無線通信システムおよびそれに用いる無線装置
【課題】ビット値の偏りを低減した秘密鍵を生成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ｎ個の指向性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の電波強度の一部であるｋ個の第１の電波強度ごとに決定されたｎ／ｋ個のしきい値を用いてｎ個の第１の電波強度を多値化し、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の電波強度の一部であるｋ個の第２の電波強度ごとに決定されたｎ／ｋ個のしきい値を用いてｎ個の第２の電波強度を多値化し、秘密鍵Ｋｓ１と同じビット列からなる秘密鍵Ｋｓ２を生成する。
【解決手段】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の電波強度の一部であるｋ個の第１の電波強度ごとに決定されたｎ／ｋ個のしきい値を用いてｎ個の第１の電波強度を多値化し、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の電波強度の一部であるｋ個の第２の電波強度ごとに決定されたｎ／ｋ個のしきい値を用いてｎ個の第２の電波強度を多値化し、秘密鍵Ｋｓ１と同じビット列からなる秘密鍵Ｋｓ２を生成する。
【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、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と共有する必要がある。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．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の方法で生成した秘密鍵は、“０”または“１”の配列に偏りが生じたビット列からなるという問題がある。つまり、従来の方法で生成した秘密鍵は、“０”が連続して配列された部分と、“１”が連続して配列された部分とを含むという問題がある。
【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、ビット値の偏りを低減した秘密鍵を生成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、ビット値の偏りを低減した秘密鍵を生成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、アレーアンテナと、第１および第２の無線装置とを備える。アレーアンテナは、指向性を電気的に切換え可能なアンテナである。第１および第２の無線装置は、アレー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、アレーアンテナの指向性が複数の指向性に順次切換えられたときに第２の無線装置から受信した複数の第１の電波に対応する複数の第１の電波強度を検出し、任意の個数の第１の電波強度ごとに決定された閾値を用いて複数の第１の電波強度または複数の第１の電波強度の一部の第１の電波強度を多値化して第１の秘密鍵を生成する。また、第２の無線装置は、アレーアンテナの指向性が複数の指向性に順次切換えられたときに第１の無線装置から受信した複数の第２の電波に対応する複数の第２の電波強度を検出し、任意の個数の第２の電波強度ごとに決定された閾値を用いて複数の第２の電波強度または複数の第２の電波強度の一部の第２の電波強度を多値化して第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の無線装置は、アレーアンテナの指向性がＮ（Ｎは４以上の整数）個またはｎ（ｎは、２≦ｎ＜Ｎを満たす整数）個の指向性に順次切換えられたときに第２の無線装置から受信したＮ個またはｎ個の第１の電波に対応するＮ個またはｎ個の第１の電波強度を検出し、ｋ（ｋは、２≦ｋ＜Ｎまたは２≦ｋ＜ｎを満たす整数）個の第１の電波強度ごとに決定された閾値を用いてｎ個の第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、アレーアンテナの指向性がＮ個またはｎ個の指向性に順次切換えられたときに第１の無線装置から受信したＮ個またはｎ個の第２の電波に対応するＮ個またはｎ個の第２の電波強度を検出し、ｋ個の第２の電波強度ごとに決定された閾値を用いてｎ個の第２の電波強度を多値化して第２の秘密鍵を生成する。
【００１３】
好ましくは、第１の無線装置は、アレーアンテナの指向性がｋ個の指向性に順次切換えられるごとに周波数を変えることによってＮ個の第１の電波を第２の無線装置から受信する。第２の無線装置は、アレーアンテナの指向性がｋ個の指向性に順次切換えられるごとに周波数を変えることによってＮ個の第２の電波を第１の無線装置から受信する。
【００１４】
好ましくは、Ｎ個の第１の電波強度またはｎ個の第１の電波強度は、各々がｋ個の第１の電波強度を含むｍ（ｍは、ｍ＝Ｎ／ｋまたはｍ＝ｎ／ｋを満たす整数）個の第１のブロックからなる。Ｎ個の第２の電波強度またはｎ個の第２の電波強度は、各々がｋ個の第２の電波強度を含むｍ個の第２のブロックからなる。第１の無線装置は、ｍ個の第１のブロックに対応してｍ個の第１の閾値を決定し、その決定したｍ個の第１の閾値を用いてｍ個の第１のブロックに含まれるｎ個の第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、ｍ個の第２のブロックに対応してｍ個の第２の閾値を決定し、その決定したｍ個の第２の閾値を用いてｍ個の第２のブロックに含まれるｎ個の第２の電波強度を多値化して第２の秘密鍵を生成する。
【００１５】
好ましくは、第１の無線装置は、ｍ個の第１のブロックの各々において、当該ブロックに対応して決定された第１の閾値以上の電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値に変換し、第１の閾値よりも小さい電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値と異なる第２のビット値に変換することによってｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第１のビット列生成処理をｍ個の第１のブロックについて実行して第１の秘密鍵を生成する。第２の無線装置は、ｍ個の第２のブロックの各々において、当該ブロックに対応して決定された第２の閾値以上の電波強度を有する第２の電波強度を第１のビット値に変換し、第２の閾値よりも小さい電波強度を有する第２の電波強度を第２のビット値に変換することによってｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第２のビット列生成処理をｍ個の第２のブロックについて実行して第２の秘密鍵を生成する。
【００１６】
好ましくは、第１の無線装置は、当該ブロックに対応して決定された第１の閾値以上の電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値に変換し、第１の閾値よりも小さい電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値と異なる第２のビット値に変換することによってｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第１のビット列生成処理と、第１のビット列生成処理によって生成されたビット列を構成するｋ個のビット値を反転してｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第２のビット列生成処理とを用いてｎ個の第１の電波強度を多値化することによって第１の秘密鍵を生成する。第２の無線装置は、当該ブロックに対応して決定された第２の閾値以上の電波強度を有する第２の電波強度を第１のビット値に変換し、第２の閾値よりも小さい電波強度を有する第２の電波強度を第２のビット値に変換することによってｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第３のビット列生成処理と、第３のビット列生成処理によって生成されたビット列を構成するｋ個のビット値を反転してｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第４のビット列生成処理とを用いてｎ個の第２の電波強度を多値化することによって第２の秘密鍵を生成する。
【００１７】
好ましくは、第１の無線装置は、当該ブロックに対応して決定された第１の閾値以上の電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値に変換し、第１の閾値よりも小さい電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値と異なる第２のビット値に変換することによってｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第１のビット列生成処理と、当該ブロックに対応して決定された第１の閾値よりも大きい電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値に変換し、第１の閾値以下の電波強度を有する第１の電波強度を第２のビット値に変換することによってｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第２のビット列生成処理とを用いてｎ個の第１の電波強度を多値化することによって第１の秘密鍵を生成する。第２の無線装置は、当該ブロックに対応して決定された第２の閾値以上の電波強度を有する第２の電波強度を第１のビット値に変換し、第２の閾値よりも小さい電波強度を有する第２の電波強度を第２のビット値に変換することによってｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第３のビット列生成処理と、当該ブロックに対応して決定された第２の閾値よりも大きい電波強度を有する第２の電波強度を第１のビット値に変換し、第２の閾値以下の電波強度を有する第２の電波強度を第２のビット値に変換することによってｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第４のビット列生成処理とを用いてｎ個の第２の電波強度を多値化することによって第２の秘密鍵を生成する。
【００１８】
好ましくは、第１の無線装置は、第１および第２のビット列生成処理をｍ個の第１のブロックの隣接する２つの第１のブロックに適用して第１の秘密鍵を生成する。第２の無線装置は、第３および第４のビット列生成処理をｍ個の第２のブロックの隣接する２つの第２のブロックに適用して第２の秘密鍵を生成する。
【００１９】
好ましくは、第１の無線装置は、ｉ（ｉは１≦ｉ≦ｍ−１を満たす整数）番目の第１のブロックに第１のビット列生成処理を適用し、ｉ＋１番目の第１のブロックに第２のビット列生成処理を適用して第１の秘密鍵を生成する。第２の無線装置は、ｉ番目の第２のブロックに第３のビット列生成処理を適用し、ｉ＋１番目の第２のブロックに第４のビット列生成処理を適用して第２の秘密鍵を生成する。
【００２０】
また、この発明によれば、無線装置は、請求項１から請求項７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である。
【発明の効果】
【００２１】
この発明においては、秘密鍵は、複数の電波強度のうちの一部の電波強度ごとに決定されたしきい値を用いて複数の電波強度を多値化することにより生成される。
【００２２】
従って、この発明によれば、複数の電波強度に対して決定された１つのしきい値を用いて複数の電波強度を多値化して秘密鍵を生成する場合よりもビット値の偏りを低減できる。その結果、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】
【００２３】
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。
【００２４】
図１は、この発明の実施の形態による無線通信システム１００の概略図である。無線通信システム１００は、無線装置１０，３０と、アンテナ１１と、アレーアンテナ２０とを備える。
【００２５】
アンテナ１１は、全方位性のアンテナであり、無線装置１０に装着される。アレーアンテナ２０は、無線装置３０に装着され、アンテナ素子２１〜２７を備える。アンテナ素子２４は、給電素子であり、アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７は、無給電素子である。アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７は、アンテナ素子２４の周りに略円形に等間隔に配置される。そして、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、給電素子であるアンテナ素子２４と、無給電素子であるアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７との間隔は、例えば、λ／４に設定される。
【００２６】
無給電素子であるアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７には、可変容量素子であるバラクタダイオード（図示省略）が装荷され、その装荷されたバラクタダイオードに印加する直流電圧を制御することにより、アレーアンテナ２０は、適応ビーム形成が可能である。
【００２７】
即ち、アレーアンテナ２０は、無線装置３０に含まれるバラクタダイオードに印加する直流電圧を変えることによって指向性が変えられる。従って、アレーアンテナ２０は、電気的に指向性を切換え可能なアンテナである。盗聴装置５０は、例えば、無線装置３０の近傍に配置される。
【００２８】
無線装置１０と無線装置３０との間で無線通信が行われる場合、電波は、無線装置１０のアンテナ１１と無線装置３０のアレーアンテナ２０との間を直接伝搬したり、中間物４０による影響を受けて伝搬する。中間物４０としては、反射物及び障害物が想定される。中間物４０が反射物である場合、無線装置１０のアンテナ１１または無線装置３０のアレーアンテナ２０から出射した電波は、中間物４０によって反射されて無線装置３０のアレーアンテナ２０または無線装置１０のアンテナ１１へ伝搬する。また、中間物４０が障害物である場合、無線装置１０のアンテナ１１または無線装置３０のアレーアンテナ２０から出射した電波は、中間物４０によって回折されて無線装置３０のアレーアンテナ２０または無線装置１０のアンテナ１１へ伝搬する。
【００２９】
このように、電波は、無線装置１０のアンテナ１１と無線装置３０のアレーアンテナ２０との間を直接伝搬したり、中間物４０による反射を受けて反射波として伝搬したり、中間物４０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のアンテナ１１から無線装置３０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２０から無線装置１０のアンテナ１１）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のアンテナ１１から無線装置３０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２０から無線装置１０のアンテナ１１）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。
【００３０】
この発明においては、無線装置１０と無線装置３０との間で無線通信が行なわれる場合、アレーアンテナ２０の指向性を複数の指向性に変えて時分割復信（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＿ｐｒｏｆ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＿ｐｒｏｆに基づいて後述する方法によって秘密鍵を生成する。
【００３１】
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５０は、アンテナ５１を介して無線装置１０，３０間の無線通信を傍受するが、無線装置１０，３０において生成された秘密鍵を盗聴することができない。
【００３２】
図２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とを含む。
【００３３】
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。
【００３４】
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。秘密鍵Ｋｓ１が無線装置１０において生成される場合、送信処理部１２０は、ｋ（ｋは、２以上の整数、例えば、８）個のパケットごとに周波数を切換えてパケットを変調してアンテナ部１３０へ出力する。
【００３５】
アンテナ部１３０は、図１に示すアンテナ１１からなり、送信処理部１２０からのパケットを無線装置３０へ送信し、無線装置３０からのパケットを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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、その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＿ｐｒｏｆ１を生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ１を鍵作成部１６０へ出力する。
【００３８】
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＿ｐｒｏｆ１を、後述する方法によって、多値化して秘密鍵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。
【００３９】
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。
【００４０】
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との無線通信の間だけ記憶するようにしてもよい。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
図３は、図１に示す他方の無線装置３０の概略ブロック図である。無線装置３０は、図２で説明した無線装置１０のアンテナ部１３０をアンテナ部２２０に代え、指向性設定部２３０を追加したものであり、その他は、無線装置１０と同じ構成からなる。
【００４４】
アンテナ部２２０は、図１に示すアレーアンテナ２０からなる。そして、アンテナ部２２０は、送信処理部１２０からのデータを指向性設定部２３０によって設定された指向性で無線装置１０へ送信し、無線装置１０からのデータを指向性設定部２３０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へ出力する。
【００４５】
指向性設定部２３０は、アンテナ部２２０の指向性を設定する。また、指向性設定部２３０は、無線装置１０，３０において秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するとき、後述する方法により所定の順序に従ってアンテナ部２２０の指向性を順次切換える。
【００４６】
また、無線装置３０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２２０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、無線装置３０の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＿ｐｒｏｆ２を生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ２を鍵作成部１６０へ出力する。
【００４７】
図４は、図３に示す指向性設定部２３０の概略ブロック図である。指向性設定部２３０は、バラクタダイオード２３１〜２３６と、制御電圧発生回路２３７とを含む。バラクタダイオード２３１〜２３６は、それぞれ、図１に示すアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７に装荷される。
【００４８】
制御電圧発生回路２３７は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎ（ｎは２以上の整数、例えば、１２８）を順次発生し、その発生した制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎをバラクタダイオード２３１〜２３６へ順次出力する。
【００４９】
制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎの各々は、６個のバラクタダイオード２３１〜２３６に対応して６個の電圧値Ｖ１〜Ｖ６からなる。そして、バラクタダイオード２３１〜２３６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、無給電素子であるアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７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２３１〜２３６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、無給電素子であるアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７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２３１〜２３６は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎに応じて無給電素子であるアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７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。
【００５０】
図５は、図２及び図３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５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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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へ出力するとともに、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。
【００５５】
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。
【００５６】
図６は、図２及び図３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。
【００５７】
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６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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
図７は、受信信号強度の概念図である。指向性設定部２３０の制御電圧発生回路２３７は、各々が電圧Ｖ１〜Ｖ６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２３１〜２３６へ出力する。この場合、電圧Ｖ１〜Ｖ６は、それぞれ、アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７に装荷される容量を変えるための電圧であり、例えば、−２０〜０Ｖの範囲の直流電圧からなる。そして、制御電圧発生回路２３７は、電圧Ｖ１〜Ｖ６の各々の電圧値を８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２３１〜２３６へ出力する。
【００７４】
バラクタダイオード２３１〜２３６は、電圧［Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４，Ｖ１５，Ｖ１６］からなる制御電圧セットＣＬＶ１に応じてアレーアンテナ２０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２３１〜２３６は、電圧［Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ２３，Ｖ２４，Ｖ２５，Ｖ２６］からなる制御電圧セットＣＬＶ２に応じてアレーアンテナ２０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２３１〜２３６は、それぞれ、電圧［Ｖ３１，Ｖ３２，Ｖ３３，Ｖ３４，Ｖ３５，Ｖ３６］〜［Ｖｎ１，Ｖｎ２，Ｖｎ３，Ｖｎ４，Ｖｎ５，Ｖｎ６］からなる制御電圧セットＣＬＶ３〜ＣＬＶｎに応じてアレーアンテナ２０の指向性を順次切換える。
【００７５】
このように、バラクタダイオード２３１〜２３６は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎに応じてアレーアンテナ２０の指向性をｎ個の指向性に順次切換える。この場合、制御電圧発生回路２３７は、各パケットＰＫＴｎごとにアレーアンテナ２０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２３１〜２３６へ順次出力し、バラクタダイオード２３１〜２３６は、各パケットＰＫＴｎごとにアレーアンテナ２０の指向性を切換える。
【００７６】
そして、アレーアンテナ２０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個のパケットを送信する。
【００７７】
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。
【００７８】
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ＷＩ１〜ＷＩｎを検出し、その検出したｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎからなる受信信号強度プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ１を生成する。
【００７９】
以下、秘密鍵の作成方法について説明する。無線装置１０，３０は、それぞれ、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する場合、例えば、１２８個のパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ１２８を相互に送受信する。
【００８０】
そして、無線装置１０，３０のプロファイル生成部１５０は、チャネル１１ｃｈ（周波数ｆ１）で送信されたｋ（＝８）個の電波、チャネル１２ｃｈ（周波数ｆ２）で送信されたｋ（＝８）個の電波、・・・、チャネル２６ｃｈ（周波数ｆ１６）で送信されたｋ（＝８）個の電波をそれぞれアンテナ部１３０，２２０から順次受け、その受けたｎ（＝１２８＝１６×８）個の電波に対応するｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩｎを検出する。
【００８１】
その後、無線装置１０，３０のプロファイル生成部１５０は、ｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩｎを順次配列した受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆを生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆを鍵作成部１６０へ出力する。
【００８２】
無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆをプロファイル生成部１５０から受け、その受けた受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆに基づいて、以下に説明する方法によって、それぞれ、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する。
【００８３】
［秘密鍵の作成方法１］
図８は、秘密鍵の作成方法１を示す図である。また、図９は、電波強度を多値化する方法を示す図である。無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆを受け（図８の（ａ）参照）、その受けた受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆのｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ８，ＲＳＳＩ９〜ＲＳＳＩ１６，・・・，ＲＳＳＩ１２１〜ＲＳＳＩ１２８ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１，ＲＳＳＩ＿ＴＨ２，・・・，ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を決定する。より具体的には、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ８の中央値をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１として決定し、ｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ９〜ＲＳＳＩ１６の中央値をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２として決定し、以下、同様にしてｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１２１〜ＲＳＳＩ１２８の中央値をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６として決定する（図８の（ｂ）参照）。
【００８４】
無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を決定すると、その決定したしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を用いてｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８を多値化する。より具体的には、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ以上の電波強度を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨよりも小さい電波強度を“０”に変換することによってｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８を多値化する。例えば、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ８がＲＳＳＩ１＞ＲＳＳＩ５＞ＲＳＳＩ４＞ＲＳＳＩ８＞ＲＳＳＩ２＞ＲＳＳＩ６＞ＲＳＳＩ７＞ＲＳＳＩ３の大小関係を有し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１が電波強度ＲＳＳＩ８からなるとき、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１（＝ＲＳＳＩ８）以上の電波強度を有する電波強度ＲＳＳＩ１，ＲＳＳＩ５，ＲＳＳＩ４，ＲＳＳＩ８を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１（＝ＲＳＳＩ８）よりも小さい電波強度を有する電波強度ＲＳＳＩ２，ＲＳＳＩ６，ＲＳＳＩ７，ＲＳＳＩ３を“０”に変換することによってｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ８を多値化する。
【００８５】
無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２を用いて上述した方法によってｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ９〜ＲＳＳＩ１６を多値化し、以下、同様にして、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を用いて上述した方法によってｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１２１〜ＲＳＳＩ１２８を多値化する。これによって、無線装置１０，３０は、ビット列Ｂｉｔ１〜Ｂｉｔ１２８からなる秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する（図８の（ｃ）参照）。
【００８６】
図１０は、作成方法１を用いた秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成の具体例を示す図である。なお、図１０の（ａ）に示す各数値は、電波の受信信号強度を示し、単位は、ｄＢｍである。
【００８７】
無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１，−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］からなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆをプロファイル生成部１５０から受ける。
【００８８】
そして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、チャネル１１ｃｈ（周波数ｆ１）で送受信されたｋ（＝８）個の電波強度［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１］を検出し、その検出したｋ（＝８）個の電波強度［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１］の中央値（＝−２１）をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１として決定する。また、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、チャネル１２ｃｈ（周波数ｆ２）で送受信されたｋ（＝８）個の電波強度［−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］を検出し、その検出したｋ（＝８）個の電波強度［−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］の中央値（＝−２２）をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２として決定する。以下、同様にして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨを決定する（図１０の（ａ）参照）。
【００８９】
そして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１］のうち、しきい値（＝−２１）以上の電波強度［−２１，−１９，−２０，−１９，−２１］を“１”に変換し、しきい値（＝−２１）よりも小さい電波強度［−２３，−２３，−２４］を“０”に変換してビット列［０，０，１，１，１，１，０，１］を生成する。その後、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度［−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］のうち、しきい値（＝−２２）以上の電波強度［−１８，−２２，−２０，−２２］を“１”に変換し、しきい値（＝−２２）よりも小さい電波強度［−２５，−２３］を“０”に変換してビット列［１，１，１，０，１，０，・・・］を生成する。以下、同様にして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度ごとに決定されたしきい値を用いてｋ（＝８）個の電波強度をｋ（＝８）個のビットに変換する。これによって、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２が生成される（図１０の（ｂ）参照）。
【００９０】
［秘密鍵の作成方法２］
図１１は、秘密鍵の作成方法２を示す図である。無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、秘密鍵の作成方法１と同じ方法に従って、受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆをしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６に従ってビット列Ｂｉｔ１〜Ｂｉｔ１２８に変換する（図１１の（ａ）〜（ｃ）参照）。
【００９１】
そして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、最初のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ１〜Ｂｉｔ８をそのままにし、次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ９〜Ｂｉｔ１６を反転し、更に次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ１７〜Ｂｉｔ２４をそのままにし、更に次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ２５〜Ｂｉｔ３２を反転し、以下、同様に、ｋ（＝８）個のビットごとに、ビット値をそのままにすることと、ビット値を反転することとを繰り返して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する（図１１の（ｄ）参照）。
【００９２】
図１２は、作成方法２を用いた秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成の具体例を示す図である。なお、図１２の（ａ）に示す各数値は、電波の受信信号強度を示し、単位は、ｄＢｍである。
【００９３】
無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１，−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］からなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆをプロファイル生成部１５０から受ける。
【００９４】
そして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法１と同じ方法によって、受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆをビット列［０，０，１,１,１，１,０，１，１，１，１，０，１，０，・・・］に変換する（図１２のｌ（ａ），（ｂ）参照）。
【００９５】
その後、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ビット列［０，０，１,１,１，１,０，１，１，１，１，０，１，０，・・・］の最初のｋ（＝８）個のビット［０，０，１,１,１，１,０，１］をそのままにし、次のｋ（＝８）個のビット［１，１，１，０，１，０，・・］を反転してｋ（＝８）個のビット［０，０，０，１，０，１，・・・］を生成する。無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、以下、ｋ（＝８）個のビットごとにビット値をそのままにすることと、ビット値を反転することとを繰り返して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成する（図１２の（ｃ）参照）。
【００９６】
なお、上記においては、奇数番目のｋ（＝８）個のビットをそのままにし、偶数番目のｋ（＝８）個のビットを反転して秘密鍵Ｋｓ，Ｋｓ２を作成すると説明したが、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法２は、奇数番目のｋ（＝８）個のビットを反転し、偶数番目のｋ（＝８）個のビットをそのままにして秘密鍵Ｋｓ，Ｋｓ２を作成してもよい。
【００９７】
［秘密鍵の作成方法３］
図１３は、秘密鍵の作成方法３を示す図である。また、図１４は、電波強度を多値化する他の方法を示す図である。
【００９８】
無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法１と同じ方法によって受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆのｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ８，ＲＳＳＩ９〜ＲＳＳＩ１６，・・・，ＲＳＳＩ１２１〜ＲＳＳＩ１２８ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を決定する（図１３の（ａ），（ｂ）参照）。
【００９９】
そして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、２つの方法を用いて電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８を多値化する。電波強度を多値化する２つの方法は、次のとおりである。電波強度を多値化する１つの方法は、図９に示す多値化の方法と同じである（図１４の（ａ）参照）。
【０１００】
電波強度を多値化するもう１つの方法は、ＲＳＳＩ１＞ＲＳＳＩ５＞ＲＳＳＩ４＞ＲＳＳＩ８＞ＲＳＳＩ２＞ＲＳＳＩ６＞ＲＳＳＩ７＞ＲＳＳＩ３の関係を有し、かつ、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１がＲＳＳＩ８である８個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ８のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１（＝ＲＳＳＩ８）よりも大きい電波強度ＲＳＳＩ１，ＲＳＳＩ５，ＲＳＳＩ４を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１（＝ＲＳＳＩ８）以下である電波強度ＲＳＳＩ８，ＲＳＳＩ２，ＲＳＳＩ６，ＲＳＳＩ７，ＲＳＳＩ３を“０”に変換する方法である（図１４の（ｂ）参照）。
【０１０１】
無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、図１４の（ａ）に示す多値化の方法を用いて、最初のｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ８をビット列Ｂｉｔ１〜Ｂｉｔ８に変換し、次に、図１４の（ｂ）に示す多値化の方法を用いて次のｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ９〜ＲＳＳＩ１６をビット列Ｂｉｔ９〜Ｂｉｔ１６に変換する。無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、以下、同様にして、図１４の（ａ）に示す多値化の方法と、図１４の（ｂ）に示す多値化の方法とを交互に用いてｋ（＝８）個の電波強度を順次多値化し、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する（図１３の（ｃ）参照）。
【０１０２】
図１５は、作成方法３を用いた秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成の具体例を示す図である。なお、図１５の（ａ）に示す各数値は、電波の受信信号強度を示し、単位は、ｄＢｍである。
【０１０３】
無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１，−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］からなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆをプロファイル生成部１５０から受ける。
【０１０４】
そして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、チャネル１１ｃｈ（周波数ｆ１）で送受信されたｋ（＝８）個の電波強度［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１］を検出し、その検出したｋ（＝８）個の電波強度［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１］の中央値（＝−２１）をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１として決定する。また、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、チャネル１２ｃｈ（周波数ｆ２）で送受信されたｋ（＝８）個の電波強度［−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］を検出し、その検出したｋ（＝８）個の電波強度［−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］の中央値（＝−２２）をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２として決定する。以下、同様にして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨを決定する（図１０の（ａ）参照）。
【０１０５】
そして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１］のうち、しきい値（＝−２１）以上の電波強度［−２１，−１９，−２０，−１９，−２１］を“１”に変換し、しきい値（＝−２１）よりも小さい電波強度［−２３，−２３，−２４］を“０”に変換してビット列［０，０，１，１，１，１，０，１］を生成する。その後、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度［−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］のうち、しきい値（＝−２２）よりも大きい電波強度［−１８，−２０］を“１”に変換し、しきい値（＝−２２）以下の電波強度［−２２，−２５，−２２，−２３］を“０”に変換してビット列［１，０，１，０，０，０，・・・］を生成する。以下、同様にして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度ごとに決定されたしきい値を用いてｋ（＝８）個の電波強度をｋ（＝８）個のビットに変換する。これによって、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２が生成される（図１５の（ｂ）参照）。
【０１０６】
なお、上記においては、奇数番目のｋ（＝８）個の電波強度を図１４の（ａ）に示す多値化方法を用いて多値化し、偶数番目のｋ（＝８）個の電波強度を図１４の（ｂ）に示す多値化方法を用いて多値化して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成すると説明したが、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法３は、奇数番目のｋ（＝８）個の電波強度を図１４の（ｂ）に示す多値化方法を用いて多値化し、偶数番目のｋ（＝８）個の電波強度を図１４の（ａ）に示す多値化方法を用いて多値化して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成してもよい。
【０１０７】
図１６は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の更に他の作成方法を説明するための図である。上記においては、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、アレーアンテナ２０の指向性がｎ（＝１２８）個の指向性に順次切換えられたときに送受信されたｎ（＝１２８）個の電波に対応するｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８の全てを用いて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成すると説明したが、この発明においては、これに限らず、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、アレーアンテナ２０の指向性を複数の指向性に順次切換えて送受信された複数の電波に対応する複数の電波強度のうち、一部の電波強度を用いて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成してもよい。
【０１０８】
具体的に説明する。無線装置１０，３０は、例えば、３８４個のパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ３８４を相互に送受信する。そして、無線装置１０，３０のプロファイル生成部１５０は、チャネル１１ｃｈ（周波数ｆ１）で送信されたｋ（＝２４）個の電波、チャネル１２ｃｈ（周波数ｆ２）で送信されたｋ（＝２４）個の電波、・・・、チャネル２６ｃｈ（周波数ｆ１６）で送信されたｋ（＝２４）個の電波をそれぞれアンテナ部１３０，２２０から順次受け、その受けたＮ（＝３８４＝１６×２４）個の電波に対応するＮ（＝３８４）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩＮを検出する。
【０１０９】
その後、無線装置１０，３０のプロファイル生成部１５０は、Ｎ（＝３８４）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩＮを順次配列した受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎを生成し（図１６の（ａ）参照）、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎを鍵作成部１６０へ出力する。
【０１１０】
そして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、プロファイル生成部１５０から受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎを受け、その受けた受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎのｋ（＝２４）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ２４，ＲＳＳＩ２５〜ＲＳＳＩ１４８，・・・，ＲＳＳＩ３６１〜ＲＳＳＩ３８４ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１，ＲＳＳＩ＿ＴＨ２，・・・，ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を決定する。より具体的には、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝２４）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ２４の中央値をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１として決定し、ｋ（＝２４）個の電波強度ＲＳＳＩ２５〜ＲＳＳＩ４８の中央値をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２として決定し、以下、同様にしてｋ（＝２４）個の電波強度ＲＳＳＩ３６１〜ＲＳＳＩ３８４の中央値をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６として決定する（図１６の（ｂ）参照）。
【０１１１】
そうすると、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝２４）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ２４のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１に近い１６個の電波強度を削除して８個の電波強度ＲＳＳＩ１’〜ＲＳＳＩ８’を生成する。次いで、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝２４）個の電波強度ＲＳＳＩ２５〜ＲＳＳＩ４８のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２に近い１６個の電波強度を削除して８個の電波強度ＲＳＳＩ９’〜ＲＳＳＩ１６’を生成する。以下、同様にして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝２４）個の電波強度ごとに決定されたしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨに近い１６個の電波強度を削除して８個の電波強度を生成することを繰り返し、受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆを生成する（図１６の（ｃ）参照）。
【０１１２】
その後、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ（＝図１６の（ｃ））に基づいて、上述した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法１〜作成方法３のいずれか１つの方法を用いて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成する。
【０１１３】
このように、検出した電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ３８４のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨに近い一部の電波強度を削除し、残りの電波強度を多値化して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成することによって、各電波強度を正確にビット値に変換できる。
【０１１４】
図１７は、上述した作成方法１〜作成方法３のいずれかを用いて２つの無線装置１０，３０間で秘密鍵を作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。
【０１１５】
一連の動作が開始されると、無線装置３０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３０の指向性設定部２３０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Ｄｉに設定する（ステップＳ２）。
【０１１６】
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へ出力する。無線装置１０の送信処理部１２０は、周波数ｆ１でパケットＰＫＴ１を周波数変換し、その周波数変換したパケットＰＫＴ１に対して変調等の処理を施し、アンテナ１１（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Ｓ３）。
【０１１７】
無線装置３０において、アレーアンテナ２０（アンテナ部２３０）は、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へ出力する。無線装置３０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ＷＩ２ｉを検出する（ステップＳ４）。
【０１１８】
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、周波数ｆ１でパケットＰＫＴ１を周波数変換し、その周波数変換したパケットＰＫＴ１に対して変調等の処理を施し、アレーアンテナ２０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Ｓ５）。
【０１１９】
無線装置１０において、アンテナ１１（アンテナ部１３０）は、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、アンテナ１１から受けた電波の強度ＷＩ１ｉを検出する（ステップＳ６）。
【０１２０】
その後、無線装置３０の送信処理部１２０は、ｉ＝ｎ（＝１２８）であるか否かを判定する（ステップＳ７）。そして、ｉ＝ｎでないとき、無線装置３０の送信処理部１２０は、ｉ＝ｉ＋１を設定し（ステップＳ８）、ステップＳ７においてｉ＝ｎであると判定されるまで、ステップＳ２〜Ｓ８が繰返し実行される。即ち、アレーアンテナ２０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のアンテナ１１と無線装置３０のアレーアンテナ２０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〜Ｓ８が繰返し実行される。
【０１２１】
ステップＳ７において、ｉ＝ｎであると判定されると、無線装置３０において、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ＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ２を作成して鍵作成部１６０へ出力する。
【０１２２】
無線装置３０の鍵作成部１６０は、上述した方法によって、受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ２のｋ（＝８）個の電波強度ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨを決定し、その決定したしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨを用いて、上述した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法１〜３のいずれかの作成方法によって秘密鍵Ｋｓ２を生成する（ステップＳ９）。
【０１２３】
また、無線装置１０の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ＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ１を作成して鍵作成部１６０へ出力する。
【０１２４】
無線装置１０の鍵作成部１６０は、上述した方法によって、受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ１のｋ（＝８）個の電波強度ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨを決定し、その決定したしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨを用いて、上述した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法１〜３のいずれかの作成方法によって秘密鍵Ｋｓ１を生成する（ステップＳ１０）。
【０１２５】
その後、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。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。
【０１２６】
そして、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。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。
【０１２７】
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、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。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。
【０１２８】
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、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。送信処理部１２０は、不一致信号ＮＭＴＨをアンテナ部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。
【０１２９】
これにより、無線装置１０における鍵一致の確認が終了する（ステップＳ１１）。なお、無線装置１０における鍵一致確認に代えて、無線装置３０において鍵一致確認をしてもよい（ステップＳ１２）。
【０１３０】
ステップＳ１１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、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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
無線装置１０のアンテナ部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。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。
【０１３４】
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、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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
そして、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。
【０１３８】
これにより、鍵不一致対策が終了する（ステップＳ１３）。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Ｓ１４）。
【０１３９】
ステップＳ１１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Ｓ１３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、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。
【０１４０】
また、無線装置１０のアンテナ部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。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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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Ｓ１５）。
【０１４３】
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Ｓ１６）。そして、一連の動作が終了する。
【０１４４】
図１８は、上述した作成方法１〜作成方法３のいずれかを用いて２つの無線装置１０，３０間で秘密鍵を作成して暗号通信を行なう動作を説明するための他のフローチャートである。
【０１４５】
図１８に示すフローチャートは、図１７に示すフローチャートのステップＳ７をステップＳ７Ａに代え、ステップＳ９をステップＳ９Ａ，Ｓ９Ｂに代え、ステップＳ１０をステップＳ１０Ａ，Ｓ１０Ｂに代えたものであり、その他は、図１７に示すフローチャートと同じである。
【０１４６】
上述したステップＳ６の後、無線装置３０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Ｓ７Ａ）。そして、ｉ＝Ｎでないとき、無線装置３０の送信処理部１２０は、ｉ＝ｉ＋１を設定し（ステップＳ８）、ステップＳ７Ａにおいてｉ＝Ｎであると判定されるまで、ステップＳ２〜Ｓ８が繰返し実行される。即ち、アレーアンテナ２０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のアンテナ１１と無線装置３０のアレーアンテナ２０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〜Ｓ８が繰返し実行される。
【０１４７】
ステップＳ７Ａにおいて、ｉ＝Ｎであると判定されると、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ＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎ２を生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎ２を鍵作成部１６０へ出力する。
【０１４８】
無線装置３０の鍵作成部１６０は、プロファイル生成部１５０から受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎ２を受け、その受けた受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎ２を構成するＮ個の電波強度ＷＩ２１〜ＷＩ２Ｎのｋ（＝２４）個の電波強度ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を決定し、その決定したしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を用いてｋ（＝２４）個の電波強度ごとに１６個の電波強度を削除し、ｎ（＝１２８）個の電波強度ＷＩ２１’〜ＷＩ２ｎ’を生成する（ステップＳ９Ａ）。
【０１４９】
そして、無線装置３０の鍵作成部１６０は、ｎ（＝１２８）個の電波強度ＷＩ２１’〜ＷＩ２ｎ’およびしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６に基づいて、上述した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法１〜３のいずれかの作成方法によって秘密鍵Ｋｓ２を生成する（ステップＳ９Ｂ）。
【０１５０】
その後、無線装置１０の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ＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎ１を生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎ１を鍵作成部１６０へ出力する。そして、無線装置１０の鍵作成部１６０は、プロファイル生成部１５０から受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎ１を受けると、その受けた受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎ１を構成するＮ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１Ｎのｋ（＝２４）個の電波強度ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を決定し、その決定したしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を用いてｋ（＝２４）個の電波強度ごとに１６個の電波強度を削除し、ｎ（＝１２８）個の電波強度ＷＩ１１’〜ＷＩ１ｎ’を生成する（ステップＳ１０Ａ）。
【０１５１】
そして、無線装置１０の鍵作成部１６０は、ｎ（＝１２８）個の電波強度ＷＩ１１’〜ＷＩ１ｎ’およびしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６に基づいて、上述した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法１〜３のいずれかの作成方法によって秘密鍵Ｋｓ１を生成する（ステップＳ１０Ｂ）。
【０１５２】
その後、上述したステップＳ１１〜ステップＳ１６が実行され、一連の動作が終了する。
【０１５３】
図１７および図１８に示すステップＳ３，Ｓ４の動作は、無線装置３０において受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆを生成するための電波を無線装置１０のアンテナ１１から無線装置３０のアレーアンテナ２０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Ｓ５，Ｓ６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ＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆを生成するための電波を無線装置３０のアレーアンテナ２０から無線装置１０のアンテナ１１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のアンテナ１１から無線装置３０のアレーアンテナ２０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２０から無線装置１０のアンテナ１１への送信は、アレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性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のアンテナ１１と無線装置３０のアレーアンテナ２０との間で時分割復信（ＴＤＤ）等により送受信される。
【０１５４】
従って、アレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性に設定して無線装置１０のアンテナ１１から無線装置３０のアレーアンテナ２０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２０から無線装置１０のアンテナ１１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（またはＮ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１Ｎ）をそれぞれｎ個の電波強度ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎ（または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、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。
【０１５５】
また、所定のデータを構成する電波は、無線装置１０，３０間で時分割復信（ＴＤＤ）等により送受信されるので、電波の干渉を抑制して１つのアレーアンテナ２０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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
更に、ｎ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎ，ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎ（またはＮ個のＷＩ１１〜ＷＩ１Ｎ，ＷＩ２１〜ＷＩ２Ｎ）のｋ（＝８）個の電波強度（またはｋ（＝２４）個の電波強度）ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨを決定して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するので、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を構成する“０”および“１”の配列において“０”または“１”が偏って存在するのを抑制できる。
【０１５９】
なお、無線装置１０，３０間で無線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１７に示す各ステップＳ３，Ｓ６，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ１５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１７に示す各ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ７〜Ｓ９，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１６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１７に示すフローチャートに従って無線装置１０，３０間で無線通信を行なう。
【０１６０】
また、無線装置１０に搭載されたＣＰＵは、図１８に示す各ステップＳ３，Ｓ６，Ｓ１０Ａ，Ｓ１０Ｂ，Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ１５を備えるプログラムをＲＯＭから読出し、無線装置３０に搭載されたＣＰＵは、図１８に示す各ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ７Ａ，Ｓ８，Ｓ９Ａ，Ｓ９Ｂ，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１６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１８に示すフローチャートに従って無線装置１０，３０間で無線通信を行なう。
【０１６１】
従って、ＲＯＭは、無線装置１０，３０間で無線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。
【０１６２】
以下、この発明による作成方法によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果について説明する。乱数検定として、米国連邦政府の情報処理設備調達基準ＦＩＰＳ（Ｆｅｄｅｒａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）のうち、ＦＩＰＳ ＰＵＢ １４０−２の乱数に関する項目を用いた。
【０１６３】
ＦＩＰＳ ＰＵＢ １４０−２は、乱数に関する項目として、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｐｏｃｋｅｒ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎｓ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔの４種類を設けており、この発明においては、乱数検定としてＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｐｏｃｋｅｒ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎｓ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔを用いた。
【０１６４】
Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔは、２００００ビットの二値数列中に現れる“１”の個数を数える。そして、２００００ビットの二値数列中に現れる“１”の個数を統計量ｘとして、統計量ｘが９７２５＜ｘ＜１０２７５を満たすか否かによってＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔを行なった。
【０１６５】
Ｔｈｅ Ｐｏｃｋｅｒ Ｔｅｓｔは、２００００ビットの二値数列を４ビットづつの５０００個のセルに区切る。そうすると、セルのパターンとして２４＝１６種類あり、各々のパターン（パターン番号をｐ＝０〜１５とする）について出現数ｇｐをカウントする。そして、あるパターンの出現頻度が高く（低く）なると統計量ｘは大きくなる。統計量ｘは、次式によって表される。
【０１６６】
【数１】
【０１６７】
そして、統計量ｘが２．１６＜ｘ＜４６．１７を満たすか否かによってＴｈｅ Ｐｏｃｋｅｒ Ｔｅｓｔを行なった。
【０１６８】
Ｔｈｅ Ｒｕｎｓ Ｔｅｓｔは、２００００ビットの二値数列内に現れた、ある長さの連（＝同じビット値の続き）の個数をカウントする。この検定は、連の長さを１，２，３，４，５および６以上に関して個別に行なう。そして、ビット値“０”および“１”の各々について行なうため、計１２個の検定になる。
【０１６９】
統計量ｘとして、２００００ビット中に現れる各長さの連の数が用いられ、統計量ｘの採択域は、表１に示す採択域が用いられる。
【０１７０】
【表１】
【０１７１】
Ｔｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔは、２００００ビットの二値数列中に現れる連のうち、最長の連の長さを統計量ｘとした場合、統計量ｘが採択域（＝ｘ＜２６）を満たすか否かを判定するテストである。
【０１７２】
また、上述したＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｐｏｃｋｅｒ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎｓ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔの比較用のサンプルとしてｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎの中央値をしきい値として作成した秘密鍵、およびｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎにインターリーブ処理を施して作成した秘密鍵を用いた。
【０１７３】
図１９は、従来の秘密鍵の作成方法を示す図である。ｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８が検出されると（図１９の（ａ）参照）、ｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８の全体の中央値がしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ＿ａｌｌとして決定される（図１９の（ｂ）参照）。即ち、１個のしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ＿ａｌｌがｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８の全体に対して決定される。そして、ｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ＿ａｌｌ以上の電波強度を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ＿ａｌｌよりも小さい電波強度を“０”に変換してｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８を多値化する。これによって、秘密鍵Ｋｓ＿ｃｖｔｎが生成される（図１９の（ｃ）参照）。
【０１７４】
図２０は、インターリーブ処理の概念図である。ｎ（＝１２８）個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎからなる配列を電波強度配列ＷＩとすると、電波強度配列ＷＩは、ブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３に分割される。そして、ブロックＢＬＫ１に含まれる１番目の電波強度ＷＩ１が選択され、次に、ブロックＢＬＫ２に含まれる１番目の電波強度ＷＩＬ＋１が選択され、次に、ブロックＢＬＫ３に含まれる１番目の電波強度ＷＩ２Ｌ＋１が選択される。
【０１７５】
３個のブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３の各々から１番目の電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１が選択されると、ブロックＢＬＫ１に戻り、ブロックＢＬＫ１に含まれる２番目の電波強度ＷＩ２が選択され、次に、ブロックＢＬＫ２に含まれる２番目の電波強度ＷＩＬ＋２が選択され、次に、ブロックＢＬＫ３に含まれる電波強度ＷＩ２Ｌ＋２が選択される。
【０１７６】
以下、同様にして３個のブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３から１個の電波強度が順次選択されて配列される。
【０１７７】
この場合、ブロックＢＬＫ３から選択する電波強度が無くなった場合、２個のブロックＢＬＫ１，ＢＬＫ２から１個の電波強度が順次選択されて配列される。
即ち、図２０に示す矢印のように３個のブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３から１個の電波強度が順次選択されて配列される。
【０１７８】
その結果、電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１，・・・が順次配列された並替電波強度配列ＷＩ＿ＥＸが得られる。
【０１７９】
並替電波強度配列ＷＩ＿ＥＸが得られると、並替電波強度配列ＷＩ＿ＥＸに含まれるｎ個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１，・・・の中央値をしきい値として求め、その求めたしきい値によって多値化して秘密鍵を作成する。以上がインターリーブ処理によって秘密鍵を作成する方法である。
【０１８０】
なお、電波強度の一部を削除して秘密鍵を作成する場合、図１９および図２０において、最初の３８４個の電波強度が検出され、その検出された３８４個の電波強度のうち、２５６個の電波強度が削除され、残りの１２８個の電波強度に基づいて、図１９または図２０に示す方法によって秘密鍵が作成される。
【０１８１】
図２１は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法２の変形方法を示す図である。また、図２２は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法２の他の変形方法を示す図である。
【０１８２】
作成方法２の変形方法１は、最初のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ１〜Ｂｉｔ８を反転し、次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ９〜Ｂｉｔ１６をそのままにし、更に次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ１７〜Ｂｉｔ２４を反転し、更に次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ２５〜Ｂｉｔ３２をそのままにし、以下、同様にして、ｋ（＝８）個のビットを反転することと、ｋ（＝８）個のビットをそのままにすることを繰り返して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成する方法である（図２１参照）。
【０１８３】
即ち、作成方法２の変形方法１は、作成方法２において、ｋ（＝８）個のビットを反転することと、ｋ（＝８）個のビットをそのままにすることとの順番を逆にした秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法である。
【０１８４】
作成方法２の変形方法２は、最初のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ１〜Ｂｉｔ８および次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ９〜Ｂｉｔ１６をそのままにし、更に次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ１７〜Ｂｉｔ２４を反転し、更に次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ２５〜Ｂｉｔ３２をそのままにし、更に次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ３３〜Ｂｉｔ４０を反転し、以下、同様にして、ｋ（＝８）個のビットを反転することと、ｋ（＝８）個のビットをそのままにすることをランダムに繰り返して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成する方法である（図２２参照）。
【０１８５】
図２３は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法３の変形方法を示す図である。また、図２４は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法３の他の変形方法を示す図である。
【０１８６】
作成方法３の変形方法１は、最初のｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１８のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１よりも大きい電波強度を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１以下の電波強度を“０”に変換し、次のｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ９〜ＲＳＳＩ１１６のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２以上の電波強度を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２よりも小さい電波強度を“０”に変換し、以下、同様にして、図１４の（ｂ）に示す多値化方法と、図１４の（ａ）に示す多値化方法とを順次繰り返して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成する方法である（図２３参照）。
【０１８７】
即ち、作成方法３の変形方法１は、作成方法３において、図１４の（ａ）に示す多値化方法と、図１４の（ｂ）に示す多値化方法とを用いる順番を逆した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法である。
【０１８８】
作成方法３の変形方法２は、最初のｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１８のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１よりも大きい電波強度を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１以下の電波強度を“０”に変換し、次のｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ９〜ＲＳＳＩ１１６のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２よりも大きい電波強度を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２以下の電波強度を“０”に変換し、更に次のｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１７〜ＲＳＳＩ１２４のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ３以上の電波強度を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ３よりも小さい電波強度を“０”に変換し、更に次のｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ２５〜ＲＳＳＩ１３２のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ４よりも大きい電波強度を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ４以下の電波強度を“０”に変換し、以下、同様にして、図１４の（ａ）に示す多値化方法と、図１４の（ｂ）に示す多値化方法とをランダムに適用して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成する（図２４参照）。
【０１８９】
乱数検定の結果について説明する。表２は、上述した作成方法１によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０１９０】
【表２】
【０１９１】
なお、表２において、（ａ）は、電波強度の削除がない場合を示し、（ｂ）は、一部の電波強度が削除された場合を示す。
【０１９２】
表２に示す結果から、作成方法１によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、電波強度の削除がない場合、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｒｕｎ Ｔｅｓｔには、合格できないが、Ｔｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔには、合格できる（表２の（ａ）参照）。また、作成方法１によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除した場合、８６．３％の確率でＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに合格でき、１００％に近い確率でＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔに合格できる（表２の（ｂ）参照）。
【０１９３】
表３は、上述した作成方法２によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０１９４】
【表３】
【０１９５】
表３において、（ａ）は、電波強度の削除がない場合を示し、（ｂ）は、一部の電波強度を削除した場合を示す。
【０１９６】
表３に示す結果から、作成方法２によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、電波強度の削除がない場合、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔには、合格できないが、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔには、１００％の確率で合格できる（表３の（ａ）参照）。また、作成方法２によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除した場合、９３．３％の確率でＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔに合格でき、８５．３％の確率でＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに合格でき、１００％の確率でＴｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔに合格できる（表３の（ｂ）参照）。
【０１９７】
表４は、上述した作成方法２の変形方法１（図２１参照）によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０１９８】
【表４】
【０１９９】
表４において、（ａ）は、電波強度の削除がない場合を示し、（ｂ）は、一部の電波強度を削除した場合を示す。
【０２００】
表４に示す結果から、作成方法２の変形方法１によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、電波強度の削除がない場合、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔには、合格できないが、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔには、１００％の確率で合格できる（表４の（ａ）参照）。また、作成方法２の変形方法１によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除した場合、９２．９％の確率でＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔに合格でき、８４．２％の確率でＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに合格でき、１００％の確率でＴｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔに合格できる（表４の（ｂ）参照）。
【０２０１】
表５は、上述した作成方法２の変形方法２（図２２参照）によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０２０２】
【表５】
【０２０３】
表５において、（ａ）は、電波強度の削除がない場合を示し、（ｂ）は、一部の電波強度を削除した場合を示す。
【０２０４】
表５に示す結果から、作成方法２の変形方法２によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、電波強度の削除がない場合、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔには、合格できないが、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔには、１００％の確率で合格できる（表５の（ａ）参照）。また、作成方法２の変形方法２によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除した場合、８８．３％の確率でＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに合格でき、１００％の確率でＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔに合格できる（表５の（ｂ）参照）。
【０２０５】
表６は、上述した作成方法３によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０２０６】
【表６】
【０２０７】
表６において、（ａ）は、電波強度の削除がない場合を示し、（ｂ）は、一部の電波強度を削除した場合を示す。
【０２０８】
表６に示す結果から、作成方法３によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、電波強度の削除がない場合、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔには、合格できないが、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔには、１００％の確率で合格できる（表６の（ａ）参照）。また、作成方法３によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除した場合、８７．０％の確率でＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに合格でき、１００％の確率でＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔに合格できる（表６の（ｂ）参照）。
【０２０９】
表７は、上述した作成方法３の変形方法１（図２３参照）によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０２１０】
【表７】
【０２１１】
表７において、（ａ）は、電波強度の削除がない場合を示し、（ｂ）は、一部の電波強度を削除した場合を示す。
【０２１２】
表７に示す結果から、作成方法３の変形方法１によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、電波強度の削除がない場合、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔには、合格できないが、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔには、１００％の確率で合格できる（表７の（ａ）参照）。また、作成方法３の変形方法１によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除した場合、８８．１％の確率でＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに合格でき、１００％の確率でＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔに合格できる（表７の（ｂ）参照）。
【０２１３】
表８は、上述した作成方法３の変形方法２（図２４参照）によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０２１４】
【表８】
【０２１５】
表８において、（ａ）は、電波強度の削除がない場合を示し、（ｂ）は、一部の電波強度を削除した場合を示す。
【０２１６】
表８に示す結果から、作成方法３の変形方法２によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、電波強度の削除がない場合、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔには、合格できないが、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔには、１００％の確率で合格できる（表８の（ａ）参照）。また、作成方法３の変形方法２によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除した場合、８６．４％の確率でＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに合格でき、１００％の確率でＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔに合格できる（表８の（ｂ）参照）。
【０２１７】
表９は、上述した従来の作成方法（図１９参照）によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０２１８】
【表９】
【０２１９】
表９において、（ａ）は、電波強度の削除がない場合を示し、（ｂ）は、一部の電波強度を削除した場合を示す。
【０２２０】
表９に示す結果から、従来の作成方法によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、電波強度の削除がない場合、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔには、合格できず、Ｔｈｅ Ｒｕｎ Ｔｅｓｔにおける合格確率が約８０％以下であり、Ｔｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔにおける合格確率は、１３．５％と低い（表９の（ａ）参照）。また、従来の作成方法によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除した場合、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔには、合格できるが、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔには、合格できず、Ｔｈｅ Ｒｕｎ Ｔｅｓｔにおける合格確率が５６％以下であり、Ｔｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔにおける合格確率は、０．９２％と低い（表９の（ｂ）参照）。
【０２２１】
表１０は、上述したインターリーブ方式（図２０参照）によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０２２２】
【表１０】
【０２２３】
なお、表１０は、電波強度の削除がない場合において、インターリーブを１回、２回および３回、行なったときの乱数検定の結果を示す。
【０２２４】
表１０に示す結果から、インターリーブ方式によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、インターリーブの回数を１回、２回および３回と増やしても、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに殆ど合格できないが、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔには、合格できる（表１０参照）。
【０２２５】
表１１は、上述したインターリーブ方式（図２０参照）によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の他の結果を示す。
【０２２６】
【表１１】
【０２２７】
なお、表１１は、一部の電波強度を削除した場合において、インターリーブを１回、２回および３回、行なったときの乱数検定の結果を示す。
【０２２８】
表１１に示す結果から、インターリーブ方式によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除することによって、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに合格でき、インターリーブの回数を１回、２回および３回と増やすことによって、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔの合格確率が向上する。また、インターリーブ方式によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除することによって、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔの合格確率が高くなる（表１１参照）。
【０２２９】
上述した秘密鍵の作成方法１〜作成方法３、作成方法２の変形方法１、作成方法２の変形方法２、作成方法３の変形方法１および作成方法３の変形方法２は、ｋ個の電波強度ごとに決定されたＮ／ｋ個またはｎ／ｋ個のしきい値を用いてＮ個またはｎ個の電波強度を多値化して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するため、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２における“０”または“１”の分布が分散する。
【０２３０】
従って、この発明によれば、Ｎ個またはｎ個の電波強度を１つのしきい値によって多値化して秘密鍵を生成する場合に比べ、ビット値の偏りを低減できる。
【０２３１】
なお、上記においては、無線通信を行なう２個の無線装置１０，３０のうち、一方の無線装置１０が全方位性のアンテナ１１を搭載し、他方の無線装置３０が電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナ２０を搭載していると説明したが、この発明においては、これに限らず、無線装置１０，３０の両方が全方位性のアンテナを搭載していてもよく、無線装置１０，３０の両方が電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナ２０を搭載していてもよい。
【０２３２】
無線装置１０，３０の両方が全方位性のアンテナを搭載していても、検出したＮ個またはｎ個の電波強度のｋ個の電波強度ごとにしきい値を決定し多値化することにより、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２における“０”，“１”の分布を分散させることができるからである。
【０２３３】
また、上記においては、ｋ個の電波ごとに周波数を変えると説明したが、この発明においては、これに限らず、Ｎ個またはｎ個の電波の全てを同じ周波数によって送受信してもよい。
【０２３４】
Ｎ個またはｎ個の電波の全てを同じ周波数で送受信しても、Ｎ個またはｎ個の電波強度のｋ個の電波強度ごとにしきい値を決定して多値化することによって、秘密鍵ｋｓ１、Ｋｓ２における“０”，“１”の分布を分散させることができるからである。
【０２３５】
更に、この発明においては、Ｎ個の電波強度またはｎ個の電波強度をｋ個の電波強度で除算したものは、ｍ個のブロックを構成する。
【０２３６】
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】
【０２３７】
この発明は、ビット値の偏りを低減した秘密鍵を生成可能な無線通信システムに適用される。また、この発明は、ビット値の偏りを低減した秘密鍵を生成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】
【０２３８】
【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に示す一方の無線装置の概略ブロック図である。
【図３】図１に示す他方の無線装置の概略ブロック図である。
【図４】図３に示す指向性設定部の概略ブロック図である。
【図５】図２及び図３に示す鍵一致確認部の概略ブロック図である。
【図６】図２及び図３に示す鍵一致化部の概略ブロック図である。
【図７】受信信号強度の概念図である。
【図８】秘密鍵の作成方法の第１の例を示す図である。
【図９】電波強度を多値化する方法を示す図である。
【図１０】作成方法１を用いた秘密鍵の作成の具体例を示す図である。
【図１１】秘密鍵の作成方法２を示す図である。
【図１２】作成方法２を用いた秘密鍵の作成の具体例を示す図である。
【図１３】秘密鍵の作成方法３を示す図である。
【図１４】電波強度を多値化する他の方法を示す図である。
【図１５】作成方法３を用いた秘密鍵の作成の具体例を示す図である。
【図１６】秘密鍵の更に他の作成方法を説明するための図である。
【図１７】上述した作成方法１〜作成方法３のいずれかを用いて２つの無線装置間で秘密鍵を作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１８】上述した作成方法１〜作成方法３のいずれかを用いて２つの無線装置間で秘密鍵を作成して暗号通信を行なう動作を説明するための他のフローチャートである。
【図１９】従来の秘密鍵の作成方法を示す図である。
【図２０】インターリーブ処理の概念図である。
【図２１】秘密鍵の作成方法２の変形方法を示す図である。
【図２２】秘密鍵の作成方法２の他の変形方法を示す図である。
【図２３】秘密鍵の作成方法３の変形方法を示す図である。
【図２４】秘密鍵の作成方法３の他の変形方法を示す図である。
【符号の説明】
【０２３９】
１０，３０ 無線装置、１１，５１ アンテナ、２０ アレーアンテナ、２１〜２７ アンテナ素子、４０ 障害物、５０ 盗聴装置、１００ 無線通信システム、１１０ 信号発生部、１２０ 送信処理部、１３０，２２０ 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、２３０ 指向性設定部、２３１〜２３６ バラクタダイオード、２３７ 制御電圧発生回路。
【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、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と共有する必要がある。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．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の方法で生成した秘密鍵は、“０”または“１”の配列に偏りが生じたビット列からなるという問題がある。つまり、従来の方法で生成した秘密鍵は、“０”が連続して配列された部分と、“１”が連続して配列された部分とを含むという問題がある。
【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、ビット値の偏りを低減した秘密鍵を生成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、ビット値の偏りを低減した秘密鍵を生成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、アレーアンテナと、第１および第２の無線装置とを備える。アレーアンテナは、指向性を電気的に切換え可能なアンテナである。第１および第２の無線装置は、アレー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、アレーアンテナの指向性が複数の指向性に順次切換えられたときに第２の無線装置から受信した複数の第１の電波に対応する複数の第１の電波強度を検出し、任意の個数の第１の電波強度ごとに決定された閾値を用いて複数の第１の電波強度または複数の第１の電波強度の一部の第１の電波強度を多値化して第１の秘密鍵を生成する。また、第２の無線装置は、アレーアンテナの指向性が複数の指向性に順次切換えられたときに第１の無線装置から受信した複数の第２の電波に対応する複数の第２の電波強度を検出し、任意の個数の第２の電波強度ごとに決定された閾値を用いて複数の第２の電波強度または複数の第２の電波強度の一部の第２の電波強度を多値化して第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の無線装置は、アレーアンテナの指向性がＮ（Ｎは４以上の整数）個またはｎ（ｎは、２≦ｎ＜Ｎを満たす整数）個の指向性に順次切換えられたときに第２の無線装置から受信したＮ個またはｎ個の第１の電波に対応するＮ個またはｎ個の第１の電波強度を検出し、ｋ（ｋは、２≦ｋ＜Ｎまたは２≦ｋ＜ｎを満たす整数）個の第１の電波強度ごとに決定された閾値を用いてｎ個の第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、アレーアンテナの指向性がＮ個またはｎ個の指向性に順次切換えられたときに第１の無線装置から受信したＮ個またはｎ個の第２の電波に対応するＮ個またはｎ個の第２の電波強度を検出し、ｋ個の第２の電波強度ごとに決定された閾値を用いてｎ個の第２の電波強度を多値化して第２の秘密鍵を生成する。
【００１３】
好ましくは、第１の無線装置は、アレーアンテナの指向性がｋ個の指向性に順次切換えられるごとに周波数を変えることによってＮ個の第１の電波を第２の無線装置から受信する。第２の無線装置は、アレーアンテナの指向性がｋ個の指向性に順次切換えられるごとに周波数を変えることによってＮ個の第２の電波を第１の無線装置から受信する。
【００１４】
好ましくは、Ｎ個の第１の電波強度またはｎ個の第１の電波強度は、各々がｋ個の第１の電波強度を含むｍ（ｍは、ｍ＝Ｎ／ｋまたはｍ＝ｎ／ｋを満たす整数）個の第１のブロックからなる。Ｎ個の第２の電波強度またはｎ個の第２の電波強度は、各々がｋ個の第２の電波強度を含むｍ個の第２のブロックからなる。第１の無線装置は、ｍ個の第１のブロックに対応してｍ個の第１の閾値を決定し、その決定したｍ個の第１の閾値を用いてｍ個の第１のブロックに含まれるｎ個の第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、ｍ個の第２のブロックに対応してｍ個の第２の閾値を決定し、その決定したｍ個の第２の閾値を用いてｍ個の第２のブロックに含まれるｎ個の第２の電波強度を多値化して第２の秘密鍵を生成する。
【００１５】
好ましくは、第１の無線装置は、ｍ個の第１のブロックの各々において、当該ブロックに対応して決定された第１の閾値以上の電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値に変換し、第１の閾値よりも小さい電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値と異なる第２のビット値に変換することによってｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第１のビット列生成処理をｍ個の第１のブロックについて実行して第１の秘密鍵を生成する。第２の無線装置は、ｍ個の第２のブロックの各々において、当該ブロックに対応して決定された第２の閾値以上の電波強度を有する第２の電波強度を第１のビット値に変換し、第２の閾値よりも小さい電波強度を有する第２の電波強度を第２のビット値に変換することによってｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第２のビット列生成処理をｍ個の第２のブロックについて実行して第２の秘密鍵を生成する。
【００１６】
好ましくは、第１の無線装置は、当該ブロックに対応して決定された第１の閾値以上の電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値に変換し、第１の閾値よりも小さい電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値と異なる第２のビット値に変換することによってｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第１のビット列生成処理と、第１のビット列生成処理によって生成されたビット列を構成するｋ個のビット値を反転してｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第２のビット列生成処理とを用いてｎ個の第１の電波強度を多値化することによって第１の秘密鍵を生成する。第２の無線装置は、当該ブロックに対応して決定された第２の閾値以上の電波強度を有する第２の電波強度を第１のビット値に変換し、第２の閾値よりも小さい電波強度を有する第２の電波強度を第２のビット値に変換することによってｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第３のビット列生成処理と、第３のビット列生成処理によって生成されたビット列を構成するｋ個のビット値を反転してｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第４のビット列生成処理とを用いてｎ個の第２の電波強度を多値化することによって第２の秘密鍵を生成する。
【００１７】
好ましくは、第１の無線装置は、当該ブロックに対応して決定された第１の閾値以上の電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値に変換し、第１の閾値よりも小さい電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値と異なる第２のビット値に変換することによってｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第１のビット列生成処理と、当該ブロックに対応して決定された第１の閾値よりも大きい電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値に変換し、第１の閾値以下の電波強度を有する第１の電波強度を第２のビット値に変換することによってｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第２のビット列生成処理とを用いてｎ個の第１の電波強度を多値化することによって第１の秘密鍵を生成する。第２の無線装置は、当該ブロックに対応して決定された第２の閾値以上の電波強度を有する第２の電波強度を第１のビット値に変換し、第２の閾値よりも小さい電波強度を有する第２の電波強度を第２のビット値に変換することによってｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第３のビット列生成処理と、当該ブロックに対応して決定された第２の閾値よりも大きい電波強度を有する第２の電波強度を第１のビット値に変換し、第２の閾値以下の電波強度を有する第２の電波強度を第２のビット値に変換することによってｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第４のビット列生成処理とを用いてｎ個の第２の電波強度を多値化することによって第２の秘密鍵を生成する。
【００１８】
好ましくは、第１の無線装置は、第１および第２のビット列生成処理をｍ個の第１のブロックの隣接する２つの第１のブロックに適用して第１の秘密鍵を生成する。第２の無線装置は、第３および第４のビット列生成処理をｍ個の第２のブロックの隣接する２つの第２のブロックに適用して第２の秘密鍵を生成する。
【００１９】
好ましくは、第１の無線装置は、ｉ（ｉは１≦ｉ≦ｍ−１を満たす整数）番目の第１のブロックに第１のビット列生成処理を適用し、ｉ＋１番目の第１のブロックに第２のビット列生成処理を適用して第１の秘密鍵を生成する。第２の無線装置は、ｉ番目の第２のブロックに第３のビット列生成処理を適用し、ｉ＋１番目の第２のブロックに第４のビット列生成処理を適用して第２の秘密鍵を生成する。
【００２０】
また、この発明によれば、無線装置は、請求項１から請求項７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である。
【発明の効果】
【００２１】
この発明においては、秘密鍵は、複数の電波強度のうちの一部の電波強度ごとに決定されたしきい値を用いて複数の電波強度を多値化することにより生成される。
【００２２】
従って、この発明によれば、複数の電波強度に対して決定された１つのしきい値を用いて複数の電波強度を多値化して秘密鍵を生成する場合よりもビット値の偏りを低減できる。その結果、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】
【００２３】
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。
【００２４】
図１は、この発明の実施の形態による無線通信システム１００の概略図である。無線通信システム１００は、無線装置１０，３０と、アンテナ１１と、アレーアンテナ２０とを備える。
【００２５】
アンテナ１１は、全方位性のアンテナであり、無線装置１０に装着される。アレーアンテナ２０は、無線装置３０に装着され、アンテナ素子２１〜２７を備える。アンテナ素子２４は、給電素子であり、アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７は、無給電素子である。アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７は、アンテナ素子２４の周りに略円形に等間隔に配置される。そして、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、給電素子であるアンテナ素子２４と、無給電素子であるアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７との間隔は、例えば、λ／４に設定される。
【００２６】
無給電素子であるアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７には、可変容量素子であるバラクタダイオード（図示省略）が装荷され、その装荷されたバラクタダイオードに印加する直流電圧を制御することにより、アレーアンテナ２０は、適応ビーム形成が可能である。
【００２７】
即ち、アレーアンテナ２０は、無線装置３０に含まれるバラクタダイオードに印加する直流電圧を変えることによって指向性が変えられる。従って、アレーアンテナ２０は、電気的に指向性を切換え可能なアンテナである。盗聴装置５０は、例えば、無線装置３０の近傍に配置される。
【００２８】
無線装置１０と無線装置３０との間で無線通信が行われる場合、電波は、無線装置１０のアンテナ１１と無線装置３０のアレーアンテナ２０との間を直接伝搬したり、中間物４０による影響を受けて伝搬する。中間物４０としては、反射物及び障害物が想定される。中間物４０が反射物である場合、無線装置１０のアンテナ１１または無線装置３０のアレーアンテナ２０から出射した電波は、中間物４０によって反射されて無線装置３０のアレーアンテナ２０または無線装置１０のアンテナ１１へ伝搬する。また、中間物４０が障害物である場合、無線装置１０のアンテナ１１または無線装置３０のアレーアンテナ２０から出射した電波は、中間物４０によって回折されて無線装置３０のアレーアンテナ２０または無線装置１０のアンテナ１１へ伝搬する。
【００２９】
このように、電波は、無線装置１０のアンテナ１１と無線装置３０のアレーアンテナ２０との間を直接伝搬したり、中間物４０による反射を受けて反射波として伝搬したり、中間物４０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のアンテナ１１から無線装置３０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２０から無線装置１０のアンテナ１１）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のアンテナ１１から無線装置３０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２０から無線装置１０のアンテナ１１）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。
【００３０】
この発明においては、無線装置１０と無線装置３０との間で無線通信が行なわれる場合、アレーアンテナ２０の指向性を複数の指向性に変えて時分割復信（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＿ｐｒｏｆ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＿ｐｒｏｆに基づいて後述する方法によって秘密鍵を生成する。
【００３１】
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５０は、アンテナ５１を介して無線装置１０，３０間の無線通信を傍受するが、無線装置１０，３０において生成された秘密鍵を盗聴することができない。
【００３２】
図２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とを含む。
【００３３】
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。
【００３４】
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。秘密鍵Ｋｓ１が無線装置１０において生成される場合、送信処理部１２０は、ｋ（ｋは、２以上の整数、例えば、８）個のパケットごとに周波数を切換えてパケットを変調してアンテナ部１３０へ出力する。
【００３５】
アンテナ部１３０は、図１に示すアンテナ１１からなり、送信処理部１２０からのパケットを無線装置３０へ送信し、無線装置３０からのパケットを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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、その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＿ｐｒｏｆ１を生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ１を鍵作成部１６０へ出力する。
【００３８】
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＿ｐｒｏｆ１を、後述する方法によって、多値化して秘密鍵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。
【００３９】
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。
【００４０】
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との無線通信の間だけ記憶するようにしてもよい。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
図３は、図１に示す他方の無線装置３０の概略ブロック図である。無線装置３０は、図２で説明した無線装置１０のアンテナ部１３０をアンテナ部２２０に代え、指向性設定部２３０を追加したものであり、その他は、無線装置１０と同じ構成からなる。
【００４４】
アンテナ部２２０は、図１に示すアレーアンテナ２０からなる。そして、アンテナ部２２０は、送信処理部１２０からのデータを指向性設定部２３０によって設定された指向性で無線装置１０へ送信し、無線装置１０からのデータを指向性設定部２３０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へ出力する。
【００４５】
指向性設定部２３０は、アンテナ部２２０の指向性を設定する。また、指向性設定部２３０は、無線装置１０，３０において秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するとき、後述する方法により所定の順序に従ってアンテナ部２２０の指向性を順次切換える。
【００４６】
また、無線装置３０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２２０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、無線装置３０の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＿ｐｒｏｆ２を生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ２を鍵作成部１６０へ出力する。
【００４７】
図４は、図３に示す指向性設定部２３０の概略ブロック図である。指向性設定部２３０は、バラクタダイオード２３１〜２３６と、制御電圧発生回路２３７とを含む。バラクタダイオード２３１〜２３６は、それぞれ、図１に示すアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７に装荷される。
【００４８】
制御電圧発生回路２３７は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎ（ｎは２以上の整数、例えば、１２８）を順次発生し、その発生した制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎをバラクタダイオード２３１〜２３６へ順次出力する。
【００４９】
制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎの各々は、６個のバラクタダイオード２３１〜２３６に対応して６個の電圧値Ｖ１〜Ｖ６からなる。そして、バラクタダイオード２３１〜２３６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、無給電素子であるアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７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２３１〜２３６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、無給電素子であるアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７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２３１〜２３６は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎに応じて無給電素子であるアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７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。
【００５０】
図５は、図２及び図３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５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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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へ出力するとともに、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。
【００５５】
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。
【００５６】
図６は、図２及び図３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。
【００５７】
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６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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
図７は、受信信号強度の概念図である。指向性設定部２３０の制御電圧発生回路２３７は、各々が電圧Ｖ１〜Ｖ６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２３１〜２３６へ出力する。この場合、電圧Ｖ１〜Ｖ６は、それぞれ、アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７に装荷される容量を変えるための電圧であり、例えば、−２０〜０Ｖの範囲の直流電圧からなる。そして、制御電圧発生回路２３７は、電圧Ｖ１〜Ｖ６の各々の電圧値を８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２３１〜２３６へ出力する。
【００７４】
バラクタダイオード２３１〜２３６は、電圧［Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４，Ｖ１５，Ｖ１６］からなる制御電圧セットＣＬＶ１に応じてアレーアンテナ２０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２３１〜２３６は、電圧［Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ２３，Ｖ２４，Ｖ２５，Ｖ２６］からなる制御電圧セットＣＬＶ２に応じてアレーアンテナ２０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２３１〜２３６は、それぞれ、電圧［Ｖ３１，Ｖ３２，Ｖ３３，Ｖ３４，Ｖ３５，Ｖ３６］〜［Ｖｎ１，Ｖｎ２，Ｖｎ３，Ｖｎ４，Ｖｎ５，Ｖｎ６］からなる制御電圧セットＣＬＶ３〜ＣＬＶｎに応じてアレーアンテナ２０の指向性を順次切換える。
【００７５】
このように、バラクタダイオード２３１〜２３６は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｎに応じてアレーアンテナ２０の指向性をｎ個の指向性に順次切換える。この場合、制御電圧発生回路２３７は、各パケットＰＫＴｎごとにアレーアンテナ２０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２３１〜２３６へ順次出力し、バラクタダイオード２３１〜２３６は、各パケットＰＫＴｎごとにアレーアンテナ２０の指向性を切換える。
【００７６】
そして、アレーアンテナ２０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個のパケットを送信する。
【００７７】
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。
【００７８】
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ＷＩ１〜ＷＩｎを検出し、その検出したｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎからなる受信信号強度プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ１を生成する。
【００７９】
以下、秘密鍵の作成方法について説明する。無線装置１０，３０は、それぞれ、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する場合、例えば、１２８個のパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ１２８を相互に送受信する。
【００８０】
そして、無線装置１０，３０のプロファイル生成部１５０は、チャネル１１ｃｈ（周波数ｆ１）で送信されたｋ（＝８）個の電波、チャネル１２ｃｈ（周波数ｆ２）で送信されたｋ（＝８）個の電波、・・・、チャネル２６ｃｈ（周波数ｆ１６）で送信されたｋ（＝８）個の電波をそれぞれアンテナ部１３０，２２０から順次受け、その受けたｎ（＝１２８＝１６×８）個の電波に対応するｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩｎを検出する。
【００８１】
その後、無線装置１０，３０のプロファイル生成部１５０は、ｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩｎを順次配列した受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆを生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆを鍵作成部１６０へ出力する。
【００８２】
無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆをプロファイル生成部１５０から受け、その受けた受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆに基づいて、以下に説明する方法によって、それぞれ、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する。
【００８３】
［秘密鍵の作成方法１］
図８は、秘密鍵の作成方法１を示す図である。また、図９は、電波強度を多値化する方法を示す図である。無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆを受け（図８の（ａ）参照）、その受けた受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆのｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ８，ＲＳＳＩ９〜ＲＳＳＩ１６，・・・，ＲＳＳＩ１２１〜ＲＳＳＩ１２８ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１，ＲＳＳＩ＿ＴＨ２，・・・，ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を決定する。より具体的には、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ８の中央値をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１として決定し、ｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ９〜ＲＳＳＩ１６の中央値をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２として決定し、以下、同様にしてｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１２１〜ＲＳＳＩ１２８の中央値をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６として決定する（図８の（ｂ）参照）。
【００８４】
無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を決定すると、その決定したしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を用いてｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８を多値化する。より具体的には、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ以上の電波強度を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨよりも小さい電波強度を“０”に変換することによってｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８を多値化する。例えば、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ８がＲＳＳＩ１＞ＲＳＳＩ５＞ＲＳＳＩ４＞ＲＳＳＩ８＞ＲＳＳＩ２＞ＲＳＳＩ６＞ＲＳＳＩ７＞ＲＳＳＩ３の大小関係を有し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１が電波強度ＲＳＳＩ８からなるとき、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１（＝ＲＳＳＩ８）以上の電波強度を有する電波強度ＲＳＳＩ１，ＲＳＳＩ５，ＲＳＳＩ４，ＲＳＳＩ８を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１（＝ＲＳＳＩ８）よりも小さい電波強度を有する電波強度ＲＳＳＩ２，ＲＳＳＩ６，ＲＳＳＩ７，ＲＳＳＩ３を“０”に変換することによってｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ８を多値化する。
【００８５】
無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２を用いて上述した方法によってｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ９〜ＲＳＳＩ１６を多値化し、以下、同様にして、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を用いて上述した方法によってｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１２１〜ＲＳＳＩ１２８を多値化する。これによって、無線装置１０，３０は、ビット列Ｂｉｔ１〜Ｂｉｔ１２８からなる秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する（図８の（ｃ）参照）。
【００８６】
図１０は、作成方法１を用いた秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成の具体例を示す図である。なお、図１０の（ａ）に示す各数値は、電波の受信信号強度を示し、単位は、ｄＢｍである。
【００８７】
無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１，−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］からなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆをプロファイル生成部１５０から受ける。
【００８８】
そして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、チャネル１１ｃｈ（周波数ｆ１）で送受信されたｋ（＝８）個の電波強度［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１］を検出し、その検出したｋ（＝８）個の電波強度［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１］の中央値（＝−２１）をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１として決定する。また、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、チャネル１２ｃｈ（周波数ｆ２）で送受信されたｋ（＝８）個の電波強度［−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］を検出し、その検出したｋ（＝８）個の電波強度［−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］の中央値（＝−２２）をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２として決定する。以下、同様にして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨを決定する（図１０の（ａ）参照）。
【００８９】
そして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１］のうち、しきい値（＝−２１）以上の電波強度［−２１，−１９，−２０，−１９，−２１］を“１”に変換し、しきい値（＝−２１）よりも小さい電波強度［−２３，−２３，−２４］を“０”に変換してビット列［０，０，１，１，１，１，０，１］を生成する。その後、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度［−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］のうち、しきい値（＝−２２）以上の電波強度［−１８，−２２，−２０，−２２］を“１”に変換し、しきい値（＝−２２）よりも小さい電波強度［−２５，−２３］を“０”に変換してビット列［１，１，１，０，１，０，・・・］を生成する。以下、同様にして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度ごとに決定されたしきい値を用いてｋ（＝８）個の電波強度をｋ（＝８）個のビットに変換する。これによって、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２が生成される（図１０の（ｂ）参照）。
【００９０】
［秘密鍵の作成方法２］
図１１は、秘密鍵の作成方法２を示す図である。無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、秘密鍵の作成方法１と同じ方法に従って、受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆをしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６に従ってビット列Ｂｉｔ１〜Ｂｉｔ１２８に変換する（図１１の（ａ）〜（ｃ）参照）。
【００９１】
そして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、最初のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ１〜Ｂｉｔ８をそのままにし、次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ９〜Ｂｉｔ１６を反転し、更に次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ１７〜Ｂｉｔ２４をそのままにし、更に次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ２５〜Ｂｉｔ３２を反転し、以下、同様に、ｋ（＝８）個のビットごとに、ビット値をそのままにすることと、ビット値を反転することとを繰り返して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する（図１１の（ｄ）参照）。
【００９２】
図１２は、作成方法２を用いた秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成の具体例を示す図である。なお、図１２の（ａ）に示す各数値は、電波の受信信号強度を示し、単位は、ｄＢｍである。
【００９３】
無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１，−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］からなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆをプロファイル生成部１５０から受ける。
【００９４】
そして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法１と同じ方法によって、受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆをビット列［０，０，１,１,１，１,０，１，１，１，１，０，１，０，・・・］に変換する（図１２のｌ（ａ），（ｂ）参照）。
【００９５】
その後、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ビット列［０，０，１,１,１，１,０，１，１，１，１，０，１，０，・・・］の最初のｋ（＝８）個のビット［０，０，１,１,１，１,０，１］をそのままにし、次のｋ（＝８）個のビット［１，１，１，０，１，０，・・］を反転してｋ（＝８）個のビット［０，０，０，１，０，１，・・・］を生成する。無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、以下、ｋ（＝８）個のビットごとにビット値をそのままにすることと、ビット値を反転することとを繰り返して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成する（図１２の（ｃ）参照）。
【００９６】
なお、上記においては、奇数番目のｋ（＝８）個のビットをそのままにし、偶数番目のｋ（＝８）個のビットを反転して秘密鍵Ｋｓ，Ｋｓ２を作成すると説明したが、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法２は、奇数番目のｋ（＝８）個のビットを反転し、偶数番目のｋ（＝８）個のビットをそのままにして秘密鍵Ｋｓ，Ｋｓ２を作成してもよい。
【００９７】
［秘密鍵の作成方法３］
図１３は、秘密鍵の作成方法３を示す図である。また、図１４は、電波強度を多値化する他の方法を示す図である。
【００９８】
無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法１と同じ方法によって受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆのｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ８，ＲＳＳＩ９〜ＲＳＳＩ１６，・・・，ＲＳＳＩ１２１〜ＲＳＳＩ１２８ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を決定する（図１３の（ａ），（ｂ）参照）。
【００９９】
そして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、２つの方法を用いて電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８を多値化する。電波強度を多値化する２つの方法は、次のとおりである。電波強度を多値化する１つの方法は、図９に示す多値化の方法と同じである（図１４の（ａ）参照）。
【０１００】
電波強度を多値化するもう１つの方法は、ＲＳＳＩ１＞ＲＳＳＩ５＞ＲＳＳＩ４＞ＲＳＳＩ８＞ＲＳＳＩ２＞ＲＳＳＩ６＞ＲＳＳＩ７＞ＲＳＳＩ３の関係を有し、かつ、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１がＲＳＳＩ８である８個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ８のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１（＝ＲＳＳＩ８）よりも大きい電波強度ＲＳＳＩ１，ＲＳＳＩ５，ＲＳＳＩ４を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１（＝ＲＳＳＩ８）以下である電波強度ＲＳＳＩ８，ＲＳＳＩ２，ＲＳＳＩ６，ＲＳＳＩ７，ＲＳＳＩ３を“０”に変換する方法である（図１４の（ｂ）参照）。
【０１０１】
無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、図１４の（ａ）に示す多値化の方法を用いて、最初のｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ８をビット列Ｂｉｔ１〜Ｂｉｔ８に変換し、次に、図１４の（ｂ）に示す多値化の方法を用いて次のｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ９〜ＲＳＳＩ１６をビット列Ｂｉｔ９〜Ｂｉｔ１６に変換する。無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、以下、同様にして、図１４の（ａ）に示す多値化の方法と、図１４の（ｂ）に示す多値化の方法とを交互に用いてｋ（＝８）個の電波強度を順次多値化し、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する（図１３の（ｃ）参照）。
【０１０２】
図１５は、作成方法３を用いた秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成の具体例を示す図である。なお、図１５の（ａ）に示す各数値は、電波の受信信号強度を示し、単位は、ｄＢｍである。
【０１０３】
無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１，−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］からなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆをプロファイル生成部１５０から受ける。
【０１０４】
そして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、チャネル１１ｃｈ（周波数ｆ１）で送受信されたｋ（＝８）個の電波強度［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１］を検出し、その検出したｋ（＝８）個の電波強度［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１］の中央値（＝−２１）をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１として決定する。また、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、チャネル１２ｃｈ（周波数ｆ２）で送受信されたｋ（＝８）個の電波強度［−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］を検出し、その検出したｋ（＝８）個の電波強度［−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］の中央値（＝−２２）をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２として決定する。以下、同様にして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨを決定する（図１０の（ａ）参照）。
【０１０５】
そして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度［−２３，−２３，−２１，−１９，−２０，−１９，−２４，−２１］のうち、しきい値（＝−２１）以上の電波強度［−２１，−１９，−２０，−１９，−２１］を“１”に変換し、しきい値（＝−２１）よりも小さい電波強度［−２３，−２３，−２４］を“０”に変換してビット列［０，０，１，１，１，１，０，１］を生成する。その後、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度［−１８，−２２，−２０，−２５，−２２，−２３，・・・］のうち、しきい値（＝−２２）よりも大きい電波強度［−１８，−２０］を“１”に変換し、しきい値（＝−２２）以下の電波強度［−２２，−２５，−２２，−２３］を“０”に変換してビット列［１，０，１，０，０，０，・・・］を生成する。以下、同様にして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝８）個の電波強度ごとに決定されたしきい値を用いてｋ（＝８）個の電波強度をｋ（＝８）個のビットに変換する。これによって、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２が生成される（図１５の（ｂ）参照）。
【０１０６】
なお、上記においては、奇数番目のｋ（＝８）個の電波強度を図１４の（ａ）に示す多値化方法を用いて多値化し、偶数番目のｋ（＝８）個の電波強度を図１４の（ｂ）に示す多値化方法を用いて多値化して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成すると説明したが、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法３は、奇数番目のｋ（＝８）個の電波強度を図１４の（ｂ）に示す多値化方法を用いて多値化し、偶数番目のｋ（＝８）個の電波強度を図１４の（ａ）に示す多値化方法を用いて多値化して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成してもよい。
【０１０７】
図１６は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の更に他の作成方法を説明するための図である。上記においては、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、アレーアンテナ２０の指向性がｎ（＝１２８）個の指向性に順次切換えられたときに送受信されたｎ（＝１２８）個の電波に対応するｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８の全てを用いて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成すると説明したが、この発明においては、これに限らず、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、アレーアンテナ２０の指向性を複数の指向性に順次切換えて送受信された複数の電波に対応する複数の電波強度のうち、一部の電波強度を用いて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成してもよい。
【０１０８】
具体的に説明する。無線装置１０，３０は、例えば、３８４個のパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ３８４を相互に送受信する。そして、無線装置１０，３０のプロファイル生成部１５０は、チャネル１１ｃｈ（周波数ｆ１）で送信されたｋ（＝２４）個の電波、チャネル１２ｃｈ（周波数ｆ２）で送信されたｋ（＝２４）個の電波、・・・、チャネル２６ｃｈ（周波数ｆ１６）で送信されたｋ（＝２４）個の電波をそれぞれアンテナ部１３０，２２０から順次受け、その受けたＮ（＝３８４＝１６×２４）個の電波に対応するＮ（＝３８４）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩＮを検出する。
【０１０９】
その後、無線装置１０，３０のプロファイル生成部１５０は、Ｎ（＝３８４）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩＮを順次配列した受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎを生成し（図１６の（ａ）参照）、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎを鍵作成部１６０へ出力する。
【０１１０】
そして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、プロファイル生成部１５０から受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎを受け、その受けた受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎのｋ（＝２４）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ２４，ＲＳＳＩ２５〜ＲＳＳＩ１４８，・・・，ＲＳＳＩ３６１〜ＲＳＳＩ３８４ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１，ＲＳＳＩ＿ＴＨ２，・・・，ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を決定する。より具体的には、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝２４）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ２４の中央値をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１として決定し、ｋ（＝２４）個の電波強度ＲＳＳＩ２５〜ＲＳＳＩ４８の中央値をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２として決定し、以下、同様にしてｋ（＝２４）個の電波強度ＲＳＳＩ３６１〜ＲＳＳＩ３８４の中央値をしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６として決定する（図１６の（ｂ）参照）。
【０１１１】
そうすると、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝２４）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ２４のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１に近い１６個の電波強度を削除して８個の電波強度ＲＳＳＩ１’〜ＲＳＳＩ８’を生成する。次いで、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝２４）個の電波強度ＲＳＳＩ２５〜ＲＳＳＩ４８のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２に近い１６個の電波強度を削除して８個の電波強度ＲＳＳＩ９’〜ＲＳＳＩ１６’を生成する。以下、同様にして、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、ｋ（＝２４）個の電波強度ごとに決定されたしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨに近い１６個の電波強度を削除して８個の電波強度を生成することを繰り返し、受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆを生成する（図１６の（ｃ）参照）。
【０１１２】
その後、無線装置１０，３０の鍵作成部１６０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ（＝図１６の（ｃ））に基づいて、上述した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法１〜作成方法３のいずれか１つの方法を用いて秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成する。
【０１１３】
このように、検出した電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ３８４のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨに近い一部の電波強度を削除し、残りの電波強度を多値化して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成することによって、各電波強度を正確にビット値に変換できる。
【０１１４】
図１７は、上述した作成方法１〜作成方法３のいずれかを用いて２つの無線装置１０，３０間で秘密鍵を作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。
【０１１５】
一連の動作が開始されると、無線装置３０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３０の指向性設定部２３０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Ｄｉに設定する（ステップＳ２）。
【０１１６】
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へ出力する。無線装置１０の送信処理部１２０は、周波数ｆ１でパケットＰＫＴ１を周波数変換し、その周波数変換したパケットＰＫＴ１に対して変調等の処理を施し、アンテナ１１（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Ｓ３）。
【０１１７】
無線装置３０において、アレーアンテナ２０（アンテナ部２３０）は、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へ出力する。無線装置３０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ＷＩ２ｉを検出する（ステップＳ４）。
【０１１８】
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、周波数ｆ１でパケットＰＫＴ１を周波数変換し、その周波数変換したパケットＰＫＴ１に対して変調等の処理を施し、アレーアンテナ２０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Ｓ５）。
【０１１９】
無線装置１０において、アンテナ１１（アンテナ部１３０）は、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、アンテナ１１から受けた電波の強度ＷＩ１ｉを検出する（ステップＳ６）。
【０１２０】
その後、無線装置３０の送信処理部１２０は、ｉ＝ｎ（＝１２８）であるか否かを判定する（ステップＳ７）。そして、ｉ＝ｎでないとき、無線装置３０の送信処理部１２０は、ｉ＝ｉ＋１を設定し（ステップＳ８）、ステップＳ７においてｉ＝ｎであると判定されるまで、ステップＳ２〜Ｓ８が繰返し実行される。即ち、アレーアンテナ２０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のアンテナ１１と無線装置３０のアレーアンテナ２０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〜Ｓ８が繰返し実行される。
【０１２１】
ステップＳ７において、ｉ＝ｎであると判定されると、無線装置３０において、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ＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ２を作成して鍵作成部１６０へ出力する。
【０１２２】
無線装置３０の鍵作成部１６０は、上述した方法によって、受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ２のｋ（＝８）個の電波強度ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨを決定し、その決定したしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨを用いて、上述した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法１〜３のいずれかの作成方法によって秘密鍵Ｋｓ２を生成する（ステップＳ９）。
【０１２３】
また、無線装置１０の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ＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ１を作成して鍵作成部１６０へ出力する。
【０１２４】
無線装置１０の鍵作成部１６０は、上述した方法によって、受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ１のｋ（＝８）個の電波強度ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨを決定し、その決定したしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨを用いて、上述した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法１〜３のいずれかの作成方法によって秘密鍵Ｋｓ１を生成する（ステップＳ１０）。
【０１２５】
その後、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。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。
【０１２６】
そして、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。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。
【０１２７】
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、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。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。
【０１２８】
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、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。送信処理部１２０は、不一致信号ＮＭＴＨをアンテナ部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。
【０１２９】
これにより、無線装置１０における鍵一致の確認が終了する（ステップＳ１１）。なお、無線装置１０における鍵一致確認に代えて、無線装置３０において鍵一致確認をしてもよい（ステップＳ１２）。
【０１３０】
ステップＳ１１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、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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
無線装置１０のアンテナ部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。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。
【０１３４】
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、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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
そして、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。
【０１３８】
これにより、鍵不一致対策が終了する（ステップＳ１３）。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Ｓ１４）。
【０１３９】
ステップＳ１１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Ｓ１３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、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。
【０１４０】
また、無線装置１０のアンテナ部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。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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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Ｓ１５）。
【０１４３】
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Ｓ１６）。そして、一連の動作が終了する。
【０１４４】
図１８は、上述した作成方法１〜作成方法３のいずれかを用いて２つの無線装置１０，３０間で秘密鍵を作成して暗号通信を行なう動作を説明するための他のフローチャートである。
【０１４５】
図１８に示すフローチャートは、図１７に示すフローチャートのステップＳ７をステップＳ７Ａに代え、ステップＳ９をステップＳ９Ａ，Ｓ９Ｂに代え、ステップＳ１０をステップＳ１０Ａ，Ｓ１０Ｂに代えたものであり、その他は、図１７に示すフローチャートと同じである。
【０１４６】
上述したステップＳ６の後、無線装置３０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Ｓ７Ａ）。そして、ｉ＝Ｎでないとき、無線装置３０の送信処理部１２０は、ｉ＝ｉ＋１を設定し（ステップＳ８）、ステップＳ７Ａにおいてｉ＝Ｎであると判定されるまで、ステップＳ２〜Ｓ８が繰返し実行される。即ち、アレーアンテナ２０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のアンテナ１１と無線装置３０のアレーアンテナ２０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〜Ｓ８が繰返し実行される。
【０１４７】
ステップＳ７Ａにおいて、ｉ＝Ｎであると判定されると、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ＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎ２を生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎ２を鍵作成部１６０へ出力する。
【０１４８】
無線装置３０の鍵作成部１６０は、プロファイル生成部１５０から受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎ２を受け、その受けた受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎ２を構成するＮ個の電波強度ＷＩ２１〜ＷＩ２Ｎのｋ（＝２４）個の電波強度ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を決定し、その決定したしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を用いてｋ（＝２４）個の電波強度ごとに１６個の電波強度を削除し、ｎ（＝１２８）個の電波強度ＷＩ２１’〜ＷＩ２ｎ’を生成する（ステップＳ９Ａ）。
【０１４９】
そして、無線装置３０の鍵作成部１６０は、ｎ（＝１２８）個の電波強度ＷＩ２１’〜ＷＩ２ｎ’およびしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６に基づいて、上述した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法１〜３のいずれかの作成方法によって秘密鍵Ｋｓ２を生成する（ステップＳ９Ｂ）。
【０１５０】
その後、無線装置１０の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ＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎ１を生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎ１を鍵作成部１６０へ出力する。そして、無線装置１０の鍵作成部１６０は、プロファイル生成部１５０から受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎ１を受けると、その受けた受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆ＿Ｎ１を構成するＮ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１Ｎのｋ（＝２４）個の電波強度ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を決定し、その決定したしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６を用いてｋ（＝２４）個の電波強度ごとに１６個の電波強度を削除し、ｎ（＝１２８）個の電波強度ＷＩ１１’〜ＷＩ１ｎ’を生成する（ステップＳ１０Ａ）。
【０１５１】
そして、無線装置１０の鍵作成部１６０は、ｎ（＝１２８）個の電波強度ＷＩ１１’〜ＷＩ１ｎ’およびしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１〜ＲＳＳＩ＿ＴＨ１６に基づいて、上述した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法１〜３のいずれかの作成方法によって秘密鍵Ｋｓ１を生成する（ステップＳ１０Ｂ）。
【０１５２】
その後、上述したステップＳ１１〜ステップＳ１６が実行され、一連の動作が終了する。
【０１５３】
図１７および図１８に示すステップＳ３，Ｓ４の動作は、無線装置３０において受信信号プロファイルＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆを生成するための電波を無線装置１０のアンテナ１１から無線装置３０のアレーアンテナ２０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Ｓ５，Ｓ６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ＲＳＳＩ＿ｐｒｏｆを生成するための電波を無線装置３０のアレーアンテナ２０から無線装置１０のアンテナ１１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のアンテナ１１から無線装置３０のアレーアンテナ２０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２０から無線装置１０のアンテナ１１への送信は、アレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性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のアンテナ１１と無線装置３０のアレーアンテナ２０との間で時分割復信（ＴＤＤ）等により送受信される。
【０１５４】
従って、アレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性に設定して無線装置１０のアンテナ１１から無線装置３０のアレーアンテナ２０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２０から無線装置１０のアンテナ１１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（またはＮ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１Ｎ）をそれぞれｎ個の電波強度ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎ（または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、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。
【０１５５】
また、所定のデータを構成する電波は、無線装置１０，３０間で時分割復信（ＴＤＤ）等により送受信されるので、電波の干渉を抑制して１つのアレーアンテナ２０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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
更に、ｎ個の電波強度ＷＩ１１〜ＷＩ１ｎ，ＷＩ２１〜ＷＩ２ｎ（またはＮ個のＷＩ１１〜ＷＩ１Ｎ，ＷＩ２１〜ＷＩ２Ｎ）のｋ（＝８）個の電波強度（またはｋ（＝２４）個の電波強度）ごとにしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨを決定して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するので、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を構成する“０”および“１”の配列において“０”または“１”が偏って存在するのを抑制できる。
【０１５９】
なお、無線装置１０，３０間で無線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１７に示す各ステップＳ３，Ｓ６，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ１５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１７に示す各ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ７〜Ｓ９，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１６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１７に示すフローチャートに従って無線装置１０，３０間で無線通信を行なう。
【０１６０】
また、無線装置１０に搭載されたＣＰＵは、図１８に示す各ステップＳ３，Ｓ６，Ｓ１０Ａ，Ｓ１０Ｂ，Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ１５を備えるプログラムをＲＯＭから読出し、無線装置３０に搭載されたＣＰＵは、図１８に示す各ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ７Ａ，Ｓ８，Ｓ９Ａ，Ｓ９Ｂ，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１６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１８に示すフローチャートに従って無線装置１０，３０間で無線通信を行なう。
【０１６１】
従って、ＲＯＭは、無線装置１０，３０間で無線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。
【０１６２】
以下、この発明による作成方法によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果について説明する。乱数検定として、米国連邦政府の情報処理設備調達基準ＦＩＰＳ（Ｆｅｄｅｒａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）のうち、ＦＩＰＳ ＰＵＢ １４０−２の乱数に関する項目を用いた。
【０１６３】
ＦＩＰＳ ＰＵＢ １４０−２は、乱数に関する項目として、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｐｏｃｋｅｒ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎｓ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔの４種類を設けており、この発明においては、乱数検定としてＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｐｏｃｋｅｒ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎｓ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔを用いた。
【０１６４】
Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔは、２００００ビットの二値数列中に現れる“１”の個数を数える。そして、２００００ビットの二値数列中に現れる“１”の個数を統計量ｘとして、統計量ｘが９７２５＜ｘ＜１０２７５を満たすか否かによってＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔを行なった。
【０１６５】
Ｔｈｅ Ｐｏｃｋｅｒ Ｔｅｓｔは、２００００ビットの二値数列を４ビットづつの５０００個のセルに区切る。そうすると、セルのパターンとして２４＝１６種類あり、各々のパターン（パターン番号をｐ＝０〜１５とする）について出現数ｇｐをカウントする。そして、あるパターンの出現頻度が高く（低く）なると統計量ｘは大きくなる。統計量ｘは、次式によって表される。
【０１６６】
【数１】
【０１６７】
そして、統計量ｘが２．１６＜ｘ＜４６．１７を満たすか否かによってＴｈｅ Ｐｏｃｋｅｒ Ｔｅｓｔを行なった。
【０１６８】
Ｔｈｅ Ｒｕｎｓ Ｔｅｓｔは、２００００ビットの二値数列内に現れた、ある長さの連（＝同じビット値の続き）の個数をカウントする。この検定は、連の長さを１，２，３，４，５および６以上に関して個別に行なう。そして、ビット値“０”および“１”の各々について行なうため、計１２個の検定になる。
【０１６９】
統計量ｘとして、２００００ビット中に現れる各長さの連の数が用いられ、統計量ｘの採択域は、表１に示す採択域が用いられる。
【０１７０】
【表１】
【０１７１】
Ｔｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔは、２００００ビットの二値数列中に現れる連のうち、最長の連の長さを統計量ｘとした場合、統計量ｘが採択域（＝ｘ＜２６）を満たすか否かを判定するテストである。
【０１７２】
また、上述したＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｐｏｃｋｅｒ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎｓ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔの比較用のサンプルとしてｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎの中央値をしきい値として作成した秘密鍵、およびｎ個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎにインターリーブ処理を施して作成した秘密鍵を用いた。
【０１７３】
図１９は、従来の秘密鍵の作成方法を示す図である。ｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８が検出されると（図１９の（ａ）参照）、ｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８の全体の中央値がしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ＿ａｌｌとして決定される（図１９の（ｂ）参照）。即ち、１個のしきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ＿ａｌｌがｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８の全体に対して決定される。そして、ｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ＿ａｌｌ以上の電波強度を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ＿ａｌｌよりも小さい電波強度を“０”に変換してｎ（＝１２８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１２８を多値化する。これによって、秘密鍵Ｋｓ＿ｃｖｔｎが生成される（図１９の（ｃ）参照）。
【０１７４】
図２０は、インターリーブ処理の概念図である。ｎ（＝１２８）個の電波強度ＷＩ１〜ＷＩｎからなる配列を電波強度配列ＷＩとすると、電波強度配列ＷＩは、ブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３に分割される。そして、ブロックＢＬＫ１に含まれる１番目の電波強度ＷＩ１が選択され、次に、ブロックＢＬＫ２に含まれる１番目の電波強度ＷＩＬ＋１が選択され、次に、ブロックＢＬＫ３に含まれる１番目の電波強度ＷＩ２Ｌ＋１が選択される。
【０１７５】
３個のブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３の各々から１番目の電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１が選択されると、ブロックＢＬＫ１に戻り、ブロックＢＬＫ１に含まれる２番目の電波強度ＷＩ２が選択され、次に、ブロックＢＬＫ２に含まれる２番目の電波強度ＷＩＬ＋２が選択され、次に、ブロックＢＬＫ３に含まれる電波強度ＷＩ２Ｌ＋２が選択される。
【０１７６】
以下、同様にして３個のブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３から１個の電波強度が順次選択されて配列される。
【０１７７】
この場合、ブロックＢＬＫ３から選択する電波強度が無くなった場合、２個のブロックＢＬＫ１，ＢＬＫ２から１個の電波強度が順次選択されて配列される。
即ち、図２０に示す矢印のように３個のブロックＢＬＫ１〜ＢＬＫ３から１個の電波強度が順次選択されて配列される。
【０１７８】
その結果、電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１，・・・が順次配列された並替電波強度配列ＷＩ＿ＥＸが得られる。
【０１７９】
並替電波強度配列ＷＩ＿ＥＸが得られると、並替電波強度配列ＷＩ＿ＥＸに含まれるｎ個の並替電波強度ＷＩ１，ＷＩＬ＋１，ＷＩ２Ｌ＋１，・・・の中央値をしきい値として求め、その求めたしきい値によって多値化して秘密鍵を作成する。以上がインターリーブ処理によって秘密鍵を作成する方法である。
【０１８０】
なお、電波強度の一部を削除して秘密鍵を作成する場合、図１９および図２０において、最初の３８４個の電波強度が検出され、その検出された３８４個の電波強度のうち、２５６個の電波強度が削除され、残りの１２８個の電波強度に基づいて、図１９または図２０に示す方法によって秘密鍵が作成される。
【０１８１】
図２１は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法２の変形方法を示す図である。また、図２２は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法２の他の変形方法を示す図である。
【０１８２】
作成方法２の変形方法１は、最初のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ１〜Ｂｉｔ８を反転し、次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ９〜Ｂｉｔ１６をそのままにし、更に次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ１７〜Ｂｉｔ２４を反転し、更に次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ２５〜Ｂｉｔ３２をそのままにし、以下、同様にして、ｋ（＝８）個のビットを反転することと、ｋ（＝８）個のビットをそのままにすることを繰り返して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成する方法である（図２１参照）。
【０１８３】
即ち、作成方法２の変形方法１は、作成方法２において、ｋ（＝８）個のビットを反転することと、ｋ（＝８）個のビットをそのままにすることとの順番を逆にした秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法である。
【０１８４】
作成方法２の変形方法２は、最初のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ１〜Ｂｉｔ８および次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ９〜Ｂｉｔ１６をそのままにし、更に次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ１７〜Ｂｉｔ２４を反転し、更に次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ２５〜Ｂｉｔ３２をそのままにし、更に次のｋ（＝８）個のビットＢｉｔ３３〜Ｂｉｔ４０を反転し、以下、同様にして、ｋ（＝８）個のビットを反転することと、ｋ（＝８）個のビットをそのままにすることをランダムに繰り返して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成する方法である（図２２参照）。
【０１８５】
図２３は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法３の変形方法を示す図である。また、図２４は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法３の他の変形方法を示す図である。
【０１８６】
作成方法３の変形方法１は、最初のｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１８のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１よりも大きい電波強度を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１以下の電波強度を“０”に変換し、次のｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ９〜ＲＳＳＩ１１６のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２以上の電波強度を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２よりも小さい電波強度を“０”に変換し、以下、同様にして、図１４の（ｂ）に示す多値化方法と、図１４の（ａ）に示す多値化方法とを順次繰り返して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成する方法である（図２３参照）。
【０１８７】
即ち、作成方法３の変形方法１は、作成方法３において、図１４の（ａ）に示す多値化方法と、図１４の（ｂ）に示す多値化方法とを用いる順番を逆した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の作成方法である。
【０１８８】
作成方法３の変形方法２は、最初のｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１〜ＲＳＳＩ１８のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１よりも大きい電波強度を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ１以下の電波強度を“０”に変換し、次のｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ９〜ＲＳＳＩ１１６のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２よりも大きい電波強度を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ２以下の電波強度を“０”に変換し、更に次のｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ１７〜ＲＳＳＩ１２４のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ３以上の電波強度を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ３よりも小さい電波強度を“０”に変換し、更に次のｋ（＝８）個の電波強度ＲＳＳＩ２５〜ＲＳＳＩ１３２のうち、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ４よりも大きい電波強度を“１”に変換し、しきい値ＲＳＳＩ＿ＴＨ４以下の電波強度を“０”に変換し、以下、同様にして、図１４の（ａ）に示す多値化方法と、図１４の（ｂ）に示す多値化方法とをランダムに適用して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成する（図２４参照）。
【０１８９】
乱数検定の結果について説明する。表２は、上述した作成方法１によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０１９０】
【表２】
【０１９１】
なお、表２において、（ａ）は、電波強度の削除がない場合を示し、（ｂ）は、一部の電波強度が削除された場合を示す。
【０１９２】
表２に示す結果から、作成方法１によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、電波強度の削除がない場合、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｒｕｎ Ｔｅｓｔには、合格できないが、Ｔｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔには、合格できる（表２の（ａ）参照）。また、作成方法１によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除した場合、８６．３％の確率でＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに合格でき、１００％に近い確率でＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔに合格できる（表２の（ｂ）参照）。
【０１９３】
表３は、上述した作成方法２によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０１９４】
【表３】
【０１９５】
表３において、（ａ）は、電波強度の削除がない場合を示し、（ｂ）は、一部の電波強度を削除した場合を示す。
【０１９６】
表３に示す結果から、作成方法２によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、電波強度の削除がない場合、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔには、合格できないが、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔには、１００％の確率で合格できる（表３の（ａ）参照）。また、作成方法２によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除した場合、９３．３％の確率でＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔに合格でき、８５．３％の確率でＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに合格でき、１００％の確率でＴｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔに合格できる（表３の（ｂ）参照）。
【０１９７】
表４は、上述した作成方法２の変形方法１（図２１参照）によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０１９８】
【表４】
【０１９９】
表４において、（ａ）は、電波強度の削除がない場合を示し、（ｂ）は、一部の電波強度を削除した場合を示す。
【０２００】
表４に示す結果から、作成方法２の変形方法１によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、電波強度の削除がない場合、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔには、合格できないが、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔには、１００％の確率で合格できる（表４の（ａ）参照）。また、作成方法２の変形方法１によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除した場合、９２．９％の確率でＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔに合格でき、８４．２％の確率でＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに合格でき、１００％の確率でＴｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔに合格できる（表４の（ｂ）参照）。
【０２０１】
表５は、上述した作成方法２の変形方法２（図２２参照）によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０２０２】
【表５】
【０２０３】
表５において、（ａ）は、電波強度の削除がない場合を示し、（ｂ）は、一部の電波強度を削除した場合を示す。
【０２０４】
表５に示す結果から、作成方法２の変形方法２によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、電波強度の削除がない場合、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔには、合格できないが、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔには、１００％の確率で合格できる（表５の（ａ）参照）。また、作成方法２の変形方法２によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除した場合、８８．３％の確率でＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに合格でき、１００％の確率でＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔに合格できる（表５の（ｂ）参照）。
【０２０５】
表６は、上述した作成方法３によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０２０６】
【表６】
【０２０７】
表６において、（ａ）は、電波強度の削除がない場合を示し、（ｂ）は、一部の電波強度を削除した場合を示す。
【０２０８】
表６に示す結果から、作成方法３によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、電波強度の削除がない場合、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔには、合格できないが、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔには、１００％の確率で合格できる（表６の（ａ）参照）。また、作成方法３によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除した場合、８７．０％の確率でＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに合格でき、１００％の確率でＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔに合格できる（表６の（ｂ）参照）。
【０２０９】
表７は、上述した作成方法３の変形方法１（図２３参照）によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０２１０】
【表７】
【０２１１】
表７において、（ａ）は、電波強度の削除がない場合を示し、（ｂ）は、一部の電波強度を削除した場合を示す。
【０２１２】
表７に示す結果から、作成方法３の変形方法１によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、電波強度の削除がない場合、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔには、合格できないが、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔには、１００％の確率で合格できる（表７の（ａ）参照）。また、作成方法３の変形方法１によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除した場合、８８．１％の確率でＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに合格でき、１００％の確率でＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔに合格できる（表７の（ｂ）参照）。
【０２１３】
表８は、上述した作成方法３の変形方法２（図２４参照）によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０２１４】
【表８】
【０２１５】
表８において、（ａ）は、電波強度の削除がない場合を示し、（ｂ）は、一部の電波強度を削除した場合を示す。
【０２１６】
表８に示す結果から、作成方法３の変形方法２によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、電波強度の削除がない場合、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔには、合格できないが、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔには、１００％の確率で合格できる（表８の（ａ）参照）。また、作成方法３の変形方法２によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除した場合、８６．４％の確率でＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに合格でき、１００％の確率でＴｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔ、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔに合格できる（表８の（ｂ）参照）。
【０２１７】
表９は、上述した従来の作成方法（図１９参照）によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０２１８】
【表９】
【０２１９】
表９において、（ａ）は、電波強度の削除がない場合を示し、（ｂ）は、一部の電波強度を削除した場合を示す。
【０２２０】
表９に示す結果から、従来の作成方法によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、電波強度の削除がない場合、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔには、合格できず、Ｔｈｅ Ｒｕｎ Ｔｅｓｔにおける合格確率が約８０％以下であり、Ｔｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔにおける合格確率は、１３．５％と低い（表９の（ａ）参照）。また、従来の作成方法によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除した場合、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ Ｔｅｓｔには、合格できるが、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔには、合格できず、Ｔｈｅ Ｒｕｎ Ｔｅｓｔにおける合格確率が５６％以下であり、Ｔｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔにおける合格確率は、０．９２％と低い（表９の（ｂ）参照）。
【０２２１】
表１０は、上述したインターリーブ方式（図２０参照）によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の結果を示す。
【０２２２】
【表１０】
【０２２３】
なお、表１０は、電波強度の削除がない場合において、インターリーブを１回、２回および３回、行なったときの乱数検定の結果を示す。
【０２２４】
表１０に示す結果から、インターリーブ方式によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、インターリーブの回数を１回、２回および３回と増やしても、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに殆ど合格できないが、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔには、合格できる（表１０参照）。
【０２２５】
表１１は、上述したインターリーブ方式（図２０参照）によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の乱数検定の他の結果を示す。
【０２２６】
【表１１】
【０２２７】
なお、表１１は、一部の電波強度を削除した場合において、インターリーブを１回、２回および３回、行なったときの乱数検定の結果を示す。
【０２２８】
表１１に示す結果から、インターリーブ方式によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除することによって、Ｔｈｅ Ｍｏｎｏｂｉｔ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔに合格でき、インターリーブの回数を１回、２回および３回と増やすことによって、Ｔｈｅ Ｐｏｋｅｒ Ｔｅｓｔの合格確率が向上する。また、インターリーブ方式によって作成した秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、一部の電波強度を削除することによって、Ｔｈｅ Ｒｕｎ ＴｅｓｔおよびＴｈｅ Ｌｏｎｇｒｕｎｓ Ｔｅｓｔの合格確率が高くなる（表１１参照）。
【０２２９】
上述した秘密鍵の作成方法１〜作成方法３、作成方法２の変形方法１、作成方法２の変形方法２、作成方法３の変形方法１および作成方法３の変形方法２は、ｋ個の電波強度ごとに決定されたＮ／ｋ個またはｎ／ｋ個のしきい値を用いてＮ個またはｎ個の電波強度を多値化して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するため、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２における“０”または“１”の分布が分散する。
【０２３０】
従って、この発明によれば、Ｎ個またはｎ個の電波強度を１つのしきい値によって多値化して秘密鍵を生成する場合に比べ、ビット値の偏りを低減できる。
【０２３１】
なお、上記においては、無線通信を行なう２個の無線装置１０，３０のうち、一方の無線装置１０が全方位性のアンテナ１１を搭載し、他方の無線装置３０が電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナ２０を搭載していると説明したが、この発明においては、これに限らず、無線装置１０，３０の両方が全方位性のアンテナを搭載していてもよく、無線装置１０，３０の両方が電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナ２０を搭載していてもよい。
【０２３２】
無線装置１０，３０の両方が全方位性のアンテナを搭載していても、検出したＮ個またはｎ個の電波強度のｋ個の電波強度ごとにしきい値を決定し多値化することにより、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２における“０”，“１”の分布を分散させることができるからである。
【０２３３】
また、上記においては、ｋ個の電波ごとに周波数を変えると説明したが、この発明においては、これに限らず、Ｎ個またはｎ個の電波の全てを同じ周波数によって送受信してもよい。
【０２３４】
Ｎ個またはｎ個の電波の全てを同じ周波数で送受信しても、Ｎ個またはｎ個の電波強度のｋ個の電波強度ごとにしきい値を決定して多値化することによって、秘密鍵ｋｓ１、Ｋｓ２における“０”，“１”の分布を分散させることができるからである。
【０２３５】
更に、この発明においては、Ｎ個の電波強度またはｎ個の電波強度をｋ個の電波強度で除算したものは、ｍ個のブロックを構成する。
【０２３６】
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】
【０２３７】
この発明は、ビット値の偏りを低減した秘密鍵を生成可能な無線通信システムに適用される。また、この発明は、ビット値の偏りを低減した秘密鍵を生成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】
【０２３８】
【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に示す一方の無線装置の概略ブロック図である。
【図３】図１に示す他方の無線装置の概略ブロック図である。
【図４】図３に示す指向性設定部の概略ブロック図である。
【図５】図２及び図３に示す鍵一致確認部の概略ブロック図である。
【図６】図２及び図３に示す鍵一致化部の概略ブロック図である。
【図７】受信信号強度の概念図である。
【図８】秘密鍵の作成方法の第１の例を示す図である。
【図９】電波強度を多値化する方法を示す図である。
【図１０】作成方法１を用いた秘密鍵の作成の具体例を示す図である。
【図１１】秘密鍵の作成方法２を示す図である。
【図１２】作成方法２を用いた秘密鍵の作成の具体例を示す図である。
【図１３】秘密鍵の作成方法３を示す図である。
【図１４】電波強度を多値化する他の方法を示す図である。
【図１５】作成方法３を用いた秘密鍵の作成の具体例を示す図である。
【図１６】秘密鍵の更に他の作成方法を説明するための図である。
【図１７】上述した作成方法１〜作成方法３のいずれかを用いて２つの無線装置間で秘密鍵を作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１８】上述した作成方法１〜作成方法３のいずれかを用いて２つの無線装置間で秘密鍵を作成して暗号通信を行なう動作を説明するための他のフローチャートである。
【図１９】従来の秘密鍵の作成方法を示す図である。
【図２０】インターリーブ処理の概念図である。
【図２１】秘密鍵の作成方法２の変形方法を示す図である。
【図２２】秘密鍵の作成方法２の他の変形方法を示す図である。
【図２３】秘密鍵の作成方法３の変形方法を示す図である。
【図２４】秘密鍵の作成方法３の他の変形方法を示す図である。
【符号の説明】
【０２３９】
１０，３０ 無線装置、１１，５１ アンテナ、２０ アレーアンテナ、２１〜２７ アンテナ素子、４０ 障害物、５０ 盗聴装置、１００ 無線通信システム、１１０ 信号発生部、１２０ 送信処理部、１３０，２２０ 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、２３０ 指向性設定部、２３１〜２３６ バラクタダイオード、２３７ 制御電圧発生回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性を電気的に切換え可能なアレーアンテナと、
前記アレー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、前記アレーアンテナの指向性が複数の指向性に順次切換えられたときに前記第２の無線装置から受信した複数の第１の電波に対応する複数の第１の電波強度を検出し、任意の個数の第１の電波強度ごとに決定された閾値を用いて前記複数の第１の電波強度または前記複数の第１の電波強度の一部の第１の電波強度を多値化して第１の秘密鍵を生成し、
前記第２の無線装置は、前記アレーアンテナの指向性が複数の指向性に順次切換えられたときに前記第１の無線装置から受信した複数の第２の電波に対応する複数の第２の電波強度を検出し、任意の個数の第２の電波強度ごとに決定された閾値を用いて前記複数の第２の電波強度または前記複数の第２の電波強度の一部の第２の電波強度を多値化して前記第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の無線装置は、前記アレーアンテナの指向性がＮ（Ｎは４以上の整数）個またはｎ（ｎは、２≦ｎ＜Ｎを満たす整数）個の指向性に順次切換えられたときに前記第２の無線装置から受信したＮ個またはｎ個の第１の電波に対応するＮ個またはｎ個の第１の電波強度を検出し、ｋ（ｋは、２≦ｋ＜Ｎまたは２≦ｋ＜ｎを満たす整数）個の第１の電波強度ごとに決定された閾値を用いて前記ｎ個の第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、前記アレーアンテナの指向性が前記Ｎ個またはｎ個の指向性に順次切換えられたときに前記第１の無線装置から受信したＮ個またはｎ個の第２の電波に対応するＮ個またはｎ個の第２の電波強度を検出し、ｋ個の第２の電波強度ごとに決定された閾値を用いて前記ｎ個の第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、前記アレーアンテナの指向性がｋ個の指向性に順次切換えられるごとに周波数を変えることによって前記Ｎ個の第１の電波を前記第２の無線装置から受信し、
前記第２の無線装置は、前記アレーアンテナの指向性が前記ｋ個の指向性に順次切換えられるごとに周波数を変えることによって前記Ｎ個の第２の電波を前記第１の無線装置から受信する、請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記Ｎ個の第１の電波強度または前記ｎ個の第１の電波強度は、各々が前記ｋ個の第１の電波強度を含むｍ（ｍは、ｍ＝Ｎ／ｋまたはｍ＝ｎ／ｋを満たす整数）個の第１のブロックからなり、
前記Ｎ個の第２の電波強度または前記ｎ個の第２の電波強度は、各々が前記ｋ個の第２の電波強度を含むｍ個の第２のブロックからなり、
前記第１の無線装置は、前記ｍ個の第１のブロックに対応してｍ個の第１の閾値を決定し、その決定したｍ個の第１の閾値を用いて前記ｍ個の第１のブロックに含まれるｎ個の第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ｍ個の第２のブロックに対応してｍ個の第２の閾値を決定し、その決定したｍ個の第２の閾値を用いて前記ｍ個の第２のブロックに含まれるｎ個の第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３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記第１の無線装置は、前記ｍ個の第１のブロックの各々において、当該ブロックに対応して決定された第１の閾値以上の電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値に変換し、前記第１の閾値よりも小さい電波強度を有する第１の電波強度を前記第１のビット値と異なる第２のビット値に変換することによって前記ｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第１のビット列生成処理を前記ｍ個の第１のブロックについて実行して前記第１の秘密鍵を生成し、
前記第２の無線装置は、前記ｍ個の第２のブロックの各々において、当該ブロックに対応して決定された第２の閾値以上の電波強度を有する第２の電波強度を前記第１のビット値に変換し、前記第２の閾値よりも小さい電波強度を有する第２の電波強度を前記第２のビット値に変換することによって前記ｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第２のビット列生成処理を前記ｍ個の第２のブロックについて実行して前記第２の秘密鍵を生成する、請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記第１の無線装置は、当該ブロックに対応して決定された第１の閾値以上の電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値に変換し、前記第１の閾値よりも小さい電波強度を有する第１の電波強度を前記第１のビット値と異なる第２のビット値に変換することによって前記ｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第１のビット列生成処理と、前記第１のビット列生成処理によって生成されたビット列を構成するｋ個のビット値を反転して前記ｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第２のビット列生成処理とを用いて前記ｎ個の第１の電波強度を多値化することによって前記第１の秘密鍵を生成し、
前記第２の無線装置は、当該ブロックに対応して決定された第２の閾値以上の電波強度を有する第２の電波強度を前記第１のビット値に変換し、前記第２の閾値よりも小さい電波強度を有する第２の電波強度を前記第２のビット値に変換することによって前記ｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第３のビット列生成処理と、前記第３のビット列生成処理によって生成されたビット列を構成するｋ個のビット値を反転して前記ｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第４のビット列生成処理とを用いて前記ｎ個の第２の電波強度を多値化することによって前記第２の秘密鍵を生成する、請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記第１の無線装置は、当該ブロックに対応して決定された第１の閾値以上の電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値に変換し、前記第１の閾値よりも小さい電波強度を有する第１の電波強度を前記第１のビット値と異なる第２のビット値に変換することによって前記ｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第１のビット列生成処理と、当該ブロックに対応して決定された第１の閾値よりも大きい電波強度を有する第１の電波強度を前記第１のビット値に変換し、前記第１の閾値以下の電波強度を有する第１の電波強度を前記第２のビット値に変換することによって前記ｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第２のビット列生成処理とを用いて前記ｎ個の第１の電波強度を多値化することによって前記第１の秘密鍵を生成し、
前記第２の無線装置は、当該ブロックに対応して決定された第２の閾値以上の電波強度を有する第２の電波強度を前記第１のビット値に変換し、前記第２の閾値よりも小さい電波強度を有する第２の電波強度を前記第２のビット値に変換することによって前記ｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第３のビット列生成処理と、当該ブロックに対応して決定された第２の閾値よりも大きい電波強度を有する第２の電波強度を前記第１のビット値に変換し、前記第２の閾値以下の電波強度を有する第２の電波強度を前記第２のビット値に変換することによって前記ｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第４のビット列生成処理とを用いて前記ｎ個の第２の電波強度を多値化することによって前記第２の秘密鍵を生成する、請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の前記第１の無線装置または前記第２の無線装置からなる無線装置。
【請求項１】
指向性を電気的に切換え可能なアレーアンテナと、
前記アレー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、前記アレーアンテナの指向性が複数の指向性に順次切換えられたときに前記第２の無線装置から受信した複数の第１の電波に対応する複数の第１の電波強度を検出し、任意の個数の第１の電波強度ごとに決定された閾値を用いて前記複数の第１の電波強度または前記複数の第１の電波強度の一部の第１の電波強度を多値化して第１の秘密鍵を生成し、
前記第２の無線装置は、前記アレーアンテナの指向性が複数の指向性に順次切換えられたときに前記第１の無線装置から受信した複数の第２の電波に対応する複数の第２の電波強度を検出し、任意の個数の第２の電波強度ごとに決定された閾値を用いて前記複数の第２の電波強度または前記複数の第２の電波強度の一部の第２の電波強度を多値化して前記第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の無線装置は、前記アレーアンテナの指向性がＮ（Ｎは４以上の整数）個またはｎ（ｎは、２≦ｎ＜Ｎを満たす整数）個の指向性に順次切換えられたときに前記第２の無線装置から受信したＮ個またはｎ個の第１の電波に対応するＮ個またはｎ個の第１の電波強度を検出し、ｋ（ｋは、２≦ｋ＜Ｎまたは２≦ｋ＜ｎを満たす整数）個の第１の電波強度ごとに決定された閾値を用いて前記ｎ個の第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、前記アレーアンテナの指向性が前記Ｎ個またはｎ個の指向性に順次切換えられたときに前記第１の無線装置から受信したＮ個またはｎ個の第２の電波に対応するＮ個またはｎ個の第２の電波強度を検出し、ｋ個の第２の電波強度ごとに決定された閾値を用いて前記ｎ個の第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、前記アレーアンテナの指向性がｋ個の指向性に順次切換えられるごとに周波数を変えることによって前記Ｎ個の第１の電波を前記第２の無線装置から受信し、
前記第２の無線装置は、前記アレーアンテナの指向性が前記ｋ個の指向性に順次切換えられるごとに周波数を変えることによって前記Ｎ個の第２の電波を前記第１の無線装置から受信する、請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記Ｎ個の第１の電波強度または前記ｎ個の第１の電波強度は、各々が前記ｋ個の第１の電波強度を含むｍ（ｍは、ｍ＝Ｎ／ｋまたはｍ＝ｎ／ｋを満たす整数）個の第１のブロックからなり、
前記Ｎ個の第２の電波強度または前記ｎ個の第２の電波強度は、各々が前記ｋ個の第２の電波強度を含むｍ個の第２のブロックからなり、
前記第１の無線装置は、前記ｍ個の第１のブロックに対応してｍ個の第１の閾値を決定し、その決定したｍ個の第１の閾値を用いて前記ｍ個の第１のブロックに含まれるｎ個の第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ｍ個の第２のブロックに対応してｍ個の第２の閾値を決定し、その決定したｍ個の第２の閾値を用いて前記ｍ個の第２のブロックに含まれるｎ個の第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３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記第１の無線装置は、前記ｍ個の第１のブロックの各々において、当該ブロックに対応して決定された第１の閾値以上の電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値に変換し、前記第１の閾値よりも小さい電波強度を有する第１の電波強度を前記第１のビット値と異なる第２のビット値に変換することによって前記ｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第１のビット列生成処理を前記ｍ個の第１のブロックについて実行して前記第１の秘密鍵を生成し、
前記第２の無線装置は、前記ｍ個の第２のブロックの各々において、当該ブロックに対応して決定された第２の閾値以上の電波強度を有する第２の電波強度を前記第１のビット値に変換し、前記第２の閾値よりも小さい電波強度を有する第２の電波強度を前記第２のビット値に変換することによって前記ｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第２のビット列生成処理を前記ｍ個の第２のブロックについて実行して前記第２の秘密鍵を生成する、請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記第１の無線装置は、当該ブロックに対応して決定された第１の閾値以上の電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値に変換し、前記第１の閾値よりも小さい電波強度を有する第１の電波強度を前記第１のビット値と異なる第２のビット値に変換することによって前記ｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第１のビット列生成処理と、前記第１のビット列生成処理によって生成されたビット列を構成するｋ個のビット値を反転して前記ｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第２のビット列生成処理とを用いて前記ｎ個の第１の電波強度を多値化することによって前記第１の秘密鍵を生成し、
前記第２の無線装置は、当該ブロックに対応して決定された第２の閾値以上の電波強度を有する第２の電波強度を前記第１のビット値に変換し、前記第２の閾値よりも小さい電波強度を有する第２の電波強度を前記第２のビット値に変換することによって前記ｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第３のビット列生成処理と、前記第３のビット列生成処理によって生成されたビット列を構成するｋ個のビット値を反転して前記ｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第４のビット列生成処理とを用いて前記ｎ個の第２の電波強度を多値化することによって前記第２の秘密鍵を生成する、請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記第１の無線装置は、当該ブロックに対応して決定された第１の閾値以上の電波強度を有する第１の電波強度を第１のビット値に変換し、前記第１の閾値よりも小さい電波強度を有する第１の電波強度を前記第１のビット値と異なる第２のビット値に変換することによって前記ｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第１のビット列生成処理と、当該ブロックに対応して決定された第１の閾値よりも大きい電波強度を有する第１の電波強度を前記第１のビット値に変換し、前記第１の閾値以下の電波強度を有する第１の電波強度を前記第２のビット値に変換することによって前記ｋ個の第１の電波強度をビット列に変換する第２のビット列生成処理とを用いて前記ｎ個の第１の電波強度を多値化することによって前記第１の秘密鍵を生成し、
前記第２の無線装置は、当該ブロックに対応して決定された第２の閾値以上の電波強度を有する第２の電波強度を前記第１のビット値に変換し、前記第２の閾値よりも小さい電波強度を有する第２の電波強度を前記第２のビット値に変換することによって前記ｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第３のビット列生成処理と、当該ブロックに対応して決定された第２の閾値よりも大きい電波強度を有する第２の電波強度を前記第１のビット値に変換し、前記第２の閾値以下の電波強度を有する第２の電波強度を前記第２のビット値に変換することによって前記ｋ個の第２の電波強度をビット列に変換する第４のビット列生成処理とを用いて前記ｎ個の第２の電波強度を多値化することによって前記第２の秘密鍵を生成する、請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の前記第１の無線装置または前記第２の無線装置からなる無線装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００８−２４５０２１（Ｐ２００８−２４５０２１Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８４４８４（Ｐ２００７−８４４８４）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度独立行政法人情報通信研究機構、研究テーマ「超高速ギガビット無線ＬＡＮの研究開発」に関する委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度独立行政法人情報通信研究機構、研究テーマ「超高速ギガビット無線ＬＡＮの研究開発」に関する委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
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