(57)【要約】【課題】無線劣化が生じた場合であっても復号異常を確実に検出する。【解決手段】カウンタ１１０のカウント値を暗号化する暗号化部１２０と、暗号化したカウント値に対して誤り検出のための符号を演算する符号演算部１３０と、符号演算部１３０が演算した符号を送信データに付与する演算結果付与部１４０と、符号が付与された送信データを送信する送信部１５０と、カウンタ２１０のカウント値を暗号化する暗号化部２２０と、暗号化したカウント値に対して誤り検出のための符号を演算する符号演算部２３０と、送信されてきた送信データのヘッダ部分から符号を抽出する演算結果抽出部２４０と、抽出した符号と演算した符号とを比較し、比較の結果を出力する比較部２５０とを有する。【選択図】図１
2018207275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線通信装置と、第２の無線通信装置とを有し、
前記第１の無線通信装置は、
送信データを送信するタイミングを示すタイミングパルスをカウントする第１のカウンタと、
前記第１のカウンタの出力である第１のカウント値を暗号化する第１の暗号化部と、
前記第１の暗号化部が暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する第１の符号演算部と、
前記第１の符号演算部が演算した符号を、前記送信データのヘッダ部分に付与する演算結果付与部と、
前記演算結果付与部が前記符号を付与した送信データおよび前記タイミングパルスを前記第２の無線通信装置へ送信する送信部とを有し、
前記第２の無線通信装置は、
前記第１の無線通信装置から送信されてきた前記送信データのヘッダ部分から、前記符号を抽出する演算結果抽出部と、
前記第１の無線通信装置から送信されてきたタイミングパルスをカウントする第２のカウンタと、
前記第２のカウンタの出力である第２のカウント値を暗号化する第２の暗号化部と、
前記第２の暗号化部が暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する第２の符号演算部と、
前記演算結果抽出部が抽出した符号と、前記第２の符号演算部が演算した符号とを比較し、該比較の結果を出力する比較部とを有する無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１の符号演算部は、前記第１の暗号化部が暗号化した値に対してＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）演算を行うことで、前記誤り検出のための符号を演算し、
前記第２の符号演算部は、前記第２の暗号化部が暗号化した値に対してＣＲＣ演算を行うことで、前記誤り検出のための符号を演算する無線通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１の符号演算部は、前記第１の暗号化部が暗号化した値に対してＨａｓｈ値を前記誤り検出のための符号として演算し、
前記第２の符号演算部は、前記第２の暗号化部が暗号化した値に対してＨａｓｈ値を前記誤り検出のための符号として演算する無線通信システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システムにおいて、
前記比較部は、前記比較の結果、前記演算結果抽出部が抽出した符号と、前記第２の符号演算部が演算した符号とが不一致となった場合、所定のアラーム信号を出力する無線通信システム。
【請求項５】
請求項４に記載の無線通信システムにおいて、
前記比較部が前記アラーム信号を出力した場合、前記第１の暗号化部および前記第２の暗号化部における暗号化処理を初期化する暗号化制御部を有する無線通信システム。
【請求項６】
無線通信装置であって、
送信データを送信するタイミングを示すタイミングパルスをカウントするカウンタと、
前記カウンタの出力であるカウント値を暗号化する暗号化部と、
前記暗号化部が暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する符号演算部と、
前記符号演算部が演算した符号を、前記送信データのヘッダ部分に付与する演算結果付与部と、
前記演算結果付与部が前記符号を付与した送信データおよび前記タイミングパルスを当該無線通信装置とは異なる他の無線通信装置へ送信する送信部とを有する無線通信装置。
【請求項７】
無線通信装置であって、
当該無線通信装置とは異なる他の無線通信装置から送信されてきた送信データのヘッダ部分から、誤り検出のための符号を抽出する演算結果抽出部と、
前記他の無線通信装置から送信されてきたタイミングパルスをカウントするカウンタと、
前記カウンタの出力であるカウント値を暗号化する暗号化部と、
前記暗号化部が暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する符号演算部と、
前記演算結果抽出部が抽出した符号と、前記符号演算部が演算した符号とを比較し、該比較の結果を出力する比較部とを有する無線通信装置。
【請求項８】
第１の無線通信装置が、
送信データを送信するタイミングを示すタイミングパルスをカウントする第１のカウント処理と、
前記第１のカウント処理でカウントした値を暗号化する第１の暗号化処理と、
前記第１の暗号化処理で暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する第１の演算処理と、
前記第１の演算処理で演算した符号を、前記送信データのヘッダ部分に付与する処理と、
前記符号を付与した送信データおよび前記タイミングパルスを第２の無線通信装置へ送信する処理とを行い、
前記第２の無線通信装置が、
前記第１の無線通信装置から送信されてきた前記送信データのヘッダ部分から、前記符号を抽出する処理と、
前記第１の無線通信装置から送信されてきたタイミングパルスをカウントする第２のカウント処理と、
前記第２のカウント処理でカウントした値を暗号化する第２の暗号化処理と、
前記第２の暗号化処理で暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する第２の演算処理と、
前記抽出した符号と、前記第２の演算処理で演算した符号とを比較し、該比較の結果を出力する処理とを行う異常検出方法。
【請求項９】
コンピュータに、
送信データを送信するタイミングを示すタイミングパルスをカウントする手順と、
前記カウントした値を暗号化する手順と、
前記暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する手順と、
前記演算した符号を、前記送信データのヘッダ部分に付与する手順と、
前記符号を付与した送信データおよび前記タイミングパルスを無線通信装置へ送信する手順とを実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
コンピュータに、
無線通信装置から送信されてきた送信データのヘッダ部分から、誤り検出のための符号を抽出する手順と、
前記無線通信装置から送信されてきたタイミングパルスをカウントする手順と、
前記カウントした値を暗号化する手順と、
前記暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する手順と、
前記抽出した符号と、前記演算した符号とを比較し、該比較の結果を出力する手順とを実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、無線通信装置、異常検出方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線区間におけるＰａｙｌｏａｄデータの秘匿性を確保するためには、無線通信装置に暗号化機能を実装することが有益である。この暗号化機能のうち、特に、共通鍵暗号化方式の一種であるＡＥＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）−ＣＴＲ（ＣｏｕｎＴｅＲ  ｍｏｄｅ）機能は安全性が高い。また、無線通信装置では、無線伝送環境が劣化することで、無線区間における無線フレームデータのビット誤りの確率が有線区間におけるものと比較して高くなる。ＡＥＳ−ＣＴＲ方式は、暗号文データにビット誤りが生じてもビット誤りが発生したデータ以外は正しく復号できるという性質を持つ。したがって、ＡＥＳ−ＣＴＲ方式は、固定マイクロ波無線通信装置等の無線通信装置でも広く採用されている。
【０００３】
しかしながら、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）の動作異常等の機器異常が発生した場合、無線伝送環境が正常であっても、ＡＥＳ復号が適切に実行されない場合がある。したがって、暗号化機能を実装した無線通信装置では、受信機側で正しく復号化ができたか否かを検査する機能を無線伝送環境の劣化を起因とした通信エラーの検出とは独立に設けて、復号に失敗した場合には、復号異常のアラームを発動して、鍵の交換を含め暗号処理を初期化する必要がある。復号異常を検出する方式として、無線送信データに対してパリティ演算を行い、無線フレームにそのパリティ演算結果を多重して対向装置に伝送し、対向装置で無線受信データに対してパリティ演算した結果と比較する方法がある。その方法では、比較結果が不一致（パリティエラー）となる確率が５０％以上であれば、復号異常と判定する。
【０００４】
また、送信データのヘッダ部分を対象としてチェックサムを計算するエラー検出方法が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。また、パリティデータを含んだデータ列を暗号化して送信フレームに含めて送信する技術が考えられている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２８３６１２号公報
【特許文献２】特開２００８−１７２６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した技術においては、鍵の組合せによっては送受で鍵が互いに不一致となる様な復号異常となるケースであっても、パリティエラーが全く発動しない場合がある。従って、受信した無線フレームデータのエラー検出では暗号化による復号異常の判定が困難であるという問題点がある。また、無線通信装置では、無線区間における信号劣化を要因としたビット誤りの確率が有線と比較して高いため、Ｐａｙｌｏａｄデータのエラー検出では暗号化による復号異常の判定が困難であるという問題点がある。
【０００７】
このように、無線劣化が生じた場合に復号異常を確実に検出することができないという問題点がある。
【０００８】
本発明の目的は、上述した課題を解決する無線通信システム、無線通信装置、異常検出方法およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の無線通信システムは、
第１の無線通信装置と、第２の無線通信装置とを有し、
前記第１の無線通信装置は、
送信データを送信するタイミングを示すタイミングパルスをカウントする第１のカウンタと、
前記第１のカウンタの出力である第１のカウント値を暗号化する第１の暗号化部と、
前記第１の暗号化部が暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する第１の符号演算部と、
前記第１の符号演算部が演算した符号を、前記送信データのヘッダ部分に付与する演算結果付与部と、
前記演算結果付与部が前記符号を付与した送信データおよび前記タイミングパルスを前記第２の無線通信装置へ送信する送信部とを有し、
前記第２の無線通信装置は、
前記第１の無線通信装置から送信されてきた前記送信データのヘッダ部分から、前記符号を抽出する演算結果抽出部と、
前記第１の無線通信装置から送信されてきたタイミングパルスをカウントする第２のカウンタと、
前記第２のカウンタの出力である第２のカウント値を暗号化する第２の暗号化部と、
前記第２の暗号化部が暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する第２の符号演算部と、
前記演算結果抽出部が抽出した符号と、前記第２の符号演算部が演算した符号とを比較し、該比較の結果を出力する比較部とを有する。
また、本発明の無線通信装置は、
送信データを送信するタイミングを示すタイミングパルスをカウントするカウンタと、
前記カウンタの出力であるカウント値を暗号化する暗号化部と、
前記暗号化部が暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する符号演算部と、
前記符号演算部が演算した符号を、前記送信データのヘッダ部分に付与する演算結果付与部と、
前記演算結果付与部が前記符号を付与した送信データおよび前記タイミングパルスを当該無線通信装置とは異なる他の無線通信装置へ送信する送信部とを有する。
また、
当該無線通信装置とは異なる他の無線通信装置から送信されてきた送信データのヘッダ部分から、誤り検出のための符号を抽出する演算結果抽出部と、
前記他の無線通信装置から送信されてきたタイミングパルスをカウントするカウンタと、
前記カウンタの出力であるカウント値を暗号化する暗号化部と、
前記暗号化部が暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する符号演算部と、
前記演算結果抽出部が抽出した符号と、前記符号演算部が演算した符号とを比較し、該比較の結果を出力する比較部とを有する。
また、本発明の異常検出方法は、
第１の無線通信装置が、
送信データを送信するタイミングを示すタイミングパルスをカウントする第１のカウント処理と、
前記第１のカウント処理でカウントした値を暗号化する第１の暗号化処理と、
前記第１の暗号化処理で暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する第１の演算処理と、
前記第１の演算処理で演算した符号を、前記送信データのヘッダ部分に付与する処理と、
前記符号を付与した送信データおよび前記タイミングパルスを第２の無線通信装置へ送信する処理とを行い、
前記第２の無線通信装置が、
前記第１の無線通信装置から送信されてきた前記送信データのヘッダ部分から、前記符号を抽出する処理と、
前記第１の無線通信装置から送信されてきたタイミングパルスをカウントする第２のカウント処理と、
前記第２のカウント処理でカウントした値を暗号化する第２の暗号化処理と、
前記第２の暗号化処理で暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する第２の演算処理と、
前記抽出した符号と、前記第２の演算処理で演算した符号とを比較し、該比較の結果を出力する処理とを行う。
また、本発明のプログラムは、
コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
送信データを送信するタイミングを示すタイミングパルスをカウントする手順と、
前記カウントした値を暗号化する手順と、
前記暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する手順と、
前記演算した符号を、前記送信データのヘッダ部分に付与する手順と、
前記符号を付与した送信データおよび前記タイミングパルスを無線通信装置へ送信する手順とを実行させる。
また、
コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
無線通信装置から送信されてきた送信データのヘッダ部分から、誤り検出のための符号を抽出する手順と、
前記無線通信装置から送信されてきたタイミングパルスをカウントする手順と、
前記カウントした値を暗号化する手順と、
前記暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する手順と、
前記抽出した符号と、前記演算した符号とを比較し、該比較の結果を出力する手順とを実行させる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明においては、無線劣化が生じた場合であっても復号異常を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の無線通信システムの第１の実施の形態を示す図である。
【図２】図１に示した無線通信システムにおける異常検出方法のうち、データ送信側の無線通信装置における処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示した無線通信システムにおける異常検出方法のうち、データ受信側の無線通信装置における処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の無線通信システムの第２の実施の形態を示す図である。
【図５】図４に示した暗号化回路の内部構成の一例を示す図である。
【図６】図４に示した復号化回路の内部構成の一例を示す図である。
【図７】図４に示した無線通信システムで使用される無線フレームのフォーマットの一例を示す図である。
【図８】図４に示した無線通信システムにおける異常検出方法のうち、データ送信側の無線通信装置における処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】図４に示した無線通信システムにおける異常検出方法のうち、データ受信側の無線通信装置における処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の無線通信システムの第１の実施の形態を示す図である。本形態は図１に示すように、第１の無線通信装置である無線通信装置１００と、第２の無線通信装置である無線通信装置２００とを有する。
【００１３】
無線通信装置１００は図１に示すように、カウンタ１１０と、暗号化部１２０と、符号演算部１３０と、演算結果付与部１４０と、送信部１５０とを有する。
【００１４】
カウンタ１１０は、送信データを送信するタイミングを示すタイミングパルスをカウントする第１のカウンタである。
暗号化部１２０は、カウンタ１１０の出力である第１のカウント値を暗号化する第１の暗号化部である。
符号演算部１３０は、暗号化部１２０が暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する第１の符号演算部である。
演算結果付与部１４０は、符号演算部１３０が演算した符号を、送信データのヘッダ部分に付与する。
送信部１５０は、演算結果付与部１４０が符号を付与した送信データおよびタイミングパルスを無線通信装置２００へ送信する。
【００１５】
無線通信装置２００は図１に示すように、カウンタ２１０と、暗号化部２２０と、符号演算部２３０と、演算結果抽出部２４０と、比較部２５０とを有する。
【００１６】
カウンタ２１０は、無線通信装置１００から送信されてきたタイミングパルスをカウントする第２のカウンタである。
暗号化部２２０は、カウンタ２１０の出力である第２のカウント値を暗号化する第２の暗号化部である。
符号演算部２３０は、暗号化部２２０が暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する第２の符号演算部である。
演算結果抽出部２４０は、無線通信装置１００から送信されてきた送信データのヘッダ部分から符号を抽出する。
比較部２５０は、演算結果抽出部２４０が抽出した符号と、符号演算部２３０が演算した符号とを比較する。比較部２５０は、比較の結果を出力する。
【００１７】
以下に、図１に示した無線通信システムにおける異常検出方法について説明する。まずは、図１に示した無線通信システムにおける異常検出方法のうち、無線通信装置１００における処理について説明する。図２は、図１に示した無線通信システムにおける異常検出方法のうち、無線通信装置１００における処理を説明するためのフローチャートである。
【００１８】
まず、カウンタ１１０が、送信データを送信するタイミングを示すタイミングパルスをカウントして、そのカウント値を出力する（ステップＳ１）。すると、暗号化部１２０は、カウンタ１１０の出力である第１のカウント値を暗号化する（ステップＳ２）。続いて、符号演算部１３０は、暗号化部１２０が暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する（ステップＳ３）。すると、演算結果付与部１４０は、符号演算部１３０が演算した符号を、無線通信装置２００へ送信する送信データのヘッダ部分に付与する（ステップＳ４）。送信部１５０は、演算結果付与部１４０が符号を付与した送信データおよびタイミングパルスを無線通信装置２００へ送信する（ステップＳ５）。
【００１９】
次に、図１に示した無線通信システムにおける異常検出方法のうち、無線通信装置２００における処理について説明する。図３は、図１に示した無線通信システムにおける異常検出方法のうち、無線通信装置２００における処理を説明するためのフローチャートである。
【００２０】
まず、演算結果抽出部２４０が、無線通信装置１００から送信されてきた送信データのヘッダ部分から符号を抽出する（ステップＳ１１）。また、カウンタ２１０が、無線通信装置１００から送信されてきたタイミングパルスをカウントする（ステップＳ１２）。すると、暗号化部２２０は、カウンタ２１０の出力である第２のカウント値を暗号化する（ステップＳ１３）。続いて、符号演算部２３０は、暗号化部２２０が暗号化した値に対して誤り検出のための符号を演算する（ステップＳ１４）。ここで、ステップＳ１１の処理と、ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理とは、どちらを先に行っても良く、その順序は規定しない。すると、比較部２５０は、演算結果抽出部２４０が抽出した符号と、符号演算部２３０が演算した符号とを比較する（ステップＳ１５）。比較部２５０は、比較の結果を出力する（ステップＳ１６）。
【００２１】
このように、本形態においては、送信側のカウンタ値を暗号化して、誤り符号を演算した後に、その符号の値と、受信側のカウント値を暗号化して誤り符号を演算した値である符号とを比較して、その結果を出力する。そのため、無線劣化が生じた場合であっても復号異常を確実に検出することができる。
（第２の実施の形態）
【００２２】
図４は、本発明の無線通信システムの第２の実施の形態を示す図である。本形態は図４に示すように、第１の無線通信装置である無線通信装置１０１と、第２の無線通信装置である無線通信装置２０１とを有する。
【００２３】
無線通信装置１０１は、送信回路１１と、受信回路１２とを有する。送信回路１１は、無線フレーム生成回路１８１と、暗号化回路１７１と、変調回路１６１とを有する。
【００２４】
無線フレーム生成回路１８１は、イーサネット（登録商標）／ＰＤＨ（Ｐｌｅｓｉｏｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）／ＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）等の有線の通信網から入力されたＰａｙｌｏａｄデータ１００１に対して、取得した自方向変調方式情報から抽出した変調方式に対応した無線フレームフォーマットへの信号多重を行う。また、信号多重を行ったフレームを暗号化回路入力信号１００２として暗号化回路１７１へ出力する。
暗号化回路１７１は、暗号化回路入力信号１００２に対してＡＥＳ暗号化を行った後に、変調回路入力信号１００３として変調回路１６１へ出力する。
変調回路１６１は、変調回路入力信号１００３に対して、スクランブル処理、誤り訂正符号化を行った後に、波形整形、非線形歪補正等を含む変調処理を行い、無線信号４０１として無線伝送路へ送信する送信部である。また、変調回路１６１は、タイミングパルスを無線通信装置２０１へ送信する。
【００２５】
無線通信装置２０１は、送信回路２１と、受信回路２２とを有する。受信回路２２は、復調回路２６１と、復号化回路２７１と、無線フレーム抽出回路２８１と、無線アラーム検出回路２９１とを有する。
【００２６】
復調回路２６１は、無線伝送路から入力された無線信号４０１に対して波形整形、波形等化、キャリア同期確立等を含む復調処理を行う。さらに、復調回路２６１は、復調処理が行われた信号に対して、フレーム同期確立、誤り訂正復号化、デスクランブル処理を行った後に、復号化回路入力信号２０１１として復号化回路２７１へ出力する。また、復調回路２６１は、無線回線障害を検出するための指標となるＣＮＲ値２１０３（ＣＮＲ：Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｄｉｏ）や無線断検出情報２１０４を無線アラーム検出回路２９１へ出力する。無線断検出情報２１０４はフレーム同期が確立しなかった場合に検出されるアラーム信号である。
復号化回路２７１は、復号化回路入力信号２０１１に対してＡＥＳ復号化を行った後に、無線フレーム抽出回路入力信号２０１２として無線フレーム抽出回路２８１へ出力する。また、復号化回路２７１は、ＡＥＳ復号化が失敗したことを示すアラームである復号異常検出情報２１０２を無線アラーム検出回路２９１へ出力する。復号異常検出情報２１０２の検出手段については、以下に詳細に説明する。
無線フレーム抽出回路２８１は、無線フレーム抽出回路入力信号２０１２からイーサネット（登録商標）／ＰＤＨ／ＳＤＨ等の各種Ｐａｙｌｏａｄデータ２０１３を抽出して有線の通信網へ送信する。
無線アラーム検出回路２９１は、復号異常検出情報２１０２とＣＮＲ値２１０３と無線断検出情報２０１４とから無線区間の通信異常を検出し、無線アラーム群２１０１を無線通信装置２０１のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）へ通知する。
【００２７】
無線通信装置１０１が具備する受信回路１２は、無線通信装置２０１が具備する受信回路２２と同様の構成を持つ。また、無線通信装置２０１が具備する送信回路２１は、無線通信装置１０１が具備する送信回路１１と同様の構成を持つ。また、Ｐａｙｌｏａｄデータ２００１、無線信号４０２、Ｐａｙｌｏａｄデータ１０１３、無線アラーム群１１０１は、各々Ｐａｙｌｏａｄデータ１００１、無線信号４０１、Ｐａｙｌｏａｄデータ２０１３、無線アラーム群２１０１と同様の性質を持つ信号である。
【００２８】
図５は、図４に示した暗号化回路１７１の内部構成の一例を示す図である。図４に示した暗号化回路１７１は図５に示すように、カウンタ生成回路１１１と、ＡＥＳ暗号化回路１２１と、ＣＲＣ演算回路１３１と、ＣＲＣ演算結果多重回路１４１と、ＸＯＲ１９１とを有する。
【００２９】
カウンタ生成回路１１１は、送信データを送信するタイミングを示すタイミングパルスをカウントする第１のカウンタである。具体的には、カウンタ生成回路１１１は、ＡＥＳブロック単位（例えば、１２８ｂｉｔ）毎にタイミングパルスを生成し、タイミングパルスをカウントすることでカウンタをインクリメントする。言い換えれば、カウンタ生成回路１１１は、ＡＥＳブロックごとにシーケンス番号を生成する。カウンタ生成回路１１１は、カウントした結果であるカウント値３１０１をＡＥＳ暗号化回路１２１へ出力する。
ＡＥＳ暗号化回路１２１は、カウンタ生成回路１１１から出力されてきたカウント値３１０１を、暗号鍵３１０２を用いてＲｉｊｎｄａｅｌのアルゴリズムに従ってＡＥＳ暗号化する第１の暗号化部である。暗号鍵３１０２は、無線通信装置１０１のＣＰＵが生成する鍵である。ＡＥＳ暗号化回路１２１は、暗号化した値を暗号化カウンタ値３１０３としてＸＯＲ１９１とＣＲＣ演算回路１３１とへ出力する。
ＣＲＣ演算回路１３１は、暗号化カウンタ値３１０３に対してＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）演算を実行する第１の符号演算部である。ＣＲＣ演算回路１３１は、誤り検出のための符号として算出したＣＲＣ演算結果３１０４をＣＲＣ演算結果多重回路１４１へ出力する。
ＸＯＲ１９１は、排他的論理和の演算子である。すなわち、ＸＯＲ１９１は、暗号化回路入力信号１００２と暗号化カウンタ値３１０３との排他的論理和を行う。ＸＯＲ１９１は、排他的論理和である暗号化無線フレーム信号３００２をＣＲＣ演算結果多重回路１４１へ出力する。
ＣＲＣ演算結果多重回路１４１は、暗号化無線フレーム信号３００２のヘッダ部にＣＲＣ演算結果３１０４を多重する。
【００３０】
図６は、図４に示した復号化回路２７１の内部構成の一例を示す図である。図４に示した復号化回路２７１は図６に示すように、カウンタ生成回路２１１と、ＡＥＳ暗号化回路２２１と、ＣＲＣ演算回路２３１と、ＣＲＣ演算結果抽出回路２４１と、ＣＲＣ演算結果比較回路２５１と、ＸＯＲ３０１とを有する。
【００３１】
カウンタ生成回路２１１は、無線通信装置１０１から送信されてきたタイミングパルスをカウントする第２のカウンタである。カウンタ生成回路２１１は、カウントした結果であるカウント値４１０１をＡＥＳ暗号化回路２２１へ出力する。なお、カウンタ生成回路２１１は、カウンタ生成回路１１１と同様に、自律でタイミングパルスを生成し、タイミングパルスをカウントすることでカウンタをインクリメントするものであっても良い。ただし、この場合、カウンタ生成回路１１１との間で同期が取れていることが前提となる。
ＡＥＳ暗号化回路２２１は、カウンタ生成回路２１１から出力されてきたカウント値４１０１を、暗号鍵４１０２を用いてＲｉｊｎｄａｅｌのアルゴリズムに従ってＡＥＳ暗号化する第２の暗号化部である。暗号鍵４１０２は、無線通信装置２０１のＣＰＵが生成する鍵である。ここで、ＡＥＳは共通鍵暗号方式であるため、暗号鍵４１０２と暗号鍵３０１２とは同一の値である。ＡＥＳ暗号化回路２２１は、暗号化した値を暗号化カウンタ値４１０３としてＸＯＲ３０１とＣＲＣ演算回路２３１とへ出力する。
ＣＲＣ演算回路２３１は、暗号化カウンタ値４１０３に対してＣＲＣ演算を実行する第２の符号演算部である。ＣＲＣ演算回路２３１は、誤り検出のための符号として算出したＣＲＣ演算結果４１０４をＣＲＣ演算結果比較回路２５１へ出力する。
ＣＲＣ演算結果抽出回路２４１は、無線通信装置１０１から送信されてきた送信データ（復号化回路入力信号２０１１）のヘッダ部分から符号を抽出する演算結果抽出部である。ＣＲＣ演算結果多重回路１４１が多重したＣＲＣ演算結果３１０４がＣＲＣ符号である場合、ＣＲＣ演算結果抽出回路２４１は、無線通信装置１０１から送信されてきた送信データのヘッダ部分からＣＲＣ符号を抽出する。ＣＲＣ演算結果抽出回路２４１は、抽出した符号をＣＲＣ演算結果抽出値４１０５としてＣＲＣ演算結果比較回路２５１へ出力する。
ＸＯＲ３０１は、排他的論理和の演算子である。すなわち、ＸＯＲ３０１は、無線フレーム信号４００３と暗号化カウンタ値４１０３との排他的論理和を行う。ＸＯＲ３０１は、排他的論理和である無線フレーム抽出回路入力信号２０１２を送信する。ＣＴＲ方式では平文に対して排他的論理和の演算を行っているため、復号化回路においてもＡＥＳアルゴリズムとしては復号化処理では無く、暗号化処理を行う。
ＣＲＣ演算結果比較回路２５１は、ＣＲＣ演算結果抽出回路２４１から出力されてきたＣＲＣ演算結果抽出値４１０５と、ＣＲＣ演算回路２３１から出力されてきたＣＲＣ演算結果４１０４とを比較する比較部である。ＣＲＣ演算結果比較回路２５１は、その比較の結果を出力する。具体的には、ＣＲＣ演算結果抽出回路２４１から出力されてきたＣＲＣ演算結果抽出値４１０５と、ＣＲＣ演算回路２３１から出力されてきたＣＲＣ演算結果４１０４とが不一致である場合、ＣＲＣ演算結果比較回路２５１は、復号失敗と判定して、所定のアラーム信号として、復号異常検出情報２１０２の「Ａｃｔｉｖｅ」ステータスを出力する。
【００３２】
図７は、図４に示した無線通信システムで使用される無線フレームのフォーマットの一例を示す図である。図４に示した無線通信システムで使用される無線フレームのフレームフォーマットは図７に示すように、ヘッダ部分である無線制御オーバーヘッド１００００が無線フレームの先頭に付与されている。
無線制御オーバーヘッド１００００は、フレーム同期確立や変調方式制御に必要な情報を持つ。
無線制御オーバーヘッド１００００に含まれるフレームパタン１０００１に多重されている信号は、復調回路２６１にてフレーム同期を確立するための固定データパタンである。このフレームパタン１０００１を用いて、無線通信装置１０１と無線通信装置２０１との間で同期を取っている。例えば、フレームパタン１０００１は、上述したように、カウンタ生成回路１１１とカウンタ生成回路２１１との間で同期を取るためにも使用される。このフレームパタン１０００１は、ＡＥＳ復号処理の同期を取るためにも使用される。
無線制御オーバーヘッド１００００に含まれる自方向変調方式情報１０００２領域に多重されている信号は、本フレームが伝送されている方向の通信に対する変復調処理に用いられる変調方式情報である。
無線制御オーバーヘッド１００００に含まれる対向転送用変調方式情報１０００３領域に多重されている信号は、対向側の無線通信装置の送信回路へ転送される変調方式情報である。本発明の無線通信装置では、双方向の通信で独立に変調方式の制御を実施しているため、自方向変調方式情報１０００２の領域のみではなく、対向転送用変調方式情報１０００３の領域も無線フレームフォーマット上に確保する必要がある。
本発明の無線通信装置では、これらの制御信号に加えて、暗号化カウンタ値のＣＲＣ演算結果１０００４の領域を確保している。この領域は、図４に示したＣＲＣ演算結果３１０４を無線通信装置１０１の暗号化回路１７１から無線通信装置２０１の復号化回路２７１へ転送するために必要な領域である。なお、無線制御オーバーヘッド１００００の領域の情報は、ＡＥＳ暗号化区間内で多重・抽出を行う情報であるため、ＡＥＳ暗号化の対象外である。
【００３３】
無線制御オーバーヘッド１００００には、フレーム同期確立するためのフレームパタンや適応変調制御のための変調方式情報が多重されている。そのため、無線制御オーバーヘッド１００００については、無線伝送環境の劣化に対する耐力をＰａｙｌｏａｄ２００００の領域よりも強くする必要がある。本形態における無線通信装置では、最低多値数の変調方式に固定したり、誤り訂正符号化したりすることで、無線断絶まで至らないとエラーが発生しない様に無線制御オーバーヘッド１００００の耐力を強くしている。従って、ＣＲＣ演算結果３１０４を無線制御オーバーヘッド１００００に多重することで、無線伝送環境の劣化と間違えること無く、復号異常を確実に検出することができる。無線断絶まで至った場合は、ＣＰＵが無線断検出情報２１０４の「Ａｃｔｉｖｅ」を検出することで、強制的に復号異常と判定する。
【００３４】
なお、図４に示した無線通信システムは、ＣＲＣ演算結果比較回路２５１がアラーム信号を出力した場合、ＡＥＳ暗号化回路１２１およびＡＥＳ暗号化回路２２１における暗号化処理を初期化する暗号化制御部を有するものであっても良い。
【００３５】
以下に、図４に示した無線通信システムにおける異常検出方法について説明する。まずは、図４に示した無線通信システムにおける異常検出方法のうち、無線通信装置１０１における処理について説明する。図８は、図４に示した無線通信システムにおける異常検出方法のうち、無線通信装置１０１における処理を説明するためのフローチャートである。
【００３６】
まず、カウンタ生成回路１１１が、送信データを送信するタイミングを示すタイミングパルスをカウントして、そのカウント値を出力する（ステップＳ２１）。すると、ＡＥＳ暗号化回路１２１は、カウンタ生成回路１１１の出力であるカウント値３１０１を暗号化する（ステップＳ２２）。続いて、ＣＲＣ演算回路１３１は、ＡＥＳ暗号化回路１２１が暗号化した値である暗号化カウンタ値３１０３に対してＣＲＣ演算を行う（ステップＳ２３）。すると、ＣＲＣ演算結果多重回路１４１は、ＣＲＣ演算回路１３１が演算したＣＲＣ演算結果３１０４を、無線通信装置２０１へ送信する送信データのヘッダ部分に付与する（ステップＳ２４）。変調回路１６１は、ＣＲＣ演算結果多重回路１４１がＣＲＣ演算結果３１０４を付与した送信データおよびタイミングパルスとなる変調回路入力信号１００３について所定の処理を行った後、無線通信装置２０１へ送信する（ステップＳ２５）。
【００３７】
次に、図４に示した無線通信システムにおける異常検出方法のうち、無線通信装置２０１における処理について説明する。図９は、図４に示した無線通信システムにおける異常検出方法のうち、無線通信装置２０１における処理を説明するためのフローチャートである。
【００３８】
まず、ＣＲＣ演算結果抽出回路２４１が、無線通信装置１０１から送信されてきた復号化回路入力信号２０１１である送信データのヘッダ部分からＣＲＣ演算結果を抽出する（ステップＳ３１）。また、カウンタ生成回路２１１が、無線通信装置１０１から送信されてきたタイミングパルスをカウントする（ステップＳ３２）。すると、ＡＥＳ暗号化回路２２１は、カウンタ生成回路２１１の出力であるカウント値４１０１を暗号化する（ステップＳ３３）。続いて、ＣＲＣ演算回路２３１は、ＡＥＳ暗号化回路２２１が暗号化した暗号化カウンタ値４１０３に対してＣＲＣ演算を実行する（ステップＳ３４）。ここで、ステップＳ３１の処理と、ステップＳ３２〜Ｓ３４の処理とは、どちらを先に行っても良く、その順序は規定しない。すると、ＣＲＣ演算結果比較回路２５１は、ＣＲＣ演算結果抽出回路２４１が抽出したＣＲＣ演算結果抽出値４１０５と、ＣＲＣ演算回路２３１が演算したＣＲＣ演算結果４１０４とを比較し（ステップＳ３５）、それらが互いに一致するかどうかを判定する（ステップＳ３６）。ＣＲＣ演算結果比較回路２５１は、ステップＳ３６の比較の結果、それらが互いに一致しない場合、所定のアラーム信号として、復号異常検出情報２１０２の「Ａｃｔｉｖｅ」ステータスを出力する（ステップＳ３７）。
（変形例）
【００３９】
復号異常の検出手段として、ＣＲＣ演算結果では無く、ＳＨＡ−１（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｈａｓｈ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）等の一方向ハッシュ関数を用いて計算したハッシュ値を使用するものであっても良い。この場合、ＣＲＣ演算回路１３１は、ＡＥＳ暗号化回路１２１が暗号化した値に対してＨａｓｈ値を誤り検出のための符号として演算するハッシュ値演算回路とする。また、ＣＲＣ演算回路２３１は、ＡＥＳ暗号化回路２２１が暗号化した値に対してＨａｓｈ値を誤り検出のための符号として演算するハッシュ値演算回路とする。
【００４０】
このように、ＡＥＳ暗号化機能を具備する無線通信装置において、送信回路で暗号化したカウンタ値のＣＲＣ演算を実行して無線制御オーバーヘッドに多重して対向装置へ伝送し、対向装置の受信回路でＣＲＣ演算結果を抽出して、受信回路で計算した暗号化したカウンタ値のＣＲＣ演算結果と比較する。これにより、無線劣化によるエラーと間違えることなくＡＥＳ復号異常の検出をすることができる。
【００４１】
以上、各構成要素に各機能（処理）それぞれを分担させて説明したが、この割り当ては上述したものに限定しない。また、構成要素の構成についても、上述した形態はあくまでも例であって、これに限定しない。
【００４２】
上述した無線通信装置１００，１０１，２００，２０１それぞれに設けられた各構成要素が行う処理は、目的に応じてそれぞれ作製された論理回路で行うようにしても良い。また、処理内容を手順として記述したコンピュータプログラム（以下、プログラムと称する）を無線通信装置１００，１０１，２００，２０１それぞれにて読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを無線通信装置１００，１０１，２００，２０１それぞれに読み込ませ、実行するものであっても良い。無線通信装置１００，１０１，２００，２０１それぞれにて読取可能な記録媒体とは、フロッピー（登録商標）ディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）  Ｄｉｓｃなどの移設可能な記録媒体の他、無線通信装置１００，１０１，２００，２０１それぞれに内蔵されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリやＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｃ  Ｄｒｉｖｅ）等を指す。この記録媒体に記録されたプログラムは、無線通信装置１００，１０１，２００，２０１それぞれに設けられたＣＰＵにて読み込まれ、ＣＰＵの制御によって、上述したものと同様の処理が行われる。ここで、ＣＰＵは、プログラムが記録された記録媒体から読み込まれたプログラムを実行するコンピュータとして動作するものである。
【符号の説明】
【００４３】
１１，２１    送信回路
１２，２２    受信回路
１００，１０１，２００，２０１    無線通信装置
１１０，２１０  カウンタ
１１１，２１１    カウンタ生成回路
１２０，２２０    暗号化部
１２１，２２１    ＡＥＳ暗号化回路
１３０，２３０    符号演算部
１３１，２３１    ＣＲＣ演算回路
１４０    演算結果付与部
１４１    ＣＲＣ演算結果多重回路
１５０    送信部
１６１    変調回路
１７１    暗号化回路
１８１    無線フレーム生成回路
１９１，３０１    ＸＯＲ
２４０    演算結果抽出部
２４１    ＣＲＣ演算結果抽出回路
２５０    比較部
２５１    ＣＲＣ演算結果比較回路
２６１    復調回路
２７１    復号化回路
２８１    無線フレーム抽出回路
２９１    無線アラーム検出回路
４０１，４０２    無線信号
１００１，１０１３，２００１，２０１３    Ｐａｙｌｏａｄデータ
１００２    暗号化回路入力信号
１００３    変調回路入力信号
１１０１，２１０１    無線アラーム群
２０１１    復号化回路入力信号
２０１２    無線フレーム抽出回路入力信号
２１０２    復号異常検出情報
２１０３    ＣＮＲ値
２１０４    無線断検出情報
３００２    暗号化無線フレーム信号
３１０１，４１０１    カウント値
３１０２，４１０２    暗号鍵
３１０３，４１０３    暗号化カウンタ値
３１０４，４１０４    ＣＲＣ演算結果
４００３    無線フレーム信号
４１０５    ＣＲＣ演算結果抽出値
１００００    無線制御オーバーヘッド
１０００１    フレームパタン
１０００２    自方向変調方式情報
１０００３    対向転送用変調方式情報
１０００４    暗号化カウンタ値のＣＲＣ演算結果
２００００    Ｐａｙｌｏａｄ
【図１】
2018207275.tif 000003
【図２】
2018207275.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018207275.tif 000008
【図７】
2018207275.tif 000009
【図８】
2018207275.tif 000010
【図９】
2018207275.tif 000011