(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークグループ内に含まれたスレーブ端末から受信されたパイロッド信号のうち代表チャネル応答信号を選択する代表チャネル応答選択部と、
前記代表チャネル応答選択部によって選択された前記代表チャネル応答信号の代表チャネル応答値に基づいてグループキーを生成するキー生成部と、
前記キー生成部によって生成された前記グループキーをハッシュアルゴリズムに適用して、前記グループキーに対応するハッシュ値を生成するハッシュ値生成部と、
前記代表チャネル応答信号のチャネル応答値、前記各スレーブ端末のチャネル応答値及び伝送電力強さを用いて、前記各スレーブ端末の伝送パイロットに対する電力強さを調節する伝送パイロット制御部と、
前記スレーブ端末にそれぞれ連結され、前記伝送パイロット制御部によって電力強さが調節されたパイロット信号及び前記ハッシュ値を前記各スレーブ端末へ伝送する通信部とを含んでなることを特徴とする、無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置。
【請求項２】
前記代表チャネル応答選択部は、伝送電力強さが所定の最大伝送強さと同じ又はそれより小さいパイロット信号を代表チャネル応答信号として選択することを特徴とする、請求項１に記載の無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置。
【請求項３】
前記代表チャネル応答選択部は、前記代表チャネル応答値と、前記各スレーブ端末のチャネル応答値のうちの最小チャネル応答値との比が臨界値より大きいパイロット信号を、代表チャネル応答信号として選択することを特徴とする、請求項１または２に記載の無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置。
【請求項４】
前記伝送パイロット制御部は、前記各スレーブ端末の伝送パイロットに対する電力強さがそれぞれ前記代表チャネル応答値を持つように調節することを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項に記載の無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置。
【請求項５】
前記伝送パイロット制御部は、前記各スレーブ端末から受信されたハッシュ値比較情報に基づいて、前記各スレーブ端末のハッシュ値が全て一致するか否かを確認することを特徴とする、請求項１乃至４の何れか一項に記載の無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置。
【請求項６】
前記伝送パイロット制御部は、前記各スレーブ端末のハッシュ値が全て一致する場合、前記キー生成部によって生成された前記グループキーを該当無線ネットワークグループのグループキーとして使用すると決定することを特徴とする、請求項５に記載の無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置。
【請求項７】
前記伝送パイロット制御部は、前記各スレーブ端末のハッシュ値が全て一致しない場合、前記キー生成部によって生成された前記グループキーを再生成すると決定することを特徴とする、請求項５または６に記載の無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置。
【請求項８】
前記通信部は、ＴＤＤ(Time Division Duplexing)フレームのアップリンクを介して前記各スレーブ端末のパイロット信号を受信し、前記ＴＤＤフレームのダウンリンクを介して、前記伝送パイロット制御部によって電力強さが調節されたパイロット信号及び前記ハッシュ値を前記各スレーブ端末へ伝送することを特徴とする、請求項１乃至７の何れか一項に記載の無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置。
【請求項９】
無線ネットワークグループ内に含まれた各スレーブ端末から受信されたパイロット信号のうち代表チャネル応答信号を選択する段階と、
前記代表チャネル応答信号を選択する段階で選択された前記代表チャネル応答信号の代表チャネル応答値に基づいてグループキーを生成する段階と、
前記グループキーを生成する段階で生成された前記グループキーをハッシュアルゴリズムに適用し、前記グループキーに対応するハッシュ値を生成する段階と、
前記代表チャネル応答信号のチャネル応答値、前記各スレーブ端末のチャネル応答値及び伝送電力強さを用いて、前記各スレーブ端末の伝送パイロットに対する電力強さを調節する段階と、
前記電力強さを調節する段階で電力強さが調節されたパイロット信号及び前記ハッシュ値を前記各スレーブ端末へ伝送する段階とを含んでなることを特徴とする、無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置及びその方法に係り、さらに詳しくは、無線ネットワーク環境で無線通信端末が伝送電力を変化させてパイロット信号を送信することによりグループキーを生成する装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの暗号化技術が無線通信システムに適用されて使われている。ところが、これらの技術は、適法な使用者が盗聴者によるキー獲得の数学的不可能性ではなく、計算の難しさに頼っているという問題点がある。盗聴者が利用可能な計算能力が増加するほど、このような方法の効果は減少する。よって、計算の難しさに対する仮定に基づくよりは絶対的な秘密を提供する暗号化技術を構築することが有利である。
【０００３】
一方、中央集中式秘密キー分配方式は、新しい無線通信環境であるＡｄ−ｈｏｃ又はＰｅｅｒ−ｔｏ−Ｐｅｅｒネットワークには適さない。前述したような無線通信環境は、中央で制御されないため、中央集中式秘密キー分配方式を適用することが不可能であり、これを代替する新しいキー生成方式が求められる。
【０００４】
無線通信ネットワークでは、絶対的な秘密を提供する相互関連のランダムソースを無線チャネル情報から獲得することができる。特に、無線通信システムが時分割デュプレックス（Time Division Duplex、ＴＤＤ）方式であれば、通信リンクを形成した２つのユーザーＡ、Ｂは特定の時間内で同一の無線チャネル情報をそれぞれ獲得することができる。
これに対し、ユーザーＡ、Ｂと無線リンクを形成しない盗聴者は、２つのユーザーの無線チャネルと相関関係が殆どない無線チャネル状態を観察する。この差異は秘密キーの生成のために利用できる。２つのユーザーは一定の時間別に観察された無線チャネル情報を用いて秘密キーを生成することができる。このような秘密キー生成方式は、通信を行う主体が直接キーを生成するから、中央でキーを分配又は生成する必要がないという利点がある。
【０００５】
前述した無線チャネルを用いた秘密キー生成方式は、無線通信を行うユーザーの通信リンクで自然に発生するチャネルインパルス応答によって秘密キーを生成する方案として提案された。無線チャネルを用いた秘密キー生成方式は、２つの端末間の秘密キーの生成に限定された。ところが、伝送データの性格によっては、２つ以上の端末が共通に使用するグループキーの使用が必要な場合も存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、既存の計算に基づいた無線通信暗号化方式に代えて、絶対的な秘密を提供する無線チャネルを用いた暗号化方式を採用することにより、盗聴者が通信チャネルに対する情報を習得することができなくてグループキーを抽出することができないようにする、無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置及びその方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、無線通信を行う端末間の無線チャネルから直接秘密キーを抽出することにより、中央で秘密キーを分配しないようにした、無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置及びその方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、マスター端末がパイロット伝送電力を制御して多数の端末に一定のチャネルインパルス応答を受信するように誘導して多数の端末が同一のグループキーを生成するようにした、無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置は、無線ネットワークグループ内に含まれたスレーブ端末から受信されたパイロッド信号のうち代表チャネル応答信号を選択する代表チャネル応答選択部と、前記代表チャネル応答選択部によって選択された前記代表チャネル応答信号のチャネル応答値に基づいてグループキーを生成するキー生成部と、前記キー生成部によって生成された前記グループキーをハッシュアルゴリズムに適用して、前記グループキーに対応するハッシュ値を生成するハッシュ値生成部と、前記代表チャネル応答信号のチャネル応答値、前記各スレーブ端末のチャネル応答値及び伝送電力強さを用いて前記各スレーブ端末の伝送パイロットに対する電力強さを調節する伝送パイロット制御部と、前記スレーブ端末にそれぞれ連結され、前記伝送パイロット制御部によって電力強さが調節されたパイロット信号及び前記ハッシュ値を前記各スレーブ端末へ伝送する通信部とを含んでなることを特徴とする。
【００１０】
前記代表チャネル応答選択部は、伝送電力強さが所定の最大伝送強さと同じ又はそれより小さいパイロット信号を代表チャネル応答信号として選択することを特徴とする。
【００１１】
前記代表チャネル応答選択部は、前記代表チャネル応答値と、前記各スレーブ端末のチャネル応答値のうちの最小チャネル応答値との比が臨界値より大きいパイロット信号を、代表チャネル応答信号として選択することを特徴とする。
【００１２】
前記伝送パイロット制御部は、前記各スレーブ端末の伝送パイロットに対する電力強さがそれぞれ前記代表チャネル応答値を持つように調節することを特徴とする。
【００１３】
前記伝送パイロット制御部は、前記各スレーブ端末から受信されたハッシュ値比較情報に基づいて前記各スレーブ端末のハッシュ値が全て一致するか否かを確認することを特徴とする。
【００１４】
前記伝送パイロット制御部は、前記各スレーブ端末のハッシュ値が全て一致する場合、前記キー生成部によって生成された前記グループキーを該当無線ネットワークグループのグループキーとして使用すると決定することを特徴とする。
【００１５】
前記伝送パイロット制御部は、前記各スレーブ端末のハッシュ値が全て一致しない場合、前記キー生成部によって生成された前記グループキーを再生成すると決定することを特徴とする。
【００１６】
前記通信部は、ＴＤＤ(Time Division Duplexing)フレームのアップリンクを介して前記各スレーブ端末のパイロット信号を受信し、前記ＴＤＤフレームのダウンリンクを介して、前記伝送パイロット制御部によって電力強さが調節されたパイロット信号及び前記ハッシュ値を前記各スレーブ端末へ伝送することを特徴とする。
【００１７】
一方、上記目的を達成するために、本発明に係る無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する方法は、無線ネットワークグループ内に含まれた各スレーブ端末から受信されたパイロット信号のうち代表チャネル応答信号を選択する段階と、前記代表チャネル応答信号を選択する段階で選択された前記代表チャネル応答信号の代表チャネル応答値に基づいてグループキーを生成する段階と、前記グループキーを生成する段階で生成された前記グループキーをハッシュアルゴリズムに適用し、前記グループキーに対応するハッシュ値を生成する段階と、前記代表チャネル応答信号のチャネル応答値、前記各スレーブ端末のチャネル応答値及び伝送電力強さを用いて前記各スレーブ端末の伝送パイロットに対する電力強さを調節する段階と、前記電力強さを調節する段階で電力強さが調節されたパイロット信号及び前記ハッシュ値を前記各スレーブ端末へ伝送する段階とを含んでなることを特徴とする。
【００１８】
前記代表チャネル応答信号を選択する段階は、伝送電力強さが所定の最大伝送強さと同じ或いはそれより小さいパイロット信号を代表チャネル応答信号として選択することを特徴とする。
【００１９】
前記代表チャネル応答信号を選択する段階は、前記代表チャネル応答値と、前記各スレーブ端末のチャネル応答値のうちの最小チャネル応答値との比が臨界値より大きいパイロット信号を、代表チャネル応答信号として選択することを特徴とする。
【００２０】
前記電力強さを調節する段階は、前記各スレーブ端末の伝送パイロットに対する電力強さがそれぞれ前記代表チャネル応答値を持つように調節することを特徴とする。
【００２１】
一方、本発明は、前記各スレーブ端末からハッシュ値比較情報を受信する段階と、前記各スレーブ端末からのハッシュ値比較情報に基づいて前記各スレーブ端末のハッシュ値が全て一致するか否かを確認する段階をさらに含むことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、前記確認する段階で前記各スレーブ端末のハッシュ値が全て一致する場合、前記グループキーを生成する段階で生成された前記グループキーを該当無線ネットワークグループのグループキーとして使用すると決定する段階をさらに含むことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、前記確認する段階で前記各スレーブ端末のハッシュ値が全て一致しない場合、前記グループキーを生成する段階で生成された前記グループキーを再生成すると決定する段階をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、無線通信ネットワークで無線チャネル情報を用いて多数の端末が共有するグループキーを生成することができるという利点がある。
【００２５】
また、本発明によれば、中央集中式秘密キー分配方式ではないため、Ａｄ−ｈｏｃネットワークでも効率的にグループキーを生成することができるという利点がある。
【００２６】
また、本発明によれば、マスター端末で伝送電力強さ又は位相を制御するため、スレーブ端末が容易に同一のグループキーを生成することができるうえ、実現すべき機能も単純化されるという利点がある。
【００２７】
また、本発明によれば、グループキーが端末間の無線チャネル情報で生成されるため、盗聴者は生成されたグループキーを獲得することが難しいという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置が適用されたシステムの構成を示す図である。
【図２】本発明に適用されるマスター端末の構成の説明に参照されるブロック図である。
【図３】本発明に適用されるスレーブ端末の構成の説明に参照されるブロック図である。
【図４】本発明に係る無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置の実施例の説明に参照される例示図である。
【図５】本発明に係る無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置の他の実施例の説明に参照される例示図である。
【図６】本発明に係る無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置の他の実施例の説明に参照される例示図である。
【図７】本発明に適用されるスレーブ端末の動作流れを示す順序図である。
【図８】本発明に適用されるマスター端末の動作流れを示す順序図である。
【図９】本発明に適用されるマスター端末の動作流れを示す順序図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
【００３０】
図１は本発明に係る無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置が適用されたシステムの構成を示す図である。
【００３１】
図１に示すように、本発明に適用される無線ネットワークシステムは、２つ以上の端末を含む無線ネットワークグループを形成する。無線ネットワークグループは、一つのマスター端末１０と、その他のスレーブ端末２０とを含んでなる。
【００３２】
無線ネットワークグループに含まれた端末は、グループキーを生成するために一つのマスター端末１０を選抜する。この際、マスター端末１０は無線ネットワークグループ内で伝送電力強さ又は位相を制御する。マスター端末１０に対する具体的な構成の説明は図２を参照する。
無線ネットワークグループ内において、マスター端末１０以外の端末はいずれもスレーブ端末２０になる。スレーブ端末２０に対する具体的な構成の説明は図３を参照する。
図２は本発明に適用されるマスター端末の構成の説明に参照されるブロック図である。
図２に示すように、本発明に係るマスター端末１０は、制御部１１、通信部１２、格納部１３、代表チャネル応答選択部１４、キー生成部１５、ハッシュ値生成部１６、伝送パイロット制御部１７、及びパイロット信号発生部１８を含む。
【００３３】
ここで、制御部１１はマスター端末１０の各部の動作を制御する。
【００３４】
通信部１２は内部にスイッチを含む。この際、通信部１２は内部のスイッチ操作によって送信モード又は受信モードで選択的に動作することができる。通信部１２は、送信モードで動作する場合にはダウンリンクを介して各スレーブ端末へパイロット信号を伝送し、受信モードで動作する場合にはアップリンクを介して各スレーブ端末からパイロット信号を受信する。この際、通信部１２は予め割り当てられた周波数又は時間を用いてパイロット信号を送受信する。
【００３５】
通信部１２は、無線ネットワークグループ内で信号送受信のための通信インターフェースを支援する。特に、通信部１２は、マスター端末１０とスレーブ端末間のグループキー設定のための信号を送受信する。言い換えれば、通信部１２は、スレーブ端末からのパイロットを受信し、マスター端末１０によって生成されたパイロットを各スレーブ端末へ送信する。
【００３６】
格納部１３はマスター端末１０の送受信データ及び設定値などを格納する。また、格納部１３はグループキーの設定に必要なスレーブ端末の代表チャネル応答値を格納する。また、格納部１３は各スレーブ端末に対してパイロット強さ又は位相が調節されたチャネル応答値を格納する。
【００３７】
代表チャネル応答選択部１４は、通信部１２を介してスレーブ端末からパイロットが受信されると、各スレーブ端末のパイロットの中から代表チャネル応答を選択する。
【００３８】
ここで、各スレーブ端末から受信されたパイロットは、伝送強さ又は位相が固定されたパイロットである。各スレーブ端末のチャネル応答値は、下記数式１のとおりである。
【数１】
0005417509.tif 000002
【００３９】
ここで、ｉはスレーブ端末の番号である。よって、代表チャネル応答選択部１４は、各スレーブ端末から受信されたパイロットの伝送強さ又は位相を比較して代表チャネル応答を選択する。代表チャネル応答選択部１４によって選択された代表チャネル応答値は
【数２】
0005417509.tif 000003
で表示する。代表チャネル応答選択部１４は代表チャネル応答として選択したパイロットの代表チャネル応答値を格納部１３に格納する。
【００４０】
ここで、代表チャネル応答選択部１４は、スレーブ端末の固定された伝送電力強さＰｒｅｆとマスター端末１０の最大伝送電力強さＰｍａｘを考慮して代表チャネル応答を選択する。代表チャネル応答選択部１４によって選択された代表チャネル応答信号の代表チャネル応答値は、全てのスレーブ端末に対して次の条件（１）、（２）を全て満足しなければならない。
【数３】
0005417509.tif 000004
【数４】
0005417509.tif 000005
【００４１】
条件（２）において、Γは臨界値を意味し、ｍｉｎはスレーブｉのチャネル応答値のうちの最小チャネル応答値を意味する。
【００４２】
言い換えれば、代表チャネル応答信号は、条件（１）のとおり、伝送電力強さがマスター端末１０の最大伝送強さと同一或いはそれより小さくなければならない。また、代表チャネル応答信号は、条件（２）のとおり、最小チャネル応答値を有するスレーブ端末に対して最小限の信号受信強さを保障するために、代表チャネル応答値と最小チャネル応答値との比が臨界値より大きくなければならない。
【００４３】
もし、前記の条件（１）、（２）を満足するチャネル応答信号が多数個の場合、代表チャネル応答選択部１４はその中のいずれか一つを選択することができる。一方、代表チャネル応答選択部１４は、特定のチャネル応答値を有する信号を代表チャネル応答信号として設定することもできる。
【００４４】
一方、キー生成部１５は無線ネットワークグループ内のグループキーを生成する。
【００４５】
さらに詳しくは、キー生成部１５は、代表チャネル応答選択部１４によって選択された代表チャネル応答信号の代表チャネル応答値に基づいてグループキーを生成する。ここで、キー生成部１５は、選択された代表チャネル応答信号の代表チャネル応答値に定められた量子化技法を適用してグループキーを生成する。
【００４６】
ハッシュ値生成部１６は、キー生成部１５によって生成されたグループキーからハッシュ値を生成する。この際、ハッシュ値生成部１６は、予め定められたハッシュアルゴリズムを用いて、グループキーに対応するハッシュ値を生成する。ハッシュ値生成部１６によって生成されたハッシュ値は、各スレーブ端末へパイロット信号が伝わる時間にデータ又は制御信号チャネルを介して伝送される。
【００４７】
伝送パイロット制御部１７は、通信部１２を介してスレーブ端末からパイロットが受信されると、各スレーブ端末のチャネル応答に基づいて伝送パイロット電力強さ又は位相を調節する。
【００４８】
この際、伝送パイロット制御部１７は、各スレーブ端末の伝送パイロット電力強さ又は位相が代表チャネル応答値を持つように調節する。
【００４９】
言い換えれば、伝送パイロット制御部１７は、代表チャネル応答信号の代表チャネル応答値、各スレーブ端末のチャネル応答値、及びスレーブ端末の固定伝送電力強さ又は位相情報を用いて各スレーブ端末の伝送パイロット電力強さ又は位相を調節する。
【００５０】
例えば、伝送パイロット制御部１７は、各スレーブ端末の伝送パイロット電力強さを
【数５】
0005417509.tif 000006
で調節する。
【００５１】
パイロット信号発生部１８は、伝送パイロット制御部１７によって調節された伝送パイロット電力強さまたは位相に基づいて伝送パイロット信号を発生する。
【００５２】
制御部１１は、パイロット信号発生部１８によって発生した伝送パイロットを通信部１２を介して各スレーブ端末へ伝送する。この際、制御部１１は、パイロット信号発生部１８によって発生した伝送パイロットと、ハッシュ値生成部１６によって抽出されたグループキーのハッシュ値を共に伝送する。
【００５３】
一方、伝送パイロット制御部１７は、各スレーブ端末からハッシュ値比較情報を受信する。伝送パイロット制御部１７は、各スレーブ端末から受信されたハッシュ値比較情報に基づいて、各スレーブ端末へ伝送したハッシュ値が一致するか否かを確認する。
【００５４】
もし全てのスレーブ端末のハッシュ値が一致すると、伝送パイロット制御部１７はキー生成部１５で生成したグループキーを実際グループキーとして適用する。これに対し、全てのスレーブ端末のハッシュ値が一致しなければ、グループキーを再生成すると決定する。
【００５５】
伝送パイロット制御部１７は、既に生成されたグループキーに対する使用決定の如何を通信部１２を介して各スレーブ端末へ伝送する。この際、通信部１２は、グループキーに対する使用決定の如何をブロードキャスト又はマルチキャスト制御信号チャネルを介して全てのスレーブ端末へ伝送する。
【００５６】
図３は本発明に適用されるスレーブ端末の構成の説明に参照されるブロック図である。
図３に示すように、本発明に係るスレーブ端末２０は、制御部２１、通信部２２、パイロット信号発生部２３、キー生成部２４、ハッシュ値生成部２５、及びハッシュ値比較部２６を含む。
【００５７】
ここで、制御部２１はスレーブ端末２０の各部の動作を制御する。
【００５８】
通信部２２は内部にスイッチを含む。この際、通信部２２は内部のスイッチ操作を介して送信モード又は受信モードで選択的に動作することができる。通信部２２は、送信モードで動作する場合にはアップリンクを介してマスター端末へパイロット信号を伝送し、受信モードで動作する場合にはダウンリンクを介してマスター端末からパイロット信号を受信する。この際、通信部２２は予め割り当てられた周波数又は時間を用いてパイロット信号を送受信する。
【００５９】
通信部２２は無線ネットワークグループ内で信号送受信のための通信インターフェースを支援する。特に、通信部２２はマスター端末とスレーブ端末２０間のグループキー設定のための信号を送受信する。言い換えれば、通信部２２は、マスター端末によって生成されたパイロットを受信し、該当スレーブ端末２０によって生成されたパイロットをマスター端末へ送信する。
【００６０】
スレーブ端末２０のパイロット信号発生部２３は、無線ネットワークグループ内で信号送受信のためのグループキー生成のためにパイロット信号を発生する。この際、パイロット信号発生部２３は、固定された伝送電力強さ又は位相のパイロット信号を発生する。パイロット信号発生部２３によって発生したパイロット信号は通信部２２を介してマスター端末へ伝送される。
【００６１】
一方、通信部２２は、マスター端末によって伝送強さ又は位相が調節されたパイロット信号又はハッシュ値を受信する。この際、キー生成部２４は、通信部２２を介してマスター端末からパイロット信号のチャネル応答値に基づいてグループキーを生成する。ここで、キー生成部２４は選択された代表チャネル応答値に基づいてグループキーを生成する。ここで、キー生成部２４は選択された代表チャネル応答信号の代表チャネル応答値に定められた量子化技法を適用してグループキーを生成する。
【００６２】
ハッシュ値生成部２５は、キー生成部２４によって生成されたグループキーからハッシュ値を生成する。この際、ハッシュ値生成部２５は、予め定められたハッシュアルゴリズムを用いて、グループキーに対応するハッシュ値を生成する。
【００６３】
ハッシュ値比較部２６は、ハッシュ値生成部２５によって生成されたハッシュ値と、通信部２２を介してマスター端末から受信されたハッシュ値とを比較する。この際、ハッシュ値比較部２６は、ハッシュ値生成部２５によって生成されたハッシュ値と、通信部２２を介してマスター端末から受信されたハッシュ値とが互いに一致するか否かを判断する。
【００６４】
この際、制御部２１は、ハッシュ値比較部２６からの判断結果に基づいて、ハッシュ値の一致か不一致かを通信部２２を介してマスター端末へ伝送する。通信部２２はハッシュ値の一致か不一致かをデータ又は制御信号チャネルを用いてマスター端末へ伝送する。
【００６５】
一方、制御部２１は、マスター端末からグループキー使用決定の如何が受信されると、それによりグループキーを使用し或いはマスター端末へパイロット信号を再伝送する。
【００６６】
一例として、制御部２１は、マスター端末から既に生成されたグループキーを使用すると決定されると、キー生成部２４によって生成されたグループキーを該当無線ネットワークグループのグループキーとして使用する。これに対し、制御部２１は、マスター端末からグループキーを再生成すると決定されると、パイロット信号発生部２３を制御してパイロット信号を再生成し、再生成されたパイロット信号を通信部２２を介してマスター端末へ再伝送するようにする。
【００６７】
図４は本発明に係る無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置の実施例の説明に参照される例示図である。
図４に示すように、本発明に適用される無線ネットワークグループは、一つのマスター端末１０とＮ個のスレーブ端末２０ａ、２０ｂ、・・・、２０ｚを含む。
マスター端末１０とＮ個のスレーブ端末２０ａ、２０ｂ、・・・、２０ｚとの間で送受信されるパイロット信号は、互いに異なる無線チャネル応答値を有する。言い換えれば、マスター端末１０とスレーブ端末１（２０ａ）は
【数６】
0005417509.tif 000007
の無線チャネル応答値を有する。また、マスター端末１０とスレーブ端末２（２０ｂ）は
【数７】
0005417509.tif 000008
の無線チャネル応答値を有する。
このような方式で、マスター端末１０とスレーブ端末Ｎ（２０ｚ）は 
【数８】
0005417509.tif 000009
の無線チャネル応答値を有する。
【００６８】
図５及び図６は本発明に係る無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置の他の実施例の説明に参照される例示図である。さらに詳しくは、図５及び図６はマスター端末とスレーブ端末との間で送受信されるフレーム構造を示す。
【００６９】
本発明に適用される無線ネットワークシステムは、ＴＤＤ(Time Division Duplexing)モード又はこれと類似の方式で通信が行われる。本発明では、ＴＤＤモードが適用される例を適用して説明する。ＴＤＤフレームはアップリンクとダウンリンクに分類される。
【００７０】
まず、図５はスレーブ端末からマスター端末へ伝送されるアップリンクのＴＤＤフレーム構造を示す。
【００７１】
言い換えれば、スレーブ端末２０ａ、２０ｂ、・・・、２０ｚは、図５に示すように、アップリンクを用いてパイロット信号をマスター端末１０へ伝送する。この際、各スレーブ端末２０ａ、２０ｂ、・・・、２０ｚは、指定された無線資源を用いて、固定された伝送電力強さ又は位相でパイロット信号を伝送する。
【００７２】
例えば、スレーブ端末１（２０ａ）、スレーブ端末２（２０ｂ）、・・・、スレーブ端末Ｎ（２０ｚ）の伝送電力強さは、Ｐｒｅｆと固定された値を有する。
一方、各スレーブ端末２０ａ、２０ｂ、・・・、２０ｚによって伝送されるパイロット信号は、図４に示したチャネル応答値を有する。すなわち、スレーブ端末１（２０ａ）によって伝送されるマスター＿パイロットは
【数９】
0005417509.tif 000010
のチャネル応答値を有し、スレーブ端末２（２０ｂ）によって伝送されるマスター＿パイロットは
【数１０】
0005417509.tif 000011
のチャネル応答値を有し、このような方式でスレーブ端末Ｎ（２０ｚ）によって伝送されるマスター＿パイロット
【数１１】
0005417509.tif 000012
のチャネル応答値を有する。
【００７３】
一方、図６はマスター端末からスレーブ端末へ伝送されるダウンリンクのＴＤＤフレーム構造を示す図である。
【００７４】
マスター端末１０は、図５のアップリンクを介して受信された各パイロット信号のチャネル応答値に基づいてダウンリンクの伝送電力強さを調節する。
【００７５】
一例として、マスター端末１０は、スレーブ端末１（２０ａ）から受信されたパイロット信号のチャネル応答値
【数１２】
0005417509.tif 000013
を代表チャネル応答値
【数１３】
0005417509.tif 000014
として設定し、代表チャネル応答値
【数１４】
0005417509.tif 000015
と固定伝送電力強さＰｒｅｆを用いて残りのスレーブ端末２（２０ｂ）、…、スレーブ端末Ｎ（２０ｚ）の伝送電力強さを調節する。
【００７６】
この際、マスター端末１０は、スレーブ端末１（２０ａ）のパイロット信号を代表チャネル応答信号として設定したので、スレーブ端末１（２０ａ）へ伝送するパイロット信号に対して固定伝送電力強さＰｒｅｆをそのまま維持し、スレーブ端末２（２０ｂ）へ伝送するパイロット信号の伝送電力強さを
【数１５】
0005417509.tif 000016
で調節する。このような方式で、マスター端末１０はスレーブ端末Ｎ（２０ｚ）へ伝送するパイロット信号の伝送電力強さを
【数１６】
0005417509.tif 000017
で調節する。
【００７７】
よって、マスター端末１０は、前述したように各スレーブ端末２０ａ、２０ｂ、…、２０ｚに対して伝送電力強さが調節されたパイロット信号、例えば、スレーブ１＿パイロット、スレーブ２＿パイロット、…、スレーブＮ＿パイロットをダウンリンクを介して各スレーブ端末２０ａ、２０ｂ、…、２０ｚへ伝送する。
【００７８】
図５及び図６に示した、アップリンク及びダウンリンクのパイロットチャネル以外のフレームはデータ又はその他の制御信号の伝送に使用される。
【００７９】
ここで、アップリンク及びダウンリンクのパイロットチャネルは、該当グループのグループキーの生成が必要な場合にのみ割り当てられ、グループキーの生成が不要な場合には割り当てられた無線資源はデータ又は制御信号チャネルへ変更可能である。
【００８０】
図７は本発明に適用されるスレーブ端末の動作流れを示す順序図である。
【００８１】
本発明に適用される無線ネットワークシステムにおけるグループキー生成過程は、スレーブ端末からマスター端末へパイロット信号を送信することから始まる。
【００８２】
図７に示すように、スレーブ端末は、割り当てられた無線資源を介してマスター端末へパイロット信号を送信する（Ｓ１００）。「Ｓ１００」過程でマスター端末へ送信されるパイロット信号は固定された伝送電力強さ又は位相を有する。
【００８３】
その後、スレーブ端末は、マスター端末からパイロット信号及びハッシュ値を受信する（Ｓ１１０）。
【００８４】
この際、スレーブ端末は、「Ｓ１１０」過程で受信されたパイロット信号のチャネル応答値を用いてキーを生成し（Ｓ１２０）、「Ｓ１２０」過程で生成されたキーをハッシュアルゴリズムに適用してハッシュ値を抽出する（Ｓ１３０）。
【００８５】
スレーブ端末は、「Ｓ１１０」過程でマスター端末から受信されたハッシュ値と、「Ｓ１３０」過程で抽出されたハッシュ値とを比較する（Ｓ１４０）。この際、スレーブ端末は「Ｓ１４０」過程のハッシュ値比較情報をマスター端末へ伝送する（Ｓ１５０）。
【００８６】
一方、スレーブ端末は、「Ｓ１５０」過程のハッシュ値比較情報に基づいてマスター端末からグループキー使用決定の如何を受信する（Ｓ１６０）。
【００８７】
この際、マスター端末からグループキーを使用すると決定された場合（Ｓ１７０）、スレーブ端末は「Ｓ１２０」過程で生成したキーをグループキーとして使用する（Ｓ１８０）。これに対し、マスター端末からグループキーを使用していないと決定された場合（Ｓ１７０）、スレーブ端末は「Ｓ１００」〜「Ｓ１６０」過程を再び行うようにする。
【００８８】
図８及び図９は本発明に適用されるマスター端末の動作流れを示す順序図である。
【００８９】
図８に示すように、マスター端末は、無線ネットワークグループ内のグループキーの生成のために各スレーブ端末からパイロット信号を受信する（Ｓ２００）。
【００９０】
この際、マスター端末は、「Ｓ２００」過程で受信された各スレーブ端末からのパイロット信号のうち一つの代表チャネル応答信号を選択する（Ｓ２１０）。代表チャネル応答信号を選択する基準は図２における代表チャネル応答選択部の説明を参照する。
【００９１】
マスター端末は、「Ｓ２１０」過程で選択された代表チャネル応答信号のチャネル応答値を用いてキーを生成し（Ｓ２２０）、「Ｓ２２０」過程で生成されたキーをハッシュアルゴリズムに適用してハッシュ値を抽出する（Ｓ２３０）。
【００９２】
一方、マスター端末は、「Ｓ２００」過程で受信された各パイロット信号のチャネル応答値に基づいて、各スレーブ端末へ送信するパイロット信号の伝送電力強さを制御する（Ｓ２４０）。勿論、電力強さの他に、位相を調節することもできる。「Ｓ２４０」過程では、各スレーブ端末へ送信されるパイロット信号の伝送電力強さがそれぞれ代表チャネル応答値を持つように調節する。
【００９３】
したがって、マスター端末は、「Ｓ２４０」過程で伝送電力強さが調節されたパイロット信号を、対応する各スレーブ端末へ伝送する。この際、マスター端末はパイロット信号と「Ｓ２３０」過程で抽出されたハッシュ値を共に伝送する（Ｓ２５０）。
【００９４】
一方、マスター端末は、図９に示すように、図８の「Ｓ２５０」過程で伝送したハッシュ値に対して各スレーブ端末からハッシュ値比較情報を受信する（Ｓ３００）。
【００９５】
マスター端末は、「Ｓ３００」過程のハッシュ値比較情報に基づいて、無線ネットワークグループ内に含まれた全てのスレーブ端末からハッシュ値が一致すると確認された場合（Ｓ３１０）、図８の「Ｓ２２０」過程で生成されたキーを該当無線ネットワークグループのグループキーとして使用すると決定し（Ｓ３２０）、各スレーブ端末へグループキー使用決定の如何を伝送する（Ｓ３４０）。
【００９６】
これに対し、マスター端末は、「Ｓ３００」過程のハッシュ値比較情報に基づいて、無線ネットワークグループ内に含まれた少なくとも一つのスレーブ端末からハッシュ値が一致しないと確認された場合（Ｓ３１０）、該当無線ネットワークグループのグループキーを再生成すると決定し（Ｓ３３０）、各スレーブ端末へグループキー使用決定の如何を伝送する（Ｓ３４０）。
【００９７】
マスター端末は、該当無線ネットワークグループのグループキーを再生成すると決定した場合、各スレーブ端末からパイロット信号をさらに受信する。この際、マスター端末は最終グループキーを使用すると決定するまで図８及び図９の過程を繰り返し行う。
【００９８】
本発明の実施例では、マスター端末がグループキーを生成してハッシュ値を各スレーブ端末へ伝送し、スレーブ端末がハッシュ値の一致か不一致かを確認するものとするが、その反対の場合、すなわち、スレーブ端末がグループキーに対するハッシュ値を生成してマスター端末へ伝送し、マスター端末から各ハッシュ値の一致か不一致かを確認する方法も適用可能である。
【００９９】
以上、本発明に係る無線チャネルの状態を用いてグループキーを生成する装置及びその方法について、例示された図面に基づいて説明したが、本発明は、本明細書に開示された実施例と図面に限定されず、技術思想が保護される範囲内で応用できる。
【符号の説明】
【０１００】
１０    マスター端末
１１    制御部
１２    通信部
１３    格納部
１４    代表チャネル応答選択部
１５    キー生成部
１６    ハッシュ値生成部
１７    伝送パイロット制御部
１８    パイロット信号発生部
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｚ    スレーブ端末
２１    制御部
２２    通信部
２３    パイロット信号発生部
２４    キー生成部
２５    ハッシュ値生成部
２６    ハッシュ値比較部
【図１】
0005417509.tif 000018
【図２】
0005417509.tif 000019
【図３】
0005417509.tif 000020
【図４】
0005417509.tif 000021
【図５】
0005417509.tif 000022
【図６】
0005417509.tif 000023
【図７】
0005417509.tif 000024
【図８】
0005417509.tif 000025
【図９】
0005417509.tif 000026