(57)【要約】  少なくとも１つのユーザデータストリームは、レイヤ２／３処理、物理層処理、無線周波処理される。透かし／署名は、レイヤ２／３処理、物理層、無線周波のうちの少なくとも１つで組み込まれ、組み込み無線通信を生成する。組み込み無線通信は無線で転送される。組み込み無線通信は受信され、透かし／署名は組み込み無線通信から抽出される。
2007529167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのユーザデータストリーム上で、レイヤ２／３処理、物理レイヤ処理、無線周波処理を実行することと、
組み込み無線通信を形成する、レイヤ２／３、物理レイヤ、無線周波の少なくとも１つに、透かし／署名を組み込み、組み込み無線通信を生成することと、
前記組み込み無線通信を無線で送ることと、
前記組み込み無線通信を受信し、前記組み込み無線通信から前記透かし／署名を抽出することと
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
トークン／鍵を受信し、前記透かし／署名を、前記組み込み無線通信に組み込むのに使用する、前記組み込みトークン／鍵を処理することをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記組み込み透かし／署名は、レイヤ２／３、物理レイヤ、および無線周波処理より上位のＯＳＩレイヤで、いかなる実質的な処理に先立って通信を認証するために使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記組み込み透かし／署名は、少なくとも１つの物理チャネルが、前記ユーザストリームデータを運び、透かしチャネルが前記少なくとも１つの物理チャネルに組み込まれた透かし／署名情報を運ぶ結果になることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記組み込まれた透かしチャネルは、レイヤ２／３、物理レイヤ、および無線周波処理より上位のＯＳＩレイヤから、セキュリティ関連データを運ぶことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記透かしチャネルは、暗号化されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの物理チャネルは、前記透かしチャネルが保持されるように、前記少なくとも１つの物理チャネル上に送るユーザデータがない期間に保持されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記透かし／署名は、少なくとも１つの物理チャネル上に入れ込まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記透かし／署名は、エラー検出／エラー訂正コーディングを使用して組み込まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記透かし／署名は、スクランブリング／チャネル化コードを使用して組み込まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記透かし／署名は、ユーザデータストリームのビットを使用して組み込まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記透かし／署名は、パルス／スペクトルの形を調節することによって組み込まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記透かし／署名は、変調を調節することによって組み込まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記透かし／署名は、搬送周波、ジッター、および時間的／遅延特性の少なくとも１つを調節することによって組み込まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記透かし／署名は、アンテナ偏波を調節することによって組み込まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記透かし／署名は、位相回転シーケンスを使用してＭＩＭＯ通信のために調節されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記位相回転は、シェルトン・バトラーマトリックスハードウェアを使用し、入力／出力ポートをスイッチングして実行されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記透かし／署名は、複数の送信アンテナ間で遅延を変えることによって組み込まれることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記ユーザデータの前記レイヤ２／３処理、物理レイヤ処理、および無線周波処理は、送信／受信ユニットによって実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記ユーザデータの前記レイヤ２／３処理、物理レイヤ処理、および無線周波処理は、送信／受信ユニットと少なくとも１つのネットワークノードによって実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも１つのユーザデータストリーム上でレイヤ２／３処理、物理レイヤ処理、および無線周波処理を実行するための手段と、
レイヤ２／３処理、物理レイヤ処理、または無線周波処理のうちの少なくとも１つに、透かし／署名を組み込み、組み込み無線通信を形成するための手段と、
前記組み込み無線通信を無線で送るための手段と
を備えたことを特徴とするＴＲＵ。
【請求項２２】
トークン／鍵を受信し、前記組み込み無線通信に前記透かし／署名を組み込むのに使用するために、前記組み込みトークン／鍵を処理することをさらに備えたことを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ。
【請求項２３】
前記組み込み透かし／署名は、レイヤ２／３、物理レイヤ、および無線周波処理より上位のＯＳＩレイヤでのいかなる実質的な処理に先立って、通信を認証するために使われることを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ。
【請求項２４】
前記組み込み透かし／署名は、少なくとも１つの物理チャネルが、前記ユーザストリームデータを運び、透かしチャネルが前記少なくとも１つの物理チャネルに組み込まれた透かし／署名情報を運ぶ結果になることを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ。
【請求項２５】
前記組み込み透かしチャネルは、レイヤ２／３、物理レイヤ、無線周波処理より上位のレイヤからのセキュリティ関連データを運ぶことを特徴とする請求項２４に記載のＴＲＵ。
【請求項２６】
前記透かしチャネルは、暗号化されることを特徴とする請求項２４に記載のＴＲＵ。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの物理チャネルは、前記透かしチャネルが保持されるように、前記少なくとも１つの物理チャネル上に送るユーザデータない期間に保持されることを特徴とする請求項２４に記載のＴＲＵ。
【請求項２８】
前記透かし／署名は、少なくとも１つの物理チャネル上に入れ込まれることを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ。
【請求項２９】
前記透かし／署名は、エラー検出／エラー訂正コーディングを使用して組み込まれることを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ。
【請求項３０】
前記透かし／署名は、スクランブリング／チャネル化コードを使用して組み込まれることを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ。
【請求項３１】
前記透かし／署名は、前記ユーザデータストリームのビットを使用して組み込まれることを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ。
【請求項３２】
前記透かし／署名は、パルス／スペクトルの形を調節することによって組み込まれることを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ。
【請求項３３】
前記透かし／署名は、変調を調節することによって組み込まれることを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ。
【請求項３４】
前記透かし／署名は、搬送周波、ジッター、および時間的／遅延特性の少なくとも１つを調節することによって組み込まれることを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ。
【請求項３５】
前記透かし／署名は、アンテナ偏波を調節することによって組み込まれることを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ。
【請求項３６】
前記透かし／署名は、位相回転シーケンスを使用してＭＩＭＯ通信のために調節されることを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ。
【請求項３７】
前記位相回転は、シェルトン・バトラーマトリックスハードウェアを使用し、入力／出力ポートをスイッチングして実行されることを特徴とする請求項３６に記載のＴＲＵ。
【請求項３８】
前記透かし／署名は、複数の送信アンテナ間で遅延を変えることによって組み込まれることを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ。
【請求項３９】
前記ユーザデータの前記レイヤ２／３処理、物理レイヤ処理、および無線周波処理は、送信／受信ユニットによって実行されることを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ。
【請求項４０】
前記ユーザデータの前記レイヤ２／３処理、物理レイヤ処理、および無線周波処理は、送信／受信ユニットと少なくとも１つのネットワークノードによって実行されることを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ。
【請求項４１】
前記ＴＲＵは、無線ＴＲＵであることを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ
【請求項４２】
前記ＴＲＵは、ベース基地局であることを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ
【請求項４３】
ＩＣは、実行するための手段、組み込むための手段、および無線で送るための手段を備えたことを特徴とする請求項２１に記載のＴＲＵ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して無線通信に関する。さらに詳しくは、本発明は、無線通信のための透かし／署名に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線システムは、多くの点で、感染しやすい。これらの感染は、新しい無線技術の普及が伸びるにつれて、増加する。個人ユーザが中継ネットワークノードを使わずに他人と直接通信するアドホックネットワークは、ユーザとネットワークに新しい感染を生成する。これらの感染は、「信用」、「権利」、「ＩＤ」「プライバシ」、および「セキュリティ」関連問題として分類できる。
【０００３】
「信用」は、これらのシステムで通信される情報を共有することができるという保障のことをいう。例えば、無線ユーザは、通信が、信頼できるソースから、信頼された通信ノードを使用して、送られたことを知りたいかもしれない。アドホックネットワークのユーザは、通信がパケット傍受（Ｓｎｉｆｆｉｎｇ）ソフトウェアを有するハッカーの無線装置を介して転送されたことを知らないかもしれない。さらに、トンネリングの使用によって、通信を転送する中継ノードは、無線ユーザに透過的であるかもしれない。
【０００４】
「権利」（「権利管理」）は、データの制御のことをいう。例えば、一人の無線ユーザは無線システムにおいて限られた権利を持つかもしれない。しかし、もしそのユーザがより優位な権利を有する第２のノードと（知って、または知らないで）共謀したら、そのユーザは、ユーザが許可された権限を超える権利を得るかもしれない。
【０００５】
「ＩＤ」は、無線ユーザの識別にリンクする制御のことをいう。例えば、不正無線デバイスは、ネットワークの許可されたユーザであると装うことによって、つまり許可されたユーザのＩＤを使用することによって、無線ネットワークにアクセスを試みようとするかもしれない。「プライバシ」は、個人、データ、およびコンテキストのプライバシを維持することをいう。無線ユーザは、彼／彼女がどのウェブサイトを訪れたか、および特に金融や医療などのこれらのサイトに送った情報を他人に知れられたくないかもしれない。「セキュリティ」は、認可されていない個人が無線ユーザの情報にアクセスするのを防ぐといった、データとコンテキストの安全性のことをいう。
【０００６】
無線ネットワークの感染を減らすために、ＷＥＰ（Ｗｉｒｅｄ  Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｐｒｉｖａｃｙ）、ＷＰＡ（Ｗｉ−Ｆｉ  Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ  Ａｃｃｅｓｓ）、ＥＡＰ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ＩＥＥＥ８０２．１１ｉ、およびＧＳＭベースの暗号などの技術が使われる。これらの技術はなんらかの保護を提供するが、それらはまだ発行された信用、権限、ＩＤ、プライバシ、およびセキュリティ問題に対して感染しやすい。例えば、特定の無線通信ノードは、無線ユーザと通信するための正しいＷＥＰ鍵を有するかもしれないが、そのユーザが彼／彼女がそのノードを「信頼」できるかどうか知らないかもしれない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
さらに、これらの鍵を使うユーザの認証は、典型的に通信スタックの上位レイヤで生じる。これによって、これらの制御が整っているときでさえ、不正無線ユーザまたはハッカーは、通信スタックに（限られているが）なんらかのアクセスを有するかもしれない。このアクセスは、サービス拒否攻撃のような、他者の間での脆弱性を生成する。
【０００８】
透かし／署名は、シグナリングそして／またはセキュリティ目的のために、媒体にメタデータまたは固有の情報を追加する技術である。無線通信へのこれらの感染を減らすために、無線通信のために透かし／追加署名への代わりの取り組みを有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
少なくとも１つのユーザデータストリームは、レイヤ２／３処理、物理層処理、無線周波処理である。透かし／署名は、レイヤ２／３処理、物理層処理、無線周波処理のうちの少なくとも１つで組み込まれ、組み込み無線通信を形成する。組み込み無線通信は無線で転送される。組み込み無線通信は受信され、透かし／署名が組み込み無線通信から抽出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以降、ＷＴＲＵ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｔｒａｎｓｍｉｔ／Ｒｅｃｅｉｖｅ  Ｕｎｉｔ）は、ユーザ装置、移動局、固定または移動の加入者ユニット、ポケベル、ＳＴＡ（ステーション）、または無線環境で動作をできる他の任意タイプの装置を含むが、それに限られない。以降で言及するとき、基地局は、ノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイント、または無線環境の他の任意のタイプのインターフェース装置を含むが、それに限られない。以降、ＴＲＵ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ／Ｒｅｃｅｉｖｅ  Ｕｎｉｔ）というときは、ＷＴＲＵ、基地局、または無線デバイスを含む。
【００１１】
図１を参照すると、従来のデジタル通信システムにおいて、ソースデータは、バイナリデータのなどのｄsourceである。このデータは、デジタル化された音声、画像、ビデオ信号、バイナリテキスト、あるいは他のデジタルデータであり得る。このデータは、ときに、（ソースコーディングと呼ばれる処理を介して）圧縮され７６、圧縮されたバイナリデータストリームを生成し、ｄcompressedとして記されている。圧縮されたデータは、上位のＯＳＩ層（ＨＴＴＰ，ＴＣＰ，ＩＰレイヤなどのような）によって処理され７８、バイナリデータを生成し、dＨＬとして記されている。結果として得られるデータは、ここで無線インターフェースに属するＯＳＩ層、すなわちレイヤ３  ８０、レイヤ２  ８２、レイヤ１  ８４、およびＲＦレイヤ８６によって処理される。図１に記されているように、これらは、ｄ３、ｄ２、ｓ１、およびｓ０としてそれぞれ記されている。ｄ３およびｄ２はバイナリデータである一方、ｓ１およびｓ０はアナログ信号である。受信側では、処理は同様に、しかし逆の順番（ＲＦに続いてレイヤ１、続いてレイヤ２、続いてレイヤ３、続いてより上位の層、そして解凍）で実行される。
【００１２】
（特許請求の範囲を除く）以下で、「データ」および「信号」は、特に断りのない限り、それぞれ「バイナリデータ」および「アナログ信号」のことをいう。
【００１３】
図２は、通信される（バイナリ）データ、そして／または（アナログ）信号に透かし／署名を組み込むために修正されたデジタル通信リンク処理のチェーンを示している。透かしは、式１のように、バイナリ透かしデータｗ、カバーデータまたはシグナルｄまたはｓ、透かし組み込みスキーム／アルゴリズムＥ、および透かしデータ／信号ｄｗまたはｓｗを伴う。  
ｓｗ＝Ｅ｛ｓ，Ｗ｝  または  ｄｗ＝Ｅ｛ｄ，Ｗ｝            方程式１
【００１４】
バイナリネットワークデータは、アナログ透かし信号をデジタル化することによって生成されてもよい。たとえば、指紋または手書きの署名は、アナログ信号であり、それはバイナリ透かしデータを生成するためにデジタル化することができる。
【００１５】
組み込みは透かしが主ソースデータに沿って通信できるようにするので、組み込みスキームは、ソースデータそれ自身の中に組み込みチャネルを（おそらく黙示的に）定義することとしても見ることもできる。そのように、組み込みスキームは、「透かしチャネル」または「組み込み無線チャネル」を定義すると言われるかもしれない。もしこれらのチャネルがレイヤ１またはＲＦレイヤで定義される場合、対応する組み込み無線チャネルは、「組み込み物理チャネル」としてみなされるかもしれない。
【００１６】
透かし／署名は、圧縮８６の前または後で、コンテンツ８５、８６（ｗｓ）の中に組み込むことができ、上位レイヤ処理８８（ｗＨＬ）の間に組み込むことができ、レイヤ３  ８９（ｗ３）、レイヤ２  ９０（ｗ２）、レイヤ１  ９１（ｗ１）、およびレイヤ０（ＲＦ）９２（ｗ０）の間に組み込むことができる。
【００１７】
以下は透かしについて言及するが／けれども、署名は、無線通信のために同じ事情で、透かしの変わりに使われうる。図３は、透かし無線通信の簡略図であり、透かし無線通信のための簡略フロー図である図４と併せて説明される。送信（ＴＸ）ＴＲＵ２０は、受信（ＲＸ）ＴＲＵ２２への無線通信のためにユーザデータストリームを受信する。ユーザデータストリームは、レイヤ２／３（データリンク／ネットワーク）を実行するために、ＴＸレイヤ２／３処理装置２４を使用して処理される。レイヤ２／３処理は、ＴＸ２４とＲＸ４２両方のためにＴＲＵで起きるように示されているが、代わりに他の中継ネットワークノードにおいても起きるかもしれない。例えば、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）通信システムにおいて、レイヤ２／３処理は、無線ネットワークコントローラ、コアネットワーク、またはノードＢで起きるかもしれない。
【００１８】
レイヤ２／３処理されたデータは、ＴＸ物理レイヤ処理装置２６によって物理レイヤ処理される。物理レイヤ処理されたデータは、ＴＸ  ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）処理装置２８によって、無線送信のために処理される。
【００１９】
ＴＸ  ＴＲＵ  ２０（または代わりのネットワークノード）は、透かしを生成するためのトークン／鍵を受信する（ステップ４６）。トークン／鍵は、透かし組み込みデバイス３０によって処理され、レイヤ２／３、物理またはＲＦレイヤのうちの１つまたは複数において透かしとしてトークン／鍵を組み込む（ステップ４８）。透かし組み込みデバイス３０は、トークン／鍵を組み込む前に、それらが、より堅固になるために、または処理されたユーザデータストリームによりよくフィットするように、トークン／鍵の符号化、そして／または修正を実行してもよい。
【００２０】
透かしが組み込まれたＲＦ通信は、アンテナまたはアンテナアレイ３２によって発信される（ステップ５０）。組み込まれた通信は、ＲＸ（受信）ＴＲＵ２２のアンテナまたはアンテナアレイ３４によって、無線インターフェース３６を介して受信される（ステップ５２）。受信された通信は、ＲＸ無線周波数処理装置３８によってＲＦ処理される。ＲＦ処理された通信は、ＲＸ物理レイヤ処理装置４０によって物理レイヤ処理される。物理レイヤ処理されたデータは、ユーザデータストリームを生成するために、ＲＸレイヤ２／３処理装置４２によってレイヤ２／３処理される。無線周波数、物理レイヤ、またはレイヤ２／３処理のうちの１つ、または複数にわたる間、組み込まれた透かしは、透かし抽出デバイスによって抽出され（ステップ５４）、認証、および他の信用、権限、ＩＤ、プライバシ、またはセキュリティ目的における使用などのためにトークン／鍵を生成する。
【００２１】
ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）モデルの下位レイヤで透かしを使用することは、潜在的な優位点を提供する。無線通信の認証は、下位のＯＳＩレイヤで生じることができ、望まれていない通信は、これらの下位レイヤで識別することができる。結果として、これらの通信は、上位の抽象レイヤによって処理されることから切り捨てられるか、またはブロックされることができ、不要な上位レイヤの処理を取り除き、リソースを開放する。さらにこれらの望まれない通信は、上位レイヤに渡されなくてよいので、サービス拒否攻撃などの無線システム上でのある攻撃を防ぐことができる。
【００２２】
下位レイヤ認証は、無線通信のための追加セキュリティも提供する。下位レイヤ認証は、特別な無線リンクを認証する傾向にある。結果として、正規のリンクを使用していない許可されていない個人を識別でき、それはより上位の抽象レイヤで達成することはより困難で、時には不可能である。例えば、一人の許可されたユーザは、許可されていないユーザにセキュアな無線ネットワークにアクセスできるようにするためのユーザ名とパスワードを第２のユーザに提供することがある。もし許可されていないユーザが必要とされる無線の透かしに気がつかず、そのような透かしを生成するためのハードウェア／ソフトウェアを有していなければ、許可されていないユーザは、そのユーザが正当なユーザ名とパスワードを使用していたとしても、セキュアな無線ネットワークへのアクセスは許可されないだろう。
【００２３】
組み込まれた物理チャネル
透かしの無線通信を生成するために２つの主要な技術が使用される。第１に、物理チャネルに組み込まれた、新しく定義された透かしチャネルを使用すること、または第２に、既存の無線チャネルに直接透かしを入れ込むことである。第１の技術において、透かしを伝えるために新しいチャネルが定義される。これらの透かしチャネルは、無線チャネルに組み込まれる。例えば、そのようなチャネルを生成する１つの技術は、既存のチャネルと共存する新しい透かしチャネルを生成するために、ゆっくりと、無線チャネルを差動振幅変調することである。透かしはこれらのチャネルによって伝えられる。この技術は、以下のようにモデル化できる。既存の無線チャネルは、カバー信号ｓとして見ることができる。透かしｗであり、組み込み関数はＥであり、組み込まれたチャネルはＥＰＣＨである。ＥＰＣＨ生成技術は、続いて説明する。透かし信号ｓｗは、式２の通りである。  
ｓｗ＝ＥＥＰＣＨ｛ｓ，ｗ}                            方程式２
【００２４】
セキュリティをさらに強化するために、組み込まれたチャネルは、不正ＴＲＵが何らかの方法で組み込まれたチャネルについて知っている場合でも、不正ＴＲＵが透かしをコピーできることを防ぐために暗号化してもよい。これらの組み込まれたチャネルは、上位ＯＳＩレイヤからのセキュリティ関連データを伝えるために使ってもよい。例えば、上位層からの暗号化と他の鍵は、組み込まれたチャネルによって伝えられる。これらのチャネル上のほかのデータは、「チャレンジワード」を含んでもよく、それによって、他のＴＲＵまたはネットワークによってチャレンジがされるとき、ＴＲＵはそれ自身を認証できる。
【００２５】
組み込まれたチャネルは、好ましくは、長い期間継続するベースで生じるが継続的でなく短い期間の組み込まれたチャネルを使ってもよい。いくつかの実施において、透かしチャネルは、データが基礎をなす無線チャネル上で送られることなく、それら自身で動作する。結果として、基礎をなすチャネルは、送るデータない場合に、保持される必要があるかもしれない。無線チャネルは透かしチャネルためのカバーワークとして見ることができる。好ましくは、カバーワークの無線チャネル上で送られたデータは、チャネル上で送られたデータの典型である。０の連続のようなチャネルの特徴的でないデータの存在は、そのチャネルに盗聴者の注意を引き寄せる。そのようなデータは、好ましくは、チャネル上で実際に送られたデータを模倣し、それは盗聴者がいつカバーデータが送られているかを確定するのを難しくする。代わりに、ランダムなビットビットパターンがカバーチャネル上で使われてもよい。暗号化またはスクランブルされたチャネルについては、ランダムなビットパターンはいくつかの実施のための適当なセキュリティを提供することができる。
【００２６】
軍事アプリケーションにおいて、送信されたカバーデータは、偽の情報（誤まった情報）であるかもしれない。もし敵のユニットがカバー情報を送る通信ノードに出くわしたら、偽データまたはカバーデータを復号しようとすることに関して、ノードそのままをほっておくかもしれない。一実施形態において、適切な品質のカバーデータの生成はというのは、そのようなデータを生成する手動の動作は間違いがちであり、実行が難しい場合があるので、自動的であることが好ましい。
【００２７】
複数の透かしチャネルは、複合透かしチャネルの全体の帯域幅を増加するために使うことができる。複数チャネルの使用によって、１つの透かしチャネルの容量より大きい帯域幅を有する透かし情報を送ることができるようになる。さらにセキュリティを強化するために、複数の透かしチャネルが利用されるとき、透かしデータは既定パターンでチャネルを跳び越す。結果として、１つのチャネルを監視している傍聴者は、透かしデータの一部にアクセスを有するのみかもしれない。
【００２８】
組み込まれた無線チャネルは、セキュリティ動作が、上位レイヤへ透過な方法で実行できるようにするために使うことができる。結果として、追加されたセキュリティは、上位レイヤソフトウェアとアプリケーションを修正することなしに、およびこれらのレイヤの動作負荷を変えることなく、成し遂げられる。
【００２９】
透かし物理チャネル
第２の技術において、透かしは、無線チャネルに組み込まれる（入れ込まれる）。例えば、無線チャネルの同期ビットまたは使われていないビットを変えて、その無線チャネルで透かしを効果的に伝えることができる。この技術は、以下のようにモデル化できる。既存の無線チャネルは保護信号ｓとしてみることができる。透かしはｗであり、組み込み関数はＥであり、秘密鍵はｋである。秘密鍵ｋは、以降で説明する特定チャネル組み込み技術として見ることができる。透かし信号ｓｗは式３の通りである。  
ｓｗ＝Ｅｋ｛ｓ，ｗ｝                                  方程式３
【００３０】
透かし信号ｓｗは、フィルタリング、圧縮、または他の典型的な無線ネットワーク機能などの一般の信号処理に対して、堅固であるのが好ましい。透かし信号ｓｗは、感知できないこともまた望まれる。透かしの使用は、知覚できる方法で無線システムの動作に影響を与えない。例えば、透かしについて知らない無線システムの構成要素は、ハードウェアまたはソフトウェアの修正なしで無線通信を処理できる。さらに、透かし技術が公然と知られても、セキュア鍵の形式はその交換を安全にするために使われることが望ましい。
【００３１】
両方の技術は、進入者検知動作と合わせて使うことができる。侵入者検知を扱うための一実施形態は、ＴＲＵに新しい認証鍵で再認証させ、無線ネットワークに再度関連付けさせることを強制することである。別のアプローチは、許可されたユーザが再認証でき、しかし再認証されるまでいかなるＴＲＵもデータを送信できないように、ＷＥＰまたは他の鍵を操作することである。
【００３２】
透かし技術
以下は透かしのための様々な技術である。これらの技術は、特にアナログ、デジタル、ＧＳＭ、ＵＭＴＳ  Ｗ−ＣＤＭＡ（ＦＤＤ、ＴＤＤ、およびＴＤ−ＳＣＤＭＡ）、ＣＤＭＡ２０００、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎ、ＩＥＥＥ８０２．１５、ＩＥＥＥ８０２．１６、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの多くの無線システムで使うことができる。異なる技術として説明されているが、これらの技術は様々な方法で組み合せることができる。例えば、いくつかの無線システムは、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）およびＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）の両方を使用してもよい。したがって、ＯＦＤＭとＣＤＭＡ関連技術の組み合せを使ってもよい。
【００３３】
エラー訂正コード
ほとんどの無線通信システムは、エラー検出／訂正コーディングを利用する。これらの技術は、透かし／透かしチャネルを伝えるのに適応されている。ある技術は、透かし情報を運ぶのにパンクチャリング（Ｐｕｎｃｔｕｒｉｎｇ）を使う。多くの無線システムにおいて、パンクチャリングは、特定の番号に対するビットの数を減らすため、および他の目的のために使用される。パンクチャリングのパターンは、透かしを示すために変更される。パンクチャリングのパターンのそれぞれの変更は、透かしのビットを表す。さらに、データストリームは従来使用されてきたよりも追加の冗長性を有することができ、追加ビットは、透かしを伝えるためにあるパターンでパンクチャリングされる。例えば、データは、１／３または１／４のＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）率で符号化され、従来の１／２ＦＥＣ率までパンクチャリングされるかもしれない。
【００３４】
エラー訂正コードによって透かしを転送するもう１つの技術は、データストリームのチャネルコーディングより前に透かしでＦＥＣシフトレジスタを初期化することによる。同様に、ＣＲＣ（Ｃｉｒｃｕｌａｒ  Ｒｅｄｕｎｄａｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）コードを生成するのに使うシフトレジスタは、透かしによって初期化される。ＦＥＣコードの冗長ビットは、透かしに関するビットと置き換えられる。送信および受信ＴＲＵは、どの冗長ビットが置き換えられたかの認識を有するだろう。ＦＥＣのテールビットは、これらのビットに透かしを組み込むために修正される。さらに、透かしは、ＦＥＣ出力、ＣＲＣ出力、畳み込みおよびターボ符号情報上をマスクされることができる。典型的に、透かしは、ＦＥＣ出力、ＣＲＣ出力、畳み込みおよびターボ符号情報に追加されたモジュロ−２である。もし透かしの長さがマスクされた情報と同じでない場合、透かしは情報／出力の一部のみに適用されるか、ゼロ詰めされるか、削除されるか、繰り返されるかもしれない。
【００３５】
チャネルコーディング
多くの無線チャネルは、通信を区別し、データシーケンス中のバイアスを取り除き、そして他の目的のために識別のためのチャネルコーディングを使用する。透かしは、これらのコードを使用して伝えることが出来る。多くの無線システムにおいて、スクランブリングコードと他のコードが使われる。透かしは、これらのコードに組み込まれる。コードに透かしが組み込むために、コードのビットが変更される。変更されたビットは、コードシーケンスの最初か、コードシーケンスのセグメントか、またはコードシーケンス全体に存在することができる。重くコーディング（高く冗長）された通信については、変更されたビットのせいで、ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）の小さい劣化が起きるかもしれないが、情報は読取り可能であろう。
【００３６】
代わりに、いくつかのコードを生成するために使われた多項式は、透かしを識別するために修正される。多項式の値は、透かしデータを含む。この透かし多項式は、シーケンス全体、またはプリアンブル、ミッドアンブル、テールなどの小さい特定の一部で使うことができる。
【００３７】
多くの無線システムは、柔軟性／適応性のある変調とコーディングスキームを有する。変調とコーディングのタイプは、透かしのビットを識別するために変えられる。例えば、送信ＴＲＵは、透かしのビットを示すためにＱＰＳＫと１６−ＱＡＭの間で切替ることができる。
【００３８】
メッセージビット操作
多くの無線システムは、（将来の使用のための予約のような）使用されていないビット／シンボル、および使用してない時間間隔を有する。透かしビットは、これらの使用されていないビットと時間期間に挿入される。例えば、レートマッチングでは頻繁に、指定された数のシンボルまたはビットに合うようにデータが追加されるかもしれない。透かしは、ビット／シンボルの前に０をパディングしたり、繰り返したりする代わりに、これらのビットに使われる。
【００３９】
代わりに、使用されたビット／シンボルは、パイロット、制御、およびメッセージなどの、透かしビットを伝えるために使われる。このデータ内のあらかじめ定義された位置で、ビットは、透かしを伝えるために変更される。透かしを伝えるためのもう１つの技術は、シンボルのコンスタレーションなど、シンボルを位相回転する。
【００４０】
その他の物理／ＲＦ技術
多くの無線通信において、パルス整形およびスペクトル整形フィルタが利用される。パルス／スペクトル整形で使用される係数は、透かしを運ぶために変更される。パルス／スペクトラムの形を生成する係数のセットの選択により、透かしが伝えられる。受信ＴＲＵは、受信したパルス／スペクトルの形を分析して、どの係数が送信に使われたかを決定する。例えば、係数のＮセットが許容できるパルス／スペクトルの形を生成するために使われる場合、透かしについて最大ｌｏｇ２Ｎビットが、各係数セットの選択によって区別できる。
【００４１】
一般的に、受信ＴＲＵでの正確な復調を助けるために正確な送信変調を有することが、無線通信において望ましい。例えば、ＱＰＳＫ変調において、典型的に、４つの潜在的に送られるコンスタレーションの値は点として見ることができ、典型的に値（１＋ｊ、１−ｊ、−１＋ｊ、および−１−ｊ）である。これらの値は、透かしビット／シンボルを示すために補正することができ、これらの値は、透かしビットを定義する、正確な点の値の代わりに小さい曲線を形成するなどの正確な点を形成しないかもしれない。
【００４２】
３ＧＰＰおよび３ＧＰＰ２を含む多くの無線通信システムにおいて、ユーザデータストリーム送信について、ＦＥＣタイプ、ＦＥＣコーディング、および変調タイプなどの物理層パラメータのいくつかの可能な組合せがある。３ＧＰＰにおいて、これらのパラメータは、ＴＦＣ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｆｏｒｍａｔ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）と呼ばれる。データストリームを送信するためのＴＦＣの選択により、透かしが伝えられる。
【００４３】
ＲＦ関連
透かしのビットを示すために、搬送波周波数が調整される。これらの調整は、ある時間間隔ごとに起きるのが好ましいので、それらは、ドップラー偏移および他の搬送波の周波数ずれを区別可能である。調整量は、透かしのビットの指示である。例えば、搬送波は、数百または数千のＨｚ（Ｈｅｒｔｚ）の増加によって調整できる。
【００４４】
ジッターは、通信で扱われる問題である。透かしは、人工のジッターを生成することによって信号上に入れ込むことができる。例えば、ゆっくりスクランブルするコードジッターは、搬送波周波数に関して導入される。透かし情報は、効果的にジッターの上に変調される周波数シフトキーングである。
【００４５】
透かしビットを運ぶために、チャネルの時間的および遅延の特性が修正される。例えば、データの送信は、透かしのビットを示すために人工的に遅延される。ＣＤＭＡ型システムでは、そのような遅延は、チャネル化コードで起こるかもしれない。コードの遅延間の差は、透かしのビットを示すために使われうる。
【００４６】
アンテナ関連
ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信において、多様なアンテナ要素によって生成されるようなＭＩＭＯチャネルは、空間的に拡散する機能として見ることができる。送信されたＭＩＭＯ波形は、透かしのビットを示すために変更される。例えば、開ループ空間拡散の間、アダマールマトリックスのようなマトリックスが、ビットを運ぶために使われる。空間拡散で使用される特定の循環シーケンスは、透かしを運ぶために使用される。これを行うための１つのアプローチは、アダマールマトリックスの代わりにシェルトン・バトラーマトリックスのハードウェア版を使用することである。異なるマトリックス入力または出力ポートへのスイッチングは、位相回転シーケンスを自動的に変え、透かしを生成する。
【００４７】
透かしを送るもう１つの技術は、アンテナの偏波を使用する。アンテナまたはアンテナアレイの偏波は、ビットを変調して透かしを提供するために変えられる。例えば、偏波は同期された擬似乱数の方式で変えられる。
【００４８】
送信ダイバーシティにおいて、ＳＴＢＣ（Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｄｉｎｇ）とＳＦＢＣ（Ｓｐａｃｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｄｉｎｇ）のような様々なコーディング技術が使用される。これらのシンボルのコーディングは、透かしビットを運ぶために変更される。例えば、１つおきのシンボル期間のシンボルは、反転または非反転によって、透かしのビットを埋め込むことができる。
【００４９】
遅延送信ダイバーシティ
無線システムにおいて、受信したチャネル遅延プロファイルが透かしのための情報搬送メディアとなるよう変更されるように、無線チャネルが変更される。受信側では、チャネル推定の拡張によって透かしを抽出し、復号化して、透かしを運ぶチャネル遅延プロファイル特性を抽出する。
【００５０】
伝播チャネルの特性は、透かしを組み込むために使用される。結果として、もし透かしが知られていないか、または受信側が使われている技術について知らなければ、透かしは、検出または回避するのがとても難しい。さらにこの技術は、この追加された情報が解読されることなしに動作するために透かしについて知らない受信機をまかなう。具体的には、既存のインフラストラクチャ装置は、依然としてこの技術と共に働くであろう。
【００５１】
この技術の一実施形態が、図５および６に示されている。図５は、ＴＲＵ送信の簡略ブロック図である。ダイバーシティ送信器６０は、ダイバーシティアンテナ上で送信する設備を含む任意の適切な送信器であってよい。具体的には、２つの別個の送信チェーンを含むべきである。ダイバーシティ送信器６０は、第２のアンテナの相対遅延を透かしビットの値と等しくさせるような方式で、変調される可変の（調節可能な）遅延６４を組み込む。２つの送信アンテナ６６を使って示されているが、実施形態は、追加の遅延を加えることによって、任意の数のアンテナ要素に拡張できる。
【００５２】
透かしパターン生成器６２は、擬似乱数シーケンスなどの透かしシーケンスを生成する。遅延デバイス６４は、透かしパターンに応答して、参照アンテナ要素に関連するアンテナ要素に送信される信号を遅延する。例えば、遅延は、チップまたはシンボルの倍数で制御でき、好ましくは平均遅延
【００５３】
【数１】
2007529167.tif 000003
【００５４】
が、チャネルのコヒーレント帯域幅（またはいくつかの倍数）より大きくなるように調節される。
【００５５】
送信アンテナ６６は、信号がお互いに関するダイバーシティを表すことを確実にするように十分に無相関化される。これは、適切にアンテナを分離すること、偏波アンテナの利用、指向性アンテナによって、達成することができる。アンテナは、キャリア波長の二倍以上の値で離間されるのが好ましいが、それ以下の間隔で使用してもよい
この技術は、複数のアンテナで採用されているとして示されたが、単一アンテナで採用することができる。遅延および非遅延データストリームの両方が、シングルアンテナ上で結合および放射される。そのような構成において、ストリーム間の遅延は、２つの信号を区別することができるようにするために選択される。結果として、第２のストリームは、受信ＴＲＵに関して人工的なマルチパスを生成する。特に、遅延は、平均遅延
【００５６】
【数２】
2007529167.tif 000004
【００５７】
がチャネルのコヒーレント帯域幅（またはそのいくつかの倍数）より大きくなるように調節される。
【００５８】
図６は、受信ＴＲＵを示している。受信アンテナ６８またはアンテナアレイは、無線送信を受信する。チャネル推定、経路検索デバイス７０（以降、チャネル推定と呼ばれる）は、チャネルタップ係数または遅延経路を識別するのに使われる技術である。遅延経路の時間における拡散は、チャネルの遅延拡散と呼ばれる。
【００５９】
透かしシーケンス生成器７２は、受信透かしに対して比較（または相関）するために、参照透かし（または鍵）のプライベント複製をローカルで生成するのに使用される。ローカルのプライベント複製は、いくつかの他の手段、たとえば移動ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ）電話のグローバルシステムのための（ＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌｅ）カードに格納されるコピーによって、導き出すこともできる。
【００６０】
相関器７４は、ローカルのプライベント複製に対して、（チャネル推定内の）受信透かしを比較するために使用される。相関が高い（指定された閾値、たとえば＞０．９）ならば、受信した透かしは、その受領者向けに意図されたものとみなされる。
【００６１】
アプリケーションの図が別個の要素で示されているが、これらの要素は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、複数ＩＣ、個別コンポーネント、個別コンポーネントおよびＩＣの組合せなどの単一ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）上にあってよい。
【００６２】
本発明の特徴と要素は、特定の組合せの好適な実施形態で説明されたが、各特徴または要素は、好適な実施形態の他の特徴と要素なしの単独で使用でき、または本発明の他の特徴および要素と共にあるいはそれらなしの様々な組合せで使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】従来型のデジタル通信送信システムの説明図である。
【図２】透かしデジタル通信送信システムの説明図である。
【図３】透かし無線通信の簡略化したブロック図である。
【図４】透かし無線通信の簡略化したフロー図である。
【図５】遅延伝送ダイバーシティ透かしを使用してＴＲＵを送る簡略化したブロック図である。
【図６】遅延伝送ダイバーシティ透かしの受信での使用のためのＴＲＵを受け取る簡略化したブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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