(57)【要約】【課題】  秘密鍵の盗聴を抑制可能な無線通信システムを提供する。【解決手段】  アレーアンテナ２０の指向性がｎ個の指向性に切換えられながら無線装置１０，３０間でｎ個の電波が送受信される。そして、無線装置１０は、無線装置３０から受信したｎ個の第１の電波に対応するｎ個の第１の電波強度を検出し、その検出したｎ個の第１の電波強度にインターリーブ方式による並び替えを施し、その並び替えたｎ個の第１の並替電波強度に基づいてビット列からなる秘密鍵Ｋｓ１を生成する。また、無線装置３０は、無線装置１０から受信したｎ個の第２の電波に対応するｎ個の第２の電波強度を検出し、その検出したｎ個の第２の電波強度にインターリーブ方式による並び替えを施し、その並び替えたｎ個の第２の並替電波強度に基づいて秘密鍵Ｋｓ１と同じビット列からなる秘密鍵Ｋｓ２を生成する。【選択図】        図１
2006295596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２のアンテナと、
前記第１および第２のアンテナを介して無線伝送路により電波を相互に送受信する第１および第２の無線装置とを備え、
前記第１の無線装置は、前記第２の無線装置が送信したｎ（ｎは、２以上の整数）個の第１の電波に対応するｎ個の第１の電波強度を検出し、その検出したｎ個の第１の電波強度を多値化した第１のビット列において同じビット値が連続して配列されるのを抑制する分散処理を用いて前記ｎ個の第１の電波強度に基づいて第１の秘密鍵を生成し、
前記第２の無線装置は、前記第１の無線装置が送信したｎ個の第２の電波に対応するｎ個の第２の電波強度を検出し、その検出したｎ個の第２の電波強度を多値化した第２のビット列において同じビット値が連続して配列されるのを抑制する分散処理を用いて前記ｎ個の第２の電波強度に基づいて前記第１の秘密鍵と同じビット列からなる第２の秘密鍵を生成する、無線通信システム。
【請求項２】
前記第１のアンテナは、指向性を電気的に切換え可能なアンテナであり、
前記ｎ個の第１の電波強度は、前記第１のアンテナの指向性が所定のパターンに従ってｎ個の指向性に変えられたときに前記第１の無線装置が前記第２の無線装置から受信したｎ個の第１の電波に対応するｎ個の電波強度であり、
前記ｎ個の第２の電波強度は、前記第１のアンテナの指向性が前記ｎ個の指向性に変えられたときに前記第２の無線装置が前記第１の無線装置から受信したｎ個の第２の電波に対応するｎ個の電波強度である、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第１および第２の無線装置は、それぞれ、前記ｎ個の第１および第２の電波強度に前記分散処理を複数回施して前記第１および第２の秘密鍵を生成する、請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。  
【請求項４】
前記第１の無線装置は、前記ｎ個の第１の電波強度をｋ（ｋは、２≦ｋ＜ｎを満たす整数）個のブロックに分割し、その分割したｋ個のブロックから電波強度を順次選択してｎ個の第１の並替電波強度を生成し、その生成したｎ個の第１の並替電波強度に基づいて前記第１の秘密鍵を生成し、
前記第２の無線装置は、前記ｎ個の第２の電波強度を前記ｋ個のブロックに分割し、その分割したｋ個のブロックから電波強度を順次選択してｎ個の第２の並替電波強度を生成し、その生成したｎ個の第２の並替電波強度に基づいて前記第２の秘密鍵を生成する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記第１の無線装置は、前記分散処理を複数回施す場合、前記分散処理毎にブロック長が異なるように前記ｎ個の第１の電波強度を前記ｋ個のブロックに分割し、
前記第２の無線装置は、前記分散処理を複数回施す場合、前記分散処理毎にブロック長が異なるように前記ｎ個の第２の電波強度を前記ｋ個のブロックに分割する、請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記第１の無線装置は、前記ｎ個の第１の並替電波強度からｊ（ｊは、２≦ｊ＜ｎを満たす整数）個の第１の並替電波強度を選択し、その選択したｊ個の第１の並替電波強度を多値化して前記第１の秘密鍵を生成し、
前記第２の無線装置は、前記ｎ個の第２の並替電波強度から前記ｊ個の第２の並替電波強度を選択し、その選択したｊ個の第２の並替電波強度を多値化して前記第２の秘密鍵を生成する、請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記第１の無線装置は、前記多値化するときのしきい値に近い強度を有する複数の並替電波強度を削除して前記ｎ個の第１の並替電波強度から前記ｊ個の第１の並替電波強度を選択し、
前記第２の無線装置は、前記多値化するときのしきい値に近い強度を有する複数の並替電波強度を削除して前記ｎ個の第２の並替電波強度から前記ｊ個の第２の並替電波強度を選択する、請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記第１および第２の無線装置の各々は、前記ｋ個のブロックの先頭から前記電波強度を順次選択する、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記第１の無線装置は、各ブロックから１個の電波強度を選択することにより前記ｎ個の第１の並替電波強度を生成し、
前記第２の無線装置は、各ブロックから１個の電波強度を選択することにより前記ｎ個の第２の並替電波強度を生成する、請求項８に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記第１および第２の無線装置の各々は、既に生成した秘密鍵の一部のビット列を選択し、その選択した一部のビット列によって表される数値を用いて前記ブロックに含まれる電波強度の個数を決定し、その決定した電波強度の個数を用いて前記ｎ個の第１の電波強度または前記ｎ個の第２の電波強度を前記ｋ個のブロックに分割する、請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記第１および第２の無線装置の各々は、前記既に生成した秘密鍵の先頭から所定数のビットの配列を前記一部のビット列として選択する、請求項１０に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記第１および第２の無線装置の各々は、前回の無線通信のときに生成した秘密鍵を前記既に生成した秘密鍵とする、請求項１０または請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記第１および第２の無線装置の各々は、予め保持している数値を前記ブロックに含まれる電波強度の個数として前記ｎ個の第１の電波強度または前記ｎ個の第２の電波強度を前記ｋ個のブロックに分割する、請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記第１の無線装置は、キャリア周波数を所定の順序に従ってｍ（ｍは２以上の整数）個のキャリア周波数に順次切換えながら前記ｎ個の第２の電波を前記第２の無線装置へ送信し、
前記第２の無線装置は、前記キャリア周波数を所定の順序に従って前記ｍ個のキャリア周波数に順次切換えながら前記ｎ個の第１の電波を前記第１の無線装置へ送信する、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
前記第１の無線装置は、一定個数の電波ごとに前記キャリア周波数を切換えて前記ｎ個の第２の電波を前記第２の無線装置へ送信し、
前記第２の無線装置は、前記一定個数の電波ごとに前記キャリア周波数を切換えて前記ｎ個の第１の電波を前記第１の無線装置へ送信する、請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１６】
無線装置間で暗号通信を行なう無線通信システムに用いられる無線装置であって、
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の第１の無線装置または第２の無線装置からなる無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線通信システムおよびそれに用いる無線装置に関し、特に、暗号化した情報を無線により通信する無線通信システムおよびそれに用いる無線装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、情報化社会の発展に伴い情報通信が益々重要になるとともに、情報の盗聴または不正利用がより深刻な問題となっている。このような情報の盗聴を防止するために従来から情報を暗号化して送信することが行なわれている。
【０００３】
情報を暗号化して端末装置間で通信を行なう方式として公開鍵暗号方式と秘密鍵暗号方式とがある。公開鍵暗号方式は、安全性が高いが、大容量のデータの暗号化には向かない。
【０００４】
一方、秘密鍵暗号方式は、処理が比較的簡単であり、大容量のデータの高速暗号化も可能であるが、秘密鍵を通信の相手方に送信する必要がある。また、秘密鍵暗号方式は、同一の秘密鍵を使用し続けると、暗号解読の攻撃を受けやすく、安全性が損なわれる可能性がある。
【０００５】
そこで、秘密鍵を相手方に送信せずに秘密鍵を共有する方法として、２つの端末装置間の伝送路の特性を測定し、その測定した特性に基づいて各端末装置で秘密鍵を生成する方法が提案されている（非特許文献１）。
【０００６】
この方法は、２つの端末装置間でデータを送受信したときの遅延プロファイルを各端末装置で測定し、その測定した遅延プロファイルをアナログ信号からデジタル信号に変換して各端末装置で秘密鍵を生成する方法である。即ち、伝送路を伝搬する電波は可逆性を示すために、一方の端末装置から他方の端末装置へデータを送信したときの遅延プロファイルは、他方の端末装置から一方の端末装置へ同じデータを送信したときの遅延プロファイルと同じになる。従って、一方の端末装置で測定した遅延プロファイルに基づいて生成された秘密鍵は、他方の端末装置で測定した遅延プロファイルに基づいて作成された秘密鍵と同じになる。
【０００７】
このように、伝送路特性を用いて秘密鍵を生成する方法は、同じデータを２つの端末装置間で相互に送受信するだけで同じ秘密鍵を共有することができる。
【非特許文献１】堀池  元樹、笹岡  秀一，「陸上移動通信路の不規則変動に基づく秘密鍵共有方式」，信学技報，社団法人  電子情報通信学会，２００２年１０月，TECHNICAL REPORT OF IEICE RCS2002-173，ｐ．７−１２．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、２つの端末間で送信される複数の電波を盗聴者が各端末の近傍で傍受して強度プロファイルを測定すれば、盗聴者は、各端末で測定した強度プロファイルに近い強度プロファイルを取得することができる。その結果、秘密鍵が解読される可能性がある。
【０００９】
そこで、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あり、その目的は、秘密鍵の盗聴を抑制可能な無線通信システムを提供することである。
【００１０】
また、この発明の別の目的は、秘密鍵の盗聴を抑制可能な無線通信システムに用いる無線装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明によれば、無線通信システムは、第１および第２のアンテナと、第１および第２の無線装置とを備える。第１および第２の無線装置は、第１および第２のアンテナを介して無線伝送路により電波を相互に送受信する。そして、第１の無線装置は、第２の無線装置が送信したｎ（ｎは、２以上の整数）個の第１の電波に対応するｎ個の第１の電波強度を検出し、その検出したｎ個の第１の電波強度を多値化した第１のビット列において同じビット値が連続して配列されるのを抑制する分散処理を用いてｎ個の第１の電波強度に基づいて第１の秘密鍵を生成する。また、第２の無線装置は、第１の無線装置が送信したｎ個の第２の電波に対応するｎ個の第２の電波強度を検出し、その検出したｎ個の第２の電波強度を多値化した第２のビット列において同じビット値が連続して配列されるのを抑制する分散処理を用いてｎ個の第２の電波強度に基づいて第１の秘密鍵と同じビット列からなる第２の秘密鍵を生成する。
【００１２】
好ましくは、第１のアンテナは、指向性を電気的に切換え可能なアンテナである。ｎ個の第１の電波強度は、第１のアンテナの指向性が所定のパターンに従ってｎ個の指向性に変えられたときに第１の無線装置が第２の無線装置から受信したｎ個の第１の電波に対応するｎ個の電波強度である。ｎ個の第２の電波強度は、第１のアンテナの指向性がｎ個の指向性に変えられたときに第２の無線装置が第１の無線装置から受信したｎ個の第２の電波に対応するｎ個の電波強度である。
【００１３】
好ましくは、第１および第２の無線装置は、それぞれ、ｎ個の第１および第２の電波強度に分散処理を複数回施して第１および第２の秘密鍵を生成する。  
【００１４】
好ましくは、第１の無線装置は、ｎ個の第１の電波強度をｋ（ｋは、２≦ｋ＜ｎを満たす整数）個のブロックに分割し、その分割したｋ個のブロックから電波強度を順次選択してｎ個の第１の並替電波強度を生成し、その生成したｎ個の第１の並替電波強度に基づいて第１の秘密鍵を生成する。第２の無線装置は、ｎ個の第２の電波強度をｋ個のブロックに分割し、その分割したｋ個のブロックから電波強度を順次選択してｎ個の第２の並替電波強度を生成し、その生成したｎ個の第２の並替電波強度に基づいて第２の秘密鍵を生成する。
【００１５】
好ましくは、第１の無線装置は、分散処理を複数回施す場合、分散処理毎にブロック長が異なるようにｎ個の第１の電波強度をｋ個のブロックに分割する。第２の無線装置は、分散処理を複数回施す場合、分散処理毎にブロック長が異なるようにｎ個の第２の電波強度をｋ個のブロックに分割する。
【００１６】
好ましくは、第１の無線装置は、ｎ個の第１の並替電波強度からｊ（ｊは、２≦ｊ＜ｎを満たす整数）個の第１の並替電波強度を選択し、その選択したｊ個の第１の並替電波強度を多値化して第１の秘密鍵を生成する。第２の無線装置は、ｎ個の第２の並替電波強度からｊ個の第２の並替電波強度を選択し、その選択したｊ個の第２の並替電波強度を多値化して第２の秘密鍵を生成する。
【００１７】
好ましくは、第１の無線装置は、多値化するときのしきい値に近い強度を有する複数の並替電波強度を削除してｎ個の第１の並替電波強度からｊ個の第１の並替電波強度を選択する。第２の無線装置は、多値化するときのしきい値に近い強度を有する複数の並替電波強度を削除してｎ個の第２の並替電波強度からｊ個の第２の並替電波強度を選択する。
【００１８】
好ましくは、第１および第２の無線装置の各々は、ｋ個のブロックの先頭から電波強度を順次選択する。
【００１９】
好ましくは、第１の無線装置は、各ブロックから１個の電波強度を選択することによりｎ個の第１の並替電波強度を生成する。第２の無線装置は、各ブロックから１個の電波強度を選択することによりｎ個の第２の並替電波強度を生成する。
【００２０】
好ましくは、第１および第２の無線装置の各々は、既に生成した秘密鍵の一部のビット列を選択し、その選択した一部のビット列によって表される数値を用いてブロックに含まれる電波強度の個数を決定し、その決定した電波強度の個数を用いてｎ個の第１の電波強度またはｎ個の第２の電波強度をｋ個のブロックに分割する。
【００２１】
好ましくは、第１および第２の無線装置の各々は、既に生成した秘密鍵の先頭から所定数のビットの配列を一部のビット列として選択する。
【００２２】
好ましくは、第１および第２の無線装置の各々は、前回の無線通信のときに生成した秘密鍵を既に生成した秘密鍵とする。
【００２３】
好ましくは、第１および第２の無線装置の各々は、予め保持している数値をブロックに含まれる電波強度の個数としてｎ個の第１の電波強度またはｎ個の第２の電波強度をｋ個のブロックに分割する。
【００２４】
好ましくは、第１の無線装置は、キャリア周波数を所定の順序に従ってｍ（ｍは２以上の整数）個のキャリア周波数に順次切換えながらｎ個の第２の電波を第２の無線装置へ送信する。第２の無線装置は、キャリア周波数を所定の順序に従ってｍ個のキャリア周波数に順次切換えながらｎ個の第１の電波を第１の無線装置へ送信する。
【００２５】
好ましくは、第１の無線装置は、一定個数の電波ごとにキャリア周波数を切換えてｎ個の第２の電波を第２の無線装置へ送信する。第２の無線装置は、一定個数の電波ごとにキャリア周波数を切換えてｎ個の第１の電波を第１の無線装置へ送信する。
【００２６】
また、この発明によれば、無線装置は、無線装置間で暗号通信を行なう無線通信システムに用いられる無線装置であって、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の第１の無線装置または第２の無線装置からなる。
【発明の効果】
【００２７】
この発明によれば、第１および第２の無線装置の各々は、第１および第２の無線装置間で送受信されたｎ個の電波に対応するｎ個の電波強度を検出し、その検出したｎ個の電波強度を多値化したビット列において同じビット値が連続して配列されるのを抑制する分散処理を用いてｎ個の電波強度に基づいて秘密鍵を生成する。
【００２８】
従って、この発明によれば、生成する秘密鍵の乱数性を向上させることができ、盗聴装置が鍵の特徴を捉えて高速に秘密鍵を解読することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３０】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による無線通信システムの概略図である。無線通信システム１００は、無線装置１０，３０と、アンテナ１１と、アレーアンテナ２０とを備える。
【００３１】
アンテナ１１は、全方位性のアンテナであり、無線装置１０に装着される。アレーアンテナ２０は、アンテナ素子２１〜２７を備える。アンテナ素子２４は、給電素子であり、アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７は、無給電素子である。  アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７は、アンテナ素子２４の周りに略円形に等間隔に配置される。そして、アレーアンテナ２０が送受信する電波の波長をλとした場合、給電素子であるアンテナ素子２４と、無給電素子であるアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７との間隔は、例えば、λ／４に設定される。
【００３２】
無給電素子であるアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７には、可変容量素子であるバラクタダイオード（図示省略）が装荷され、その装荷されたバラクタダイオードに印加する直流電圧を制御することにより、アレーアンテナ２０は、適応ビーム形成が可能である。
【００３３】
即ち、アレーアンテナ２０は、無線装置３０に含まれるバラクタダイオード（図示せず）に印加する直流電圧を変えることによって指向性が変えられる。従って、アレーアンテナ２０は、電気的に指向性を切換え可能なアンテナである。そして、アレーアンテナ２０は、無線装置３０に装着される。
【００３４】
無線装置１０と無線装置３０との間で通信が行われる場合、電波は、無線装置１０のアンテナ１１と無線装置３０のアレーアンテナ２０との間を直接伝搬したり、中間物４０による影響を受けて伝搬する。中間物４０としては、反射物及び障害物が想定される。中間物４０が反射物である場合、無線装置１０のアンテナ１１または無線装置３０のアレーアンテナ２０から出射した電波は、中間物４０によって反射されて無線装置３０のアレーアンテナ２０または無線装置１０のアンテナ１１へ伝搬する。また、中間物４０が障害物である場合、無線装置１０のアンテナ１１または無線装置３０のアレーアンテナ２０から出射した電波は、中間物４０によって回折されて無線装置３０のアレーアンテナ２０または無線装置１０のアンテナ１１へ伝搬する。
【００３５】
このように、電波は、無線装置１０のアンテナ１１と無線装置３０のアレーアンテナ２０との間を直接伝搬したり、中間物４０による反射を受けて反射波として伝搬したり、中間物４０による回折を受けて回折波として伝搬したりする。そして、電波は、無線装置１０のアンテナ１１から無線装置３０のアレーアンテナ２０（または無線装置３０のアレーアンテナ２０から無線装置１０のアンテナ１１）へ伝搬する場合、直接伝搬成分、反射波成分及び回折波成分が混在しており、無線装置１０のアンテナ１１から無線装置３０のアレーアンテナ２０（または無線装置３０のアレーアンテナ２０から無線装置１０のアンテナ１１）へ伝搬した電波がどのような成分により構成されるかによって無線装置１０と無線装置３０との間の伝送路の特性が決定される。
【００３６】
この発明においては、無線装置１０と無線装置３０との間で通信が行なわれる場合、アレーアンテナ２０の指向性を複数の指向性に変えて時分割復信（ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）等により所定のデータが無線装置１０，３０間で送受信される。そして、無線装置１０，３０は、アレーアンテナ２０の指向性を複数の指向性に変えたときの複数の電波の強度を示す受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を後述する方法によって生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ１に基づいて後述する方法によって秘密鍵を生成する。
【００３７】
秘密鍵が無線装置１０，３０において生成されると、無線装置１０，３０は、生成した秘密鍵により情報を暗号化して相手方へ送信し、相手方から受信した暗号化情報を秘密鍵によって復号して情報を取得する。
【００３８】
図２は、図１に示す一方の無線装置１０の概略ブロック図である。無線装置１０は、信号発生部１１０と、送信処理部１２０と、アンテナ部１３０と、受信処理部１４０と、プロファイル生成部１５０と、鍵作成部１６０と、鍵一致確認部１７０と、鍵記憶部１８０と、鍵一致化部１９０と、暗号部２００と、復号部２１０とを含む。
【００３９】
信号発生部１１０は、秘密鍵を生成するときに無線装置３０へ送信するための所定のデータからなるパケットを発生し、その発生したパケットを送信処理部１２０へ出力する。
【００４０】
送信処理部１２０は、変調、周波数変換、多元接続及び送信信号の増幅等の送信系の処理を行なう。アンテナ部１３０は、図１に示すアンテナ１１からなり、送信処理部１２０からのパケットを無線装置３０へ送信し、無線装置３０からのパケットを受信して受信処理部１４０またはプロファイル生成部１５０へ供給する。
【００４１】
受信処理部１４０は、受信信号の増幅、多元接続、周波数変換及び復調等の受信系の処理を行なう。そして、受信処理部１４０は、受信処理を行なったデータまたは信号を必要に応じて鍵一致確認部１７０、鍵一致化部１９０及び復号部２１０へ出力する。
【００４２】
プロファイル生成部１５０は、アレーアンテナ２０の指向性が複数の指向性に切換えられたときの複数の電波をアンテナ部１３０から順次受け、その受けた複数の電波の強度を後述する方法によって検出する。そして、プロファイル生成部１５０は、検出した複数の電波強度にインターリーブ方式による並べ替えを後述する方法によって施すとともに、その並べ替えた複数の電波強度からなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を鍵作成部１６０へ出力する。
【００４３】
鍵作成部１６０は、プロファイル生成部１５０からの受信信号プロファイルＲＳＳＩ１に基づいて後述する方法によって秘密鍵Ｋｓ１を作成する。そして、鍵作成部１６０は、作成した秘密鍵Ｋｓ１を鍵一致確認部１７０及び鍵一致化部１９０へ出力する。
【００４４】
鍵一致確認部１７０は、所定のデータからなるパケットを送信処理部１２０、アンテナ部１３０及び受信処理部１４０を介して無線装置３０と送受信し、鍵作成部１６０によって作成された秘密鍵Ｋｓ１が無線装置３０において作成された秘密鍵Ｋｓ２に一致するか否かを後述する方法によって確認する。そして、鍵一致確認部１７０は、秘密鍵Ｋｓ１が秘密鍵Ｋｓ２に一致することを確認したとき、秘密鍵Ｋｓ１を鍵記憶部１８０に記憶する。また、鍵一致確認部１７０は、秘密鍵Ｋｓ１が秘密鍵Ｋｓ２に不一致であることを確認したとき、不一致信号ＮＭＴＨを生成して送信処理部１２０および鍵一致化部１９０へ出力する。
【００４５】
鍵記憶部１８０は、鍵一致確認部１７０及び鍵一致化部１９０からの秘密鍵Ｋｓ１を記憶する。また、鍵記憶部１８０は、記憶した秘密鍵Ｋｓ１を暗号部２００及び復号部２１０へ出力する。なお、鍵記憶部１８０は、秘密鍵Ｋｓ１を一時的、例えば、無線装置３０との通信の間だけ記憶するようにしてもよい。
【００４６】
鍵一致化部１９０は、鍵一致確認部１７０から不一致信号ＮＭＴＨを受けると、後述する方法によって秘密鍵Ｋｓ１を秘密鍵Ｋｓ２に一致させる。そして、鍵一致化部１９０は、一致させた秘密鍵が秘密鍵Ｋｓ２に一致することを鍵一致確認部１７０における方法と同じ方法によって確認する。鍵一致化部１９０は、秘密鍵Ｋｓ１が秘密鍵Ｋｓ２に一致することを確認すると、秘密鍵Ｋｓ１を鍵記憶部１８０に記憶する。
【００４７】
暗号部２００は、送信データを鍵記憶部１８０に記憶された秘密鍵Ｋｓ１によって暗号化して送信処理部１２０へ出力する。復号部２１０は、受信処理部１４０からの信号を鍵記憶部１８０からの秘密鍵Ｋｓ１によって復号して受信データを生成する。
【００４８】
図３は、図１に示す他方の無線装置３０の概略ブロック図である。無線装置３０は、無線装置１０のアンテナ部１３０をアンテナ部２２０に代え、指向性設定部２３０を追加したものであり、その他は、無線装置１０と同じ構成からなる。
【００４９】
アンテナ部２２０は、図１に示すアレーアンテナ２０からなる。そして、アンテナ部２２０は、送信処理部１２０からのデータを指向性設定部２３０によって設定された指向性で無線装置１０へ送信し、無線装置１０からのデータを指向性設定部２３０によって設定された指向性で受信して受信処理部１４０またはプロファイル生成部１５０へ出力する。
【００５０】
指向性設定部２３０は、アンテナ部２２０の指向性を設定する。また、指向性設定部２３０は、無線装置１０，３０において秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するとき、後述する方法により所定の順序に従ってアンテナ部２２０の指向性を順次切換える。
【００５１】
また、無線装置３０のプロファイル生成部１５０は、アレーアンテナ２０の指向性が複数個に切換えられたときの複数の電波をアンテナ部２２０から順次受け、その受けた複数の電波の強度を後述する方法によって検出する。そして、無線装置３０のプロファイル生成部１５０は、検出した複数の電波強度にインターリーブ方式による並べ替えを後述する方法によって施すとともに、その並べ替えた複数の電波強度からなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を鍵作成部１６０へ出力する。
【００５２】
図４は、図３に示す指向性設定部２３０の概略ブロック図である。指向性設定部２３０は、バラクタダイオード２３１〜２３６と、制御電圧発生回路２３７とを含む。バラクタダイオード２３１〜２３６は、それぞれ、図１に示すアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７に装荷される。
【００５３】
制御電圧発生回路２３７は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎ（ｎは２以上の整数）を順次発生し、その発生した制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎをバラクタダイオード２３１〜２３６へ順次出力する。
【００５４】
制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎの各々は、６個のバラクタダイオード２３１〜２３６に対応して６個の電圧値Ｖ１〜Ｖ６からなる。そして、バラクタダイオード２３１〜２３６は、制御電圧セットＣＬＶ１を受けると、その受けた制御電圧セットＣＬＶ１に応じて、無給電素子であるアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７に装荷される容量を所定の容量に設定し、アレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性に設定する。また、バラクタダイオード２３１〜２３６は、制御電圧セットＣＬＶ２を受けると、その受けた制御電圧セットＣＬＶ２に応じて、無給電素子であるアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７に装荷される容量を所定の容量に設定し、アレーアンテナ２０の指向性を別の指向性に設定する。従って、バラクタダイオード２３１〜２３６は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎに応じて無給電素子であるアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７に装荷される容量を順次変え、アレーアンテナ２０の指向性をｎ個の指向性に順次変える。
【００５５】
図５は、図２及び図３に示す鍵一致確認部１７０の概略ブロック図である。鍵一致確認部１７０は、データ発生部１７１と、データ比較部１７２と、結果処理部１７３とを含む。なお、無線装置１０，３０の鍵一致確認部１７０は、同じ構成からなるが、図５においては、秘密鍵Ｋｓ１が秘密鍵Ｋｓ２に一致することを確認する動作を説明するために、無線装置３０においてはデータ発生部１７１のみを示す。
【００５６】
データ発生部１７１は、鍵作成部１６０から秘密鍵Ｋｓ１を受けると、秘密鍵Ｋｓ１が秘密鍵Ｋｓ２に一致することを確認するための鍵確認用データＤＣＦＭ１を発生し、その発生した鍵確認用データＤＣＦＭ１を送信処理部１２０及びデータ比較部１７２へ出力する。
【００５７】
この場合、データ発生部１７１は、秘密鍵Ｋｓ１から非可逆的な演算及び一方向的な演算等により、鍵確認用データＤＣＦＭ１を発生する。より具体的には、データ発生部１７１は、秘密鍵Ｋｓ１またはＫｓ２のハッシュ値を演算することにより、鍵確認用データＤＣＦＭ１を発生する。
【００５８】
データ比較部１７２は、データ発生部１７１から鍵確認用データＤＣＦＭ１を受け、無線装置３０のデータ発生部１７１で発生された鍵確認用データＤＣＦＭ２を受信処理部１４０から受ける。そして、データ比較部１７２は、鍵確認用データＤＣＦＭ１を鍵確認用データＤＣＦＭ２と比較する。データ比較部１７２は、鍵確認用データＤＣＦＭ１が鍵確認用データＤＣＦＭ２に一致するとき、一致信号ＭＴＨを生成して結果処理部１７３へ出力する。
【００５９】
また、データ比較部１７２は、鍵確認用データＤＣＦＭ１が鍵確認用データＤＣＦＭ２に不一致であるとき、不一致信号ＮＭＴＨを生成する。そして、データ比較部１７２は、不一致信号ＮＭＴＨを鍵一致化部１９０へ出力し、不一致信号ＮＭＴＨを送信処理部１２０及びアンテナ部１３０を介して無線装置３０へ送信する。
【００６０】
結果処理部１７３は、データ比較部１７２から一致信号ＭＴＨを受けると、鍵作成部１６０から受けた秘密鍵Ｋｓ１を鍵記憶部１８０へ記憶する。
【００６１】
図６は、図２及び図３に示す鍵一致化部１９０の概略ブロック図である。鍵一致化部１９０は、擬似シンドローム作成部１９１と、不一致ビット検出部１９２と、鍵不一致訂正部１９３と、データ発生部１９４と、データ比較部１９５と、結果処理部１９６とを含む。
【００６２】
なお、無線装置１０，３０の鍵一致化部１９０は、同じ構成からなるが、図６においては、秘密鍵Ｋｓ１を秘密鍵Ｋｓ２に一致させる動作を説明するために、無線装置３０においては擬似シンドローム作成部１９１のみを示す。
【００６３】
擬似シンドローム作成部１９１は、鍵一致確認部１７０のデータ比較部１７２から不一致信号ＮＭＴＨを受けると、鍵作成部１６０から受けた秘密鍵Ｋｓ１のシンドロームｓ１を演算する。より具体的には、擬似シンドローム作成部１９１は、秘密鍵Ｋｓ１のビットパターンｘ１を検出し、ビットパターンｘ１に対して検査行列Ｈを乗算してシンドロームｓ１＝ｘ１ＨＴを演算する。そして、擬似シンドローム作成部１９１は、ビットパターンｘ１を鍵不一致訂正部１９３へ出力し、演算したシンドロームｓ１＝ｘ１ＨＴを不一致ビット検出部１９２へ出力する。
【００６４】
なお、これらの演算は、ｍｏｄ２の演算であり、ＨＴは、検査行列Ｈの転置行列である。
【００６５】
不一致ビット検出部１９２は、擬似シンドローム作成部１９１からシンドロームｓ１を受け、無線装置３０の擬似シンドローム作成部１９１によって演算されたシンドロームｓ２＝ｘ２ＨＴを受信処理部１４０から受ける。そして、不一致ビット検出部１９２は、シンドロームｓ１とシンドロームｓ２との差分ｓ＝ｓ１−ｓ２を演算する。
【００６６】
なお、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２のビットパターンの差分（鍵不一致のビットパターン）をｅ＝ｘ１−ｘ２とすると、ｓ＝ｅＨＴの関係が成立する。ｓ＝０の場合、ｅ＝０となり、秘密鍵Ｋｓ１のビットパターンは、秘密鍵Ｋｓ２のビットパターンに一致する。
【００６７】
不一致ビット検出部１９２は、演算した差分ｓが０でないとき（即ち、ｅ≠０のとき）、鍵不一致のビットパターンｅをｓ＝ｅＨＴから導出し、その導出したビットパターンｅを鍵不一致訂正部１９３へ出力する。
【００６８】
鍵不一致訂正部１９３は、擬似シンドローム作成部１９１からビットパターンｘ１を受け、不一致ビット検出部１９２から鍵不一致のビットパターンｅを受ける。そして、鍵不一致訂正部１９３は、ビットパターンｘ１から鍵不一致のビットパターンｅを減算することにより相手方の秘密鍵のビットパターンｘ２＝ｘ１−ｅを演算する。
【００６９】
このように、鍵一致化部１９０は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の不一致を誤りと見なして誤り訂正の応用により秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の不一致を解消する。
【００７０】
この秘密鍵を一致させる方法は、鍵不一致のビット数が誤り訂正能力以上である場合に鍵の一致化に失敗する可能性があるので、鍵一致化の動作を行なった後に鍵一致の確認を行なう必要がある。
【００７１】
データ発生部１９４は、一致化後のビットパターン（鍵）ｘ２＝ｘ１−ｅを鍵不一致訂正部１９３から受けると、ビットパターン（鍵）ｘ２に基づいて鍵確認用データＤＣＦＭ３を発生させ、その発生させた鍵確認用データＤＣＦＭ３をデータ比較部１９５へ出力する。また、データ発生部１９４は、発生させた鍵確認用データＤＣＦＭ３を送信処理部１２０及びアンテナ部１３０を介して無線装置３０へ送信する。
【００７２】
なお、データ発生部１９４は、鍵一致確認部１７０のデータ発生部１７１による鍵確認用データＤＣＦＭ１の発生方法と同じ方法により鍵確認用データＤＣＦＭ３を発生する。
【００７３】
データ比較部１９５は、データ発生部１９４から鍵確認用データＤＣＦＭ３を受け、無線装置３０で発生された鍵確認用データＤＣＦＭ４を受信処理部１４０から受ける。そして、データ比較部１９５は、鍵確認用データＤＣＦＭ３を鍵確認用データＤＣＦＭ４と比較する。
【００７４】
データ比較部１９５は、鍵確認用データＤＣＦＭ３が鍵確認用データＤＣＦＭ４に一致するとき、一致信号ＭＴＨを生成して結果処理部１９６へ出力する。
【００７５】
また、データ比較部１９５は、鍵確認用データＤＣＦＭ３が鍵確認用データＤＣＦＭ４に不一致であるとき、不一致信号ＮＭＴＨを生成する。そして、データ比較部１９５は、不一致信号ＮＭＴＨを送信処理部１２０及びアンテナ部１３０を介して無線装置３０へ送信する。
【００７６】
結果処理部１９６は、データ比較部１９５から一致信号ＭＴＨを受けると、鍵不一致訂正部１９３から受けたビットパターン（鍵）ｘ２＝ｘ１−ｅを鍵記憶部１８０へ記憶する。
【００７７】
このように、データ発生部１９４、データ比較部１９５及び結果処理部１９６は、鍵一致確認部１７０における確認方法と同じ方法によって一致化が施された鍵の一致を確認する。
【００７８】
図７は、受信信号強度の概念図である。指向性設定部２３０の制御電圧発生回路２３７は、各々が電圧Ｖ１〜Ｖ６からなる制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎを順次発生してバラクタダイオード２３１〜２３６へ出力する。この場合、電圧Ｖ１〜Ｖ６は、それぞれ、アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７に装荷される容量を変えるための電圧であり、例えば、０〜２０Ｖの範囲の直流電圧からなる。そして、制御電圧発生回路２３７は、電圧Ｖ１〜Ｖ６の各々の電圧値を８ビットのデータにより変えることによって各制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎを決定し、その決定した各制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎをバラクタダイオード２３１〜２３６へ出力する。
【００７９】
バラクタダイオード２３１〜２３６は、パターンＰ１＝［Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４，Ｖ１５，Ｖ１６］からなる制御電圧セットＣＬＶ１に応じてアレーアンテナ２０の指向性をある１つの指向性に設定する。また、バラクタダイオード２３１〜２３６は、パターンＰ２＝［Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ２３，Ｖ２４，Ｖ２５，Ｖ２６］からなる制御電圧セットＣＬＶ２に応じてアレーアンテナ２０の指向性を別の指向性に設定する。以下、同様にして、バラクタダイオード２３１〜２３６は、それぞれ、パターンＰ３〜Ｐｎからなる制御電圧セットＣＬＶ３〜ＣＬＶｎに応じてアレーアンテナ２０の指向性を順次切換える。
【００８０】
このように、バラクタダイオード２３１〜２３６は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎに応じてアレーアンテナ２０の指向性をｎ個の指向性に順次切換える。この場合、制御電圧発生回路２３７は、各パケットＰＫＴｎごとにアレーアンテナ２０の指向性が切換えられるように制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎをバラクタダイオード２３１〜２３６へ順次出力し、バラクタダイオード２３１〜２３６は、各パケットＰＫＴｎごとにアレーアンテナ２０の指向性を切換える。
【００８１】
そして、アレーアンテナ２０は、指向性をｎ個の指向性に順次切換えながら各指向性において１個のパケットを送信する。
【００８２】
その結果、無線装置１０のプロファイル生成部１５０は、アレーアンテナ２０の指向性がｎ個の指向性に切換えられたときのｎ個の電波をアンテナ部１３０から受ける。
【００８３】
そして、無線装置１０のプロファイル生成部１５０は、アレーアンテナ２０の指向性がｎ個の指向性に切換えられたときのｎ個の電波に対応するｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎを検出し、その検出したｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎに対してインターリーブ方式による並べ替えを施す。
【００８４】
図８は、インターリーブ方式によるｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎの並べ替えの概念図である。ｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎからなる配列を電波強度配列ＷＩとすると、電波強度配列ＷＩをブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３に分割する。
【００８５】
この場合、各ブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３の長さＬは、無線装置１０，３０間における前回の無線通信時に無線装置１０，３０において生成された秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の一部のビット列に基づいて決定される。
【００８６】
図９は、図８に示すブロックの長さＬを決定する方法を示す図である。無線装置１０，３０間における前回の無線通信時に無線装置１０，３０において生成された秘密鍵をＫｓ＿Ｏとすると、例えば、秘密鍵Ｋｓ＿Ｏの先頭から６ビットを一部のビット列Ｋｓ＿ＰＡ＝［１１０１１１］として抽出する。
【００８７】
そうすると、ブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３の長さＬは、次の式によって表される。
【００８８】
Ｌ＝（Ｋｓ＿ＰＡによる数値）＋α・・・（１）
式（１）において、αは、２以上の整数である。
【００８９】
一部のビット列Ｋｓ＿ＰＡが［１１０１１１］であり、α＝４である場合、長さＬは、Ｌ＝２５×１＋２４×１＋０＋２２×１＋＋２１×１＋２０×１＋４＝３２＋１６＋４＋２＋１＋４＝５９となる。
【００９０】
従って、ブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３の各々は、５９個の電波強度からなる。しかし、電波強度配列ＷＩを構成するｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎが５９で割り切れない場合も想定されるので、分割された最後のブロック（図８においてはブロックＢＬＫ３）は、５９個の電波強度を含むとは限らず、ｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎから２個のブロックＢＬＫ１，ＢＬＫ２に含まれる５９×２＝１１８個の電波強度を差し引いた残りの電波強度からなる。
【００９１】
なお、式（１）においてαの項が設けられているのは、秘密鍵Ｋｓ＿Ｏから選択した一部のビット列Ｋｓ＿ＰＡが全て“０”である場合、ブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３の長さＬを決定できないので、一部のビット列Ｋｓ＿ＰＡが全て“０”である場合でもブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３の長さＬを決定できるようにするためである。
【００９２】
また、αが２以上であるのは、Ｋｓ＿ＰＡが全て“０”かつαが“１”である場合、並べ替えができないからである。
【００９３】
上述した方法によって電波強度配列ＷＩがブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３に分割されると、ブロックＢＬＫ１に含まれる１番目の電波強度ＷＩ１を選択し、次に、ブロックＢＬＫ２に含まれる１番目の電波強度ＷＩＬ＋１を選択し、次に、ブロックＢＬＫ３に含まれる１番目の電波強度ＷＩ２Ｌ＋１を選択する。
【００９４】
３個のブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３の各々から１番目の電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１を選択すると、ブロックＢＬＫ１に戻り、ブロックＢＬＫ１に含まれる２番目の電波強度ＷＩ２を選択し、次に、ブロックＢＬＫ２に含まれる２番目の電波強度ＷＩＬ＋２を選択し、次に、ブロックＢＬＫ３に含まれる電波強度ＷＩ２Ｌ＋２を選択する。
【００９５】
以下、同様にして３個のブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３から１個の電波強度を順次選択して配列する。
【００９６】
この場合、ブロックＢＬＫ３から選択する電波強度が無くなった場合、２個のブロックＢＬＫ１，ＢＬＫ２から１個の電波強度を順次選択して配列する。
即ち、図８に示す矢印のように３個のブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３から１個の電波強度を順次選択して配列する。
【００９７】
その結果、電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１，・・・が順次配列された並替電波強度配列ＷＩ＿ＥＸが得られる。
【００９８】
図１０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ１の概念図である。上述した方法によってｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎを並べ替えた並替電波強度配列ＷＩ＿ＥＸを図示すると、図１０に示すようになる。
【００９９】
並替電波強度配列ＷＩ＿ＥＸは、隣接する２個の電波強度間で電波強度が大きく変化するように配列されたｎ個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１，・・・からなる。
【０１００】
並べ替え前の電波強度配列ＷＩは、隣接する２個の電波強度間で電波強度が大きく変化していないが（図７参照）、上述した並べ替えによって、ｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎは、隣接する２個の電波強度間で電波強度が大きく変化するように並べ替えられる。
【０１０１】
無線装置１０のプロファイル生成部１５０は、並替電波強度配列ＷＩ＿ＥＸを構成するｎ個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１，・・・からなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を鍵作成部１６０へ出力する。
【０１０２】
無線装置１０の鍵作成部１６０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ１をプロファイル生成部１５０から受けると、受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を構成するｎ個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１，・・・の平均値または中央値を演算し、その演算した平均値または中央値をしきい値Ｉｔｈとする。そして、鍵作成部１６０は、ｎ個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１，・・・のうち、しきい値Ｉｔｈに近い所定個数の電波強度を削除し、残りのｊ（ｊは、２≦ｊ＜ｎを満たす整数）個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｊをしきい値Ｉｔｈによって２値化して秘密鍵Ｋｓ１を作成する。
【０１０３】
より具体的には、無線装置１０の鍵作成部１６０は、電波強度ＷＩ１〜ＷＩｊがしきい値Ｉｔｈよりも大きい場合、「１」とし、電波強度ＷＩ１〜ＷＩｊがしきい値Ｉｔｈよりも小さい場合、「０」としてｊ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｊを２値化する。そして、無線装置１０の鍵作成部１６０は、ｊ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｊを多値化したビット列［１，０，１，１，１，０，０，・・・，１，０，１］を秘密鍵Ｋｓ１とする。
【０１０４】
この場合、複数個のしきい値Ｉｔｈ１〜Ｉｔｈｄ（ｄは２以上の整数）を求め、その求めたしきい値Ｉｔｈ１〜Ｉｔｈｄによって多値化してもよい。
【０１０５】
無線装置３０のプロファイル生成部１５０も、上述した方法によって受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を生成して鍵作成部１６０へ出力し、無線装置３０の鍵作成部１６０も、上述した方法によって秘密鍵Ｋｓ１と同じビット列からなる秘密鍵Ｋｓ２を作成する。
【０１０６】
この発明においては、無線装置１０，３０は、例えば、ジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ）という無線通信規格に従って無線通信を行なう。このＺｉｇＢｅｅは、ＷＬ−ＰＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）の国際標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１５．４によって規定された物理層およびＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）層を用い、その上位のネットワーク層およびアプリケーション層を規格化したものである。
【０１０７】
ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、８６８ＭＨｚ帯域、９１０ＭＨｚ帯域および２．４ＧＨｚ帯域の３つの無線帯域を規格化している。そして、２．４ＧＨｚ帯域が用いられる場合、ＩＥＥＥ８０２．１５．４の物理層は、２４０５ＭＨｚ〜２４８０ＭＨｚの範囲で５ＭＨｚ間隔で設定されたチャネル１１ｃｈ〜チャネル２６ｃｈの１６チャネルを有し、転送速度は、２５０ｋｂｐｓである。
【０１０８】
また、ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、超低消費電力、小型および低コストを特徴としているため、無線装置１０，３０は、ＺｉｇＢｅｅに従って無線通信を実行することにより、超低消費電力、小型および低コストな無線通信を実現できる。
【０１０９】
この実施の形態１においては、無線装置１０，３０の送信処理部１２０は、Ｚｉｇｂｅｅの１６個のチャネル１１ｃｈ〜チャネル２６ｃｈをそれぞれチャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６（ｍ＝１６）として用い、信号発生部１１０から受けた所定のデータをチャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６のうちの１個のチャネルによって送信する。
【０１１０】
チャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６は、それぞれ、キャリア周波数ｆ１＝２４０５ＭＨｚ，ｆ２＝２４１０ＭＨｚ，ｆ３＝２４１５ＭＨｚ，ｆ４＝２４２０ＭＨｚ，ｆ５＝２４２５ＭＨｚ，ｆ６＝２４３０ＭＨｚ，ｆ７＝２４３５ＭＨｚ，ｆ８＝２４４０ＭＨｚ，ｆ９＝２４４５ＭＨｚ，ｆ１０＝２４５０ＭＨｚ，ｆ１１＝２４５５ＭＨｚ，ｆ１２＝２４６０ＭＨｚ，ｆ１３＝２４６５ＭＨｚ，ｆ１４＝２４７０ＭＨｚ，ｆ１５＝２４７５ＭＨｚ，ｆ１６＝２４８０ＭＨｚでデータを送信するチャネルである。
【０１１１】
従って、無線装置１０，３０の送信処理部１２０は、信号発生部１１０から受けた所定のデータのキャリア周波数をキャリア周波数ｆ１〜ｆ１６のうちの１個のキャリア周波数に変換して送信する。
【０１１２】
この実施の形態１においては、アレーアンテナ２０の指向性を切換えながら３８４個のパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ３８４を無線装置１０，３０間で送受信して３８４個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩ３８４を検出し、その検出した３８４個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩ３８４に対して上述した方法によってインターリーブ方式による電波強度の並べ替えを施し、３８４個の並替電波強度からなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を作成する。従って、アレーアンテナ２０の指向性は、３８４個の指向性に切換えられる。
【０１１３】
無線装置１０，３０は、３８４個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩ６０，ＷＩ１１９，・・・を検出すると、３８４個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩ６０，ＷＩ１１９，・・・のうち、しきい値Ｉｔｈに近い２５６個の電波強度を削除し、残りの１２８個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩ６０，・・・ＷＩ１２８をしきい値Ｉｔｈによって多値化して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する。この場合、２５６個の電波強度は、しきい値Ｉｔｈに近い順番に３８４個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩ６０，ＷＩ１１９，・・・から選択され、削除される。
【０１１４】
このように、しきい値Ｉｔｈに近い２５６個の電波強度を削除して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成することにより、同じビット列からなる秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を容易に作成できる。しきい値Ｉｔｈに近い２５６個の電波強度を削除するので、残りの１２８個の電波強度は、しきい値Ｉｔｈとの大小関係が明確である電波強度からなる。その結果、１２８個の電波強度をしきい値Ｉｔｈによって正確に２値化でき、秘密鍵Ｋｓ１のビット列を秘密鍵Ｋｓ２のビット列に容易に一致させることができる。
【０１１５】
図１１は、図１に示す２つの無線装置１０，３０間で秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成して暗号通信を行なう動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、無線装置３０の送信処理部１２０は、ｉ＝１を設定する（ステップＳ１）。そして、指向性設定部２３０は、制御電圧セットＰ１によってアレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性Ｄｉに設定する（ステップＳ２）。
【０１１６】
その後、無線装置１０の信号発生部１１０は、所定のデータからなるパケットＰＫＴ１を発生して送信処理部１２０へ出力する。無線装置１０の送信処理部１２０は、パケットＰＫＴ１に周波数変換および変調等の処理を施し、アンテナ１１（アンテナ部１３０）を介して無線装置３０へ所定のデータを構成する電波を送信する（ステップＳ３）。
【０１１７】
無線装置３０において、アレーアンテナ２０（アンテナ部２３０）は、無線装置１０からの電波を受信し、その受信した電波をプロファイル生成部１５０へ出力する。無線装置３０のプロファイル生成部１５０は、アレーアンテナ２０から受けた電波の強度ＷＩ２ｉを検出する（ステップＳ４）。
【０１１８】
その後、無線装置３０の信号発生部１１０は、所定のデータからなるパケットＰＫＴ１を発生して送信処理部１２０へ出力する。無線装置３０の送信処理部１２０は、パケットＰＫＴ１に周波数変換および変調等の処理を施し、アレーアンテナ２０を介して無線装置１０へ所定のデータを構成する電波を送信する（ステップＳ５）。
【０１１９】
無線装置１０において、アンテナ１１（アンテナ部１３０）は、無線装置３０からの電波を受信し、その受信した電波をプロファイル生成部１５０へ出力する。無線装置１０のプロファイル生成部１５０は、アンテナ１１から受けた電波の強度ＷＩ１ｉを検出する（ステップＳ６）。
【０１２０】
その後、無線装置３０の送信処理部１２０は、ｉ＝ｎ（＝３８４）であるか否かを判定する（ステップＳ７）。そして、ｉ＝ｎでないとき、無線装置３０の送信処理部１２０は、ｉ＝ｉ＋１を設定し（ステップＳ８）、ステップＳ７においてｉ＝ｎであると判定されるまで、ステップＳ２〜Ｓ８が繰返し実行される。即ち、アレーアンテナ２０の指向性が制御電圧セットＰ１〜Ｐｎによってｎ個の指向性に変えられて、無線装置１０のアンテナ１１と無線装置３０のアレーアンテナ２０との間で所定のデータを構成する電波が送受信され、電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎ及びＷＩ２１〜ＷＩ２ｎが検出されるまで、ステップＳ２〜Ｓ８が繰返し実行される。
【０１２１】
ステップＳ７において、ｉ＝ｎであると判定されると、無線装置３０において、プロファイル生成部１５０は、ｎ個の電波強度ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎを上述したインターリーブ方式によって並べ替え、ｎ個の並替電波強度ＷＩ２１，ＷＩ２（Ｌ＋１），・・・を生成し（ステップＳ９）、その生成したｎ個の並替電波強度ＷＩ２１，ＷＩ２（Ｌ＋１），・・・からなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ１２（受信信号プロファイルＲＳＳＩ１の一種）を作成して鍵作成部１６０へ出力する。
【０１２２】
無線装置３０の鍵作成部１６０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ１２から平均値または中央値を元にしきい値を演算し、その演算したしきい値に近い強度を有する所定数（＝２５６個）の電波強度を削除し、ｎ個の並替電波強度ＷＩ２１，ＷＩ２（Ｌ＋１），・・・からｊ個（１２８個）の並替電波強度ＷＩ２１〜ＷＩ２ｊを選択する。そして、無線装置３０の鍵作成部１６０は、ｊ個の並替電波強度ＷＩ２１〜ＷＩ２ｊをしきい値によって多値化し、その多値化した各値をビットパターンとする秘密鍵Ｋｓ２を生成する（ステップＳ１０）。
【０１２３】
また、無線装置１０のプロファイル生成部１５０は、ｎ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎを上述したインターリーブ方式によって並べ替え、ｎ個の並替電波強度ＷＩ１１，ＷＩ１（Ｌ＋１），・・・を生成し（ステップＳ１１）、その生成したｎ個の並替電波強度ＷＩ１１，ＷＩ１（Ｌ＋１），・・・からなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ１１（受信信号プロファイルＲＳＳＩ１の一種）を作成して鍵作成部１６０へ出力する。
【０１２４】
無線装置１０の鍵作成部１６０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ１１から平均値または中央値を元にしきい値を演算し、その演算したしきい値に近い強度を有する所定数（＝２５６個）の電波強度を削除し、ｎ個の並替電波強度ＷＩ１１，ＷＩ１（Ｌ＋１），・・・からｊ個（１２８個）の並替電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｊを選択する。そして、無線装置１０の鍵作成部１６０は、ｊ個の並替電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｊをしきい値によって多値化し、その多値化した各値をビットパターンとする秘密鍵Ｋｓ１を生成する（ステップＳ１２）。
【０１２５】
その後、無線装置１０において、鍵作成部１６０は、秘密鍵Ｋｓ１を鍵一致確認部１７０へ出力する。鍵一致確認部１７０のデータ発生部１７１は、上述した方法によって鍵確認用データＤＣＦＭ１を発生して送信処理部１２０及びデータ比較部１７２へ出力する。送信処理部１２０は、鍵確認用データＤＣＦＭ１に変調等の処理を施し、アンテナ部１３０を介して無線装置３０へ鍵確認用データＤＣＦＭ１を送信する。
【０１２６】
そして、アンテナ部１３０は、無線装置３０において発生された鍵確認用データＤＣＦＭ２を無線装置３０から受信し、その受信した鍵確認用データＤＣＦＭ２を受信処理部１４０へ出力する。受信処理部１４０は、鍵確認用データＤＣＦＭ２に所定の処理を施し、鍵一致確認部１７０のデータ比較部１７２へ鍵確認用データＤＣＦＭ２を出力する。
【０１２７】
データ比較部１７２は、データ発生部１７１からの鍵確認用データＤＣＦＭ１を受信処理部１４０からの鍵確認用データＤＣＦＭ２と比較する。そして、データ比較部１７２は、鍵確認用データＤＣＦＭ１が鍵確認用データＤＣＦＭ２に一致しているとき、一致信号ＭＴＨを生成して結果処理部１７３へ出力する。結果処理部１７３は、一致信号ＭＴＨに応じて、鍵作成部１６０からの秘密鍵Ｋｓ１を鍵記憶部１８０に記憶する。
【０１２８】
一方、鍵確認用データＤＣＦＭ１が鍵確認用データＤＣＦＭ２に不一致であるとき、データ比較部１７２は、不一致信号ＮＭＴＨを生成して送信処理部１２０及び鍵一致化部１９０へ出力する。送信処理部１２０は、不一致信号ＮＭＴＨをアンテナ部１３０を介して無線装置３０へ送信する。そして、無線装置３０は、無線装置１０において秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の不一致が確認されたことを検知する。
【０１２９】
これにより、無線装置１０における鍵一致の確認が終了する（ステップＳ１３）。
【０１３０】
なお、無線装置１０における鍵一致確認に代えて、無線装置３０において鍵一致確認をしてもよい（ステップＳ１４）。
【０１３１】
ステップＳ１３において、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の不一致が確認されたとき、無線装置１０において、鍵一致化部１９０の擬似シンドローム作成部１９１は、鍵一致確認部１７０から不一致信号ＮＭＴＨを受ける。そして、擬似シンドローム作成部１９１は、不一致信号ＮＭＴＨに応じて、鍵作成部１６０から受けた秘密鍵Ｋｓ１のビットパターンｘ１を検出し、その検出したビットパターンｘ１のシンドロームｓ１＝ｘ１ＨＴを演算する。
【０１３２】
擬似シンドローム作成部１９１は、演算したシンドロームｓ１＝ｘ１ＨＴを不一致ビット検出部１９２へ出力し、ビットパターンｘ１を鍵不一致訂正部１９３へ出力する。
【０１３３】
一方、無線装置３０は、ステップＳ１３において無線装置１０から不一致信号ＮＭＴＨを受信し、その受信した不一致信号ＮＭＴＨに応じて、シンドロームｓ２＝ｘ２ＨＴを演算して無線装置１０へ送信する。
【０１３４】
無線装置１０のアンテナ部１３０は、無線装置３０からシンドロームｓ２＝ｘ２ＨＴを受信して受信処理部１４０へ出力する。受信処理部１４０は、シンドロームｓ２＝ｘ２ＨＴに対して所定の処理を施し、シンドロームｓ２＝ｘ２ＨＴを鍵一致化部１９０へ出力する。
【０１３５】
鍵一致化部１９０の不一致ビット検出部１９２は、受信処理部１４０から無線装置３０において作成されたシンドロームｓ２＝ｘ２ＨＴを受ける。そして、不一致ビット検出部１９２は、無線装置１０で作成されたシンドロームｓ１＝ｘ１ＨＴと無線装置３０において作成されたシンドロームｓ２＝ｘ２ＨＴとの差分ｓ＝ｓ１−ｓ２を演算する。
【０１３６】
その後、不一致ビット検出部１９２は、ｓ≠０であることを確認し、鍵不一致のビットパターンｅ＝ｘ１−ｘ２をｓ＝ｅＨＴに基づいて演算し、その演算した鍵不一致のビットパターンｅを鍵不一致訂正部１９３へ出力する。
【０１３７】
鍵不一致訂正部１９３は、擬似シンドローム作成部１９１からのビットパターンｘ１と、不一致ビット検出部１９２からの鍵不一致のビットパターンｅとに基づいて、無線装置３０において作成された秘密鍵Ｋｓ２のビットパターンｘ２＝ｘ１−ｅを演算する。
【０１３８】
そして、データ発生部１９４、データ比較部１９５及び結果処理部１９６は、鍵一致確認部１７０における鍵一致確認の動作と同じ動作によって、一致化された鍵ｘ２＝ｘ１−ｅの一致を確認する。
【０１３９】
これにより、鍵不一致対策が終了する（ステップＳ１５）。
【０１４０】
なお、無線装置１０における鍵不一致対策に代えて、無線装置３０において鍵不一致対策をしてもよい（ステップＳ１６）。
【０１４１】
ステップＳ１３において、秘密鍵Ｋｓ１が秘密鍵Ｋｓ２に一致することが確認されたとき、またはステップＳ１５において鍵不一致対策がなされたとき、無線装置１０の暗号部２００は、鍵記憶部１８０から秘密鍵Ｋｓ１を読出して送信データを暗号化し、その暗号化した送信データを送信処理部１２０へ出力する。そして、送信処理部１２０は、暗号化された送信データに変調等を施し、アンテナ部１３０を介して暗号化された送信データを無線装置３０へ送信する。
【０１４２】
また、無線装置１０のアンテナ部１３０は、暗号化された送信データを無線装置３０から受信し、その受信した暗号化された送信データを受信処理部１４０へ出力する。受信処理部１４０は、暗号化された送信データに所定の処理を施し、暗号化された送信データを復号部２１０へ出力する。
【０１４３】
復号部２１０は、受信処理部１４０からの暗号化された送信データを秘密鍵Ｋｓ１によって復号して受信データを取得する。
【０１４４】
これにより、秘密鍵Ｋｓ１による暗号・復号が終了する（ステップＳ１７）。
【０１４５】
無線装置３０においても、無線装置１０と同じ動作によって秘密鍵Ｋｓ２による暗号・復号が行なわれる（ステップＳ１８）。そして、一連の動作が終了する。
【０１４６】
図１１に示すステップＳ３，Ｓ４の動作は、無線装置３０において受信信号プロファイルＲＳＳＩ１２を生成するための電波を無線装置１０のアンテナ１１から無線装置３０のアレーアンテナ２０へ送信し、かつ、無線装置３０において電波の強度ＷＩ２ｉを検出する動作であり、ステップＳ５，Ｓ６に示す動作は、無線装置１０において受信信号プロファイルＲＳＳＩ１１を生成するための電波を無線装置３０のアレーアンテナ２０から無線装置１０のアンテナ１１へ送信し、かつ、無線装置１０において電波の強度ＷＩ１ｉを検出する動作である。そして、所定のデータを構成する電波の無線装置１０のアンテナ１１から無線装置３０のアレーアンテナ２０への送信及び所定のデータを構成する電波の無線装置３０のアレーアンテナ２０から無線装置１０のアンテナ１１への送信は、アレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性に設定して交互に行なわれる。つまり、所定のデータを構成する電波は、無線装置１０のアンテナ１１と無線装置３０のアレーアンテナ２０との間で時分割復信（ＴＤＤ）等により送受信される。
【０１４７】
従って、アレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性に設定して無線装置１０のアンテナ１１から無線装置３０のアレーアンテナ２０へ所定のデータを構成する電波を送信し、無線装置３０において電波強度ＷＩ２ｉを検出した直後に、同じ所定のデータを構成する電波を無線装置３０のアレーアンテナ２０から無線装置１０のアンテナ１１へ送信し、無線装置１０において電波強度ＷＩ１ｉを検出することができる。その結果、無線装置１０，３０間において同じ伝送路特性を確保して所定のデータを構成する電波を無線装置１０，３０間で送受信でき、電波の可逆性によりｎ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎをそれぞれｎ個の電波強度ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎに一致させることができる。その結果、ｊ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｊをそれぞれｊ個の電波強度ＷＩ２１〜ＷＩ２ｊに一致させることができる。そして、無線装置１０において作成される秘密鍵Ｋｓ１を無線装置３０において作成される秘密鍵Ｋｓ２に容易に一致させることができる。
【０１４８】
また、所定のデータを構成する電波は、無線装置１０，３０間で時分割復信（ＴＤＤ）等により送受信されるので、電波の干渉を抑制して１つのアレーアンテナ２０を介して所定のデータを構成する電波を無線装置１０，３０間で送受信できる。
【０１４９】
更に、鍵確認用データＤＣＦＭ１〜４は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２に非可逆的な演算、または一方向的な演算を施して発生されるので、鍵確認用データＤＣＦＭ１〜４が盗聴されても秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２が解読される危険性を極めて低くできる。
【０１５０】
更に、シンドロームｓ１，ｓ２は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２のビットパターンを示す鍵ｘ１，ｘ２に検査行列Ｈの転置行列ＨＴを乗算して得られるので、シンドロームｓ１，ｓ２が盗聴されても直ちに情報のビットパターンが推測されることは特殊な符号化を想定しない限り起こらない。従って、盗聴を抑制して秘密鍵を一致させることができる。
【０１５１】
更に、ｎ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎ，ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎから選択されたｊ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｊ，ＷＩ２１〜ＷＩ２ｊが多値化されて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２が生成されるので、盗聴装置５０は、無線装置１０，３０においてｎ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎ，ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎのうち、ｎ−ｊ個の電波強度が削除されてｊ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｊ，ＷＩ２１〜ＷＩ２ｊが選択され、ｊビットの秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２が生成されていることを検知できない。そうすると、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長が解っている場合でも、総当り方式で秘密鍵の解読を行なうと、実用的な期間内で秘密鍵の解読をできないので、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長が解らない状態では、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の解読を行なうことは殆どできない。従って、盗聴装置５０による秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴を抑制できる。
【０１５２】
更に、アレーアンテナ２０の指向性をｎ個の指向性に順次切換えて受信されたｎ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎ，ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎをインターリーブ方式により並べ替え、その並べ替えたｎ個の並替電波強度ＷＩ１１，ＷＩ１（Ｌ＋１），ＷＩ１（２Ｌ＋１），・・・及びＷＩ２１，ＷＩ２（Ｌ＋１），ＷＩ２（２Ｌ＋１），・・・に基づいて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２が生成されるので、盗聴装置５０は、ｎ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎ，ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎが無線装置１０，３０においてどのように並べ替えられるのかを検知できず、ｎ個の並替電波強度ＷＩ１１，ＷＩ１（Ｌ＋１），ＷＩ１（２Ｌ＋１），・・・及びＷＩ２１，ＷＩ２（Ｌ＋１），ＷＩ２（２Ｌ＋１），・・・に基づいて生成された秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を盗聴することが極めて困難である。
【０１５３】
即ち、無線装置１０，３０は、それぞれ、生成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴を防止できる。
【０１５４】
なお、無線装置１０，３０間で通信を行なう動作は、実際には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）によって行なわれ、無線装置１０に搭載されたＣＰＵは、図１１に示す各ステップＳ３，Ｓ６，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１７を備えるプログラムをＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）から読出し、無線装置３０に搭載されたＣＰＵは、図１１に示す各ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ７〜Ｓ１０，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８を備えるプログラムをＲＯＭから読出し、無線装置１０，３０に搭載された２つのＣＰＵは、その読出したプログラムを実行して図１１に示すフローチャートに従って無線装置１０，３０間で通信を行なう。
【０１５５】
従って、ＲＯＭは、無線装置１０，３０間で通信を行なう動作をコンピュータ（ＣＰＵ）に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。
【０１５６】
次に、無線装置１０，３０間でアレーアンテナ２０の指向性を切換えてパケットを送受信してｎ個の電波強度を検出し、その検出したｎ個の電波強度をインターリーブ方式により並べ替えて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成することにより秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴が抑制される点について説明する。
【０１５７】
図１２は、実験の実験環境を示す平面図である。実験は、無線装置１０，３０および盗聴装置５０を部屋６０に配置して行われた。部屋６０は、縦が６．７ｍであり、横が８．４ｍである広さを有し、壁６１〜６４と、床６５とを備える。壁６１〜６３は、金属壁からなり、壁６４は、コンクリート壁からなる。
【０１５８】
無線装置１０，３０、盗聴装置５０、障害物６６およびテーブル６７，６８は、床６５に配置される。より具体的には、アレーアンテナ２０を装着した無線装置３０は、部屋６０の中央に配置され、盗聴装置５０は、無線装置３０から３０ｃｍの距離に配置され、無線装置１０は、部屋６０の中を人が歩く速さで移動された。
【０１５９】
図１３は、インターリーブ方式によりｎ個の電波強度の並べ替えを適用しない場合の受信信号強度プロファイルである。図１３において、縦軸は、受信信号強度を表し、横軸は、ビット位置を表す。
【０１６０】
また、図１３において、曲線ｋ１は、無線装置３０における受信信号強度プロファイルを示し、曲線ｋ２は、無線装置１０における受信信号強度プロファイルを示し、曲線ｋ３は、盗聴装置５０における受信信号強度プロファイルを示す。
【０１６１】
なお、図１３における受信信号強度プロファイルは、ｎ個（＝３８４個）の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎからしきい値に近い２５６個の電波強度を削除した１２８個の電波強度から構成されている。従って、横軸のビット位置は、１〜１２８ビットについて示されている。
【０１６２】
無線装置１０，３０における受信信号強度プロファイルを比較すると、曲線ｋ１によって示される受信信号強度プロファイルは、曲線ｋ２によって示される受信信号強度プロファイルとほぼ一致しており、対応するビット位置での無線装置１０，３０間の電波伝搬の相反性は成立している。その結果、無線装置１０，３０間において同じ秘密鍵を共有することは可能である。
【０１６３】
図１３に示す受信信号強度プロファイル（曲線ｋ１，ｋ２参照）に基づいて、無線装置１０，３０において生成された秘密鍵の一致率は、８ビット訂正可能な不一致訂正処理を仮定すると、９９．６％となった。この結果は、１２８ビットの鍵を２秒毎に更新するシステムにおいて、秘密鍵生成の成功確率が９９．９９９％以上であることを示している。
【０１６４】
一方、無線装置３０と盗聴装置５０との間における受信信号強度プロファイルを比較すると、盗聴装置５０における受信信号強度プロファイルは、無線装置３０における受信信号強度プロファイルと全く異なっている。従って、盗聴装置５０における秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴は困難である。
【０１６５】
しかし、図１３に示す受信信号強度プロファイルに基づいて秘密鍵を生成すると、前半が“０”、後半が“１”に偏った秘密鍵が生成され、暗号化のための秘密鍵として好ましくない。
【０１６６】
このような、秘密鍵の偏りが生じる原因として、無線装置１０が移動しているため、無線装置１０の送受信場所による電波伝搬路特性の変動が大きく影響していることが考えられる。
【０１６７】
図１４は、図１３に示す受信信号強度プロファイルに基づいて生成された秘密鍵における“０”，“１”の分布図である。図１４において、縦軸は、生成された秘密鍵の鍵番号を表し、横軸は、生成された秘密鍵のビット位置を表す。また、白い部分は、“０”を示し、黒い部分は、“１”を示す。
【０１６８】
図１４に示す結果から、インターリーブ方式による電波強度の並べ替えを行なわない場合、生成された秘密鍵に偏りが生じていることが解る。
【０１６９】
図１５は、インターリーブ方式によりｎ個の電波強度の並べ替えを適用した場合の受信信号強度プロファイルである。図１５において、縦軸は、受信信号強度を表し、横軸は、ビット位置を表す。
【０１７０】
また、図１５において、曲線ｋ４は、無線装置３０における受信信号強度プロファイルを示し、曲線ｋ５は、無線装置１０における受信信号強度プロファイルを示し、曲線ｋ６は、盗聴装置５０における受信信号強度プロファイルを示す。
【０１７１】
なお、図１５における受信信号強度プロファイルも、ｎ個（＝３８４個）の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎからしきい値に近い２５６個の電波強度を削除した１２８個の電波強度から構成されている。従って、横軸のビット位置は、１〜１２８ビットについて示されている。
【０１７２】
図１５に示す結果から、無線装置３０における受信信号強度プロファイル（曲線ｋ４）は、無線装置１０における受信信号強度プロファイル（曲線ｋ５）とほぼ同じであり、盗聴装置５０における受信信号強度プロファイル（曲線ｋ６）は、無線装置１０，３０における受信信号強度プロファイル（曲線ｋ４，ｋ５）と大きく異なっている。
【０１７３】
そして、無線装置１０，３０において生成された秘密鍵の一致率は、８ビット訂正可能な不一致訂正処理を仮定すると、９９．６％となり、インターリーブ方式による電波強度の並べ替えを適用しない場合と同じである。
【０１７４】
従って、インターリーブ方式による電波強度の並べ替えを行なっても、無線装置１０，３０において、一致する秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成できることが実証された。
【０１７５】
また、無線装置１０，３０における受信信号強度（曲線ｋ４，ｋ５）は、ビット位置の変化とともに大きく変化している。
【０１７６】
図１６は、図１５に示す受信信号強度プロファイルに基づいて生成された秘密鍵における“０”，“１”の分布図である。図１６において、縦軸は、生成された秘密鍵の鍵番号を表し、横軸は、生成された秘密鍵のビット位置を表す。また、白い部分は、“０”を示し、黒い部分は、“１”を示す。
【０１７７】
図１６に示す結果から、インターリーブ方式による電波強度の並べ替えを行なった場合、生成された秘密鍵における“０”，“１”の分布が分散されていることが解る。
【０１７８】
従って、インターリーブ方式による電波強度の並べ替えを行なうことにより、より盗聴され難い秘密鍵を生成できることが実証された。
【０１７９】
なお、上記においては、無線装置１０，３０間における前回の無線通信時に生成された秘密鍵Ｋｓ＿Ｏ（図９参照）の先頭から６ビットを用いて、ｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎからなる電波強度配列ＷＩを複数のブロックに分割するときの各ブロックの長さＬを決定すると説明したが、この発明においては、これに限らず、秘密鍵Ｋｓ＿Ｏの先頭から任意ビット目を基準とし、その基準としたビットから２〜６ビットの範囲のビット列を一部のビット列Ｋｓ＿ＰＡとして検出し、その検出した一部のビット列Ｋｓ＿ＰＡを用いてブロックの長さＬを決定するようにしてもよい。
【０１８０】
また、秘密鍵Ｋｓ＿Ｏは、前回の無線通信時に生成された秘密鍵に限らず、それ以前に生成された秘密鍵であってもよい。
【０１８１】
更に、この発明においては、無線装置１０，３０がブロックの長さＬ＝“４”〜“６４”をデフォルト値として予め保持し、最初に秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するときは、その保持したデフォルト値（＝“４”〜“６４”）をブロックの長さＬとして用いてインターリーブ方式による電波強度の並べ替えを行ない、２回目以降に秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するときは、デフォルト値からインクリメントまたはデクリメントしてブロックの長さＬを決定し、その決定したブロックの長さＬを用いてインターリーブ方式による電波強度の並べ替えを行ない、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するようにしてもよい。
【０１８２】
更に、上記においては、複数のブロックの先頭から１個の電波強度を順次選択すると説明したが、この発明においては、これに限らず、複数のブロックの任意の場所から１個の電波強度を順次選択してもよい。この場合、無線装置１０，３０間において、各ブロックからどのような規則で１個の電波強度を選択するのかを予め決定しておく必要がある。
【０１８３】
更に、上記においては、複数のブロックの先頭から１個の電波強度を順次選択すると説明したが、この発明においては、これに限らず、複数のブロックの先頭または任意の場所から複数の電波強度を順次選択してインターリーブ方式による並べ替えを行なうようにしてもよい。
【０１８４】
更に、上記においては、インターリーブ方式による並べ替えは、１回行なうと説明したが、この発明においては、これに限らず、インターリーブ方式による並べ替えは、複数回行なうようにしてもよい。
【０１８５】
更に、インターリーブ方式による並び替えを複数回行なう場合、ブロックの長さを毎回変えるようにしてもよい。
【０１８６】
更に、上記においては、無線通信を行なう２個の無線装置１０，３０のうち、一方の無線装置１０が全方位性のアンテナ１１を搭載し、他方の無線装置３０が電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナ２０を搭載していると説明したが、この発明においては、これに限らず、無線装置１０，３０の両方が全方位性のアンテナを搭載していてもよく、無線装置１０，３０の両方が電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナ２０を搭載していてもよい。
【０１８７】
無線装置１０，３０の両方が全方位性のアンテナを搭載していても、検出したｎ個の電波強度にインターリーブ方式による並べ替えを施すことにより、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２における“０”，“１”の分布を分散させることができ、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴を防止できる。
【０１８８】
更に、上記においては、ｎ個の電波強度にインターリーブ方式による並べ替えを施し、その並べ替えたｎ個の並替電波強度からしきい値に近い所定数の電波強度を削除し、残りの並替電波強度を多値化して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成すると説明したが、この発明においては、これに限らず、ｎ個の電波強度の平均値または中央値をしきい値と決定し、その決定したしきい値に近い所定数の電波強度をｎ個の電波強度から削除し、残りのｊ個の電波強度にインターリーブ方式による並べ替えを施し、その並べ替えたｊ個の並替電波強度をしきい値によって多値化して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するようにしてもよい。
【０１８９】
更に、上記においては、ｎ個の電波強度にインターリーブ方式による並べ替えを施したが、この発明においては、これに限らず、ｎ個の電波強度の平均値または中央値をしきい値と決定し、その決定したしきい値に近い所定数の電波強度をｎ個の電波強度から削除し、残りのｊ個の電波強度をしきい値によって多値化してｊ個のビット列を作成し、その作成したｊ個のビット列にインターリーブ方式による並べ替えを施して秘密鍵Ｋｓ１、Ｋｓ２を生成してもよい。
【０１９０】
上述したように、インターリーブ方式による並べ替えは、電波強度の配列に対して施してもよく、ビット列に対して施してもよい。即ち、この発明においては、生成された秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２において、“０”，“１”の分布が分散されるようにインターリーブ方式による並べ替えを施すものであればよい。つまり、この発明においては、しきい値により多値化されたビット列において同じビット値が連続して配列されるのを抑制する分散処理を用いてｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎに基づいて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するものであればよい。
【０１９１】
実施の形態１によれば、無線装置１０，３０の各々は、２つの無線装置１０，３０間で送受信されたｎ個の電波に対応するｎ個の電波強度を検出し、その検出したｎ個の電波強度にインターリーブ方式による並び替えを施し、その並び替えたｎ個の並替電波強度に基づいて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する。
【０１９２】
また、実施の形態１によれば、無線装置１０，３０の各々は、アレーアンテナ２０の指向性がｎ個の指向性に順次切換えられながら２つの無線装置１０，３０間で送受信されたｎ個の電波に対応するｎ個の電波強度を検出し、その検出したｎ個の電波強度にインターリーブ方式による並び替えを施し、その並び替えたｎ個の並替電波強度に基づいて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する。
【０１９３】
従って、無線装置１０，３０の近くに盗聴装置５０が配置されていても、盗聴装置５０は、無線装置１０，３０においてｎ個の電波強度がどのように並び替えられたのかを検知できず、盗聴装置５０による秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴を防止できる。
【０１９４】
［実施の形態２］
図１７は、実施の形態２による無線通信システムの概略図である。実施の形態２による無線通信システム１００Ａは、図１に示す無線通信システム１００の無線装置１０，３０を無線装置１０Ａ，３０Ａに代えたものであり、その他は、無線通信システム１００と同じである。
【０１９５】
無線通信システム１００Ａにおいては、無線装置１０Ａは、全方位性のアンテナ１１を搭載し、無線装置３０Ａは、電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナ２０を搭載する。
【０１９６】
無線通信システム１００Ａにおいては、無線装置１０Ａ，３０Ａは、アレーアンテナ２０の指向性をｎ個の指向性に切換え、かつ、キャリア周波数ｆを複数のキャリア周波数に切換えながらｎ個の電波を送受信して、ｎ個の電波に対応するｎ個の電波強度を検出し、その検出したｎ個の電波強度にインターリーブ方式による並べ替えを施して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する。
【０１９７】
図１８は、図１７に示す一方の無線装置１０Ａの概略ブロック図である。無線装置１０Ａは、図２に示す無線装置１０の鍵一致確認部１７０を鍵一致確認部１７０Ａに代え、鍵一致化部１９０を鍵一致化部１９０Ａに代え、周波数変換部２４０を追加したものであり、その他は、無線装置１０と同じである。
【０１９８】
無線装置１０Ａにおいては、信号発生部１１０は、所定のデータからなるパケットＰＫＴを発生し、その発生したパケットＰＫＴを周波数変換部２４０へ出力する。
【０１９９】
また、鍵一致確認部１７０Ａは、所定のデータからなるパケットを周波数変換部２４０、送信処理部１２０、アンテナ部１３０及び受信処理部１４０を介して無線装置３０Ａと送受信し、鍵作成部１６０によって作成された秘密鍵Ｋｓ１が無線装置３０Ａにおいて作成された秘密鍵Ｋｓ２に一致するか否かを上述した方法によって確認する。
【０２００】
更に、鍵一致化部１９０Ａは、鍵一致確認部１７０Ａから不一致信号ＮＭＴＨを受けると、上述した方法によって秘密鍵Ｋｓ１を秘密鍵Ｋｓ２に一致させる。そして、鍵一致化部１９０Ａは、一致させた秘密鍵が秘密鍵Ｋｓ２に一致することを鍵一致確認部１７０Ａにおける方法と同じ方法によって確認する。鍵一致化部１９０Ａは、秘密鍵Ｋｓ１が秘密鍵Ｋｓ２に一致することを確認すると、秘密鍵Ｋｓ１を鍵記憶部１８０に記憶する。
【０２０１】
更に、周波数変換部２４０は、信号発生部１１０と送信処理部１２０との間に設けられ、信号発生部１１０、鍵一致確認部１７０Ａおよび鍵一致化部１９０Ａのいずれかから受けた所定のデータからなるパケットのキャリア周波数を後述する方法によって複数のキャリア周波数に順次変換して送信処理部１２０へ出力する。
【０２０２】
図１９は、図１７に示す他方の無線装置３０Ａの概略ブロック図である。無線装置３０Ａは、図３に示す無線装置３０の鍵一致確認部１７０を鍵一致確認部１７０Ａに代え、鍵一致化部１９０を鍵一致化部１９０Ａに代え、周波数変換部２４０を追加したものであり、その他は、無線装置３０と同じである。
【０２０３】
無線装置３０Ａにおいても、信号発生部１１０は、所定のデータからなるパケットＰＫＴを発生し、その発生したパケットＰＫＴを周波数変換部２４０へ出力する。
【０２０４】
また、鍵一致確認部１７０Ａは、所定のデータからなるパケットを周波数変換部２４０、送信処理部１２０、アンテナ部２３０及び受信処理部１４０を介して無線装置１０Ａと送受信し、鍵作成部１６０によって作成された秘密鍵Ｋｓ２が無線装置１０Ａにおいて作成された秘密鍵Ｋｓ１に一致するか否かを上述した方法によって確認する。
【０２０５】
更に、鍵一致化部１９０Ａは、鍵一致確認部１７０Ａから不一致信号ＮＭＴＨを受けると、上述した方法によって秘密鍵Ｋｓ２を秘密鍵Ｋｓ１に一致させる。そして、鍵一致化部１９０Ａは、一致させた秘密鍵が秘密鍵Ｋｓ１に一致することを鍵一致確認部１７０Ａにおける方法と同じ方法によって確認する。鍵一致化部１９０Ａは、秘密鍵Ｋｓ２が秘密鍵Ｋｓ１に一致することを確認すると、秘密鍵Ｋｓ２を鍵記憶部１８０に記憶する。
【０２０６】
更に、周波数変換部２４０は、信号発生部１１０と送信処理部１２０との間に設けられ、信号発生部１１０、鍵一致確認部１７０Ａおよび鍵一致化部１９０Ａのいずれかから受けた所定のデータからなるパケットのキャリア周波数を後述する方法によって複数のキャリア周波数に順次変換して送信処理部１２０へ出力する。
【０２０７】
図２０は、図１８及び図１９に示す鍵一致確認部１７０Ａの概略ブロック図である。鍵一致確認部１７０Ａは、図５に示す鍵一致確認部１７０のデータ発生部１７１をデータ発生部１７１Ａに代えたものであり、その他は、鍵一致確認部１７０と同じである。
【０２０８】
なお、無線装置１０Ａ，３０Ａの鍵一致確認部１７０Ａは、同じ構成からなるが、図２０においては、秘密鍵Ｋｓ１が秘密鍵Ｋｓ２に一致することを確認する動作を説明するために、無線装置３０Ａにおいてはデータ発生部１７１Ａのみを示す。
【０２０９】
データ発生部１７１Ａは、鍵作成部１６０から秘密鍵Ｋｓ１を受けると、秘密鍵Ｋｓ１が秘密鍵Ｋｓ２に一致することを確認するための鍵確認用データＤＣＦＭ１を発生し、その発生した鍵確認用データＤＣＦＭ１を周波数変換部２４０及びデータ比較部１７２へ出力する。
【０２１０】
この場合、データ発生部１７１Ａは、図５に示すデータ発生部１７１と同じ方法によって鍵確認用データＤＣＦＭ１を発生する。
【０２１１】
図２１は、図１８及び図１９に示す鍵一致化部１９０Ａの概略ブロック図である。鍵一致化部１９０Ａは、図６に示す鍵一致化部１９０のデータ発生部１９４をデータ発生部１９４Ａに代えたものであり、その他は、鍵一致化部１９０と同じである。
【０２１２】
なお、無線装置１０Ａ，３０Ａの鍵一致化部１９０Ａは、同じ構成からなるが、図２１においては、秘密鍵Ｋｓ１を秘密鍵Ｋｓ２に一致させる動作を説明するために、無線装置３０Ａにおいては擬似シンドローム作成部１９１のみを示す。
【０２１３】
データ発生部１９４Ａは、一致化後のビットパターン（鍵）ｘ２＝ｘ１−ｅを鍵不一致訂正部１９３から受けると、ビットパターン（鍵）ｘ２に基づいて鍵確認用データＤＣＦＭ３を発生させ、その発生させた鍵確認用データＤＣＦＭ３をデータ比較部１９５へ出力する。また、データ発生部１９４Ａは、発生させた鍵確認用データＤＣＦＭ３を周波数変換部２４０、送信処理部１２０及びアンテナ部１３０を介して無線装置３０Ａへ送信する。
【０２１４】
なお、データ発生部１９４Ａは、鍵一致確認部１７０Ａのデータ発生部１７１Ａによる鍵確認用データＤＣＦＭ１の発生方法と同じ方法により鍵確認用データＤＣＦＭ３を発生する。
【０２１５】
図２２は、キャリア周波数と受信信号プロファイルとの関係を示す図である。指向性設定部２３０の制御電圧発生回路２３７は、上述したように、パターンＰ１〜Ｐｎからなる制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎをバラクタダイオード２３１〜２３６へ順次出力してアレーアンテナ２０の指向性をｎ個の指向性に順次切換える。
【０２１６】
また、無線装置１０Ａの周波数変換部２４０は、信号発生部１１０から受けたパケット数ｐが２４個になるごとに、信号発生部１１０から受けたパケット（所定のデータからなる）のキャリア周波数を切換える。より具体的には、無線装置１０Ａの周波数変換部２４０は、アレーアンテナ２０の指向性がそれぞれパターンＰ１〜Ｐ２４からなる制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ２４によって２４個の指向性ＤＩＲ１〜ＤＩＲ２４に順次設定されている期間、所定のデータのキャリア周波数をキャリア周波数ｆ１に変換して送信処理部１２０およびアンテナ部１３０を介して無線装置３０Ａへ送信する。
【０２１７】
そして、無線装置１０Ａの周波数変換部２４０は、アレーアンテナ２０の指向性がそれぞれパターンＰ２５〜Ｐ４８からなる制御電圧セットＣＬＶ２５〜ＣＬＶ４８によって指向性ＤＩＲ２５〜ＤＩＲ４８に順次設定されている期間、所定のデータのキャリア周波数をキャリア周波数ｆ２に変換して送信処理部１２０およびアンテナ部１３０を介して無線装置３０Ａへ送信する。
【０２１８】
以下、同様にして、無線装置１０Ａの周波数変換部２４０は、信号発生部１１０から受けたパケット数ｐが２４個になるごとに、キャリア周波数を切換えて所定のデータを送信処理部１２０およびアンテナ部１３０を介して無線装置３０Ａへ送信する。
【０２１９】
即ち、無線装置１０Ａは、パケット数ｐが２４個になるごとに、所定のデータを送信するチャネルをチャネルＣｈ１〜Ｃｈｍ（ｍは、２以上の整数）に順次切換えて無線装置３０Ａへ送信する。
【０２２０】
その結果、無線装置１０Ａのプロファイル生成部１５０は、アレーアンテナ２０の指向性および所定のデータのキャリア周波数が切換えられたときのｎ個の電波をアンテナ部１３０から受ける。
【０２２１】
より具体的には、無線装置１０Ａのプロファイル生成部１５０は、アレーアンテナ２０の指向性がパターンＰ１〜Ｐ２４によって２４個の指向性ＤＩＲ１〜ＤＩＲ２４に順次設定されている期間、キャリア周波数ｆ１の電波をアンテナ部１３０から受ける。また、無線装置１０Ａのプロファイル生成部１５０は、アレーアンテナ２０の指向性がパターンＰ２５〜Ｐ４８によって２４個の指向性ＤＩＲ２５〜ＤＩＲ４８に順次設定されている期間、キャリア周波数ｆ２の電波をアンテナ部１３０から受ける。以下、同様にして、無線装置１０Ａのプロファイル生成部１５０は、アレーアンテナ２０の指向性がパターンＰｓ〜Ｐｓ＋２３（ｓ＝４９〜ｎ−７）によって２４個の指向性ＤＩＲｓ〜ＤＩＲｓ＋２３に順次設定されている期間、キャリア周波数ｆｔ（ｔ＝３〜ｍ）の電波をアンテナ部１３０から順次受ける。
【０２２２】
そして、無線装置１０Ａのプロファイル生成部１５０は、アレーアンテナ２０の指向性および所定のデータのキャリア周波数を切換えたときのｎ個の電波に対応するｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎを検出し、その検出したｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎにインターリーブ方式による並べ替えを施し、その並べ替えたｎ個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１，・・・からなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を生成して鍵作成部１６０へ出力する。
【０２２３】
無線装置３０Ａのプロファイル生成部１５０も、アレーアンテナ２０の指向性および所定のデータのキャリア周波数を切換えたときのｎ個の電波に対応するｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎを検出し、その検出したｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎにインターリーブ方式による並べ替えを施し、その並べ替えたｎ個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１，・・・からなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を生成して鍵作成部１６０へ出力する。
【０２２４】
無線装置１０Ａ，３０Ａは、上述したように、ＺｉｇＢｅｅという無線通信規格に従って相互に無線通信を行なうため、周波数変換部２４０は、上述した１６個のチャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６（ｍ＝１６）を用い、信号発生部１１０から受けた所定のデータをチャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６によって順次送信する。
【０２２５】
即ち、無線装置１０Ａ，３０Ａの周波数変換部２４０は、信号発生部１１０から受けた所定のデータのキャリア周波数をパケット数ｐが２４個になるごとにキャリア周波数ｆ１〜ｆ１６に順次変換して送信する。
【０２２６】
図２３は、パケットとチャネルを切換えるチャネルパターンとの関係を示す図である。上述したように、無線装置１０Ａ，３０Ａの鍵作成部１６０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を構成するｎ個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１，・・・のうち、しきい値Ｉｔｈに近い所定数の電波強度を削除したｊ個の並替電波強度を多値化して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成し、ｎ個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１，・・・を生成する元になるｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎは、アレーアンテナ２０の指向性がｎ個の指向性に切換えられたときにプロファイル生成部１５０によって検出された電波強度であるので、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長は、アレーアンテナ２０の指向性を切換える個数ｎに依存して決定される。
【０２２７】
この実施の形態２においては、アレーアンテナ２０の指向性を切換え、かつ、キャリア周波数を変えながら３８４個のパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ３８４を無線装置１０Ａ，３０Ａ間で送受信して３８４個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩ３８４を検出する。
【０２２８】
従って、アレーアンテナ２０の指向性は、３８４個の指向性に切換えられる。そして、キャリア周波数は、１６個のキャリア周波数ｆ１〜ｆ１６（＝チャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６）に切換えられる。その結果、１つのキャリア周波数で送受信されるパケット数ｎ／ｍは、３８４／１６＝２４パケットである。
【０２２９】
そうすると、３８４個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩ３８４のうち、最初の２４個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩ２４は、キャリア周波数ｆ１（＝チャネルＣｈ１）で送受信されたパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ２４に基づいて検出され、次の２４個の電波強度ＷＩ２５〜ＷＩ４８は、キャリア周波数ｆ２（＝チャネルＣｈ２）で送受信されたパケットＰＫＴ２５〜ＰＫＴ４８に基づいて検出される。そして、以下、同様にして、３８４個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩ３８４を構成する２４個の電波強度は、キャリア周波数ｆ３〜ｆ１５（＝チャネルＣｈ３〜Ｃｈ１５）で送受信された２４個のパケットＰＫＴｓ〜ＰＫＴｓ＋２３（ｓ＝４９〜ｎ−４７）に基づいて検出され、３８４個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩ３８４のうち、最後の２４個の電波強度ＷＩ３６１〜ＷＩ３８４は、キャリア周波数ｆ１６（＝チャネルＣｈ１６）で送受信された２４個のパケットＰＫＴ３６１〜ＰＫＴ３８４に基づいて作成される。
【０２３０】
このように、各キャリア周波数ｆ１〜ｆ１６（＝チャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６）は、３８４個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩ３８４のうち、一定個数の電波強度（２４個の電波強度）を生成するための一定個数（２４個）のパケット（即ち、一定個数（２４個）の電波）を送受信するために用いられる。つまり、各キャリア周波数ｆ１〜ｆ１６（＝チャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６）は、同じ個数の電波を送受信するために用いられる。
【０２３１】
無線装置１０Ａ，３０Ａは、３８４個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩ３８４を検出すると、３８４個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩ３８４にインターリーブ方式による並び替えを施し、その並び替えた３８４個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１，・・・のうち、しきい値Ｉｔｈに近い２５６個の電波強度を削除し、残りの１２８個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩ１２８をしきい値Ｉｔｈによって多値化して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する。
【０２３２】
図２４および図２５は、それぞれ、図１７に示す２つの無線装置１０Ａ，３０Ａ間で通信を行なう動作を説明するための第１および第２のフローチャートである。
【０２３３】
図２４および図２５に示すフローチャートは、図１１に示すフローチャートのステップＳ１〜ステップＳ８をステップＳ２１〜ステップＳ３２に代えたものであり、その他は、図１１に示すフローチャートと同じである。
【０２３４】
一連の動作が開始されると、無線装置１０Ａ，３０Ａの周波数変換部２４０は、指向性の総数ｎ（＝３８４）を設定し、無線装置３０Ａの指向性設定部２３０は、ｓ＝１および指向性の総数ｎ（＝３８４）を設定する（ステップＳ２１）。ここで、ｓは、アンテナ部２２０（＝アレーアンテナ２０）に設定される指向性を指示する指示値であり、１〜ｎのいずれかの値からなる。
【０２３５】
そして、無線装置１０Ａ，３０Ａの周波数変換部２４０は、ｔ＝１およびキャリア周波数の総数ｍ（＝１６）を設定する（ステップＳ２２）。ここで、ｔは、周波数変換部２４０において用いられるキャリア周波数を指示する指示値であり、１〜ｍのいずれかの値からなる。
【０２３６】
その後、無線装置１０Ａ，３０Ａの周波数変換部２４０は、ｎ／ｍ＝３８４／１６＝２４を演算し、その演算したｎ／ｍ＝２４を記憶する。これにより、無線装置１０Ａ，３０Ａの周波数変換部２４０は、信号発生部１１０から受けたパケットのキャリア周波数ｆｔを２４パケットごとに切換えることを検知する。
【０２３７】
そして、無線装置１０Ａ，３０Ａの周波数変換部２４０は、パケット数ｐをｐ＝０に設定し（ステップＳ２３）、無線装置３０Ａの指向性設定部２３０は、パターンＰ１によりアレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性Ｄｓに設定する（ステップＳ２４）。
【０２３８】
その後、無線装置１０Ａの信号発生部１１０は、所定のデータからなるパケットＰＫＴｐ（＝ＰＫＴ１）を発生して周波数変換部２４０へ出力する。無線装置１０Ａの周波数変換部２４０は、信号発生部１１０から受けたパケットＰＫＴｐ（＝ＰＫＴ１）のキャリア周波数をキャリア周波数ｆｔ（＝ｆ１）に変換して送信処理部１２０へ出力するとともに、パケット数ｐをｐ＝ｐ＋１に設定する。
【０２３９】
そして、無線装置１０Ａの送信処理部１２０は、周波数変換２４０から受けたパケットＰＫＴｐ（＝ＰＫＴ１）に変調等の処理を施してアンテナ部１３０（＝アンテナ１１）へ出力する。アンテナ部１３０（＝アンテナ１１）は、送信処理部１２０から受けたパケットＰＫＴｐ（＝ＰＫＴ１）を無線装置３０Ａへ送信する（ステップＳ２５）。
【０２４０】
無線装置３０Ａのアンテナ部２２０（＝アレーアンテナ２０）は、指向性を１つの指向性Ｄｓに設定した状態で無線装置１０ＡからのパケットＰＫＴｐを受信し、その受信したパケットＰＫＴｐをプロファイル生成部１５０へ出力する。そして、無線装置３０Ａのプロファイル生成部１５０は、アンテナ部２２０（＝アレーアンテナ２０）からパケットＰＫＴｐを受けると、そのパケットＰＫＴｐを受信したときの電波強度ＷＩ２ｓを検出する（ステップＳ２６）。
【０２４１】
その後、無線装置３０Ａの信号発生部１１０は、所定のデータからなるパケットＰＫＴｐを発生して周波数変換部２４０へ出力する。無線装置３０Ａの周波数変換部２４０は、信号発生部１１０から受けたパケットＰＫＴｐのキャリア周波数をキャリア周波数ｆｔに変換して送信処理部１２０へ出力するとともに、パケット数ｐをｐ＝ｐ＋１に設定する。
【０２４２】
無線装置３０Ａの送信処理部１２０は、周波数変換部２４０から受けたパケットＰＫＴｐに変調等の処理を施してアンテナ部２２０（＝アレーアンテナ２０）へ出力し、アンテナ部２２０（＝アレーアンテナ２０）は、指向性を１つの指向性Ｄｓに設定した状態で送信処理部１２０からのパケットＰＫＴｐを無線装置１０Ａへ送信する（ステップＳ２７）。
【０２４３】
無線装置１０Ａのアンテナ部１３０（＝アンテナ１１）は、無線装置３０ＡからのパケットＰＫＴｐを受信し、その受信したパケットＰＫＴｐをプロファイル生成部１５０へ出力する。そして、無線装置１０Ａのプロファイル生成部１５０は、アンテナ部１３０（＝アンテナ１１）からパケットＰＫＴｐを受けると、パケットＰＫＴｐを受信したときの電波強度ＷＩ１ｓを検出する（ステップＳ２８）。
【０２４４】
その後、無線装置１０Ａ，３０Ａの周波数変換部２４０は、ｐ＝（（ｎ／ｍ）＋１）×ｑ（ｑは正の整数）であるか否かを判定する（ステップＳ２９）。
【０２４５】
上述したように、ｎ／ｍ＝２４であり、周波数変換部２４０におけるキャリア周波数ｆｔは、２４個のパケットごとに切換えられるので、パケット数ｐが（ｎ／ｍ）＋１＝２４＋１＝２５であるか否かを判定することは、周波数変換部２４０におけるキャリア周波数ｆｔを切換えるか否かを判定することに相当する。
【０２４６】
従って、ステップＳ２９において、無線装置１０Ａ，３０Ａの周波数変換部２４０は、２４個のパケットごとにキャリア周波数ｆｔを切換えるか否かを判定することにしたものである。
【０２４７】
そして、ステップＳ２９において、ｐ＝（（ｎ／ｍ）＋１）×ｑでないと判定されたとき、即ち、周波数変換部２４０におけるキャリア周波数ｆｔを切換えないと判定されたとき、指向性設定部２３０は、指示値ｓをｓ＝ｓ＋１に設定する（ステップＳ３０）。
【０２４８】
ステップＳ２９からステップＳ３０へ移行するときは、ステップＳ２９においてｐ＝（（ｎ／ｍ）＋１）×ｑでないと判定されたとき、つまり、ステップＳ２９においてキャリア周波数ｆｔを切換えないと判定されたときである。従って、アレーアンテナ２０の指向性を次の指向性に設定するために、ステップＳ３０において、指示値ｓをｓ＝ｓ＋１に設定することにしたものである。
【０２４９】
そして、ステップＳ３０の後、一連の動作は、ステップＳ２４へ移行し、ステップＳ２９において、ｐ＝（（ｎ／ｍ）＋１）×ｑであると判定されるまで、上述したステップＳ２４〜ステップＳ３０が繰返し実行される。
【０２５０】
一方、ステップＳ２９において、周波数変換部２４０におけるキャリア周波数ｆｔを切換えると判定されたとき、無線装置３０Ａの指向性設定部２３０は、指示値ｓがｎであるか否かを判定する（ステップＳ３１）。即ち、指向性設定部２３０は、アレーアンテナ２０の指向性を全ての指向性に切換えたか否かを判定する。
【０２５１】
そして、ステップＳ３１において、指示値ｓがｎでないとき、無線装置１０Ａ，３０Ａの周波数変換部２４０は、指示値ｔをｔ＝ｔ＋１に設定し、無線装置３０Ａの指向性設定部２３０は、指示値ｓをｓ＝ｓ＋１に設定する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２が実行されるのは、ステップＳ２９において、周波数変換部２４０におけるキャリア周波数ｆｔを切換えると判定され、かつ、ステップＳ３１においてアレーアンテナ２０の指向性が全ての指向性に切換えられていないと判定されたときであるので、ステップＳ３２において、指示値ｔをｔ＝ｔ＋１に設定し、指示値ｓをｓ＝ｓ＋１に設定することにしたものである。
【０２５２】
そして、ステップＳ３２の後、一連の動作は、ステップＳ２４へ移行し、ステップＳ３１において、指示値ｓがｎであると判定されるまで、つまり、アレーアンテナ２０の指向性が全ての指向性ｎに切換えられたと判定されるまで、上述したステップＳ２４〜ステップＳ３２が繰返し実行される。
【０２５３】
ステップＳ３１において、指示値ｓがｎであると判定されると、上述したステップＳ９〜ステップＳ１８が実行される。そして、一連の動作が終了する。
【０２５４】
上述したステップＳ２４〜Ｓ２６に示す動作は、無線装置３０Ａにおいて受信信号プロファイルＲＳＳＩ２２（受信信号プロファイルＲＳＳＩ２の一種）を生成するための電波を無線装置１０Ａのアンテナ１１から無線装置３０Ａのアレーアンテナ２０へ送信し、かつ、無線装置３０Ａにおいて電波の強度ＷＩ２ｓを検出する動作であり、ステップＳ２７，Ｓ２８に示す動作は、無線装置１０Ａにおいて受信信号プロファイルＲＳＳＩ２１（受信信号プロファイルＲＳＳＩ２の一種）を生成するための電波を無線装置３０Ａのアレーアンテナ２０から無線装置１０Ａのアンテナ１１へ送信し、かつ、無線装置１０Ａにおいて電波の強度ＷＩ１ｓを検出する動作である。そして、所定のデータからなるパケット（所定のデータを構成する電波を表す。以下、同じ。）の無線装置１０Ａのアンテナ１１から無線装置３０Ａのアレーアンテナ２０への送信及び所定のデータからなるパケットの無線装置３０Ａのアレーアンテナ２０から無線装置１０Ａのアンテナ１１への送信は、アレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性に設定して交互に行なわれる。つまり、所定のデータからなるパケットは、無線装置１０Ａのアンテナ１１と無線装置３０Ａのアレーアンテナ２０との間で時分割復信により送受信される。
【０２５５】
従って、アレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性に設定して無線装置１０Ａのアンテナ１１から無線装置３０Ａのアレーアンテナ２０へ所定のデータからなるパケットを送信し、無線装置３０Ａにおいて電波の強度ＷＩ２ｓを検出した直後に、同じ所定のデータからなるパケットを無線装置３０Ａのアレーアンテナ２０から無線装置１０Ａのアンテナ１１へ送信し、無線装置１０Ａにおいて電波の強度ＷＩ１ｓを検出することができる。
【０２５６】
その結果、無線装置１０Ａ，３０Ａ間において同じ伝送路特性を確保して所定のデータからなるパケットを無線装置１０Ａ，３０Ａ間で送受信でき、電波の可逆性によりｎ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎをそれぞれｎ個の電波強度ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎに一致させることができる。その結果、ｊ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｊをそれぞれｊ個の電波強度ＷＩ２１〜ＷＩ２ｊに一致させることができる。そして、無線装置１０Ａにおいて作成される秘密鍵Ｋｓ１を無線装置３０Ａにおいて作成される秘密鍵Ｋｓ２に容易に一致させることができる。
【０２５７】
また、アレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性に設定して無線装置１０Ａ，３０Ａ間で所定のデータからなるパケットを送受信し、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成するための受信信号プロファイルを生成するので、図１７に示すようにアレーアンテナ２０を装着した無線装置３０Ａの近傍にアンテナ５１を装着した盗聴装置５０が配置されていても、盗聴装置５０による秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴を抑制できる。
【０２５８】
即ち、パケットが無線装置１０Ａ，３０Ａ間で送受信されるとき、パケットを送受信するアレーアンテナ２０の指向性がｎ個の指向性に順次切換えられる上に、パケットのキャリア周波数ｆｔは、ｎ／ｍ＝２４個の電波強度ＷＩ１ｓ〜ＷＩ１ｓ＋２３，ＷＩ２ｓ〜ＷＩ２ｓ＋２３が検出されるごとに切換えられるので（ステップＳ２５〜Ｓ２９，Ｓ３１，Ｓ３２参照）、図１７に示すようにアレーアンテナ２０を装着した無線装置３０Ａの近傍にアンテナ５１を装着した盗聴装置５０が配置されていても、盗聴装置５０による秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴を抑制できる。
【０２５９】
つまり、１６個のキャリア周波数ｆ１〜ｆ１６によって変調された３８４個のパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ３８４の中に盗聴装置５０によって盗聴され易いパケットが含まれていても、無線装置１０Ａ，３０Ａ間で送受信されるパケットのキャリア周波数ｆｔは、１６個のキャリア周波数ｆ１〜ｆ１６に順次切換えられるので、盗聴装置５０は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の一部分を盗聴することができるだけであり、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の全体を盗聴することができない。そして、盗聴装置５０は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の一部分を盗聴できても、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２のどの一部分を盗聴できたかを認識できないので、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を解読するには、総当り方式の演算を行なう必要がある。更に、秘密鍵がキャリア周波数を切換えて送受信された電波に基づいて作成された場合、総当り方式の演算を実用的な時間内で実行することは困難である。その結果、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴を抑制できる。
【０２６０】
更に、ｎ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎ，ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎにインターリーブ方式による並び替えを施し、その並び替えたｎ個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１，・・・から選択されたｊ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｊ，ＷＩ２１〜ＷＩ２ｊが多値化されて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２が生成されるので、盗聴装置５０は、無線装置１０Ａ，３０Ａにおいてｎ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎ，ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎをどのように並び替えたのかを検知できず、更に、ｎ個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１，・・・のうち、ｎ−ｋ個の電波強度が削除されてｊ個の並替電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｊ，ＷＩ２１〜ＷＩ２ｊが選択され、ｊビットの秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２が生成されていることを検知できない。そうすると、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長が解っている場合でも、総当り方式で秘密鍵の解読を行なうと、実用的な期間内で秘密鍵の解読をできないので、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長が解らない状態では、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の解読を行なうことは殆どできない。従って、盗聴装置５０による秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴を抑制できる。
【０２６１】
なお、無線装置１０Ａ，３０Ａ間で通信を行なう動作は、実際には、ＣＰＵによって行なわれ、無線装置１０Ａに搭載されたＣＰＵは、図２４及び図２５に示す各ステップＳ２１〜Ｓ２３，Ｓ２５，Ｓ２８，Ｓ２９，Ｓ３２，Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１７を備えるプログラムをＲＯＭから読出し、無線装置３０Ａに搭載されたＣＰＵは、図２４及び図２５に示す各ステップＳ２１〜Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ２９〜Ｓ３２，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８を備えるプログラムをＲＯＭから読出し、無線装置１０Ａ，３０Ａに搭載された２つのＣＰＵは、その読出したプログラムを実行して図２４及び図２５に示すフローチャートに従って無線装置１０Ａ，３０Ａ間で通信を行なう。
【０２６２】
従って、ＲＯＭは、無線装置１０Ａ，３０Ａ間で通信を行なう動作をコンピュータ（ＣＰＵ）に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。
【０２６３】
上記においては、キャリア周波数をチャネルＣｈ１からチャネルＣｈ１６へ順次切換えながら、即ち、キャリア周波数を低周波数から高周波数（２４０５ＭＨｚから２４８０ＭＨｚ）へ順次切換えながらｎ個のパケット（＝ｎ個の電波）を送受信して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する場合について説明したが、この発明においては、これに限らず、キャリア周波数を切換える順序は、任意であってもよい。
【０２６４】
図２６は、パケットとチャネルを切換えるチャネルパターンとの他の関係を示す図である。上記においては、無線装置１０Ａ，３０Ａが使用可能な全てのチャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６（全てのキャリア周波数ｆ１〜ｆ１６）を用いて複数の電波を送受信して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する場合について説明したが、この発明においては、無線装置１０Ａ，３０Ａが使用可能な全てのチャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６（全てのキャリア周波数ｆ１〜ｆ１６）のうち、一部のチャネル（一部のキャリア周波数）を用いて複数の電波を送受信して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成してもよい。
【０２６５】
図２６は、無線装置１０Ａ，３０Ａが使用可能な１６個のチャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６（キャリア周波数ｆ１〜ｆ１６）のうち、８個のチャネル（８個のキャリア周波数）を用いて複数の電波を送受信して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する場合について示す。
【０２６６】
８個のチャネルを用いて複数の電波を送受信して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する場合、各チャネルは、３８４個のパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ３８４のうち、ｎ／ｍ＝４８個のパケットを送受信するために用いられる。
【０２６７】
この場合、チャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６（キャリア周波数ｆ１〜ｆ１６）からチャネルＣｈ１〜Ｃｈ８（キャリア周波数ｆ１〜ｆ８）を選択し、その選択したチャネルＣｈ１〜Ｃｈ８（キャリア周波数ｆ１〜ｆ８）をチャネルＣｈ１（キャリア周波数ｆ１）からチャネルＣｈ８（キャリア周波数ｆ８）へ順次切換えながら３８４個のパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ３８４を無線装置１０Ａ，３０Ａ間で送受信して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する（チャネルパターン２参照）。
【０２６８】
また、チャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６（キャリア周波数ｆ１〜ｆ１６）から８個のチャネルＣｈ３，Ｃｈ１２，・・・，Ｃｈ１１（８個のキャリア周波数ｆ３，ｆ１２，・・・，ｆ１１）を任意に選択し、その任意に選択した８個のチャネルＣｈ３，Ｃｈ１２，・・・，Ｃｈ１１（８個のキャリア周波数ｆ３，ｆ１２，・・・，ｆ１１）に順次切換えながら３８４個のパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ３８４を無線装置１０Ａ，３０Ａ間で送受信して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する（チャネルパターン３参照）。
【０２６９】
このように、無線装置１０Ａ，３０Ａが使用可能な１６個のチャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６（キャリア周波数ｆ１〜ｆ１６）のうち、一部のチャネル（一部のキャリア周波数）を用いて複数の電波を送受信することにより、盗聴装置５０による秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴を更に抑制できる可能性がある。
【０２７０】
即ち、選択されたチャネル（キャリア周波数）の中に、盗聴装置５０によって盗聴され易いチャネルが含まれていなければ、正規局と盗聴局との間における受信信号プロファイルの相関係数は低くなるので、盗聴装置５０による秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴を更に抑制できる。
【０２７１】
しかし、一部のチャネル（一部のキャリア周波数）の中に盗聴装置５０によって盗聴され易いチャネルが含まれている場合、盗聴装置５０によって秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２が盗聴される確率は、高くなる。
【０２７２】
従って、この方式を用いて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する場合には、選択する一部のチャネル（一部のキャリア周波数）を定期的またはランダムに変更することが好ましい。
【０２７３】
図２７は、パケットとチャネルを切換えるチャネルパターンとの更に他の関係を示す図である。上記においては、各チャネルが同じ個数のパケット（＝電波）を送受信するために用いられる場合について説明したが、この発明においては、これに限らず、各チャネルは、相互に異なる個数のパケット（＝電波）を送受信するために用いられてもよい。
【０２７４】
図２７において、チャネルＣｈ１（キャリア周波数ｆ１）は、３８４個のパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ３８４のうち、１６個のパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ１６を送受信するために用いられ、チャネルＣｈ２（キャリア周波数ｆ２）は、３８４個のパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ３８４のうち、８個のパケットＰＫＴ１７〜ＰＫＴ２４を送受信するために用いられ、チャネルＣｈ１６（キャリア周波数ｆ１６）は、３８４個のパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ３８４のうち、３０個のパケットＰＫＴ３５５〜ＰＫＴ３８４を送受信するために用いられる（チャネルパターン４参照）。
【０２７５】
このように、この発明においては、各チャネル（各キャリア周波数）を用いて送受信するパケット（＝電波）の個数は、所定の規則に従って変えられる。そして、各チャネル（各キャリア周波数）を異なる個数のパケット（＝電波）を送受信するために用いることにより、チャネルＣｈ１〜Ｃｈ１６（キャリア周波数ｆ１〜ｆ１６）に、盗聴装置５０によって盗聴され易いチャネル（キャリア周波数）が含まれていても、その盗聴され易いチャネル（キャリア周波数）で送受信されるパケット（＝電波）の個数を減少させることが可能になり、盗聴装置５０による秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴を更に抑制できる可能性がある。
【０２７６】
しかし、この場合も、盗聴装置５０によって盗聴され易いチャネルを用いて送受信される電波の個数が最大である場合、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２が盗聴装置５０によって盗聴される確率が高くなる可能性がある。
【０２７７】
従って、各チャネル（各キャリア周波数）が送受信するパケット（＝電波）の個数を定期的またはランダムに変更することが好ましい。つまり、各チャネル（各キャリア周波数）を用いて送受信するパケット（＝電波）の個数を変える所定の規則は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２が新たに生成されるごとに変えられる。
【０２７８】
この発明においては、キャリア周波数は、２個以上であればよい。複数の電波の送受信に用いられるキャリア周波数が２個であり、その２個のキャリア周波数が両方とも盗聴装置５０によって盗聴され易いキャリア周波数である場合、無線装置１０Ａ，３０Ａの両方が電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナ２０を装着する。
【０２７９】
この場合、無線装置１０Ａ，３０Ａの両方が指向性を切換えながらｎ個の電波を送受信する。これにより、無線装置１０Ａ，３０Ａにおいてそれぞれ生成される受信信号プロファイルＲＳＳＩ２１，ＲＳＳＩ２２は、盗聴装置５０において生成される受信信号プロファイルＲＳＳＩ２３（受信信号プロファイルＲＳＳＩ２の一種）と異なる可能性が高くなる。
【０２８０】
従って、キャリア周波数を切換える個数が２個であっても、盗聴装置５０による秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴を抑制できる。
【０２８１】
また、キャリア周波数ｆｔの個数ｍは、無線装置１０Ａ，３０Ａ間の通信環境に応じて決定されてもよい。即ち、無線装置１０Ａ，３０Ａ間の通信環境が盗聴し易い環境であるとき、キャリア周波数ｆｔの個数ｍを相対的に多くし、無線装置１０Ａ，３０Ａ間の通信環境が盗聴しにくい環境であるとき、キャリア周波数ｆｔの個数ｍを相対的に少なくする。
【０２８２】
更に、無線装置１０Ａ，３０Ａ間で送受信する情報の機密性に応じてキャリア周波数ｆｔの個数ｍを変えるようにしてもよい。即ち、情報の機密性が高いときキャリア周波数ｆｔの個数ｍを相対的に多くし、情報の機密性が低いときキャリア周波数ｆｔの個数ｍを相対的に少なくする。
【０２８３】
その他は、実施の形態１と同じである。
【０２８４】
実施の形態２によれば、無線装置１０Ａ，３０Ａの各々は、キャリア周波数がｍ個のキャリア周波数に順次切換えられながら２つの無線装置１０Ａ，３０Ａ間で送受信されたｎ個の電波に対応するｎ個の電波強度を検出し、その検出したｎ個の電波強度にインターリーブ方式による並び替えを施し、その並び替えたｎ個の並替電波強度に基づいて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する。
【０２８５】
また、実施の形態２によれば、無線装置１０Ａ，３０Ａの各々は、アレーアンテナ２０の指向性がｎ個の指向性に順次切換えられ、かつ、キャリア周波数がｍ個のキャリア周波数に順次切換えられながら２つの無線装置１０Ａ，３０Ａ間で送受信されたｎ個の電波に対応するｎ個の電波強度を検出し、その検出したｎ個の電波強度にインターリーブ方式による並び替えを施し、その並び替えたｎ個の並替電波強度に基づいて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する。
【０２８６】
従って、無線装置１０Ａ，３０Ａの近くに盗聴装置５０が配置されていても、盗聴装置５０は、無線装置１０Ａ，３０Ａにおいてキャリア周波数が切換えられたことを検知できず、更に、無線装置１０Ａ，３０Ａにおいてｎ個の電波強度がどのように並び替えられたのかを検知できず、盗聴装置５０による秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴を更に防止できる。
【０２８７】
上述したように、無線装置１０，３０（または無線装置１０Ａ，３０Ａ）は、ＺｉｇＢｅｅという無線通信規格に従って相互に無線通信を行なう。即ち、無線装置１０，３０（または無線装置１０Ａ，３０Ａ）は、ＺｉｇＢｅｅチップによって構成される。
【０２８８】
従って、無線装置１０，３０（または無線装置１０Ａ，３０Ａ）は、上述した方法によって秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成し、その生成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２をノートパソコンを通じて無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）のアクセスポイントに設定可能である。
【０２８９】
このように、この発明による無線装置１０，３０（または無線装置１０Ａ，３０Ａ）は、ノートパソコンに接続された状態で秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する無線モジュールとして使用可能である。
【０２９０】
なお、上記においては、ｎ（＝３８４）個の並替電波強度ＷＩ１１，ＷＩ１（Ｌ＋１），ＷＩ１（２Ｌ＋１），・・・，ＷＩ２１，ＷＩ２（Ｌ＋１），ＷＩ２（２Ｌ＋１），・・・のうち、しきい値Ｉｔｈ１，Ｉｔｈ２に近いｎ−ｋ（＝２５６）個の電波強度を削除してｊ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｊ，ＷＩ２１〜ＷＩ２ｊを選択すると説明したが、この発明においては、ｎ個の並替電波強度ＷＩ１１，ＷＩ１（Ｌ＋１），ＷＩ１（２Ｌ＋１），・・・，ＷＩ２１，ＷＩ２（Ｌ＋１），ＷＩ２（２Ｌ＋１），・・・から削除する電波強度の個数は、１個以上であればよい。また、しきい値Ｉｔｈ１，Ｉｔｈ２に近い電波強度が存在しない場合は、ｎ個の並替電波強度ＷＩ１１，ＷＩ１（Ｌ＋１），ＷＩ１（２Ｌ＋１），・・・，ＷＩ２１，ＷＩ２（Ｌ＋１），ＷＩ２（２Ｌ＋１），・・・から削除する電波強度の個数を０個にしてもよい。この場合、しきい値Ｉｔｈ１，Ｉｔｈ２を中心とした所定の範囲Ｉｔｈ１±β，Ｉｔｈ２±β（βは、Ｉｔｈ１±β，Ｉｔｈ２±βとＩｔｈ１，Ｉｔｈ２との大小関係が明確に解る値に設定される。）を設定し、ｎ個の並替電波強度ＷＩ１１，ＷＩ１（Ｌ＋１），ＷＩ１（２Ｌ＋１），・・・，ＷＩ２１，ＷＩ２（Ｌ＋１），ＷＩ２（２Ｌ＋１），・・・の各々がこの所定の範囲Ｉｔｈ１±β，Ｉｔｈ２±βに入らなければ、削除する電波強度の個数を０個にする。
【０２９１】
また、この発明においては、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長は、無線装置１０，３０間（または無線装置１０Ａ，３０Ａ間）の通信環境に応じて決定されてもよい。即ち、無線装置１０，３０間（または無線装置１０Ａ，３０Ａ間）の通信環境が盗聴し易い環境であるとき、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長を相対的に長くし、無線装置１０，３０間（または無線装置１０Ａ，３０Ａ間）の通信環境が盗聴しにくい環境であるとき、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長を相対的に短くする。
【０２９２】
更に、定期的に秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長を変えるようにしてもよい。
【０２９３】
更に、無線装置１０，３０間（または無線装置１０Ａ，３０Ａ間）で送受信する情報の機密性に応じて秘密鍵Ｋｓ１、Ｋｓ２の鍵長を変えるようにしてもよい。即ち、情報の機密性が高いとき秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長を相対的に長くし、情報の機密性が低いとき秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長を相対的に短くする。
【０２９４】
そして、この鍵長は、アレーアンテナ２０の指向性を変化させる個数、即ち、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎの個数により制御される。秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、検出されたｎ個の並替電波強度から選択されたｊ個の並替電波強度を多値化したビットパターンを有し、ｎ個の並替電波強度は、アレーアンテナ２０の指向性を変化させる個数により制御可能である。つまり、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎの個数により秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長を制御できる。
【０２９５】
このように、この発明においては、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長は、電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナ２０の指向性を変化させる個数によって決定される。
【０２９６】
更に、上記においては、２つの無線装置間において秘密鍵を生成する場合、即ち、１つの無線装置が１つの無線装置と通信する場合について説明したが、この発明は、これに限らず、１つの無線装置が複数の無線装置と通信する場合についても適用される。この場合、１つの無線装置は、通信の相手毎にアレーアンテナ２０の指向性の切換パターンを変えて秘密鍵を生成する。１つの無線装置は、アレーアンテナ２０の指向性の切換パターンを１つに固定して複数の無線装置との間で秘密鍵を生成することも可能であるが（複数の無線装置の設置場所によって１つの無線装置との伝送路が異なるので、通信の相手毎に異なる秘密鍵を生成できる）、盗聴を効果的に抑制するには、通信の相手毎にアレーアンテナ２０の指向性の切換パターンを変えて秘密鍵を生成するのが好ましい。
【０２９７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０２９８】
この発明は、秘密鍵の盗聴を抑制可能な無線通信システムに適用される。また、この発明は、秘密鍵の盗聴を抑制可能な無線通信システムに用いる無線装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【０２９９】
【図１】この発明の実施の形態１による無線通信システムの概略図である。
【図２】図１に示す一方の無線装置の概略ブロック図である。
【図３】図１に示す他方の無線装置の概略ブロック図である。
【図４】図３に示す指向性設定部の概略ブロック図である。
【図５】図２及び図３に示す鍵一致確認部の概略ブロック図である。
【図６】図２及び図３に示す鍵一致化部の概略ブロック図である。
【図７】受信信号強度の概念図である。
【図８】インターリーブ方式によるｎ個の電波強度の並べ替えの概念図である。
【図９】図８に示すブロックの長さを決定する方法を示す図である。
【図１０】受信信号プロファイルの概念図である。
【図１１】図１に示す２つの無線装置間で秘密鍵を生成して暗号通信を行なう動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】実験の実験環境を示す平面図である。
【図１３】インターリーブ方式によりｎ個の電波強度の並べ替えを適用しない場合の受信信号強度プロファイルである。
【図１４】図１３に示す受信信号強度プロファイルに基づいて生成された秘密鍵における“０”，“１”の分布図である。
【図１５】インターリーブ方式によりｎ個の電波強度の並べ替えを適用した場合の受信信号強度プロファイルである。
【図１６】図１５に示す受信信号強度プロファイルに基づいて生成された秘密鍵における“０”，“１”の分布図である。
【図１７】実施の形態２による無線通信システムの概略図である。
【図１８】図１７に示す一方の無線装置の概略ブロック図である。
【図１９】図１７に示す他方の無線装置の概略ブロック図である。
【図２０】図１８及び図１９に示す鍵一致確認部の概略ブロック図である。
【図２１】図１８及び図１９に示す鍵一致化部の概略ブロック図である。
【図２２】キャリア周波数と受信信号プロファイルとの関係を示す図である。
【図２３】パケットとチャネルを切換えるチャネルパターンとの関係を示す図である。
【図２４】図１７に示す２つの無線装置間で通信を行なう動作を説明するための第１のフローチャートである。
【図２５】図１７に示す２つの無線装置間で通信を行なう動作を説明するための第２のフローチャートである。
【図２６】パケットとチャネルを切換えるチャネルパターンとの他の関係を示す図である。
【図２７】パケットとチャネルを切換えるチャネルパターンとの更に他の関係を示す図である。
【符号の説明】
【０３００】
１０，１０Ａ，３０，３０Ａ  無線装置、１１，５１  アンテナ、２０  アレーアンテナ、２１〜２７  アンテナ素子、４０，６６  障害物、５０  盗聴装置、６０  部屋、６１〜６４  壁、６５  床、６７，６８  テーブル、１００，１００Ａ  無線通信システム、１１０  信号発生部、１２０  送信処理部、１３０，２２０  アンテナ部、１４０  受信処理部、１５０  プロファイル生成部、１６０  鍵作成部、１７０，１７０Ａ  鍵一致確認部、１７１，１７１Ａ，１９４，１９４Ａ  データ発生部、１７２，１９５  データ比較部、１７３，１９６  結果処理部、１８０  鍵記憶部、１９０  鍵一致化部、１９１  擬似シンドローム作成部、１９２  不一致ビット検出部、１９３  鍵不一致訂正部、２００  暗号部、２１０  復号部、２３０  指向性設定部、２３１〜２３６  バラクタダイオード、２３７  制御電圧発生回路、２４０  周波数変換部。
【図１】
2006295596.tif 000003
【図２】
2006295596.tif 000004
【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】
2006295596.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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