然后，接收天線201-1接收組合了受到信道波動h12(t)的發(fā)送信號A和受到信道波動h13(t)的發(fā)送信號B的信號。還有接收天線201-2接收組合了受到信道波動h22(t)的發(fā)送信號A和受到信道波動h23(t)的發(fā)送信號B的信號。
之后，以相同方式逐幀切換發(fā)送信號的天線。
接收裝置200使用信道估計單元206-1～206-4中的信道估計碼元進行信道估計。此處，在發(fā)送開始時接收裝置已知發(fā)送裝置的天線變更模式，信道估計單元206-1～206-4，通過使用與發(fā)送裝置100上的天線變更信號相同的發(fā)送模式信息信號，同步于傳播發(fā)送信號的信道切換的定時，再次進行信道估計。
另外，在信道估計單元206-1～206-4中，對于天線切換后的信道，通過使用過去估計的信道估計值能夠快速進行信道估計。
另外，在信道估計單元206-1～206-4中，當在輸入信道估計碼元時，因為其它的發(fā)送信號是保護碼元，所以能夠高質(zhì)量地進行信道估計而干擾極小。
對此，由于發(fā)送天線的切換使傳播的信道發(fā)生變化，因此第三方想要偵聽從發(fā)送裝置100發(fā)送的信號，就必須每逢發(fā)送天線的切換時再次進行信道估計。但是，因為在發(fā)送信號幀中不包含指示發(fā)送天線切換的信息，所以，第三方無法知道天線切換的定時或發(fā)送信號傳播的信道。因此第三方不能夠偵聽從發(fā)送裝置100發(fā)送的信號。
這樣，在本實施方式中，通過發(fā)送裝置和接收裝置來實現(xiàn)安全通信，所述發(fā)送裝置使多個發(fā)送天線在根據(jù)規(guī)定的模式切換發(fā)送天線的同時發(fā)送信號，并且所述接收裝置同步于切換發(fā)送裝置的發(fā)送天線的定時，使用與發(fā)送裝置相同的模式進行信道估計。
另外，在本實施方式上，雖然舉例說明了3個發(fā)送天線、2個接收天線的情況，但是本發(fā)明并不只是限于這種結(jié)構(gòu)，也可以是由3個或更多的發(fā)送天線、2個或更多的接收天線構(gòu)成。
另外，在本發(fā)明中，雖然使用OFDM方式作為多載波方式的例子，但是本發(fā)明并不只是限于此，利用使用擴頻通信方式[DS-CDMA(DirectSpread-Code Division Multiple Access，直接擴頻-碼分多址)、FH(FrequencyHopping，頻率跳躍)-CDMA、UWB(Ultra Wide Band，超寬頻帶)等)]的OFDM方式、或OFDM方式以外的多載波方式也能夠同樣地實施本發(fā)明。
另外，在本實施方式中，雖然就逐幀切換發(fā)送天線的情況進行了說明，但是本發(fā)明不限于此，按照每多個幀一次的速率切換發(fā)送天線，或者按照隨機的間隔切換發(fā)送天線也都能夠得到安全效果。
另外，在本實施方式中，也能夠使信道估計碼元成為根據(jù)過去的信道估計碼元內(nèi)插的碼元，即，隨時間跟蹤信道波動碼元。例如，在圖4上，通過使用憑借其在從時刻t1到t2的時段上除了從天線107-1、107-2發(fā)送數(shù)據(jù)碼元之外還從發(fā)送天線107-3發(fā)送信道估計碼元的結(jié)構(gòu)，就能夠從時刻t2開始使用跟蹤信道波動的碼元。由此，因為僅用1個信道估計碼元難以進行信道估計，所以第三者解調(diào)接收信號變得更加困難，能夠更進一步提高安全性。
另外，在本實施方式中，在圖4中，雖然對于在數(shù)據(jù)碼元的前面配置信道估計碼元和保護碼元的情況進行了說明，但是，本發(fā)明不限于此，也可以使用在數(shù)據(jù)碼元的后面配置信道估計碼元和保護碼元，并解調(diào)這些碼元前面的數(shù)據(jù)碼元的結(jié)構(gòu)，或使用在數(shù)據(jù)碼元中配置信道估計碼元和保護碼元并解調(diào)這些碼元前后的數(shù)據(jù)碼元的結(jié)構(gòu)。
(實施方式2)
另外，在本發(fā)明中，在上述圖2的發(fā)送裝置和圖3的接收裝置中，并如圖6所示，可以使用將發(fā)送信號A進行發(fā)送的天線(107-1)固定，并且只切換將發(fā)送信號B進行發(fā)送的天線(107-2、107-3)的結(jié)構(gòu)。
此時，與圖4的幀結(jié)構(gòu)相比較，雖然因沒有切換傳播發(fā)送信號A的信道而導致安全性降低了，但是具有信號收發(fā)的處理變得簡單的優(yōu)點。
(實施方式3)另外，在本發(fā)明中，按照上述圖2的發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)和圖3的接收裝置的結(jié)構(gòu)，并如圖7所示，在每一個天線切換周期(天線切換的模式完成一個周期并回到最初形式的時間)都能夠改變數(shù)字信號的加密模式。在圖7中，示出從時刻t1到t4的時間為一個天線切換周期的情況，其中在從時刻t1到t4被發(fā)送的數(shù)據(jù)碼元上使用加密模式1、在時刻t4之后被發(fā)送的數(shù)據(jù)碼元上使用加密模式2。此處，可能的數(shù)據(jù)碼元加密模式的改變包括以下情況變更將數(shù)據(jù)進行交織(interleave)和加擾的模式、變更糾錯碼(里德索羅門(Reed-Solomon)碼、卷積碼、turbo碼、LDPC(Low Density Parity Check，低密度奇偶校驗)碼等)、變更公開鍵加密方式(RSA方式等)或秘密鍵加密方式(DES方式等)。例如，即使在從時刻t1到t4信號被偵聽，并且因為從時刻t1到時刻t4信道的波動小，所以時刻t1之后就不需要再次進行信道估計，從而使得在時刻t4容易偵聽的情況下，也可以通過在t4之后用不同的加密模式進行發(fā)送而使偵聽變得困難，從而能夠確保安全。
(實施方式4)另外，在本發(fā)明中，按照上述圖2的發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)和圖3的接收裝置的結(jié)構(gòu)，并如圖8所示，也可以根據(jù)發(fā)送分組數(shù)進行天線切換。再有，具有各種指示數(shù)量而不是時間的參數(shù)的圖8所示的結(jié)構(gòu)是可以的，所述數(shù)量，例如發(fā)送數(shù)據(jù)的比特數(shù)，或者對于傳輸中的分組分配具有優(yōu)先權(quán)的分組的傳輸數(shù)目(例如，希望必須一次發(fā)送無需重發(fā)的分組的傳輸數(shù)目)?？梢园凑瞻l(fā)送數(shù)據(jù)比特數(shù)、發(fā)送分組數(shù)或具有優(yōu)先權(quán)的分組數(shù)的隨機的間隔切換發(fā)送天線。
(實施方式5)在實施方式5中，說明使用空時塊編碼進行安全通信的方法。
圖9是表示根據(jù)本實施方式的多天線通信系統(tǒng)800的整體結(jié)構(gòu)的圖。在多天線通信系統(tǒng)800中，發(fā)送裝置801，具有4個天線802-1～802-4，從各天線802-1～802-4同時發(fā)送信號。接收裝置851，用天線852接收從各天線802-1～802-4同時發(fā)送的信號。另外，從天線802-1發(fā)送的信號受到信道波動h1(t)并由天線852接收，下面同樣地，由天線802-2、802-3、802-4發(fā)送的信號分別受到信道波動h2(t)、h3(t)、h4(t)并由天線852接收。另外，在之后的說明中，假定在接收空時塊編碼的信號的時間內(nèi)沒有傳播路徑(信道)的時間波動。
圖10是表示根據(jù)本實施方式的發(fā)送裝置801的結(jié)構(gòu)方框圖。在圖10上，發(fā)送裝置801，主要是由數(shù)據(jù)分流單元901、調(diào)制單元902-1～902-3、導頻信號生成單元903、幀結(jié)構(gòu)信號生成單元904、信號形成單元905、擴頻單元906-1～906-4、無線單元907-1～907-4及天線802-1～802-4構(gòu)成。
數(shù)據(jù)拆分單元901拆分發(fā)送數(shù)據(jù)，并輸出被拆分的發(fā)送數(shù)據(jù)到調(diào)制單元902-1、902-2、902-3。
調(diào)制單元902-1，對于發(fā)送數(shù)據(jù)實施數(shù)字調(diào)制處理，并將得到的發(fā)送碼元S 1輸出到信號形成單元905。例如，在QPSK的時候，從2比特的發(fā)送數(shù)據(jù)得到1個發(fā)送碼元S1。同樣地，調(diào)制單元902-2、902-3對于它們各自的發(fā)送數(shù)據(jù)分別實施數(shù)字調(diào)制處理，并將得到的發(fā)送碼元S2、S3輸出到信號形成單元905。
導頻信號生成單元903生成導頻信號，并將其輸出到信號形成單元905。
幀結(jié)構(gòu)信號生成單元904，將信號配置模式存儲在內(nèi)部存儲器中，每逢輸入時鐘信號時按照信號配置模式生成指示信號配置變更的信號配置變更信號，并將其輸出到信號形成單元905。
信號形成單元905，使用發(fā)送碼元S1、S2、S3形成空時塊編碼(space timeblock coded)信號，定期插入導頻信號，并將空時塊編碼信號和導頻信號輸出到擴頻單元906-1～906-4。信號形成單元905，每逢輸入信號配置變更信號時，就變更空時塊編碼信號的信號配置模式。另外，空時塊編碼信號的具體例子將在后面進行敘述。
擴頻單元906-1～906-4，在各個空時塊編碼信號上乘以擴頻碼，并將擴頻后的信號輸出到無線單元907-1～907-4。
無線單元907-1～907-4，分別對擴頻單元906-1～906-4的輸出信號諸如實施頻率變換的規(guī)定的無線處理，并將由此得到的無線發(fā)送信號供給天線802-1～802-4。
圖11是表示根據(jù)本實施方式的接收裝置851的結(jié)構(gòu)方框圖。在圖11上，接收裝置851，主要是由天線852、無線單元1001、解擴單元1002、信道估計單元1003-1～1003-4、同步單元1004、幀結(jié)構(gòu)信號存儲單元1005、及解調(diào)單元1006構(gòu)成，并且接收從圖9的發(fā)送裝置801發(fā)送的空時塊編碼信號。
無線單元1001，對被天線852接收的信號實施諸如頻率變換的規(guī)定的無線接收處理，并將由此得到的接收基帶信號輸出到解擴單元1002。解擴單元1002，將接收基帶信號進行解擴，并將解擴后的接收基帶信號輸出到信道估計單元1003-1～1003-4、同步單元1004、幀結(jié)構(gòu)信號存儲單元1005及解調(diào)單元1006。
信道估計單元1003-1，根據(jù)被包含在由天線802-1發(fā)送的信號中的導頻碼元，求出天線802-1與天線852之間的信道波動h1，并將其輸出到解調(diào)單元1006。同樣地，信道估計單元1003-2、1003-3、1003-4分別求出信道波動h2、h3、h4，并將其輸出到解調(diào)單元1006。
同步單元1004，根據(jù)被包含在接收信號中的導頻碼元，對從天線802-1、802-2、802-3、802-4發(fā)送的信號進行同步，將用于解調(diào)單元中的解調(diào)定時同步的定時信號輸出到解調(diào)單元1006。
幀結(jié)構(gòu)信號存儲單元1005，將與已經(jīng)被存儲在發(fā)送裝置中10所示的幀結(jié)構(gòu)信號生成單元904上的信號配置模式相同的信號配置模式，存儲到內(nèi)部存儲器，并且每逢輸入接收基帶信號時按照信號配置模式生成指示信號配置變更的信號配置變更信號，并將此信號輸出到解調(diào)單元1006。
解調(diào)單元1006，將信道波動h1、h2、h3和h4、接收基帶信號[將對應于在發(fā)送端的時刻i、i+1、i+2、i+3的接收基帶信號，被定義為R(t)、R(t+1)、R(t+2)、R(t+3)]、定時信號和信號配置變更信號作為輸入，根據(jù)信號配置變更信號進行比如對應于空時塊編碼的發(fā)送信號矩陣的逆矩陣運算，求出解調(diào)發(fā)送信號(demodulation transmit signal)S1′、S2′、S3′，解調(diào)上述的S1′、S2′、S3′信號并輸出接收數(shù)字數(shù)據(jù)。
圖12是表示根據(jù)本實施方式的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)的一例的圖。圖中陰影部分表示導頻碼元、非陰影部分表示空碼元(無信號)。導頻碼元，在時點i-4從802-1、在時點i-3從802-2、在時點i-2從802-3、在時點i-1從802-4被發(fā)送。
接著從時點i到i+3，發(fā)送由發(fā)送信號列矢量1101～1104和發(fā)送信號行矢量1105～1108構(gòu)成的發(fā)送信號矩陣1110。另外，圖12所示的空時塊編碼方法是在“Space-Time Block Coding for Wireless CommunicationsPerformanceResults”IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS INCOMMUNICATIONS，pp451-460，vol.17，no.3，March 1999，上示出的方法。再有，星號(*)表示復共軛。總的來說，如果實施空時塊編碼，發(fā)送信號列矢量(比如時點i的發(fā)送信號列矢量1101和時點i+1的發(fā)送信號列矢量1102)成正交關(guān)系，并在接收端在不考慮信號分離中的信道波動的情況下能夠?qū)Πl(fā)送信號進行最大比合并，所以能得到大的分集增益。結(jié)果，接收質(zhì)量得到了提高。另外，在接收端執(zhí)行最大比合并的方法，除了上述方法之外，還已知使用相關(guān)矩陣的方法等。本發(fā)明中，對最大比合并的方法沒有限制。
此時，發(fā)送碼元S1、S2、S3的被解調(diào)的發(fā)送碼元S1’、S2’、S3’，由下式(1)到(3)表示。
S1′=(R(t)h1*+R(t+1)*h2+(R(t+3)-R(t+2))(h3*-h4*)2-(R(t+2)+R(t+3))*(h3+h4)2)---(1)]]>S2′=(R(t)h2*+R(t+1)*h1+(R(t+3)-R(t+2))(h3*-h4*)2-(R(t+2)+R(t+3))*(h3+h4)2)---(2)]]>S3′=((R(t)+R(t+1))h3*2-(R(t)-R(t+1))h4*2+R(t+2)*(h1+h2)2+R(t+3)*(h1-h2)2)---(3)]]>
圖13是表示相對于圖12所示的發(fā)送幀的結(jié)構(gòu)，環(huán)繞地改變發(fā)送信號列矢量的發(fā)送順序，使得時點i將發(fā)送信號列矢量1104進行發(fā)送、在時點i+1將發(fā)送信號列矢量1101進行發(fā)送、在時點i+2將發(fā)送信號列矢量1102進行發(fā)送、在時點i+3將發(fā)送信號列矢量1103進行發(fā)送的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)的圖。
圖14是表示相對于圖12所示的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)，環(huán)繞地改變在天線802-1～802-4上分配的發(fā)送信號行矢量，使得發(fā)送信號行矢量1108由天線802-1進行發(fā)送、發(fā)送信號行矢量1105由天線802-2進行發(fā)送、發(fā)送信號行矢量1106由天線802-3進行發(fā)送、發(fā)送信號行矢量1107由天線802-4進行發(fā)送的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)的圖。
此處，在發(fā)送裝置801中，即使將發(fā)送幀結(jié)構(gòu)從圖12變更為圖13或者圖14，通過使發(fā)送裝置801的幀結(jié)構(gòu)信號生成單元904和接收裝置851的幀結(jié)構(gòu)信號存儲單元1005使用相同的信號配置模式，即使在被變更為圖13或者圖14后，在接收裝置851上仍然能夠與圖12同樣地最大比合并發(fā)送信號，得到大的分集增益，提高接收質(zhì)量。
此處，當在接收端對發(fā)送幀結(jié)構(gòu)進行了錯誤的解調(diào)時(比如，將按照圖13的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)發(fā)送的信號錯誤地解調(diào)為圖12的幀結(jié)構(gòu))，將失去發(fā)送信號矩陣的正交性，接收質(zhì)量大大地惡化。如果按照安全通信的觀點看這一點，結(jié)果就是指定接收者(知道正確的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)的接收者)與偵聽方(不知道正確的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)的接收者)之間的接收質(zhì)量的存在很大差別，從而可能實現(xiàn)高度安全的通信。
另外，構(gòu)成形成空時塊碼的發(fā)送信號矩陣(圖12的1110等)的發(fā)送碼元(在圖12中16個)，就其在發(fā)送信號矩陣內(nèi)的放置位置而言沒有限制，能夠在二維矩陣內(nèi)(時間方向/天線方向)任意地分配。關(guān)于此時的模式數(shù)，使用符號P，其表示當排列n項中的k項時的模式數(shù)，存在nPk方式(圖16的情況，16P16(16×15×…×2×1)種)。這與在擴頻通信中作為擴展碼使用的M矩陣等一維矩陣不同，因為能夠使用非常多的模式，結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)高度安全的通信。另外，如本實施方式中所示，使用空時塊編碼時，不降低傳輸速率地實現(xiàn)安全通信也是優(yōu)點。
另外，空時塊編碼方法，并不限于以上說明的方法，比如有“AQuasi-Orthogonal Space-Time Block Code”IEEE TRANSACTIONS ONCOMMUNICATIONS，pp1-4，vol.49，no.1，JANUARY 2001上示出的方法。該方法是稱為準正交空時塊編碼方法的方法，圖15表示使用該方法時的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)的一例。在該方法中，發(fā)送信號矩陣的發(fā)送信號列矢量成為部分正交的結(jié)構(gòu)(行矢量也一樣)，因為在接收端不能逐碼元地進行分離，所以與前面引用的“Space-Time Block Coding for Wireless CommunicationsPerformanceResults”IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS INCOMMUNICATIONS，pp451-460，vol.17，no.3，March 1999上示出的正交空時塊編碼(圖12等)相比較，接收端的處理變得復雜，同時分集增益變小。但是，準正交空時塊編碼與正交空時塊編碼相比較的優(yōu)點是可以具有較大傳輸速率。通過使用與正交空時塊編碼不同的空時塊編碼，如以上說明的準正交空時塊編碼，就能夠增加編碼的選擇模式，進一步實現(xiàn)更高度的安全通信。
在以上的說明中，雖然說明了使用發(fā)送信號矩陣的安全通信方法，但是在下面將說明使用導頻碼元的安全通信方法。
圖16是表示相對于圖12的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)，變更了導頻碼元結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。在使用該結(jié)構(gòu)時，只要發(fā)送裝置801與接收裝置851預先共有該導頻碼元結(jié)構(gòu)，也就能夠進行信道波動h1、h2、h3、h4的估計、并解調(diào)發(fā)送碼元S1、S2、S3。但是，在與發(fā)送裝置801不能共有圖16所示的導頻碼元結(jié)構(gòu)的接收裝置上，雖然可以進行導頻碼元的估計，但是不知道哪個估計值相當于h1、h2、h3、h4的哪個信道波動。因此，接收裝置正確地解調(diào)發(fā)送碼元比較困難。這些導頻碼元在時間方向和向天線方向的分配可以被認為是在二維矩陣中的分配，并且由于可以使用多個模式，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高度安全的通信。另外，使用空時塊編碼的碼元作為導頻碼元時，能夠高精度地進行信道波動的估計，而且能夠?qū)崿F(xiàn)高度安全的通信。
在下面，對于使用本實施方式的安全通信方法的系統(tǒng)的實施例子，使用圖17進行說明。在圖17中表示能夠按照本實施方式中表示的安全通信方法進行通信的發(fā)送者1601和作為發(fā)送者希望和其進行通信的指定接受者1602、及想要偵聽發(fā)送者1601與指定接受者1602之間的通信的偵聽者1603。
發(fā)送者1601與指定接受者1602之間的信道波動1604，被認為是這二者之間能夠共用的(比如對于上行鏈路和下行鏈路使用同一頻率的TDD(TimeDivision Duplex，時分雙工)系統(tǒng)，由于對于上行鏈路和下行鏈路而言，信道波動可以被認為是相同的，所以可以共用)。
此時發(fā)送者1601根據(jù)信道波動1604在控制發(fā)送功率的同時進行發(fā)送，以便達到指定接受者1602需要的最低限度的CNR(Carrier-to-Noise Ratio，載波噪聲比)。由此，指定接受者1602可以得到所需的數(shù)據(jù)。但是，即使發(fā)送者1601與偵聽者1603之間的信道波動1605可看作與信道波動1604相同的值，如果偵聽者1603不知道發(fā)送幀結(jié)構(gòu)，也不能夠正確地解調(diào)空時塊碼，所以接收質(zhì)量變得很差，解碼指定接受者1602所需的數(shù)據(jù)變得非常困難。
如上說明，通過使用本實施方式的系統(tǒng)，就可實現(xiàn)指定方之間的高安全性的通信。此時，如果指定接受者1602使用憑借其將表示接收質(zhì)量的值比如RSSI(Received Signal Strength Indicator，接收信號強度指示符)的值發(fā)送給發(fā)送者1601的結(jié)構(gòu)也同樣能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。
另外，上述各實施方式在UWB(Ultra Wide Band，超寬頻帶)通信上都是有效的。在本實施方式中進行UWB通信時，使用其中去掉了圖10的發(fā)送裝置801和圖11的接收裝置851中的無線單元的結(jié)構(gòu)。在UWB通信中，通過將信號擴頻到1GHz左右的極寬的頻帶來進行收發(fā)，被發(fā)送在各個頻帶上的信號具有噪聲級別的功率。因此，只要偵聽者沒有和發(fā)送者共有模式，就只能夠利用非常小的功率，偵聽變成非常困難。還有，來自各天線的接收信號功率小，也是促進本實施方式的安全通信的實現(xiàn)的一個方面。
另外，在本實施方式上，描述已經(jīng)假設(shè)預先共有天線變更模式、空時塊編碼發(fā)送行矢量變更模式等，但是通過根據(jù)比如RSSI的值進行模式變更，即使在偵聽者循環(huán)地對全部的模式進行解調(diào)的情況下，也能夠降低被偵聽的可能性。通過進行該模式變更，本實施方式的安全通信變成具有更高安全性的通信。此時，在發(fā)送裝置801中通過向幀結(jié)構(gòu)信號生成單元904輸入信號配置模式信息來變更信號配置模式。另外，在接收裝置851中向幀結(jié)構(gòu)信號存儲單元1005上輸入接收基帶信號，并變更信號點配置，并且使用幀結(jié)構(gòu)信號和定時信息，取得被解調(diào)的發(fā)送碼元。
另外，通過使用在本實施方式中表示的安全通信方法發(fā)送絕對不希望或者一定不能向除了指定通信方以外任一方泄露的信息，例如上述天線變更模式、上述空時塊編碼發(fā)送行矢量變更模式、進行加密的通信上的加密鍵等，而對其它的數(shù)據(jù)不進行本實施方式的安全通信發(fā)送，一邊能夠減少數(shù)據(jù)的傳輸效率降低，一邊能夠?qū)崿F(xiàn)安全通信。
再有，在本實施方式上表示的方法中，雖然利用發(fā)送信號行矢量或列矢量的改換在時間方向和天線方向上分配空時塊編碼的發(fā)送碼元，但是并不限于這種分配方法，通過擴頻并分配空時塊編碼的發(fā)送碼元以便對其進行隨機交織，也能夠同樣地實施本發(fā)明。另外，也可以在頻率方向上分配。圖18是表示在頻率方向上分配空時塊編碼的發(fā)送碼元的一例的圖，表示使用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用)調(diào)制進行發(fā)送的情況。關(guān)于使用OFDM調(diào)制時的接受者和發(fā)送者的基本結(jié)構(gòu)，因為已在圖2和圖3上表示了，所以在這里省略了詳細說明。但是通過在圖10上去掉擴頻單元、插入S/P單元和IFFT單元、在圖11上去掉解擴單元、插入P/S單元和FFT單元，構(gòu)成使用OFDM調(diào)制的系統(tǒng)。
圖18是表示由圖9所示的發(fā)送裝置801發(fā)送OFDM調(diào)制信號(使用4個副載波)時的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)的一例的圖。將已被配置在圖12天線802-1～802-4上的發(fā)送信號列矢量1101配置到由天線802-1發(fā)送的OFDM調(diào)制信號的副載波1～4上，下面同樣地，將圖12的發(fā)送信號列矢量1102、1103、1104分別配置到由天線802-2、802-3、802-4發(fā)送的OFDM調(diào)制信號的副載波上。在使用具有這種配置的OFDM調(diào)制信號時，在OFDM調(diào)制信號內(nèi)是可以在時間方向和頻率方向上進行配置(圖18上雖然只在頻率方向上進行了配置，但是顯然在時間方向上也能夠進行配置)，這兩者再加上天線方向的配置，可以實現(xiàn)使用三維矩陣的發(fā)送幀結(jié)構(gòu)，與用一維矩陣、二維矩陣的結(jié)構(gòu)相比較能夠使用更多的模式。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)具有更高安全性的通信。
另外，關(guān)于上面的說明，雖然副載波數(shù)為4，但這是一例。一般來說使用的副載波數(shù)越多，通信越安全。另外，關(guān)于天線數(shù)也一樣，并不限于發(fā)送天線4、接收天線1，比如，即使在發(fā)送天線2、接收天線2的時候，也同樣能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。此時，由于通過對經(jīng)過2個接收天線的已解調(diào)的發(fā)送碼元進行最大比合并，能夠提高接收質(zhì)量，因此，指定接收方與偵聽方的接收質(zhì)量的差別加大，就能夠?qū)嵤┚哂懈甙踩缘耐ㄐ拧?br> 另外，關(guān)于本實施方式，當不進行擴頻時，使用去掉了圖10的擴頻單元、圖11的解擴單元的結(jié)構(gòu)。
(其它的實施方式)此處，用家庭內(nèi)部的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，作為充分利用本發(fā)明的系統(tǒng)的例子進行說明。
近年來，將硬盤(H DHard Disk，硬盤)、DVD-ROM等作為存儲媒體的數(shù)字重放和記錄裝置正在迅速普及。數(shù)字重放和記錄裝置能夠不損壞信息，實現(xiàn)在現(xiàn)有的VCR上困難甚至不可能實現(xiàn)的功能，例如高速跳至特定重放點，允許用戶暫停正在廣播中的節(jié)目，數(shù)分鐘后繼續(xù)觀看。另外，與因特網(wǎng)的連接使得以通過網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行數(shù)字重放和記錄裝置的操作，包括下載最新的EPG(Electronic Program Guide電子節(jié)目指南)，并可在家外操作該裝置。
另外，ADSL、FTTH等寬頻帶電路已經(jīng)廣泛用于家庭內(nèi)的無線LAN系統(tǒng)。使用無線系統(tǒng)在家庭內(nèi)發(fā)送電視和視頻的映像的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也開始普及。將該例子表示在圖19上。由接收天線1801接收的接收信號被存儲在家庭服務器(home server)1802上。還有，也能夠?qū)⑼ㄟ^ADSL、FTTH等寬頻帶電路利用TCP/IP傳輸?shù)葟木W(wǎng)絡(luò)1803分布的接收信號儲備在家庭服務器1802上。此處，家庭服務器1802包括將硬盤等作為存儲媒體的數(shù)字重放和記錄裝置。
家庭服務器1802，將由接收天線1801或者網(wǎng)絡(luò)1803接收到的接收信號和存儲媒體的視頻、聲音、及數(shù)據(jù)等進行信號處理，將其向家庭內(nèi)的PC(Personal Computer，個人計算機)1804、TV(Television，電視接收機)進行無線發(fā)送。PC1804和TV1805分別具有接收天線，接收從家庭服務器1802發(fā)送的信號，取得視頻、聲音、數(shù)據(jù)并進行顯示或播放。這樣的無線系統(tǒng)具有在家庭內(nèi)的各種場所都能夠使用PC和TV、不需要麻煩的布線等的優(yōu)點?？梢云诖窈蟮母M一步普及。
使用本發(fā)明所示的多個收發(fā)天線收發(fā)多個信號的系統(tǒng)，與收發(fā)上各使用1個天線的系統(tǒng)相比較，理論上在同一頻帶上增加信道容量，并已經(jīng)成為很多的研究的對象。信道容量的增加，在進行高速大容量傳輸?shù)纳鲜鰺o線系統(tǒng)上是非常有用的。
在上述無線系統(tǒng)上，一般來說，無線電波不但被傳播給希望接收的人或目標，也傳播給周圍的人或目標。比如，圖19的情況，由家庭服務器1802向某戶的PC1804和TV1805發(fā)送的發(fā)送信號也到達鄰接人家的PC1806和TV1807。此時，來自家庭服務器的發(fā)送信號對于PC1806和TV1807也有成為干擾的情況，另外，來自家庭服務器的發(fā)送信號也可能有被別有企圖地偵聽的情況。特別是在被別有企圖地偵聽的情況下，可能要面對各種問題，例如在廣播信號情況下知道正在看什么節(jié)目的隱私問題，沒有合同的人能免費接收收費節(jié)目的問題，數(shù)字的內(nèi)容被再利用的問題。
關(guān)于被別有企意圖地偵聽，在目前的無線LAN系統(tǒng)中，其安全的脆弱性是公知而且嚴重的問題之一。在無線LAN系統(tǒng)中，在向無線LAN調(diào)制解調(diào)器等的訪問點(Access Point)進行訪問時，雖然進行根據(jù)ID和“口令”的訪問限制，但是關(guān)于ID被簡單地推測的實例和“口令”經(jīng)數(shù)日被破譯的實例的報道也不少，這樣的問題在使用多個收發(fā)天線的系統(tǒng)中使用ID和“口令”等訪問限制時也同樣可能發(fā)生。因此，指望與目前不同類型的安全實施方法。
使用多個天線時，因為如果其天線經(jīng)常是相同的，就不能夠切換信號傳播的信道，因此信號一旦被第三方偵聽就有被繼續(xù)偵聽的可能性，但是如果切換發(fā)送天線，信號傳播的信道也就變成與切換前不同的信道，通過不斷進行該切換，就能夠提高抵制發(fā)送信號偵聽的安全性。
本說明書是根據(jù)2003年9月10日申請的日本專利第2003-318809號、2004年9月6日申請的日本專利第2004-258919號。其內(nèi)容全部包含于此作為參考。
工業(yè)實用性本發(fā)明適用于進行安全通信的無線通信系統(tǒng)的基站裝置和通信終端裝置。
權(quán)利要求
1.一種安全通信方法，其特征在于包括以下步驟具有多個發(fā)送天線的發(fā)送裝置根據(jù)規(guī)定的天線變更模式切換所述發(fā)送天線來進行信號的無線發(fā)送；接收裝置使用與所述發(fā)送裝置相同的變更模式，對于作為無線信號從所述發(fā)送裝置發(fā)送的信號進行信道估計，并進行數(shù)據(jù)解調(diào)。
2.一種安全通信方法，包括在具有多個發(fā)送天線的發(fā)送裝置中和在存儲與所述發(fā)送裝置相同的天線變更模式的接收裝置中進行的步驟，其中在所述發(fā)送裝置中進行的步驟包括將信道估計碼元插入到數(shù)字數(shù)據(jù)中來生成發(fā)送數(shù)字信號；將所述發(fā)送數(shù)字信號進行上變頻以生成發(fā)送信號；按照規(guī)定的天線變更模式選擇天線；使用所選擇的天線無線發(fā)送所述多個發(fā)送信號；和在所述接收裝置中進行的步驟包括將從所述發(fā)送裝置接收到的信號進行下變頻來生成接收數(shù)字信號；與所述發(fā)送裝置切換發(fā)送天線的定時同步地從所述接收數(shù)字信號中分離數(shù)據(jù)碼元和信道估計碼元；根據(jù)所述天線變更模式，使用所述分離的信道估計碼元進行信道估計；以及根據(jù)信道估計值對上述數(shù)據(jù)碼元進行解調(diào)。
3.一種安全通信方法，其中具有多個發(fā)送天線的發(fā)送裝置根據(jù)規(guī)定的信號配置模式將發(fā)送信號進行無線發(fā)送；接收裝置使用與所述發(fā)送裝置相同的信號配置模式，對于從所述發(fā)送裝置無線發(fā)送的信號進行數(shù)據(jù)解調(diào)。
4.如權(quán)利要求3所述的安全通信方法，其中，所述信號配置模式是導頻信號矩陣的信號配置模式。
5.如權(quán)利要求3所述的安全通信方法，其中，所述信號配置模式是發(fā)送信號矩陣的信號配置模式。
6.一種發(fā)送裝置，包括多個發(fā)送天線；幀形成單元，將信道估計碼元插入到數(shù)字數(shù)據(jù)中來生成多個發(fā)送數(shù)字信號；無線單元，將所述發(fā)送數(shù)字信號進行上變頻以生成發(fā)送信號；天線變更單元，按照與通信接收裝置共有的天線變更模式指示天線變更；以及天線選擇單元，使用按照上述天線變更單元的指令選擇的發(fā)送天線無線發(fā)送所述發(fā)送信號。
7.一種發(fā)送裝置，包括多個發(fā)送天線；信號生成單元，由數(shù)字數(shù)據(jù)生成多個發(fā)送信號；導頻信號生成單元，生成導頻信號；信號形成單元，按照規(guī)定的信號配置模式配置所述多個發(fā)送信號并插入所述導頻信號；信號配置單元，按照與通信接收裝置共有的信號配置模式，向所述信號形成單元指示信號配置；以及無線單元，將由所述信號形成單元配置的信號進行上變頻以生成發(fā)送信號。
8.一種接收裝置，包括無線單元，接收從如權(quán)利要求6所述的發(fā)送裝置發(fā)送的信號，對其進行下變頻以生成接收數(shù)字信號；分離單元，與所述發(fā)送裝置切換發(fā)送天線的定時同步地從所述接收數(shù)字信號中分離數(shù)據(jù)碼元和信道估計碼元；信道估計單元，根據(jù)與所述發(fā)送裝置共有的天線變更模式，使用所述分離的信道估計碼元進行信道估計；以及信號處理單元，根據(jù)信道估計值對所述數(shù)據(jù)碼元進行解調(diào)。
9.一種接收裝置，包括無線單元，接收從如權(quán)利要求7所述的發(fā)送裝置發(fā)送的信號，對其進行下變頻以生成接收基帶信號；信道估計單元，使用所述所分離的信道估計碼元，根據(jù)與所述發(fā)送裝置共有的信號配置模式，與所述發(fā)送裝置切換信號配置模式的定時同步地進行信道估計；信號處理單元，根據(jù)與所述發(fā)送裝置共有的信號配置模式和信道估計值對所述數(shù)據(jù)碼元進行解調(diào)。
全文摘要
從多個天線發(fā)送信號，能夠比現(xiàn)有的方式更加提高通信安全性的發(fā)送裝置。在該裝置中，天線變更單元(105)在內(nèi)部存儲器上存儲天線變更模式，每逢接收時鐘信號時按照天線變更模式生成指示天線變更的天線變更信號，并向天線選擇單元(106)輸出天線變更信號。天線選擇單元(106)根據(jù)天線變更信號，從發(fā)送天線(107－1～107－3)中選擇2個相異的天線，作為用于發(fā)送從無線單元(104－1)輸出的發(fā)送信號A和從無線單元(104－2)輸出的發(fā)送信號B的天線，使用所選擇的發(fā)送天線將發(fā)送信號A和發(fā)送信號B進行無線發(fā)送。
文檔編號H04J11/00GK1846367SQ200480025338
公開日2006年10月11日 申請日期2004年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月10日
發(fā)明者小林圣峰, 村上豐, 折橋雅之, 松岡昭彥 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社