(57)【要約】  物理層セキュリティ鍵を生成する方法および装置が提供される。ＣＩＲ（チャネルインパルス応答）測定が記録される。各ＣＩＲ測定は、タイムスタンプに関連付けられる。可能な場合、タイムスタンプは、別の複数のＣＩＲ測定に関連付けられたタイムスタンプとペアにされる。ペアにされたタイムスタンプに関連付けられたＣＩＲデータは集約される。集約されたＣＩＲ測定の各々は、調整され、少なくとも１つのＣＩＲ測定が、秘密鍵生成において使用するために選択される。
2011504014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理層セキュリティ鍵を生成する方法であって、
第１のチャネルインパルス応答（ＣＩＲ）測定に関連付けられた第１のタイムスタンプを第２のタイムスタンプとペアにするステップであって、前記第１のタイムスタンプは、第１の複数のＣＩＲ測定における第１のＣＩＲ測定に関連付けられ、前記第２のタイムスタンプは、第２の複数のＣＩＲ測定における第２のＣＩＲ測定に関連付けられるステップと、
前記第１の複数のＣＩＲ測定の各ＣＩＲ測定を事後処理するステップと、
前記事後処理されたＣＩＲ測定から少なくとも１つのサンプルを選択するステップと、
前記少なくとも１つの選択されたサンプルから物理層秘密鍵を生成するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の複数のＣＩＲ測定の各ＣＩＲ測定は、６４個の複素サンプルを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の複数のＣＩＲ測定の妥当性を確認するステップ
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ペアにする前記ステップは、
前記第１のタイムスタンプが停止時間よりも古いかどうかを決定するステップと、
停止時間よりも古い第１のタイムスタンプに応答して、前記第１のタイムスタンプおよび前記関連付けられたＣＩＲ測定を削除するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
事後処理する前記ステップは、
前記第１の複数のＣＩＲ測定の各ＣＩＲ測定を刈り込むステップと、
前記刈り込まれたＣＩＲ測定をアップサンプリングするステップと、
前記アップサンプリングされたＣＩＲ測定をシフトするステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
刈り込む前記ステップは、
各ＣＩＲ測定ごとに、順次的な複数のサンプルを選択するステップであって、前記選択された順次的な複数のサンプルは、その中央に大きさが最大のサンプルを有しているステップ
を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
アップサンプリングする前記ステップは、
各ＣＩＲ測定における各サンプルの間にゼロ値サンプルを挿入するステップと、
再サンプリング有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを構成するステップと、
前記再サンプリングＦＩＲフィルタを各ＣＩＲ測定とともに畳み込むステップと、
各ＣＩＲ測定の前記サンプルの前記中央から複数のサンプルを選択するステップと
を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
選択する前記ステップは、
前記事後処理されたＣＩＲ測定から複数のサンプルを決定するステップと、
前記決定された複数のサンプルを白色化するステップと、
前記白色化された複数のサンプルをソートするステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
物理層セキュリティ鍵を生成する無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）であって、
第１の複数のＣＩＲ測定を生成するように構成されたチャネルインパルス応答（ＣＩＲ）測定ユニットであって、各ＣＩＲ測定は、タイムスタンプに関連付けられているＣＩＲ測定ユニットと、
複数のペアにされるタイムスタンプを識別するように構成されたタイムスタンプペアリングユニットであって、第１のタイムスタンプは、前記第１の複数のＣＩＲ測定における第１のＣＩＲ測定に関連付けられ、第２のタイムスタンプは、第２の複数のＣＩＲ測定における第２のＣＩＲ測定に関連付けられているタイムスタンプペアリングユニットと、
前記第１の複数のＣＩＲ測定を調整するように構成されたＣＩＲ事後処理ユニットと、
前記事後処理されたＣＩＲ測定から少なくとも１つのサンプルを選択するように構成されたデータ選択ユニットと、
前記少なくとも１つの選択されたサンプルから物理層秘密鍵を生成するように構成された秘密鍵生成ユニットと
を備えたことを特徴とするＷＴＲＵ。
【請求項１０】
前記ＣＩＲ事後処理ユニットは、
各ＣＩＲ測定におけるサンプルの数を減少させるように構成されたＣＩＲ刈込みユニットと、
刈り込まれた各ＣＩＲ測定を補間してより高いサンプリングレートにするように構成されたＣＩＲアップサンプリングユニットと、
アップサンプリングされた各ＣＩＲ測定を調整するように構成された第１のＣＩＲシフトユニットと、
各ＣＩＲ測定の信号電力を計算するように構成された信号電力計算ユニットと、
シフトされた各ＣＩＲ測定を正規化するように構成されたＣＩＲ正規化ユニットと
を含むことを特徴とする請求項９に記載のＷＴＲＵ。
【請求項１１】
各ＣＩＲ測定をさらに調整するように構成された第２のＣＩＲシフトユニット
をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のＷＴＲＵ。
【請求項１２】
ペアにされたタイムスタンプからなるリストを生成する方法であって、
タイムスタンプペアリング候補の第１のリストをタイムスタンプペアリング候補の第２のリストと比較するステップと、
ペアにされたタイムスタンプからなるリストを含む肯定応答（ＡＣＫ）メッセージを報告するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１３】
比較する前記ステップは、
第１の複数のタイムスタンプから第１のタイムスタンプを選択するステップと、
第２の複数のタイムスタンプから第２のタイムスタンプを選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプがあり得ないタイムスタンプ値ではなく、かつ前記第２のタイムスタンプがあり得ないタイムスタンプ値ではない場合に、前記第１のタイムスタンプと前記第２のタイムスタンプを比較するステップと、
前記第１のタイムスタンプが前記第２のタイムスタンプよりも小さく、かつ前記選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きい場合に、前記第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを前記第１のタイムスタンプとして選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプが前記第２のタイムスタンプ以上であり、かつ前記選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きい場合に、前記第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを前記第２のタイムスタンプとして選択するステップと、
前記選択されたタイムスタンプの間の差が閾値以下である場合に、前記選択されたタイムスタンプをペアにされたものとしてマークするステップであって、前記第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを前記第１のタイムスタンプとして選択するステップと、前記第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを選択するステップとを含むマークするステップと、
前記第１の複数のタイムスタンプの各タイムスタンプごと、および前記第２の複数のタイムスタンプの各タイムスタンプごとに、第１のタイムスタンプを選択する前記ステップ、第２のタイムスタンプを選択する前記ステップ、比較する前記ステップ、前記第１の複数における次のタイムスタンプを選択する前記ステップ、前記第２の複数における次のタイムスタンプを選択する前記ステップ、およびマークする前記ステップを反復的に繰り返すステップと
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
比較する前記ステップは、
第１の複数のタイムスタンプから第１のタイムスタンプを選択するステップと、
第２の複数のタイムスタンプから第２のタイムスタンプを選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプがあり得ないタイムスタンプ値ではなく、かつ前記第２のタイムスタンプがあり得ないタイムスタンプ値ではない場合に、前記第１のタイムスタンプと前記第２のタイムスタンプを比較するステップと、
前記第１のタイムスタンプが前記第２のタイムスタンプよりも小さく、前記選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きく、かつ前記選択されたタイムスタンプの間の差がタイムスタンプ復元点以下である場合に、前記第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを前記第１のタイムスタンプとして選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプが前記第２のタイムスタンプよりも小さく、前記選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きく、前記選択されたタイムスタンプの間の差がタイムスタンプ復元点よりも大きく、かつ前記選択されたタイムスタンプの間の差が最大タイムスタンプ値と閾値の間の差以下である場合に、前記第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを前記第２のタイムスタンプとして選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプが前記第２のタイムスタンプ以上であり、前記選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きく、かつ前記選択されたタイムスタンプの間の差がタイムスタンプ復元点以下である場合に、前記第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを前記第２のタイムスタンプとして選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプが前記第２のタイムスタンプ以上であり、前記選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きく、前記選択されたタイムスタンプの間の差がタイムスタンプ復元点よりも大きく、かつ前記選択されたタイムスタンプの間の差が最大タイムスタンプ値と閾値の間の差以下である場合に、前記第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを前記第１のタイムスタンプとして選択するステップと、
前記選択されたタイムスタンプの間の差が閾値以下である場合に、前記選択されたタイムスタンプをペアにされたものとしてマークするステップであって、前記第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを前記第１のタイムスタンプとして選択するステップと、前記第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを選択するステップとを含むステップと、
前記選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きく、前記選択されたタイムスタンプの間の差がタイムスタンプ復元点よりも大きく、かつ前記選択されたタイムスタンプの間の差が最大タイムスタンプ値と閾値の間の差以下である場合に、前記選択されたタイムスタンプをペアにされたものとしてマークするステップであって、前記第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを前記第１のタイムスタンプとして選択するステップと、前記第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを選択するステップとを含むマークするステップと、
前記第１の複数のタイムスタンプの各タイムスタンプごと、および前記第２の複数のタイムスタンプの各タイムスタンプごとに、第１のタイムスタンプを選択する前記ステップ、第２のタイムスタンプを選択する前記ステップ、比較する前記ステップ、前記第１の複数における次のタイムスタンプを選択する前記ステップ、前記第２の複数における次のタイムスタンプを選択する前記ステップ、およびマークする前記ステップを反復的に繰り返すステップと
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
比較する前記ステップは、
第１の複数のタイムスタンプから第１のタイムスタンプを選択するステップと、
第２の複数のタイムスタンプから第２のタイムスタンプを選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプがあり得ないタイムスタンプ値ではなく、かつ前記第２のタイムスタンプがあり得ないタイムスタンプ値ではない場合に、前記第１のタイムスタンプと前記第２のタイムスタンプを比較するステップと、
前記第１のタイムスタンプが前記第２のタイムスタンプよりも小さく、前記第１のタイムスタンプが前記第１の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプ以上であり、前記第２のタイムスタンプが前記第２の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプ以下であり、かつ前記選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きい場合に、前記第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを前記第１のタイムスタンプとして選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプが前記第２のタイムスタンプよりも小さく、前記第１のタイムスタンプが前記第１の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプよりも小さく、前記第２のタイムスタンプが前記第２の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプよりも大きく、前記選択されたタイムスタンプの間の差が最大タイムスタンプ値と閾値の間の差よりも小さい場合に、前記第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを前記第２のタイムスタンプとして選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプが前記第２のタイムスタンプ以上であり、前記第１のタイムスタンプが前記第１の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプよりも大きく、前記第２のタイムスタンプが前記第２の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプよりも小さく、かつ前記選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きい場合に、前記第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを前記第２のタイムスタンプとして選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプが前記第２のタイムスタンプ以上であり、前記第１のタイムスタンプが前記第１の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプよりも大きく、前記第２のタイムスタンプが前記第２の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプよりも小さく、前記選択されたタイムスタンプの間の差が最大タイムスタンプ値と閾値の間の差よりも小さい場合に、前記第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを前記第１のタイムスタンプとして選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプが前記第２のタイムスタンプよりも小さく、前記第１のタイムスタンプが前記第１の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプ以上であり、前記第２のタイムスタンプが前記第２の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプ以下であり、かつ前記選択されたタイムスタンプの間の差が閾値以下である場合に、前記選択されたタイムスタンプをペアにされたものとしてマークするステップであって、前記第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを前記第１のタイムスタンプとして選択するステップと、前記第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを選択するステップとを含むステップと、
前記第１のタイムスタンプが前記第２のタイムスタンプよりも小さく、前記第１のタイムスタンプが前記第１の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプよりも小さく、前記第２のタイムスタンプが前記第２の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプよりも大きく、前記選択されたタイムスタンプの間の差が最大タイムスタンプ値と閾値の間の差以上である場合に、前記選択されたタイムスタンプをペアにされたものとしてマークするステップであって、前記第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを前記第１のタイムスタンプとして選択するステップと、前記第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを選択するステップとを含むマークするステップと、
前記第１の複数のタイムスタンプの各タイムスタンプごと、および前記第２の複数のタイムスタンプの各タイムスタンプごとに、第１のタイムスタンプを選択する前記ステップ、第２のタイムスタンプを選択する前記ステップ、比較する前記ステップ、前記第１の複数における次のタイムスタンプを選択する前記ステップ、前記第２の複数における次のタイムスタンプを選択する前記ステップ、およびマークする前記ステップを反復的に繰り返すステップと
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の暗号技法の多くは、無線通信に適用可能であろう。しかしながらこれらの技法は、その数学的な不可能性とは対照的に、合法的な当事者が、盗聴者による鍵取得の計算的な困難性に依存しているという問題を抱えている。盗聴者が利用可能な計算能力が向上するにつれて、そのような暗号技法の有効性は低下する。加えて、そのような技法は、特定の推測が正しいかどうかを確かめることが通常は簡単な事柄であるという問題を抱えている。したがって、計算的な仮定に基づいた暗号技法の代わりに、絶対的な秘密性を提供する暗号技法を構成した方が有利であろう。ＪＲＮＳＯ（第三者によって共用されない結合ランダム性（ｊｏｉｎｔ  ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ  ｎｏｔ  ｓｈａｒｅｄ  ｂｙ  ｏｔｈｅｒｓ））は、絶対的な秘密性を提供する理論的技術の一例である。
【０００３】
ＪＲＮＳＯでは、アリスおよびボブは、共用周波数上で互いに通信する２つの無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）となる。チャネル相互関係性（ｃｈａｎｎｅｌ  ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ）のため、２つのＷＴＲＵの各々によって相互関係のチャネル上で行われるチャネル測定は、ほぼ同時刻に行われた場合には、非常に類似するものとなるはずである。
【０００４】
攻撃主体であるイブが、アリスまたはボブから半波長よりも遠く離れて所在している場合、イブによるチャネル測定は、アリスまたはボブによるチャネルに特有な測定とはほぼ確実に独立している。ＪＲＮＳＯは、この独立性を利用して、共用ランダム秘密鍵（ｓｈａｒｅｄ  ｒａｎｄｏｍ  ｓｅｃｒｅｔ  ｋｅｙ）を生成するが、ＪＲＮＳＯを実施するに当たって、いくつかの課題が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＪＲＮＳＯの実施案では、アリスおよびボブは、受信無線信号に基づいて、相互関係にある無線チャネルのＣＩＲ（チャネルインパルス応答（ｃｈａｎｎｅｌ  ｉｍｐｕｌｓｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ））を推定する。チャネル推定の出力は、ＣＩＲ測定（値）であり、ＣＩＲ測定は、相関性の高いサンプルからなる。その後、アリスおよびボブによるＣＩＲ測定は、交差相関（ｃｒｏｓｓ−ｃｏｒｒｅｌａｔｅ）される。
【０００６】
ＣＩＲデータ収集システムから取得された原ＣＩＲデータ(raw CIR data)は、良好な同期がとれていないことがある。加えて、一方のＷＴＲＵは、他方のＷＴＲＵよりも多くのＣＩＲ測定を収集することがある。その結果、いくつかのＣＩＲ測定は、ペアにすることができない。さらに、各収集ＣＩＲは、複数のサンプルからなるが、必ずしもすべてのサンプルが、相互の無線チャネルについての有益な情報を含むわけではない。したがって、原ＣＩＲデータを同期させ、事後処理（post-processing）する方法および装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
物理層セキュリティ鍵を生成する方法および装置が提供される。複数のＣＩＲ（チャネルインパルス応答）測定が記録される。各ＣＩＲ測定は、タイムスタンプに関連付けられる。可能な場合、タイムスタンプは、別の複数のＣＩＲ測定に関連付けられたタイムスタンプとペアにされる。ペアにされたタイムスタンプに関連付けられたＣＩＲデータは集約(aggregate)される。集約されたＣＩＲ測定の各々は、調整され、ＣＩＲ測定当たり少なくとも１つのサンプルが、秘密鍵生成において使用するために選択される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】共用秘密鍵を生成するように構成された通信エンティティの図である。
【図２】２つの例示的なＣＩＲデータ処理ユニットのブロック図の一例である。
【図３Ａ】復元（ｗｒａｐ  ａｒｏｕｎｄ）のないタイムスタンプ調整手順のフローチャートの一例である。
【図３Ｂ】復元のあるタイムスタンプ調整手順のフローチャートの一例である。
【図３Ｃ】復元のある代替的タイムスタンプ調整手順のフローチャートの一例である。
【図４】ＣＩＲ事後処理手順のフローチャートの一例である。
【図５Ａ】ＣＩＲ調整ユニットのブロック図の一例である。
【図５Ｂ】再帰的フィルタベースのＣＩＲ調整ユニットのブロック図の一例である。
【図６】データ選択ユニットのブロック図の一例である。
【図７】白色化ユニットのブロック図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
これ以降言及される場合、「無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）」という用語は、限定することなく、ユーザ機器（ＵＥ）、移動局、固定もしくは移動加入者ユニット、ページャ、セルラ電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、コンピュータ、または無線環境において動作可能な他の任意のタイプのユーザ装置を含む。これ以降で言及される場合、「基地局」という用語は、限定することなく、ノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイント（ＡＰ）、または無線環境において動作可能な他の任意のタイプのインタフェース装置を含む。
【００１０】
図１は、本発明のシステム１００の例示的なブロック図を示している。システム１００は、チャネルインパルス応答（ＣＩＲ）データを観測し、秘密鍵を生成するための２つの合法的な通信エンティティであるアリス１１０Ａおよびボブ１１０Ｂを含む。アリス１１０Ａおよびボブ１１０Ｂは各々、ＣＩＲデータ収集ユニット１１２Ａ、１１２Ｂと、ＣＩＲデータ処理ユニット１１４Ａ、１１４Ｂと、秘密鍵生成ユニット１１６Ａ、１１６Ｂとをそれぞれ含む。
【００１１】
各通信エンティティごとに、ＣＩＲデータが、ＣＩＲデータ収集ユニット１１２Ａ、１１２Ｂにおいて測定され、ＣＩＲデータ処理ユニット１１４Ａ、１１４Ｂに転送される。以下詳述されるＣＩＲデータ処理ユニット１１４Ａ、１１４Ｂは、ＣＩＲデータを処理し、秘密鍵生成において使用するためのサンプルを作成する。サンプルは、秘密鍵を生成するために、秘密鍵生成ユニット１１６Ａ、１１６Ｂに報告される。
【００１２】
通信エンティティは、ＷＴＲＵ、ＡＰ、または無線環境において動作可能な他の任意のタイプのインタフェースデザインとすることができる。簡単のために、図１には、２つの通信エンティティ１１０Ａ、１１０Ｂと、１つの非合法エンティティであるイブ１２０とを有するだけのポイントツーポイント通信システムが描かれているが、本発明は、３つ以上のエンティティを含むポイントツーマルチポイントまたはマルチポイントツーマルチポイント通信システムにも適用することができる。
【００１３】
図２は、２つの例示的なＣＩＲデータ処理ユニット１１４Ａ、１１４Ｂを示す図である。ＣＩＲデータ処理ユニット１１４Ａの例は、（図１に示されるように）第１のＷＴＲＵであるアリス１１０Ａに配置され、ＣＩＲデータ処理ユニット１１４Ｂの例は、（図１に示されるように）第２のＷＴＲＵであるボブ１１０Ｂに配置される。ＣＩＲデータ処理ユニット１１４Ａ、１１４Ｂの例は各々、メッセージ生成ユニット２１０Ａ、２１０Ｂと、ＣＩＲバッファリングユニット２３０Ａ、２３０Ｂと、ＣＩＲ事後処理ユニット２４０Ａ、２４０Ｂと、データ選択ユニット２５０Ａ、２５０Ｂとを含む。タイムスタンプペアリングユニット２２０Ａが、ＣＩＲデータ処理ユニット１１４Ａ内に示されている。ＣＩＲデータ処理ユニット１１４は、以下で説明されるように、オプションのタイムスタンプペアリングユニット（図示されず）を含むことができる。
【００１４】
タイムスタンプペアリングユニット２２０Ａは、アリス１１０Ａにおいてのみ示され、アリスのメッセージ生成ユニット２１０Ａからタイムスタンプペアリングユニット２２０Ａへの転送は、局所的であり、一方、ボブのメッセージ生成ユニット２１０Ｂからタイムスタンプペアリングユニット２２０Ａへの転送は、無線チャネルを介して行われることを示しているが、ＣＩＲデータ処理ユニット１１４Ａ、１１４Ｂのどちらがタイムスタンプペアリングユニットを含んでも良い。簡単のため、無線伝送は、誤りを起こさないものと仮定される。
【００１５】
例示的なＣＩＲデータ処理ユニット１１４Ａ、１１４Ｂでは、原ＣＩＲデータ２０２Ａ、２０２Ｂと、関連付けられたタイムスタンプ（ＴＳ）データ２０４Ａ、２０４Ｂが、メッセージ生成ユニット２１０Ａ、２１０Ｂに報告される。原ＣＩＲデータ２０２Ａ、２０２Ｂは、複素サンプル（ｃｏｍｐｌｅｘ  ｓａｍｐｌｅ）を含むＣＩＲ測定を含む。
【００１６】
メッセージ生成ユニット２１０Ａ、２１０Ｂは、ＣＩＲ測定が閾値のＫ個に達するまで、原ＣＩＲデータ２０２Ａ、２０２Ｂと、関連付けられたＴＳデータ２０４Ａ、２０４Ｂとを収集（すなわち集約）する。Ｋ個のＣＩＲ測定が集約されると、それらは、集約ＣＩＲデータ２１２Ａ、２１２Ｂとして、ＣＩＲバッファリングユニット２３０Ａ、２３０Ｂに送られる。メッセージ生成は、Ｋ個のタイムスタンプを含む集約ＴＳデータ２１４Ａ、２１４Ｂも、タイムスタンプペアリングユニット２２０Ａに送る。メッセージ生成ユニット２１０Ａ、２１０Ｂは、ＴＳデータ２１４Ａ、２１４ＢをＣＩＲバッファリングユニット２３０Ａ、２３０Ｂにも送ることができる。
【００１７】
任意選択的に、メッセージ生成ユニット２１０Ａ、２１０Ｂは、原ＣＩＲデータ２０２Ａ、２０２ＢをＣＩＲバッファリングユニット２３０Ａ、２３０Ｂに送る前に、データの妥当性を確認する。原ＣＩＲデータ内で誤りが検出された場合、誤りを通知するために、否定的なデータ妥当性インジケータ（ｄａｔａ  ｖａｌｉｄｉｔｙ  ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）２１６Ａ、２１６Ｂが、ＣＩＲバッファリングユニット２３０Ａ、２３０Ｂに送られる。データ妥当性インジケータは、その後、各ユニットに順々に転送され、無効データのさらなる処理を防止する。否定的なデータ妥当性インジケータを受け取ると、各ユニットは、そのメモリを消去し、否定的なデータ妥当性インジケータを次に転送する。否定的なデータ妥当性インジケータは、いずれかのユニットがＴよりも長い期間にわたってデータの受け取りに失敗した場合にも送られる。期間Ｔは、各ユニットごとに個別に定義することができる。
【００１８】
メッセージ生成ユニット２１０Ａ、２１０Ｂは、タイムスタンプペアリングユニット２２０Ａから、停止タイムスタンプ（ｓｔｏｐｐｉｎｇ  ｔｉｍｅ−ｓｔａｍｐ）２２８Ａ、２２８Ｂを受け取ることができる。停止タイムスタンプ２２８Ａ、２２８Ｂを受け取ると、メッセージ生成ユニット２１０Ａ、２１０Ｂは、停止タイムスタンプ２２８Ａ、２２８Ｂよりも古いタイムスタンプを有する集約データを失効させる。失効データは、タイムスタンプペアリングユニット２２０ＡまたはＣＩＲバッファリングユニット２３０Ａ、２３０Ｂに転送されず、削除される。ボブのメッセージ生成ユニット２１０Ｂは、上で説明されたように、無線チャネルを介して、タイムスタンプペアリングユニット２２０Ａから、同様の停止タイムスタンプ２２８Ｂを受け取る。
【００１９】
タイムスタンプペアリングユニット２２０Ａは、アリスのＴＳデータ２１４ＡをボブのＴＳデータ２１４Ｂと比較する。アリスのタイムスタンプの１つが、ボブの１つと一致した場合、その２つは、ペアにされたものとしてマークされる。ペアにされたＴＳデータは、アリスのＣＩＲバッファリングユニット２３０ＡおよびボブのＣＩＲバッファリングユニット２３０Ｂに送られる。
【００２０】
ＣＩＲバッファリングユニット２３０Ａ、２３０Ｂは、ペアにされたＴＳデータ２２４Ａ、２２４Ｂに関連付けられた集約ＣＩＲ測定２１２Ａ、２１２Ｂを、ペアにされたＣＩＲデータ２３２Ａ、２３２Ｂとして保存する。ＣＩＲバッファリングユニット２３０Ａ、２３０Ｂで受け取られた集約ＣＩＲ測定２１２Ａ、２１２Ｂのいくつかは、ペアにされたＴＳデータ２２４Ａ、２２４Ｂに関連付けることができず、これらのＣＩＲ測定は集約されない。ペアにされたＣＩＲ測定が少なくともＬ個保存されると、ＣＩＲバッファリングユニット２３０Ａ、２３０Ｂは、Ｌ個のペアにされたＣＩＲ測定をＣＩＲ事後処理ユニット２４０Ａ、２４０Ｂに転送し、ペアにされたＣＩＲデータ２３２Ａ、２３２ＢをＣＩＲバッファリングユニット２３０Ａ、２３０Ｂのメモリから削除する。Ｌの値は、後続の秘密鍵生成において使用できる量子化レベルおよび誤り訂正符号のブロックサイズに依存し得る。
【００２１】
任意選択的に、ＣＩＲバッファリングユニット２３０Ａ、２３０Ｂは、ペアにされたＴＳデータ２２４Ａ、２２４Ｂを受け取り、保存することもできる。ペアにされたタイムスタンプがＬ個保存されると、ＣＩＲバッファリングユニット２３０Ａ、２３０Ｂは、保存したペアにされたＴＳデータ２３４Ａ、２３４Ｂを、（図１に示される）秘密鍵生成ユニット１１６Ａ、１１６Ｂに転送する。
【００２２】
ペアにされたＴＳデータ２２４Ａ、２２４Ｂは、そのタイムスタンプがペアにされたかどうかを示す各タイムスタンプごとのインジケータによって拡張された、原ＴＳデータを含むことができる。あるいは、ペアにされたＴＳデータ２２４Ａ、２２４Ｂは、ペアにされたタイムスタンプ値のみを含むこともできる。さらには、ペアにされたＴＳデータ２２４Ａ、２２４Ｂは、ペアドタイムスタンプインジケータ（ｐａｉｒｅｄ  ｔｉｍｅ−ｓｔａｍｐ  ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）からなる順序付けられたリストを含むが、ＴＳデータを直接には含まないとすることもできる。
【００２３】
ＣＩＲバッファリングユニット２３０Ａ、２３０Ｂは、Ｋ＋Ｌ個のＣＩＲデータを循環メモリ形式で保存するための十分なメモリを含むことができる。循環メモリ形式では、最後のメモリスロットは、最初のメモリスロットの前にあると見なされる。
【００２４】
ＣＩＲ事後処理ユニット２４０Ａ、２４０Ｂは、ペアにされたＣＩＲデータ２３２Ａ、２３２Ｂをカット（ｃｕｔ）し、調整し（ａｌｉｇｎ）、正規化して、事後処理されたＣＩＲデータ２４２Ａ、２４２Ｂをデータ選択ユニット２５０Ａ、２５０Ｂに出力する。データ選択ユニット２５０Ａ、２５０Ｂは、事後処理された各ＣＩＲ測定から少なくとも１つのサンプルを選択する。選択されたサンプル２５２Ａ、２５２Ｂは、（図１に示される）秘密鍵生成ユニット１１６Ａ、１１６Ｂに送られる。事後処理された各ＣＩＲ測定から２つ以上のサンプルが選択された場合、サンプル２５２Ａ、２５２Ｂが秘密鍵生成ユニット１１６Ａ、１１６Ｂに送られる前に、選択されたＣＩＲデータに白色化プロセスが適用される。
【００２５】
データがユニット間で受け渡されるものとして説明されたが、本発明の範囲内で利用できるデータ管理には多数の選択肢があることを当業者であれば理解されたい。例えば、各通信エンティティごとに、それぞれのＣＩＲデータ処理ユニット１１４Ａ、１１４Ｂおよびそれぞれの秘密鍵生成ユニット１１６Ａ、１１６Ｂによって後でアクセスされる単一のメモリ内に、ＣＩＲデータおよびＴＳデータを保存することができる。
【００２６】
図３Ａは、タイムスタンプペアリングユニット２２０Ａによって実行できるような時間ペアリングの一例を示している。タイムスタンプペアリングは、アリス１１０ＡからのＴＳデータを識別し、ボブ１１０ＢからのＴＳデータとペアにするために、ＴＳデータを調整するプロセスである。ＣＩＲ測定の前に、アリス１１０Ａおよびボブ１１０Ｂは、測定されたＴＳデータが類似するように、それぞれのクロックを同期させる。その後、ＣＩＲデータおよびＴＳデータは、上で説明されたように、測定され、集約される。このデータは、ＴＳデータの２つの組として、タイムスタンプペアリングユニット２２０Ａに報告される。各組は、Ｋ個のＴＳ測定を時系列順に含む。一方の組からのＴＳデータは、可能な場合には、他方の組からのＴＳデータとペアにされ、ペアにされたＴＳデータが、ＣＩＲバッファリングユニット２３０Ａ、２３０Ｂに報告される。簡潔にするため、時間ペアリングは、タイムスタンプに関連して説明されるが、タイムスタンプを記録する代わりに、アリス１１０Ａおよびボブ１１０Ｂは各々、ローカルカウンタを維持し、それぞれのローカルクロックに従って時間単位ごとに１だけ増えるローカルカウンタの値をＴＳデータとして記録できることを理解されたい。
【００２７】
クロック同期を容易にするため、アリス１１０Ａは、ボブ１１０Ｂに、タイムスタンプが押された信号またはビーコンを送信する。ボブ１１０Ｂは、自分のクロックとアリス１１０Ａによって報告された時間の差として、時間オフセットを計算し、記録する。その後、ＣＩＲ収集プロセスの間、ボブ１１０Ｂは、アリス１１０Ａから信号を受信したときに、自分のローカルタイマに基づいた信号の受信時刻に先に計算された時間オフセットを加算したものとして、関連付けられたタイムスタンプを設定する。他方、アリス１１０Ａは、自分のローカルタイマに基づいた信号の受信時刻として、受信メッセージに関連付けられたタイムスタンプを設定する。
【００２８】
任意選択的に、アリスおよびボブが他の十分に正確なクロック同期方法を含まない場合、クロック同期は、ＣＩＲ収集プロセス全体にわたって実行することもできる。アリス１１０Ａは、ＣＩＲ収集の間、ボブ１１０Ｂにビーコン信号を断続的に送信する。各ビーコン信号は、更新されたタイムスタンプを含む。ボブ１１０Ｂは、時間オフセットをしかるべく更新する。時間同期が比較的頻繁に、例えば１００ミリ秒の時間間隔で実行される場合、時間ドリフト（ｔｉｍｅ  ｄｒｉｆｔ）は、ＣＩＲデータのためのタイムスタンプの間に大きな差をもたらさない。小さな時間差は、後続の調整によって補正される。
【００２９】
あるいは、クロック同期は、ＣＩＲ収集プロセスの開始および終了において実行することができ、ボブのタイムスタンプは、アリスのものと一致するように、線形調整（ｌｉｎｅａｒ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を用いて調整される。アリス１１０Ａおよびボブ１１０Ｂは、先に説明されたようにＣＩＲデータ収集プロセスの開始時に同期がとられる。断続的なビーコン信号をボブ１１０Ｂに送信する代わりに、アリス１１０Ａは、ＣＩＲ収集プロセスの終了時にビーコン信号を送信する。ボブ１１０Ｂは、２つのビーコンパケットに関する補正時間オフセットに基づいて、２つのビーコン信号タイムスタンプの間に生じた時間ドリフトを計算する。その後、時間間隔および時間ドリフトが、ボブのタイムスタンプの各々に適用される補正係数を計算するために使用される。その後、ボブ側で収集された各ＣＩＲタイムスタンプは、補正係数と、ＣＩＲタイムスタンプと第１のビーコンタイムスタンプの間の差とを加味することによって、調整される。
【００３０】
アリスのタイムスタンプペアリングユニット２２０Ａは、アリスのメッセージ生成ユニット２１０Ａからの集約ＴＳデータ２１４Ａと、ボブのメッセージ生成ユニット２１０Ｂからの集約ＴＳデータ２１４Ｂとを受け取る。集約ＴＳデータ２１４Ａ、２１４Ｂからなる各リストは、時系列順をとる。両方がＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ時間単位の範囲内にある場合、アリスのＴＳデータ２１４Ａからのタイムスタンプは、ボブのＴＳデータ２１４Ｂからのタイムスタンプとペアをなすと見なされる。したがって、ＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅは、ペアにされたタイムスタンプの間の最大許容可能時間間隔を表す。ＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅは、チャネルコヒーレンス時間（ｃｈａｎｎｅｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｉｍｅ）よりもはるかに小さく設定されるべきであるが、時間ドリフト、伝播遅延、およびデータ処理実行時間などの他の要因に基づいた、アリスとボブの間の妥当な時間遅延よりも長く設定されるべきである。いくつかの時間ペアリング方法が以下で説明されるが、ＴＳデータ２１４Ａ、２１４Ｂは、順序付けられたリストの任意の適切な比較方法に従って、ペアにすることができることを理解されたい。最後のタイムスタンプの後のＴＳデータには、−１などのあり得ない値が追加される。
【００３１】
図３Ａは、タイムスタンプペアリングの一例を示している。アリスの集約ＴＳデータ２１４Ａからの第１のタイムスタンプが、Ａ＿ＴＳとして選択され、ボブの集約ＴＳデータ２１４Ｂからの第１のタイムスタンプが、Ｂ＿ＴＳとして選択される（３１０Ａ）。その後、Ａ＿ＴＳおよびＢ＿ＴＳの値が、あり得ないタイムスタンプ値である−１と比較される（３２０Ａ）。
【００３２】
Ａ＿ＴＳおよびＢ＿ＴＳが非負（no negative）である場合、Ａ＿ＴＳとＢ＿ＴＳが比較される（３３０Ａ）。Ａ＿ＴＳがＢ＿ＴＳより小さい場合、Ｂ＿ＴＳからＡ＿ＴＳを減算した値が、ＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ値と比較される（３４０Ａ）。Ｂ＿ＴＳからＡ＿ＴＳを減算した値がＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅよりも大きい場合、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータの次のタイムスタンプに設定され（３５０Ａ）、プロセスが３２０Ａから繰り返される。
【００３３】
Ｂ＿ＴＳからＡ＿ＴＳを減算した値がＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅよりも大きくない場合、Ａ＿ＴＳとＢ＿ＴＳのペアリングが記録され、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータの次のタイムスタンプに設定され、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータの次のタイムスタンプに設定され（３６０Ａ）、プロセスが３２０Ａから繰り返される。
【００３４】
Ａ＿ＴＳがＢ＿ＴＳより小さくない場合、Ａ＿ＴＳからＢ＿ＴＳを減算した値が、ＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ値と比較される（３４２Ａ）。Ａ＿ＴＳからＢ＿ＴＳを減算した値がＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅよりも大きい場合、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され（３５２Ａ）、プロセスが３２０Ａから繰り返される。
【００３５】
Ａ＿ＴＳからＢ＿ＴＳを減算した値がＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅよりも大きくない場合、Ａ＿ＴＳとＢ＿ＴＳのペアリングが記録され、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され（３６２Ａ）、プロセスが３２０Ａから繰り返される。
【００３６】
タイムスタンプは、定期的に復元する（wrap around）（繰り返す）ビット系列からなることができる。例えば、精度が１マイクロ秒である、２６ビットからなるタイムスタンプは、約６７秒（２２６マイクロ秒）ごとに復元する。最大タイムスタンプ値は、ＴＳ＿Ｍａｘで表すことができる。復元イベント（wrap around event）が認識される時点は、ＴＳ＿Ｗｒａｐで表すことができる。ＴＳ＿Ｗｒａｐの値は、ＴＳ＿Ｍａｘよりも僅かに小さいが、２つの送信の間の間隔よりもはるかに大きく、ＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅよりもはるかに大きい。例えば、ＴＳ＿Ｗｒａｐは、ＴＳ＿Ｍａｘの９／１０に設定することができる。
【００３７】
図３Ｂは、タイムスタンプペアリングの別の例を示している図である。アリスのＴＳデータからの第１のタイムスタンプが、Ａ＿ＴＳとして選択され、ボブのＴＳデータからの第１のタイムスタンプが、Ｂ＿ＴＳとして選択される（３１０Ｂ）。その後、Ａ＿ＴＳおよびＢ＿ＴＳの値が、あり得ないタイムスタンプ値である−１と比較される（３２０Ｂ）。
【００３８】
Ａ＿ＴＳおよびＢ＿ＴＳが非負である場合、Ａ＿ＴＳとＢ＿ＴＳの値が比較される（３３０Ｂ）。Ａ＿ＴＳがＢ＿ＴＳより小さい場合、Ｂ＿ＴＳからＡ＿ＴＳを減算した値（これ以降Ｂ１）が、ＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ値と比較される（３４０Ｂ）。Ｂ１がＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅよりも大きい場合、Ｂ１が、ＴＳ＿Ｗｒａｐの値と比較される（３５０Ｂ）。Ｂ１がＴＳ＿Ｗｒａｐよりも大きい場合、Ｂ１が、ＴＳ＿ＭａｘからＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅを減算した値（これ以降Ｂ２）と比較される（３６０Ｂ）。Ｂ１がＢ２よりも大きい場合、Ａ＿ＴＳとＢ＿ＴＳのペアリングが記録され、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され（３７０Ｂ）、プロセスが３２０Ｂから繰り返される。
【００３９】
Ｂ１がＢ２よりも大きくない場合、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され（３８０Ｂ）、プロセスが３２０Ｂから繰り返される。
【００４０】
Ｂ１がＴＳ＿Ｗｒａｐよりも大きくない場合、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され（３９０Ｂ）、プロセスが３２０Ｂから繰り返される。
【００４１】
Ｂ１がＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅよりも大きくない場合、Ａ＿ＴＳとＢ＿ＴＳのペアリングが記録され（３４２Ｂ）、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され（３７４Ｂ）、プロセスが３２０Ｂから繰り返される。
【００４２】
Ａ＿ＴＳがＢ＿ＴＳより大きい場合、Ａ＿ＴＳからＢ＿ＴＳを減算した値（これ以降Ｂ３）が、ＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ値と比較される（３４２Ｂ）。Ｂ３がＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅよりも大きい場合、Ｂ３が、ＴＳ＿Ｗｒａｐの値と比較される（３５２Ｂ）。Ｂ３がＴＳ＿Ｗｒａｐよりも大きい場合、Ｂ３が、Ｂ２と比較される（３６２Ｂ）。Ｂ３がＢ２よりも大きい場合、Ａ＿ＴＳとＢ＿ＴＳのペアリングが記録され（３７４Ｂ）、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され（３７２Ｂ）、プロセスが３２０Ｂから繰り返される。
【００４３】
Ｂ３がＢ２よりも大きくない場合、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され（３８２Ｂ）、プロセスが３２０Ｂから繰り返される。
【００４４】
Ｂ３がＴＳ＿Ｗｒａｐよりも大きくない場合、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され（３９２Ｂ）、プロセスが３２０Ｂから繰り返される。
【００４５】
Ｂ３がＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅよりも大きくない場合、Ａ＿ＴＳとＢ＿ＴＳのペアリングが記録され、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され（３７６Ｂ）、プロセスが３２０Ｂから繰り返される。
【００４６】
図３Ｃは、ＴＳ＿Ｗｒａｐを使用しない、復元のあるタイムスタンプペアリングの別の例を示している。アリスのＴＳデータからの第１のタイムスタンプが、Ａ＿ＴＳとして選択され、ボブのＴＳデータからの第１のタイムスタンプが、Ｂ＿ＴＳとして選択される（３１０Ｃ）。その後、Ａ＿ＴＳおよびＢ＿ＴＳの値が、あり得ないタイムスタンプ値である−１と比較される（３２０Ｃ）。
【００４７】
Ａ＿ＴＳおよびＢ＿ＴＳが非負である場合、Ａ＿ＴＳとＢ＿ＴＳの値が比較される（３３０Ｃ）。Ａ＿ＴＳがＢ＿ＴＳより小さい場合、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータ内の直前のタイムスタンプと比較され、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータ内の直前のタイムスタンプと比較される（３４０Ｃ）。Ａ＿ＴＳがアリスのＴＳデータ内の直前のタイムスタンプよりも小さく、かつＢ＿ＴＳがボブのＴＳデータ内の直前のタイムスタンプよりも大きい場合、Ｂ＿ＴＳからＡ＿ＴＳを減算した値（これ以降Ｃ１）が、ＴＳ＿ＭａｘからＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅを減算した値（これ以降Ｃ２）と比較される（３５０Ｃ）。Ｃ１がＣ２よりも小さい場合、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され（３７０Ｃ）、プロセスが３２０Ｃから繰り返される。
【００４８】
Ｃ１がＣ２よりも小さくない場合、Ａ＿ＴＳとＢ＿ＴＳのペアリングが記録され、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され（３６０Ｃ）、プロセスが３２０Ｃから繰り返される。
【００４９】
Ａ＿ＴＳがアリスのＴＳデータ内の直前のタイムスタンプよりも小さくなく、またはＢ＿ＴＳがボブのＴＳデータ内の直前のタイムスタンプよりも大きくない場合、Ｃ１が、ＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅと比較される（３８０Ｃ）。Ｃ１がＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅよりも大きい場合、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータの次のタイムスタンプに設定され（３７４Ｃ）、プロセスが３２０Ｃから繰り返される。
【００５０】
Ｃ１がＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅよりも大きくない場合、Ａ＿ＴＳとＢ＿ＴＳのペアリングが記録され、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され（３６４Ｃ）、プロセスが３２０Ｃから繰り返される。
【００５１】
Ａ＿ＴＳがＢ＿ＴＳより小さくない場合、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータ内の直前のタイムスタンプと比較され、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータ内の直前のタイムスタンプと比較される（３４２Ｃ）。Ａ＿ＴＳがアリスのＴＳデータ内の直前のタイムスタンプよりも大きく、かつＢ＿ＴＳがボブのＴＳデータ内の直前のタイムスタンプよりも小さい場合、Ａ＿ＴＳからＢ＿ＴＳを減算した値（これ以降Ｃ３）が、Ｃ２と比較される（３５２Ｃ）。Ｃ３がＣ２よりも小さい場合、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され（３７２Ｃ）、プロセスが３２０Ｃから繰り返される。
【００５２】
Ｃ３がＣ２よりも小さくない場合、Ａ＿ＴＳとＢ＿ＴＳのペアリングが記録され、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され（３６２Ｃ）、プロセスが３２０Ｃから繰り返される。
【００５３】
Ａ＿ＴＳがアリスのＴＳデータ内の直前のタイムスタンプよりも大きくなく、またはＢ＿ＴＳがボブのＴＳデータ内の直前のタイムスタンプよりも小さくない場合、Ｃ３が、ＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅと比較される（３８２Ｃ）。Ｃ３がＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅよりも大きい場合、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータの次のタイムスタンプに設定され（３７６Ｃ）、プロセスが３２０Ｃから繰り返される。
【００５４】
Ｃ３がＴＳ＿Ｔｏｌｅｒａｎｃｅよりも大きくない場合、Ａ＿ＴＳとＢ＿ＴＳのペアリングが記録され、Ａ＿ＴＳが、アリスのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され、Ｂ＿ＴＳが、ボブのＴＳデータの次のタイムスタンプの値に設定され（３６６Ｃ）、プロセスが３２０Ｃから繰り返される。
【００５５】
あるいは、アリスのタイムスタンプペアリングユニット２２０Ａは、ＴＳデータの各組２１４Ａ、２１４Ｂごとのカウンタと、ＴＳデータ内のタイムスタンプの総数のカウントを維持することができる。ＴＳデータは、上で説明されたように処理され、各カウンタは、それぞれのタイムスタンプが進められたときに進められる。タイムスタンプペアリングは、いずれかのカウンタがタイムスタンプのそれぞれのカウントを超えたときに完了する。
【００５６】
アリスのＴＳデータ２１４Ａは、ボブのＴＳデータ２１４Ｂからずれていることがある。例えば、アリスは、ボブより先にデータの記録を開始することがある。結果として、アリスのＴＳデータ２１４Ａの末尾のタイムスタンプが、ボブの先頭のタイムスタンプと一致することがある。タイムスタンプペアリングの間、ボブのＴＳデータ２１４Ｂの末尾のタイムスタンプは、ペアにされない。代わりに、これらのタイムスタンプは、未知としてマークされ、後のペアリングのために保存される。停止時間２２８Ａ、２２８Ｂと呼ばれる特定の時間の後に位置するタイムスタンプは、未知のタイムスタンプである。
【００５７】
アリスおよびボブの両方の停止時間は、最後にペアにされたタイムスタンプとすることができる。あるいは、アリスのＴＳデータ内の最後のタイムスタンプ値が、ボブのＴＳデータ内の最後のタイムスタンプ値と比較される。アリスのタイムスタンプの方が小さい場合、アリスのタイムスタンプが、アリスの停止ＴＳ  ２２８Ａとして設定される。ボブの停止ＴＳ  ２２８Ｂは、アリスの停止ＴＳ  ２２８Ａよりも小さいボブのＴＳデータのうちで最大のタイムスタンプの値に設定される。アリスの最後のタイムスタンプがボブの最後のタイムスタンプよりも大きい場合、ボブの停止ＴＳ  ２２８Ｂは、ボブの最後のタイムスタンプの値に設定され、アリスの停止ＴＳ  ２２８Ａは、ボブの停止ＴＳ  ２２８Ｂよりも小さいアリスのＴＳデータのうちで最大のタイムスタンプに設定される。
【００５８】
あるいは、ボブは、タイムスタンプペアリング候補からなるリストをアリスに送信することもできる。ボブのタイムスタンプペアリング候補リストを受信すると、アリスは、そのリストを自らのタイムスタンプペアリング候補と比較して、ペアにされたタイムスタンプからなるリストを生成する。アリスは、ペアにされたタイムスタンプからなるリストをボブに報告する。アリスおよびボブは各々、ペアにされていないタイムスタンプペアリング候補を削除する。
【００５９】
タイムスタンプペアリングが完了すると、ペアにされたＴＳデータが、アリスのＣＩＲバッファリングユニット３３０Ａと、ボブのＣＩＲバッファリングユニット３３０Ｂとに報告される。アリスの停止ＴＳ  ２２８Ａは、アリスのメッセージ生成ユニット３１０Ａに報告される。ボブの停止ＴＳ  ２２８Ｂは、ボブのメッセージ生成ユニット３１０Ｂに報告される。
【００６０】
図４は、ＣＩＲデータを調整するためのＣＩＲ事後処理の一例のブロック図を示している。ＣＩＲ事後処理ユニットは、信号電力計算ユニット４１０と、ＣＩＲ正規化ユニット４２０と、ＣＩＲ刈込み（ＣＩＲ  Ｐｒｕｎｉｎｇ）ユニット４３０と、ＣＩＲアップサンプリングユニット４４０と、第１のＣＩＲシフトユニット４５０と、第２のＣＩＲシフトユニット４６０とを含む。あるいは、ＣＩＲシフトユニット４５０およびＣＩＲシフトユニット４６０は、（図５Ｂに示される）単一の再帰的シフトユニットで置き換えることもできる。
【００６１】
ＣＩＲ刈込みユニット４３０は、各測定においてＧ個のサンプルだけが残るように、各ＣＩＲ測定を縮小（ｒｅｄｕｃｅ）する。上で説明されたように、ＣＩＲ測定の各々は、最後のサンプルが最初のサンプルの前に存在するような循環データ構造内に６４個のサンプルを含む。各ＣＩＲ測定ごとに、大きさが最大のサンプルが中央のサンプルとなるように、Ｇ個のサンプルが選択される。（Ｇ−１）／２個のサンプルが、中央のサンプルより前で選択され、（Ｇ−１）／２個のサンプルが、中央のサンプルより後で選択される。第１の選択サンプルで開始し、必要に応じて最初に戻り、第Ｇのサンプルで終了するサンプルが、ＣＩＲアップサンプリングユニット４４０に報告される。
【００６２】
その後、ＣＩＲデータを補間して、より高いサンプリングレートにするために、刈り込まれたＣＩＲデータが、ＣＩＲアップサンプリングユニット４４０に送られる。刈り込まれたＣＩＲデータ内の各ＣＩＲ測定について、Ｇは、ＣＩＲ測定における点の数を表し、Ｂは、補間レートを表し、正の整数値である。
【００６３】
刈り込まれたＣＩＲデータ内の各ＣＩＲ測定について、Ｂ−１個のゼロが、ＣＩＲ測定の各点の間に挿入され、（Ｇ−１）＊Ｂ＋１個の点を含むパディングされたＣＩＲ測定を生成する。フィルタの入力とフィルタのピーク応答の間の時間を表す、リサンプリングＦＩＲ（有限インパルス応答（ｆｉｎｉｔｅ  ｉｍｐｕｌｓｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ））フィルタは、オーバサンプリングレートであるＢを用いて構成され、パディングされたＣＩＲサンプルとともに畳み込まれて、サイズがＧ＊Ｂ＋２＊Ｂ＊Ｃ−Ｂ＋１である畳み込みを生成する。リサンプリングＦＩＲフィルタは、２＊Ｂ＊Ｃ＋１個の点を有するような、ローパスフィルタである。
【００６４】
あるいは、任意の標準的なローパスフィルタを使用することもでき、フィルタが適切に切り詰め（ｔｒｕｎｃａｔｅ）られる限り、例えば、ｓｉｎｃフィルタ、ｒｃｃフィルタ、またはｒｃフィルタを使用することができる。
【００６５】
畳み込みの中間のＧ＊Ｂ−Ｂ＋１個の点が、アップサンプリングされたＣＩＲデータとして保存されるように、畳み込みの最初のＢ＊Ｃおよび最後のＢ＊Ｃは無視される。
【００６６】
アップサンプリングされたＣＩＲデータは、ＣＩＲシフトユニット４５０、４６０において調整され（align）、ＣＩＲ正規化ユニット４２０に報告され、ＣＩＲ正規化ユニット４２０は、信号電力計算ユニット４１０から各ＣＩＲ測定の信号電力も受け取る。ＣＩＲ正規化ユニット４２０は、シフトされた各ＣＩＲ測定における各点を、そのＣＩＲ測定の信号電力の平方根で除算することによって、シフトされた各ＣＩＲ測定を正規化する。
【００６７】
図５Ａは、ＣＩＲシフトユニットＩ  ４５０およびＣＩＲシフトユニットＩＩ  ４６０を使用する２つのパスにおけるＣＩＲ調整の一例を示している。各ＣＩＲシフトユニット４５０、４６０は、平均化ユニット５１０Ａ、５１０Ｂと、相関ユニット５２０Ａ、５２０Ｂと、シフトユニット５３０Ａ、５３０Ｂとを含む。第１のパスにおいて、ＣＩＲシフトＩ  ４５０は、アップサンプリングされた各ＣＩＲ測定に対して粗い調整を実行する。第２のパスにおいて、ＣＩＲシフトＩＩ  ４６０は、精細な調整を実行する。第１のパスは、相対的に大きなタイミング誤差を除去し、いくつかのＣＩＲデータにおける大きな時間シフトによって引き起こされた不正確性を除去する。第２のパスは、ＣＩＲデータがすでに良好に調整されている場合には、必要とされないこともある。
【００６８】
各パスごとに、平均化ユニットが、平均のＣＩＲの大きさを計算する。平均ユニットは、Ｌ個（ＢＬＯＣＫＳＩＺＥ）のＣＩＲデータを受け取り、その各々は、Ａ＊Ｂ−Ｂ＋１個（ＣＩＲＳＩＺＥ）の点を含む。ＣＩＲi,j、１≦ｉ≦ＢＬＯＣＫＳＩＺＥ、１≦ｊ≦ＣＩＲＳＩＺＥが、第ｉのＣＩＲ測定の第ｊの点を表すとすると、各ＣＩＲ測定の大きさは、
｜ＣＩＲi｜＝［｜ＣＩＲi,1｜，．．．，｜ＣＩＲi,CIRSIZE｜］    式（１）
と表すことができる。
【００６９】
その場合、平均のＣＩＲの大きさは、
【００７０】
【数１】
2011504014.tif 000003
【００７１】
と表すことができる。
【００７２】
ＣＩＲ相関ユニットは、チャネル統計情報を含む、各ＣＩＲと平均ＣＩＲの間のサンプリング時間差（シフト）を推定する。シフトは、ＣＩＲデータ内の各ＣＩＲ測定の大きさと平均のＣＩＲの大きさの間の相関に基づいて推定される。シフトを推定するために、相関窓Ｗおよび閾値ＴＨＲＥが使用される。Ｗの値は、正の整数に設定され、一方、ＴＨＲＥの値は、０と１の間の数に設定される。
【００７３】
【数２】
2011504014.tif 000004
【００７４】
が、ＣＩＲデータにおける平均のＣＩＲの大きさを表し、ＣＩＲ＝［ＣＩＲ1，．．．，ＣＩＲCIRSIZE］が、ＣＩＲにおける単一のＣＩＲを表すとすると、ＣＩＲの大きさは、
｜ＣＩＲ｜＝［｜ＣＩＲ1｜，．．．，｜ＣＩＲCIRSIZE｜］    式（３）
と表すことができる。
【００７５】
その場合、シフト範囲が−ＷからＷまでである場合の
【００７６】
【数３】
2011504014.tif 000005
【００７７】
とシフトされた
【００７８】
【数４】
2011504014.tif 000006
【００７９】
の間の相関を計算することができる。例えば、非負のシフトをＳ≦Ｗとすると、相関は、  
【００８０】
【数５】
2011504014.tif 000007
【００８１】
と表すことができる。
【００８２】
負のシフトをＳ≧−Ｗとすると、相関は、
【００８３】
【数６】
2011504014.tif 000008
【００８４】
と表すことができる。
【００８５】
２Ｗ＋１個の相関値からなるリストは、Ｃ（Ｓ）、−Ｗ≦Ｓ≦Ｗによって表すことができる。
【００８６】
ＭＡＸＣＯＲＲは、
【００８７】
【数７】
2011504014.tif 000009
【００８８】
のように、Ｃ（Ｓ）の最大値を表すことができる。ＭＩＮＳＨＩＦＴは、
【００８９】
【数８】
2011504014.tif 000010
【００９０】
のように、対応する相関がＭＡＸＣＯＲＲ＊ＴＨＲＥ以上の最小インデックスを表すことができる。ＭＡＸＳＨＩＦＴは、
【００９１】
【数９】
2011504014.tif 000011
【００９２】
のように、対応する相関がＭＡＸＣＯＲＲ＊ＴＨＲＥ以上の最大インデックスを表すことができる。
【００９３】
あるいは、ＭＡＸＩＮＤは、
【００９４】
【数１０】
2011504014.tif 000012
【００９５】
のように、Ｃ（Ｓ）における最大値のインデックスを表すことができる。ＭＩＮＳＨＩＦＴは、ＭＩＮＳＨＩＦＴ≦Ｓ≦ＭＡＸＩＮＤに対して、Ｃ（Ｓ）≧ＭＡＸＣＯＲＲ＊ＴＨＲＥとなるような、ＭＡＸＩＮＤ以下の最小インデックスを表すことができる。ＭＡＸＳＨＩＦＴは、ＭＡＸＩＮＤ≦Ｓ≦ＭＡＸＳＨＩＦＴに対して、Ｃ（Ｓ）≧ＭＡＸＣＯＲＲ＊ＴＨＲＥとなるような、ＭＡＸＩＮＤ以上の最大インデックスを表すことができる。
【００９６】
入力ＣＩＲに対して推定されるシフトは、ＭＩＮＳＨＩＦＴとＭＡＸＳＨＩＦＴの平均から（Ｗ＋１）を減算したものとして設定される。
【００９７】
シフトユニットは、相関ブロックから推定されたシフト値を用いて、各ＣＩＲの循環シフトを実行する。ＣＩＲ＝［ＣＩＲ1，．．．，ＣＩＲCIRSIZE］であり、対応するシフト値がＳに等しいとすると、出力ＣＩＲ’は、
【００９８】
【数１１】
2011504014.tif 000013
【００９９】
と表すことができる。
【０１００】
図５Ｂは、単一の再帰的ＣＩＲシフトユニットを使用するＣＩＲ調整の代替的な一例を示す図である。再帰的ＣＩＲシフトユニットは、相関ユニット５２０Ｃと、シフト計算ユニット５３０Ｃと、再帰的平均ユニット５４０Ｃと、シフトユニット５５０Ｃとを含む。再帰的ＣＩＲシフトユニットは、アップサンプリングされたＣＩＲサンプルの連続ストリームを受け取り、移動平均ＣＩＲ値を維持する。
【０１０１】
アップサンプリングされたＣＩＲデータの相関は、移動平均ＣＩＲ値を使用して、上で説明されたように実行される。タイミングシフトが決定され、ＣＩＲ信号に適用される。移動平均ＣＩＲ値は、最後のＮ個の調整されたＣＩＲと新しい調整されたＣＩＲの平均に基づいて、再計算される。時間調整ＣＩＲ信号は、（図４に示される）ＣＩＲ正規化ユニット４２０に報告される。あるいは、移動平均ＣＩＲ値は、システム性能を最適化するために、適切な同調可能なフィルタ帯域幅を有する再帰的フィルタを使用して再計算される。例えば、計算は、ＣＩＲ＿Ｎ＝（ＣＩＲ＿Ａ＋ＣＩＲ＿１）／２、またはＣＩＲ＿Ｎ＝（Ｌ＊ＣＩＲ＿Ａ＋ＣＩＲ＿１）／（Ｌ＋１）と表すことができる。
【０１０２】
図６は、データ選択ユニットの一例を示しており、データ選択ユニットは、サンプル選択ユニット６１０と、白色化ユニット６２０と、サンプル関連付け（Ｓａｍｐｌｅ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）ユニット６３０とを含む。チャネルの遅延スプレッド（ｄｅｌａｙ  ｓｐｒｅａｄ）は通常、ＣＩＲの持続時間よりもはるかに小さい。したがって、チャネル情報の大部分は、ＣＩＲサンプルの小さな部分に含まれ、この部分が、データ選択ユニットによって選択される。
【０１０３】
サンプル選択ユニット６１０は、ＣＩＲデータから少なくとも１つのサンプルを選択する。白色化プロセスが、白色化ユニット６２０によって、選択されたＣＩＲデータに適用され、サンプルは、サンプル関連付けユニット６３０によってソートされる。結果の白色化されたＣＩＲデータは、秘密鍵生成ユニット（図１に示される１１６Ａ、１１６Ｂ）に送られる。選択されるＣＩＲサンプルの数を増やすと、その中に含まれるチャネル情報の量が増加するが、同時に、白色化フィルタの計算複雑度も増す。選択されるサンプルの数は、チャネル状態およびシステムリソースに応じて変化し、ＣＩＲ当たりのサンプル数のＶが、精度と複雑度の間の許容可能なトレードオフを表すとする。
【０１０４】
サンプル選択ユニット６１０は、全部でＬ個のＣＩＲ測定にわたって、各サンプルの平均の大きさを計算する。最大の平均の大きさが、サンプルインデックスＩＮＤである。各ＣＩＲごとに、ＩＮＤ−ＶとＩＮＤ＋Ｖの間のインデックスを有するサンプルの組が選択される。サンプルの組は、選択されたサンプルにおける最大の大きさに等しい大きさを有するサンプルにさらに縮小される。選択されたサンプル（短縮（ｓｈｏｒｔｅｎ）されたＣＩＲ）は、白色化ユニット６２０に送られ、そこで、選択されたサンプルの組を脱相関するために、白色化プロセスが適用される。短縮されたＣＩＲの各々に関連付けられた位置が、サンプル関連付けユニット６３０に送られる。
【０１０５】
あるいは、サンプル選択ユニット６１０は、各ＣＩＲ測定の各サンプルの大きさを計算する。上で説明されたように、Ｖ個の最大のサンプルの大きさが選択され、白色化ユニット６２０に送られる。別の代替では、サンプル選択ユニット６１０は、各ＣＩＲ測定の各サンプルの平均の大きさを計算する。Ｖ個の最大の大きさのサンプルが、各ＣＩＲ測定のために選択される。選択されたサンプルは、最も高頻度で発生するサンプルの大きさを有するＶ個のサンプルにさらに縮小される。
【０１０６】
サンプル選択ユニット６１０は、ＣＩＲデータに関連する雑音電力６１２も推定する。雑音電力は、すべてのＣＩＲサンプルにおける最小分散として推定することができ、実際の信号が送信されない場合、または送信信号がすべてゼロ系列である場合の、受信信号の平均電力である。
【０１０７】
いくつかのＣＩＲ測定が、チャネルコヒーレンス時間よりもはるかに小さい時間フレームなど、非常に短い時間フレーム内に含まれる場合、ＣＩＲ測定は、単一のＣＩＲからの結果として扱うことができる。結果として、任意の２つのＣＩＲ測定の差は、２倍の雑音電力を有する雑音成分を有する。この場合、推定される雑音電力６１２は、平均的な差の半分として設定され、
【０１０８】
【数１２】
2011504014.tif 000014
【０１０９】
と表すことができる。
【０１１０】
あるいは、代わりに、雑音電力は、以下で説明されるように、固有値の使用を通して、白色化ユニット６２０によって推定することができる。
【０１１１】
図７は、白色化ユニットの一例を示す図である。白色化ユニットは、共分散行列生成（Ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）ユニット７１０と、第１の固有分解および選択（Ｅｉｇｅｎ−ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）ユニット７２０と、アルゴリズム選択ユニット７３０と、共分散行列クリーンアップ（Ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｃｌｅａｎｕｐ）ユニット７４０と、行列乗算ユニット７５０と、固有ベクトル回転（Ｅｉｇｅｎｖｅｃｔｏｒ  Ｒｏｔａｔｉｏｎ）ユニット７６０と、第２の固有分解および選択ユニット７９０とを含む。
【０１１２】
短縮されたＣＩＲ測定６１４は、ＶｘＬの行列（入力行列）内に配列される。各ＣＩＲ測定からのＶ個のサンプルは、行列の行を構成し、行の数は、短縮されたＣＩＲ測定の数Ｌに等しい。Ｘi,j、１≦ｉ≦Ｌ、１≦ｊ≦Ｖが、行列の第ｉ行の第ｊ列の要素を表すとする。
【０１１３】
共分散行列生成ユニット７１０は、入力行列からＶｘＶの共分散行列を生成する。Ｙi,j、１≦ｉ，ｊ≦Ｖが、共分散行列の第ｉ行の第ｊ列の要素を表し、
【０１１４】
【数１３】
2011504014.tif 000015
【０１１５】
が、入力行列の第ｊ列における平均を表すとすると、共分散行列の計算は、
【０１１６】
【数１４】
2011504014.tif 000016
【０１１７】
と表すことができる。
【０１１８】
共分散行列は、エルミート行列であり、半正値（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｓｅｍｉ−ｄｅｆｉｎｉｔｅ）である。
【０１１９】
第１の固有分解および選択ユニット７２０は、共分散行列を固有値と固有ベクトル行列に分解する。固有ベクトル行列は、ユニタリ行列である。各列は、共分散行列の固有ベクトルであり、一意の固有値に対応する。ＥＩＧが最大の固有値を表し、ＴＨＲ１が雑音電力閾値を表すとすると、
【０１２０】
【数１５】
2011504014.tif 000017
【０１２１】
よりも大きなすべての固有値が、有効な固有値である。他のすべての固有値は、雑音から生じ得るので、無効である。ＴＨＲ１は、
【０１２２】
【数１６】
2011504014.tif 000018
【０１２３】
として設定することができ、ここで、Ｃは定数である。分母の雑音電力は、（図６に示される）サンプル選択ユニット６１０によって与えられる雑音電力推定６１２とすることができる。あるいは、共分散行列が高次元であり、ＣＩＲ測定の数Ｌが統計的分布を達成するのに十分な大きさである場合、分母は最小の固有値とする。有効な固有値と、対応する有効な固有ベクトルは、大きさによってソートされる。任意選択的に、アリスとボブは、有効な固有値の数に合意する。
【０１２４】
アルゴリズム選択ユニット７３０は、チャネル経路電力変動（channel path power variation）に従って、固有値および固有ベクトルを２つのチャネルタイプに分類（ｓｏｒｔ）する。第１のチャネルタイプは、経路電力が著しく変動する経路を含み、サンプルは、電力によってソートされる。第２のチャネルタイプは、経路電力が非常に類似した経路を含み、サンプルは、位置によってソートされる。
【０１２５】
第１のチャネルタイプ内の有効な固有値は、大きさの著しい変動によって特徴付けられ、一方、第２のチャネルタイプ内の有効な固有値は、非常に類似した大きさによって特徴付けられる。したがって、チャネルタイプは、大きさに基づいている。有効な固有値の正規化された分散は、有効な固有値の分散を、有効な固有値の平均によって除算したものである。チャネルの有効な固有値の正規化された分散が閾値ＴＨＲ２を上回る場合、チャネルは第１のタイプに類別され、それ以外の場合は、チャネルは第２のタイプに類別される。
【０１２６】
共分散行列クリーンアップユニット７４０は、第２のチャネルタイプの共分散行列から雑音を除去する。共分散行列クリーンアップユニット７４０は、
【０１２７】
【数１７】
2011504014.tif 000019
【０１２８】
である場合は、Ｙi,j＝０と設定し、ここで、Ｙi,jは、共分散行列の第ｉ行の第ｊ列の要素であり、閾値ＴＨＲ３は、
【０１２９】
【数１８】
2011504014.tif 000020
【０１３０】
と設定され、ここで、Ｓは定数である。
【０１３１】
第２の固有分解および選択ユニット７９０は、第２のチャネルタイプの共分散行列を固有値と固有ベクトル行列に分解する。第２の固有分解および選択ユニット７７０は、第１の固有分解および選択ユニット７２０において検出された有効な固有値の数が使用されることを除いて、第１の固有分解および選択ユニット７２０と同様に動作する。
【０１３２】
固有ベクトル回転ユニット７６０は、有効な固有ベクトルにおいて整合性を獲得する。整合性は、アリスとボブの有効な固有ベクトルがともに同じ角度を有するように維持する。これを行うため、アリスおよびボブは、固有ベクトル内の最大の大きさをもつ要素が正の実数になるように、単位位相係数（ｕｎｉｔ  ｐｈａｓｅ  ｆａｃｔｏｒ）を乗算することによって、固有ベクトルを回転させる。他の要素は、複素数である。固有ベクトル回転ユニット７６０は、固有ベクトル内の最大の大きさをもつ要素が正の数になるように、各固有ベクトルに単位位相係数を乗算する。その後、回転された固有ベクトルは、サンプル関連付けユニット１１３０および行列乗算ユニット７５０に報告される。
【０１３３】
行列乗算ユニット７５０は、独立なサンプルを生成する。ｘがサンプルがＬ個の短縮されたＣＩＲデータを表すとすると、ｘの共分散行列は、Ｃx＝ＵＤＵ*と表すことができ、ここで、Ｄは対角行列であり、Ｕはユニタリ行列である。Ｃxはエルミート行列であり、半正値であるので、行列Ｕは、Ｃxの固有ベクトル行列に一致する。積ベクトルｙ＝ｘＵの共分散行列は、
Ｃy＝Ｅ（ｙ*ｙ）＝Ｅ（Ｕ*ｘ*ｘＵ）＝Ｕ*ＣxＵ＝Ｕ*ＵＤＵ*Ｕ＝Ｄ    式（９）
と表すことができる。
【０１３４】
ｙ内のサンプルは、互いに無相関である。ｘは正規ランダムベクトル（Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｒａｎｄｏｍ  ｖｅｃｔｏｒ）であるので、ｙ内のすべてのサンプルは、正規確率変数（Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｒａｎｄｏｍ  ｖａｒｉａｂｌｅ）である。したがって、ｙ内のサンプルは、互いに独立である。
【０１３５】
アリスとボブの白色化サンプルの間の一致は、有効な固有ベクトルが対応する固有値の大きさに従って配列され、したがって、電力によってソートされるので、第１のチャネルタイプについて行われる。第２のチャネルタイプにおいてサンプルをより良く一致させるため、（図６に示される）サンプル関連付けユニット６３０が、白色化されたサンプルを位置によってソートする。
【０１３６】
（図６に示される）サンプル関連付けユニット６３０は、白色化された各サンプルの位置を推定し、推定に従って、白色化されたサンプルを再配列する。Ｚ1，…，Ｚ10が有効な固有ベクトルの大きさであるとすると、有効な各固有ベクトルごとに、サンプル関連付けユニット１１３０は、ＴＨＲ４＝１．１８としたとき、
【０１３７】
【数１９】
2011504014.tif 000021
【０１３８】
である場合に、Ｚi＝０と設定し、
【０１３９】
【数２０】
2011504014.tif 000022
【０１４０】
となるように、Ｚ1，…，Ｚ10を正規化し、（Ｚ1，…，Ｚ10）と、サンプル選択ブロックにおいて獲得されたサンプル位置との内積をとる。これが、与えられた固有ベクトルに対応する白色化されたサンプルの推定された位置を与える。白色化されたサンプルは、推定された位置に関して再配列される。
【０１４１】
好ましい実施形態における特徴および要素が特定の組み合わせで説明されたが、各特徴または要素は、好ましい実施形態の他の特徴および要素を伴わずに単独で使用することができる。または他の特徴および要素を伴うもしくは伴わない様々な組み合わせで使用することもできる。提供される方法またはフローチャートは、汎用コンピュータまたはプロセッサによって実行される、コンピュータ読取り可能記憶媒体において有形に実施されるコンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアで実施することができる。コンピュータ読取り可能記憶媒体の例は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内蔵ハードディスクおよび着脱可能ディスクなどの磁気媒体、光磁気媒体、ならびにＣＤ−ＲＯＭディスクおよびＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）などの光媒体を含む。
【０１４２】
適切なプロセッサは、例を挙げると、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、従来型プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つもしくは複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）回路、他の任意のタイプの集積回路（ＩＣ）、および／または状態マシーンを含む。
【０１４３】
ソフトウェアと連携するプロセッサは、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）、ユーザ機器（ＵＥ）、端末、基地局、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、または任意のホストコンピュータにおいて使用される無線周波トランシーバを実施するために使用することができる。ＷＴＲＵは、カメラ、ビデオカメラモジュール、ビデオフォン、スピーカフォン、バイブレーションデバイス、スピーカ、マイクロフォン、テレビトランシーバ、ハンズフリーヘッドセット、キーボード、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、ＦＭ（周波数変調）ラジオユニット、ＬＣＤ（液晶表示）ディスプレイユニット、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイユニット、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、ビデオゲームプレーヤモジュール、インターネットブラウザ、および／または任意の無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）モジュールなど、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで実施されるモジュールと併せて使用することができる。
【０１４４】
実施形態
１．物理層セキュリティ鍵を生成する方法であって、
第１のタイムスタンプを第２のタイムスタンプとペアにするステップであって、第１のタイムスタンプは、第１の複数のＣＩＲ測定における第１のＣＩＲ測定に関連付けられ、第２のタイムスタンプは、第２の複数のＣＩＲ測定における第２のＣＩＲ測定に関連付けられるステップと、
第１のＣＩＲ測定を事後処理するステップと、
第１の複数のＣＩＲ測定からサンプルを選択するステップと、
選択されたサンプルから秘密鍵を生成するステップと
を備える方法。
【０１４５】
２．ＣＩＲ測定は、６４個の複素サンプルを含む実施形態１に記載の方法。
【０１４６】
３．ＣＩＲ測定の妥当性を確認するステップ
をさらに含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１４７】
４．ＣＩＲ測定およびタイムスタンプを削除するステップをさらに含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１４８】
５．ＣＩＲ測定およびタイムスタンプを削除するステップであって、タイムスタンプは停止時間よりも古いステップ
をさらに含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１４９】
６．事後処理するステップは、
第１のＣＩＲ測定を刈り込むステップと、
第１のＣＩＲ測定をアップサンプリングするステップと、
第１のＣＩＲ測定をシフトするステップと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１５０】
７．刈り込む前記ステップは、
第１のＣＩＲ測定から連続的な複数のサンプルを選択するステップであって、大きさが最大のサンプルが、複数の中央にあるステップ
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１５１】
８．アップサンプリングする前記ステップは、
第１のＣＩＲ測定における各サンプルの間にゼロ値サンプルを挿入するステップと、
再サンプリング有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを構成するステップと、
再サンプリングＦＩＲフィルタを第１のＣＩＲ測定とともに畳み込むステップと、
第１のＣＩＲ測定のサンプルの中央から複数のサンプルを選択するステップと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１５２】
９．シフトするステップは、
第１の複数のＣＩＲ測定に関する平均のＣＩＲの大きさを計算するステップと、
第１のＣＩＲ測定と平均ＣＩＲ測定の間のサンプリング時間差を推定するステップと、
推定されたサンプリング時間差に基づいて第１のＣＩＲ測定の循環シフトを実行することによって第１のＣＩＲ測定を調整するステップと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１５３】
１０．計算するステップ、推定するステップ、および調整するステップを２回実行するステップであって、第１の実行は、相対的に大きなタイミング誤差を除去し、大きな時間シフトによって引き起こされる不正確性を除去し、第２の実行は、ＣＩＲ測定を精細に調整するステップ
をさらに含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１５４】
１１．シフトするステップは、
第１のＣＩＲ測定と移動平均ＣＩＲ測定の間のサンプリング時間差を推定するステップと、
推定されたサンプリング時間差に基づいて第１のＣＩＲ測定の循環シフトを実行することによって第１のＣＩＲ測定を調整するステップと、
シフトされたＣＩＲ測定に基づいて移動平均ＣＩＲ測定を再計算するステップと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１５５】
１２．再計算するステップは、同調可能な帯域幅を有する再帰的フィルタを適用するステップを含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１５６】
１３．選択するステップは、
第１の複数のＣＩＲ測定から複数のサンプルを選出するステップと、
選出されたサンプルを白色化するステップと、
選出されたサンプルをソートするステップと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１５７】
１４．選出するステップは、
第１の複数のＣＩＲ測定に関する平均のサンプルの大きさを計算するステップと、
第１のＣＩＲ測定から連続的な複数のサンプルを選択するステップであって、大きさが最大のサンプルが、複数の中央にある、ステップと、
連続的な複数のサンプルから複数のサンプルを選択するステップであって、選択された各サンプルの大きさが、選択されたサンプルにおける最大の大きさに等しいステップと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１５８】
１５．選出するステップは、
第１の複数のＣＩＲ測定の各ＣＩＲ測定における各サンプルの大きさを計算するステップと、
サンプルの中から第１の複数のＣＩＲ測定において最大の大きさを有する複数のサンプルを選択するステップと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１５９】
１６．選択するステップは、
第１の複数のＣＩＲ測定の各ＣＩＲ測定における各サンプルの大きさを計算するステップと、
サンプルの中から第１の複数のＣＩＲ測定において最も高頻度で発生するサンプルの大きさを有する複数のサンプルを選択するステップと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１６０】
１７．選出するステップは、
第１のＣＩＲ測定に関連付けられた雑音電力を推定するステップ
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１６１】
１８．白色化するステップは、
第１のＣＩＲ測定を入力行列に配列するステップと、
入力行列から第１の共分散行列を生成するステップと、
第１の共分散行列を固有値と固有ベクトル行列に分解するステップと、
チャネル経路電力変動に従って、固有値および固有ベクトル行列内の固有ベクトルを第１のチャネルおよび第２のチャネルに分類するステップであって、第２のチャネルの第２の共分散行列が生成されるステップと、
第２の共分散行列から雑音を除去するステップと、
第２の共分散行列を固有値と固有ベクトル行列に分解するステップと、
有効な固有ベクトルにおいて整合性を獲得するステップと、
独立したサンプルを生成するステップと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１６２】
１９．タイムスタンプペアリング候補からなる第１のリストをタイムスタンプペアリング候補からなる第２のリストと比較することによって、ペアにされたタイムスタンプからなるリストを生成するステップと、
肯定応答（ＡＣＫ）メッセージを報告するステップであって、ＡＣＫは、ペアにされたタイムスタンプからなるリストを含んでいるステップと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１６３】
２０．第１の複数のタイムスタンプから第１のタイムスタンプを選択するステップと、
第２の複数のタイムスタンプから第２のタイムスタンプを選択するステップと、
第１のタイムスタンプがあり得ないタイムスタンプ値ではなく、かつ第２のタイムスタンプがあり得ないタイムスタンプ値ではない場合、第１のタイムスタンプと第２のタイムスタンプを比較するステップと、
第１のタイムスタンプが第２のタイムスタンプよりも小さく、かつ選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きい場合、第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを第１のタイムスタンプとして選択するステップと、
第１のタイムスタンプが第２のタイムスタンプ以上であり、かつ選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きい場合、第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを第２のタイムスタンプとして選択するステップと、
選択されたタイムスタンプの間の差が閾値以下である場合、選択されたタイムスタンプをペアにされたものとしてマークするステップであって、第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを第１のタイムスタンプとして選択するステップと、第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを選択するステップとを含むステップと、
第１の複数のタイムスタンプの各タイムスタンプごと、および第２の複数のタイムスタンプの各タイムスタンプごとに、第１のタイムスタンプを選択するステップ、第２のタイムスタンプを選択するステップ、比較するステップ、第１の複数における次のタイムスタンプを選択するステップ、第２の複数における次のタイムスタンプを選択するステップ、およびマークするステップを反復的に繰り返すステップと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１６４】
２１．第１の複数のタイムスタンプから第１のタイムスタンプを選択するステップと、
第２の複数のタイムスタンプから第２のタイムスタンプを選択するステップと、
第１のタイムスタンプがあり得ないタイムスタンプ値ではなく、かつ第２のタイムスタンプがあり得ないタイムスタンプ値ではない場合、第１のタイムスタンプと第２のタイムスタンプを比較するステップと、
第１のタイムスタンプが第２のタイムスタンプよりも小さく、選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きく、かつ選択されたタイムスタンプの間の差がタイムスタンプ復元点（ｔｉｍｅ−ｓｔａｍｐ  ｗｒａｐｐｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）以下である場合、第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを第１のタイムスタンプとして選択するステップと、
第１のタイムスタンプが第２のタイムスタンプよりも小さく、選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きく、選択されたタイムスタンプの間の差がタイムスタンプ復元点よりも大きく、かつ選択されたタイムスタンプの間の差が最大タイムスタンプ値と閾値の間の差以下である場合、第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを第２のタイムスタンプとして選択するステップと、
第１のタイムスタンプが第２のタイムスタンプ以上であり、選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きく、かつ選択されたタイムスタンプの間の差がタイムスタンプ復元点以下である場合、第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを第２のタイムスタンプとして選択するステップと、
第１のタイムスタンプが第２のタイムスタンプ以上であり、選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きく、選択されたタイムスタンプの間の差がタイムスタンプ復元点よりも大きく、かつ選択されたタイムスタンプの間の差が最大タイムスタンプ値と閾値の間の差以下である場合、第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを第１のタイムスタンプとして選択するステップと、
選択されたタイムスタンプの間の差が閾値以下である場合、選択されたタイムスタンプをペアにされたものとしてマークするステップであって、第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを第１のタイムスタンプとして選択するステップと、第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを選択するステップとを含むステップと、
選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きく、選択されたタイムスタンプの間の差がタイムスタンプ復元点よりも大きく、かつ選択されたタイムスタンプの間の差が最大タイムスタンプ値と閾値の間の差以下である場合、選択されたタイムスタンプをペアにされたものとしてマークするステップであって、第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを前記第１のタイムスタンプとして選択するステップと、第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを選択するステップとを含むステップと、
第１の複数のタイムスタンプの各タイムスタンプごと、および第２の複数のタイムスタンプの各タイムスタンプごとに、第１のタイムスタンプを選択するステップ、第２のタイムスタンプを選択するステップ、比較するステップ、第１の複数における次のタイムスタンプを選択するステップ、第２の複数における次のタイムスタンプを選択するステップ、およびマークするステップを反復的に繰り返すステップと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１６５】
２２．第１の複数のタイムスタンプから第１のタイムスタンプを選択するステップと、
第２の複数のタイムスタンプから第２のタイムスタンプを選択するステップと、
第１のタイムスタンプがあり得ないタイムスタンプ値ではなく、かつ第２のタイムスタンプがあり得ないタイムスタンプ値ではない場合、第１のタイムスタンプと第２のタイムスタンプを比較するステップと、
第１のタイムスタンプが第２のタイムスタンプよりも小さく、第１のタイムスタンプが第１の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプ以上であり、第２のタイムスタンプが第２の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプ以下であり、かつ選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きい場合、第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを第１のタイムスタンプとして選択するステップと、
第１のタイムスタンプが第２のタイムスタンプよりも小さく、第１のタイムスタンプが第１の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプよりも小さく、第２のタイムスタンプが第２の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプよりも大きく、選択されたタイムスタンプの間の差が最大タイムスタンプ値と閾値の間の差よりも小さい場合、第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを第２のタイムスタンプとして選択するステップと、
第１のタイムスタンプが第２のタイムスタンプ以上であり、第１のタイムスタンプが第１の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプよりも大きく、第２のタイムスタンプが第２の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプよりも小さく、かつ選択されたタイムスタンプの間の差が閾値よりも大きい場合、第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを第２のタイムスタンプとして選択するステップと、
第１のタイムスタンプが第２のタイムスタンプ以上であり、第１のタイムスタンプが第１の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプよりも大きく、第２のタイムスタンプが第２の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプよりも小さく、選択されたタイムスタンプの間の差が最大タイムスタンプ値と閾値の間の差よりも小さい場合、第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを第１のタイムスタンプとして選択するステップと、
第１のタイムスタンプが第２のタイムスタンプよりも小さく、第１のタイムスタンプが第１の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプ以上であり、第２のタイムスタンプが第２の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプ以下であり、かつ選択されたタイムスタンプの間の差が閾値以下である場合、選択されたタイムスタンプをペアにされたものとしてマークするステップであって、第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを第１のタイムスタンプとして選択するステップと、第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを選択するステップとを含むステップと、
第１のタイムスタンプが第２のタイムスタンプよりも小さく、第１のタイムスタンプが第１の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプよりも小さく、第２のタイムスタンプが第２の複数のタイムスタンプにおける直前のタイムスタンプよりも大きく、選択されたタイムスタンプの間の差が最大タイムスタンプ値と閾値の間の差以上である場合、選択されたタイムスタンプをペアにされたものとしてマークするステップであって、第１の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを第１のタイムスタンプとして選択するステップと、第２の複数のタイムスタンプにおける次のタイムスタンプを選択するステップとを含むステップと、
第１の複数のタイムスタンプの各タイムスタンプごと、および第２の複数のタイムスタンプの各タイムスタンプごとに、第１のタイムスタンプを選択するステップ、第２のタイムスタンプを選択するステップ、比較するステップ、第１の複数における次のタイムスタンプを選択するステップ、第２の複数における次のタイムスタンプを選択するステップ、およびマークするステップを反復的に繰り返すステップと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載の方法。
【０１６６】
２３．物理層セキュリティ鍵を生成する無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）であって、
ＣＩＲ測定を生成するように構成されたチャネルインパルス応答（ＣＩＲ）測定ユニットであって、ＣＩＲ測定は、タイムスタンプに関連付けられるＣＩＲ測定ユニットと、
第１の複数のＣＩＲ測定を収集するように構成されたメッセージ生成ユニットと、
複数のペアにされるタイムスタンプを識別するように構成されたタイムスタンプペアリングユニットであって、第１のタイムスタンプは、第１の複数のＣＩＲ測定における第１のＣＩＲ測定に関連付けられ、第２のタイムスタンプは、第２の複数のＣＩＲ測定における第２のＣＩＲ測定に関連付けられるタイムスタンプペアリングユニットと、
複数のペアにされたＣＩＲ測定を集約するように構成されたＣＩＲバッファリングユニットであって、複数のペアにされたＣＩＲ測定のうちの各ペアにされたＣＩＲ測定は、複数のペアにされたタイムスタンプのうちのタイムスタンプに関連付けられるＣＩＲバッファリングユニットと、
ＣＩＲ測定を調整するように構成されたＣＩＲ事後処理ユニットと、
複数のペアにされたＣＩＲ測定からサンプルを選択するように構成されたデータ選択ユニットと、
選択されたサンプルから秘密鍵を生成するように構成された秘密鍵生成ユニットと
を備えたＷＴＲＵ。
【０１６７】
２４．前記ＣＩＲ事後処理ユニットは、
ＣＩＲ測定におけるサンプルの数を減少させるように構成されたＣＩＲ刈込みユニットと、
ＣＩＲ測定を補間してより高いサンプリングレートにするように構成されたＣＩＲアップサンプリングユニットと、
ＣＩＲ測定を調整するように構成された第１のＣＩＲシフトユニットと、
ＣＩＲ測定の信号電力を計算するように構成された信号電力計算ユニットと、
ＣＩＲ測定を正規化するように構成されたＣＩＲ正規化ユニットと
を含む実施形態２３に記載のＷＴＲＵ。
【０１６８】
２５．ＣＩＲ測定をさらに調整するように構成された第２のＣＩＲシフトユニット
をさらに含む前記実施形態のいずれか１つに記載のＷＴＲＵ。
【０１６９】
２６．前記第１のＣＩＲシフトユニットおよび前記第２のＣＩＲシフトユニットは、
ＣＩＲ測定の平均の大きさを計算するように構成された平均化ユニットと、
ＣＩＲ測定の大きさと平均の大きさの間のサンプリング時間差を推定するように構成された相関ユニットと、
推定されたサンプリング時間差に基づいてＣＩＲ測定の循環シフトを実行するように構成されたシフトユニットと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載のＷＴＲＵ。
【０１７０】
２７．前記第１のＣＩＲシフトユニットは、
ＣＩＲ測定の大きさと移動平均の大きさの間のサンプリング時間差を推定するように構成された相関ユニットと、
ＣＩＲ測定のシフト量を計算するように構成されたシフト計算ユニットと、
移動平均ＣＩＲ測定を再計算するように構成された再帰的平均ユニットと、
推定されたサンプリング時間差と計算されたシフトとに基づいてＣＩＲ測定の循環シフトを実行するように構成されたシフトユニットと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載のＷＴＲＵ。
【０１７１】
２８．前記データ選択ユニットは、
複数のペアにされたＣＩＲ測定から複数のサンプルを選択し、複数のペアにされたＣＩＲ測定に関連する雑音電力を推定するように構成されたサンプル選択ユニットと、
サンプルの間の相関を除去するように構成された白色化ユニットと、
白色化された各サンプルの位置を推定し、位置に関してサンプルを再配列するように構成されたサンプル関連付けユニットと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載のＷＴＲＵ。
【０１７２】
２９．前記白色化ユニットは、
複数のペアにされたＣＩＲ測定から共分散行列を生成するように構成された共分散行列生成ユニットと、
共分散行列を複数の固有値と固有ベクトル行列とに分解するように構成された第１の固有分解および選択ユニットと、
チャネル経路電力変動に従って固有値および固有ベクトル行列内の固有ベクトルを第１のチャネルおよび第２のチャネルに分類するように構成されたアルゴリズム選択ユニットであって、第２のチャネルの第２の共分散行列が生成される、アルゴリズム選択ユニットと、
第２の共分散行列から雑音を除去するように構成された共分散行列クリーンアップユニットと、
第２の共分散行列を複数の固有値と固有ベクトル行列とに分解するように構成された第２の固有分解および選択ユニットと、
有効な固有ベクトルにおいて整合性を獲得するように構成された固有ベクトル回転ユニットと、
独立なサンプルを生成するように構成された行列乗算ユニットと
を含む前記実施形態のいずれか１つに記載のＷＴＲＵ。
【図１】
2011504014.tif 000023
【図２】
2011504014.tif 000024
【図３Ａ】
2011504014.tif 000025
【図３Ｂ】
2011504014.tif 000026
【図３Ｃ】
2011504014.tif 000027
【図４】
2011504014.tif 000028
【図５Ａ】
2011504014.tif 000029
【図５Ｂ】
2011504014.tif 000030
【図６】
2011504014.tif 000031
【図７】
2011504014.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月5日(2009.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理層セキュリティ鍵を生成する方法であって、
第１のチャネルインパルス応答（ＣＩＲ）測定に関連付けられた第１のタイムスタンプを第２のタイムスタンプとペアにするステップであって、前記第１のタイムスタンプは、第１の複数のＣＩＲ測定における第１のＣＩＲ測定に関連付けられ、前記第２のタイムスタンプは、第２の複数のＣＩＲ測定における第２のＣＩＲ測定に関連付けられているステップと、
前記第１の複数のＣＩＲ測定の各ＣＩＲ測定を事後処理するステップと、
前記事後処理されたＣＩＲ測定から少なくとも１つのサンプルを選択するステップと、
前記少なくとも１つの選択されたサンプルから物理層秘密鍵を生成するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の複数のＣＩＲ測定の各ＣＩＲ測定は、６４個の複素サンプルを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の複数のＣＩＲ測定の妥当性を確認するステップ
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ペアにする前記ステップは、
前記第１のタイムスタンプが停止時間よりも古いかどうかを決定するステップと、
停止時間よりも古い第１のタイムスタンプに応答して、前記第１のタイムスタンプおよび前記関連付けられたＣＩＲ測定を削除するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
事後処理する前記ステップは、
前記第１の複数のＣＩＲ測定の各ＣＩＲ測定を刈り込むステップと、
前記刈り込まれたＣＩＲ測定をアップサンプリングするステップと、
前記アップサンプリングされたＣＩＲ測定をシフトするステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
刈り込む前記ステップは、
各ＣＩＲ測定ごとに、順次的な複数のサンプルを選択するステップであって、前記選択された順次的な複数のサンプルは、その中央に大きさが最大のサンプルを有しているステップ
を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
アップサンプリングする前記ステップは、
各ＣＩＲ測定における各サンプルの間にゼロ値サンプルを挿入するステップと、
再サンプリング有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを構成するステップと、
前記再サンプリングＦＩＲフィルタを各ＣＩＲ測定とともに畳み込むステップと、
各ＣＩＲ測定の前記サンプルの前記中央から複数のサンプルを選択するステップと
を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
選択する前記ステップは、
前記事後処理されたＣＩＲ測定から複数のサンプルを決定するステップと、
前記決定された複数のサンプルを白色化するステップと、
前記白色化された複数のサンプルをソートするステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
物理層セキュリティ鍵を生成する無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）であって、
第１の複数のＣＩＲ測定を生成するように構成されたチャネルインパルス応答（ＣＩＲ）測定ユニットであって、各ＣＩＲ測定は、タイムスタンプに関連付けられているＣＩＲ測定ユニットと、
複数のペアにされるタイムスタンプを識別するように構成されたタイムスタンプペアリングユニットであって、第１のタイムスタンプは、前記第１の複数のＣＩＲ測定における第１のＣＩＲ測定に関連付けられ、第２のタイムスタンプは、第２の複数のＣＩＲ測定における第２のＣＩＲ測定に関連付けられているタイムスタンプペアリングユニットと、
前記第１の複数のＣＩＲ測定を調整するように構成されたＣＩＲ事後処理ユニットと、
前記事後処理されたＣＩＲ測定から少なくとも１つのサンプルを選択するように構成されたデータ選択ユニットと、
前記少なくとも１つの選択されたサンプルから物理層秘密鍵を生成するように構成された秘密鍵生成ユニットと
を備えたことを特徴とするＷＴＲＵ。
【請求項１０】
前記ＣＩＲ事後処理ユニットは、
各ＣＩＲ測定におけるサンプルの数を減少させるように構成されたＣＩＲ刈込みユニットと、
刈り込まれた各ＣＩＲ測定を補間してより高いサンプリングレートにするように構成されたＣＩＲアップサンプリングユニットと、
アップサンプリングされた各ＣＩＲ測定を調整するように構成された第１のＣＩＲシフトユニットと、
各ＣＩＲ測定の信号電力を計算するように構成された信号電力計算ユニットと、
シフトされた各ＣＩＲ測定を正規化するように構成されたＣＩＲ正規化ユニットと
を含むことを特徴とする請求項９に記載のＷＴＲＵ。
【請求項１１】
各ＣＩＲ測定をさらに調整するように構成された第２のＣＩＲシフトユニット
をさらに備えたことを特徴とする請求項９に記載のＷＴＲＵ。
【請求項１２】
無線通信において使用される方法であって、
第１の無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）において、第１の複数のタイムスタンプデータ要素を生成するステップと、
第２のＷＴＲＵから、第２の複数のタイムスタンプデータ要素を受信するステップと、
前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素を  前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素とを繰り返して比較することによって、複数のペアにされたタイムスタンプデータ要素を生成するステップと、
前記複数のペアにされたタイムスタンプデータ要素を、前記第２のＷＴＲＵへ報告するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１３】
比較する前記ステップは、
前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素から第１のタイムスタンプデータ要素を選択するステップと、
前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素から第２のタイムスタンプデータ要素を選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプデータ要素があり得ない値ではなく、かつ前記第２のタイムスタンプデータ要素があり得ない値ではないという条件で、前記第１のタイムスタンプデータ要素と前記第２のタイムスタンプデータ要素を比較するステップと、
前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第２のタイムスタンプデータ要素よりも小さく、かつ前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が閾値よりも大きいという条件で、前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を前記第１のタイムスタンプデータ要素として選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第２のタイムスタンプデータ要素以上であり、かつ前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が閾値よりも大きいという条件で、前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を前記第２のタイムスタンプデータ要素として選択するステップと、
前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が閾値以下であるという条件で、前記選択されたタイムスタンプデータ要素をペアにされたものとしてマークするステップであって、前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を前記第１のタイムスタンプデータ要素として選択するステップと、前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を選択するステップとを含むマークするステップと
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
比較する前記ステップは、
前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素から第１のタイムスタンプデータ要素を選択するステップと、
前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素から第２のタイムスタンプデータ要素を選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプデータ要素があり得ない値ではなく、かつ前記第２のタイムスタンプデータ要素があり得ない値ではないという条件で、前記第１のタイムスタンプデータ要素と前記第２のタイムスタンプデータ要素を比較するステップと、
前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第２のタイムスタンプデータ要素よりも小さく、前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が閾値よりも大きく、かつ前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が復元点以下であるという条件で、前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を前記第１のタイムスタンプデータ要素として選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第２のタイムスタンプデータ要素よりも小さく、前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が閾値よりも大きく、前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が復元点よりも大きく、かつ前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が最大値と閾値の間の差以下であるという条件で、前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を前記第２のタイムスタンプデータ要素として選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第２のタイムスタンプデータ要素以上であり、前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が閾値よりも大きく、かつ前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が復元点以下であるという条件で、前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を前記第２のタイムスタンプデータ要素として選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第２のタイムスタンプデータ要素以上であり、前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が閾値よりも大きく、前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が復元点よりも大きく、かつ前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が最大値と閾値の間の差以下であるという条件で、前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を前記第１のタイムスタンプデータ要素として選択するステップと、
前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が閾値以下であるという条件で、前記選択されたタイムスタンプデータ要素をペアにされたものとしてマークするステップであって、前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を前記第１のタイムスタンプデータ要素として選択するステップと、前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を選択するステップとを含むマークするステップと、
前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が閾値よりも大きく、前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が復元点よりも大きく、かつ前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が最大値と閾値の間の差以下であるという条件で、前記選択されたタイムスタンプデータ要素をペアにされたものとしてマークするステップであって、前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を前記第１のタイムスタンプデータ要素として選択するステップと、前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を選択するステップとを含むマークするステップと
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
比較する前記ステップは、
前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素から第１のタイムスタンプデータ要素を選択するステップと、
前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素から第２のタイムスタンプデータ要素を選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプデータ要素があり得ない値ではなく、かつ前記第２のタイムスタンプデータ要素があり得ない値ではないという条件で、前記第１のタイムスタンプデータ要素と前記第２のタイムスタンプデータ要素を比較するステップと、
前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第２のタイムスタンプデータ要素よりも小さく、前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素における直前のタイムスタンプデータ要素以上であり、前記第２のタイムスタンプデータ要素が前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素における直前のタイムスタンプデータ要素以下であり、かつ前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が閾値よりも大きいという条件で、前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を前記第１のタイムスタンプデータ要素として選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第２のタイムスタンプデータ要素よりも小さく、前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素における直前のタイムスタンプデータ要素よりも小さく、前記第２のタイムスタンプデータ要素が前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素における直前のタイムスタンプデータ要素よりも大きく、前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が最大値と閾値の間の差よりも小さいという条件で、前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を前記第２のタイムスタンプデータ要素として選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第２のタイムスタンプデータ要素以上であり、前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素における直前のタイムスタンプデータ要素よりも大きく、前記第２のタイムスタンプデータ要素が前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素における直前のタイムスタンプデータ要素よりも小さく、かつ前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が閾値よりも大きいという条件で、前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を前記第２のタイムスタンプデータ要素として選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第２のタイムスタンプデータ要素以上であり、前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素における直前のタイムスタンプデータ要素よりも大きく、前記第２のタイムスタンプデータ要素が前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素における直前のタイムスタンプデータ要素よりも小さく、前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が最大値と閾値の間の差よりも小さいという条件で、前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を前記第１のタイムスタンプデータ要素として選択するステップと、
前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第２のタイムスタンプデータ要素よりも小さく、前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素における直前のタイムスタンプデータ要素以上であり、前記第２のタイムスタンプデータ要素が前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素における直前のタイムスタンプデータ要素以下であり、かつ前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が閾値以下であるという条件で、前記選択されたタイムスタンプデータ要素をペアにされたものとしてマークするステップであって、前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を前記第１のタイムスタンプデータ要素として選択するステップと、前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を選択するステップとを含むマークするステップと、
前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第２のタイムスタンプデータ要素よりも小さく、前記第１のタイムスタンプデータ要素が前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素における直前のタイムスタンプデータ要素よりも小さく、前記第２のタイムスタンプデータ要素が前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素における直前のタイムスタンプデータ要素よりも大きく、前記選択されたタイムスタンプデータ要素の間の差が最大値と閾値の間の差以上であるという条件で、前記選択されたタイムスタンプデータ要素をペアにされたものとしてマークするステップであって、前記第１の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を前記第１のタイムスタンプデータ要素として選択するステップと、前記第２の複数のタイムスタンプデータ要素における次のタイムスタンプデータ要素を選択するステップとを含むマークするステップと
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【国際調査報告】
2011504014.tif 000033
2011504014.tif 000034
2011504014.tif 000035
2011504014.tif 000036
2011504014.tif 000037