(57)【要約】      （修正有）【課題】無線パケット通信で、オーバヘッドを増やすことなく暗号化データを送信する。【解決手段】送信装置は、暗号鍵とデータの暗号化毎に連続的に更新される番号情報（ＣＴＲ）とを用いて前記データを暗号化し、暗号化データのいずれかにその暗号化に用いた番号情報（ＣＴＲ）を選択的に付与して受信装置へ送信し、受信装置は、前記番号情報（ＣＴＲ）が付与された第１の暗号化データと前記番号情報（ＣＴＲ）が付与されていない第２の暗号化データの受信順序と、前記第１の暗号化データの前記番号情報（ＣＴＲ）とに基づいて、前記第２の暗号化データの暗号化に用いられた番号情報（ＣＴＲ）を求め、求めた前記番号情報と前記復号鍵とを用いて前記第２の暗号化データを復号化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを暗号鍵で暗号化して無線リンクへ送信する送信装置と、前記暗号化されたデータを前記無線リンクから受信して前記暗号鍵に対応する復号鍵で復号化する受信装置と、をそなえた無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法であって、
前記送信装置は、
前記暗号鍵と、前記データの暗号化毎に連続的に更新される番号情報と、を用いて前記データを暗号化し、
前記暗号化により得られた暗号化データのいずれかにその暗号化に用いた前記番号情報を選択的に付与して前記受信装置へ送信し、
前記受信装置は、
前記番号情報が付与された第１の暗号化データと前記番号情報が付与されていない第２の暗号化データの受信順序と、前記第１の暗号化データの前記番号情報とに基づいて、前記第２の暗号化データの暗号化に用いられた番号情報を求め、
求めた前記番号情報と前記復号鍵とを用いて前記第２の暗号化データを復号化する、
ことを特徴とする、無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【請求項２】
前記送信装置が前記番号情報を付与する暗号化データは、所定の送信単位に含まれる複数の暗号化データのいずれかである、ことを特徴とする、請求項１記載の無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【請求項３】
前記送信単位において前記番号情報を付与する暗号化データは、前記送信単位の先頭で送信される暗号化データである、ことを特徴とする、請求項２記載の無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【請求項４】
前記送信装置は、
前記受信装置との間の通信路性能を示す情報に応じて、前記番号情報を付与する暗号化データ数を制御する、ことを特徴とする、請求項１記載の無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【請求項５】
前記制御は、前記通信路性能を示す情報が劣化すると、前記番号情報を付与する暗号化データ数を増やす制御である、ことを特徴とする、請求項４記載の無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【請求項６】
前記受信装置は、
前記番号情報の付与された前記第１の暗号化データにエラーを検出すると、当該第１の暗号化データを識別する識別情報を前記送信装置へ送信し、
前記送信装置は、
前記識別情報を受信すると、当該識別情報により識別される暗号化データに付与した前記番号情報を前記受信装置へ再送する、
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【請求項７】
前記受信装置は、
前記番号情報の付与された前記第１の暗号化データにエラーを検出すると、当該第１の暗号化データの再送要求を前記送信装置へ送信し、
前記送信装置は、
前記再送要求を受信すると、当該再送要求に係る暗号化データに付与した前記連続番号を前記受信装置へ送信する、
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【請求項８】
データを暗号鍵で暗号化して無線リンクへ送信する送信装置と、前記暗号化されたデータを前記無線リンクから受信して前記暗号鍵に対応する復号鍵で復号化する受信装置と、をそなえた無線通信システムにおける前記送信装置であって、
前記暗号鍵と、前記データの暗号化毎に連続的に更新される番号情報と、を用いて前記データを暗号化する暗号化手段と、
前記暗号化部により得られた暗号化データのいずれかにその暗号化に用いられた前記番号情報を選択的に付与して前記受信装置へ送信する送信手段と、
をそなえたことを特徴とする、無線通信システムにおける送信装置。
【請求項９】
前記送信手段は、
所定の送信単位に含まれる複数の暗号化データのいずれかに、その暗号化に用いられた前記番号情報を付与する、ことを特徴とする、請求項８記載の無線通信システムにおける送信装置。
【請求項１０】
前記送信手段は、
前記送信単位の先頭で送信される暗号化データに前記番号情報を付与する、ことを特徴とする、請求項９記載の無線通信システムにおける送信装置。
【請求項１１】
前記受信装置との間の通信路性能を示す情報に応じて、前記番号情報を付与する暗号化データ数を制御する制御手段、をさらにそなえたことを特徴とする、請求項８記載の無線通信システムにおける送信装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、
前記通信路性能を示す情報が劣化すると、前記番号情報を付与する暗号化データ数を増やす、ことを特徴とする、請求項１１記載の無線通信システムにおける送信装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、
前記受信装置が前記送信装置から受信した信号を基に測定した情報を、前記通信路性能を示す情報として前記受信装置から受信する、ことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の無線通信システムにおける送信装置。
【請求項１４】
前記通信路性能を示す情報は、前記無線リンクにおける無線チャネルの品質を表す情報である、ことを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の無線通信システムにおける送信装置。
【請求項１５】
前記通信路性能を示す情報は、前記受信装置への前記暗号化データの再送頻度に関する情報である、ことを特徴とする、請求項１１記載の無線通信システムにおける送信装置。
【請求項１６】
前記受信装置が前記番号情報の付与された暗号化データにエラーを検出した場合に前記受信装置から送信された当該暗号化データを識別する識別情報を受信する受信手段をさらにそなえ、
前記送信手段は、
前記識別情報により識別される暗号化データに付与した前記番号情報を前記受信装置へ再送する、
ことを特徴とする、請求項８〜１５のいずれか１項に記載の無線通信システムにおける送信装置。
【請求項１７】
前記受信装置が前記番号情報の付与された暗号化データにエラーを検出した場合に前記受信装置から送信された前記暗号化データの再送要求を受信する受信手段をさらにそなえ、
前記送信手段は、
前記受信手段で前記再送要求が受信されると、前記再送要求に係る前記第１の暗号化データに付与した前記連続番号を前記受信装置へ送信する、
ことを特徴とする、請求項８〜１５のいずれか１項に記載の無線通信システムにおける送信装置。
【請求項１８】
データを暗号鍵で暗号化して無線リンクへ送信する送信装置と、前記暗号化されたデータを前記無線リンクから受信して前記暗号鍵に対応する復号鍵で復号化する受信装置と、をそなえた無線通信システムにおける前記受信装置であって、
前記暗号鍵と、前記データの暗号化毎に連続的に更新される番号情報と、を用いて前記データを暗号化し、暗号化データにその暗号化に用いた前記番号情報を選択的に付与して送信する前記送信装置から前記暗号化データを受信する受信手段と、
前記番号情報が付与された第１の暗号化データと前記番号情報が付与されていない第２の暗号化データの受信順序と、前記第１の暗号化データの前記番号情報とに基づいて、前記第２の暗号化データの暗号化に用いられた番号情報を求める番号情報特定手段と、
前記番号情報特定手段により求められた前記番号情報と、前記復号鍵とを用いて前記第２の暗号化データを復号化する復号化手段と、
をそなえたことを特徴とする、無線通信システムにおける受信装置。
【請求項１９】
前記番号情報の付与された前記第１の暗号化データにエラーを検出すると、当該第１の暗号化データを識別する識別情報を前記送信装置へ送信する送信手段をさらにそなえ、
前記復号化手段は、
前記送信手段による前記識別情報の送信に対して前記送信装置から受信された、前記第１の暗号化データに付与されていた前記番号情報を用いて前記復号化を行なう、
ことを特徴とする、請求項１８記載の無線通信システムにおける受信装置。
【請求項２０】
前記受信装置は、
前記番号情報の付与された前記第１の暗号化データにエラーを検出すると、当該第１の暗号化データの再送要求を前記送信装置へ送信する送信手段をさらにそなえ、
前記復号化手段は、
前記送信手段による前記再送要求に対して前記送信装置から受信された、前記第１の暗号化データに付与されていた前記番号情報を用いて前記復号化を行なう、
ことを特徴とする、請求項１８記載の無線通信システムにおける受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおける暗号化及び復号方法並びに送信装置及び受信装置に関する。例えば、パケットを暗号化して送受信する際に、本発明が用いられる場合がある。
【背景技術】
【０００２】
パケット通信において、データの暗号化及びデータの完全性（Integrity）の保証を実現する技術の一つとして、AES-CCM（Advanced Encryption Standard-Counter with CBC-MAC（Cipher Block Chaining-Message Authentication Code））が知られている。
【０００３】
例えば、ＩＰ（Internet Protocol）では、下記の非特許文献３に、AES-CCMでデータを暗号化したときのフォーマット例が示されている。図２３に、そのフォーマット例を示す。
【０００４】
この図２３において、ＩＶは、Initialization Vectorの略であり、暗号化データ（Encrypted Payload）の例えば先頭に付与される。このＩＶは、暗号化に用いる暗号鍵に対して１回のみ利用可能な値（例えば、８バイト）を表し、暗号化側が任意に生成して、暗号化に利用する。ここで、「暗号鍵に対して１回のみ利用可能な値」とは、あるパケットの暗号化に利用したＩＶは、同じ暗号鍵を利用した別のパケットの暗号化に利用できないことを意味する。
【０００５】
このＩＶの唯一性を担保するために、ＩＶには、例えば、パケットの暗号化の度に１ずつインクリメントされるカウンタ値が用いることができる。このようなＩＶを暗号化パケットに付与して送信することで、受信側（復号化側）は、受信した暗号化パケットに付与されたＩＶと暗号鍵に対応する復号鍵とを用いて、受信した暗号化パケットの復号化を行なう。
【０００６】
また、図２３において、ＡＤは、Authentication Dataの略であり、例えば暗号化データの末尾に付与される。このＡＤには、パケットを認証するための情報として、例えば、暗号化データについてのハッシュ計算結果が含まれる。
【０００７】
なお、図２３に示すフォーマットは、ＩＰパケットのペイロードに格納されてカプセル化される。即ち、ＩＰヘッダ等がさらに付与される。
【０００８】
上述したAES-CCMアルゴリズムは、無線パケット通信においても用いられる場合がある。例えば、IEEE802.16 WG（Working Group）が規定した下記の非特許文献１及び２に示すIEEE802.16仕様（以下、単に「802.16仕様」と略記する場合がある）では、AES-CCMアルゴリズムを用いたパケットの暗号化について規定している。
【０００９】
802.16仕様では、無線基地局に対して複数の端末が接続可能なPoint-to-Multipoint（Ｐ−ＭＰ）通信方式を規定している。また、802.16仕様には、主に、固定通信用途向けのIEEE802.16d（IEEE802.16-2004）と、移動通信用途向けのIEEE802.16e（IEEE802.16e-2005）の２種類がある。いずれも複数の物理層を規定しているが、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）やＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）等の技術が主に使用される。
【００１０】
図２４に、802.16仕様におけるAES-CCMアルゴリズムを用いたパケットフォーマット例を示す。この図２４において、暗号化データ（Encrypted Payload）の先頭に付与されるＣＴＲは、暗号化に用いる暗号鍵に対して１回のみ利用可能な値を表わし、例えば、送信側（暗号化側）がパケットを暗号化する度に１ずつインクリメントされるカウンタ値である。従って、先に述べたＩＰにおけるAES-CCMと同様に、ある暗号鍵に対して、ＣＴＲ値の唯一性を担保することができる。なお、ＣＴＲ値が一巡した場合は、暗号鍵を変更する可能性がある。これにより、暗号鍵に対してＣＴＲ値は２回使用されないこととなる。
【００１１】
受信側（復号化側）は、受信したパケットに付与されたＣＴＲ値と暗号鍵に対応する復号鍵とを用いて、受信パケットの復号化を行なう。
【００１２】
また、図２４において、暗号化データの末尾に付与されるＩＣＶは、Integrity Check Valueの略であり、パケットを認証するためのハッシュ計算結果が含まれる。
【００１３】
なお、この図２４に示すフォーマットは、例えば、802.16仕様で規定されたＭＡＣ−ＰＤＵ（Media Access Control-Protocol Data Unit）のペイロードに格納される。即ち、例えば図２５に示すように、ＭＡＣ（Media Access Control）ヘッダやＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）符号等がさらに付与される。
【００１４】
802.16仕様では、このようなフォーマットを有するＭＡＣ−ＰＤＵを無線フレームにマッピングして送信する。ＯＦＤＭ（又はＯＦＤＭＡ）の場合、無線フレームは、バースト（Burst）と呼ばれる、周波数×時間の２次元の領域で表される複数の送受信領域を含む。
【００１５】
図２６に、ＯＦＤＭＡにおける無線フレームのフォーマット例を示す。なお、この図２６において、縦軸は周波数（サブチャネル）を表わし、横軸は時間（シンボル）を表わす。１無線フレームは、時間方向に対して、固定パターンのプリアンブル（Preamble）信号を先頭に有するダウンリンク（ＤＬ）サブフレームと、一定時間（ＴＴＧ：Transmit/Receive Transition Gap）を挟んで始まるアップリンク（ＵＬ）サブフレームと、次のＤＬサブフレームのプリアンブル信号までの一定時間（ＲＴＧ：Receive /Transmit Transition Gap）と、を含む。
【００１６】
ここで、ＤＬサブフレームは、無線基地局（ＢＳ：Base Station）から無線端末（ＭＳ：Mobile Station）へ送信されるフレームであり、ＵＬサブフレームは、逆に、ＭＳからＢＳへ送信されるフレームである。
【００１７】
また、プリアンブル信号は、ＭＳがＢＳを検出し、当該ＢＳと無線リンクの同期を確立するために用いられる固定パターンの信号（つまり、同期信号）であり、DL-MAP及びUL-MAPは、ＤＬサブフレーム及びＵＬサブフレームの無線リソース（バースト）のＭＳに対する割当情報（対象ＭＳや使用する変調方式、誤り訂正符号等）が含まれる信号である。また、ＦＣＨ（Frame Control Header）は、ＢＳに関する情報やＭＳがＤＬサブフレーム（バースト）を復調、復号するのに必要な情報（バーストプロファイル）を規定する信号である。
【００１８】
つまり、ＭＳは、ＤＬサブフレームのプリアンブル信号を検出することにより、ＢＳから送信されている無線フレームの同期を確立し、ＦＣＨを基にDL-MAP及びUL-MAPを復調、復号することで、無線フレームにおいてどのバースト（周波数及びタイミング）でＢＳと送受信を行なえばよいか、また、どの変復調方式、誤り訂正符号を用いればよいかを認識することができる。
【００１９】
さて、このような無線フレームフォーマットにおいて、１つのバーストは、複数のＰＤＵを含むことが可能である。図２７に、複数のＭＡＣ−ＰＤＵを結合して、１つのバーストに格納するイメージを例示する。この図２７には、３つのＭＡＣ−ＰＤＵが結合されて１つのバーストにマッピングされる様子を示している。
【非特許文献１】IEEE Std 802.16(TM)-2004
【非特許文献２】IEEE Std 802.16e(TM)-2005
【非特許文献３】RFC4309，“Using Advanced Encryption Standard (AES) CCM Mode with IPsec Encapsulating Security Payload (ESP)”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上述した従来技術は、前記のＩＶやＣＴＲ等といった、暗号鍵に対して唯一性を担保する情報（例えば、暗号化毎にインクリメントされる連続番号）を、暗号化されたパケット（ＩＰパケットやＭＡＣ−ＰＤＵ）毎に（つまり、すべての暗号化パケットに）、付与する。
【００２１】
これは、暗号化パケットのオーバヘッド量の増大につながる。そのため、通信のスループット、帯域等の通信（無線）リソースの利用効率といった面で、不利な場合がある。
【００２２】
本発明の目的の一つは、暗号化データのオーバヘッド量を削減することにある。
【００２３】
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための最良の形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的の一つとして位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前記目的を達成するために、本明細書では、以下に示す「無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法並びに送信装置及び受信装置」を開示する。
【００２５】
（１）即ち、ここに開示する暗号化及び復号化方法は、データを暗号鍵で暗号化して無線リンクへ送信する送信装置と、前記暗号化されたデータを前記無線リンクから受信して前記暗号鍵に対応する復号鍵で復号化する受信装置と、をそなえた無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法であって、前記送信装置は、前記暗号鍵と、前記データの暗号化毎に連続的に更新される番号情報と、を用いて前記データを暗号化し、前記暗号化により得られた暗号化データのいずれかにその暗号化に用いた前記番号情報を選択的に付与して前記受信装置へ送信し、前記受信装置は、前記番号情報が付与された第１の暗号化データと前記番号情報が付与されていない第２の暗号化データの受信順序と、前記第１の暗号化データの前記番号情報とに基づいて、前記第２の暗号化データの暗号化に用いられた番号情報を求め、求めた前記番号情報と前記復号鍵とを用いて前記第２の暗号化データを復号化する。
【００２６】
（２）ここで、前記送信装置が前記番号情報を付与する暗号化データは、所定の送信単位に含まれる複数の暗号化データのいずれかである、こととしてもよい。
【００２７】
（３）また、前記送信単位において前記番号情報を付与する暗号化データは、前記送信単位の先頭で送信される暗号化データである、こととしてもよい。
【００２８】
（４）さらに、前記送信装置は、前記受信装置との間の通信路性能を示す情報に応じて、前記番号情報を付与する暗号化データ数を制御する、こととしてもよい。
【００２９】
（５）また、前記制御は、前記通信路性能を示す情報が劣化すると、前記番号情報を付与する暗号化データ数を増やす制御である、こととしてもよい。
【００３０】
（６）さらに、前記受信装置は、前記番号情報の付与された前記第１の暗号化データにエラーを検出すると、当該第１の暗号化データを識別する識別情報を前記送信装置へ送信し、前記送信装置は、前記識別情報を受信すると、当該識別情報により識別される暗号化データに付与した前記番号情報を前記受信装置へ再送する、こととしてもよい。
【００３１】
（７）また、前記受信装置は、前記番号情報の付与された前記第１の暗号化データにエラーを検出すると、当該第１の暗号化データの再送要求を前記送信装置へ送信し、前記送信装置は、前記再送要求を受信すると、当該再送要求に係る暗号化データに付与した前記連続番号を前記受信装置へ送信する、こととしてもよい。
【００３２】
（８）さらに、ここに開示する送信装置は、データを暗号鍵で暗号化して無線リンクへ送信する送信装置と、前記暗号化されたデータを前記無線リンクから受信して前記暗号鍵に対応する復号鍵で復号化する受信装置と、をそなえた無線通信システムにおける前記送信装置であって、前記暗号鍵と、前記データの暗号化毎に連続的に更新される番号情報と、を用いて前記データを暗号化する暗号化手段と、前記暗号化部により得られた暗号化データのいずれかにその暗号化に用いられた前記番号情報を選択的に付与して前記受信装置へ送信する送信手段と、をそなえる。
【００３３】
（９）ここで、前記送信手段は、所定の送信単位に含まれる複数の暗号化データのいずれかに、その暗号化に用いられた前記番号情報を付与する、こととしてもよい。
【００３４】
（１０）また、前記送信手段は、前記送信単位の先頭で送信される暗号化データに前記番号情報を付与する、こととしてもよい。
【００３５】
（１１）さらに、前記送信装置は、前記受信装置との間の通信路性能を示す情報に応じて、前記番号情報を付与する暗号化データ数を制御する制御手段、をさらにそなえてもよい。
【００３６】
（１２）また、前記制御手段は、前記通信路性能を示す情報が劣化すると、前記番号情報を付与する暗号化データ数を増やす、こととしてもよい。
【００３７】
（１３）さらに、前記制御手段は、前記受信装置が前記送信装置から受信した信号を基に測定した情報を、前記通信路性能を示す情報として前記受信装置から受信する、こととしてもよい。
【００３８】
（１４）また、前記通信路性能を示す情報は、前記無線リンクにおける無線チャネルの品質を表す情報である、こととしてもよい。
【００３９】
（１５）さらに、前記通信路性能を示す情報は、前記受信装置への前記暗号化データの再送頻度に関する情報である、こととしてもよい。
【００４０】
（１６）また、前記送信装置は、前記受信装置が前記番号情報の付与された暗号化データにエラーを検出した場合に前記受信装置から送信された当該暗号化データを識別する識別情報を受信する受信手段をさらにそなえ、前記送信手段は、前記識別情報により識別される暗号化データに付与した前記番号情報を前記受信装置へ再送する、こととしてもよい。
【００４１】
（１７）さらに、前記送信装置は、前記受信装置が前記番号情報の付与された暗号化データにエラーを検出した場合に前記受信装置から送信された前記暗号化データの再送要求を受信する受信手段をさらにそなえ、前記送信手段は、前記受信手段で前記再送要求が受信されると、前記再送要求に係る前記第１の暗号化データに付与した前記連続番号を前記受信装置へ送信する、こととしてもよい。
【００４２】
（１８）また、ここに開示する受信装置は、データを暗号鍵で暗号化して無線リンクへ送信する送信装置と、前記暗号化されたデータを前記無線リンクから受信して前記暗号鍵に対応する復号鍵で復号化する受信装置と、をそなえた無線通信システムにおける前記受信装置であって、前記暗号鍵と、前記データの暗号化毎に連続的に更新される番号情報と、を用いて前記データを暗号化し、暗号化データにその暗号化に用いた前記番号情報を選択的に付与して送信する前記送信装置から前記暗号化データを受信する受信手段と、前記番号情報が付与された第１の暗号化データと前記番号情報が付与されていない第２の暗号化データの受信順序と、前記第１の暗号化データの前記番号情報とに基づいて、前記第２の暗号化データの暗号化に用いられた番号情報を求める番号情報特定手段と、前記番号情報特定手段により求められた前記番号情報と、前記復号鍵とを用いて前記第２の暗号化データを復号化する復号化手段と、をそなえる。
【００４３】
（１９）ここで、前記受信装置は、前記番号情報の付与された前記第１の暗号化データにエラーを検出すると、当該第１の暗号化データを識別する識別情報を前記送信装置へ送信する送信手段をさらにそなえ、前記復号化手段は、前記送信手段による前記識別情報の送信に対して前記送信装置から受信された、前記第１の暗号化データに付与されていた前記番号情報を用いて前記復号化を行なう、こととしてもよい。
【００４４】
（２０）また、前記受信装置は、前記番号情報の付与された前記第１の暗号化データにエラーを検出すると、当該第１の暗号化データの再送要求を前記送信装置へ送信する送信手段をさらにそなえ、前記復号化手段は、前記送信手段による前記再送要求に対して前記送信装置から受信された、前記第１の暗号化データに付与されていた前記番号情報を用いて前記復号化を行なう、こととしてもよい。
【発明の効果】
【００４５】
前記開示技術によれば、暗号化データのオーバヘッド量を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形（各実施例を組み合わせる等）して実施することができる。
【００４７】
〔Ａ〕実施例の説明
以下に例示する実施形態では、暗号化側（送信側）において、暗号鍵に対して唯一性を担保する情報〔例えば、暗号化毎に連続的に更新（インクリメント）される連続番号（ＣＴＲ値）〕をすべての暗号化データ（パケット）に対して付与するのではなく、選択的に付与して一部に限定することで、暗号化パケットのオーバヘッド量を削減する。即ち、暗号化データを送信するストリーム内で、ＣＴＲ値を付加して送信するものとＣＴＲ値を付加しないで送信するものとを混在させる。
【００４８】
例えば、802.16仕様のパケット（ＰＤＵ）フォーマット（図２５参照）でのヘッダを６バイト、ＣＴＲを４バイト、ＩＣＶを８バイト、ＣＲＣを４バイトと仮定した場合、暗号化データ以外の部分（オーバヘッド）は１パケットあたり２２バイトであるが、ＣＴＲを付与しないパケットに関しては４バイト減り、１８バイトとなる。したがって、（４／２２）×１００＝１８．２％のオーバヘッド削減が可能となる。もちろん、この例に限らず、ＣＴＲ値のような情報は非零の情報領域を必要とするため、ＣＴＲ値を付加しないことで、その分の情報領域の削減を図ることができる。
【００４９】
一方、復号化側（受信側）では、受信パケットにＣＴＲ値が付与されていれば、そのＣＴＲ値と前記暗号鍵に対応する復号鍵とを用いて受信パケットの復号化を行ない、付与されていなければ、ＣＴＲ値の付与された他の受信パケット（第１の暗号化データ）と当該受信パケット（第２の暗号化データ）の時間的な前後関係（つまりは、受信順序）と、前記他の受信パケットに付与されたＣＴＲ値とを基に、ＣＴＲ値が付与されていない受信パケットの復号化に用いるべきＣＴＲ値を特定し、そのＣＴＲ値と復号鍵とを用いて受信パケットの復号化を行なう。
【００５０】
例えば、ＣＴＲ値の付与されたパケットを受信してから、ｎ番目に受信したＣＴＲ値無しのパケットについては、受信ＣＴＲ値＋ｎで前記ｎ番目に受信したパケットの暗号化に用いられたＣＴＲ値を求めることができるから、当該ＣＴＲ値と復号鍵とを用いてＣＴＲ値無しのパケットの暗号を復号化する。
【００５１】
このような方法で、ＣＴＲ値の付与されていない受信パケットを復号化するには、ＣＴＲ値が付与されたパケットとＣＴＲ値が付与されないパケットとがその送信順序のまま受信側で受信されることが望ましい。なお、順序が入れ替わってしまう場合であっても、前後複数のＣＴＲ値の候補について復号を試行することもできる。
【００５２】
また、暗号化側（送信側）において、ＣＴＲ値を付与する対象のパケットは、任意とすることもできる。例えば、一定のユーザデータ数毎としてもよいし、一定時間周期毎としてもよい。また、送信側が複数の暗号化パケットを１つの送信単位として送信する場合には、その送信単位毎に少なくとも１つのＣＴＲ値付きＰＤＵが含まれるようにＣＴＲ値の付与を制御することも可能である。バーストデータの送信毎に、ＣＴＲ値を含めるパケットを先頭、中段、後部と順に切り替えることもできる。
【００５３】
例えば、前記送信単位の一例としての、ＯＦＤＭＡ（又はＯＦＤＭ）の無線フレームにおける物理（ＰＨＹ）バーストに、複数の暗号化パケット（ＰＤＵ）を格納（マッピング）して送信する場合には、ＰＨＹバースト毎に少なくとも１つのＣＴＲ値付きＰＤＵが含まれるように制御することが可能である。
【００５４】
その一例を図１に示す。この図１には、１つのＰＨＹバーストに、３つのＰＤＵが格納され、そのうちの１つ（先頭）のＰＤＵにのみＣＴＲ値が付与される様子を例示している。ただし、ＣＴＲ値を付与するＰＤＵは、ＰＨＹバーストの先頭に格納されるＰＤＵには限られない。また、前記送信単位は、複数ＰＤＵがマッピングされるトンネルパケットであってもよい。
【００５５】
なお、ＣＴＲ値が付与されたパケット（ＰＤＵ）にエラーが生じ、復号化側（受信側）においてＣＴＲ値を正しく認識できないこともあり得る。
【００５６】
そのような場合でも、受信側は、受信済みの物理バースト、あるいは後に受信した物理バースト、若しくはその両方に含まれていたＣＴＲ値付きパケットを正しく受信できていれば、そのＣＴＲ値を基に、エラーの生じたパケットのＣＴＲ値を復元することが可能である。
【００５７】
また、エラーの生じたパケットに付与されていたＣＴＲ値を送信側から受信側へ再送することも可能である。このＣＴＲ値の再送は、エラーパケットを検出した受信側が送信側に対してＣＴＲ値の再送を個別に要求することで実施してもよいし、そのような個別の要求を待たずに、送信側が受信側からパケットの受信失敗を表す情報（ＮＡＫ（ＮＡＣＫ））を受信したことをトリガとして実施することも可能である。
【００５８】
さらに、ＣＴＲ値を付与するパケット数は、送信側と受信側との間の通信路性能（無線チャネルの品質）の変化に応じて適応的に制御することも可能である。例えば、無線チャネルの状態が劣化すると、ＣＴＲ値を付与するパケット数を増やす制御を行なえば、一部のＣＴＲ値付きパケットにエラーが生じても、他のＣＴＲ値付きパケットを基に、エラーの生じたパケットに付与されていたＣＴＲ値を復元できる確率を上げることができる。
【００５９】
無線チャネルの品質を表す指標の一例としては、ＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio）や、ＲＳＳＩ（Receive Signal Strength Indicator）、受信側でのパケットエラー検出数、ＡＲＱ（Automatic Repeat reQuest）やＨＡＲＱ（Hybrid ARQ）の再送要求の発生数などが挙げられる。
【００６０】
ＣＩＮＲやＲＳＳＩは、受信側がパイロット信号等の既知の受信信号を基に測定され、送信側へ報告（フィードバック）することができる。したがって、送信側は、そのフィードバック情報の変化に応じてＣＴＲ値を付与するパケット数を制御することが可能となる。
【００６１】
また、受信側でのパケットエラーの検出数やＡＲＱ／ＨＡＲＱの再送要求の発生数が増加する場合には、送信側から受信側への無線チャネルの品質が劣化していると判断（推定）することが可能であるから、送信側は、例えば、一定時間内でのＮＡＫの受信数を基に、ＣＴＲ値を付与するパケット数を制御することも可能である。
【００６２】
なお、無線チャネル品質を表す指標には、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）を利用してもよい。また、送信側と受信側との間の無線リンクにおいてＴＤＤ（Time Division Duplex）を採用する場合等、送信側で一定の信頼度をもって受信側の無線チャネルの受信品質を推定可能な場合には、上述した無線チャネルの状態を、送信側が受信信号を基に自律的に測定することも可能である。
【００６３】
また、ＣＴＲ値にエラー訂正符号を付与して、ＣＴＲ値自体の誤り耐性を上げて、ＣＴＲ値を保護することも可能である。
以下、上述した暗号化及び復号化方法を適用した無線通信システムの具体例について説明する。
【００６４】
〔Ｂ〕第１実施形態
図２は、第１実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。この図２は、少なくとも１台の無線基地局（ＢＳ）１０が形成する無線通信ゾーン（セル）に、例示的に３台のユーザ端末である無線端末５０（ＭＳ＃１，＃２，＃３）が在圏しており、それぞれがＢＳ１０と無線リンクを確立して通信を行なうことができる様子を示している。即ち、１台のＢＳ１０に対して複数のＭＳ５０が同時に接続（Ｐ−ＭＰ接続）することが可能である。
【００６５】
なお、ＢＳ１０及びＭＳ５０の数は、図２に示す数に限られない。また、無線リンクには、ＢＳ１０からＭＳ５０への方向であるダウンリンク（ＤＬ）の無線チャネルと、その逆の方向であるアップリンク（ＵＬ）の無線チャネルとが含まれる。したがって、ＤＬトラフィックに着目すれば、ＢＳ１０は送信装置（暗号化装置（encryptor））に相当し、ＭＳ５０は受信装置（復号化装置（decryptor））に相当する。逆に、ＵＬトラフィックに着目すれば、ＢＳ１０は受信装置（復号化装置）に相当し、ＭＳ５０は送信装置（暗号化装置）に相当する。これらの関係は、以降においても同様である。
【００６６】
さらに、無線チャネルには、複数のＭＳ５０で共有される共通チャネルや、各ＭＳ５０に個別の個別チャネルなどが含まれ、それぞれ、制御信号の伝送に用いられる制御チャネルや、ユーザデータの伝送に用いられるデータチャネルなどが含まれる。
【００６７】
ここで、本例では、無線リンクによる無線通信方式の一例として、802.16仕様で規定される通信方式を適用する。すなわち、ＢＳ１０とＭＳ５０との間の無線通信には、ＯＦＤＭＡ（又はＯＦＤＭ）を適用することとし、例えば図２６に示した無線フレームにてＢＳ１０とＭＳ５０との通信が行なわれる場合を例にする。ただし、背景技術に示したＩＰパケットによる通信システムに本例の暗号、復号方法を適用することも可能である。
【００６８】
（ｂ１）ＢＳについて
そして、本例のＢＳ１０は、例えば図３に示すように、ネットワーク（ＮＷ）インタフェース部１１と、送信系（送信手段；ＤＬ処理系）として用いられる、パケット識別部１２、パケットバッファ部１３、ＰＤＵ生成部１４、符号化部１５、変調部１６及び無線送信部１７と、受信系（受信手段；ＵＬ処理系）として用いられる、受信部２０、復調部２１、復号化部２２、制御メッセージ抽出部２３及びパケット再生部２４と、ＭＳ５０との間で無線信号を送受信するためのアンテナ１９と、アンテナ１９を送受信系で共用するためのデュプレクサ１８と、制御系（制御手段）として用いられる、更に、制御部２５及び記憶部２６と、を備える。なお、アンテナ１９は、送受信系で個別にそなえていてもよい。
【００６９】
ＮＷインタフェース部１１は、図示しないルーティング装置（複数のＢＳ１０と接続されて、パケットデータ等のデータの方路制御を行なう装置）との間のインタフェースであり、例えばパケット通信に必要なプロトコル変換などの機能を具備する。
【００７０】
パケット識別部１２は、ＮＷインタフェース部１１から受信したパケットデータに含まれるＩＰアドレスを識別し、そのＩＰアドレスに基づき宛先ＭＳ５０（又は論理的なコネクション）を特定する。この特定は、例えば、ＩＰアドレスとＭＳ５０（又は前記コネクション）の識別情報（ＭＳ−ＩＤ／ＣＩＤ）との対応関係をメモリ等に記憶しておき、識別したＩＰアドレスに対応するＭＳ−ＩＤ／ＣＩＤを取得することにより行なうことが可能である。なお、ＭＳ１台につき論理的なコネクションも１つであるとすれば、ＣＩＤはＭＳ−ＩＤと同等の意味をもつことになる。
【００７１】
付加的に、パケット識別部１２は、例えば、ＭＳ−ＩＤ（又はＣＩＤ）とＱｏＳ（Quality of Services）情報との対応関係もメモリ等に記憶しておき、特定したＭＳ−ＩＤ（又はＣＩＤ）に対応するＱｏＳ情報を取得することも可能である。
【００７２】
そして、パケット識別部１２は、取得したＭＳ−ＩＤ，ＱｏＳ情報，受信パケットのデータサイズを制御部２５に与えて帯域割り当て要求を行ない、ＮＷインタフェース部１１から渡されたパケットデータをパケットバッファ部１３に格納する。
【００７３】
制御部２５は、ＤＬトラフィックに関して、パケット識別部１２から帯域割り当て要求を受けると、ＱｏＳ情報に応じて、帯域を割り当てるＭＳ５０を選択（スケジューリング）し、選択したＭＳ５０宛のユーザデータの送信指示をパケットバッファ部１３及びＰＤＵ生成部１４に与える。その際、ユーザデータを暗号化する場合、その暗号化に使用する暗号鍵及びＣＴＲ値をＰＤＵ生成部１４に通知する。
【００７４】
また、制御部２５は、ＭＳ５０宛の制御データ（以下、制御信号あるいは制御メッセージとも表記することがある）を生成する機能も具備する。ＭＳ５０宛の制御データには、例えば、ＭＳ５０が自局でサポートする機能を通知する制御メッセージ（ＳＢＣ−ＲＥＱ：SS(Subscriber Station) Basic Capability-REQuest）に対する応答メッセージ（ＳＢＣ−ＲＳＰ(ReSPonse)）が含まれる。このような制御データは、ユーザデータと同様に、ＰＤＵ生成部１４にてＰＤＵ化されてＭＳ５０に送信される。
【００７５】
ＰＤＵ生成部１４は、同期信号（プリアンブル信号）を基準として形成される無線フレーム（ＤＬバースト）内に、ユーザデータ及び制御データが格納（マッピング）されるようにＰＤＵを生成し、符号化部１５に送出する。また、ＰＤＵ生成部１４は、暗号処理部（encryption engine）１４１を具備し、ユーザデータを暗号化する場合、制御部２５から通知された暗号鍵及びＣＴＲ値を用いてユーザデータを暗号化する。その際、暗号化されたＰＤＵには、ＣＴＲ値が選択的に付与される。つまり、すべての暗号化ＰＤＵではなく一部の暗号化ＰＤＵにのみＣＴＲ値が付与される。
【００７６】
なお、１つのＰＨＹバースト（ＤＬバースト）に複数のＰＤＵをマッピングする場合、得られたＰＤＵは、他のＰＤＵと結合したビット列として、図示しないランダマイザ（randomizer）に入力されて、所定の規則でランダム化される場合がある。
【００７７】
符号化部（coder）１５は、ＰＤＵ生成部１４により得られたＰＤＵを所定の符号化方式で符号化する。符号化方式の一例としては、畳み込み符号化、ターボ符号化、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ：Low Density Parity Check）符号化等の誤り訂正符号化（ＦＥＣ：Forward Error Correction）が挙げられる。なお、符号化されたＰＤＵは、図示しないビットインターリーバに入力されて、ビット位置のインターリーブを施される場合がある。
【００７８】
変調部１６は、符号化部１５により得られた符号化データをＱＰＳＫや１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ等の所定の変調方式にて変調する。変調信号は、例えば、ＤＬバーストを構成する、サブチャネル及びシンボルにマッピングされる。
【００７９】
無線送信部１７は、変調部１６により得られた変調信号について、ＤＡ変換や所定の無線周波数への周波数変換（アップコンバージョン）、所定の送信電力への電力増幅などの無線送信処理を施す。これにより得られた無線信号は、デュプレクサ１８を介してアンテナ１９からＭＳ５０に向けて送信される。
【００８０】
一方、無線受信部２０は、アンテナ１９で受信されデュプレクサ１８を介して入力されるＵＬの無線受信信号について、低雑音増幅、ベースバンド周波数への周波数変換（ダウンコンバージョン）、ＡＤ変換などの無線受信処理を施す。
【００８１】
復調部２１は、前記無線処理された受信信号をＭＳ５０での変調方式（ＱＰＳＫや１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等）に対応する復調方式で復調する。この復調にあたって、例えば、受信したＵＬバーストを構成する、サブチャネル及びシンボルにマッピングされているＰＤＵの受信ビット列がデマッピングされる。
【００８２】
なお、前記受信ビット列は、ＵＬの送信側であるＭＳ５０において送信符号化ビット列のビットインターリーブが施されている場合等、復号化に先立って、図示しないビットデインターリーバに入力されて、インターリーブパターンに対応するデインターリーブパターンにてデインターリーブされる場合がある。
【００８３】
復号化部（decoder）２２は、復調部２１で復調された受信ビット列をＭＳ５０での符号化方式（畳み込み符号化、ターボ符号化、ＬＤＰＣ符号化等の誤り訂正符号化）に対応する復号方式で復号する。なお、復号結果は、ＵＬの送信側であるＭＳ５０において複数ＰＤＵの結合ビット列に対してランダマイザによるランダム化が施されている場合等、デランダマイザ（de-randomizer）に入力されて、元のビット列に戻すデランダム化を施される場合がある。
【００８４】
制御メッセージ抽出部２３は、復号化部２２により得られた復号データから制御データ（例えば、前記ＳＢＣ−ＲＥＱ等）を抽出して制御部２５に与えるとともに、ユーザデータ等の制御データ以外のデータをパケット再生部２４に転送する。
【００８５】
制御部２５は、制御メッセージ抽出部２３から受信した制御データに応じた処理も行なう。例えば、ＭＳ５０のサポートする機能の登録、認証、暗号／復号鍵の生成、交換、無線チャネルの状態管理などを行なう。
【００８６】
また、制御部２５は、記憶部２６とアクセス（読み書き）可能に接続されており、記憶部２６には、ＢＳ１０が適切に動作する上で記憶すべき各種データが記憶される。例えば、ＭＳ５０から受信した制御データに含まれるＭＳ５０のサポート機能情報、認証情報、暗号／復号鍵情報、無線チャネル情報、コネクションのＱｏＳ情報等を記憶する。この記憶部２６は、ＢＳ１０のリソースの使用状況を管理、記憶するためにも用いることが可能である。
【００８７】
パケット再生部２４は、制御メッセージ抽出部２３から転送された制御データ以外のデータをパケット化してＮＷインタフェース部１１に転送する。また、このパケット再生部２４は、暗号化されたＰＤＵを復号化する復号処理部（decryption engine）２４１を有しており、暗号化されたＰＤＵを受信した場合には、その復号に必要な情報を制御部２５から取得する。
【００８８】
例えば、受信したＰＤＵにＣＴＲ値が付与されていなければ、パケット再生部２４は、そのＰＤＵの復号に用いるＣＴＲ値と復号鍵とを制御部２５に要求し、受信したＰＤＵにＣＴＲ値が付与されていれば、そのＣＴＲ値を制御部２５に通知する。制御部２５は、復号鍵とＣＴＲ値とを例えば記憶部２６にて管理（記憶）しており、パケット再生部２４からＣＴＲ値及び復号鍵の要求、又はＣＴＲ値の通知を受けると、ＣＴＲ値及び復号鍵、又は暗号鍵をパケット再生部２４に通知する。パケット再生部２４は、ＣＴＲ値と復号鍵とを取得すると、復号処理部２４１でそれらを用いて、暗号化されたＰＤＵを復号化する。
【００８９】
（ｂ２）ＭＳについて
一方、本例のＭＳ５０は、例えば図４に示す構成を具備する。即ち、図４に示すＭＳ５０は、例えば、データ処理部５１と、送信系（送信手段；ＵＬ処理系）として用いられる、パケット識別部５２、パケットバッファ部５３、ＰＤＵ生成部５４、符号化部５５、変調部５６及び無線送信部５７を備える。また、ＭＳ５０は、受信系（受信手段；ＤＬ処理系）として用いられる、無線受信部６０、復調部６１、復号化部６２、制御メッセージ抽出部６３及びパケット再生部６４と、制御系（制御手段）と、を備える。更に、ＭＳ５０は、前記制御系の一例としての制御部６５及び記憶部６６と、ＢＳ１０との間で無線信号を送受信するためのアンテナ５９と、アンテナ５９を送受信系で共用するためのデュプレクサ５８と、をそなえる。なお、アンテナ５９は、送受信系で個別にそなえられていてもよい。
【００９０】
データ処理部５１は、ＢＳ１０宛に送信を希望するＵＬの送信データ（制御データ以外のユーザデータ等）を生成してパケット識別部５２に送出する送信データ処理機能や、自局宛にＢＳ１０から送信されたＤＬの受信データ（制御データ以外のユーザデータ等）に応じた処理を行なう受信データ処理機能を具備する。受信データ処理機能は、例えば、受信データに含まれる各種データの表示処理、音声出力処理等を含むことができる。
【００９１】
パケット識別部５２は、データ処理部５１から受信したデータ（パケット）に含まれるＩＰアドレスを識別し、そのＩＰアドレスに基づきコネクションを特定する。その特定は、例えば、ＩＰアドレスとコネクションの識別情報（ＣＩＤ）との対応をメモリ等に記憶しておき、識別したＩＰアドレスに対応するＣＩＤを取得することで行なうことが可能である。
【００９２】
付加的に、パケット識別部５２は、ＣＩＤとＱｏＳ情報との対応をメモリ等に記憶しておくことで、特定したコネクション（ＣＩＤ）に対応するＱｏＳ情報を取得することも可能である。
【００９３】
そして、パケット識別部５２は、制御部６５にＣＩＤ，ＱｏＳ情報，データサイズ等を与えて送信要求を行ない、データ処理部５１から受信したパケットデータをパケットバッファ部５３に格納する。
【００９４】
制御部６５は、パケット識別部５２から送信要求を受けると、ＢＳ１０から割り当てられたＵＬ帯域の情報を基に、パケットバッファ部５３及びＰＤＵ生成部５４に対して送信指示を行なう。制御部６５は、記憶部６６とアクセス（読み書き）可能に接続されており、記憶部６６には、ＭＳ５０が適切に動作する上で記憶すべき各種データが記憶される。例えば、制御部６５は、暗号鍵とＣＴＲ値とを例えば記憶部６６にて管理（記憶）しており、ユーザデータを暗号化するなら、その暗号化に使用する暗号鍵及びＣＴＲ値をＰＤＵ生成部５４に通知する。
【００９５】
ＰＤＵ生成部５４は、ＢＳ１０が送信する同期信号（プリアンブル信号）を基準として形成される無線フレーム（割当ＵＬバースト）内に、ユーザデータおよび制御データが格納されるようにＰＤＵを生成し、符号化部５５に送出する。また、ＰＤＵ生成部５４は、暗号処理部（encryption engine）５４１を具備しており、ユーザデータを暗号化する場合、この暗号化処理部５４１にて、制御部６５から通知された暗号鍵及びＣＴＲ値を用いてユーザデータを暗号化する。
【００９６】
なお、ＢＳ１０の送信系（ＤＬ処理系）と同様に、１つのＵＬバーストに複数のＰＤＵをマッピングする場合、得られたＰＤＵは、他のＰＤＵと結合したビット列として、図示しないランダマイザに入力されて、所定の規則でランダム化される場合がある。
【００９７】
符号化部（coder）５５は、ＰＤＵ生成部５４により得られたＰＤＵを所定の符号化方式で符号化する。符号化方式の一例としては、ＢＳ１０の送信系（ＤＬ処理系）と同様に、畳み込み符号化、ターボ符号化、ＬＤＰＣ符号化等の誤り訂正符号化（ＦＥＣ）が挙げられる。なお、符号化されたＰＤＵは、図示しないビットインターリーバに入力されて、ビット位置のインターリーブを施される場合がある。
【００９８】
変調部５６は、符号化部５５により得られた符号化ビット列をＱＰＳＫや１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ等の所定の変調方式にて変調する。変調信号は、例えば、ＵＬバーストを構成する、サブチャネル及びシンボルにマッピングされる。
【００９９】
無線送信部５７は、変調部５６により得られた変調信号について、ＤＡ変換や所定の無線周波数への周波数変換（アップコンバージョン）、所定の送信電力への電力増幅などの無線送信処理を施す。これにより得られた無線信号は、デュプレクサ５８を介してアンテナ５９からＢＳ１０に向けて送信される。
【０１００】
一方、受信系において、無線受信部６０は、アンテナ５９で受信されデュプレクサ５８を介して入力されるＤＬの無線受信信号について、低雑音増幅、ベースバンド周波数への周波数変換（ダウンコンバージョン）、ＡＤ変換などの無線受信処理を施す。
【０１０１】
復調部６１は、前記無線処理された受信信号をＢＳ１０での変調方式（ＱＰＳＫや１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等）に対応する復調方式で復調する。この復調にあたって、例えば、受信したＤＬバーストを構成する、サブチャネル及びシンボルにマッピングされているＰＤＵの受信ビット列がデマッピングされる。
【０１０２】
なお、前記受信ビット列は、ＤＬの送信側であるＢＳ１０において送信符号化ビット列のビットインターリーブが施されている場合等、復号化に先立って、図示しないビットデインターリーバに入力されて、インターリーブパターンに対応するデインターリーブパターンにてデインターリーブされる場合がある。
【０１０３】
復号化部（decoder）６２は、復調部６１で復調された受信信号をＢＳ１０での符号化方式（ターボ符号化等の誤り訂正符号化）に対応する復号方式で復号する。なお、復号結果は、ＤＬの送信側であるＢＳ１０において複数ＰＤＵの結合ビット列に対してランダマイザによるランダム化が施されている場合等、デランダマイザに入力されて、元のビット列に戻すデランダム化を施される場合がある。
【０１０４】
制御メッセージ抽出部６３は、復号化部６２により得られた復号データから制御データ（例えば、前記ＳＢＣ−ＲＳＰ等）を抽出して制御部６５に与えるとともに、ユーザデータ等の制御データ以外のデータをパケット再生部６４に転送する。
【０１０５】
パケット再生部６４は、制御メッセージ抽出部６３から転送された制御データ以外のデータをパケット化してデータ処理部５１に転送する。また、このパケット再生部６４は、暗号化されたＰＤＵを復号化する復号処理部（decryption engine）６４１を有しており、暗号化されたＰＤＵを受信した場合には、その復号に必要な情報を制御部６５から取得する。
【０１０６】
例えば、受信したＰＤＵにＣＴＲ値が付与されていなければ、パケット再生部６４は、そのＰＤＵの復号に用いるＣＴＲ値と復号鍵とを制御部６５に要求し、受信したＰＤＵにＣＴＲ値が付与されていれば、そのＣＴＲ値を制御部６５に通知する。制御部６５は、復号鍵とＣＴＲ値とを例えば記憶部６６にて管理（記憶）しており、パケット再生部６４からＣＴＲ値及び復号鍵の要求、又はＣＴＲ値の通知を受けると、ＣＴＲ値及び復号鍵、又は暗号鍵をパケット再生部６４に通知する。パケット再生部６４は、ＣＴＲ値と復号鍵とを取得すると、復号処理部６４１でそれらを用いて、暗号化されたＰＤＵを復号化する。
【０１０７】
なお、制御部６５は、ＢＳ１０と送受信する制御データの処理も行なう。例えば、ＢＳ１０のサポートする機能の登録，認証，暗号／復号鍵の生成、交換、無線チャネルの状態管理などを行なう。制御部６５は、これらの処理に付随して、自局でサポートする機能をＢＳ１０に通知するための制御メッセージ（ＳＢＣ−ＲＥＱ）等の各種制御データの生成も行なう。
【０１０８】
また、制御部６５は、ＢＳ１０から受信されるＵＬ帯域の割当情報（UL-MAP）を基に、送信系を制御して、ユーザデータあるいは制御データをＢＳ１０に送信する。ＵＬ帯域の割り当てが必要な場合は、帯域割当の必要なコネクションのＢＲ（Bandwidth Request）ヘッダを生成して、ＢＳ１０に送信するように送信系（ＰＤＵ生成部５４）を制御する。
【０１０９】
（ｂ３）動作説明
以下、上述した機能を具備する無線通信システム（ＢＳ１０及びＭＳ５０）の動作について、暗号化及び復号化処理に着目して詳述する。
【０１１０】
（ＣＴＲ値省略能力のネゴシエーション）
ＭＳ５０は、ＢＳ１０に接続するとき等、通信開始前に、自局５０の能力、例えば、サポートする暗号化アルゴリズム等をＢＳ１０に通知する。このとき、暗号化アルゴリズムにカウンタ（ＣＴＲ）値等のパケットに固有の値を用いる場合、その値を一部のパケット（ＰＤＵ）に限定して付与し他のＰＤＵについては省略することが可能か否かをＢＳ１０に通知（ネゴシエーション）することができる。例えば、図５に示すように、ＳＢＣ−ＲＥＱ／ＳＢＣ−ＲＳＰメッセージを用いてＣＴＲ省略機能のサポートの有無をネゴシエーションすることができる。
【０１１１】
（暗号（エンクリプト）処理）
図６に、暗号処理フローの一例を示す。なお、この図６に示す暗号処理は、ＢＳ１０でのＤＬトラフィックについての暗号処理に相当するとともに、ＭＳ５０でのＵＬトラフィックについての暗号処理に相当する。
【０１１２】
暗号化（送信）装置としてのＢＳ１０（ＭＳ５０）は、送信すべきユーザデータ（例えば、ＩＰパケット）がパケットバッファ部１３（５３）に保持されていると、そのユーザデータ（ユーザパケット）を暗号処理部１４１（５４１）で暗号化する際に用いるカウンタ値（ＣＴＲ）と暗号鍵とを制御部２５（６５）によって記憶部２６（６６）から取得して暗号処理部１４１（５４１）に与える。なお、ユーザデータには、音声、文字、画像、動画等の各種データが含まれ得る（以降において同様）。
【０１１３】
例えば、ＢＳ１０では、ＭＳ５０毎に暗号鍵とＣＴＲ値とを記憶部２６にて記憶、管理しており、制御部２５は、ユーザパケットの属性情報（例えば、ＩＰパケットのヘッダ情報）を基に、対応する暗号鍵とＣＴＲ値とを記憶部２６から取得する。
【０１１４】
そして、制御部２５（６５）から暗号鍵とＣＴＲ値とを取得した暗号処理部１４１は、その暗号鍵及びＣＴＲを用いて、ユーザデータの暗号化を行なう（処理１１０１〜１１０３）。
【０１１５】
ここで、暗号処理部１４１（５４１）は、暗号化に用いたＣＴＲ値を暗号化したユーザデータに付与して、ＭＳ５０（ＢＳ１０）に通知するか否かを判断する（処理１１０４）。ＣＴＲ値を付与するか否かの判断は、例えば、暗号化したパケット数が一定のパケット数に到達したか、あるいは、一定時間周期が経過したか等を基準とすることができる。また、その判断基準は、例えば、制御部２５（６５）から通知、設定される。
【０１１６】
前記判断の結果、ＣＴＲ値を付与する場合には、ＰＤＵ生成部１４（５４）は、ヘッダ、ＣＴＲ値、ビットエラー検出用のＣＲＣ符号を、暗号処理部１４１（５４１）で暗号化されたユーザパケットに付加し、メッセージ認証を行なう場合にはさらにＩＣＶを付加して、暗号化されたユーザパケットをカプセル化し、ＰＤＵを生成する（処理１１０４のＹｅｓルートから処理１１０５）。
【０１１７】
一方、ＣＴＲ値を付与しない（省略する）場合には、ＰＤＵ生成部１４（５４）は、ヘッダ、ビットエラー検出用のＣＲＣ符号を、暗号処理部１４１（５４１）で暗号化されたユーザパケットに付加し、メッセージ認証する場合にはさらにＩＣＶを付加して、暗号化されたユーザデータをカプセル化し、ＰＤＵを生成する（処理１１０４のＮｏルートから処理１１０６）。
【０１１８】
このようにして、本例の暗号化装置（暗号処理部１４１（５４１）は、暗号化されたユーザのいずれかにその暗号化に用いたＣＴＲ値を選択的に付与する。
【０１１９】
なお、図８（Ａ）に、ＣＴＲ値を付与したＰＤＵのフォーマット例を示し、図８（Ｂ）に、ＣＴＲ値を付与しない（省略した）ＰＤＵのフォーマット例を示す。ここで、ヘッダには、ＣＴＲ値の有無を受信側であるＭＳ５０（ＢＳ１０）が容易に検出できるように、ＣＴＲ値の有無を示すフラグを設定するのが好ましい。
【０１２０】
そして、生成されたＣＴＲ値付きＰＤＵ又はＣＴＲ値無しＰＤＵは、符号化部１５（５５）、変調部１６（５６）、無線送信部１７（５７）、デュプレクサ１８（５８）を経由してアンテナ１９（５９）からＭＳ５０（ＢＳ１０）に向けて送信される（処理１１０７）。また、暗号処理部１４１（５４１）は、ＣＴＲ値を１インクリメントして更新する（処理１１０８）。つまり、ＣＴＲ値は、ＣＴＲ値の付与の有無によらず、ユーザパケットを暗号化する毎に、１ずつインクリメントされる連続番号である。なお、１ずつのインクリメントは例示であり、他の法則でインクリメントしてもよい。
【０１２１】
（復号処理）
一方、図７に、復号処理フローの一例を示す。なお、この図７に示す復号処理は、ＭＳ５０でのＤＬトラフィックについての復号処理に相当するとともに、ＢＳ１０でのＵＬトラフィックについての復号処理に相当する。
【０１２２】
復号化装置としてのＭＳ５０（ＢＳ１０）では、暗号化装置としてのＢＳ１０（ＭＳ５０）が送信したユーザパケット（ＰＤＵ）を受信すると、当該ＰＤＵに対して、無線受信部２０（６０）、復調部２１（６１）、復号化部２２（６２）にて、それぞれ無線受信処理、復調、復号（デコード）を施す。復号（デコード）されたＰＤＵは、パケット再生部２４に転送され、当該パケット再生部２４は、ヘッダ内のフラグをチェックして、当該受信ＰＤＵにＣＴＲ値が付与されているか否かを判断する（処理１５０１〜１５０３）。
【０１２３】
その結果、ＣＴＲ値が付与されている場合（処理１５０３でＹｅｓの場合）、パケット再生部２４（６４）は、受信ＰＤＵに付与されているＣＴＲ値を取得して（処理１５０４）、制御部２５（６５）に通知する。制御部２５（６５）は、通知されたＣＴＲ値を基に記憶部２６（６６）で記憶、管理されている復号鍵を取得し、復号処理部２４１（６４１）に通知する。また、記憶部２６（６６）で記憶、管理されているＣＴＲテーブルのＣＴＲ値を更新する（処理１５０５）。
【０１２４】
一方、受信ＰＤＵにＣＴＲ値が付与されていない場合（処理１５０３でＮｏの場合）、パケット再生部２４（６４）は、ＣＴＲ値と復号鍵とを制御部２５（６５）に要求する。この要求を受けた制御部２５（６５）は、記憶部２６における前記ＣＴＲテーブル内で該当するＣＴＲ値を１インクリメントして（処理１５０６）、その値を取得するとともに（処理１５０７）、復号鍵を記憶部２６（６６）から取得して、ＣＴＲ値と復号鍵とを復号処理部２４１（５４１）に通知する。
【０１２５】
ＣＴＲ値と復号鍵とを得た復号処理部２４１（５４１）は、それらを用いて、暗号化（エンクリプト）されているユーザデータを復号化（デクリプト）する（処理１５０８，１５０９）。
【０１２６】
つまり、復号化装置であるＭＳ５０（ＢＳ１０）は、受信パケットにＣＴＲ値が付与されていない場合、既に受信したパケットに付与されたＣＴＲ値をパケット受信毎に１ずつインクリメントすることで、パケットの受信順序と基準となるＣＴＲ値とを基に、暗号化装置側で付与を省略されたＣＴＲ値を特定し、そのＣＴＲ値と復号鍵とを用いてＣＴＲ値の付与を省略された受信パケットの復号化を行なうのである。
【０１２７】
なお、復号化装置がＢＳ１０である場合、ＢＳ１０（制御部２５）は、ＭＳ５０毎に複数の復号鍵、ＣＴＲ値を記憶部２６にて記憶、管理することが可能である。即ち、これらのＣＴＲ値及び復号鍵は、それぞれ例えば下記の表１及び表２に示すように、ＰＤＵヘッダに含まれるＣＩＤと関連付けて記憶、管理され、制御部２５（６５）は、ＰＤＵヘッダのＣＩＤを基にＣＴＲテーブル及び復号鍵テーブルを検索して両情報を取得することが可能である。復号化装置がＭＳ５０の場合で、ＭＳ５０が複数の暗号化鍵を使い分ける場合も同様である。
【０１２８】
【表１】
2009188751.tif 000003
【０１２９】
【表２】
2009188751.tif 000004
【０１３０】
以上のように、上述した第１実施形態によれば、暗号化装置（送信装置）において、暗号鍵に対して唯一性を担保する情報（例えば、暗号化毎にインクリメントされる連続番号（ＣＴＲ値））を、一部の暗号化データ（ユーザパケット）に限定して付与して送信するので、暗号化パケットのオーバヘッド量を削減することが可能となる。
【０１３１】
したがって、暗号通信のスループット、通信（無線）帯域の利用効率の向上を図ることが可能となる。有線ネットワークに比べて一般に低速な無線ネットワークにおいて、上述した手法により暗号化パケットのオーバヘッド量を削減できる意義は非常に大きい。
【０１３２】
また、復号化装置（受信装置）では、パケットの受信順序と、基準となるＣＴＲ値とを基に、暗号化装置で付与を省略されたＣＴＲ値を特定し、そのＣＴＲ値と復号鍵とを用いてＣＴＲ値の付与を省略された受信パケットの復号化を行なうので、ＣＴＲ値の付与を省略された受信パケットであっても正しく復号化することが可能である。
【０１３３】
〔Ｃ〕第２実施形態（ＰＨＹバーストを考慮）
「背景技術」の欄で示したように、802.16仕様では、複数のＰＤＵを無線フレームの１つのバーストに格納して送信することが可能である。このような場合、１つのバーストに含まれる少なくとも１つのＰＤＵに、ＣＴＲ値を付与することとするのが好ましい。
【０１３４】
無線フレーム中のバーストは、ノイズ等の影響により、著しくビット誤りが生じることがある。例えば、ＭＳ５０が移動している環境では、遮蔽物や反射波の影響により、無線回線（チャネル）の状態が変化することで、ビットエラーが増加しやすくなる。また、暗号化装置（送信装置）で既述のビットインターリーブを行なっている場合、ノイズを受けたのがバーストの一部だけであったとしても、バーストに含まれるすべてのＰＤＵに影響が生じ、全ＰＤＵを正しく受信できない可能性がある。
【０１３５】
図９に、バースト全体にエラーが生じる例を示す。この図９では、８ＰＤＵ毎にＣＴＲ値を付与する例を示している。即ち、無線フレーム＃１のバースト＃１にマッピングされる３つのＰＤＵ＃１，＃２，＃３のうち、ＰＤＵ＃１にＣＴＲ値が付与され、その後、無線フレーム＃３のバースト＃３にマッピングされる３つのＰＤＵ＃１，＃２，＃３のうち、ＰＤＵ＃３にＣＴＲ値が付与される様子を示している。
【０１３６】
この場合に、ＣＴＲ値が含まれる無線フレーム＃１のバースト＃１や無線フレーム＃３のバースト＃３に、強いノイズや干渉波、信号レベルの低下等が生じると、誤り訂正符号を復号しても、受信ＰＤＵを正しく再生することができない場合がある。すなわち、そのバーストにいくつのＰＤＵが含まれているかさえも検出できない可能性がある。
【０１３７】
そのため、ＣＴＲ値が付与されたＰＤＵを含むバースト＃１，＃３に障害が発生すると、それらのバースト＃１，＃３に対して時間的に隣接する、ＣＴＲ値が付与されたＰＤＵを含まないバースト＃２に関して、復号化に用いるべきＣＴＲ値を特定することが困難になり、バースト＃２内のＰＤＵの暗号をいずれも正常に復号（デクリプト）することが困難になる場合がある。
【０１３８】
この場合に、各バーストにＣＴＲ値が付与されたＰＤＵを少なくとも１つ含めていると、バースト＃２は、受信可能であるため、バースト＃２内のＣＴＲ値を用いて暗号の復号を正常に行なうことができる。その際、ＣＴＲ値を付与するＰＤＵは、バースト内にマッピングされるいずれのＰＤＵでもよいが、固定的にバースト内の先頭ＰＤＵとすれば、復号化装置（受信装置）でのＣＴＲ値の特定を容易化することが可能である。
【０１３９】
図１０に、バーストの先頭ＰＤＵにＣＴＲ値を付与する例を示す。この図１０に示すように、時間的に前後のバースト＃１，＃３に致命的なエラーが生じたとしても、中間のバースト＃２に含まれるＣＴＲ値を用いて、そのバースト＃２にマッピングされている各ＰＤＵを正しく復号（デクリプト）することが可能となる。
【０１４０】
図１１に、本例での暗号化装置（ＤＬトラフィックについてのＢＳ１０及びＵＬトラフィックについてのＭＳ５０）の暗号処理フローの一例を示す。なお、ＢＳ１０及びＭＳ５０の構成は、第１実施形態（図３及び図４）と同様でよい。また、復号化装置（ＤＬトラフィックについてのＢＳ１０及びＵＬトラフィックについてのＭＳ５０）での復号処理フローは、図７と同様でよい。
【０１４１】
本例の暗号化装置では、第１実施形態（図６）と比較して、ＣＴＲ値を付与するか否かの条件判断処理１１０４ａが異なる。その他の処理については、特に断らない限り、図６を用いて説明した処理１１０１〜１１０３，１１０５〜１１０８と同様である。
【０１４２】
即ち、本例の暗号化装置（ＰＤＵ生成部１４（５４））は、暗号処理部１４１（５４１）で暗号化されたユーザパケットが、異なるバースト（の先頭）にマッピングするＰＤＵであるか否かを判断する（処理１１０４ａ）。
【０１４３】
その判断の結果、暗号化ユーザパケットが前記条件に該当するＰＤＵ（例えば、バーストの先頭にマッピングするＰＤＵ）であれば、ＰＤＵ生成部１４（５４）は、ＣＴＲ値を付与すると判断し（処理１１０４ａのＹｅｓルート）、暗号化したユーザパケットが前記条件に該当しないＰＤＵ（例えば、バーストの先頭以外にマッピングされるＰＤＵ）であれば、ＣＴＲ値を付与しないと判断する（処理１１０４ａのＮｏルート）。なお、ＣＴＲ値を付与する場合及び付与しない場合のＰＤＵフォーマットについては、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に例示したとおりである。
【０１４４】
また、異なる暗号鍵を用いて暗号化されたＰＤＵが１つのバースト内に混在してマッピングされる場合、例えば、ＤＬ方向で、異なるＭＳ５０に対するＰＤＵを１つのバーストにマッピングされるような場合には、暗号鍵毎に、バースト内で最初のＰＤＵであるか否かを判断すればよい。これは、ＣＴＲ値が暗号鍵に対して定義されるからである。
【０１４５】
〔Ｄ〕第３実施形態（無線チャネルの状態に応じた動作）
暗号化装置は、付加的に、無線リンク（無線チャネル）の状態に応じて前記ＣＴＲ値を付与する頻度を上げることも可能である。
【０１４６】
例えば、ＭＳ５０が送信を行なうＵＬトラフィックについて考える。ＭＳ５０は、ＢＳ１０との間の無線チャネル（通信路）の状態を、例えば、受信パイロット信号等を基にしてＣＩＮＲを計測することで求め、その計測結果に応じたＣＱＩ（Channel Quality Indicator）をＢＳ１０に通知（フィードバック）する。
【０１４７】
これにより、ＢＳ１０は、通知された無線チャネルの状態を表す情報に基づいて、使用する変調方式及び符号化方式を適応的に決定（選択）し、ＭＳ５０にＵＬ帯域を割り当てることが可能である。例えば、無線チャネルの状態が良好なほどよりスループットの高い変調方式及び符号化方式を選択し、無線チャネルの状態が悪いほど誤り耐性の高い変調方式及び符号化方式を選択することが可能である。
【０１４８】
このとき、ＭＳ５０がチャネル状態を計測した時刻から実際にＢＳ１０からＭＳ５０にＵＬ帯域が割り当てられるまでに遅延が生じる場合がある。この遅延の間に無線チャネル状態が変化することがあり得る。無線チャネル状態が、良好に変化する場合は良いが、劣化する場合には、ビットエラー率の増加などの悪影響が生じる可能性がある。
【０１４９】
そこで、本例では、暗号化装置において、無線チャネル状態に応じて、ＣＴＲ値を付与する頻度を適応的に制御することとする。これにより、ＣＴＲ値が付与されているＰＤＵ自体にビットエラーが検出された場合でも、他のＰＤＵの復号化に容易に対応することが可能となる。
【０１５０】
図１２に、本例での暗号化装置としてのＭＳ５０の構成例を示す。
この図１２に示すＭＳ５０は、図４に例示したＭＳ５０の構成に比して、チャネル測定部６７が付加されている点が異なる。なお、その他の既述の同一符号を付した構成要素は、特に断らない限り、既述の構成要素と同一若しくは同様の構成要素である。
【０１５１】
ここで、チャネル測定部６７は、無線受信部６０で受信された信号のＣＩＮＲやＲＳＳＩ等の無線チャネルの状態（通信路性能）を表す情報（以下、チャネルパフォーマンス情報ともいう）を測定し、そのチャネルパフォーマンス情報を制御部６５に通知する。
【０１５２】
制御部６５は、ＢＳ１０からチャネルパフォーマンス情報の要求があったとき、あるいは、自律的に、チャネル測定部６７から通知されたチャネルパフォーマンス情報をＣＱＩ等の制御メッセージの一つとしてＢＳ１０に通知（フィードバック）する。また、制御部６５は、チャネルパフォーマンス情報をＢＳ１０に通知して以降、チャネル測定部６７で測定されたチャネルパフォーマンス情報が劣化していることを検知した場合には、ＰＤＵ生成部５４（暗号処理部５４１）に対して、ＭＳ５０がＢＳ１０へ送信するＰＤＵに付与するＣＴＲ値の頻度を上げるように指示する。
【０１５３】
同様の機構をＢＳ１０にもそなえることで、ＢＳ１０が送信するＤＬトラフィックについてもチャネルパフォーマンス情報に応じてＣＴＲ値の付与頻度を適応的に制御することが可能である。なお、本例では、チャネルパフォーマンス情報の一例として、ＣＩＮＲやＲＳＳＩを対象としたが、その他にも、例えば、制御メッセージ抽出部６３から通知されるＡＲＱ／ＨＡＲＱのＡＣＫ／ＮＡＫ情報におけるＮＡＫ情報（受信失敗）の検出頻度（再送要求の発生率）、あるいは、パケット再生部６４において、受信ＰＤＵのＣＲＣエラーの検出頻度を対象としてもよい。その場合、制御部６５にてＮＡＫ情報の検出頻度やＣＲＣエラーの検出頻度を監視することで、チャネルパフォーマンス情報の数値化を容易に行なうことができる。
【０１５４】
例えば、ＮＡＫ情報やＣＲＣエラーの発生率がそれまでよりも増加すれば、無線チャネルの状態が劣化したと推定することができ、ＣＴＲ値の付与頻度を上げる制御が可能となる。
【０１５５】
図１３に、本例における暗号処理フローの一例を示す。なお、本例においても、暗号化装置は、ＤＬトラフィックのＢＳ１０に相当するとともに、ＵＬトラフィックのＭＳ５０に相当する。また、復号化装置での復号処理フローについては、第１及び第２実施形態と同様でよい。
【０１５６】
この図１３に示す暗号処理フローは、第２実施形態の図１１に例示した暗号処理フローの判断処理１１０４ａに加えて、バースト内の先頭ＰＤＵ以外のＰＤＵについて、無線チャネルの性能を示す情報（チャネルパフォーマンス情報）に応じてＣＴＲ値を付与するか否かを判断する処理１１０４ｂ，１１０４ｃを適用したフローに相当する。従って、図１３において、図１１と同一の処理番号を付した処理は、特に断らない限り、図１１で説明した処理と同一若しくは同様の処理である。
【０１５７】
即ち、本例の暗号化装置は、暗号処理部１４１（５４１）で暗号化されたユーザパケットが、異なるバーストの先頭にマッピングするＰＤＵでなければ（処理１１０４ａでＮｏであれば）、制御部２５（６５）にて、復号化装置のチャネル測定部６７で測定され復号化装置から通知されたチャネルパフォーマンス情報が以前よりも劣化しているか否かを判断する（処理１１０４ｂ）。
【０１５８】
その結果、チャネルパフォーマンス情報が劣化していれば（処理１１０４ｂでＹｅｓなら）、制御部２５（６５）は、バーストの先頭以外にマッピングされるＰＤＵのいずれかについて追加的なＣＴＲ値の付与が必要か否かを判断し（処理１１０４ｃ）、必要ならば（処理１１０４ｃでＹｅｓならば）、バースト内の先頭ＰＤＵ以外のＰＤＵについても追加的なＣＴＲ値の付与をＰＤＵ生成部１４（５４）に指示する（処理１１０４ｂのＹｅｓルート及び処理１１０４ｃのＹｅｓルート）。
【０１５９】
一方、チャネルパフォーマンス情報が劣化していない（処理１１０４ｂでＮｏの場合）、あるいは、チャネルパフォーマンス情報は劣化しているものの、バーストの先頭以外にマッピングされるＰＤＵのいずれかについて追加的なＣＴＲ値の付与は不要ならば（処理１１０４ｃでＮｏの場合）、制御部２５（６５）は、第２実施形態と同様に、ＣＴＲ値を付与しないと判断して、ＰＤＵ生成部１４（５４）にＣＴＲ値の付与指示は与えない。
【０１６０】
なお、ＣＴＲ値の付与の要否の判断は、例えば、チャネルパフォーマンス情報の変動度合いに関する閾値判定によって実施することが可能である。即ち、チャネルパフォーマンス情報の劣化度が閾値以上であれば、追加的なＣＴＲ値の付与が必要と判断し、そうでなければ追加的なＣＴＲ値の付与は不要と判断することが可能である。また、本例においても、ＣＴＲ値を付与する場合及び付与しない場合のＰＤＵフォーマットについては、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に例示したとおりである。
【０１６１】
以上のように、本例によれば、無線チャネルの状態に応じてＣＴＲ値を付与するＰＤＵ数（割合）を適応的に制御することができるから、例えば、無線チャネルの状態が劣化すると、ＣＴＲ値を付与するＰＤＵ数を増やす制御が可能である。
【０１６２】
したがって、ＣＴＲ値が付与されているＰＤＵ自体にエラーが発生した場合でも、他のＰＤＵに付与されたＣＴＲ値を基に、エラーの生じたＰＤＵの復号（デクリプト）に用いるべきＣＴＲ値を特定できる確率が上がり、正しく復号（デクリプト）できるＰＤＵ数を確率的に増加することが可能となる。
【０１６３】
なお、上述したチャネルパフォーマンス情報は、復号化装置で測定したものを暗号化装置へ通知することとしているが、暗号化装置と復号化装置との間の無線リンクにＴＤＤ（Time Division Duplex）方式を採用した場合など、送信側の暗号化装置で、復号化装置からの受信信号を基にチャネルパフォーマンス情報を自律的に推定（測定）可能な場合には、暗号化装置でチャネルパフォーマンス情報を測定することとしてもよい。
【０１６４】
また、復号化装置からのＡＲＱ／ＨＡＲＱによる再送要求の受信数を暗号化装置で監視し、再送率の増減に応じてＣＴＲ値を付与するＰＤＵ数を制御することも可能である。即ち、再送率が増加すれば無線チャネルの状態が劣化したと判断することができるから、ＣＴＲ値を付与するＰＤＵ数を増加する制御が可能となる。
【０１６５】
さらに、チャネルパフォーマンス情報の変動に応じて、ＣＴＲ値付きＰＤＵの送信間隔を制御する、例えば、チャネルパフォーマンス情報が劣化すると、ＣＴＲ値付きＰＤＵの送信間隔を短くすることも可能である。
【０１６６】
また、先頭ＰＤＵ以外のＰＤＵに対して追加的にＣＴＲ値を付与する場合には、先頭ＰＤＵに付与するＣＴＲ値のビット数よりも少ないビット数のＣＴＲ値を付与することとしてもよい。
【０１６７】
例えば、先頭ＰＤＵに付与するＣＴＲ値が３２ビットで定義される場合、先頭ＰＤＵ以外のＰＤＵに対して追加的にＣＴＲ値を付与する際には、１６ビットや８ビットに縮退（leaset Significant Bit：ＬＳＢ）したＣＴＲ値を付与することとしてもよい。
【０１６８】
このようにすれば、無線チャネルの品質が劣化して先頭ＰＤＵ以外のＰＤＵに対しても追加的にＣＴＲ値を付与する場合であっても、ＰＤＵのオーバヘッド量の増加を最小限に抑制しつつ、復号化装置においてＣＴＲ値無しＰＤＵを正しく復号化できる確率を上げることが可能である。
【０１６９】
〔Ｅ〕第４実施形態（ＣＴＲ値エラー時の動作）
次に、本実施形態では、ＣＴＲ値が付与されたユーザパケット（ＰＤＵ）にビットエラーが検出された場合の動作についてさらに示す。
【０１７０】
図１４に、本例での対象とするシナリオイメージを示す。この図１４は、図１０に例示した環境において、無線フレーム＃２のバースト＃２の先頭にマッピングされたＣＴＲ値付きのＰＤＵにビットエラーが検出されたケースを例示している。なお、ビットエラーの検出は、例えば、ＣＲＣにより行なうことができる。
【０１７１】
この場合、復号化装置（受信装置）は、バースト＃２のＰＤＵ＃２及び＃３については正常に受信できたものの、ＣＴＲ値の受信に失敗しているため、これら２つのＰＤＵ＃２及び＃３の復号化（デクリプト）を行なえない。
【０１７２】
ここで、再送制御を行なうＡＲＱの受信応答（ＡＣＫ／ＮＡＫ情報）に用いるシーケンス番号（ＢＳＮ：Block Sequence Number）は、ＰＤＵペイロードの一部として暗号化されているため、受信装置は、どのＢＳＮを受信できたかを送信装置（暗号化装置）に通知することができない。したがって、送信装置（暗号化装置）は、例えば、受信装置で正しく受信できたＰＤＵ＃２及び＃３の再送も行なってしまう。
【０１７３】
ＡＲＱにより、パケットを再送信するときには、使用するＣＴＲ値が変わってしまうため、仮に、送信装置から再送されたＰＤＵ＃１を受信装置が受信したとしても、それに付与されているＣＴＲ値は、エラーの生じたＰＤＵに付与されていたＣＴＲ値とは異なっているため、受信済みのＰＤＵ＃２及び＃３に用いるべきＣＴＲ値をそれぞれ正しく特定することが困難であり、ＰＤＵ＃２及び＃３の復号化を正しく行なうことは困難となる。
【０１７４】
この点について、図１５を用いて補足説明する。図１５は、ＡＲＱ制御アーキテクチャの概念図である。この図１５に示すように、送信側（暗号化装置）では、ＩＰパケットなどのユーザデータ（ＳＤＵ：Service Data Unit）をＡＲＱ制御部に送る。
【０１７５】
ＡＲＱ制御部では、ＳＤＵにＢＳＮを付与して、受信側（復号化装置）がどのＳＤＵを受信できたか確認応答をフィードバックできるようにする。そして、ＢＳＮ付きのＳＤＵを暗号処理部に送り、ＣＴＲ値やＩＣＶの付与、及び、ＳＤＵ等の暗号化を行なう。そして、さらにヘッダとＣＲＣとを付与して、ＰＤＵを生成し、無線回線に送信する。
【０１７６】
一方、受信側（復号化装置）は、送信側とは逆に処理を行ない、ＳＤＵを取り出す。このとき、ＳＤＵに付与されているＢＳＮを送信側にフィードバックすることで、当該ＳＤＵを正常に受信できたことを通知することができる。正常に受信できなかった場合（例えば、不連続なＢＳＮを受信した場合）、欠落しているＢＳＮを含むＮＡＫ情報を送信側に送ることで、受信できなかったＳＤＵの再送信を要求することができる。
【０１７７】
ここで、ＡＲＱと暗号化との関係について説明する。
ＢＳＮは、ＳＤＵに固有のシーケンス番号であり、再送信するときでも、その値が変化することはない。一方、暗号処理部は、ＡＲＱ制御部から受信したＢＳＮ付きのＳＤＵを単に暗号化するのみであり、当該ＳＤＵが再送に係るものか否かは判断しない。そのため、常に新しいＣＴＲ値を使って暗号化を行なう。
【０１７８】
したがって、ＡＲＱメカニズムにより同じＳＤＵが再送信されるとしても、再送されるＳＤＵに付与されるＣＴＲは、再送を要求された送信済みＳＤＵに付与されていたＣＴＲとは異なることになる。
【０１７９】
そのため、図１４において、無線フレーム＃２のＰＤＵ＃１に含まれるＳＤＵがＡＲＱ制御により再送されるとしても、再送されるＳＤＵを含むＰＤＵに付与されるＣＴＲ値はエラーの生じたＰＤＵに付与されていたＣＴＲ値とは異なるため、再送されたＰＤＵに付与されているＣＴＲ値を用いて無線フレーム＃２のＰＤＵ＃２及びＰＤＵ＃３の復号化を行なうことは困難である。
【０１８０】
本実施形態では、このようなシナリオにおいて、ＣＴＲ値の再送信を行なうこととする。図１６にＣＴＲ値の再送シーケンスの一例を示す。
【０１８１】
この図１６に示すように、復号化装置は、ビットエラーなどにより、ＣＴＲ値の同期に失敗すると、暗号化装置に対して、ＣＴＲ値の再送信を要求する（ＣＴＲ−ＲＥＱメッセージの送信）。このＣＴＲ−ＲＥＱメッセージには、暗号化に用いたＣＴＲ値が不明だが、正常にＰＤＵを受信できた場合、そのＰＤＵを含む無線フレーム番号を含めて、暗号化装置に通知する。
【０１８２】
なお、暗号化装置と復号化装置との間の論理的なコネクションがＡＲＱ対応のコネクションである場合、復号化装置での受信成功／失敗を表す情報（ＡＲＱ−ＡＣＫ／ＮＡＫ）が復号化装置から暗号化装置に送信されるが、図１６には、それらの図示は省略している。
【０１８３】
さて、前記ＣＴＲ−ＲＥＱメッセージを復号化装置から受信した暗号化装置は、指定された無線フレームで送信したバーストに含まれる先頭ＰＤＵの暗号化に用いたＣＴＲ値を復号化装置に応答する（ＣＴＲ−ＲＥＱメッセージの送信）。
【０１８４】
下記の表３に、ＣＴＲ−ＲＥＱメッセージの内容例を示し、下記の表４に、ＣＴＲ−ＲＳＰメッセージの内容例を示す。
【０１８５】
【表３】
2009188751.tif 000005
【０１８６】
【表４】
2009188751.tif 000006
【０１８７】
上記の表３及び表４では、制御メッセージ種別（Management Message Type）が“１００”でＣＴＲ−ＲＥＱメッセージを表し、同じく“１０１”でＣＴＲ−ＲＳＰメッセージを表すことを例示している。
【０１８８】
また、ＣＴＲ−ＲＥＱメッセージには、表３に示す例では、ビットエラー等によりＣＴＲ値の取得に失敗したＰＤＵのＣＩＤ、そのＰＤＵが含まれていたバーストのインデックス（無線フレーム内で何番目のバーストかを表わす情報）、そのバーストが送信された無線フレーム番号等が含まれる。つまり、ＣＴＲ−ＲＥＱメッセージには、エラーの生じたＰＤＵを暗号化装置で識別可能な識別情報が含まれる。なお、前記ＣＩＤの代わりに、暗号化装置と復号化装置との間で共有している暗号鍵／復号鍵を識別可能な他の情報、例えば、Security Association ID等を用いることも可能である。
【０１８９】
一方、ＣＴＲ−ＲＳＰメッセージには、表４に示す例では、表３に示すＣＴＲ−ＲＥＱメッセージに付与される情報に加えて、ＣＴＲ−ＲＥＱメッセージで要求されたＣＴＲ値がさらに含まれる。このＣＴＲ値は、無線フレーム番号及びバーストインデックスで指定されたバーストに含まれる同じＣＩＤのＰＤＵのうち、先頭ＰＤＵに付与された値である。
【０１９０】
これらのＣＴＲ−ＲＥＱ／ＲＳＰメッセージは、例えば、制御部２５（６５）にて制御信号の一つとして生成され、ＰＤＵ生成部１４（５４）、符号化部１５（５５）、変調部１６（５６）、無線送信部１７（５７）にて、それぞれの処理を受けて、デュプレクサ１８（５８）を介してアンテナ１９（５９）から送信される。
【０１９１】
以下、本例における暗号化装置での暗号処理及び復号化装置での復号処理について、図１７〜図１９を用いて詳述する。なお、図１７及び図１８は、上述したＣＴＲ値の同期処理を含む、本例の復号化装置における復号処理フローの一例を示し、図１９に、本例の暗号化装置における暗号処理フローの一例を示す。これらの図１７〜図１９に示す処理は、例えば、主として制御部２５（６５）とパケット再生部２４（６４）とが連携して行なう。
【０１９２】
（復号処理）
図１７に例示するように、復号化装置（ＤＬトラフィックについてのＭＳ５０及びＵＬトラフィックについてのＢＳ１０）は、暗号化装置（ＤＬトラフィックについてのＢＳ１０及びＵＬトラフィックについてのＭＳ５０）から無線フレームを受信し、無線フレームに含まれるバーストの復調、誤り訂正符号の復号などの処理を行なう（処理１５１１〜１５１３）。
【０１９３】
そして、復号化装置は、個々の受信ＰＤＵについて、ＣＴＲ値が付与されているか否かに応じて、異なる処理を行なう。その準備処理として、復号化装置は、例えば、２種類の変数であるＰＤＵ順序情報（PDU_Order）及びＣＴＲエラーフラグ（CTR_Err_Flag）を初期化する（PDU_Order＝０，CTR_Err_Flag＝０：処理１５１４）。なお、これらの変数は、パケット再生部２４（６４）で管理してもよいし、制御部２５（６５）で管理することとしてもよい。
【０１９４】
その後、復号化装置は、受信バーストにマッピングされているＰＤＵの中で、ＣＴＲ値の付与の有無が未チェックのＰＤＵが存在するか否かをチェックする（処理１５１５）。
【０１９５】
そして、未チェックのＰＤＵが存在すれば（処理１５１５でＹｅｓの場合）、復号化装置は、前記ＰＤＵ順序情報（PDU_Order）を１つインクリメントして、当該未処理のＰＤＵにＣＴＲ値が付与されているか否かをチェックする（処理１５１６，１５１７）。
【０１９６】
そのチェックの結果、例えば、ＰＤＵにＣＴＲ値が付与されている場合（処理１５１８でＹｅｓの場合）、復号化装置は、そのＣＴＲ値にビットエラーがあるか否かをＣＲＣ等によってチェックする（処理１５１９）。
【０１９７】
その結果、ＣＴＲ値にビットエラーがある場合（処理１５１９でＹｅｓの場合）、復号化装置は、ＣＴＲエラーフラグ（CTR_Err_Flag）を１に設定し（処理１５２０）、当該ビットエラーの生じたＣＴＲ値が付与されていたＰＤＵは廃棄して（処理１５２１）、処理１５１５に戻る。
【０１９８】
一方、前記ＣＲＣの結果、ＣＴＲ値にビットエラーが無い場合（処理１５１９でＮｏの場合）、復号化装置（例えば、制御部２５（６５））は、当該ＣＴＲ値が付与されていたＰＤＵからＣＴＲ値を取得し、そのＣＴＲ値で既述のＣＴＲテーブルを更新する（処理１５２２，１５２３）。
【０１９９】
そして、復号化装置（復号処理部２４１（６４１））は、制御部２５（６５）から復号鍵を取得して（処理１５２８）、ＣＴＲ値と復号鍵とを用いて暗号化されたＰＤＵを復号化する（処理１５２９）。
【０２００】
これに対し、前記の処理１５１８において、ＣＴＲ値がＰＤＵに付与されていない場合、復号化装置は、ＣＴＲエラーフラグ（CTR_Err_Flag）の状態を確認する（処理１５１８のＮｏルートから処理１５２４）。
【０２０１】
その結果、ＣＴＲエラーフラグ（CTR_Err_Flag）がセットされていない、即ち、CTR_Err_Flag＝０（≠１）の場合（処理１５２４でＹｅｓの場合）、復号化装置は、ＣＴＲテーブルのＣＴＲ値を１インクリメントしてＣＴＲテーブルを更新する（処理１５２５，１５２６）。
【０２０２】
そして、復号化装置（復号処理部２４１（６４１））は、制御部２５（６５）から前記更新後のＣＴＲ値と復号鍵とを取得して（処理１５２８）、それらのＣＴＲ値と復号鍵とを用いて暗号化されたＰＤＵを復号化する（処理１５２９）。
【０２０３】
一方、ＣＴＲエラーフラグ（CTR_Err_Flag）がセットされている、即ち、CTR_Err_Flag＝１の場合（処理１５２４でＮｏの場合）、復号化装置は、ＰＤＵと、そのＰＤＵがバーストに含まれる何番目のＰＤＵであるかを表わすＰＤＵ順序情報（PDU_Order）とを、例えば記憶部２６（６６）に保存しておく（処理１５３０）。なお、ＰＤＵ順序情報（PDU_Order）は、ＣＩＤ毎に管理することが可能である。
【０２０４】
バーストに含まれるＰＤＵの処理が終わると（前記の処理１５１５でＮｏと判定されると）、復号化装置は、ＣＴＲエラーフラグ（CTR_Err_Flag）の状態を確認し（処理１５３１）、ＣＴＲエラーフラグ（CTR_Err_Flag）がセットされている、即ち、CTR_Err_Flag＝１の場合（処理１５３１でＹｅｓの場合）、ＣＴＲ−ＲＥＱメッセージを暗号化装置へ送信し（処理１５３２）、その応答であるＣＴＲ−ＲＳＰメッセージを暗号化装置から受信するのを待つ（処理１５３３）。
【０２０５】
次に、図１９に、暗号化装置が前記ＣＴＲ−ＲＥＱメッセージの受信待機状態からＣＴＲ−ＲＳＰメッセージを送信するまでの処理の一例を示す。
【０２０６】
この図１９に示すように、暗号化装置は、復号化装置からＣＴＲ−ＲＥＱメッセージを受信すると（処理１５５１，１５５２）、当該メッセージに含まれる無線フレーム番号、バーストインデックス、ＣＩＤ等の情報を基に、下記の表５に例示するＣＴＲ管理テーブル（例えば、記憶部２６（６６）に保持される）を検索し、対応するＣＴＲ値を取得する（処理１５５３）。
【０２０７】
【表５】
2009188751.tif 000007
【０２０８】
そして、暗号化装置は、例えば制御部２５（６５）により、取得したＣＴＲ値を含むＣＴＲ−ＲＳＰメッセージを生成して、ＰＤＵ生成部１４（５４）、符号化部１５（５５）、変調部１６（５６）、無線送信部１７（５７）を通じてアンテナ１９（５９）から復号化装置へ送信する（処理１５５４）。
【０２０９】
次に、図１８に、復号化装置が、ＣＴＲ−ＲＳＰメッセージの受信待機状態となってから、前記ＣＴＲ−ＲＳＰメッセージを暗号化装置から受信して、受信済みＰＤＵの暗号を復号化するまでの処理の一例を示す。
【０２１０】
この図１８に示すように、復号化装置は、ＣＴＲ−ＲＳＰメッセージの受信待機状態において、ＣＴＲ−ＲＳＰメッセージを暗号化装置から受信すると（処理１５４１，１５４２）、制御メッセージ抽出部２３（６３）にて当該メッセージに含まれているＣＴＲ値を取得する（処理１５４３）。
【０２１１】
そして、復号化装置は、復号化待ちで保存したＰＤＵが存在するか否かをチェックし（処理１５４４）、存在すれば（処理１５４４でＹｅｓなら）、保存したＰＤＵ及びバースト内での当該ＰＤＵ順序情報（PDU_Order）を取得し、これと前記ＣＴＲ−ＲＳＰメッセージにより受信したＣＴＲ値とを基に、当該ＰＤＵのＣＴＲ値を再生する（処理１５４５）。
【０２１２】
即ち、ＣＴＲ−ＲＳＰメッセージにより受信したＣＴＲ値は、バースト内の先頭のＰＤＵのＣＴＲ値を表わし、ＰＤＵ順序情報（PDU_Order）は、バースト内での当該ＰＤＵの順序を表すのであるから、（受信ＣＴＲ値）＋（PDU_Order−１）により、当該ＰＤＵのＣＴＲ値を求めることができる。
【０２１３】
そして、復号化装置（復号処理部２４１（６４１））は、復号鍵を制御部２５（６５）から取得して（処理１５４６）、当該復号鍵と前記再生したＣＴＲ値とを用いて、復号化待ちで保存してあった受信済みＰＤＵの暗号を復号化する（処理１５４７）。
【０２１４】
復号化装置は、以上の処理１５４５〜１５４７を、保存したＰＤＵが存在しなくなるまで（処理１５４４でＮｏと判定されるまで）繰り返し、保存したＰＤＵが存在しなくなった時点で、暗号処理を終了する（処理１５４８）。
【０２１５】
以上のように、本例によれば、ＣＴＲ値が付与されたＰＤＵにエラーが生じたとしても、復号化装置がＣＴＲ−ＲＥＱメッセージを暗号化装置に送信してＣＴＲ値の再送を要求することで、復号化装置は、エラーの生じたＰＤＵに付与されていたＣＴＲ値を取得することができるから、暗号化装置と復号化装置との間でのＣＴＲ値の整合性を担保（ＣＴＲ値の再同期を確立）して、受信ＰＤＵの暗号を正しく復号化することが可能となる。
【０２１６】
〔Ｆ〕第５実施形態（ＮＡＫ受信時のＣＴＲ値の自動送信）
上述した第４実施形態では、復号化装置がＣＴＲ−ＲＥＱメッセージを暗号化装置宛に送信することで、明示的にＣＴＲ値の再送（再同期）を暗号化装置に要求する。そのため、ＣＴＲ−ＲＥＱメッセージを復号化装置から暗号化装置へ送信するための無線リソース（帯域）が必要になる。
【０２１７】
そこで、本実施形態では、暗号化装置が復号化装置からＡＲＱの再送要求（ＡＲＱ−ＮＡＫ）を受信すると、上述した第４実施形態と同等の、ＣＴＲ値を含むＣＴＲ−ＲＳＰメッセージを復号化装置に送信する。こうすることで、復号化装置がＣＴＲ値の再送を要求するためのＣＴＲ−ＲＥＱメッセージを復号化装置へ送信しなくても、ＣＴＲ値の再同期を確立することが可能となるから、無線リソース（帯域）の節約を図ることが可能となる。
【０２１８】
図２０に、ＮＡＫ受信によるＣＴＲ値の再送シーケンスの一例を示す。
この図２０に示すように、暗号化装置は、復号化装置にてＣＴＲ値にエラーが発生して当該復号化装置が送信したＡＲＱ−ＮＡＫを受信したことをトリガとして、ＣＴＲ値を再送するためのＣＴＲ−ＲＳＰメッセージを生成して復号化装置に送信する。
【０２１９】
このような再送シーケンスを実現する暗号化装置の動作フローの一例を図２１及び図２２に示す。図２１は、データ送信時における暗号化装置の動作フローの一例を示し、図２２は、ＡＣＫ／ＮＡＫ受信時における暗号化装置での動作フローの一例を示す。
【０２２０】
まず、図２１に示すように、暗号化装置は、送信待機状態において送信すべきデータ（ＳＤＵ）が生じると（処理１１１１，１１１２）、ＡＲＱのＢＳＮを当該データに付与し、ＢＳＮと関連付けて同データを再送に備えて記憶する（処理１１１３）。なお、これらの処理は、例えば、制御部２５（６５）とＰＤＵ生成部１４（５４）とが連携して実施することができる。また、前記ＢＳＮとデータとの関連付けは例えば記憶部２６にて管理することが可能である。
【０２２１】
そして、暗号化装置は、ＢＳＮ付きデータを暗号化するためのＣＴＲ値と暗号鍵とを取得し、それらを用いてＢＳＮ付きデータを暗号化し、ＢＳＮとＣＴＲ値とを下記の表６に例示するＢＳＮ／ＣＴＲテーブルに記憶する（処理１１１４）。なお、この表６に例示するように、ＢＳＮとＣＴＲ値とは、ＣＩＤ毎に記憶、管理することが可能である。また、このＢＳＮ／ＣＴＲテーブルは、例えば記憶部２６（６６）に記憶される。
【０２２２】
【表６】
2009188751.tif 000008
【０２２３】
その後、暗号化装置は、図６（あるいは図１１、又は図１３）と同様の処理により、ＣＴＲ値の付与の要否に応じて、ＣＴＲ値を付与したＰＤＵ及びＣＴＲ値を付与しないＰＤＵを生成して、復号化装置へ送信する（処理１１１５〜１１１９）。
【０２２４】
ＰＤＵ送信後、暗号化装置は、図２２に示すように、復号化装置へ送信した或るコネクションのＰＤＵのＢＳＮに対するＡＲＱメッセージ（ＡＲＱ−ＡＣＫ／ＮＡＫ）の受信待ち状態となる（処理１１２１）。
【０２２５】
この受信待ち状態で、例えば、ＡＲＱメッセージが受信され（処理１１２２）、それがＡＲＱ−ＮＡＫであった場合（処理１１２３でＹｅｓの場合）、あるいは、ＰＤＵの送信からＡＲＱ−ＡＣＫ／ＮＡＫを受信するまでの所定時間を計時するタイマのタイムアウトが発生した場合、暗号化装置は、受信したＡＲＱ−ＮＡＫで指定されたＣＩＤ及びＢＳＮ、あるいはタイムアウトの発生したＣＩＤ及びＢＳＮに対応するＣＴＲ値を前記表６のＢＳＮ／ＶＴＲテーブルから取得し（処理１１２４）、当該ＣＴＲ値を含むＣＴＲ−ＲＳＰメッセージを生成して復号化装置に送信する（処理１１２５）。
【０２２６】
復号化装置から受信したＡＲＱメッセージがＡＲＱ−ＮＡＫではなかった場合、つまり、ＡＲＱ−ＡＣＫであった場合（処理１１２３でＮｏの場合）、暗号化装置は、ＢＳＮ／ＶＴＲテーブルの記憶領域の節約の観点から、受信したＡＲＱ−ＡＣＫで指定されたＣＩＤ及びＢＳＮに対応するＢＳＮ／ＶＴＲテーブルの該当エントリを削除（消去）するのが好ましい（処理１１２６）。
【０２２７】
なお、前記ＣＴＲ−ＲＳＰメッセージを受信した復号化装置の動作は、第４実施形態（図１８）に示した動作と同様である。
【０２２８】
以上のように、上述した第５実施形態によれば、暗号化装置が復号化装置からＡＲＱ（又はＨＡＲＱ）の再送要求（ＡＲＱ−ＮＡＫ）を受信すると、上述した第４実施形態と同等の、ＣＴＲ値を含むＣＴＲ−ＲＳＰメッセージを復号化装置に送信するから、復号化装置が暗号化装置へＣＴＲ値の再送を要求（ＣＴＲ−ＲＥＱメッセージを送信）しなくても、ＣＴＲ値の再同期を確立することが可能となり、無線リソース（帯域）の節約を図ることが可能となる。
【０２２９】
〔Ｇ〕付記
（付記１）
データを暗号鍵で暗号化して無線リンクへ送信する送信装置と、前記暗号化されたデータを前記無線リンクから受信して前記暗号鍵に対応する復号鍵で復号化する受信装置と、をそなえた無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法であって、
前記送信装置は、
前記暗号鍵と、前記データの暗号化毎に連続的に更新される番号情報と、を用いて前記データを暗号化し、
前記暗号化により得られた暗号化データのいずれかにその暗号化に用いた前記番号情報を選択的に付与して前記受信装置へ送信し、
前記受信装置は、
前記番号情報が付与された第１の暗号化データと前記番号情報が付与されていない第２の暗号化データの受信順序と、前記第１の暗号化データの前記番号情報とに基づいて、前記第２の暗号化データの暗号化に用いられた番号情報を求め、
求めた前記番号情報と前記復号鍵とを用いて前記第２の暗号化データを復号化する、
ことを特徴とする、無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【０２３０】
（付記２）
前記送信装置が前記番号情報を付与する暗号化データは、所定の送信単位に含まれる複数の暗号化データのいずれかである、ことを特徴とする、付記１記載の無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【０２３１】
（付記３）
前記送信単位において前記番号情報を付与する暗号化データは、前記送信単位の先頭で送信される暗号化データである、ことを特徴とする、付記２記載の無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【０２３２】
（付記４）
前記送信装置は、
前記受信装置との間の通信路性能を示す情報に応じて、前記番号情報を付与する暗号化データ数を制御する、ことを特徴とする、付記１記載の無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【０２３３】
（付記５）
前記制御は、前記通信路性能を示す情報が劣化すると、前記番号情報を付与する暗号化データ数を増やす制御である、ことを特徴とする、付記４記載の無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【０２３４】
（付記６）
前記通信路性能を示す情報は、前記受信装置にて前記送信装置から受信した信号を基に測定され前記送信装置へ通知される、ことを特徴とする、付記４又は５に記載の無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【０２３５】
（付記７）
前記通信路性能を示す情報は、前記無線リンクにおける無線チャネルの品質を表す情報である、ことを特徴とする、付記４〜６のいずれか１項に記載の無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【０２３６】
（付記８）
前記通信路性能を示す情報は、前記送信装置から前記受信装置への前記暗号化データの再送頻度に関する情報である、ことを特徴とする、付記４記載の無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【０２３７】
（付記９）
前記受信装置は、
前記番号情報の付与された前記第１の暗号化データにエラーを検出すると、当該第１の暗号化データを識別する識別情報を前記送信装置へ送信し、
前記送信装置は、
前記識別情報を受信すると、当該識別情報により識別される暗号化データに付与した前記番号情報を前記受信装置へ再送する、
ことを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項に記載の無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【０２３８】
（付記１０）
前記受信装置は、
前記番号情報の付与された前記第１の暗号化データにエラーを検出すると、当該第１の暗号化データの再送要求を前記送信装置へ送信し、
前記送信装置は、
前記再送要求を受信すると、当該再送要求に係る暗号化データに付与した前記連続番号を前記受信装置へ送信する、
ことを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項に記載の無線通信システムにおける暗号化及び復号化方法。
【０２３９】
（付記１１）
データを暗号鍵で暗号化して無線リンクへ送信する送信装置と、前記暗号化されたデータを前記無線リンクから受信して前記暗号鍵に対応する復号鍵で復号化する受信装置と、をそなえた無線通信システムにおける前記送信装置であって、
前記暗号鍵と、前記データの暗号化毎に連続的に更新される番号情報と、を用いて前記データを暗号化する暗号化手段と、
前記暗号化部により得られた暗号化データのいずれかにその暗号化に用いられた前記番号情報を選択的に付与して前記受信装置へ送信する送信手段と、
をそなえたことを特徴とする、無線通信システムにおける送信装置。
【０２４０】
（付記１２）
前記送信手段は、
所定の送信単位に含まれる複数の暗号化データのいずれかに、その暗号化に用いられた前記番号情報を付与する、ことを特徴とする、付記１１記載の無線通信システムにおける送信装置。
【０２４１】
（付記１３）
前記送信手段は、
前記送信単位の先頭で送信される暗号化データに前記番号情報を付与する、ことを特徴とする、付記１２記載の無線通信システムにおける送信装置。
【０２４２】
（付記１４）
前記受信装置との間の通信路性能を示す情報に応じて、前記番号情報を付与する暗号化データ数を制御する制御手段、をさらにそなえたことを特徴とする、付記１１記載の無線通信システムにおける送信装置。
【０２４３】
（付記１５）
前記制御手段は、
前記通信路性能を示す情報が劣化すると、前記番号情報を付与する暗号化データ数を増やす、ことを特徴とする、付記１４記載の無線通信システムにおける送信装置。
【０２４４】
（付記１６）
前記制御手段は、
前記受信装置が前記送信装置から受信した信号を基に測定した情報を、前記通信路性能を示す情報として前記受信装置から受信する、ことを特徴とする、付記１４又は１５に記載の無線通信システムにおける送信装置。
【０２４５】
（付記１７）
前記通信路性能を示す情報は、前記無線リンクにおける無線チャネルの品質を表す情報である、ことを特徴とする、付記１４〜１６のいずれか１項に記載の無線通信システムにおける送信装置。
【０２４６】
（付記１８）
前記通信路性能を示す情報は、前記受信装置への前記暗号化データの再送頻度に関する情報である、ことを特徴とする、付記１４記載の無線通信システムにおける送信装置。
【０２４７】
（付記１９）
前記受信装置が前記番号情報の付与された暗号化データにエラーを検出した場合に前記受信装置から送信された当該暗号化データを識別する識別情報を受信する受信手段をさらにそなえ、
前記送信手段は、
前記識別情報により識別される暗号化データに付与した前記番号情報を前記受信装置へ再送する、
ことを特徴とする、付記１１〜１８のいずれか１項に記載の無線通信システムにおける送信装置。
【０２４８】
（付記２０）
前記受信装置が前記番号情報の付与された暗号化データにエラーを検出した場合に前記受信装置から送信された前記暗号化データの再送要求を受信する受信手段をさらにそなえ、
前記送信手段は、
前記受信手段で前記再送要求が受信されると、前記再送要求に係る前記第１の暗号化データに付与した前記連続番号を前記受信装置へ送信する、
ことを特徴とする、付記１１〜１８のいずれか１項に記載の無線通信システムにおける送信装置。
【０２４９】
（付記２１）
データを暗号鍵で暗号化して無線リンクへ送信する送信装置と、前記暗号化されたデータを前記無線リンクから受信して前記暗号鍵に対応する復号鍵で復号化する受信装置と、をそなえた無線通信システムにおける前記受信装置であって、
前記暗号鍵と、前記データの暗号化毎に連続的に更新される番号情報と、を用いて前記データを暗号化し、暗号化データにその暗号化に用いた前記番号情報を選択的に付与して送信する前記送信装置から前記暗号化データを受信する受信手段と、
前記番号情報が付与された第１の暗号化データと前記番号情報が付与されていない第２の暗号化データの受信順序と、前記第１の暗号化データの前記番号情報とに基づいて、前記第２の暗号化データの暗号化に用いられた番号情報を求める番号情報特定手段と、
前記番号情報特定手段により求められた前記番号情報と、前記復号鍵とを用いて前記第２の暗号化データを復号化する復号化手段と、
をそなえたことを特徴とする、無線通信システムにおける受信装置。
【０２５０】
（付記２２）
前記番号情報の付与された前記第１の暗号化データにエラーを検出すると、当該第１の暗号化データを識別する識別情報を前記送信装置へ送信する送信手段をさらにそなえ、
前記復号化手段は、
前記送信手段による前記識別情報の送信に対して前記送信装置から受信された、前記第１の暗号化データに付与されていた前記番号情報を用いて前記復号化を行なう、
ことを特徴とする、付記２１記載の無線通信システムにおける受信装置。
【０２５１】
（付記２３）
前記受信装置は、
前記番号情報の付与された前記第１の暗号化データにエラーを検出すると、当該第１の暗号化データの再送要求を前記送信装置へ送信する送信手段をさらにそなえ、
前記復号化手段は、
前記送信手段による前記再送要求に対して前記送信装置から受信された、前記第１の暗号化データに付与されていた前記番号情報を用いて前記復号化を行なう、
ことを特徴とする、付記２１記載の無線通信システムにおける受信装置。
【図面の簡単な説明】
【０２５２】
【図１】物理バーストに複数のＰＤＵがマッピングされる様子を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。
【図３】図２に示す無線基地局（ＢＳ）の構成例を示すブロック図である。
【図４】図２に示す無線端末（ＭＳ）の構成例を示すブロック図である。
【図５】図２に示す無線通信システムにおけるＣＴＲ省略機能のネゴシエーションを説明するシーケンス図である。
【図６】図２及び図３に示す暗号化装置としてのＢＳ又はＭＳの動作例を説明するフローチャートである。
【図７】図２及び図３に示す復号化装置としてのＭＳ又はＢＳの動作例を説明するフローチャートである。
【図８】（Ａ）はＣＴＲ値付きＰＤＵフォーマットの一例を示す図、（Ｂ）はＣＴＲ値無しＰＤＵフォーマットの一例を示す図である。
【図９】無線通信システムにおいて一部のバーストにエラーが生じる例を説明する図である。
【図１０】第２実施形態に係る無線通信システムにおいて一部のバーストにエラーが生じても暗号復号が可能なことを説明する図である。
【図１１】第２実施形態に係る暗号化装置としてのＢＳ又はＭＳの動作例を説明するフローチャートである。
【図１２】第３実施形態に係るＭＳの構成例を示すブロック図である。
【図１３】第３実施形態に係る暗号化装置としてのＢＳ又はＭＳの動作例を説明するフローチャートである。
【図１４】第１乃至第３実施形態においてＣＴＲ値付きＰＤＵにエラーが生じる例を説明する図である。
【図１５】第４実施形態に係るＡＲＱ／ＨＡＲＱ制御アーキテクチャを説明する図である。
【図１６】第４実施形態に係るＣＴＲ値の再送シーケンスの一例を示すシーケンス図である。
【図１７】第４実施形態に係る復号化装置としてのＭＳ又はＢＳの動作例（バースト受信時）を説明するフローチャートである。
【図１８】第４実施形態に係る復号化装置としてのＭＳ又はＢＳの動作例（ＣＴＲ−ＲＳＰメッセージ受信時）を説明するフローチャートである。
【図１９】第４実施形態に係る暗号化装置としてのＢＳ又はＭＳの動作例（ＣＴＲ−ＲＥＱメッセージ受信時）を説明するフローチャートである。
【図２０】第５実施形態に係るＮＡＫ受信によるＣＴＲ値の再送シーケンスの一例を示すシーケンス図である。
【図２１】第５実施形態に係る暗号化装置としてのＢＳ又はＭＳの動作例（データ送信時）を説明するフローチャートである。
【図２２】第５実施形態に係る復号化装置としてのＭＳ又はＢＳの動作例（ＡＣＫ／ＮＡＫ受信時）を説明するフローチャートである。
【図２３】AES-CCMでデータを暗号化したときのフォーマット例を示す図である。
【図２４】IEEE802.16仕様におけるAES-CCMアルゴリズムを用いたパケットフォーマット例を示す図である。
【図２５】図２４に示すパケットをＭＡＣ−ＰＤＵにカプセル化したフォーマット例を示す図である。
【図２６】ＯＦＤＭＡにおける無線フレームのフォーマット例を示す図である。
【図２７】図２６に示す無線フレームの物理バーストに複数のＰＤＵがマッピングされる様子を示す図である。
【符号の説明】
【０２５３】
１０  無線基地局（ＢＳ）
１１  ＮＷインタフェース部
１２  パケット識別部
１３  パケットバッファ部
１４  ＰＤＵ生成部
１５  暗号処理部（encryption engine）
１６  符号化部（encoder）
１７  無線送信部
１８  デュプレクサ
１９  アンテナ
２０  無線受信部
２１  復調部
２２  復号化部（decoder）
２３  制御メッセージ抽出部
２４  パケット再生部
２４１  復号処理部（decryption engine）
２５  制御部
２６  記憶部
５０  無線端末（ＭＳ）
５１  データ処理部
５２  パケット識別部
５３  パケットバッファ部
５４  ＰＤＵ生成部
５４１  暗号処理部（encryption engine）
５５  符号化部（coder）
５６  変調部
５７  無線送信部
５８  デュプレクサ
５９  アンテナ
６０  無線受信部
６１  復調部
６２  復号化部（decoder）
６３  制御メッセージ抽出部
６４  パケット再生部
６５  復号処理部（decryption engine）
６６  制御部
６６  記憶部
６７  チャネル測定部
【図１】
2009188751.tif 000009
【図２】
2009188751.tif 000010
【図３】
2009188751.tif 000011
【図４】
2009188751.tif 000012
【図５】
2009188751.tif 000013
【図６】
2009188751.tif 000014
【図７】
2009188751.tif 000015
【図８】
2009188751.tif 000016
【図９】
2009188751.tif 000017
【図１０】
2009188751.tif 000018
【図１１】
2009188751.tif 000019
【図１２】
2009188751.tif 000020
【図１３】
2009188751.tif 000021
【図１４】
2009188751.tif 000022
【図１５】
2009188751.tif 000023
【図１６】
2009188751.tif 000024
【図１７】
2009188751.tif 000025
【図１８】
2009188751.tif 000026
【図１９】
2009188751.tif 000027
【図２０】
2009188751.tif 000028
【図２１】
2009188751.tif 000029
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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