(57)【要約】 【課題】ＳＫＧのＱｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ（量子化）ステップにおけるバーストの発生の抑止。【解決手段】無線通信装置は、所定の通信相手と無線フレームを交換し、所定の測定周期で、通信路の状態を表す値を測定する測定部と、前記通信路の状態を表す値を測定した時点以前の前記通信路の状態を表す値の時系列データと、所定の時系列モデルとを用いて得られた予測値を計算する予測値計算部と、前記通信路の状態を表す値と、前記予測値を閾値として用いて比較した結果によりビットを決定していくことにより、所定ビット長のデータを作成するビット列作成部と、を備え、所定の通信相手と、前記所定ビット長のデータから作成された秘密鍵を用いて通信する。【選択図】図１
2018074500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の通信相手と無線フレームを交換し、所定の測定周期で、通信路の状態を表す値を測定する測定部と、
前記通信路の状態を表す値を測定した時点以前の前記通信路の状態を表す値の時系列データと、所定の時系列モデルとを用いて得られた予測値を計算する予測値計算部と、
前記通信路の状態を表す値と、前記予測値を閾値として用いて比較した結果によりビットを決定していくことにより、所定ビット長のデータを作成するビット列作成部と、を備え、
所定の通信相手と、前記所定ビット長のデータから作成された秘密鍵を用いて通信する無線通信装置。
【請求項２】
前記予測値として、上側予測値と、下側予測値とを決定し、
前記通信路の状態を表す値が、前記上側予測値と前記下側予測値との間にある場合、当該時点における通信路の状態を表す値を、ビット列の作成に使用しない請求項１の無線通信装置。
【請求項３】
前記所定の通信相手と、受信したフレームをビット列の作成に使用したか否かを交換しながら、同期してビット列を作成する請求項２の無線通信装置。
【請求項４】
前記所定の通信相手から受信したフレームヘッダに基づいて、前記所定の通信相手がビット列の作成に使用しなかったフレームに対応するフレームからのビット列の作成を省略する請求項３の無線通信装置。
【請求項５】
前記時系列モデルとして、移動平均法を用いる請求項１から４いずれか一の無線通信装置。
【請求項６】
前記通信路の状態を表す値として、前記所定の通信相手とフレームの送受信を行った際のＲｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ（ＲＳＳＩ）を用いる請求項１から５いずれか一の無線通信装置。
【請求項７】
所定の通信相手と、所定ビット長のデータから作成された秘密鍵を用いて通信する無線通信装置が、
前記所定の通信相手と無線フレームを交換し、所定の測定周期で、通信路の状態を表す値を測定するステップと、
前記通信路の状態を表す値を測定した時点以前の前記通信路の状態を表す値の時系列データと、所定の時系列モデルとを用いて得られた予測値を計算するステップと、
前記通信路の状態を表す値と、前記予測値を閾値として用いて比較した結果によりビットを決定していくことにより、前記所定の通信相手との通信に用いる所定ビット長のデータを作成するステップと、
を含む暗号通信用データの作成方法。
【請求項８】
所定の測定周期で測定された通信路の状態を表す値の時系列データと、所定の時系列モデルとを用いて得られた予測値を計算する予測値計算部と、
前記通信路の状態を表す値と、前記予測値を閾値として用いて比較した結果によりビットを決定していくことにより、所定ビット長のデータを作成するビット列作成部と、を備えるビット列作成モジュール。
【請求項９】
所定の通信相手と無線フレームを交換し、所定の測定周期で、通信路の状態を表す値を測定する処理と、
前記通信路の状態を表す値を測定した時点以前の前記通信路の状態を表す値の時系列データと、所定の時系列モデルとを用いて得られた予測値を計算する処理と、
前記通信路の状態を表す値と、前記予測値を閾値として用いて比較した結果によりビットを決定していくことにより、前記所定の通信相手との通信に用いる所定ビット長のデータを作成する処理とを、
前記所定ビット長のデータから作成された秘密鍵を用いて、前記所定の通信相手と無線通信を行う無線通信装置に搭載されたコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、秘密鍵の作成方法、ビット列作成モジュール及びプログラムに関し、特に、秘密鍵を用いて暗号化通信を行う無線通信装置、秘密鍵の作成方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報漏えいを始めとする重大なセキュリティ事故が社会問題となっており、さまざまなセキュリティ技術の導入が検討されている。スマートフォンやＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）デバイスの普及によって、無線通信ネットワークは広く利用されるようになった。無線通信ネットワークの広がりとともに、盗聴という無線通信特有の脅威も大きくなりつつある。
【０００３】
従来から、盗聴に対抗するセキュリティ技術として、データの暗号化が行われてきた。暗号化方式として、共通鍵暗号方式と公開鍵暗号方式がある。共通鍵暗号方式は、低計算量でデータの暗号化が可能であるが、事前に秘密鍵を安全に共有する必要がある。公開鍵暗号方式は、秘密鍵を事前に共有する必要はないが、共通鍵暗号方式よりも計算コストの面で劣る。そのため、公開鍵暗号方式と共通鍵暗号方式を組み合わせることでデータの安全な通信が行われる。
【０００４】
具体的には、公開鍵暗号方式は共通鍵暗号方式における事前の秘密鍵共有のみに利用し、秘密鍵共有後は共通鍵暗号方式を用いてデータの暗号化を行うものである。通常のデータ通信においては、上記の方法が用いられる。しかしながら、公開鍵暗号方式をＩｏＴデバイスのような大量生産型の小型デバイスに実装する場合、デバイス毎に固有の秘密鍵を実装し、管理するコストが無視できなくなってくる。
【０００５】
上記コストを解消する方式として、非特許文献１記載のＳｅｃｒｅｔ  Ｋｅｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ（以下、「ＳＫＧ」）という技術が注目され始めている。ＳＫＧは通信路の双対性を用いて２人のユーザ間で秘密鍵を交換する技術である。ＳＫＧは、無線通信の電波の特徴を活かしたセキュリティ技術の分野、物理層セキュリティの分野に属する。
【０００６】
ここで、ＳＫＧについて簡単に説明する。以降、秘密鍵を交換するユーザをＡｌｉｃｅとＢｏｂ、盗聴者をＥｖｅと呼ぶこととする。通信路の双対性とは、ＡｌｉｃｅとＢｏｂの通信路の状態が同一時刻で同じことを意味する。通信路の状態とは、例えば、受信強度や受信信号の位相などである。理想的な通信路の双対性とは、ＡｌｉｃｅとＢｏｂが同一周波数で同時刻にフレームを送信して、同時に受信した場合、ＡｌｉｃｅとＢｏｂで測定される通信路の状態が同じになることである。
【０００７】
しかしながら、実際には、ＡｌｉｃｅとＢｏｂの通信路の状態が全く同じになることはない。その理由としては、ＡｌｉｃｅとＢｏｂが同一周波数で同時刻にフレームを送信かつ受信できないこと、通信路の熱雑音がＡｌｉｃｅとＢｏｂで独立なこと等が挙げられる。
【０００８】
そこで、ＳＫＧでは、通信路の双対性が不完全なことをアルゴリズムとして考慮しつつ、ＡｌｉｃｅとＢｏｂでそれぞれ測定した通信路の状態から秘密鍵を互いに共有する方法を提案している。アルゴリズムを説明する前に、ここで、盗聴者であるＥｖｅに関する想定を３つ説明する。
【０００９】
１つ目は、Ｅｖｅが電波の受信のみ可能であり、妨害電波を出すなどの送信はできないことである。したがって、ＡｌｉｃｅとＢｏｂの間で交換されるフレームの中身を確認することができる。
【００１０】
２つ目は、ＥｖｅがＡｌｉｃｅとＢｏｂで用いられるＳＫＧアルゴリズムを完全に知っていることである。したがって、仮にＡｌｉｃｅやＢｏｂがＳＫＧアルゴリズムに用いる入力データをＥｖｅが入手できれば、Ｅｖｅは、ＡｌｉｃｅとＢｏｂが共有する鍵と同じ秘密鍵を入手することができる。
【００１１】
３つ目は、ＥｖｅがＳＫＧアルゴリズムの入力データとしてＡｌｉｃｅやＢｏｂが用いる通信路の状態を入手できないことである。
【００１２】
無線通信における通信路の状態は、送受信者の物理的な位置に強く依存するため、３つ目の想定は、Ｅｖｅ、Ａｌｉｃｅ、Ｂｏｂの物理的な位置の条件によって担保される。つまり、ＥｖｅがＡｌｉｃｅもしくはＢｏｂと物理的に離れた位置にいるほど、ＥｖｅによってＡｌｉｃｅとＢｏｂの間で共有される通信路の状態を知ることが困難になる。
【００１３】
一般に、ＥｖｅとＡｌｉｃｅ、ＥｖｅとＢｏｂの物理的な距離が、共に通信に使用する電波の半波長以上離れていれば、ＡｌｉｃｅとＢｏｂの間の通信路の状態とＥｖｅとＡｌｉｃｅもしくはＢｏｂの間の通信路の状態は互いに無相関になると言われている。３つ目の想定は、言い換えると、ＥｖｅはＡｌｉｃｅとＢｏｂから通信に使用する電波の半波長以上離れた位置に存在することを意味する。
【００１４】
上記の想定から、ＳＫＧにおいてＥｖｅに秘密鍵の情報が漏えいする場合とは、ＡｌｉｃｅとＢｏｂの間で交換するフレームの中に、秘密鍵に関する情報を含めた場合のみである。
【００１５】
ＳＫＧのアルゴリズムは、秘密鍵に関する情報をフレーム内に含めて送受信するステップ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｎｃｉｌｉａｔｉｏｎステップ）を含むが、Ｅｖｅに漏洩する情報量を考慮した変換のステップ（Ｐｒｉｖａｃｙ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎステップ）によって、最終的にはＥｖｅが全く推定することができない秘密鍵に変換する。
【００１６】
ＳＫＧのアルゴリズムに関して説明する。図１６はアルゴリズム全体のフローである。ＳＫＧのアルゴリズムは、パラメータ設定、Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ，  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｎｃｉｌｉａｔｉｏｎ，  Ｐｒｉｖａｃｙ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎの４ステップに分割できる。それぞれのステップは順に実行される。
【００１７】
以降、説明の便宜のため、秘密鍵の作成に用いる「通信路の状態」として、Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ（ＲＳＳＩ）を使用するものとする。ＲＳＳＩとは、受信強度のアナログデータを意味する。
【００１８】
パラメータ設定ステップでは、ＡｌｉｃｅとＢｏｂの間でフレーム送受信を行い、ＲＳＳＩの確率分布やＲＳＳＩの自己相関を計測し、ＳＫＧアルゴリズムのパラメータ設定に利用する。パラメータとしては、例えば、サンプリング周期や後述する熱雑音の分散等が挙げられる。
【００１９】
Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎステップでは、ＡｌｉｃｅとＢｏｂの間で既知信号を挿入したフレームの送受信が行われる。ＡｌｉｃｅとＢｏｂはそれぞれ、フレームを受信する度に計測されるＲＳＳＩをサンプリングし、閾値判定によってビット列へ変換することを繰り返す。ビット列が所定の長さになったところで次のステップに移行する。
【００２０】
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｎｃｉｌｉａｔｉｏｎステップでは、通信路の双対性が部分的に破たんすることを考慮し、ＡｌｉｃｅとＢｏｂでそれぞれ生成したビット列の不一致を訂正する。訂正のために、例えば、Ａｌｉｃｅは、Ｂｏｂに対し、生成したビット列に関する圧縮情報を送信する。Ｂｏｂは受け取った情報を基に、Ｂｏｂが生成したビット列との不一致の確認と訂正を行う。上記は所定の回数繰り返される。
【００２１】
Ｐｒｉｖａｃｙ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎのステップでは、Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｎｃｉｌｉａｔｉｏｎステップを含む、一連のステップにおいて、Ｅｖｅにビット列の一部が漏れてしまうことを考慮し、ビット列をＥｖｅによって推測されることが困難な秘密鍵へ変換する。
【００２２】
特許文献１において、上記したＱｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎステップにおいてビット値の偏りが生じることが指摘されている。特許文献１では、検出したｎ個の第１の電波強度（上記ＲＳＳＩに相当）の一部であるｋ個の第１の電波強度ごとに決定されたｎ／ｋ個のしきい値を用いてｎ個の第１の電波強度を多値化することを提案している。具体的には特許文献１の時間的に連続した複数の電波強度プロファイル（例えば、同公報の図８、図９のＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ８）の中央値を閾値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１として、個々の電波強度との比較により多値化を行うことを提案している。
【００２３】
また非特許文献２においても、上記Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎステップにおいて固定の閾値を用いることはセキュリティ上問題があると指摘がなされている（ＩＶ．  ＳＴＵＤＹＩＮＧ  ＴＨＥ  ＩＭＰＡＣＴ  ＯＦ  ＱＵＡＮＴＩＺＡＴＩＯＮ  ＰＨＡＳＥ冒頭参照）。そこで、非特許文献２では、上下の閾値を最大値から所定の間隔で狭めていきながら、チャネル状態推定の値を多値化していく方法を提案している（Ｖ．ＡＮ  ＡＤＡＰＴＩＶＥ  ＱＵＡＮＴＩＺＡＴＩＯＮ  ＳＣＨＥＭＥ、Ｆｉｇ．５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開２００８−２４５０２１号公報
【非特許文献】
【００２５】
【非特許文献１】Ｕ．Ｍ．Ｍａｕｒｅｒ，“Ｓｅｃｒｅｔ  Ｋｅｙ  Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ｂｙ  Ｐｕｂｌｉｃ  Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ  ｆｒｏｍ  Ｃｏｍｍｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，”  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ，ｖｏｌ．３９，ｎｏ．３，ｐｐ．７３３−７４２，Ｍａｙ  １９９３．
【非特許文献２】Ｓ．Ｔｍａｒ，Ｂ．Ｈａｍｉｄａ，Ｊ．Ｂ．Ｐｉｅｒｒｏｔ，Ｃ．Ｃａｓｔｅｌｌｕｃｃｉａ，“Ａｎ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｆｏｒ  Ｓｅｃｒｅｔ  Ｋｅｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  Ｒａｄｉｏ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，”  ＩＥＥＥ  Ｎｅｗ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ＮＴＭＳ，２００９．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
以下の分析は、本発明によって与えられたものである。上記特許文献１や非特許文献２でも述べられているように、ＳＫＧのＱｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎステップで変換するビット列には、ランダム性が求められる。そのためには、Ａｌｉｃｅ側またはＢｏｂ側でのＲＳＳＩ等の「通信路の状態」のサンプリング周期（フレーム送信の周期）をその自己相関が十分小さくなる程度に長めに設定することが行われている。これにより、ビット列の基となる「通信路の状態」の値が互いに無相関となるため、ビット列もランダムとなる。
【００２７】
しかしながら、「通信路の状態」は時間や場所に応じて刻々と変わるものであり、サンプリング周期が適切な値より短く設定されてしまう場合がある。この場合、閾値判定によって同一のビット列が連続して抽出され、秘密鍵を生成する元のビット列のランダム性が失われる。以降、同一のビット列が連続することを「バースト」、その長さを「バースト長」と呼ぶこととする。
【００２８】
非特許文献２では、バーストを解消するために一定時間分のチャネル状態推定の値を蓄積し、蓄積したチャネル状態推定の値に基づいて、閾値を適応的に変えながら、多値化することが行われている。しかしながら、この方法では、一定時間分のＲＳＳＩを蓄積する必要があるために、遅延やメモリの増加といった問題が生じうる。
【００２９】
特許文献１の方法においても、同様に、チャネルごと、ｋ個の電波強度データごとに閾値を計算し、保持する必要があり、遅延やメモリの増加といった問題が生じうる。
【００３０】
本発明は、上記したＱｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎステップにおけるバーストの発生の抑止に貢献できる無線通信装置、秘密鍵の作成方法、ビット列作成モジュール及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
第１の視点によれば、所定の通信相手と無線フレームを交換し、通信路の状態を表す値を測定する測定部を備え、所定の通信相手と、所定ビット長のデータから作成された秘密鍵を用いて通信する無線通信装置が提供される。この無線通信装置は、さらに、前記通信路の状態を表す値を測定した時点以前の前記通信路の状態を表す値の時系列データと、所定の時系列モデルとを用いて得られた予測値を計算する予測値計算部を備える。この無線通信装置は、さらに、前記通信路の状態を表す値と、前記予測値を閾値として用いて比較した結果によりビットを決定していくことにより、前記所定の通信相手との通信に用いる所定ビット長のデータを作成するビット列作成部と、を備える。
【００３２】
第２の視点によれば、所定の通信相手と、所定ビット長のデータから作成された秘密鍵を用いて通信する無線通信装置が、前記所定の通信相手と無線フレームを交換し、通信路の状態を表す値を測定するステップと、前記通信路の状態を表す値をサンプリングした時点以前の前記通信路の状態を表す値の時系列データと、所定の時系列モデルとを用いて得られた予測値を計算するステップと、前記通信路の状態を表す値と、前記予測値を閾値として用いて比較した結果によりビットを決定していくことにより、前記所定の通信相手との通信に用いる所定ビット長のデータを作成するステップと、を含む暗号通信用データの作成方法が提供される。本方法は、前記秘密鍵を用いて通信する無線通信装置という、特定の機械に結びつけられている。
【００３３】
第３の視点によれば、所定の測定周期で測定された通信路の状態を表す値の時系列データと、所定の時系列モデルとを用いて得られた予測値を計算する予測値計算部と、前記通信路の状態を表す値と、前記予測値を閾値として用いて比較した結果によりビットを決定していくことにより、所定ビット長のデータを作成するビット列作成部と、を備えるビット列作成モジュールが提供される。
【００３４】
第４の視点によれば、所定の通信相手と無線フレームを交換し、通信路の状態を表す値を測定する処理と、前記通信路の状態を表す値を測定した時点以前の前記通信路の状態を表す値の時系列データと、所定の時系列モデルとを用いて得られた予測値を計算する処理と、前記通信路の状態を表す値と、前記予測値を閾値として用いて比較した結果によりビットを決定していくことにより、前記所定の通信相手との通信に用いる所定ビット長のデータを作成する処理とを、前記所定ビット長のデータから作成された秘密鍵を用いて、前記所定の通信相手と無線通信を行う無線通信装置に搭載されたコンピュータに実行させるプログラムが提供される。なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な（非トランジエントな）記憶媒体に記録することができる。即ち、本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、上記したＱｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎステップにおけるバーストの発生の抑止に貢献することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態の動作を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の無線通信装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の無線通信装置の詳細構成を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の無線通信装置の動作の一例を示す流れ図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の無線通信装置の動作の別の一例を示す流れ図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の無線通信装置（Ａｌｉｃｅ側）のサンプリング動作と、閾値の推移を示す図である。
【図８】図７のサンプリング値の閾値判定結果と、作成されるビット列の例である。
【図９】本発明の第１の実施形態の無線通信装置（Ｂｏｂ側）のサンプリング動作と、閾値の推移を示す図である。
【図１０】図９のサンプリング値の閾値判定結果と、作成されるビット列の例である。
【図１１】本発明の第１の実施形態の無線通信装置（Ａｌｉｃｅ側）の別のサンプリング動作と、閾値の推移を示す図である。
【図１２】図１１のサンプリング値の閾値判定結果と、作成されるビット列の例である。
【図１３】本発明の第１の実施形態の無線通信装置（Ｂｏｂ側）の別のサンプリング動作と、閾値の推移を示す図である。
【図１４】図１３のサンプリング値の閾値判定結果と、作成されるビット列の例である。
【図１５】本発明の変形実施形態の構成を示す図である。
【図１６】背景技術として説明するＳＫＧのアルゴリズム（処理フロー）を示したシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
はじめに本発明の一実施形態の概要について図面を参照して説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。また、以降の説明で参照する図面等のブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。
【００３８】
本発明は、その一実施形態において、図１に示すように、測定部１１Ａと、予測値計算部１２Ａと、ビット列作成部１３Ａと、を備える無線通信装置の組にて実現できる。
【００３９】
より具体的には、測定部１１Ａは、所定の通信相手（図１、図２の無線通信装置（ＢＯＢ））と無線フレームを交換し、所定の測定周期で、通信路の状態を表す値を測定する（図２の上段吹き出し内のＯ印参照）。予測値計算部１２Ａは、前記通信路の状態を表す値を測定した時点以前の前記通信路の状態を表す値の時系列データと、所定の時系列モデルとを用いて得られた予測値を計算する（図２の中段吹き出し内のＸ印参照）。ビット列作成部１３Ａは、前記通信路の状態を表す値と、前記予測値を閾値として用いて比較した結果によりビットを決定していくことにより、前記所定の通信相手との通信に用いる所定ビット長のデータを作成する（図２の下段吹き出し内参照）。
【００４０】
なお、図１においては省略されているが、図１の無線通信装置（ＢＯＢ）も同様に、測定部１１Ａと、予測値計算部１２Ａと、ビット列作成部１３Ａと、を備えることで、互いに所定ビット長のデータを作成可能となる。そして、図１の無線通信装置（Ａｌｉｃｅ）と無線通信装置（Ｂｏｂ）は、前記所定ビット長のデータから共通の秘密鍵を作成し、この秘密鍵を用いて暗号化通信を実施する。
【００４１】
上記した本発明によれば、ＳＫＧのＱｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ（量子化）ステップにおいて、サンプリング間隔（測定間隔）が不適切な長さであっても、バーストの発生を抑止することができる。その理由は、通信路の状態を表す値の時系列データを用いて、閾値を動的に変更する構成を採用したことにある。
【００４２】
［第１の実施形態］
続いて、Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ（量子化）ステップにおいて、ビット列を得るために用いる閾値を動的に変更する方法として移動平均モデルを用いた本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の第１の実施形態の無線通信装置の概略構成を示す図である。
【００４３】
図３に示したように、第１の実施形態の無線通信装置１０００Ａは、パラメータ設定ステップを実施するパラメータ設定部２０、Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎステップを実施するＱｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ部１０、Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｎｃｉｌｉａｔｉｏｎステップを実施するＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｎｃｉｌｉａｔｉｏｎ部３０、Ｐｒｉｖａｃｙ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎステップを実施するＰｒｉｖａｃｙ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ部４０を備えている。なお、各部の基本動作は図１６に示したものと同様である（図１６の破線の矢印は、フレームの送信を意味する）。
【００４４】
パラメータ設定部２０は、通信相手となる無線通信装置同士（以下、ＡｌｉｃｅとＢｏｂと呼ぶ）が、それぞれ通信路の状態を測定して、パラメータ設定を行う。具体的には、ＲＳＳＩの確率密度分布、熱雑音の分散（σ２）、ＲＳＳＩの自己相関等のパラメータの計算を行う。
【００４５】
ＲＳＳＩの確率密度分布は、Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎステップにおける各閾値の中央値を設定する際に用いる。具体的には、無線通信装置が、ＲＳＳＩの確率密度分布に基づいて閾値の中央値を設定する。これにより、サンプリングされたＲＳＳＩを閾値判定してビット列に変換する際に、ビット列の発生頻度が等確率になるようにすることができる。なお、１つのサンプルのＲＳＳＩから１ビットの情報を変換する場合は、閾値の中央値は一つ設定すればよく、ＲＳＳＩの平均値をそのまま閾値の中央値とすればよい。
【００４６】
熱雑音の分散（σ２）は閾値の未判定領域の設定に用いる。ＡｌｉｃｅとＢｏｂでそれぞれ測定したＲＳＳＩは少なくとも熱雑音の影響で不一致が生じる。そのため、熱雑音の大きさに応じた不確かさを吸収するために、未判定領域を設ける必要がある。熱雑音の分散は、この未判定領域の大きさを決めるために使用される。
【００４７】
ＲＳＳＩの自己相関はサンプリング周期の決定に利用する。具体的には、ＲＳＳＩの相関が十分小さくなるように、サンプリング周期を設定する。その理由は、ＲＳＳＩから閾値判定によって生成されたビット列の相関を小さくするためである。
【００４８】
Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ部１０は、図１に示した構成と同様に、サンプリング部１１と、予測値計算部１２と、ビット列作成部１３と、を含んでいる。
【００４９】
図４は、上記測定部、予測値計算部及びビット列作成部に相当する機能要素を含んだ無線通信装置（Ａｌｉｃｅ）１０００Ａの詳細構成を示す図である。図４を参照すると、受信アンテナ３０１と、フレーム同期部３０２と、ヘッダー読み込み部３０３と、ＲＳＳＩサンプリング部３０４と、閾値判定部３０５と、メモリ３０６と、ヘッダー生成部３０７と、フレーム生成部３０８と、送信アンテナ３０９と、閾値更新部３１０とを備えた構成が示されている。なお、図３では省略しているが、無線通信装置（Ｂｏｂ）１０００Ｂも図３のＡｌｉｃｅと同様の構成を備えているものとする。
【００５０】
受信アンテナ３０１は、Ｂｏｂから送信されたフレームを受信する。送信アンテナ３０９は、作成したフレームをＢｏｂに向けて送信する。
【００５１】
フレーム同期部３０２は、受信アンテナ３０１を介して受信した受信信号を入力として、フレームに挿入されている既知信号を用いた同期を行う。
【００５２】
ヘッダー読み込み部３０３では、Ｂｏｂ側から受信したフレームのヘッダに埋め込まれたＢｏｂ側でのビット列生成の成否などの情報を抽出する。
【００５３】
ＲＳＳＩサンプリング部３０４は、上述した測定部に相当し、フレームの受信強度としてＲＳＳＩを測定する。測定したＲＳＳＩは、閾値判定部３０５と閾値更新部３１０とに送られる。
【００５４】
閾値判定部３０５は、上述したビット列作成部に相当し、予め設定された閾値を用いて、ＲＳＳＩをビット列に変換可能か否かと、具体のビット値を判定する。具体のビット値の判定に成功した場合、閾値判定部３０５は、メモリ３０６にビット列を保存する。メモリ保存されたビット列の長さが所定の長さ（例えばＮビット）に達した時、次ステップのＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｎｃｉｌｉａｔｉｏｎステップに移行する。
【００５５】
ヘッダー生成部３０７は、閾値判定部３０５において具体のビット値の判定に成功したか否かを示す情報を含んだヘッダーを生成する。以下、本実施形態では、具体のビット値の判定に成功した場合は値“１”を、具体のビット値の判定に失敗した場合は、値“０”をヘッダーの所定フィールドに挿入するものとする。
【００５６】
フレーム生成部３０８では、ヘッダー生成部３０７にて生成されたヘッダーに、フレーム同期用の既知信号を付加する等してフレームを作成する。
【００５７】
閾値更新部３１０は、上述した予測値計算部に相当し、ＲＳＳＩサンプリング部３０４の出力であるサンプリングされたＲＳＳＩを、時系列データとして、内部メモリに保存する。閾値更新部３１０は、この内部メモリに保存した現在から過去数回までのＲＳＳＩサンプリング値（時系列データ）を用いて、閾値判定部３０５における判定に用いる閾値を更新する。
【００５８】
以下の説明では、閾値更新部３１０は、直近３回分の時系列データの平均を計算する３区間移動平均モデルを用いて、閾値の中央値（μｉ）を計算するものとして説明する。また、以下の説明では、閾値更新部３１０は、新しいＲＳＳＩサンプリング値を受信する度に閾値を計算するものとして説明するが、閾値の更新頻度をユーザが変更できるようにしてもよい。例えば、５区間移動平均モデルを用いる場合、ＲＳＳＩサンプリング値を受信する度に閾値を計算してもよいが、ＲＳＳＩサンプリング値を２つ受信した段階で、閾値を計算する等して計算量を減らすようにしてもよい。
【００５９】
なお、図３、図４に示した無線通信装置の各部（処理手段）は、無線通信装置が搭載されたコンピュータに、そのハードウェアを用いて、上記した各処理を実行させるコンピュータプログラムにより実現することもできる。
【００６０】
続いて、本実施形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。はじめに、Ａｌｉｃｅ側のＱｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎステップにおけるビット列を生成する手順に関して説明する。図５は、本発明の第１の実施形態の無線通信装置（Ａｌｉｃｅ）の動作の一例を示す流れ図である。なお、以下の説明において、ｋはＱｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎステップで生成するビット列の番号を表し、ＡｌｉｃｅとＢｏｂのフロー内で独立にインクリメント（１ずつ加算）されて、それぞれ更新される。
【００６１】
図５に示すように、まず、Ａｌｉｃｅは、通信相手となるＢｏｂからフレームを受信すると、フレーム内の既知信号を用いてフレーム同期を行う（図５の３２１）。
【００６２】
次に、Ａｌｉｃｅは、Ｂｏｂから受信したフレームのヘッダーの所定フィールドから、Ｂｏｂ側でビット列を生成できたか否かを示す情報を取り出してその値を確認する（図５の３２２、Ｄ１）。なお、Ｂｏｂから受信したフレームには、Ｂｏｂが第ｋ番目のビット列を生成できたか否かを示す情報がヘッダー内に挿入されているものとする（後述）。
【００６３】
具体的には、Ａｌｉｃｅは、ヘッダーから取り出した情報の値が“１”の場合、Ｂｏｂがビット列の生成に成功したとみなす。一方、当該情報の値が“０”の場合、Ａｌｉｃｅは、Ｂｏｂがビット列の生成に失敗したとみなす。
【００６４】
ステップＤ１において、Ｂｏｂがビット列の生成に成功したと判定された場合（図５のＤ１のＹｅｓ）、Ａｌｉｃｅは、第ｋ番目のビット列生成がＡｌｉｃｅとＢｏｂで完了したとみなし、ｋをインクリメントする（図５の３２３）。
【００６５】
一方、ステップＤ１において、Ｂｏｂがビット列の生成に失敗したと判定された場合（図５のＤ１のＮｏ）、Ａｌｉｃｅは、第ｋ番目のビット列生成をやり直すため、ｋのインクリメントを行わない（ステップ３２４にジャンプ）。
【００６６】
次に、Ａｌｉｃｅは、フレーム受信時のＲＳＳＩをサンプリングして読み取る（図５の３２４）。
【００６７】
次に、Ａｌｉｃｅは、ＲＳＳＩサンプリング３２４にて測定したＲＳＳＩを含む、ＲＳＳＩの時系列データを用いて、閾値の更新を行う（図５の３３０）。例えば、図７に示すようなサンプリング値が得られている場合、Ａｌｉｃｅは、直近３つのＲＳＳＩサンプリング値の平均を計算し、閾値の中央値（μｉ）と、予め計算しておいた熱雑音の分散（σ２）を用いて得られたασを１Ｗとして、閾値の上限μｉ＋ασと下限μｉ−ασとを計算する。なお、αは調整係数である。
【００６８】
次にＡｌｉｃｅは、ＲＳＳＩサンプリング値と、図５の３３０で計算した閾値とを比較して、閾値判定を行う（図５の３２５）。
【００６９】
Ａｌｉｃｅのｉ番目のＲＳＳＩサンプリング値（ｓｉと記す）のビット判定方法は、以下の式（１）で表すことができる。
【数１】
2018074500.tif 000003
【００７０】
上記閾値判定の結果、０又は１のビット列を生成でき、かつ、ビット列を示すｋがＮとなっている場合、メモリ保存されたビット列の長さが所定の長さ（例えばＮビット）に達し、ＡｌｉｃｅとＢｏｂの双方がＮビットの生成に成功したことになるので、Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｎｃｉｌｉａｔｉｏｎステップに移行する（図５のＤ２のＹｅｓ）。
【００７１】
一方、０又は１のビット列を生成できたが、ｋ＜Ｎである場合、ビット列の生成を継続することになる。この場合、Ａｌｉｃｅは、Ｂｏｂに対して、該当ビット列の生成に成功したことを伝えるため、所定フィールドに値“１”を埋め込んだヘッダーを作成する。また、ビット列を生成できなかった場合（未判定）、Ｂｏｂに対して、該当ビット列の生成に失敗したことを伝えるため、Ａｌｉｃｅは、所定フィールドに値“０”を埋め込んだヘッダーを作成する。
【００７２】
次に、Ａｌｉｃｅは、上記作成したヘッダーに、フレーム同期用の既知信号を付加する等してフレームを作成し、Ｂｏｂへ送信する。
【００７３】
続いて、上記Ａｌｉｃｅ側とフレームを授受するＢｏｂ側の動作について説明する。図６は、本発明の第１の実施形態の無線通信装置（Ｂｏｂ）の動作の一例を示す流れ図である。基本的な処理はＡｌｉｃｅ側と同様であるが、閾値の計算のためＲＳＳＩサンプリング等の順序に変更が加えられている。
【００７４】
図６に示すように、まず、Ｂｏｂは、上記図５のステップ３２７でＡｌｉｃｅからフレームを受信すると、フレーム内の既知信号を用いてフレーム同期を行う（図５の３２１）。
【００７５】
次に、Ｂｏｂは、フレーム受信時のＲＳＳＩをサンプリングして読み取る（図６の３２４）。
【００７６】
次に、Ｂｏｂは、ＲＳＳＩサンプリング３２４にて測定したＲＳＳＩを含む、ＲＳＳＩの時系列データを用いて、閾値の更新を行う（図６の３３０）。閾値の計算の方法は、Ａｌｉｃｅの場合と同様であるので説明を省略する。
【００７７】
次にＢｏｂは、Ａｌｉｃｅから受信したフレームのヘッダーの所定フィールドから、Ａｌｉｃｅ側でビット列を生成できたか否かを示す情報を取り出してその値を確認する（図６の３２２、Ｄ１）。なお、図５のヘッダー生成３２６で説明したように、Ａｌｉｃｅから受信したフレームには、Ａｌｉｃｅが第ｋ番目のビット列を生成できたか否かを示す情報がヘッダー内に挿入されている。
【００７８】
ステップＤ１において、Ａｌｉｃｅがビット列の生成に成功したと判定された場合（図６のＤ１のＹｅｓ）、Ｂｏｂは、ステップ３２４で読み取ったＲＳＳＩサンプリング値と、図６の３３０で計算した閾値とを比較して、閾値判定を行う（図６の３２５）。判定方法は、上述の式（１）と同じである。ステップＤ１において、Ａｌｉｃｅがビット列の生成に失敗したと判定された場合（図６のＤ１のＮｏ）、Ｂｏｂは、該当フレームから読み取ったＲＳＳＩによる閾値判定やインクリメントを行わず、ヘッダーの作成を行う（ステップ３２６へ）。
【００７９】
上記閾値判定の結果、０又は１のビット列を生成できた場合、ビット列の生成を継続することになる。この場合、Ｂｏｂは、Ａｌｉｃｅに対して、該当ビット列の生成に成功したことを伝えるため（Ａｌｉｃｅにｋのインクリメントを促す）、所定のフィールドに値“１”を埋め込んだヘッダーを作成する（図６の３２６）。また、ビット列を生成できなかった場合（未判定）又は、ステップＤ１にてＡｌｉｃｅがビット列の生成に失敗していることが判明している場合、Ａｌｉｃｅに対して、該当ビット列の生成に失敗したことを伝えるため（Ａｌｉｃｅにｋのインクリメントを抑止させる）、Ｂｏｂは、所定フィールドに値“０”を埋め込んだヘッダーを作成する（図６の３２６）。
【００８０】
次に、Ｂｏｂは、上記作成したヘッダーに、フレーム同期用の既知信号を付加する等してフレームを作成し、Ａｌｉｃｅへ送信する（図６の３２７）。Ａｌｉｃｅ側では、図５に示したフレームの処理が行われる。
【００８１】
以上のように、Ｂｏｂ側では、ヘッダー読み込み３２２の前に、ＲＳＳＩサンプリング３２４を実施する手順となっている。その理由は、図５に示すＡｌｉｃｅの手順では、ヘッダー読み込み３２２の結果によって、ｋのインクリメントを先に実施してしまう場合があり、閾値判定３２５においてＡｌｉｃｅと同じｋ番目のビットを生成する必要があるためである。
【００８２】
以上のように、ＡｌｉｃｅとＢｏｂがフレームを授受しつつ、そのＲＳＳＩを計測し、閾値を更新しながら、ビット生成を行うことでＮビットのデータが生成される。
【００８３】
以下、具体的なデータの例を示して、本発明によりバーストの発生が抑止される仕組みについて説明する。
【００８４】
図７は、Ａｌｉｃｅ側にて観測されるＢｏｂ−Ａｌｉｃｅ間のＲＳＳＩ値の変化を表したチャートである。図７中の円は、Ｂｏｂから受信したフレームを元に、サンプリングを行った位置と実際に測定されたＲＳＳＩの値を表している。また、図７の一点鎖線は、閾値の中央値（μｉ）と熱雑音の分散から計算した閾値の上限μｉ＋ασを示している。同様に、図７の破線は、閾値の下限μｉ−ασを示している。
【００８５】
図８は、図７の各サンプリング位置で得られたＲＳＳＩと、その３区間移動平均モデルにて逐次更新される閾値の中央値（μｋＡ）と、閾値の上限μｋＡ＋ασ及び下限μｋＡ−ασとこれらによる閾値判定結果を示している。なお、以下、表中の添え字ｋＡ、ｋＢのうちのＡ、ＢはそれぞれＡｌｉｃｅ、Ｂｏｂを表している。なお、図８では、説明の関係上、過去のＲＳＳＩを０として、初回と第２回の各閾値を計算している。このため、それぞれの値が低く計算され、初回の判定ビット値が１になっている。実際には、過去のＲＳＳＩとして測定した値を用いてもよいし、所定のデフォルト値を用いて計算してもよい。
【００８６】
図７と図８に示されているとおり、閾値の中央値（μｋＡ）は、ＲＳＳＩが測定される度に更新されている。なお、本実施形態では、ＲＳＳＩが更新される度に閾値を更新するものとして説明したが、本発明は閾値の更新頻度に関して制約を与えないことをここに明記しておく。即ち、閾値の中央値（μｋＡ）の更新頻度はフレームの都度でなくてもよく、例えば、数フレーム受信ごとに閾値の中央値（μｋＡ）を計算したり、フレームの受信とは独立して所定の時間間隔で閾値の中央値（μｋＡ）を計算することとしてもよい。
【００８７】
上記図５にて説明したように、ＲＳＳＩのサンプリング値が閾値の上限より大きい場合を１、ＲＳＳＩのサンプリング値が閾値の下限より小さい場合を０、それ以外の場合を未判定とすると、閾値判定結果は、図８の上の表の最下段に示すとおりとなる。未判定の場合、ビット値の作成は行われず、フレームの再送が行われるので、図７のサンプリングデータから、図８の下の表のようなビット列が得られることになる。
【００８８】
図９は、上記Ａｌｉｃｅと通信するＢｏｂ側にて観測されるＡｌｉｃｅ−Ｂｏｂ間のＲＳＳＩ値の変化を表したチャートである。図９中の円は、Ａｌｉｃｅから受信したフレームを元に、サンプリングを行った位置と実際に測定されたＲＳＳＩの値を表している。冒頭に述べた通信路の双対性により、ＢｏｂにおけるＲＳＳＩの変化はＡｌｉｃｅ側と同様の波形となる。また、図９の一点鎖線は、閾値の中央値（μｉ）と熱雑音の分散から計算した閾値の上限μｉ＋ασを示している。同様に、図９の破線は、閾値の下限μｉ−ασを示している。
【００８９】
図１０は、図９の各サンプリング位置で得られたＲＳＳＩと、その３区間移動平均モデルにて逐次更新される閾値の中央値（μｋＢ）と、閾値の上限μｋＢ＋ασ及び下限μｋＢ−ασと、これらによる閾値判定結果を示している。
【００９０】
上記図６にて説明したように、ＲＳＳＩのサンプリング値が閾値の上限より大きい場合を１、ＲＳＳＩのサンプリング値が閾値の下限より小さい場合を０、それ以外の場合を未判定とすると、閾値判定結果は、図１０の上の表の最下段に示すとおりとなる。また、サンプリング番号＃３のフレームから得られたＲＳＳＩは、閾値との比較ではビット値＝１を作成する値であるが、Ａｌｉｃｅ側で未判定となっているため、Ｂｏｂは、閾値判定以下を省略している（図６の３２２、Ｄ１参照）。このような閾値判定を省略した場合及び未判定の場合、ビット値の作成は行われず、フレームの再送が行われるので、図７のサンプリングデータから、図８の下の表のようなビット列が得られることになる。
【００９１】
結果として、Ａｌｉｃｅ側とＢｏｂ側で得られるビット列は、図８と図１０のとおり同一となる。
【００９２】
続いて、サンプリング周期が適切な値より短く設定されている場合における本発明の効果について説明する。
【００９３】
図１１は、Ａｌｉｃｅ側にて観測されるＢｏｂ−Ａｌｉｃｅ間のＲＳＳＩ値の変化を表したチャートである。図１１中の円は、Ｂｏｂから受信したフレームを元に、サンプリングを行った位置と実際に測定されたＲＳＳＩの値を表している。図１１に示すようなＲＳＳＩのパターンに対し、図１１に示すサンプリング周期にて、閾値を固定した方法を適用すると、バーストが発生することは明らかである。
【００９４】
図１２は、図１１の各サンプリング位置で得られたＲＳＳＩと、その３区間移動平均モデルにて逐次更新される閾値の中央値（μｋＡ）と、閾値の上限μｋＡ＋ασ及び下限μｋＡ−ασと、これらによる閾値判定結果を示している。なお、図１２の例では、ＲＳＳＩの変化が少ないため、分散も小さくなり、上下の閾値のレンジも狭くなっている。
【００９５】
上記図５にて説明したように、ＲＳＳＩのサンプリング値が閾値の上限より大きい場合を１、ＲＳＳＩのサンプリング値が閾値の下限より小さい場合を０、それ以外の場合を未判定とすると、閾値判定結果は、図１２の上の表の最下段に示すとおりとなる。未判定の場合、ビット値の作成は行われず、フレームの再送が行われるので、図１１のサンプリングデータから、図１２の下の表のようなビット列が得られることになる。
【００９６】
図１３は、Ｂｏｂ側にて観測されるＡｌｉｃｅ−Ｂｏｂ間のＲＳＳＩ値の変化を表したチャートである。冒頭に述べた通信路の双対性により、ＢｏｂにおけるＲＳＳＩの変化はＡｌｉｃｅ側と同様の波形となる。図１３に示すようなＲＳＳＩのパターンの場合に対し、図１３に示すサンプリング周期にて、閾値を固定した方法を適用すると、バーストが発生することは明らかである。
【００９７】
図１４は、図１３の各サンプリング位置で得られたＲＳＳＩと、その３区間移動平均モデルにて逐次更新される閾値の中央値（μｋＢ）と、閾値の上限μｋＢ＋ασ及び下限μｋＢ−ασと、これらによる閾値判定結果を示している。
【００９８】
上記図６にて説明したように、ＲＳＳＩのサンプリング値が閾値の上限より大きい場合を１、ＲＳＳＩのサンプリング値が閾値の下限より小さい場合を０、それ以外の場合を未判定とすると、閾値判定結果は、図１４の上の表の最下段に示すとおりとなる。Ａｌｉｃｅ側でビット値の作成に失敗したことにより閾値判定を省略した場合及び未判定の場合、ビット値の作成は行われず、フレームの再送が行われるので、図１３のサンプリングデータから、図１４の下の表のようなビット列が得られることになる。
【００９９】
図１１〜図１４からも明らかなとおり、本実施形態によれば、ＲＳＳＩのばらつき具合により、未判定とする範囲が変わるため、サンプリング周期が適切な値より短く設定されている場合においても、非バースト性のビット列を得ることが可能となる。
【０１００】
また、本発明においても、ＲＳＳＩの変動が少ない状態が継続する場合、ビット列が全く生成できないことになる。しかしながら、この場合、Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｎｃｉｌｉａｔｉｏｎステップに移行することもないため、鍵共有自体が行われず、セキュリティの低い鍵で通信が行われることを未然に防ぐことができる。これに対し、背景技術に述べた閾値固定の方法では、バースト性のデータにて秘密鍵の作成が行われる可能性があるため、本発明の方が、セキュリティが高いと言える。
【０１０１】
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。例えば、各図面に示した装置の構成、各要素の構成、フレームの構成等は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。
【０１０２】
上記した本実施形態では、時系列モデルとして、閾値判定に好適な値が得られるという点と、計算コストが低いとの双方の観点で、連続する３点のサンプリング値を用いた３区間移動平均モデルを用いるものとして説明したが、モデル選択に特段の理由はなく、別の時系列モデルを同様に利用することが可能である。その他の時系列モデルとしては、自己回帰モデル（ＡＲモデル）、自己回帰移動平均モデル（ＡＲＭＡモデル）、確率漸化式を用いたモデルなどを挙げることができる。
【０１０３】
例えば、ＡＲモデルを用いる場合、ある時点ｔの閾値（予測値）ＲＳＳＩｔは、ＲＳＳＩデータの過去のデータを用いた次式（２）より計算することができる。なお、式（２）において、ｃは定数項、φはモデルパラメータ、εｔはホワイトノイズ項である。
【数２】
2018074500.tif 000004
【０１０４】
また、上記した実施形態では、「通信路の状態」として、ＲＳＳＩを使用するものとして説明したが、例えば、非特許文献２で用いられているチャネルレスポンス（ＣＲ）等を用いてもよい。
【０１０５】
また、上記した実施形態では、無線通信装置単体で、実施する例を挙げて説明したが、ビット列作成機能を分離した形態も採用可能である。例えば図１５に示すように、サンプリング処理を無線通信装置で行い、予測値（閾値）の計算（図１５の予測値計算部４２Ａ）と、ビット列の作成（図１５のビット列作成部４３Ａ）を無線通信端末とハードウェア上独立したビット列作成モジュール４００Ａにて行う構成も採用可能である。この場合、ビット列作成モジュール４００Ａの予測値計算部４２Ａ及びビット列作成部４３Ａが、上記した予測値計算部４２Ａ（又は図４の閾値更新部３１０）及びビット列作成部４３Ａ（又は図４の閾値判定部３０５）と同様に動作することになる。
【０１０６】
最後に、本発明の好ましい形態を要約する。
［第１の形態］
（上記第１の視点による無線通信装置参照）
［第２の形態］
上記した無線通信装置は、前記予測値として、上側予測値と、下側予測値とを決定し、前記通信路の状態を表す値が、前記上側予測値と下側予測値との間にある場合、当該時点における通信路の状態を表す値を、ビット列の作成に使用しないことが好ましい。
［第３の形態］
上記した無線通信装置は、前記所定の通信相手と、受信したフレームをビット列の作成に使用したか否かを交換しながら、同期してビット列を作成する構成とすることができる。
［第４の形態］
上記した無線通信装置は、前記所定の通信相手から受信したフレームヘッダに基づいて、前記所定の通信相手がビット列の作成に使用しなかったフレームからのビット列の作成を省略する構成とすることができる。
［第５の形態］
上記した無線通信装置が閾値の計算に用いる前記時系列モデルとして、移動モデルのほか、自己回帰モデル、自己回帰移動平均モデルを用いることができる。
［第６の形態］
前記通信路の状態を表す値として、前記所定の通信相手とフレームの送受信を行った際のＲｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ（ＲＳＳＩ）を用いることができる。
［第７の形態］
（上記第２の視点による暗号通信用データの作成方法参照）
［第８の形態］
（上記第３の視点によるビット列作成モジュール参照）
［第９の形態］
（上記第４の視点によるコンピュータプログラム参照）。
なお、上記第７〜第９の形態は、第１の形態と同様に、第２〜第６の形態に展開することが可能である。
【０１０７】
なお、上記の特許文献および非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ部
１１  サンプリング部
１１Ａ  測定部
１２、１２Ａ、４２Ａ  予測値計算部
１３、１３Ａ、４３Ａ  ビット列作成部
２０  パラメータ設定部
３０  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｎｃｉｌｉａｔｉｏｎ部
４０  Ｐｒｉｖａｃｙ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ部
１００Ａ、１００Ｂ、１０００Ａ、１０００Ｂ  無線通信装置
３０１  受信アンテナ
３０２  フレーム同期部
３０３  ヘッダー読み込み部
３０４  ＲＳＳＩサンプリング部
３０５  閾値判定部（ビット列作成部）
３０６  メモリ
３０７  ヘッダー生成部
３０８  フレーム生成部
３０９  送信アンテナ
３１０  閾値更新部（予測値計算部）
３２１  フレーム同期
３２２  ヘッダー読み込み
３２３  インクリメント
３２４  ＲＳＳＩサンプリング
３２５  閾値判定
３２６  ヘッダー生成
３２７  フレーム生成
３３０  閾値更新
４００Ａ  ビット列作成モジュール
Ｓ１００  Ａｌｉｃｅのパラメータ設定ステップ
Ｓ２００  Ｂｏｂのパラメータ設定ステップ
Ｓ３００  ＡｌｉｃｅのＱｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎステップ
Ｓ４００  ＢｏｂのＱｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎステップ
Ｓ５００  ＡｌｉｃｅのＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｎｃｉｌｉａｔｉｏｎステップ
Ｓ６００  ＢｏｂのＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｎｃｉｌｉａｔｉｏｎステップ
Ｓ７００  ＡｌｉｃｅのＰｒｉｖａｃｙ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎステップ
Ｓ８００  ＢｏｂのＰｒｉｖａｃｙ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎステップ
【図１】
2018074500.tif 000005
【図２】
2018074500.tif 000006
【図３】
2018074500.tif 000007
【図４】
2018074500.tif 000008
【図５】
2018074500.tif 000009
【図６】
2018074500.tif 000010
【図７】
2018074500.tif 000011
【図８】
2018074500.tif 000012
【図９】
2018074500.tif 000013
【図１０】
2018074500.tif 000014
【図１１】
2018074500.tif 000015
【図１２】
2018074500.tif 000016
【図１３】
2018074500.tif 000017
【図１４】
2018074500.tif 000018
【図１５】
2018074500.tif 000019
【図１６】
2018074500.tif 000020