(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の指向性が複数の指向性Ａ１〜Ａｎに切換えられ、アレーアンテナ４０の指向性が複数の指向性Ｂ１〜Ｂｎ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
2007251311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が指向性を電気的に切換え可能なアンテナからなる第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の無線装置が前記第２のアンテナの指向性を複数の第１の指向性に順次切換えながら送信した複数の第１の電波を前記第１のアンテナの指向性を前記複数の第１の指向性と異なる複数の第２の指向性に順次切換えながら受信し、その受信した複数の第１の電波に対応する複数の第１の電波強度を検出し、その検出した複数の第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の無線装置が前記第１のアンテナの指向性を前記複数の第２の指向性に順次切換えながら送信した複数の第２の電波を前記第２のアンテナの指向性を前記複数の第１の指向性に順次切換えながら受信し、その受信した複数の第２の電波に対応する複数の第２の電波強度を検出し、その検出した複数の第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、
１本の第１の給電素子と、
ｐ（ｐは正の整数）本の第１の無給電素子と、
前記ｐ本の第１の無給電素子に装荷されたｒ（ｒはｐの整数倍）個の第１の可変容量素子とを含み、
前記第２のアンテナは、
１本の第２の給電素子と、
ｑ（ｑは正の整数）本の第２の無給電素子と、
前記ｑ本の第２の無給電素子に装荷されたｓ（ｓはｑの整数倍）個の第２の可変容量素子とを含み、
前記第１の無線装置は、前記第１のアンテナの前記ｒ個の第１の可変容量素子の少なくとも１つの容量を変化させて前記第１のアンテナの指向性を前記複数の第２の指向性に順次切換え、
前記第２の無線装置は、前記第２のアンテナの前記ｓ個の第２の可変容量素子の少なくとも１つの容量を変化させて前記第２のアンテナの指向性を前記複数の第１の指向性に順次切換える、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第１の無線装置は、前記複数の第１の電波強度のうち、所定数の第１の電波強度を削除し、残りの第１の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、前記複数の第２の電波強度のうち、前記所定数の第２の電波強度を削除し、残りの第２の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１または請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
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３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．
【特許文献１】特開２００５−３３３４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、２つの端末装置間で送受信される複数の電波を盗聴者が各端末装置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、各端末装置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のアンテナの各々は、指向性を電気的に切換え可能なアンテナからなる。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の無線装置が第２のアンテナの指向性を複数の第１の指向性に順次切換えながら送信した複数の第１の電波を第１のアンテナの指向性を複数の第１の指向性と異なる複数の第２の指向性に順次切換えながら受信し、その受信した複数の第１の電波に対応する複数の第１の電波強度を検出し、その検出した複数の第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の無線装置が第１のアンテナの指向性を複数の第２の指向性に順次切換えながら送信した複数の第２の電波を第２のアンテナの指向性を複数の第１の指向性に順次切換えながら受信し、その受信した複数の第２の電波に対応する複数の第２の電波強度を検出し、その検出した複数の第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、１本の第１の給電素子と、ｐ（ｐは正の整数）本の第１の無給電素子と、ｐ本の第１の無給電素子に装荷されたｒ（ｒはｐの整数倍）個の第１の可変容量素子とを含む。第２のアンテナは、１本の第２の給電素子と、ｑ（ｑは正の整数）本の第２の無給電素子と、ｑ本の第２の無給電素子に装荷されたｓ（ｓはｑの整数倍）個の第２の可変容量素子とを含む。そして、第１の無線装置は、第１のアンテナのｒ個の第１の可変容量素子の少なくとも１つの容量を変化させて第１のアンテナの指向性を複数の第２の指向性に順次切換える。第２の無線装置は、第２のアンテナのｓ個の第２の可変容量素子の少なくとも１つの容量を変化させて第２のアンテナの指向性を複数の第１の指向性に順次切換える。
【００１３】
好ましくは、第１の無線装置は、複数の第１の電波強度のうち、所定数の第１の電波強度を削除し、残りの第１の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、複数の第２の電波強度のうち、所定数の第２の電波強度を削除し、残りの第２の電波強度を多値化して第２の秘密鍵を生成する。
【００１４】
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３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】
【００１５】
この発明においては、電気的に指向性を切換え可能な２つのアレーアンテナの指向性をそれぞれ異なる複数の指向性に順次切換えて複数の電波を２つの無線装置間で送受信し、各無線装置において受信した受信信号強度に基づいて秘密鍵を生成する。つまり、各無線装置は、相手の無線装置からの電波を自己に独自の強度で検出して秘密鍵を生成する。
【００１６】
従って、この発明によれば、各無線装置で生成される秘密鍵の盗聴を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、この発明の実施の形態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、アレーアンテナ２０，４０とを備える。
【００１９】
アレーアンテナ２０，４０の各々は、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１０に装着され、アレーアンテナ４０は、無線装置３０に装着される。
【００２０】
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のアレーアンテナ２０と無線装置３０のアレーアンテナ４０との間を直接伝搬したり、中間物５０による影響を受けて伝搬する。中間物５０としては、反射物及び障害物が想定される。中間物５０が反射物である場合、無線装置１０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４０から出射した電波は、中間物５０によって反射されて無線装置３０のアレーアンテナ４０または無線装置１０のアレーアンテナ２０へ伝搬する。また、中間物５０が障害物である場合、無線装置１０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４０から出射した電波は、中間物５０によって回折されて無線装置３０のアレーアンテナ４０または無線装置１０のアレーアンテナ２０へ伝搬する。
【００２１】
このように、電波は、無線装置１０のアレーアンテナ２０と無線装置３０のアレーアンテナ４０との間を直接伝搬したり、中間物５０による反射を受けて反射波として伝搬したり、中間物５０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のアレーアンテナ２０から無線装置３０のアレーアンテナ４０（または無線装置３０のアレーアンテナ４０から無線装置１０のアレーアンテナ２０）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のアレーアンテナ２０から無線装置３０のアレーアンテナ４０（または無線装置３０のアレーアンテナ４０から無線装置１０のアレーアンテナ２０）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。
【００２２】
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２０，４０の指向性を複数の指向性に変えて時分割複信（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２０，４０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ＲＳＳＩ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ＲＳＳＩに基づいて後述する方法によって秘密鍵を生成する。
【００２３】
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。この場合、盗聴装置６０は、無線装置３０の近傍に存在していても、無線装置３０において生成された秘密鍵を盗聴することができない。
【００２４】
図２は、図１に示すアレーアンテナ２０の平面図である。アレーアンテナ２０は、基板１と、給電素子２と、無給電素子３，４と、バラクタダイオード６〜９とを含む。
【００２５】
基板１は、例えば、プリント基板からなる。給電素子２および無給電素子３，４は、基板１上に略平行に配置される。そして、無給電素子３，４は、給電素子２を中心にして対称に配置される。
【００２６】
給電素子２は、ダイポール素子からなり、２３０ｍｍの長さＬ１を有する。そして、給電素子２においては、その略中央に給電部５が設けられる。無給電素子３，４は、３３０ｍｍの長さＬ２を有する。また、給電素子２および無給電素子３，４の各々は、１０ｍｍの幅Ｗを有する。
【００２７】
このように、アレーアンテナ２０においては、無給電素子３，４は、給電素子２よりも長い。そして、無給電素子３，４は、給電素子２の長さ方向において給電素子２の両側に長くなるように配置される。
【００２８】
給電素子２と無給電素子３，４との間隔ｄは、３０ｍｍであり、この３０ｍｍは、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、０．０５λに相当する。
【００２９】
バラクタダイオード６，７は、無給電素子３に装荷される。そして、バラクタダイオード６は、無給電素子３の一方端３ＡからＬ４＝１１５ｍｍの位置に装荷され、バラクタダイオード７は、無給電素子３の他方端３ＢからＬ５＝１１５ｍｍの位置に装荷される。その結果、バラクタダイオード６，７間の間隔Ｌ３は、１００ｍｍとなる。
【００３０】
バラクタダイオード８，９は、無給電素子４に装荷される。そして、バラクタダイオード８，９の無給電素子４への装荷位置およびバラクタダイオード８，９間の間隔は、バラクタダイオード６，７の場合と同じである。
【００３１】
このように、アレーアンテナ２０においては、無給電素子３，４の各々に２個のバラクタダイオード６，７；８，９が装荷される。
【００３２】
このような構成のアレーアンテナ２０に対して無線装置１０は、制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４をそれぞれバラクタダイオード６〜９へ供給し、バラクタダイオード６〜９の容量を変化させる。この場合、無線装置１０は、無給電素子３に装荷された２個のバラクタダイオード６，７の容量が同じになるように制御電圧ＣＶ１，ＣＶ２をそれぞれバラクタダイオード６，７へ供給し、無給電素子４に装荷された２個のバラクタダイオード８，９の容量が同じになるように制御電圧ＣＶ３，ＣＶ４をそれぞれバラクタダイオード８，９へ供給する。
【００３３】
また、無線装置１０は、バラクタダイオード６〜９の容量を相対的に小さくする場合、負の方向に相対的に高い制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４をそれぞれバラクタダイオード６〜９へ供給し、バラクタダイオード６〜９の容量を相対的に大きくする場合、相対的に低い制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４をそれぞれバラクタダイオード６〜９へ供給する。
【００３４】
例えば、無線装置１０は、バラクタダイオード６〜９の容量を０．８ｐＦに設定する場合、約−２０Ｖからなる制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４をそれぞれバラクタダイオード６〜９へ供給し、バラクタダイオード６〜９の容量を８．０ｐＦに設定する場合、約０Ｖからなる制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４をそれぞれバラクタダイオード６〜９へ供給する。
【００３５】
図３は、図２に示す無給電素子３および２個のバラクタダイオード６，７の装荷状態の詳細を示す平面図である。無給電素子３は、３個の導体３１〜３３からなる。バラクタダイオード６は、導体３１と導体３２との間に接続される。また、バラクタダイオード７は、導体３２と導体３３との間に接続される。
【００３６】
そして、制御電圧ＣＶ１は、バラクタダイオード６に逆バイアスが印加されるようにノードＮ１，Ｎ２間に印加され、制御電圧ＣＶ２は、バラクタダイオード７に逆バイアスが印加されるようにノードＮ３，Ｎ４間に印加される。
【００３７】
即ち、制御電圧ＣＶ１は、バラクタダイオード６のカソード側のノードＮ１が正になり、バラクタダイオード６のアノード側のノードＮ２が負になるようにノードＮ１，Ｎ２間に印加され、制御電圧ＣＶ２は、バラクタダイオード７のカソード側のノードＮ３が正になり、バラクタダイオード７のアノード側のノードＮ４が負になるようにノードＮ３，Ｎ４間に印加される。
【００３８】
バラクタダイオード６，７は、図３に示す接続方向と逆向きにそれぞれ導体３１，３２間および導体３２，３３間に接続されてもよい。この場合、制御電圧ＣＶ１は、ノードＮ１が負になり、ノードＮ２が正になるようにノードＮ１，Ｎ２間に印加され、制御電圧ＣＶ２は、ノードＮ３が負になり、ノードＮ４が正になるようにノードＮ３，Ｎ４間に印加される。
【００３９】
無給電素子４は、無給電素子３と同じ構成からなり、バラクタダイオード８，９の無給電素子４への装荷方法は、バラクタダイオード６，７の無給電素子３への装荷方法と同じである。
【００４０】
バラクタダイオード６〜９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３，４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６〜９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３，４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６〜９は、指向性設定部２２０から受けた制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎに応じて無給電素子３，４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。
【００４１】
図４は図２に示すアレーアンテナ２０における（反射電力／入力電力）１／２と周波数との関係を示す図である。図４において、縦軸は、（反射電力／入力電力）１／２を表し、横軸は、周波数を表す。（反射電力／入力電力）１／２は、給電素子２に電力を供給したときの入力電力に対する反射電力の比を表す。
【００４２】
図４に示す（反射電力／入力電力）１／２と周波数との関係は、無給電素子４に装荷されたバラクタダイオード８，９の容量を８．０ｐＦに設定し、無給電素子３に装荷されたバラクタダイオード６，７の両方の容量を０．８ｐＦ，０，９ｐＦ，１．０ｐＦ，１．２５ｐＦ，１．５ｐＦ，２．０ｐＦ，２．５ｐＦ，４．０ｐＦ，８．０ｐＦと変化させたときの（反射電力／入力電力）１／２と周波数との関係を示すシミュレーション結果である。
【００４３】
曲線ｋ１〜ｋ９は、それぞれ、バラクタダイオード６，７の両方の容量が８．０ｐＦ，４．０ｐＦ，２．５ｐＦ，２．０ｐＦ，１．５ｐＦ，１．２５ｐＦ，１．０ｐＦ，０．９ｐＦ，０．８ｐＦである場合の（反射電力／入力電力）１／２と周波数との関係を示す。
【００４４】
バラクタダイオード６，７の容量が変化した場合、（反射電力／入力電力）１／２は、約４４０ＭＨｚ〜約６８０ＭＨｚの範囲で低下する。（反射電力／入力電力）１／２が低下することは、給電素子２の給電部５から反射する電力が減少し、約４４０ＭＨｚ〜約６８０ＭＨｚの範囲の周波数を有する交流電流が給電素子２に流れることを意味する。
【００４５】
従って、アレーアンテナ２０は、約４４０ＭＨｚ〜約６８０ＭＨｚの範囲の電波を送受信できる。つまり、アレーアンテナ２０は、約４４０ＭＨｚ〜約６８０ＭＨｚの範囲の周波数帯域を有する。
【００４６】
そして、図４から明らかなように、バラクタダイオード６，７の両方の容量を８．０ｐＦから０．８ｐＦへ小さくすることにより、アレーアンテナ２０の周波数帯域が広くなる。
【００４７】
これは、バラクタダイオード６，７の両方の容量を変化させることにより、給電素子２の給電部５に給電されることに起因して励振する無給電素子３の電気長が変化し、無給電素子３，４は、給電素子２よりも長いので、給電素子２に流れる交流電流の周期、即ち、周波数がより多くの周波数に変化するからである。
【００４８】
このように、バラクタダイオード８，９の容量を一定に保持しながら、バラクタダイオード６，７の両方の容量を変化させることにより、アレーアンテナ２０の周波数帯域を制御できる。
【００４９】
なお、バラクタダイオード６，７の容量を８．０ｐＦに設定し、バラクタダイオード８，９の容量を８．０ｐＦ〜０．８ｐＦの範囲で変化させても、図４に示す（反射電力／入力出力）１／２と周波数との関係が得られる。
【００５０】
また、アレーアンテナ４０は、上述したアレーアンテナ２０と同じ構成からなり、上述したアレーアンテナ２０と同じ特性を有する。
【００５１】
図５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、指向性設定部２２０とを含む。
【００５２】
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。
【００５３】
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に示すアレーアンテナ２０からなり、送信処理部１２０からのパケットを指向性設定部２２０によって設定された指向性で無線装置３０へ送信し、無線装置３０からのパケットを指向性設定部２２０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へ供給する。
【００５４】
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。
【００５５】
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からなる受信信号プロファイルＲＳＳＩを生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩを鍵作成部１６０へ出力する。
【００５６】
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ＲＳＳＩ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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
指向性設定部２２０は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎ（ｎは２以上の整数）を生成し、その生成した制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎをアンテナ部１３０へ順次出力する。この場合、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎの各々は、制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４からなる。
【００６２】
なお、図１に示す無線装置３０は、図５に示す無線装置１０と同じ構成からなる。
【００６３】
図６は、図５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６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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
図７は、図５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。
【００７０】
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７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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
図８は、受信信号強度の概念図である。指向性設定部２２０は、各々が制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４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６〜９へ出力する。この場合、制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４は、それぞれ、無給電素子３，４に装荷される容量を変えるための電圧であり、例えば、−２０Ｖ〜０Ｖの範囲の直流電圧からなる。そして、指向性設定部２２０は、制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４の各々の電圧値を４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６〜９へ出力する。
【００８７】
バラクタダイオード６〜９は、［Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４］からなる制御電圧セットＣＬＶ１に応じてアレーアンテナ２０，４０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６〜９は、［Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ２３，Ｖ２４］からなる制御電圧セットＣＬＶ２に応じてアレーアンテナ２０，４０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６〜９は、それぞれ、制御電圧セットＣＬＶ３〜ＣＬＶｎに応じてアレーアンテナ２０，４０の指向性を順次切換える。
【００８８】
このように、バラクタダイオード６〜９は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎに応じてアレーアンテナ２０，４０の指向性をｎ個の指向性に順次切換える。この場合、指向性設定部２２０は、各パケットＰＫＴｎごとにアレーアンテナ２０，４０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６〜９へ順次出力し、バラクタダイオード６〜９は、各パケットＰＫＴｎごとにアレーアンテナ２０，４０の指向性を切換える。
【００８９】
そして、アレーアンテナ２０，４０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個のパケットを送受信する。
【００９０】
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個の指向性に順次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。
【００９１】
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ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎを検出し、その検出したｎ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎからなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を生成して鍵作成部１６０へ出力する。
【００９２】
無線装置３０の指向性設定部２２０は、無線装置１０の指向性設定部２２０と同じように制御電圧セットＣＶＬ１〜ＣＶＬｎをアレーアンテナ４０（アンテナ部１３０）へ順次出力し、アレーアンテナ４０の指向性をｎ個の指向性に切換える。
【００９３】
そして、無線装置３０のプロファイル生成部１５０は、無線装置１０のプロファイル生成部１５０と同じ方法によって、アレーアンテナ４０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ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎを検出し、その検出したｎ個の電波強度ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎ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。
【００９４】
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個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎ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、無線装置１０の鍵作成部１６０は、ｎ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎ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ＷＩ１１〜ＷＩ１ｊをしきい値Ｉｔｈによって多値化して秘密鍵Ｋｓ１を作成する。
【００９５】
より具体的には、無線装置１０の鍵作成部１６０は、電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｊがしきい値Ｉｔｈよりも大きい場合、「１」とし、電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｊ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ＷＩ１１〜ＷＩ１ｊを多値化する。そして、無線装置１０の鍵作成部１６０は、ｊ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｊを多値化したビット列を秘密鍵Ｋｓ１とする。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
図９は、２つの無線装置１０，３０間における電波の送受信方法を示す図である。無線装置１０は、アレーアンテナ２０のビームパターンをビームパターンａに設定して所定のデータからなる電波を無線装置３０へ送信する。
【００９９】
そして、無線装置３０は、アレーアンテナ４０のビームパターンをビームパターンｂに設定して無線装置１０からの電波を受信し、その受信した電波の受信信号強度ＷＩ２ｉを検出する。その後、無線装置３０は、アレーアンテナ４０のビームパターンをビームパターンｂに設定したまま所定のデータからなる電波を無線装置１０へ送信する。
【０１００】
そして、無線装置１０は、アレーアンテナ２０のビームパターンをビームパターンａに設定したまま無線装置３０からの電波を受信し、その受信した電波の受信信号強度ＷＩ１ｉを検出する。
【０１０１】
この場合、無線装置１０は、アレーアンテナ２０のビームパターンをビームパターンａに設定した状態で電波を無線装置３０との間で送受信し、無線装置３０は、アレーアンテナ４０のビームパターンをビームパターンｂに設定した状態で電波を無線装置１０との間で送受信するので、無線装置１０が検出した受信信号強度ＷＩ１ｉは、電波の可逆性により無線装置３０が検出した受信信号強度ＷＩ２ｉと同じになる。
【０１０２】
無線装置１０は、受信信号強度ＷＩ１ｉを検出すると、アレーアンテナ２０のビームパターンをビームパターンｃに設定して所定のデータからなる電波を無線装置３０へ送信する。
【０１０３】
そして、無線装置３０は、アレーアンテナ４０のビームパターンをビームパターンｄに設定して無線装置１０からの電波を受信し、その受信した電波の受信信号強度ＷＩ２ｉを検出する。その後、無線装置３０は、アレーアンテナ４０のビームパターンをビームパターンｄに設定したまま所定のデータからなる電波を無線装置１０へ送信する。
【０１０４】
そして、無線装置１０は、アレーアンテナ２０のビームパターンをビームパターンｃに設定したまま無線装置３０からの電波を受信し、その受信した電波の受信信号強度ＷＩ１ｉを検出する。
【０１０５】
この場合、無線装置１０は、アレーアンテナ２０のビームパターンをビームパターンｃに設定した状態で電波を無線装置３０との間で送受信し、無線装置３０は、アレーアンテナ４０のビームパターンをビームパターンｄに設定した状態で電波を無線装置１０との間で送受信するので、無線装置１０が検出した受信信号強度ＷＩ１ｉは、電波の可逆性により無線装置３０が検出した受信信号強度ＷＩ２ｉと同じになる。
【０１０６】
以後、無線装置１０は、上述した方法によってアレーアンテナ２０のビームパターンを順次切換えて無線装置３０との間で電波を送受信し、無線装置３０から受信した電波の受信信号強度ＷＩ１ｉを検出し、無線装置３０は、上述した方法によってアレーアンテナ４０のビームパターンを順次切換えて無線装置１０との間で電波を送受信し、無線装置１０から受信した電波の受信信号強度ＷＩ２ｉを検出する。
【０１０７】
この場合、無線装置１０は、アレーアンテナ２０のビームパターンをアレーアンテナ４０のビームパターンと異なるビームパターンに順次切換え、無線装置４０は、アレーアンテナ４０のビームパターンをアレーアンテナ２０のビームパターンと異なるビームパターンに順次切換える。
【０１０８】
このように、無線装置１０，３０は、アレーアンテナ２０，４０のビームパターンを相互に異なるビームパターンに設定して相互に電波を送受信する。
【０１０９】
なお、アレーアンテナ２０，４０におけるビームパターンの切換は、バラクタダイオード６〜９に供給する制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４を切換えることによって行なわれ、バラクタダイオード６〜９に供給される制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４が切換えられれば、無給電素子３，４の電気長が変化し、アレーアンテナ２０，４０から放射されるビームの方向が変わるので、アレーアンテナ２０，４０のビームパターンを切換えることは、アレーアンテナ２０，４０の指向性を切換えることに相当する。
【０１１０】
この発明においては、アレーアンテナ２０，４０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からなる受信信号プロファイルＲＳＳＩを作成する。従って、アレーアンテナ２０，４０の指向性は、３８４個の指向性に切換えられる。
【０１１１】
無線装置１０，３０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。この場合、２５６個の電波強度は、しきい値Ｉｔｈに近い順番に３８４個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩ３８４から選択され、削除される。
【０１１２】
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。
【０１１３】
図１０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１０の送信処理部１２０は、ｉ＝１を設定する（ステップＳ１）。そして、無線装置１０の指向性設定部２２０は、制御電圧セットＣＬＶ１によってアレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性Ａｉに設定し（ステップＳ２）、それと同時に、無線装置３０の指向性設定部２２０は、制御電圧セットＣＬＶ１によってアレーアンテナ４０の指向性を１つの指向性Ｂｉ（指向性Ａｉと異なる）に設定する（ステップＳ３）。
【０１１４】
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へ供給し、その送信処理部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、指向性Ａｉに設定されたアレーアンテナ２０（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Ｓ４）。
【０１１５】
無線装置３０において、アレーアンテナ４０（アンテナ部１３０）は、指向性を指向性Ｂｉに設定して無線装置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へ出力し、そのプロファイル生成部１５０は、アレーアンテナ４０から受けた電波の強度ＷＩ２ｉを検出する（ステップＳ５）。
【０１１６】
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、指向性Ｂｉに設定されたアレーアンテナ４０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Ｓ６）。
【０１１７】
一方、無線装置１０において、アレーアンテナ２０（アンテナ部１３０）は、指向性を指向性Ａｉに設定して無線装置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、アレーアンテナ２０から受けた電波の強度ＷＩ１ｉを検出する（ステップＳ７）。
【０１１８】
その後、無線装置１０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Ｓ８）。そして、ｉ＝ｎでないとき、無線装置１０の送信処理部１２０は、ｉ＝ｉ＋１を設定し（ステップＳ９）、ステップＳ８においてｉ＝ｎであると判定されるまで、上述したステップＳ２〜Ｓ９が繰返し実行される。即ち、アレーアンテナ２０，４０の指向性が制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎによってｎ個の指向性に変えられて、無線装置１０のアレーアンテナ２０と無線装置３０のアレーアンテナ４０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〜Ｓ９が繰返し実行される。
【０１１９】
そして、ステップＳ８において、ｉ＝ｎであると判定されると、無線装置１０において、プロファイル生成部１５０は、ｎ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎからなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を作成して鍵作成部１６０へ出力し、その鍵作成部１６０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ１から平均値または中央値を元にしきい値ｔｈを演算し、その演算したしきい値ｔｈに近い強度を有する所定数（＝２５６個）の電波強度を削除し、ｊ個（１２８個）の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｊを選択すると共に、その鍵作成部１６０は、ｊ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｊをしきい値ｔｈ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Ｓ１０）。
【０１２０】
また、無線装置３０のプロファイル生成部１５０は、ｎ個の電波強度ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎからなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を作成して鍵作成部１６０へ出力する。無線装置３０の鍵作成部１６０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ２から平均値または中央値を元にしきい値ｔｈを演算し、その演算したしきい値ｔｈに近い強度を有する所定数（＝２５６個）の電波強度を削除し、ｊ（＝１２８）個の電波強度ＷＩ２１〜ＷＩ２ｊを選択すると共に、その鍵作成ぶ１６０は、ｊ個の電波強度ＷＩ２１〜ＷＩ２ｊをしきい値ｔｈ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Ｓ１１）。
【０１２１】
次に、鍵ふいっちの確認ステップＳ１２について説明する。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。無線装置１０の送信処理部１２０は、鍵確認用データＤＣＦＭ１に変調等の処理を施し、アレーアンテナ２０（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。
【０１２２】
そして、無線装置１０において、アレーアンテナ２０（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。無線装置１０の受信処理部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。
【０１２３】
無線装置１０のデータ比較部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、無線装置１０のデータ比較部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。無線装置１０の結果処理部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。
【０１２４】
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、無線装置１０のデータ比較部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。無線装置１０の送信処理部１２０は、不一致信号ＮＭＴＨをアレーアンテナ２０（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。
【０１２５】
これにより、無線装置１０における鍵不一致の確認が終了する（ステップＳ１２）。
【０１２６】
なお、無線装置１０における鍵不一致確認に代えて、無線装置３０において鍵不一致確認をしてもよい（ステップＳ１３）。次に、鍵不一致対策のステップＳ１４について説明する。ステップＳ１２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、無線装置１０の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。
【０１２７】
無線装置１０の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。
【０１２８】
一方、無線装置３０は、ステップＳ１２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。
【０１２９】
無線装置１０のアレーアンテナ２０（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。無線装置１０の受信処理部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。
【０１３０】
無線装置１０において、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、無線装置１０の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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
無線装置１０の鍵不一致訂正部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。
【０１３３】
そして、無線装置１０のデータ発生部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。
【０１３４】
これにより、鍵不一致対策が終了する（ステップＳ１４）。
【０１３５】
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Ｓ１５）。続いて、秘密鍵Ｋｓ１による暗号・復号のステップＳ１６について説明する。ステップＳ１２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Ｓ１４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、無線装置１０の送信処理部１２０は、暗号化された送信データに変調等を施し、アレーアンテナ２０（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。
【０１３６】
また、無線装置１０のアレーアンテナ２０（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。無線装置１０の受信処理部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。
【０１３７】
無線装置１０の復号部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。
【０１３８】
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Ｓ１６）。
【０１３９】
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Ｓ１７）。そして、一連の動作が終了する。
【０１４０】
図１０に示すステップＳ４，Ｓ５の動作は、無線装置３０において受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を生成するための電波を無線装置１０のアレーアンテナ２０から無線装置３０のアレーアンテナ４０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Ｓ６，Ｓ７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ＲＳＳＩ１を生成するための電波を無線装置３０のアレーアンテナ４０から無線装置１０のアレーアンテナ２０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のアレーアンテナ２０から無線装置３０のアレーアンテナ４０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４０から無線装置１０のアレーアンテナ２０への送信は、アレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性Ａｉに設定し、かつ、アレーアンテナ４０の指向性を１つの指向性Ｂｉ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のアレーアンテナ２０と無線装置３０のアレーアンテナ４０との間で時分割複信（ＴＤＤ）等により送受信される。
【０１４１】
従って、アレーアンテナ２０，４０の指向性を１つの指向性に設定して無線装置１０のアレーアンテナ２０から無線装置３０のアレーアンテナ４０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４０から無線装置１０のアレーアンテナ２０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。
【０１４２】
また、所定のデータを構成する電波は、無線装置１０，３０間で時分割複信（ＴＤＤ）等により送受信されるので、電波の干渉を抑制してアレーアンテナ２０，４０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。
【０１４３】
更に、ｎ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎ，ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎは、アレーアンテナ２０，４０の両方の指向性をｎ個の指向性に順次切換えて無線装置１０，３０間で送受信されたｎ個の電波に基づいて検出されるので、無線装置３０の近傍に存在する盗聴装置６０による電波の強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎ，ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎの盗聴を抑制できる。
【０１４４】
図１に示すように、盗聴装置６０は、無線装置３０の近傍に存在しているので、アレーアンテナ４０から送信された電波の強度を検出しても、その検出した電波の強度は、無線装置１０において検出される電波の強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎとは全く異なったものとなる。
【０１４５】
また、無線装置３０は、指向性Ａｉに設定されたアレーアンテナ２０から送信された電波を指向性Ｂｉに設定されたアレーアンテナ４０を介して受信するので、盗聴装置６０は、アレーアンテナ２０から送信された電波の強度を検出しても、その検出した電波の強度は、電波の強度ＷＩ２１〜Ｗｉ２ｎとは全く異なったものとなる。
【０１４６】
盗聴装置６０に装着されたアンテナ６１が全方位性のアンテナである場合、アンテナ６１がアレーアンテナ２０から送信された電波を受信したときの電波の強度は、アレーアンテナ４０が指向性を指向性Ｂｉに設定してアレーアンテナ２０から送信された電波を受信したときの電波の強度と異なる。また、アンテナ６１が指向性を切換え可能なアンテナである場合、アンテナ６１の指向性をアレーアンテナ４０の指向性Ｂｉと同じに設定することは困難であり、アンテナ６１における指向性の切換パターンをアレーアンテナ４０における指向性の切換パターンに一致させるのは、更に困難である。
【０１４７】
従って、アンテナ６１が全方位性のアンテナおよび指向性のアンテナのいずれに関わらず、アンテナ６１がアレーアンテナ２０から受信した電波の強度は、アレーアンテナ４０が指向性を指向性Ｂｉに設定してアレーアンテナ２０から受信した電波の強度に一致させるのは困難である。特に、無線装置１０は、アレーアンテナ２０の指向性をアレーアンテナ４０の指向性Ｂｉと異なる指向性Ａｉに設定するので、アンテナ６１がアレーアンテナ２０から受信した電波の強度は、アレーアンテナ４０が指向性を指向性Ｂｉに設定してアレーアンテナ２０から受信した電波の強度と全く異なったものとなる。
【０１４８】
その結果、盗聴装置６０による電波の強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎ，ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎの盗聴を抑制できる。
【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６０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６０による秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴を抑制できる。
【０１５２】
更に、無線通信システム１００を構成する無線装置１０，３０の各々は、電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナ２０，４０を備えるので、無線装置１０，３０をネットワークが自律的に確立されるアドホックネットワークを構成する無線装置として用いても、無線装置１０，３０の各々は、自律的に確立されたアドホックネットワークにおいてアレーアンテナ２０，４０の指向性を複数の指向性に順次切換えながら他の無線装置と電波を送受信して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成できる。つまり、この発明による無線装置１０，３０は、自律的に確立されるアドホックネットワークに用いることができる無線装置である。
【０１５３】
更に、アレーアンテナ２０，４０の各々は、１本の給電素子２と、２本の無給電素子３，４と、４個のバラクタダイオード６〜９とからなるので、アンテナ素子数を少なくして生産コストを抑制できる。
【０１５４】
更に、無線装置１０，３０の各々は、電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナを備えるので、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するための電波の送受信を無線装置１０，３０のいずれから開始してもよく、無線装置１０，３０によって構成される無線通信システム１００の設計コストを低く抑えることができる。
【０１５５】
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１０に示す各ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ７〜Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１６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１０に示す各ステップＳ３，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１７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１０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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
［変形例］
この発明においては、無線装置１０，３０の各々は、パーソナルコンピュータに装着されるＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）メモリと同じ形状からなり、アレーアンテナ２０，４０は、それぞれ、ＵＳＢメモリ形状からなる無線装置１０，３０の表面に装着される。そして、ＵＳＢメモリ形状からなる無線装置１０，３０の各々は、ＵＳＢプラグを備えており、パーソナルコンピュータに装着可能になっている。
【０１５８】
これによって、ＵＳＢメモリ形状からなる無線装置１０，３０を装着したパーソナルコンピュータは、無線装置１０，３０が上述した方法によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を用いて暗号通信を行なうことができる。
【０１５９】
図１１は、図１に示すアレーアンテナ２０，４０の変形例の平面図である。アレーアンテナ２０，４０の各々は、図１１に示すアレーアンテナ２０Ａにより構成されていてもよい。
【０１６０】
アレーアンテナ装置２０Ａは、基板１０１と、地板１０２と、給電素子１０３と、無給電素子１０４，１０５と、バラクタダイオード１０７〜１１２とを含む。
【０１６１】
基板１０１は、例えば、プリント基板からなる。地板１０２は、略四角形の形状を有し、基板１０１の端部の近傍に配置される。給電素子１０３および無給電素子１０４，１０５は、基板１０１上に略平行に配置される。そして、給電素子１０３は、その一方端が給電部１０６を介して地板１０２に連結され、無給電素子１０４，１０５の各々は、その一方端が地板１０２に連結される。また、無給電素子１０４，１０５は、給電素子１０３を中心にして対称に配置される。
【０１６２】
地板１０２は、７０ｍｍの幅Ｗ１と、４５ｍｍの長さＬ９とを有する。給電素子１０３は、モノポール素子からなり、１２５ｍｍの長さＬ１０を有する。無給電素子１０４，１０５の各々は、１８５ｍｍの長さＬ１１を有する。その結果、長さＬ１２は、２３０ｍｍになる。また、給電素子１０３および無給電素子１０４，１０５の各々は、１０ｍｍの幅Ｗを有する。
【０１６３】
このように、アレーアンテナ２０Ａにおいては、無給電素子１０４，１０５は、給電素子１０３よりも長い。そして、無給電素子１０４，１０５は、給電素子１０３の長さ方向において給電素子１０３の一方側に長くなるように配置される。
【０１６４】
給電素子１０３と無給電素子１０４，１０５との間隔ｄは、３０ｍｍであり、この３０ｍｍは、アレーアンテナ２０Ａが送受信する電波の波長をλとした場合、０．０５λに相当する。
【０１６５】
バラクタダイオード１０７〜１０９は、無給電素子１０４に装荷される。そして、バラクタダイオード１０７は、無給電素子１０４の一方端１０４ＡからＬ１３＝１１７．５ｍｍの位置に装荷され、バラクタダイオード１０９は、地板１０２からＬ１４＝７．５ｍｍの位置に装荷され、バラクタダイオード１０８は、バラクタダイオード１０７，１０９間の中央に配置される。その結果、バラクタダイオード１０７，１０８間の間隔Ｌ１５およびバラクタダイオード１０８，１０９間の間隔Ｌ１６の各々は、３０ｍｍとなる。
【０１６６】
バラクタダイオード１１０〜１１２は、無給電素子１０５に装荷される。そして、バラクタダイオード１１０〜１１２の無給電素子１０５への装荷位置およびバラクタダイオード１１０〜１１２の相互の間隔は、バラクタダイオード１０７〜１０９の場合と同じである。
【０１６７】
このように、アレーアンテナ２０Ａにおいては、給電素子１０３は、モノポール素子からなり、無給電素子１０４，１０５の各々に３個のバラクタダイオード１０７〜１０９；１１０〜１１２が装荷される。
【０１６８】
無線装置１０または３０の指向性設定部２２０は、制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ６をそれぞれバラクタダイオード１０７〜１１２へ供給し、バラクタダイオード１０７〜１１２の容量を変化させる。この場合、無線装置１０または３０の指向性設定部２２０は、無給電素子１０４に装荷された３個のバラクタダイオード１０７〜１０９の容量が同じになるように制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ３をそれぞれバラクタダイオード１０７〜１０９へ供給し、無給電素子１０５に装荷された３個のバラクタダイオード１１０〜１１２の容量が同じになるように制御電圧ＣＶ４〜ＣＶ６をそれぞれバラクタダイオード１１０〜１１２へ供給する。
【０１６９】
無線装置１０または３０の指向性設定部２２０がバラクタダイオード１０７〜１１２へそれぞれ制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ６を供給する具体的な方法は、無線装置１０または３０の指向性設定部２２０がバラクタダイオード６〜９へそれぞれ制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４を供給する具体的な方法と同じである。
【０１７０】
バラクタダイオード１０７〜１０９の無給電素子１０４への装荷方法およびバラクタダイオード１１０〜１１２の無給電素子１０５への装荷方法は、図３に示すバラクタダイオード６，７の無給電素子３への装荷方法と同じである。
【０１７１】
そして、無線装置１０または３０の指向性設定部２２０は、バラクタダイオード１０７〜１１２に逆バイアスが印加されるように制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ６をそれぞれバラクタダイオード１０７〜１１２へ供給する。従って、アレーアンテナ２０，４０としてアレーアンテナ２０Ａが用いられる場合、無線装置１０，３０の指向性設定部２２０は、各々が制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ６からなる制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎをアレーアンテナ２０Ａのバラクタダイオード１０７から１２へ供給する。
【０１７２】
図１２は、図１１に示す給電部１０６の詳細を示す平面図である。給電部１０６は、同軸ケーブル１０６１と、リード線１０６４，１０６５とからなる。同軸ケーブル１０６１は、芯導体１０６２と、被覆導体１０６３とからなる。被覆導体１０６３は、接地電位に接続され、芯導体１０６２を覆う。
【０１７３】
穴１０１１は、基板１０１を貫通するように設けられる。そして、同軸ケーブル１０６１は、基板１０１の裏面側から穴１０１１に挿入される。同軸ケーブル１０６１の芯導体１０６２は、リード線１０６４によって給電素子１０３に接続され、同軸ケーブル１０６１の被覆導体１０６３は、リード線１０６５によって地板１０２に接続される。従って、地板１０２は、接地電位に接続され、給電素子１０３は、同軸ケーブル１０６１の芯導体１０６２およびリード線１０６４を介して交流電力が給電される。
【０１７４】
図１３は、図１１に示すアレーアンテナ２０Ａにおける（反射電力／入力電力）１／２と周波数との関係を示す図である。図１３において、縦軸は、（反射電力／入力電力）１／２を表し、横軸は、周波数を表す。
【０１７５】
図１３に示す（反射電力／入力電力）１／２と周波数との関係は、無給電素子１０５に装荷されたバラクタダイオード１１０〜１１２の容量を８．０ｐＦに設定し、無給電素子１０４に装荷されたバラクタダイオード１０７〜１０９の容量を０．８ｐＦ，０，９ｐＦ，１．０ｐＦ，１．２５ｐＦ，１．５ｐＦ，２．０ｐＦ，２．５ｐＦ，４．０ｐＦ，８．０ｐＦと変化させたときの（反射電力／入力電力）１／２と周波数との関係を示すシミュレーション結果である。
【０１７６】
曲線ｋ１０〜ｋ１８は、それぞれ、バラクタダイオードバラクタダイオード１０７〜１０９の容量が８．０ｐＦ，４．０ｐＦ，２．５ｐＦ，２．０ｐＦ，１．５ｐＦ，１．２５ｐＦ，１．０ｐＦ，０．９ｐＦ，０．８ｐＦである場合の（反射電力／入力電力）１／２と周波数との関係を示す。
【０１７７】
（反射電力／入力電力）１／２は、約４４０ＭＨｚ〜約９００ＭＨｚの範囲で低下しており、アレーアンテナ２０Ａは、約４４０ＭＨｚ〜約９００ＭＨｚの範囲に周波数帯域を有する。
【０１７８】
そして、バラクタダイオード１０７〜１０９の全ての容量を８．０ｐＦから０．８ｐＦへ小さくすることにより、アレーアンテナ２０Ａの周波数帯域が広くなる。この場合、バラクタダイオード１０７〜１０９の容量が４．０ｐＦ（曲線ｋ１１参照）から２．５ｐＦ，２．０ｐＦ，１．５ｐＦ，１．２５ｐＦ，１．０ｐＦ，０．９ｐＦ，０．８ｐＦへ順次小さくなるに従って（曲線ｋ１２〜ｋ１８参照）、（反射電力／入力電力）１／２が低下する領域は、高周波数側へ広くなる。従って、バラクタダイオード１０７〜１０９の容量を小さくすることに従って、（反射電力／入力電力）１／２が低下する領域が高周波数側へ広くなることによって、アレーアンテナ２０Ａの周波数帯域が広くなる。
【０１７９】
また、バラクタダイオード１０７〜１０９の容量を８．０ｐＦから０．８ｐＦまで変化させることによりアレーアンテナ２０Ａの周波数帯域は、上述したように約４４０ＭＨｚ〜約９００ＭＨｚの範囲になり、アレーアンテナ２０の周波数帯域よりも広くなる（図４および図１３参照）。
【０１８０】
このように、モノポール素子からなる給電素子１０３を用いることによって、ダイポール素子からなる給電素子２を用いた場合よりも周波数帯域を広くできる。その結果、アレーアンテナ２０Ａを用いて複数の電波を無線装置１０，３０間で送受信し、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成する場合、より広い周波数帯域を用いて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成できる。
【０１８１】
なお、バラクタダイオード１０７〜１０９の容量を８．０ｐＦに設定し、バラクタダイオード１１０〜１１２の容量を８．０ｐＦ〜０．８ｐＦの範囲で変化させた場合も、図１３に示す（反射電力／入力電力）１／２と周波数との関係が得られる。
【０１８２】
上記においては、アレーアンテナ２０，４０，２０Ａの各々は、１本の給電素子と、２本の無給電素子とを含むと説明したが、この発明においては、これに限らず、アレーアンテナ２０，４０，２０Ａの各々は、１本の給電素子と、少なくとも１本以上の無給電素子とを含んでいればよい。無給電素子が１本である場合も、その無給電素子に装荷されたバラクタダイオードの容量を複数の容量に変化させることができ、それによってアレーアンテナ２０，４０，２０Ａの指向性を複数の指向性に切換えることができるからである。
【０１８３】
また、この発明においては、無線装置１０に装着されるアレーアンテナ２０の無給電素子の素子数は、無線装置３０に装着されるアレーアンテナ４０の無給電素子の素子数と異なっていてもよい。
【０１８４】
更に、この発明においては、無給電素子３，４；１０４，１０５の各々に装荷されるバラクタダイオードの数は、１個であってもよく、一般的には、アレーアンテナ２０，４０，２０Ａにおける無給電素子の素子数の整数倍であればよい。
【０１８５】
更に、この発明においては、無給電素子３，４；１０４，１０５に装荷された複数のバラクタダイオードの少なくとも１つの容量を変化させてアレーアンテナ２０，４０，２０Ａの指向性を複数の指向性に切換えるようにしてもよい。
【０１８６】
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】
【０１８７】
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】
【０１８８】
【図１】この発明の実施の形態による無線通信システムの概略図である。
【図２】図１に示すアレーアンテナの平面図である。
【図３】図２に示す無給電素子および２個のバラクタダイオードの装荷状態の詳細を示す平面図である。
【図４】図２に示すアレーアンテナにおける（反射電力／入力電力）１／２と周波数との関係を示す図である。
【図５】図１に示す一方の無線装置の概略ブロック図である。
【図６】図５に示す鍵一致確認部の概略ブロック図である。
【図７】図５に示す鍵一致化部の概略ブロック図である。
【図８】受信信号強度の概念図である。
【図９】２つの無線装置間における電波の送受信方法を示す図である。
【図１０】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１１】図１に示すアレーアンテナの変形例の平面図である。
【図１２】図１１に示す給電部の詳細を示す平面図である。
【図１３】図１１に示すアレーアンテナにおける（反射電力／入力電力）１／２と周波数との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１８９】
１，１０１  基板、２，１０３  給電素子、３，４，１０４，１０５  無給電素子、３Ａ  一方端、３Ｂ  他方端、５，１０６  給電部、６〜９，１０７〜１１２  バラクタダイオード、１０，３０，  無線装置、２０，２０Ａ，４０  アレーアンテナ、３１〜３３  導体、５０  障害物、６０  盗聴装置、６１  アンテナ、１００  無線通信システム、１１０  信号発生部、１２０  送信処理部、１３０  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  鍵一致確認部、１７１，１９４  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、２２０  指向性設定部、１０１１  穴、１０６１  同軸ケーブル、１０６２  芯導体、１０６３  被覆導体、１０６４，１０６５  リード線。
【図１】
2007251311.tif 000003
【図２】
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【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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