(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子アンテナで構成されるアレーアンテナと、
前記アレーアンテナから放射される変調信号を生成する変調信号発生部と、
前記アレーアンテナから放射される変調信号における複素平面の信号空間ダイヤグラムで、通信方向には前記変調信号発生部で生成した変調シンボルに対応した信号点の配置とし、非通信方向には等振幅でかつ隣接する信号点との位相角の差が設定範囲内となる複数の信号点のうち、順次異なる信号点に対応した信号点となるように、前記変調信号のウェイトを選択して出力するウェイト切換え部と、
前記アレーアンテナから放射される変調信号に前記ウェイト切換え部から出力される変調シンボル毎のウェイトを適用するウェイト適用部とを備えた信号送信装置。
【請求項２】
前記ウェイト切換え部は、前記非通信方向のウェイトとして、前記複数の信号点に対応する複数のウェイトのうちいずれかのウェイトをランダムに出力することを特徴とする請求項１記載の信号送信装置。
【請求項３】
前記ウェイト切換え部は、前記非通信方向のウェイトとして、前記複数の信号点のうち、順次隣接する信号点に対応したウェイトを選択して出力することを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の信号送信装置。
【請求項４】
前記ウェイト切換え部は、前記変調信号発生部の変調シンボル生成間隔の複数倍の時間間隔でウェイトを選択することを特徴とする請求項１記載の信号送信装置。
【請求項５】
前記ウェイト切換え部は、信号空間ダイヤグラム上で通信方向の信号点の配置とは異なる信号点の配置が指定方向となるウェイトを出力することを特徴とする請求項１記載の信号送信装置。
【請求項６】
通信方向と非通信方向との方向差に対応する複数のウェイトから、前記通信方向と前記非通信方向の方向差に対応したウェイトを選択すると共に、当該方向差に対応したステアリングベクトルを適用するビーム走査部を備え、
前記ウェイト切換え部は、前記ビーム走査部からのウェイトを出力することを特徴とする請求項１記載の信号送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信方向を限定することで無線通信の秘匿性を保持する信号送信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、通信方向を限定することによって無線通信の秘匿性を向上させるようにした装置があった（例えば、特許文献１参照）。この装置は、通信方向以外は通信ビームを妨害ビームで覆うように重畳して、通信傍受者に通信ビームを観測しにくくするものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６０４２０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、例えば無線通信において複素平面の信号空間ダイヤグラムで２点信号点のＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）信号を伝送している場合に、傍受点で位相または振幅の関係がＢＰＳＫから崩れたとしても２点であることが分かれば、傍受者にＢＰＳＫを伝送していると判別される可能性があり、秘匿性が十分とは言えないものであった。【０００５】
この発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、秘匿性を向上させることのできる信号送信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る信号送信装置は、複数の素子アンテナで構成されるアレーアンテナと、アレーアンテナから放射される変調信号を生成する変調信号発生部と、アレーアンテナから放射される変調信号における複素平面の信号空間ダイヤグラムで、通信方向には変調信号発生部で生成した変調シンボルに対応した信号点の配置とし、非通信方向には等振幅でかつ隣接する信号点との位相角の差が設定範囲内となる複数の信号点のうち、順次異なる信号点に対応した信号点となるように、変調信号のウェイトを選択して出力するウェイト切換え部と、アレーアンテナから放射される変調信号にウェイト切換え部から出力される変調シンボル毎のウェイトを適用するウェイト適用部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る信号送信装置は、複素平面の信号空間ダイヤグラムで、通信方向には変調シンボルに対応した信号点の配置とし、非通信方向には等振幅でかつ隣接する信号点との位相角の差が設定範囲内となる複数の信号点のうち、順次異なる信号点に対応した信号点となるように、変調信号のウェイトを選択するようにしたものである。これにより、無線通信の秘匿性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１の信号送信装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の信号送信装置の信号処理部のハードウェア構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１の信号送信装置の信号空間ダイヤグラムの説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１の信号送信装置において秘匿化を施していない場合の複素平面上の位相角を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１の信号送信装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１の信号送信装置における図５の処理の詳細を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１の信号送信装置の通信方向と非通信方向の信号点を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態１の信号送信装置において秘匿化を施した場合の複素平面上の位相角を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２の信号送信装置における非通信方向の合成波の信号空間ダイヤグラムを示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態３の信号送信装置における通信方向と非通信方向の信号空間ダイヤグラムを示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態４の信号送信装置における通信方向と非通信方向の信号空間ダイヤグラムを示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態５の信号送信装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態による信号送信装置の構成図である。
本実施の形態による信号送信装置は、図示のように、入力インタフェース（入力Ｉ／Ｆ）１、変調信号発生部１０、低周波部１１、信号分配部１２、高周波部１３−１〜１３−Ｎ、ウェイト適用部１４−１〜１４−Ｎ、アンテナ１７−１〜１７−Ｎ、ウェイト決定部３０、ウェイト切換え部３１、ウェイト制御部３２を備える。
【００１０】
入力インタフェース１は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）、シリアル通信、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）のインタフェース、または、ＩＥＥＥ１５５３Ｂのポートやドライバ等を含むインタフェース、あるいは、その他の外部からデータを受け取るためのインタフェースである。
変調信号発生部１０は、入力インタフェース１を介して入力される送信ビット列に変調を施し、この変調信号を低周波部１１に出力する処理部である。また、変調信号発生部１０は、低周波部１１に出力する変調信号について、信号空間ダイヤグラム上の信号点をウェイト切換え部３１に出力するよう構成されている。
低周波部１１は変調信号発生部１０からの変調信号を中間周波数変調波に変換する処理部であり、一般にＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ）変換器、フィルタ、増幅器等で構成される。また、低周波部１１が周波数変換器を含み、ＤＡ変換後または直交変調後の中間周波数変調波をさらに周波数変換するよう構成しても良い。さらに、低周波部１１で二つのＤＡ変換器、直交変調器等を含み、直交変調を行っても良い。
【００１１】
信号分配部１２は中間周波数変調波をＮ（Ｎは２以上の整数）分配する処理部である。高周波部１３−１〜１３−Ｎは、フィルタ、増幅器、周波数変換器等からなり、信号分配部１２でＮ分配された中間周波数変調波を搬送波周波数帯へと周波数変換し、搬送波を出力する。ウェイト適用部１４−１〜１４−Ｎは、ウェイト制御部３２から出力されるウェイトを適用する処理部であり、それぞれ可変位相器１５−１〜１５−Ｎと可変増幅器１６−１〜１６−Ｎからなる。これらウェイト適用部１４−１〜１４−Ｎは、ウェイト制御部３２から出力される利得設定値と位相設定値に基づき、可変位相器１５−１〜１５−Ｎで位相を変化させ、また、可変増幅器１６−１〜１６−Ｎで利得を変化させて、ウェイト適用後搬送波を出力する。なお、図示例では入力される信号に対して可変位相器１５−１〜１５−Ｎ、可変増幅器１６−１〜１６−Ｎの順番になっているが、逆に、可変増幅器１６−１〜１６−Ｎ、可変位相器１５−１〜１５−Ｎの順番であってもよい。なお、可変増幅器１６−１〜１６−Ｎは、可変減衰器でも構わないが、ここでは可変増幅器として説明する。
【００１２】
アンテナ１７−１〜１７−Ｎは、ウェイト適用部１４−１〜１４−Ｎでのウェイト適用後の搬送波をそれぞれ空間に放射するためのアンテナである。信号分配部１２の出力からアンテナ１７−１〜１７−Ｎまでの構成はＮ並列となっている。
【００１３】
ウェイト決定部３０は、入力インタフェース１を介して入力される設定情報と、変調信号発生部１０で発生する変調信号の信号空間ダイヤグラム上の信号点の情報からウェイトを決定し（以降、これを信号点毎のウェイトと呼ぶ）、出力する処理部である。ウェイト切換え部３１は、変調信号発生部１０で決定する信号空間ダイヤグラムの信号点の情報に応じて、ウェイト決定部３０で決定した信号点毎のウェイトの中から対応するウェイトを選択し、適用ウェイトとして出力する処理部である。ウェイト制御部３２は、適用ウェイトをウェイト適用部１４−１〜１４−Ｎの入力フォーマットに変換し、出力する処理部である。ここで、ウェイト適用部１４−１〜１４−Ｎの可変位相器１５−１〜１５−Ｎと可変増幅器１６−１〜１６−Ｎとがデジタル制御の場合には、制御値のパラレル／シリアル変換や制御値を設定値に変換して出力し、アナログ制御の場合には制御値に応じた電圧等に変換して出力する。
【００１４】
変調信号発生部１０とウェイト決定部３０〜ウェイト制御部３２によって、信号処理部２０が構成されている。信号処理部２０は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、コンピュータのプロセッサ（ＣＰＵ等）の信号処理を行うことができるデバイスである。変調信号発生部１０が低シンボルレートであればマイコンでも構わない。またそれぞれの処理部毎のデバイスを用いても、並列演算等のため複数のデバイスを用いても良い。
【００１５】
図２は、信号処理部２０をプロセッサを用いて実現する場合のコンピュータを示す構成図である。
図示のコンピュータは、バス４０に接続されたプロセッサ４１、メモリ４２、表示Ｉ／Ｆ４３、入力Ｉ／Ｆ４４、出力Ｉ／Ｆ４５で構成され、演算結果を出力Ｉ／Ｆ４５から出力する。ここで、信号処理部２０の各処理部は、それぞれの処理部に対応したプログラムをメモリ４２に保持し、プロセッサ４１で実行することで実現される。また、表示Ｉ／Ｆ４３は、外部の表示装置へのインタフェースであり、入力Ｉ／Ｆ４４は入力インタフェース１に対応したインタフェースである。さらに出力Ｉ／Ｆ４５は、低周波部１１及びウェイト適用部１４−１〜１４−Ｎへのインタフェースである。また、バス４０は、これらプロセッサ４１〜出力Ｉ／Ｆ４５を相互に通信接続するための通信路である。
【００１６】
次に、実施の形態１の信号送信装置の動作について説明する。
変調信号発生部１０で行う変調は、送信ビット列をＢＰＳＫやＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（１６−Ａｒｙ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）等の変調方式がいずれも適用可能である。また、二次変調としてスペクトル拡散を施しても構わない。各変調方式の詳細はここでは省略し、ＱＰＳＫにて伝送する場合について説明する。
【００１７】
変調信号発生部１０から出力された変調信号は、図３の信号空間ダイヤグラムで変調シンボルに対応する信号点１〜４の位置に配置されているとする。なお、図３において、信号点１０１が信号点１、信号点１０２が信号点２、信号点１０３が信号点３、信号点１０４が信号点４を示している。
変調信号は、低周波部１１で中間周波数変調波に変換されて、信号分配部１２でＮ分配される。信号分配部１２でＮ分配された中間周波数変調波は、高周波部１３−１〜１３−Ｎで搬送波周波数にさらに変換される。これら高周波部１３−１〜１３−Ｎの搬送波周波数の信号は、ウェイト適用部１４−１〜１４−Ｎで対応するウェイトが適用され、それぞれのアンテナ１７−１〜１７−Ｎから空中に放射される。
アンテナｎ（１≦ｎ≦Ｎ）が極座標（ｄｎ，θｎ）の位置にある場合、各アンテナから放射された電波は十分遠方では平面波として捉えることができ、その合成波は式（１）のように表現できる。一般的に伝搬時間差τｎは搬送波の周期に対しては無視できないが、信号ｓ（ｔ）の変調周期に対しては十分無視でき、また簡略化のために搬送波成分を取り除いた等価低域系表現をし、さらに簡略化のためにアンテナｎが極座標（ｄｎ，０）の位置にあるとすると、等価低域系の合成波ｙ（ｔ）は式（２）となる。
【００１８】
ここで、まず秘匿化を施していない場合を示す。式（２）のｗｎ（ｔ）をアンテナによらず１．０とした場合について、合成波ｘ（ｔ）の複素平面上の位相角を図４に示す。図４において、放射方向によらず信号点１〜４の相対位相差が９０度であるため、ＱＰＳＫというのがどの方向から傍受されても判明する可能性がある。なお、図４において、点線１０１ａは信号点１、一点鎖線１０２ａは信号点２、二点鎖線１０３ａは信号点３、破線１０４ａは信号点４の位相角である。
【００１９】
0006338792.tif 000002
0006338792.tif 000003
0006338792.tif 000004
【００２０】
これに対して、本実施の形態では、相対位相差が９０度にならないように、ウェイト決定部３０でウェイトを決定する。具体的な処理について図５及び図６のフローチャートに示す。
図５と図６のフローチャートに示す処理は、複素平面の信号空間ダイヤグラムの信号点毎にウェイトを決定するため、信号点毎に全アンテナで取り得る位相及び振幅の全組合せの中で判定条件に合致するウェイトを決定するものである。主な処理として、図５の処理は複素平面の信号空間ダイヤグラムの信号点を変更し、図６の処理は図５の処理で設定する信号点について、アンテナ、ウェイトの振幅及び位相を順次変え、さらに判定条件に合致するかの判定を行う。図５及び図６の各ステップについて以下に説明する。
【００２１】
先ず、外部入力として入力インタフェース１から与えられる設定情報の内、ウェイト決定部３０は、信号点数及び信号点位置の情報から、判定条件として信号点１用判定条件の閾値を設定する（ステップＳＴ１）。なお、判定条件の閾値についてはステップＳＴ１８で説明する。図５のステップＳＴ２の処理は図６に示す処理であり、図６に示すフローを再帰的に実行する。すなわち、ステップＳＴ２では、図６のフローを実行し、アンテナＸ＝Ｎについて候補ウェイトの設定と結果を確認する。
【００２２】
アンテナＸについての候補ウェイトの設定と結果確認を行う場合、ウェイト決定部３０は、先ず、アンテナＸのウェイトの振幅を初期値に設定する（図６のステップＳＴ１０）。ここでは、ウェイト適用部１４−１〜１４−Ｎがデジタル制御（制御値範囲００１〜１１１）とし、例えば０００を初期値として説明する。
ステップＳＴ１１はアンテナＸの振幅制御値を順次変更するためのループである。先ずステップＳＴ１２で振幅制御値を変更する。変更量は１でなくても、増加でも減少でも構わないが、ステップＳＴ１１でループする回数で全ての制御値を網羅する。ここでは０００を００１に増加させるとする。ステップＳＴ１３〜ステップＳＴ１５では、位相について、振幅のステップＳＴ１０〜ステップＳＴ１２と同様の処理を行い、アンテナＸの候補ウェイトとする。
【００２３】
次に、ウェイト決定部３０は、候補ウェイトを設定している対象アンテナがＸ＝１かを判定する（ステップＳＴ１６）。ステップＳＴ２からの実行の場合にはＸ＝Ｎ≠１であるため（ステップＳＴ１６−ＮＯ）、ステップＳＴ１７に移行して、アンテナＸ−１について振幅及び位相の候補ウェイトを設定するため図６のフローを再帰的に実行する。次に、判定条件に合致したかを判定し（ステップＳＴ１９）、合致しない場合（ステップＳＴ１９−ＮＯ）は、ステップＳＴ１２からの処理を再帰的に実行する。ステップＳＴ１９で合致した場合（ステップＳＴ１９−ＹＥＳ）は、ウェイトの探索を終了する。
再帰的に図６のフローを実行すると、アンテナＸ＝１の場合にステップＳＴ１６がＹＥＳの判定になり、ステップＳＴ１８に移行する。
【００２４】
ステップＳＴ１８では、アンテナ１７−１〜１７−Ｎに対して設定した候補ウェイト（図６ではアンテナＸの１〜Ｎとして設定）が条件に合致するかを判定する。式（２）を信号点ｍについて示した式（３）から信号点１の合成波ｙ１（φ）について、入力インタフェース１からの入力である通信方向の電力下限Ｔｈｄ，ｌｏｗ、通信方向の電力上限Ｔｈｄ，ｈｉｇｈ、非通信方向の電力下限Ｔｈｕ，ｌｏｗ、非通信方向の電力上限Ｔｈｕ，ｈｉｇｈ、通信方向φｄ、非通信方向φｕを用いて、ステップＳＴ１で設定した条件判定として式（４）及び式（５）に合致するかを判定する。
合致しなければ、ＮＯとしてステップＳＴ１４またはステップＳＴ１１のループを順次実行する。図６のフローについて、図５のステップＳＴ２から実行されるときはアンテナＸ＝Ｎについて振幅及び位相を設定し、次に再帰的に実行する際にはアンテナＸ＝Ｎ−１、最終的にアンテナＸ＝１の振幅及び位相を設定し、ステップＳＴ１８の判定を行う。ステップＳＴ１８の条件判定に合致しなければ、アンテナＸ＝１の振幅及び位相を変えた条件で順次ステップＳＴ１８の判定が行われる。
さらに条件判定に合致しなければ、アンテナＸ＝２の位相を変更した場合について、アンテナＸ＝１の振幅及び位相を変えた条件で順次ステップＳＴ１８の判定を行い、条件に合致しなければさらにアンテナＸ＝２の位相を変更した場合という具合に合致するまで全組合せに対する条件判定を行う。
【００２５】
ステップＳＴ１８で条件判定に合致した場合にＹＥＳとなり、図５のステップＳＴ２から実行した図６のフローを終了し、そのウェイトを信号点１のウェイトｗｍ＝１，ｎとする。
なお、図６のフローにおけるウェイトの探索で、アンテナ間の振幅や位相についてチェビシェフ分布、テイラー分布等の分布特性（励振分布）を加味しても良い。また、式（４）及び式（５）は一定範囲内の値になるウェイトを探索する判定条件としているが、特定の信号点に最も近いウェイトをウェイトの全組合せの中から探索しても良い。
【００２６】
図５のステップＳＴ２に続いて実行するステップＳＴ３はＱＰＳＫの場合には信号点２〜４の信号点毎のウェイトｗｍ≧２，ｎを決定するための条件判定を設定する。ステップＳＴ４で信号点２以降についてのステップＳＴ５の処理を実行し、ステップＳＴ２と同様に図６のフローを実行する。
図６のフローについて、ステップＳＴ５から実行する場合とステップＳＴ２から実行する場合の違いは、ステップＳＴ３で判定条件を変えていることのみで、その判定条件はステップＳＴ２で決定した信号点１用のウェイトを使う式（６）〜式（９）とすることである。式（６）及び式（７）は信号空間ダイヤグラム上での２点の信号点の距離を求めるＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）の計算である。
【００２７】
ｙ１（φｄ）の信号点について、Ｉｃｈ軸からの位相回転角はステップＳＴ２では拘束していない。そのため式（６）のＲｅ［ｙ１（φｄ）ｅｘｐ（δｍ）］やＩｍ［ｙ１（φｄ）ｅｘｐ（δｍ）］のｅｘｐ（δｍ）は、信号点１に対する信号点ｍの相対位相差を信号点１のｙ１（φｄ）に与えるもので、時計回りを正の角度とした場合には図３の信号点の並びであればδ２＝−９０度、δ３＝−１８０度、δ４＝−２７０度である。式（７）は信号点１〜４によらず、ｙ１（φｄ）と同じまたは近くの信号点とするためｅｘｐ（δｍ）は含まない。
ここではＱＰＳＫの場合を示したが、ＱＡＭなどの振幅変調を含む変調方式の場合には、式（６）において振幅成分も考慮すれば良い。
【００２８】
このようにすると、信号空間ダイヤグラム上の信号点配置で、通信方向はδｍまたはδｍに近い位相回転させた配置で、非通信方向は同一または近い信号点となる。模式的に表すと図７のようになる。ただし、図７は各信号点が原点を中心に回転することは省いている。図７において、通信方向における□印は信号点１、◇印は信号点２、☆印は信号点３、△印は信号点４を示している。また、非通信方向の○印が信号点である。
なお、ステップＳＴ２で信号点１用の位相回転を決定した後に、図７の通信方向と同じ配置となるようにウェイトに位相回転を与えておいてもよい。
一例として以上のようにして求めた信号点毎のウェイトｗｍ，ｎを適用し、式（３）にて合成波ｙｍ（φ）と信号空間ダイヤグラムの位相角を求めた図を図８に示す。図８では通信方向を９０度、非通信方向を４５度としたもので、９０度方向では相対位相角が９０度であり、非通信方向は通信方向の信号点によらず同一位相である。
【００２９】
0006338792.tif 000005
0006338792.tif 000006
0006338792.tif 000007
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【００３０】
このようにウェイト決定部３０で決定した信号点毎のウェイトｗｍ，ｎはウェイト切換え部３１に出力される。
ウェイト切換え部３１は、変調信号発生部１０が出力する時刻毎の信号点に対応する信号点毎のウェイトｗｍ，ｎを選択し、適用ウェイトとしてウェイト制御部３２に出力する。
ウェイト制御部３２は、ウェイト適用部１４−１〜１４−Ｎのフォーマットに合わせて適用ウェイトを出力し、ウェイト適用部１４−１〜１４−Ｎで信号点に対応したウェイトが適用され、アンテナ１７−１〜１７−Ｎから放射される。アンテナ１７−１〜１７−Ｎから放射された合成波は、式（３）の合成波に対して式（１）で示した搬送波成分が載ったものとなる。
【００３１】
このように、通信方向には信号点毎の所望の相対位相差をつけて（振幅変調を行う場合には相対振幅差もつけて）送信すれば、通信相手は一般的な変調波として通信することが可能である。一方、非通信方向には信号空間ダイヤグラム上の信号点配置が信号点１〜４によらず同一または近い配置となるウェイトを適用しているため、所謂変調成分がない、またはほとんどない状態で搬送波成分がのるため、傍受者は搬送波の正弦波（クリーンキャリア）、またはわずかな変調成分を観測することになり、通信の秘匿性を高めることができる。なお、非通信方向では同一または近い配置となるウェイトとしたが、ウェイトとして、信号点配置が誤差を含む設定値範囲内であれば同様の効果を得ることができる。
【００３２】
上記例ではデジタル制御のウェイト適用部１４−１〜１４−Ｎの場合で説明したが、アナログ制御の場合でも十分細かい制御量でウェイトの制御を行えば同様の効果を得ることができる。
図６の適用ウェイトの探索では、振幅と位相の両方を変えるようにしているが、いずれか一方でも構わない。
図１において、適用ウェイトは信号処理部２０内のウェイト決定部３０で決定しているが、予め通信方向や非通信方向に応じて適用ウェイトを決定しておいても良い。この場合、決定したウェイトをウェイト切換え部３１またはウェイト決定部３０で保持しておき、設定情報として、通信方向と非通信方向の情報を入力インタフェース１を介して取得し、保持しているウェイトの中からウェイト切換え部３１が適用ウェイトを選択する。通信方向や非通信方向を変える必要がない固定無線通信の場合には保持するウェイトの中から選択する必要もない。
【００３３】
ステップＳＴ１９で判定条件に合致した場合はＹＥＳの選択でウェイトの探索を終了しているが、終了せずに式（６）及び式（７）の最小値、式（３）及び式（４）の理想とする点に最も近い信号点となるウェイトを全探索しても良い。
上記例では図６において順次ウェイトを変更して条件判定をしているが、信号点毎のウェイトの探索ではＧＡ（Ｇｅｎｅｔｉｃ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）等のアルゴリズムを用いても良い。
図１はアンテナとウェイト適用部が一対ずつのアナログビームフォーミングの構成であるが、デジタルビームフォーミングやサブアレー構成、また配置もリニアアレーアンテナ、円形アレーアンテナ、コンフォーマルアレーアンテナ、平面アレーアンテナ等のいかなるアレーアンテナの構成であっても良い。
【００３４】
非通信方向や通信方向は複数あっても、また広がりがあっても良い。広がりがある場合は、広がりの範囲内を複数に分割して分割した範囲の中の１以上の代表方向について、あるいは広がり範囲両端等について判定条件に合致するかを判定するなど行えばよい。また式（３）、（４）、（８）、（９）の閾値は方向毎に変えても良い。
また、変調方式としてＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）などのフーリエ変換を用いるマルチキャリア変調方式の場合には、逆フーリエ変換前にウェイトを適用し、フルデジタルビームフォーミングを行えば本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
以上説明したように、実施の形態１の信号送信装置によれば、複数の素子アンテナで構成されるアレーアンテナと、アレーアンテナから放射される変調信号を生成する変調信号発生部と、アレーアンテナから放射される変調信号における複素平面の信号空間ダイヤグラムで、通信方向には変調信号発生部で生成した変調シンボルに対応した信号点の配置とし、非通信方向には通信方向の信号点の配置とは異なる信号点の配置となる変調信号のウェイトを出力するウェイト切換え部と、アレーアンテナから放射される変調信号にウェイト切換え部から出力される変調シンボル毎のウェイトを適用するウェイト適用部とを備えたので、無線通信の秘匿性を向上させることができる。
【００３６】
また、実施の形態１の信号送信装置によれば、ウェイト切換え部は、非通信方向のウェイトとして、信号空間ダイヤグラムでの信号点が設定値範囲内に位置するウェイトとするようにしたので、傍受者は搬送波の正弦波またはわずかな変調成分を観測することになり、さらに無線通信の秘匿性を高めることができる。
【００３７】
実施の形態２．
実施の形態２は、非通信方向では通信方向の変調方式とは異なる変調方式を観測させるようにした例である。
ここで、信号送信装置の図面上の構成は図１に示す実施の形態１と同様であるため、図１の構成を用いて説明する。
実施の形態２のウェイト決定部３０は、非通信方向の信号空間ダイヤグラムでの信号点が等振幅で、かつ、隣接する信号点との位相角が等間隔となる信号点に対応したウェイトを決定する。図９は、このよう場合にウェイト決定部３０で決定するウェイトに関して、非通信方向の合成波の信号空間ダイヤグラムである。図７に示す実施の形態１では通信方向の信号点によらず非通信方向の合成波の信号空間ダイヤグラム上の信号点は１点または１点の近傍に配置されるようにしていたが、図９に示す実施の形態２では信号空間ダイヤグラムでは３６０度を８等分している。
【００３８】
ウェイト決定部３０で、通信方向の信号点のそれぞれに対して、非通信方向では図９の８点のそれぞれになるようにウェイトを決定する。つまり、通信方向はＱＰＳＫの場合、４点×８点で３２のウェイトを求める。どの場合も等電力、または判定条件の閾値で設定した範囲の電力の差に収まる位置に信号点が配置される。
ウェイト切換え部３１では、変調信号発生部１０の信号点に応じて８種類のウェイトの中からランダムにウェイトを選択する。これにより、ウェイト切換え部３１は、非通信方向のウェイトとして、信号空間ダイヤグラムでの信号点が、等振幅でかつ隣接する信号点との位相角の差が設定範囲内となる複数の信号点で、順次異なる信号点に対応したウェイトを選択して出力することになる。これ以外の構成及び動作は実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００３９】
このようにすれば、非通信方向は８ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）となり、通信方向と同じ搬送波周波数で傍受者に異なる変調方式を観測させることができる。
なお、図９では３６０度を８等分したが、Ｎ等分（Ｎは２以上の整数）で良い。また、実施の形態１と同様に、図９の非通信方向の信号点は閾値で設定値範囲内に入るように設定しても良い。
【００４０】
以上説明したように、実施の形態２の信号送信装置によれば、ウェイト切換え部は、非通信方向のウェイトとして、信号空間ダイヤグラムでの信号点が、等振幅でかつ隣接する信号点との位相角の差が設定範囲内となる複数の信号点で、順次異なる信号点に対応したウェイトを選択して出力するようにしたので、非通信方向では、通信方向とは異なる変調方式で観測されるため、無線通信の秘匿性を向上させることができる。
【００４１】
実施の形態３．
実施の形態３は、非通信方向では通信方向の変調方式とは異なる変調方式を観測させるようにした例であり、信号空間ダイヤグラムで順次隣接する信号点に対応したウェイトを選択するようにした例である。
ここで、信号送信装置の図面上の構成は図１に示す実施の形態１と同様であるため、図１の構成を用いて説明する。
実施の形態３のウェイト決定部３０は、非通信方向の信号空間ダイヤグラムでの信号点が等振幅で、かつ、隣接する信号点との位相角が等間隔となる信号点に対応したウェイトを求める。図１０は、通信方向と非通信方向の合成波の信号空間ダイヤグラムを示す説明図である。図１０に示す非通信方向の信号点は、図９の信号点と同様に信号空間ダイヤグラムで３６０度を８等分したもので、通信方向の信号点に対応して計３２種類のウェイトを求めることは同様である。従って、どの場合も等電力、または判定条件の閾値で設定した範囲の電力の差に収まる位置に信号点がある。なお、この例は、通信方向において、信号点３（☆印）、信号点１（□印）、信号点４（△印）、信号点２（◇印）の順で伝送する場合を示している。
【００４２】
実施の形態２との差異は、ウェイト切換え部３１において、図１０に示すように、非通信方向の信号点が一定方向に回転（時計回りでも反時計回りでも良く、図１０は反時計回り）するようにウェイトを順次選択する点である。すなわち、ウェイト切換え部３１は、等振幅でかつ隣接する信号点との位相角の差が設定範囲内となる複数の信号点で、順次隣接する信号点に対応したウェイトを選択し出力する。その他の動作については、実施の形態２と同様である。
【００４３】
このようにすれば非通信方向の合成波は正弦波となり、信号空間ダイヤグラムの信号点の回転速度に応じた周波数だけ搬送波周波数と異なる周波数の正弦波（クリーンキャリア）を傍受者に観測させることができる。
なお、図１０では３６０度を８等分したが、回転方向隣接点と位相差が一定値であれば良く、Ｎ等分でも良い。また、３６０度を割り切れない角度（例えば７１度等）であっても、回転方向隣接点と位相差が一定値であれば良い。
【００４４】
以上説明したように、実施の形態３の信号送信装置によれば、ウェイト切換え部は、等振幅でかつ隣接する信号点との位相角の差が設定範囲内となる複数の信号点で、順次隣接する信号点に対応したウェイトを選択するようにしたので、非通信方向では、通信方向とは異なる変調方式で観測されるため、無線通信の秘匿性を向上させることができる。
【００４５】
実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態３の構成において、変調信号発生部のシンボル生成間隔の複数倍の時間間隔でウェイトを選択するようにした例である。実施の形態４においても、信号送信装置の図面上の構成は図１に示す実施の形態１と同様であるため、図１の構成を用いて説明する。
図１１は、通信方向と非通信方向の信号点とその選択処理の説明図である。図示のように、非通信方向について、実施の形態３と同様に隣接点との位相差は一定値であり、どの信号点も等電力、または判定条件の閾値で設定した範囲の電力の差に収まる位置に信号点がある。
ただし、実施の形態４では、ウェイト切換え部３１は、通信方向の一つの信号点が送信される最中に非通信方向の信号点がＲ点（図１１中はＲ＝２点）となるように、通信方向の信号点の変更時間間隔のＲ（Ｒは２以上の整数）倍の時間間隔で切換える。これ以外の構成及び動作は実施の形態３と同様である。
【００４６】
以上説明したように、実施の形態４の信号送信装置によれば、ウェイト切換え部は、変調信号発生部の変調シンボル生成間隔の複数倍の時間間隔でウェイトを選択するようにしたので、時間間隔に応じて、傍受者に通信方向とは異なる周波数の正弦波を観測させることができ、無線通信の秘匿性を向上させることができる。
【００４７】
実施の形態５．
実施の形態５は、通信方向と通信方向以外との方向の差に対応する複数のウェイトを予め保持し、対応したウェイトを選択すると共にステアリングベクトルを適用するようにした例である。
図１２は、実施の形態５の信号送信装置の構成図である。
図示の信号送信装置は、ビーム走査部３３が設けられている点とウェイト決定部３０ａとウェイト切換え部３１ａの構成以外は、図１の信号送信装置の構成と同様である。このため、これ以外の構成については図１と同一符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
ウェイト決定部３０ａでは、通信方向の基準方向（例えば０度）に対して非通信方向が一定角度毎（例えば１０度、２０度、３０度、…）となる複数のウェイトを決定する。なお、必要な角度ステップはシステムに依存する。ビーム走査部３３は、ウェイト決定部３０ａで決定した複数のウェイトの中から実際の通信方向と実際の非通信方向との角度差のウェイトを選択し、さらにウェイト決定部３０ａでの基準方向に対して実際の通信方向との差の角度に相当するステアリングベクトルを適用する。ウェイト切換え部３１は、ビーム走査部３３から出力されたウェイトを、通信方向または非通信方向のウェイトとして出力する。これ以外の動作は実施の形態１と同様である。
【００４９】
このように、実施の形態５では、通信角度に応じたステアリングベクトルを適用するビーム走査部３３を備えたので、ウェイト決定部３０で決定するウェイトの数（計算量）を減らしつつ、任意の方向に通信方向と非通信方向を選択することができる。
【００５０】
以上説明したように、実施の形態５の信号送信装置によれば、ウェイト切換え部は、信号空間ダイヤグラム上で通信方向の信号点の配置とは異なる信号点の配置が指定方向となるウェイトを出力するようにしたので、アンテナからの任意の方向の放射に対応したウェイトを出力することができる。
【００５１】
また、実施の形態５の信号送信装置によれば、通信方向と非通信方向との方向差に対応する複数のウェイトから、通信方向と非通信方向の方向差に対応したウェイトを選択すると共に、方向差に対応したステアリングベクトルを適用するビーム走査部を備え、ウェイト切換え部は、ビーム走査部からのウェイトを出力するようにしたので、ウェイトの数を減らしつつ、任意の方向に通信方向と非通信方向を選択することができる。
【００５２】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、この発明に係る信号送信装置は、通信方向を限定することで無線通信の秘匿性を保持する構成に関するものであり、複数の素子アンテナで構成されるアレーアンテナを用いた信号送信装置に用いるのに適している。
【符号の説明】
【００５４】
１  入力インタフェース、１０  変調信号発生部、１１  低周波部、１２  信号分配部、１３−１〜１３−Ｎ  高周波部、１４−１〜１４−Ｎ  ウェイト適用部、１５−１〜１５−Ｎ  可変位相器、１６−１〜１６−Ｎ  可変増幅器、１７−１〜１７−Ｎ  アンテナ、２０  信号処理部、３０，３０ａ  ウェイト決定部、３１，３１ａ  ウェイト切換え部、３２  ウェイト制御部、３３  ビーム走査部。
【要約】
ウェイト切換え部（３１）は、複素平面の信号空間ダイヤグラムで、通信方向には変調シンボルに対応した信号点の配置とし、非通信方向には通信方向の信号点の配置とは異なる信号点の配置となる変調信号のウェイトを出力する。ウェイト適用部（１４−１〜１４−Ｎ）は、アンテナ（１７−１〜１７−Ｎ）から放射される変調信号に、ウェイト切換え部（３１）から出力された変調シンボル毎のウェイトを適用する。【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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【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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【図１２】
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