(57)【要約】【課題】通信中に秘匿鍵をダイナミックに変更可能として秘匿性を向上させるＯＦＤＭ変調システムを提供する。【解決手段】送信局１００においては、スクランブル部１０１が秘匿制御部１１０により設定された秘匿鍵に応じたスクランブル処理を行い、サブキャリアマッピング部１０４が秘匿制御部１１０により設定されたサブキャリア欠落位置で示される欠落するサブキャリア以外のサブキャリアにマッピングし、一方、受信局２００においては、秘匿制御部２１１が秘匿鍵リストから検出された欠落したサブキャリアに対応する秘匿鍵を少なくともデスクランブル処理する前までにデスクランブル部２０８に設定し、デスクランブル部２０８が設定された秘匿鍵に応じたデスクランブル処理を行う。【選択図】図８
2008236002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信局と受信局からなるＯＦＤＭ伝送システムにおいて、
送信局は、
取り込まれた信号に対して複数のスクランブル処理の中から一のスクランブル処理を行うスクランブル部と、
取り込まれた信号を特定のサブキャリア以外のサブキャリアにマッピングするサブキャリアマッピング部と、
スクランブル処理を一意に定める秘匿鍵とマルチキャリア上のサブキャリアの欠落位置を示すサブキャリア欠落位置情報からなる秘匿鍵リストと、
当該秘匿鍵リストから秘匿鍵を選択して前記スクランブル部に秘匿鍵を設定し、前記秘匿鍵リストを用いて選択した秘匿鍵に対応するサブキャリア欠落位置を前記サブキャリアマッピング部に設定する秘匿制御部とを含み、
前記スクランブル部が秘匿制御部に設定された秘匿鍵に応じたスクランブル処理を行い、
前記サブキャリアマッピング部が秘匿制御部に設定されたサブキャリア欠落位置で示される欠落するサブキャリア以外のサブキャリアにマッピングし、
受信局は、
取り込まれた信号に対して複数のデスクランブル処理の中から一のデスクランブル処理を行うデスクランブル部と、
検出されたサブキャリアの受信レベルから欠落したサブキャリアを検出するサブキャリア欠落位置検出部と、
デスクランブル処理を一意に定める秘匿鍵とマルチキャリア上のサブキャリアの欠落位置を示すサブキャリア欠落位置情報からなる秘匿鍵リストと、
当該秘匿鍵リストから前記サブキャリア欠落位置検出部で検出された欠落したサブキャリアに対応する秘匿鍵を前記デスクランブル部に設定する秘匿制御部とを含み、
前記デスクランブル部が秘匿制御部に設定された秘匿鍵に応じたデスクランブル処理を行うＯＦＤＭ伝送システム。
【請求項２】
前記送信局の秘匿制御部がスロット単位毎又は無線フレーム単位毎に前記秘匿鍵リストの中から他の秘匿鍵を選択する
前記請求項１に記載のＯＦＤＭ伝送システム。
【請求項３】
前記受信局がサブキャリアの受信レベルを検出するサブキャリア受信レベル検出手段を含み、
当該サブキャリア受信レベル検出手段が受信レベルが所定以上落ち込んでいるサブキャリアを使用不可能なサブキャリアとして検出し、
受信局が検出した使用不可能なサブキャリアを送信局に対して通知し、
送信局の秘匿制御部が受信局から通知を受けた使用不可能なサブキャリアの欠落位置を示すサブキャリア欠落位置情報に対応する秘匿鍵以外の秘匿鍵を前記秘匿鍵リストから選択する
前記請求項１に記載のＯＦＤＭ伝送システム。
【請求項４】
前記送信局の秘匿鍵リストと受信局の秘匿鍵リストにおいて、秘匿鍵とサブキャリア欠落位置情報が１対多の関係にある
前記請求項１または請求項３に記載のＯＦＤＭ伝送システム。
【請求項５】
前記送信局のサブキャリアマッピング部は、
無線フレームにおけるトレーニング信号区間においてはサブキャリアを欠落させることなくマッピングし、
無線フレームにおけるユーザデータ信号区間においてはサブキャリアを欠落させてマッピングし、
前記サブキャリア受信レベル検出手段が受信レベルが所定以上落ち込んでいるサブキャリアを使用不可能なサブキャリアとして前記無線フレームにおけるトレーニング信号区間で検出する
前記請求項３に記載のＯＦＤＭ伝送システム。
【請求項６】
送信局と受信局からなるＯＦＤＭ伝送方法において、
送信局が実行するステップは、
取り込まれた信号に対して複数のスクランブル処理の中から一のスクランブル処理を行うスクランブルステップと、
取り込まれた信号を特定のサブキャリア以外のサブキャリアにマッピングするサブキャリアマッピングステップと、
スクランブル処理を一意に定める秘匿鍵とマルチキャリア上のサブキャリアの欠落位置を示すサブキャリア欠落位置情報からなる秘匿鍵リストから、秘匿鍵を選択し、前記秘匿鍵リストを用いて選択した秘匿鍵に対応するサブキャリア欠落位置を特定する秘匿制御ステップとを含み、
前記スクランブルステップにおいて秘匿制御ステップで選択された秘匿鍵に応じたスクランブル処理を行い、
前記サブキャリアマッピングステップにおいて秘匿制御ステップで特定されたサブキャリア欠落位置で示される欠落するサブキャリア以外のサブキャリアにマッピングし、
受信局が実行するステップは、
取り込まれた信号に対して複数のデスクランブル処理の中から一のデスクランブル処理を行うデスクランブルステップと、
検出されたサブキャリアの受信レベルから欠落したサブキャリアを検出するサブキャリア欠落位置検出ステップと、
デスクランブル処理を一意に定める秘匿鍵とマルチキャリア上のサブキャリアの欠落位置を示すサブキャリア欠落位置情報からなる秘匿鍵リストから、前記サブキャリア欠落位置検出ステップで検出された欠落したサブキャリアに対応する秘匿鍵を特定する秘匿制御ステップとを含み、
前記デスクランブルステップにおいて秘匿制御ステップで特定された秘匿鍵に応じたデスクランブル処理を行うＯＦＤＭ伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチキャリア伝送システムの一つであるＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)伝送システムに関し、特に、スクランブル処理による暗号技術及びデスクランブル処理による復号技術に係るＯＦＤＭ伝送システム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の無線通信では、定められた無線周波数帯域において高速伝送を可能にするため、無線チャネル（キャリア）の間隔を究極に狭めたＯＦＤＭ変調方式が盛んに用いられている。
【０００３】
一般的なＦＤＭ(Frequency Division Multiplexing:周波数分割多重)方式では、隣り合う無線チャネル間に互いの干渉を受けないように設けるガードバンドが必要であるが、ＯＦＤＭ変調方式では、隣り合う無線チャネル（サブキャリア）を周波数軸で直交させることにより、隣の無線チャネルの影響を受けることなく通信を行うことが可能である。
【０００４】
一方、無線通信においては、第三者によって通信を傍受される可能性があるため、送信局と受信局で共有する秘匿鍵を用いて情報をスクランブル化することが一般的に行われている。
【０００５】
図１１は、一般的なＯＦＤＭ変調方式の送信局および受信局のブロック図であり、一般的な秘匿鍵の実装位置も示している。
送信局３００では、送信対象となるビットデータをスクランブル部３０１´が保持する秘匿鍵３１１´に従って暗号化し、暗号化したビットデータとする。ビットシンボル変換部３０２が暗号化したビットデータをシンボルに変換する。変調部３０３が変換されたシンボルを直交座標平面に複素シンボルとしてマッピングする。サブキャリアマッピング部３０４´がｉＦＦＴ(inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換)部３０５の入力テーブルに複素シンボルを展開する。ｉＦＦＴ部３０５が入力された複素シンボルに対してｉＦＦＴ処理する。ＧＩ(Guard Interval)付加部３０６が有効シンボル区間の信号の一部を複製してＧＩを付加してＯＦＤＭシンボルを生成する。波形整形部３０７が前後のＯＦＤＭシンボルの波形のつながりを連続化する波形整形を行い、アップコンバージョン部３０８で周波数変換して空中線から電波を送出する。
【０００６】
一方、受信局では、空中線を介して到来した電波をダウンコンバージョン部４０１で周波数変換する。波形整形部４０２でフィルタ処理して不要な帯域の信号をカットする。ＧＩ除去部４０３が取り出したＯＦＤＭシンボルからＧＩを除去する。有効シンボル区間の信号をＦＦＴ(Fast Fourier Transform)部４０４がＦＦＴ処理する。サブキャリアデマッピング部４０５が複素シンボルにデマッピングする。復調部４０６´が複素シンボルからシンボルに戻す。シンボル／ビット変換部４０７が戻したシンボルをビット変換してビットデータとする。このビットデータをデスクランブル部４０８´が保持する前記送信局３００の秘匿鍵３１１´に対応する秘匿鍵４１２´に従って復号する。
【０００７】
このような一般的なＯＦＤＭ変調方式における秘匿方式では秘匿鍵が予め決められた固定鍵を用いるため、悪意のある第三者にスクランブルコード等の秘匿鍵が盗まれた場合、通信を傍受される危険性がある。
【０００８】
この問題点に関して下記特許文献１に記載のハブ局と複数の端末とからなるシリアルバスを無線で構築した無線バスシステムが提案されている。この無線バスシステムは、端末から無線バスシステムへの登録手続きを秘匿性をもって行うことが可能な無線バスシステムに関するものである。ハブ局及び各端末は、登録データの送受信を行う場合に使用する登録モード及び一般データを送受信する場合に使用する通常モードの２つのモードを切り換え、送信側は切り換えたモードに対応したスクランブル処理を行って送信し、受信側は受信して切り換えたモードに対応したデスクランブル処理を行う。この特許文献１の無線バスシステムによれば、端末及びハブ局のモードが一致した場合に限り、受信されたデータの復元が可能となり、登録手続に係る認証情報を一定の秘匿性をもって送受信することができる。
【特許文献１】特開２００１−３３３０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記特許文献１は以上のように構成され、利用者がハブ局及び登録対象の端末を登録モードに切り換え、認証情報が登録されるまで登録モードが維持された後に通常モードに復帰するため、利用者が指示する登録モードでの認証情報の秘匿性の向上には寄与するものの、一般データの秘匿性は向上していないという課題を有する。
また、登録モードに対応するスクランブル処理は一つのみであり、登録対象ではない端末も登録モードとなることで受信データをデスクランブル処理することができるため、秘匿性が高いとは言えない。
【００１０】
本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、通信中に秘匿鍵をダイナミックに変更可能として秘匿性を向上させるＯＦＤＭ変調システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）通信で使用する秘匿鍵を「サブキャリアを欠落させる」ことにより、送信局から受信局に伝達するＯＦＤＭ伝送方式
本発明に係るＯＦＤＭ伝送システムは、送信局と受信局からなるＯＦＤＭ伝送システムにおいて、送信局は、取り込まれた信号に対して複数のスクランブル処理の中から一のスクランブル処理を行うスクランブル部と、取り込まれた信号を特定のサブキャリア以外のサブキャリアにマッピングするサブキャリアマッピング部と、スクランブル処理を一意に定める秘匿鍵とマルチキャリア上のサブキャリアの欠落位置を示すサブキャリア欠落位置情報からなる秘匿鍵リストと、当該秘匿鍵リストから秘匿鍵を選択して前記スクランブル部に秘匿鍵を設定し、前記秘匿鍵リストを用いて選択した秘匿鍵に対応するサブキャリア欠落位置を前記サブキャリアマッピング部に設定する秘匿制御部とを含み、前記スクランブル部が秘匿制御部に設定された秘匿鍵に応じたスクランブル処理を行い、前記サブキャリアマッピング部が秘匿制御部に設定されたサブキャリア欠落位置で示される欠落するサブキャリア以外のサブキャリアにマッピングし、受信局は、取り込まれた信号に対して複数のデスクランブル処理の中から一のデスクランブル処理を行うデスクランブル部と、検出されたサブキャリアの受信レベルから欠落したサブキャリアを検出するサブキャリア欠落位置検出部と、デスクランブル処理を一意に定める秘匿鍵とマルチキャリア上のサブキャリアの欠落位置を示すサブキャリア欠落位置情報からなる秘匿鍵リストと、当該秘匿鍵リストから前記サブキャリア欠落位置検出部で検出された欠落したサブキャリアに対応する秘匿鍵を前記デスクランブル部に設定する秘匿制御部とを含み、前記デスクランブル部が秘匿制御部に設定された秘匿鍵に応じたデスクランブル処理を行うものである。
【００１２】
このように本発明においては、送信局においては、秘匿制御部が秘匿鍵リストから選択した秘匿鍵をスクランブル部に設定し、当該スクランブル部が設定された秘匿鍵に応じたスクランブル処理を行い、秘匿制御部が少なくともマッピングされる前までに秘匿鍵リストを用いて選択した秘匿鍵に対応するサブキャリア欠落位置をサブキャリアマッピング部に設定し、サブキャリアマッピング部が設定されたサブキャリア欠落位置で示される欠落するサブキャリア以外のサブキャリアにマッピングし、一方、受信局においては、検出されたサブキャリアの受信レベルを検出し、サブキャリア欠落位置検出部が検出されたサブキャリアの受信レベルから欠落したサブキャリアを検出し、秘匿制御部が秘匿鍵リストから検出された欠落したサブキャリアに対応する秘匿鍵を少なくともデスクランブル処理する前までにデスクランブル部に設定し、デスクランブル部が設定された秘匿鍵に応じたデスクランブル処理を行うので、送信局が実行したスクランブル処理に対するデスクランブル処理を欠落するサブキャリアを用いて受信局に送信信号に遅れることなく伝達し、高速に受信信号をデスクランブルすることができるという効果を奏する。送信局の秘匿制御部が他の秘匿鍵を選択するだけで、別のスクランブル処理に移行すると共に、受信局でもこの移行したスクランブル処理に対応するデスクランブル処理に移行する。
【００１３】
送信局のスクランブル部が秘匿制御部に設定された秘匿鍵に応じたスクランブル処理を行うとは、後説する実施形態で示しているように、例えば、暗号回路が複数あって秘匿鍵が示す暗号回路を用いてスクランブル処理する例、暗号回路は一つで秘匿鍵を暗号鍵として利用してスクランブル処理する例が含まれる。
【００１４】
受信局のデスクランブル部が秘匿制御部に設定された秘匿鍵に応じたデスクランブル処理を行うとは、後説する実施形態で示しているように、例えば、復号回路が複数あって秘匿鍵が示す復号回路を用いてデスクランブル処理する例、復号回路は一つで秘匿鍵を復号鍵として利用してデスクランブル処理する例が含まれる。
前記送信局で暗号鍵を用いる例と、受信局で復号鍵を用いる例においては、暗号鍵と復号鍵が同一の場合も相違する場合もある。
【００１５】
（２）前記（１）に関して、通信中にサブキャリアの欠落位置をダイナミックに変更することにより、秘匿鍵をダイナミックに変更するＯＦＤＭ伝送方式
本発明に係るＯＦＤＭ伝送システムは必要に応じて、前記送信局の秘匿制御部がスロット単位毎又は無線フレーム単位毎に前記秘匿鍵リストの中から他の秘匿鍵を選択するものである。
【００１６】
このように本発明においては、スロット単位毎又は無線フレーム単位毎に現在選択されている秘匿鍵から他の秘匿鍵に選択し直すので、通信中に現在のスクランブル処理から他のスクランブル処理に移行し、その移行に受信局側のデスクランブル部も追随して対応するデスクランブル処理を行い、より高い秘匿性を得ることができるという効果を有する。
１スロット毎、１無線フレーム毎、複数スロット毎、若しくは、複数無線フレーム毎に秘匿鍵を選択することが含まれる。
【００１７】
本発明に係るＯＦＤＭ伝送システムは必要に応じて、前記送信局の秘匿制御部が前記秘匿鍵リストの中から他の秘匿鍵を選択するタイミングを変動させるものである。
このように本発明においては、所定周期で秘匿制御部が他の秘匿鍵を選択するのではなく、様々なタイミングで他の秘匿鍵を選択するので、さらに高い秘匿性を得ることができるという効果を有する。
例えば、秘匿鍵を選択した後に所定定義域からランダムに整数を生成し、この生成した整数のスロット若しくは無線フレームの送出後に他の秘匿鍵を選択することでタイミングをスロット単位、無線フレーム単位に変動させることができる。
【００１８】
（３）前記（１）に関して、秘匿鍵とサブキャリアの欠落位置の対応を示す「秘匿鍵リスト」を送信局と受信局が共有し、受信局がサブキャリアの欠落位置を検出後、「秘匿鍵リスト」に照らし合わせて秘匿鍵を特定するＯＦＤＭ伝送方式
本発明に係るＯＦＤＭ伝送システムは必要に応じて、前記送信局の秘匿鍵リストと受信局の秘匿鍵リストが同一であるものである。
このように本発明においては、送信局と受信局で使用する秘匿鍵リストが同一であるので、異なる秘匿鍵リストを使用する場合と比べ利便性が高いという効果を有する。
【００１９】
スクランブル処理と対応するデスクランブル処理を欠落したサブキャリアを介して送信局が受信局に伝達するため、秘匿鍵とサブキャリア欠落位置情報のフィールドを有する送信局の秘匿鍵リストと受信局の秘匿鍵リスト内にはサブキャリア欠落位置情報が同一のレコードがあり、このレコードの秘匿鍵は同一とすることも、相違させることもできる。そして、秘匿鍵も同一とすることによって送信局の秘匿鍵リストと受信局の秘匿鍵リストは同一となって、この同一の秘匿鍵リストを送信局と受信局に設定することができる。これにより、送信局と受信局を具備するある通信装置と、送信局と受信局を具備する他の通信装置でＯＦＤＭ伝送を、一の共通の秘匿鍵リストをある通信装置の送信局と他の通信装置の受信局で設定し、他の共通の秘匿鍵リストを他の通信装置の送信局とある通信装置の受信局で設定することで実現することができる。このとき、一の共通の秘匿鍵リストと他の共通の秘匿鍵リストを同一とすることもできる。
【００２０】
（４）前記（１）または（２）に関して、マルチパスフェージング等の影響により受信レベルが極端に落ち込んだサブキャリアを受信局が検出し、送信局にフィードバックすることにより、そのサブキャリアを秘匿鍵に使用しないようにするＯＦＤＭ伝送方式
本発明に係るＯＦＤＭ伝送システムは必要に応じて、前記受信局がサブキャリアの受信レベルを検出するサブキャリア受信レベル検出手段を含み、当該サブキャリア受信レベル検出手段が受信レベルが所定以上落ち込んでいるサブキャリアを使用不可能なサブキャリアとして検出し、受信局が検出した使用不可能なサブキャリアを送信局に対して通知し、送信局の秘匿制御部が受信局から通知を受けた使用不可能なサブキャリアの欠落位置を示すサブキャリア欠落位置情報に対応する秘匿鍵以外の秘匿鍵を前記秘匿鍵リストから選択するものである。
【００２１】
このように本発明においては、送信局が受信局から使用不可能なサブキャリアの通知を受け、使用不可能なサブキャリアを避けて秘匿鍵を秘匿鍵リストから選択するので、使用不可能なサブキャリア以外のサブキャリアを欠落したサブキャリアとしてマッピングし、受信局では確実に欠落したサブキャリアを検出し、誤ることなくスクランブル処理に対応するデスクランブル処理を行うことができるという効果を有する。
【００２２】
前記受信局がサブキャリアの受信レベルを検出する機能は後説する実施形態においては、伝送路歪推定部が具備しているが、別の構成要素として実装することもできる。さらに、復調部にその機能を具備させることもできる。
受信局からの使用不可能なサブキャリアの送信局への通知は、後説する実施形態で説示しているように、ある通信装置の送信局と他の通信装置の受信局との本発明に係るＯＦＤＭ伝送で通信している場合に、他の通信装置の送信局がある通信装置の受信局へ本発明に係るＯＦＤＭ伝送で通知する方法を採り得る他、一般のＯＦＤＭ伝送方式で通知する方法、他の伝送方式で通知する方法も採ることができる。
【００２３】
（５）前記（１）または（４）に関して、秘匿鍵とサブキャリアの欠落位置の対応を１：複数にすることにより、ある特定の秘匿鍵として使用出来ないサブキャリアがある場合でも、別のサブキャリアを用いて、その秘匿鍵を使用可能にするＯＦＤＭ伝送方式
本発明に係るＯＦＤＭ伝送システムは必要に応じて、前記送信局の秘匿鍵リストと受信局の秘匿鍵リストにおいて、秘匿鍵とサブキャリア欠落位置情報が１対多の関係にあるものである。
【００２４】
このように本発明においては、送信局のスクランブル処理に対応する受信局のデスクランブル処理を対応する一のサブキャリア欠落位置で送信局が受信局に伝達するだけでなく、他のサブキャリア欠落位置でも同様に対応するデスクランブル処理を受信局に伝達することができるという効果を有する。
【００２５】
特に、（４）と（５）からなるＯＦＤＭ伝送システムは、（４）によりマルチフェージングなどが生じて使用不可能なサブキャリアが生じて送信局に通知された場合に、その使用不可能なサブキャリアを欠落するサブキャリアとするサブキャリア欠落位置情報と対応付いている秘匿鍵が別のサブキャリア欠落位置情報とも対応づいているためにその秘匿鍵を選択できる場合がある。
【００２６】
秘匿鍵とサブキャリア欠落位置情報のフィールドを有する秘匿鍵リストとした場合に、サブキャリア欠落位置情報を指定すれば一のレコードが特定されて一の秘匿鍵を特定することができるが、秘匿鍵を指定すると複数のレコードが特定されて複数のサブキャリア欠落位置情報を特定する場合が相当する。
【００２７】
（６）前記（１）または（４）に関して、無線フレームにおけるトレーニング信号区間（既知信号区間）は全てのサブキャリアを用いて伝送し、ユーザデータ信号区間（情報信号区間）のみ秘匿鍵を伝送するために任意のサブキャリアを欠落させて伝送するＯＦＤＭ伝送方式
本発明に係るＯＦＤＭ伝送システムは必要に応じて、前記送信局のサブキャリアマッピング部は、無線フレームにおけるトレーニング信号区間においてはサブキャリアを欠落させることなくマッピングし、無線フレームにおけるユーザデータ信号区間においてはサブキャリアを欠落させてマッピングし、前記受信局は、トレーニング信号区間のサブキャリアの受信レベルとユーザデータ信号区間のサブキャリアの受信レベルを検出して伝送路特性を推定する伝送路歪推定部と、取り込まれた信号を当該伝送路歪推定部からの伝送路特性を用いて歪補償する伝送路歪補償部とを含むものである。
【００２８】
このように本発明においては、受信局において、ユーザデータ信号区間の欠落したサブキャリアから秘匿鍵リストの秘匿鍵を特定できると共に、トレーニング信号区間のサブキャリアを用いて正確に伝送路歪推定・補償を行うことができるという効果を有する。
【００２９】
本発明に係るＯＦＤＭ伝送システムは必要に応じて、前記送信局のサブキャリアマッピング部は、無線フレームにおけるトレーニング信号区間においてはサブキャリアを欠落させることなくマッピングし、無線フレームにおけるユーザデータ信号区間においてはサブキャリアを欠落させてマッピングし、前記サブキャリア受信レベル検出手段が受信レベルが所定以上落ち込んでいるサブキャリアを使用不可能なサブキャリアとして前記無線フレームにおけるトレーニング信号区間で検出するものである。
【００３０】
このように本発明においては、受信局において、ユーザデータ信号区間の欠落したサブキャリアから秘匿鍵リストの秘匿鍵を特定できると共に、トレーニング信号区間のサブキャリアを用いて使用不可能なサブキャリアを正確に検出することができるという効果を有する。
【００３１】
以上においては、本発明をＯＦＤＭ伝送システムとして把握したが、所謂当業者であれば明らかであるように、ＯＦＤＭ伝送方法としても把握することもできるし、サブコンビネーションも把握することができる。
これら前記の発明の概要は、本発明に必須となる特徴を列挙したものではなく、これら複数の特徴のサブコンビネーションも発明となり得る。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、ＯＦＤＭ伝送方式において通信中に、ダイナミックに秘匿鍵を変更することが可能となり、秘匿性の高い通信を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（本発明の第１の実施形態）
［１．サブキャリアの欠落による秘匿鍵］
図１は、一般的なＯＦＤＭ変調方式の変調スペクトラム波形を表す。但し、簡単のために、サブキャリア数＝１６としている。なお、中心のサブキャリアは、ＯＦＤＭ変調方式では一般的に用いることはなく、サブキャリアは存在しない。
【００３４】
本実施形態においては、秘匿鍵を「サブキャリアを欠落させる」ことにより、送信局から受信局に伝達する方式をとる。図２および図３は、秘匿鍵とサブキャリア欠落位置との対応を示す図である。図２は、秘匿鍵とサブキャリア欠落位置情報は１：１に対応した例である。つまり、秘匿鍵を指定すればサブキャリア欠落位置が一意に特定され、逆に、サブキャリア欠落位置を指定すれば秘匿鍵が一意に特定される。
送信局と受信局は、予め、共通の秘匿鍵とサブキャリアの欠落位置の対応情報（秘匿鍵リスト）をそれぞれ保持しておく。
【００３５】
送信局は、ある秘匿鍵を用いてユーザデータ信号をスクランブル処理し、スクランブル信号をビット／シンボル変換及び変調し、秘匿鍵リストに従ってスクランブル時に使用した秘匿鍵に対応するサブキャリア欠落位置を確定し、確定したサブキャリアに割り当てないようにサブキャリアマッピングし、ｉＦＦＴ処理等を行って波形生成して送信する。
【００３６】
一方、受信局は、受信信号からサブキャリアの欠落した位置を検出し、秘匿鍵リストに照らし合わせて秘匿鍵を一意に認識し、認識した秘匿鍵を用いて欠落したサブキャリア以外のサブキャリアをビット化した受信信号をデスクランブル処理する。なお、デスクランブル処理前で欠落したサブキャリアを検出して復調時に欠落したサブキャリアに対応する複素シンボル又はシンボルを間引いてビット化された受信信号をデスクランブル処理するとしたが、デスクランブル前の処理では欠落したサブキャリアも含めてビット化してデスクランブル処理時に欠落したサブキャリアに対応するビットを無視してデスクランブル処理することもできる。
【００３７】
図２では例示として２つのサブキャリアが欠落したサブキャリア欠落位置と秘匿鍵を対応付けて秘匿鍵リストとしている。ここで、サブキャリアの欠落は１つでもよいし、３以上の欠落であってもよい。また、サブキャリアの欠落数も秘匿鍵リスト中で必ずしも統一しなくともよい。ただし、サブキャリアの欠落が多くなる程周波数利用効率が低下するので、設定する秘匿鍵に最小限必要となるサブキャリアの欠落数で実装することが好ましい。
【００３８】
送信局の秘匿制御に応じてスクランブル処理を変化させ、受信局はサブキャリアの欠落位置を検出し、秘匿鍵リストから秘匿鍵を認識して適切にデスクランブル処理することができるため、スロット毎、無線フレーム毎にスクランブル処理を変化させることができ、これに対応して適宜デスクランブル処理も変化する。勿論、送信局と受信局の通信開始から通信終了まで同一のスクランブル処理を実行してもよい。この場合であっても、通信毎にスクランブル処理を変化させることで秘匿性を改善させることができる。サブキャリアの欠落位置により秘匿鍵を認識させる方法は、ユーザデータ信号を用いてアプリケーション層で秘匿鍵を認識させる方法と比べ高速に実行することができ、処理に迅速性を要求される変調方式との親和性が高い。
【００３９】
図３は、秘匿鍵とサブキャリア欠落情報は１：複数に対応した例である。つまり、秘匿鍵を指定すればサブキャリア欠落位置が複数に特定され、逆に、サブキャリア欠落位置を指定すれば秘匿鍵が一意に特定される。言い換えれば、秘匿鍵とサブキャリア欠落情報が１対多の関係にあると言える。図３は秘匿鍵とサブキャリア欠落位置の対応が１：２の例である。送信局は、ある秘匿鍵を用いてユーザデータ信号をスクランブル処理し、スクランブル信号をビット／シンボル変換及び変調し、秘匿鍵リストに従ってスクランブル処理時に使用した秘匿鍵に対応する複数のサブキャリア欠落位置の中から任意に選択してサブキャリア欠落位置を確定し、確定したサブキャリアに割り当てないようにサブキャリアマッピングし、ｉＦＦＴ処理等を行って波形生成して送信する。
【００４０】
一方、受信局は、受信信号からサブキャリアの欠落した位置を検出し、秘匿鍵リストに照らし合わせて秘匿鍵を一意に認識し、認識した秘匿鍵を用いて欠落したサブキャリア以外のサブキャリアから求められたビット化した受信信号をデスクランブル処理する。
【００４１】
このように秘匿鍵とサブキャリア欠落情報が１：複数に対応した秘匿鍵リストを適用した場合であっても正常にスクランブル処理及びデスクランブル処理を実行することができる。逆に、秘匿鍵とサブキャリア欠落情報が複数：１に対応した秘匿鍵リストを適用した場合には、送信局でのスクランブル処理は正常になされるが、受信局のデスクランブル処理は複数の秘匿鍵で試す必要があり、処理に時間を要するために望ましくない。同様の理由で、秘匿鍵とサブキャリア欠落情報が複数：複数に対応した秘匿鍵リストを適用する場合も望ましくない。
【００４２】
図３では例示として２つのサブキャリアが欠落したサブキャリア欠落位置と秘匿鍵を対応付けて秘匿鍵リストとしている。ここで、サブキャリアの欠落は１つでもよいし、３以上の欠落であってもよい。また、サブキャリアの欠落数も秘匿鍵リスト中で必ずしも統一しなくともよい。
【００４３】
ＯＦＤＭ変調方式が一般に使用されるマルチパスフェージング環境では、各サブキャリアの受信レベルは大きく変動し、復調処理に大きな弊害となる。これに対処するため、一般的なＯＦＤＭ変調方式では、送信局から送出する無線フレームの一部（無線フレームの先頭であることが多い）でトレーニング信号（既知信号）を送出し、受信局では、このトレーニング信号を用いて伝送路の推定・補償を行う。本実施形態においても、このトレーニング信号区間では、送信局は全てのサブキャリアを送出することとし、受信局は、伝送路推定・補償処理を一般的なＯＦＤＭ変調方式システムと同様に行う。そして、ユーザデータ信号区間では送信局は秘匿鍵リストに従い一部のサブキャリアを欠落させて送出し、受信局はサブキャリア欠落位置を検出し、秘匿鍵を認識して復調処理を行う。
【００４４】
［２．無線フレームの構成］
図４は、ＯＦＤＭシンボルと無線フレームの例を表す図である。各無線フレーム先頭にあるトレーニングスロットでは全てのサブキャリアを送信する。一方、ユーザデータスロットでは、秘匿鍵に対応したサブキャリアを欠落させて送信する。ＯＦＤＭシンボルは一般的な構成となっており、時間軸上に展開された複素シンボル情報である有効シンボル区間と、有効シンボル区間の後半部分をコピーして得られたＧＩ区間からなる。無線フレームは、トレーニング情報（既知情報）からなるトレーニングスロット（スロット１）と、ユーザデータからなるユーザデータスロット（スロット２〜６）からなる。トレーニングスロットにおいては、全てのサブキャリアを送信し、ユーザデータスロットにおいては、全てのスロットで同じ、あるいは全てのスロットで異なる位置のサブキャリアを欠落することが可能である。これにより、スロットごとに異なった秘匿鍵を用いて秘匿化を行うことが可能になる。なお、この無線フレームは連続して、あるいは、ガード区間をおいて送信局より受信局に繰り返し送信されるが、各無線フレームのトレーニングスロットにおいて、受信局が秘匿鍵として不適切なサブキャリアを検出し、送信局にフィードバックする構成を後説（本発明のその他の実施形態）で説示している。これによれば、マルチパスによる受信サブキャリアのレベル低下がある場合でも、送信局は適切なサブキャリア欠落位置を選択することが可能である。
【００４５】
［３．スクランブル及びデスクランブル］
秘匿鍵リストは秘匿鍵とサブキャリア欠落位置情報からなる。スクランブル処理は複数種類あり、秘匿鍵によってスクランブル処理が一意に定まる。スクランブル処理を複数種類にするためには、暗号化するためのアルゴリズムを複数用意する方法、暗号化するためのアルゴリズムは１つで暗号鍵を複数用意する方法、暗号化するためのアルゴリズムも暗号鍵も複数用意する方法、並びに、これらの方法を組み合わせた方法を採ることができる。暗号化するためのアルゴリズムの種類としては、平文を構成する単位（文字、ビット）を並び替える転置暗号、平文を構成する単位（文字、ビット）を別の単位に換える換字暗号、暗号化と復号で同一の鍵を用いる共通鍵暗号（ＤＥＳ(Data Encryption Standard)、ＴｒｉｐｌｅＤＥＳ、ＡＥＳ(Advanced Encryption Standard)）などを適用することができる。暗号方式によっては、ブロックと呼ばれる固定長のデータを単位として暗号化するブロック暗号、平文をビット単位あるいはバイト単位などで逐次暗号化するストリーム暗号に分類されることもある。
【００４６】
図５は本実施形態に係る複数の暗号アルゴリズムを用いるスクランブル、デスクランブルの説明図である。図５（ａ）に示すようにスクランブル部は複数の暗号回路からなり選択された秘匿鍵に応じた暗号回路を用いて平文ビットを暗号文ビットに変換している。デスクランブル部は複数の復号回路からなり選択された秘匿鍵に応じた復号回路を用いて暗号文ビットを平文ビットに変換している。暗号するためのアルゴリズム（暗号アルゴリズム）の種類を一種類用いてもよいし、暗号するためのアルゴリズムを複数種類用いてもよい。図５（ｂ）は秘匿鍵リストと暗号アルゴリズムの対応を示しており、転置暗号の暗号アルゴリズムを複数用意して使用していることも分かる。図５（ｃ）は秘匿鍵リストと復号アルゴリズムの対応を示している。この図５（ｂ）（ｃ）から同一のサブキャリア欠落位置情報を介してスクランブル処理とデスクランブル処理を対応させている。本実施形態においては送信局と受信局で共通の秘匿鍵リストを保持しているが、サブキャリア欠落位置情報を介してスクランブル処理とデスクランブル処理が対応していれば、必ずしも秘匿鍵リストは共通である必要はない。
【００４７】
図６は本実施形態に係る一つの暗号アルゴリズムを用いるスクランブル、デスクランブルの説明図である。図６（ａ）に示すようにスクランブル部は一つの暗号回路からなり選択された秘匿鍵に応じた共通鍵を暗号回路に用いて平文ビットをブロック毎に暗号文に変換している。デスクランブル部は一つの復号回路からなり選択された秘匿鍵に応じた共通鍵を復号回路に用いて暗号文をブロック毎に平文に変換している。図６（ｂ）（ｃ）は秘匿鍵リストと共通鍵の対応を示しており、暗号アルゴリズムが一つで複数の暗号鍵を使用していることも分かる。図６（ｄ）（ｅ）はそれぞれＤＥＳの暗号、復号を示している。なお、ＤＥＳはブロック暗号の一つである。秘匿鍵をそのまま共通鍵として用いることもできる。
【００４８】
図７は本実施形態に係る複数種類の暗号アルゴリズムを用いるスクランブル、デスクランブルの説明図である。図７（ａ）に示すようにスクランブル部は複数の暗号回路からなり選択された秘匿鍵に応じた暗号回路及び共通鍵を用いて平文ビットをブロック毎に暗号文に変換している。デスクランブル部は複数の復号回路からなり選択された秘匿鍵に応じた復号回路及び共通鍵を用いて暗号文をブロック毎に平文に変換している。図７（ｂ）は秘匿鍵リストと共通鍵及び暗号アルゴリズムの対応を示しており、暗号アルゴリズムを複数種類用いて複数の暗号鍵を使用していることも分かる。図７（ｃ）は秘匿鍵リストと共通鍵及び復号アルゴリズムの対応を示している。
なお、図６及び図７を用いて説示した共通鍵は鍵暗号の暗号アルゴリズムで取り込まれて用いられる。ここで、共通鍵はスクランブル部又は秘匿鍵リストで秘匿鍵リストと対応付けて記録する。同様に、共通鍵は鍵暗号の復号アルゴリズムで取り込まれて用いられ、共通鍵はデスクランブル部又は秘匿鍵リストで秘匿鍵リストと対応付けて記録する。
【００４９】
［４．具体的なシステム構成及び動作］
［４．１  送信局及び受信局の構成］
図８は、本実施形態に係る送信局と受信局のブロック構成図である。図８はある通信装置の送信局１００と、この通信装置と通信する他の通信装置の受信局２００を示している。通常通信装置には送信局１００及び受信局２００があるが、作図上の便宜を理由として一方を省略している。勿論、送信局１００のみの通信装置、受信局２００のみの通信装置であってもよい。送信局１００、受信局２００が共通の秘匿鍵リスト１１１、２１２を持ち、サブキャリアの欠落位置により使用する秘匿鍵を特定するので、ダイナミックに秘匿鍵を変更することが可能である。送信局１００が保持する秘匿鍵リスト１１１で秘匿鍵が選択されると、スクランブル処理及び欠落させるサブキャリアが確定する。一方、受信局２００で欠落したサブキャリアを検出すると、保持する秘匿鍵リスト２１２から秘匿鍵及びデスクランブル処理が確定する。
【００５０】
送信局１００、受信局２００が有する共通の秘匿鍵リスト１１１、２１２は、送信局１００、受信局２００の工場出荷時に設定されるものであってもよいし、送信局１００、受信局２００の使用時の設定にあたって設定するものであってもよい。また、ユーザデータ信号区間において秘匿鍵リスト１１１、２１２を送信してもよいが、望ましくは別途上位層（アプリケーション層）で暗号化する。さらに、共通鍵を安全に送受信するためのＤＨ法(Diffie-Hellman key exchange)を適用してもよい。
【００５１】
秘匿鍵リスト１１１、２１２は送信局１００と受信局２００の組み合せ毎に用意することが望ましい。よって、この構成で送信局１００及び受信局２００を具備する２台の通信装置相互での通信を実現するためには、図９（ａ）に示すように、１台の通信装置に２つの秘匿鍵リストが必要となる。ｎ台の通信装置相互での通信を実現するためには、図９（ｂ）に示すように、１台の通信装置にｎの秘匿鍵リストが必要となる。なお、ある通信装置における一の通信装置に対する秘匿鍵リストを１つとすることもできるし、グループ内の通信装置の秘匿鍵リストを１つとすることもできるし、全ての通信装置の秘匿鍵リストを１つとすることもできる。
【００５２】
送信局１００は、スクランブル部１０１、ビット／シンボル変換部１０２、変調部１０３、サブキャリアマッピング部１０４、ｉＦＦＴ部１０５、ＧＩ付加部１０６、波形整形部１０７、アップコンバージョン部１０８、秘匿制御部１１０及び秘匿鍵リスト１１１を含む。秘匿制御部１１０及び秘匿鍵リスト１１１が新規の構成要素であり、スクランブル部１０１及びサブキャリアマッピング１０４が変更された構成要素である。
【００５３】
ここでの説明においては図５の複数暗号アルゴリズムを用いる方法を適用した例を説示する。
スクランブル部１０１は秘匿制御部１１０により設定された秘匿鍵に対応する暗号アルゴリズムで取り込まれたビットデータを暗号化する機能を有する。
秘匿制御部１１０は秘匿鍵リスト１１１から秘匿鍵を選択してスクランブル部１０１に設定し、選択した秘匿鍵に対応する欠落したサブキャリアをサブキャリアマッピング部１０４に設定する機能を有する。
【００５４】
サブキャリアマッピング部１０４は複素シンボルを秘匿制御部１１０に設定された欠落したサブキャリア以外のサブキャリアにマッピングする機能を有する。設定された欠落したサブキャリアが欠落するように複素シンボルをマッピングしてもよい。
【００５５】
受信局２００は、ダウンコンバージョン部２０１、波形整形部２０２、ＧＩ除去部２０３、ＦＦＴ部２０４、サブキャリアデマッピング部２０５、復調部２０６、シンボル／ビット変換部２０７、デスクランブル部２０８、秘匿制御部２１１、秘匿鍵リスト２１２、サブキャリア欠落位置検出部２１０、伝送路歪推定部２２１及び伝送路歪補償部２２２からなる。秘匿制御部２１１、秘匿鍵リスト２１２及びサブキャリア欠落位置検出部２１０が新規の構成要素であり、復調部２０６及びデスクランブル部２０８が変更された構成要素である。
【００５６】
サブキャリア欠落位置検出部２１０はサブキャリアの受信レベルを検出する伝送路歪推定部２２１からのサブキャリアの受信レベルからサブキャリア欠落位置を検出する機能を有する。
【００５７】
秘匿制御部２１１はサブキャリア欠落位置検出部２１０で検出されたサブキャリア欠落位置に基づき秘匿鍵リスト２１２から秘匿鍵を選択してデスクランブル部２０８に設定する。
デスクランブル部２０８は秘匿制御部２１１により設定された秘匿鍵に対応する復号アルゴリズムで取り込まれたビットデータを復号する機能を有する。
【００５８】
［４．２  動作］
送信対象となるビットデータを取り込んだ送信局１００は、秘匿制御部１１０により秘匿鍵リストから選択された秘匿鍵に対応する暗号アルゴリズムでスクランブル部１０１が取り込んだビットデータをスクランブル処理する。秘匿制御部１１０は秘匿鍵リストからランダムに秘匿鍵を選択する。勿論、秘匿鍵リストから前回使用した秘匿鍵に基づいて次の秘匿鍵を選択してもよい。秘匿制御部１１０は送信局１００へのビットデータの取り込みと同時にスクランブル部１０１に秘匿鍵を設定してもよいし、ビットデータの取り込み以前に秘匿鍵を前もって設定してもよい。以降、秘匿制御部１１０は無線フレーム単位に秘匿鍵を選択し、スクランブル部１０１に選択した秘匿鍵を設定する。スロット単位も可能であり、この場合トレーニング信号区間を除く。
【００５９】
スクランブル処理されたビットデータは、ビット／シンボル変換部１０２により、シンボルに変換される。ここでシンボルとは、変復調で一般に言われている用語であり、複数のビット情報からなる状態(State)を意味する。例えば、２ビットのビット情報で生成されるシンボルは、０、１、２、３の４状態である。
【００６０】
シンボルは、変調部１０３によりＩＱ平面（直交座標平面）に複素シンボルとしてマッピングされ、サブキャリアマッピング部１０４においてｉＦＦＴ変換の入力テーブルに展開される。この展開の仕方により、ＯＦＤＭ変調方式のサブキャリアの周波数軸上の位置が確定する。ここで、サブキャリアマッピングの仕方は、秘匿制御部１１０によって制御され、秘匿鍵に応じてサブキャリアの欠落位置が確定される。
ｉＦＦＴ部１０５においては、サブキャリアマッピングされた複素シンボル列に対してｉＦＦＴ処理を行い、周波数軸上に展開されたシンボル列を時間軸上に変換する。
【００６１】
その後、マルチパス対策としてＧＩ付加部１０６でＧＩ(Guard  Interval)が付加されＯＦＤＭシンボルが作られる。
各ＯＦＤＭシンボルはその境界で不連続な信号であるので、波形整形部１０７により、境界を可能な限り連続にする。
最後にアップコンバージョン部１０８により、空間に放出可能な周波数に変換する。変換した周波数にて信号が空中線を介して電波となって放出される。
【００６２】
一方、送信局１００から到来してきた電波を受信した受信局２００は、最初にダウンコンバージョン部２０１で処理に適した低い周波数に変換する。
その後、隣接チャネル等の不要信号を除去するために、波形整形部２０２においてフィルタ処理を行う。
続くＧＩ除去部２０３において、送信局１００で付加されたＧＩを除去する。
【００６３】
そして、ＦＦＴ部２０４が、時間軸上に展開された複素シンボル情報を周波数軸上に展開するため、ＦＦＴ処理を行う。
ＦＦＴ処理後は、サブキャリアデマッピング部２０５が、必要な複素シンボルを抽出するために、サブキャリアデマッピング処理を行う。
【００６４】
伝送路歪推定部２２１は、各サブキャリアの受信レベルを検出し、前記トレーニング信号とサブキャリアデマッピング部２０５からの信号より伝送路特性を推定する。なお、各複素シンボル、つまりサブキャリアの受信レベルを算出することは、マルチパス対策である等化処理の中で一般的に行われる処理である。
伝送路歪補償部２２２は、サブキャリアデマッピング部２０５からの信号を伝送路歪推定部２２１が推定した伝送路特性を用いて歪補償する。
【００６５】
復調部２０６では、欠落したサブキャリア部分を間引いてＩＱマッピングされた複素シンボルよりシンボル情報を得る。前説したように、デスクランブル部２０８での対応も可能であり、シンボル／ビット変換２０７での対応も可能である。これは欠落するサブキャリアを認識した後にユーザデータ信号を処理する構成要素では処理が可能であることを意味する。なお、本実施形態では伝送路歪推定機能及び伝送路歪補償機能をそれぞれ復調部２０６外の構成要素としたが、復調部２０６に備える機能とする構成とすることもできる。
【００６６】
サブキャリア欠落位置検出部２１０は、このサブキャリアの受信レベルをもとに、欠落したサブキャリアを検出し、秘匿制御部２１１に通知する。
秘匿制御部２１１は、欠落したサブキャリア位置に基づき、秘匿鍵リストから秘匿鍵を選択する。
【００６７】
一方、復調部２０６で得られたシンボル情報はシンボル／ビット変換部によりビット情報に変換される。
デスクランブル部２０８は、秘匿制御部２１１が設定した秘匿鍵に対応する復号アルゴリズムを用いてデスクランブル処理する。
【００６８】
［５．本実施形態の効果］
このように本実施形態に係る送信局１００及び受信局２００によれば、送信局１００において、スクランブル部１０１がビットデータを秘匿制御部１１０が設定した秘匿鍵に対応する暗号アルゴリズムでスクランブル処理し、サブキャリアマッピング１０４が秘匿制御部１１０が設定したサブキャリア欠落位置に応じてサブキャリアを欠落させ、他方、受信局２００において、サブキャリア欠落位置検出部２１０でサブキャリア欠落位置を検出し、秘匿制御部２１１が検出したサブキャリア欠落位置に対応する秘匿鍵をデスクランブル部２０８に設定し、デスクランブル部２０８がシンボルから変換されたビットデータを設定された秘匿鍵に対応する復号アルゴリズムでデスクランブル処理し、さらに、前記送信局１００の秘匿制御部１１０が無線フレーム単位に秘匿鍵をスクランブル部１０１に設定し直すと共にサブキャリアマッピング部１０４に設定した秘匿鍵に対応するサブキャリア欠落位置を設定するので、通信中において無線フレーム単位にダイナミックに秘匿鍵を変更して秘匿性の高い通信を実現する。
【００６９】
なお、送信局１００ではデジタル／アナログ変換部、受信局２００ではアナログ／デジタル変換部の実装位置は特定せず、上位レイヤの処理や、受信局２００におけるＡＧＣ（Auto Gain Control）やＡＦＣ（Auto Frequency Control）、タイミング制御部等は記載していないが、所謂当業者であれば明らかであるように実際はこれらの仕組みが必要となる。
【００７０】
（本発明のその他の実施形態）
［使用出来ないサブキャリアの送信局へのフィードバック］
マルチパスフェージングによって大きく受信レベルが落ち込んだサブキャリアは秘匿鍵用のサブキャリアとして選択してはいけない。これに対し、受信局２００はトレーニング信号区間で伝送路推定・補償を行った際に、受信レベルが大きく落ち込んだサブキャリアを特定し、秘匿鍵として使用出来ないサブキャリアとして送信局１００にフィードバックする構成を採ることで対応することができる。このような構成を採ることにより、送信局１００は安定した秘匿鍵を選択することが可能になる。
【００７１】
また、送信局１００が特定の秘匿鍵を用いたい場合に、その秘匿鍵に対応したサブキャリアの受信レベルが大きく落ち込んで使用不可能であると受信局２００からフィードバックがあった際でも、図３の構成であれば、秘匿鍵とサブキャリア欠落情報が１：複数となっているため、特定の秘匿鍵を使用出来る可能性が高くなる。使用不可能なサブキャリアはトレーニング信号区間もユーザデータ信号区間も受信レベルが小さく、他方、秘匿鍵用のサブキャリア（意図的に欠落させるサブキャリア）はトレーニング信号区間は存在するがユーザデータ信号区間に存在しないという違いがある。つまり、使用不可能なサブキャリアと秘匿鍵用のサブキャリアは識別することができる。なお、受信レベルからも殆どの場合識別可能である。受信局２００は欠落したサブキャリアのみを検出し、秘匿鍵リストに照らし合わせて秘匿鍵を一意に認識し、認識した秘匿鍵を用いて欠落したサブキャリア以外のサブキャリアから求められたビット化された受信信号をデスクランブルする。図２の秘匿鍵とサブキャリア欠落情報が１：１となっている場合には、使用不可能なサブキャリアを欠落させるサブキャリアとしているサブキャリア欠落情報に対応する秘匿鍵を送信局１００の秘匿制御部１１０が選択することはできない。一方、図３の秘匿鍵とサブキャリア欠落情報が１：複数となっている場合には、使用不可能なサブキャリアを欠落させるサブキャリアとしているサブキャリア欠落情報に対応する秘匿鍵は、他のサブキャリア欠落情報とも対応付いているため送信局１００の秘匿制御部１１０が選択できる可能性がある。このように一つの秘匿鍵に対して複数のキャリア欠落情報が対応付いているので、図２の一つの秘匿鍵に対して一つのキャリア欠落情報が対応付いている秘匿鍵リストと比べ、送信局１００の秘匿制御部１１０が選択可能な秘匿鍵が制限されないために秘匿性の悪化の影響を軽くすることが可能となる。
【００７２】
ここで、受信局２００でトレーニング信号区間の各サブキャリアの電力を測定することは、伝送路推定・補償において必須の処理であり、無線フレーム毎に行っている。よって、受信局２００はフレームごとに秘匿鍵として使用不可能なサブキャリアのフィードバックを送信局１００に行うことが可能である。これにより、送信局１００は無線環境に応じて適宜サブキャリアの欠落位置を変更し、秘匿鍵を変更することが可能である。
【００７３】
なお、受信局２００から送信局１００への使用不可能なサブキャリアのフィードバックは、受信局２００（受信局の送信局）がユーザデータ信号区間の情報として送信することができる他、通常欠落したサブキャリアがないトレーニング信号区間のサブキャリア中、使用不可能なサブキャリアを示すために同一のサブキャリアを欠落させて送信する。送信局１００（送信局の受信局）ではトレーニング信号区間のサブキャリアの欠落を検出することで送信してきた受信局２００への送信信号においては検出した欠落していたサブキャリアを用いずに波形生成を行う。なお、トレーニング信号区間のサブキャリアの一部がマルチパスフェージングの影響で受信レベルが低下したとしても、前説したように、使用不可能なサブキャリアと欠落したサブキャリアは識別可能であるため使用不可能なサブキャリアのフィードバックに対する影響は殆どない。通常、トレーニング信号には欠落したサブキャリアは含まれないので、逆に、欠落したサブキャリアを含むトレーニング信号は使用不可能なサブキャリアのフィードバックであることを意味する。
【００７４】
図１０は本実施形態に係る使用不可能なサブキャリアの送信局へのフィードバックのシーケンス図である。このシーケンス図では第１の通信装置と第２の通信装置の送受信において、第１の通信装置が送信局１００として情報を送信し、第２の通信装置が受信局２００として情報を受信している場合に、第２の通信装置で使用不可能なサブキャリアを検出して第１の通信装置にフィードバックし、第２の通信装置が使用不可能なサブキャリアを欠落したサブキャリアとして用いずその他のサブキャリアを欠落したサブキャリアとしている秘匿鍵を選択する流れを示している。
【００７５】
第１の通信装置の送信局１００は前記第１の実施形態と同様の送信手順で信号を受信局２００へ送信する（ステップＳ１０１）。
【００７６】
第２の通信装置の受信局２００は第１の通信装置の送信局１００から受信した信号を前記第１の実施形態と同様の受信手順で処理し、伝送路歪推定部２２１で受信レベルが大きく落ち込んだサブキャリア数が変化したか否かを判断する（ステップＳ１１１）。大きく落ち込んだサブキャリア数が変化しないと判断された場合には終了し（通常の受信手順は終了しない）、再度信号を受信した場合には再度判断を行う。大きく落ち込んだサブキャリア数が変化したと判断された場合には伝送路歪推定部２２１が使用不可能なサブキャリアを全て特定する（ステップＳ１１２）。第２の通信装置の受信局からの要請を受けて第２の通信装置の送信局１００は特定された使用不可能なサブキャリアを欠落したサブキャリアとして指定したトレーニング信号を含むフィードバック信号を第１の実施形態と同様の送信手順で生成し（ステップＳ１２１）、第１の通信装置宛に送信する（ステップＳ１２２）。
【００７７】
第１の通信装置は第２の通信装置の送信局１００からの信号を受信し、第１の実施形態と同様の受信手順で処理し、サブキャリア欠落位置検出部がトレーニング信号において欠落したサブキャリア数が変化したか否かを判断する（ステップＳ１３１）。トレーニング信号において欠落したサブキャリア数が変化しないと判断した場合には終了し（通常の受信手順は終了しない）、再度信号を受信した場合には再度判断を行う。トレーニング信号において欠落したサブキャリア数が変化したと判断した場合にはサブキャリア欠落位置検出部２１０が欠落したサブキャリアを全て特定する（ステップＳ１３２）。
【００７８】
第１の通信装置は特定したトレーニング信号における欠落したサブキャリアを秘匿鍵用のサブキャリアとしている秘匿鍵を秘匿制御部１１０で秘匿鍵リストから選択することなく第１の実施形態と同様の送信手順で通信する（ステップＳ１４１）。
以上の動作により、マルチパスフェージングでも適切にスクランブル及びデスクランブルすることができる通信を行うことができる。
【００７９】
ここで、通信環境が変化してマルチパスフェージングも変動した場合には受信レベルが大きく落ち込んだサブキャリア数が変化することになるが、図１１の処理を繰り返すことで第１の通信装置の送信局１００はマルチパスフェージングと関わるサブキャリアを動的に捉えてそれ以外のサブキャリアを欠落したサブキャリアとして用いることができる。また、受信レベルが大きく落ち込んだサブキャリアがなくなった場合にも第２の通信装置から第１の通信装置へフィードバック信号が送信され、トレーニング信号中の欠落しているサブキャリアがないため全てのサブキャリアを秘匿鍵用のサブキャリアとして用いることができる状態に移行する。
【００８０】
以上の前記各実施形態により本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は実施形態に記載の範囲には限定されず、これら各実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能である。そして、かような変更又は改良を加えた実施の形態も本発明の技術的範囲に含まれる。このことは、特許請求の範囲及び課題を解決する手段からも明らかなことである。
（付記）
次に、前記各実施形態に関し、次の付記を示す。
【００８１】
（付記１）  送信局と受信局からなるＯＦＤＭ伝送システムにおいて、送信局は、取り込まれた信号に対して複数のスクランブル処理の中から一のスクランブル処理を行うスクランブル部と、取り込まれた信号を特定のサブキャリア以外のサブキャリアにマッピングするサブキャリアマッピング部と、スクランブル処理を一意に定める秘匿鍵とマルチキャリア上のサブキャリアの欠落位置を示すサブキャリア欠落位置情報からなる秘匿鍵リストと、当該秘匿鍵リストから秘匿鍵を選択して前記スクランブル部に秘匿鍵を設定し、前記秘匿鍵リストを用いて選択した秘匿鍵に対応するサブキャリア欠落位置を前記サブキャリアマッピング部に設定する秘匿制御部とを含み、前記スクランブル部が秘匿制御部に設定された秘匿鍵に応じたスクランブル処理を行い、前記サブキャリアマッピング部が秘匿制御部に設定されたサブキャリア欠落位置で示される欠落するサブキャリア以外のサブキャリアにマッピングし、受信局は、取り込まれた信号に対して複数のデスクランブル処理の中から一のデスクランブル処理を行うデスクランブル部と、検出されたサブキャリアの受信レベルから欠落したサブキャリアを検出するサブキャリア欠落位置検出部と、デスクランブル処理を一意に定める秘匿鍵とマルチキャリア上のサブキャリアの欠落位置を示すサブキャリア欠落位置情報からなる秘匿鍵リストと、当該秘匿鍵リストから前記サブキャリア欠落位置検出部で検出された欠落したサブキャリアに対応する秘匿鍵を前記デスクランブル部に設定する秘匿制御部とを含み、前記デスクランブル部が秘匿制御部に設定された秘匿鍵に応じたデスクランブル処理を行うＯＦＤＭ伝送システム。
【００８２】
（付記２）  前記送信局の秘匿制御部がスロット単位毎又は無線フレーム単位毎に前記秘匿鍵リストの中から他の秘匿鍵を選択する前記付記１に記載のＯＦＤＭ伝送システム。
【００８３】
（付記３）  前記送信局の秘匿制御部が前記秘匿鍵リストの中から他の秘匿鍵を選択するタイミングを変動させる前記付記２に記載のＯＦＤＭ伝送システム。
【００８４】
（付記４）  前記送信局の秘匿鍵リストと受信局の秘匿鍵リストが同一である前記付記１に記載のＯＦＤＭ伝送システム。
【００８５】
（付記５）  前記受信局がサブキャリアの受信レベルを検出するサブキャリア受信レベル検出手段を含み、当該サブキャリア受信レベル検出手段が受信レベルが所定以上落ち込んでいるサブキャリアを使用不可能なサブキャリアとして検出し、受信局が検出した使用不可能なサブキャリアを送信局に対して通知し、送信局の秘匿制御部が受信局から通知を受けた使用不可能なサブキャリアの欠落位置を示すサブキャリア欠落位置情報に対応する秘匿鍵以外の秘匿鍵を前記秘匿鍵リストから選択する前記付記１に記載のＯＦＤＭ伝送システム。
【００８６】
（付記６）  前記送信局の秘匿鍵リストと受信局の秘匿鍵リストにおいて、秘匿鍵とサブキャリア欠落位置情報が１対多の関係にある前記付記１または付記５に記載のＯＦＤＭ伝送システム。
【００８７】
（付記７）  前記送信局のサブキャリアマッピング部は、無線フレームにおけるトレーニング信号区間においてはサブキャリアを欠落させることなくマッピングし、無線フレームにおけるユーザデータ信号区間においてはサブキャリアを欠落させてマッピングし、前記受信局は、トレーニング信号区間のサブキャリアの受信レベルとユーザデータ信号区間のサブキャリアの受信レベルを検出して伝送路特性を推定する伝送路歪推定部と、取り込まれた信号を当該伝送路歪推定部からの伝送路特性を用いて歪補償する伝送路歪補償部とを含む前記付記１に記載のＯＦＤＭ伝送システム。
【００８８】
（付記８）  前記送信局のサブキャリアマッピング部は、無線フレームにおけるトレーニング信号区間においてはサブキャリアを欠落させることなくマッピングし、無線フレームにおけるユーザデータ信号区間においてはサブキャリアを欠落させてマッピングし、前記サブキャリア受信レベル検出手段が受信レベルが所定以上落ち込んでいるサブキャリアを使用不可能なサブキャリアとして前記無線フレームにおけるトレーニング信号区間で検出する前記付記５に記載のＯＦＤＭ伝送システム。
【００８９】
（付記９）  送信局と受信局からなるＯＦＤＭ伝送方法において、送信局が実行するステップは、取り込まれた信号に対して複数のスクランブル処理の中から一のスクランブル処理を行うスクランブルステップと、取り込まれた信号を特定のサブキャリア以外のサブキャリアにマッピングするサブキャリアマッピングステップと、スクランブル処理を一意に定める秘匿鍵とマルチキャリア上のサブキャリアの欠落位置を示すサブキャリア欠落位置情報からなる秘匿鍵リストから、秘匿鍵を選択し、前記秘匿鍵リストを用いて選択した秘匿鍵に対応するサブキャリア欠落位置を特定する秘匿制御ステップとを含み、前記スクランブルステップにおいて秘匿制御ステップで選択された秘匿鍵に応じたスクランブル処理を行い、前記サブキャリアマッピングステップにおいて秘匿制御ステップで特定されたサブキャリア欠落位置で示される欠落するサブキャリア以外のサブキャリアにマッピングし、受信局が実行するステップは、取り込まれた信号に対して複数のデスクランブル処理の中から一のデスクランブル処理を行うデスクランブルステップと、検出されたサブキャリアの受信レベルから欠落したサブキャリアを検出するサブキャリア欠落位置検出ステップと、デスクランブル処理を一意に定める秘匿鍵とマルチキャリア上のサブキャリアの欠落位置を示すサブキャリア欠落位置情報からなる秘匿鍵リストから、前記サブキャリア欠落位置検出ステップで検出された欠落したサブキャリアに対応する秘匿鍵を特定する秘匿制御ステップとを含み、前記デスクランブルステップにおいて秘匿制御ステップで特定された秘匿鍵に応じたデスクランブル処理を行うＯＦＤＭ伝送方法。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】一般的なＯＦＤＭ変調スペクトラム波形を表す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る秘匿鍵とサブキャリア欠落位置との対応を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る秘匿鍵とサブキャリア欠落位置との対応を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る無線フレームの例である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る複数の暗号アルゴリズムを用いるスクランブル・デスクランブルの説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る一つの暗号アルゴリズムを用いるスクランブル・デスクランブルの説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る複数種類の暗号アルゴリズムを用いるスクランブル・デスクランブルの説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る送信局と受信局から構成される無線システムのブロック構成図例である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る秘匿鍵リストの保持形態である。
【図１０】本発明のその他の実施形態に係る使用不可能なサブキャリアの送信局へのフィードバックのシーケンス図である。
【図１１】一般的なＯＦＤＭ変調方式の送信局および受信局から構成される無線システムのブロック構成図である。
【符号の説明】
【００９１】
１００  送信局
１０１  スクランブル部
１０２  ビット／シンボル変換部
１０３  変調部
１０４  サブキャリアマッピング部
１０５  ｉＦＦＴ部
１０６  ＧＩ付加部
１０７  波形整形部
１０８  アップコンバージョン部
１１０  秘匿制御部
１１１  秘匿鍵リスト
２００  受信局
２０１  ダウンコンバージョン部
２０２  波形整形部
２０３  ＧＩ除去部
２０４  ＦＦＴ部
２０５  サブキャリアデマッピング部
２０６  復調部
２０７  シンボル／ビット変換部
２０８  デスクランブル部
２１０  サブキャリア欠落位置検出部
２１１  秘匿制御部
２１２  秘匿鍵リスト
２２１  伝送路歪推定部
２２２  伝送路歪補償部
３００  送信局
３０１´  スクランブル部
３０２  ビット／シンボル変換部
３０３  変調部
３０４´  サブキャリアマッピング部
３０５  ｉＦＦＴ部
３０６  ＧＩ付加部
３０７  波形整形部
３０８  アップコンバージョン部
３１１´  秘匿鍵
４００  受信局
４０１  ダウンコンバージョン部
４０２  波形整形部
４０３  ＧＩ除去部
４０４  ＦＦＴ部
４０５  サブキャリアデマッピング部
４０６´  復調部
４０７  シンボル／ビット変換部
４０８´  デスクランブル部
４１２´  秘匿鍵
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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