JP2000512825A - チャンネル特性に基づいて通信の安全を確保する装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 通信情報を暗号化するために用いる鍵列を確率するため、通信チャンネルの特性が使用される。一実施例においては、これらの特性は、一方の無線電話機から他方を見たチャンネルのインピーダンスおよびその逆のものである。鍵は、有界距離復号化手順と等価な計算で確立され、鍵を確立するために使用される復号器は、次のデータ送信を処理するために使用される。古典的方式および公開鍵暗合法方式と比較して、物理的処理に依存する鍵列を確立し、分けるための代替機構が設けられており、そこでは、必要な偶然性が通信チャンネル自体の特性によって与えられるので、各パーティは、擬似ランダム量を発生する必要がない。チャンネル復号器を使用することによって、二人のユーザが同一の秘密鍵を確立する確率は、実質的に１であり、盗聴者が同一の鍵を確立する確率は、実質的に０である。また、可能な鍵の数は、膨大なサーチによって正しい鍵を見出すことが実際的ではないほど充分に大きくなっている。

Description

【発明の詳細な説明】 チャンネル特性に基づいて通信の安全を確保する装置および方法 背景 出願人の発明は、非可逆特性または可逆特性を有する電話線等の通信回線を介 して、盗聴の行われ易さを低減させ、情報を安全確実に伝えるための方法および 装置に関する。 安全確実な通信方式に対して広範囲のニーズがあることは明白である。ほんの 一例として、金融取引が、電話線を介して日常的に行われている。この例および その他の多くの例において、強度の情報信号にアクセスする盗聴者が有り得たと しても、ほぼ完全な守秘状態で情報通信が行われるということが、危機的になっ てきている。 安全確実さを与える一つのやり方は、ユーザ間で予め使用に合意している方式 に従って、通信情報を暗合化することである。暗合化方法の幾つかが、データ暗 合化規格（ＤＥＳ）および公開鍵暗合法（ＰＫＣ）等の文献に開示されている。 Ｗ．ディフィー他著の「プライバシーと認証：暗合法序論」ＩＥＥＥ議事録、第 ６７巻、３９７−４２７頁（１９７９年３月）（W.Diffie et al“Privacy and Authentication:An Introduction to Cryptography”Proc．IEEE vol.67，p p397-427(Mar．1979)）に説明されているように、古典的な暗号法方式は、一般 に、その方法の一つがユーザ同志では知られているが、他人からは秘密に保持さ れている特定の鍵によって選択される、様々な方法で、平文（非暗号化情報）を 暗号文にまたはその逆の変換を行うことができる、一組の指令、簡単なハードウ エア、またはコンピュータプログラムである。ＤＥＳは、古典的な暗号法方式で ある。 よく知られているＰＫＣ方式では、多くの素数を見出すことは計算上簡単であ るが、２種の多くの素数の積を、因数に分解することは計算上困難であるという 事実を利用している。ＰＫＣ方式は、符号化用の鍵とは異なっている解読用の鍵 を使用する点で、ＤＥＳのような他の暗合法方式よりも優れた利点を有している 。 従って、ＰＫＣユーザの暗号化鍵は、他人が使用するために公開され、鍵を安全 確実に配分することの困難さを避けられる。例えば、アール．アイ．ライベスト 他著の「デジタル符号および公開鍵暗号方式」ＡＣＭ学会論文、第２１巻、１２ ０−１２６頁（１９７８年２月）(R.I.Rivest et al,“A Method of Obtaining Digital Signatures and Public-key Cryptosystems"Commun．Of the ACM vol.2 1,pp120-126(Feb．1978))およびダブリュ．ディッフィー著の「公開鍵暗号法の 最初の十年」ＩＥＥＥ議事録、第７６巻、５６０−５７７頁（１９８８年５月） （W.Diffie,“The First Ten Years of Public-Key Cryptography”,Proc.IEEE vol．76，pp.560-577(May 1988)）を参照されたい。 古典的方式またはＰＫＣ方式に対しては、シー．イー．シャノン著の「秘密通 信方式の通信理論」ベルシステム技術ジャーナル、第２８巻，６５６−７１５頁 （１９４９年１０月）（C.E.Shanon，“Communication Theory of Secrecy Syst em”，Bell Sys.Tech.J vol.28，pp656-715(Oct．1949)）に記載されているよう に、メッセージの安全性は、大部分が鍵の長さに依存する。 不幸にも、二人のユーザ（例えば、二人の警察官）が秘密鍵を分け合うことに 予め同意していないという場合が度々ある。このことが、ユーザに擬似ランダム 量を発生させることを求めている古典的な暗号法方式によってもさらにはＰＫＣ 方式によってさえも、安全確実なリアルタイム通信を不可能にさせている。さら に、よく知られているＰＫＣ方式は、安全性が立証できない上に、計算の複雑性 や交換される必要のある情報量において、厳しい要求を受ける。ＰＫＣ方式を改 善する新たな方法が取り込まれるに従って、ＰＫＣ方式は、かつての比較的長い 交換ベクトル（要するに、比較的多い素数）およびかつての比較的複雑な計算を 止めることになるであろう。その結果、古典的な暗合法方式やＰＫＣ暗号法方式 は、多くの通信状況に対して理想的とは言えない。 安全確実性を与えることに加えて、通信方式において悩みの種である不可避の 送信エラー、すなわち、デジタル通信方式おいて最悪の結果を与えるエラーを解 消させるために、多くの努力がなされている。そのようなエラーを取り扱う一つ の方法は、受信機におけるビットエラーの確率を低減させる誤り訂正コードを使 用することである。例えば、送信される鍵アナログ情報は、デジタル情報に変換 される。その後、それはブロック誤り訂正コードに従って形を変えられる。ディ ー．カルカット他著の「衛星通信：原理と応用」１３６−１６１頁（D.Calcutt et al.，Satte1ite Communications:Principles and App1ications，pp.136-161 ）において指摘されているように、その符号化プロセスは、情報を含んでいない ため時々「冗長ビット」と呼ばれ、エラーの検出および補正時に補助的役割をす る、他のビットと共に送信されるべき鍵情報を含むビット、を包含させる。 北米デジタル新型携帯電話サービス（Ｄ−ＡＭＰＳ）のようなセルラー方式無 線電話方式を含む、多くの最近のデジタル通信方式は、そのような誤り訂正構成 を採用している。その特徴の幾つかは、電気通信工業会（ＥＩＡ／ＴＩＡ）およ びヨーロッパＧＳＭ方式によって公表されたＩＳ−５４−ＢやＩＳ−１３６規格 によって特定される。 そのような時分割多元接続（ＴＤＭＡ）方式においては、各無線チャンネルす なわち無線搬送波周波数が、一連の時間スロットに分割され、その時間スロット のそれぞれは、例えば、音声会話のデジタル的に符号化された部分など、データ 源からの情報のバーストを含む。各時間スロット中に、３２４ビットが送信され 、その主要部である２６０ビットが、会話出力の誤り訂正符号化によるビットを 含んでいる、符号化器／復号化器（符号復号器）の会話出力によるものである。 残りのビットは、同期等のための付加信号法やガードタイムに使用される。制御 情報は、同様の方法で送られる。ＩＳ−１３６規格に従ったデジタル制御チャン ネルについての時間スロットフォーマットは、実質的にＩＳ−５４−Ｂ規格のデ ジタルトラフィックチャンネルに対して使用されるフォーマットと同一である。 しかし、新たな機能性が、１９９４年１０月３１日に出願された米国特許出願第 ０８／３３１，７０３号に係る各スロット内のフィールドに与えられている。 通信への他のアプローチは、符号分割多重化（ＣＤＭ）および符号分割多元接 続（ＣＤＭＡ）と呼ばれる方式を使用することである。従来のＣＤＭＡ方式にお いては、通信されるデジタル情報列が、その情報列を拡張列と組み合わせること によって、比較的長いデジタル列中に広げられ、すなわちマップ化される。その 結果、その情報列の１つ以上のビットが、Ｎ個の「チップ」値の列によって表わ される。「直接拡張」と呼ばれるこのプロセスの一形態においては、各拡張記号 が、必然的に、情報記号と拡張列の積になっている。「間接拡張」と呼ばれる拡 張の第二の一形態においては、異なる可能な情報記号が、必ずしも関係しないが 、異なる拡張列によって置き換えられる。情報記号は、チャンネル符号化および 拡張化のうちのいずれかの前段によって作り出されるということを理解されるで あろう。従来のＣＤＭＡ通信の様々な観点が、ケー．ジルハウゼン他著の「セル ラーＣＤＭＡ方式の容量に関して」ＩＥＥＥ報告書、車両技術、第４０巻，３０ ３−３１２頁（１９９１年５月）（K.Gilhousen et al.,“On the Capacity of a Cellurar CDMA System,”IEEE Trns．Veh．Technol．vol．40，pp.303-312(Ma y 1991)）およびデント（Dent）の米国特許第５，１５１，９１９号、およびデ ント他（Dent et al）の米国特許第５，３５３，３５２号、さらに１９９３年１ １月２２日に出願された米国特許出願第０８／１５５，５５７号に記載されてい る。 要約 出願人の発明によれば、通信チャンネルの特性が、ほぼ完全な秘密を保持した 状態で、暗合法鍵を確立しそして交換するために使用される。これらの特性は、 ユーザ達によってわかるチャンネルのインピーダンス、すなわち、位置Ｂを望む 位置Ａから見たインピーダンスおよび位置Ａを望む位置Ｂから見たインピーダン スである。非可逆チャンネルに対しては、これらのインピーダンスは、一般に同 等ではない。鍵は、有界距離復号化手順と均等な計算で確立され、鍵を確立する ために使用される復号器は、後のデータ送信を処理するために使用される。 従って、古典的な暗合法方式やＰＫＣ暗号法方式と比較して、出願人の発明は 、物理的プロセスに依存する暗合法鍵を確立しそして分け合うための代替機構を 提供する。出願人の方式に関しては、必要な偶然性がチャンネル自体の予測不可 能な変動によって与えられるので、各パーティーが擬似ランダム量を発生させる 必要がない。チャンネル復号器を用いることによって、二人のユーザが同一の秘 密鍵を確立する確率は１に近く、盗聴者が同一の鍵を確立する確率は、本質的に ０である。これは「確率的秘密」と呼ばれる。また、可能な鍵数は、膨大なサー チによって正しいものを見出すことが現実的でないほど充分に大きい。これらの 確率的手法は、完全秘密のシャノン手法とは異なっている。 一つの観点によれば、出願人の発明は、第１の無線電話機と第２の無線電話機 間の通信チャンネルを介する安全確実な通信のための鍵列を確立する方法を提供 する。この方法は、第１の無線電話機において、各トーンがそれぞれの所定の周 波数および所定の初期位相を有する、第１の複数個のトーンを送信する段階と、 第２の無線電話機において、第１の無線電話機によって送信される第１の複数個 のトーンを受信し、受信した第１の複数個のトーンを実質的に変更せずに第１の 無線電話機に返信する段階を有する。同様の方法で、第２の無線電話機は、各ト ーンがそれぞれの所定の周波数および所定の初期位相を有する、第２の複数個の トーンを送信する段階、および第１の無線電話機において、第２の複数個のトー ンを受信し、受信した第２の複数個のトーンを実質的に変更せずに第２の無線電 話機に返信する段階を実行する。 この方法は、さらに、第１の無線電話機において、受信した第１の複数個のト ーン対の位相間の差を決定し、各差を複数個の位相決定値のそれぞれのものに量 子化し、複数個の量子化された差を、所定のブロック符号に従って鍵列に復号化 する段階を含む。同様の方法で、第２の無線電話機は、受信した第２の複数個の トーン対の位相間の差を決定し、各差を複数個の位相決定値のそれぞれのものに 量子化し、複数個の量子化された差を、所定のブロック符号に従って鍵列に復号 化する段階を実行する。 出願人の発明によれば、第１および第２の無線電話機によって決定される鍵列 が同一である確率は、実質的に１である。 その方法は、さらに、第１および第２の無線電話機のそれぞれにおいて、それ ぞれの受信した複数個のトーンのそれぞれの大きさを決定する段階を含んでいて も良く、その大きさは、ソフト情報として復号化段階において使用される。また 、その方法は、さらに、第１および第２の無線電話機の少なくとも一方において 、送信される情報を鍵列に従って暗号化する段階と、第１および第２の無線電話 機の少なくとも他方において、暗号化された送信情報を鍵列に従って解読する段 階を含んでいても良い。 出願人の発明の他の観点においては、第１の無線電話機と第２の無線電話機間 の通信チャンネルを介する安全確実な通信のための鍵列を確立する方法は、第１ の無線電話機において、複数個のビットを含む第１の所定のデジタル語を送信す る段階と、第２の無線電話機において、第１の所定のデジタル語を受信し、受信 した第１のデジタル語を実質的に変更せずに第１の無線電話機に返信する段階を 含む。この方法は、さらに、第２の無線電話機において、複数個のビットを含む 第２の所定のデジタル語を送信する段階と、第１の無線電話機において、第２の 所定のデジタル語を受信し、受信した第２のデジタル語を実質的に変更せずに第 ２の無線電話機に返信する段階を含む。 本発明のこの観点の方法は、さらに、第１の無線電話機において、第２の無線 電話機から受信された第１の所定のデジタル語の複数個のビットのそれぞれを困 難決定復号化し、困難決定復号化された複数個のビットを、所定のブロック符号 に従って鍵列にマップ化する段階と、第２の無線電話機において、第１の無線電 話機から受信された第２の所定のデジタル語の複数個のビットのそれぞれを困難 決定復号化し、困難決定復号化された複数個のビットを、所定のブロック符号に 従って鍵列にマップ化する段階を含む。 その方法は、さらに、第１および第２の無線電話機のそれぞれにおいて、それ ぞれの受信した複数個の所定のデジタル語の複数個のビットのそれぞれの大きさ を決定する段階を含んでいても良く、その大きさは、ソフト情報としてマップ化 段階において使用される。 出願人の発明の他の観点においては、第１の無線電話機と第２の無線電話機間 の通信チャンネルを介する安全確実な通信のための鍵列を確立する方法は、第１ の無線電話機において、複数個のビットを含む第１の所定のデジタル語を送信す る段階と、第２の無線電話機において、第１の無線電話機によって送信された第 １の所定のデジタル語を受信し、受信した第１のデジタル語を実質的に変更せず に第１の無線電話機に返信する段階を含む。その方法は、さらに、第２の無線電 話機において、複数個のビットを含む第２の所定のデジタル語を送信する段階と 、第１の無線電話機において、第２の無線電話機によって送信された第２の所定 のデジタル語を受信し、受信した第２のデジタル語を実質的に変更せずに第２の 無線電話機に返信する段階を含む。 第１の無線電話機においては、第２の無線電話機から受信された第１の所定の デジタル語の複数個のビットのそれぞれの位相が決定される。決定された各位相 とそれぞれの所定の位相間の差が決定される。各差が複数個の位相決定値のそれ ぞれのものに量子化される。そして複数個の量子化された差が、所定のブロック 符号に従って鍵列に復号化される。第２の無線電話機においては、第１の無線電 話機から受信された第２の所定のデジタル語の複数個のビットのそれぞれの位相 が決定される。決定された各位相とそれぞれの所定の位相間の差が決定される。 各差が複数個の位相決定値のそれぞれのものに量子化される。そして複数個の量 子化された差が、所定のブロック符号に従って鍵列に復号化される。 この方法は、さらに、第１および第２の無線電話機のそれぞれにおいて、それ ぞれの受信した所定のデジタル語の複数個のビットのそれぞれの大きさを決定す る段階を含んでいても良く、その大きさは、ソフト情報として復号化段階におい て使用される。 様々な観点において、出願人の発明は、第１の無線電話機と第２の無線電話機 間の通信チャンネルを介する安全確実な通信のための鍵列を確立する幾つかの装 置を提供する。 図面の簡単な説明 以下、出願人の発明について、例によってのみ与えられかつ添付図面に表わさ れている実施例を参照して、さらに詳細に説明する。添付図面において、 図１は、通信方式を表わしているブロック図である。 図２は、鍵列を確立するため櫛状トーンを用いている通信方式を表わしている ブロック図である。 図３は、位相空間決定領域を示す。 図４は、鍵列を確立するためのパイロット記号を用いている通信方式を表わし ているブロック図である 詳細な説明 以下の説明は、有線電話方式に関連して述べられているが、出願人の発明は、 可逆または非可逆通信チャンネルを使用する他の通信方式に対しても適用可能で あることは、当業者によって理解されるであろう。 １９９５年１月２０日に出願された出願人の米国特許出願第０８／３７６，１ ４４および１９９５年１１月１３日に出願された米国特許出願第０８／５５５， ９６８号に説明されているように、出願人の発明は、高い確率で、二つの列が複 数個の「スフィア（sphere）」の内の同一のスフィアに入るように、一つは送信 機において、他は受信機において、二つの列を確立する方法および装置を提供す る。これら二つの米国特許出願は、参照によって本願に含められる。「スフィア 」は、Ｓ個のスフィア中にＭⁿ個のベックトルｒを詰め込んでいるｔスフィアに よって構成される。ここで、ｔはガロア域ＧＦ(Ｍ＝２^m)内に含まれている要素 を有するすべてのベクトル、すなわち、すべてのｒ＝（ｒ₁，ｒ₂，．．．，ｒ_n ）ここでｒ_i∈ＧＦ（Ｍ＝２^m）、からなるｎ次元ベクトル空間内のハミング半径 である。（この説明では、ベクトル量すなわち列が太字で示され、スカラー量お よび関数が普通字で示されている。）。スフィア内のベクトルは、そのスフィア の中心からなる代表中にマップ化される。Ｓ個の代表の組は、｛ｃ₁，ｃ₂，．． ．，ｃ_s｝である。各代ベクトルｃ_iは、長さｎを有し、長さｍｎを有する２値ベ クトルｋ中にマップ化される。対応の２値ベクトルの組は、Ｋ＝｛ｋ₁，ｋ₂，． ．．，ｋ_s｝である。 出願人の発明によれば、送信機と受信機は、高い確率で、組Ｋに含まれる共通 列ｋ_iを確立し、送信機から受信機に通信される情報列を拡張するため列ｋ_iを使 用する。盗聴者がその共通列ｋ_iを決定できる確率は、実質的に０であるので、 安全確実な通信を達成できる。すなわち、特別な暗号および非暗号アルゴリズム を含ませることなく、暗合セキュリティを達成できる。出願人の発明に従って構 成されたスフィアは、送信機および受信機がそのような共通列ｋ_iを確立する確 率を増大させ、一般に、送信機が列ｒ_Tを、そして受信機が異なる列ｒ_Rを確立す ることを認識する。列ｒ_T、ｒ_Rが同一のスフィアに入る場合には、それらは、組 Ｋの同じ列ｋ中にマップ化される。 列の確立 一般通信回線は、第１のユーザの送信機から第２のユーザの受信機へのチャン ネルと第２のユーザの送信機から第１のユーザの受信機へのチャンネルの、２つ の通信チャンネルからなる。その回線に、第１および第２のユーザによって交換 される情報へのアクセスを望む盗聴者に対する第３のチャンネルを含ませること を考えることができる。この簡単なシナリオが図１に示されている。図１には、 第１のユーザＡ、第２のユーザＢ、および盗聴者Ｅが示されている。 これらのチャンネルは、可逆的でも、非可逆的でもよい。すなわち、一方向に そのチャンネルを介して見るインピーダンスのようなチャンネル特性が、他方向 にそのチャンネルを介して見る特性と同一の値を持っていても、持っていなくと もよい。出願人の米国特許出願第０８／３７６，１４４号に記載されているよう に、インピーダンスのようなチャンネル特性は、いずれの方向にそのチャンネル を介してみると同一であるので、すなわち、いずれの方向にそのチャンネルを介 して伝播する信号は、同一の多重通路効果を受けるので、携帯電話に使用される 代表的な無線電話チャンネルは、短時間のスケールで考えると可逆的である。他 方、有線電話チャンネルなどの他の通信チャンネルは、多くの理由からたとえ短 時間のスケールであっても可逆的ではない。例えば、パケット交換通信システム においては、チャンネルを介して一方向に伝播するパケットは、一般に、他方向 に伝播するパケットによって取られるパスとは異なるパスを取る。 そのような非可逆チャンネルに対しては、ＡからＢを望むチャンネルのインピ ーダンス（Ｚ_ABと呼ぶ）、ＢからＡを望むチャンネルのインピーダンス（Ｚ_BAと 呼ぶ）、およびＡＥチャンネルのインピーダンスＺ_AE、Ｚ_EAは、すべて異なって おり、時間と共に変化する。換言すると、それらのチャンネルは、可逆的ではな く、セルラー無線電話チャンネル等の別種の通信チャンネルとは対照的である。 可逆的チャンネルに対しては、インピーダンスＺ_ABとＺ_BAは、同一であり、これ らのインピーダンスは、ＡＥチャンネルのインピーダンスとは異なっている。そ れらのチャンネルのそれぞれの熱雑音は、それらのチャンネルの非可逆性に寄与 する相加性雑音項ｎ_i(ｔ)，ｉ＝１，２，３によって表現される。 以下に、鍵列を確立するための２つの方法について説明する。 櫛状トーン 以下の記述は、実質的に同時のトーン対の連続送信を含むが、後述するように 、２以上のトーンが一度に送信され得るものと理解されたい。 図２を参照する。第１のユーザＡ等の第１の無線電話機が周波数ｆ₁およびｆ₂ を有し、かつｋ番目の信号化間隔［ｋＴ，（ｋ＋１）Ｔ］中に等しい初期位相オ フセットφおよびエネルギーＥを有する２つの正弦波からなる信号ｓ(ｔ)を送信 するものと想定する。送信信号ｓ(ｔ)は、例えば、２つの適切な発振器２０１、 ２０３、または周波数合成器の出力信号を増幅・加算し、搬送信号を変調してそ の結果を適切な送信周波数にアップコンバートすることによってなど、多くの方 法の内のいずれかの方法によって発生され得る。変調を無視すると、送信信号ｓ (ｔ)は、次式によって与えられる。 有線通信システムにおいては、送信信号ｓ(ｔ)は、加入者線路インタフェース 回路（ＳＬＩＣ）等の適切な装置によって、ワイヤラインに結合される。結合し た信号は、ワイヤラインを通過する。例えばユーザＢ等の第２の無線電話機に到 着した信号の振幅および位相は、送信信号が通過する第２の無線電話機への途中 にある送信線路、およびＳＬＩＣ等の装置によって作り出される等価インピーダ ンスによって決められる。とりわけ、両側パワースペクトル密度Ｎ₀／２を有す る白色ガウス雑音ｎ(ｔ)も加えられる。 出願人の発明の一つの観点によれば、第２の無線電話機は、実質的に変更せず に、単純に受信信号を第１の無線電話機に返信する。従って、第２の無線電話機 は、第１の無線電話機から受信する鍵列を確立するために使用される信号に対す る中継器として単純に作用する。この信号を中継する、すなわち、受信信号を第 １の無線電話機に返信するために必要な構成部品は、周知である上、従来技術で あるので、それらは、図２において、単に中継器として記述されたブロックによ って示されている。 第１の無線電話機に到着し第２の無線電話機によって中継される信号の振幅お よび位相は、さらに、送信信号が通過する第１の無線電話機への途中にある送信 線路およびそれら装置の等価インピーダンスによって決められる。第１の無線電 話機は、必要ならチャンネルから得る信号をダウンコンバートし、かつ増幅し（ ダウンコンバータおよび増幅器歯、図２には示されていない）、結果として得ら れた信号ｒ(ｔ)と、ｃｏｓ(２πｆ₁ｔ)およびｃｏｓ(２πｆ₂ｔ)の局部的に発生 されたバージョンとの相関をとる。図２に示されているように、それぞれの相関 は、適切な混合器２０５、２０７および再設定可能な積分器２０９、２１１に よって実行される。その積分器は、連続する時間間隔Ｔ＝１／２πｆ_iの間、混 合器の出力を積分するものであるが、当業者間で知られている他の多くの装置を 使用することができる。相関器によって発生される出力信号は、加算（アップコ ンバートされた）信号はもちろん、近接信号による成分も抑制するためのローパ スフィルタ２１３、２１５によって、ごく普通にろ過される。 正弦波ｃｏｓ(２πｆ₁ｔ)およびｃｏｓ(２πｆ₂ｔ)は、直交し、チャンネルの 少なくともコヒーレンス帯域幅によって分離されると仮定すると、ｋ番目の信号 化間隔中に第１のユーザによって受信される往復信号ｒ_AB,BA(ｔ)は、次式によ って与えられる。 ここで、上記の等価インピーダンスの項は、次式によって与えられる。 鍵列を確立するために正弦波信号を使用する必要はないことを理解されたい。 位相差を決めるためにのみ必要なものであるので、例えば、パルス（矩形波）列 対等の所定の形状を有する他の信号対を使用することも可能である。そのような 「トーン」を使用する方式の数学的解析は、上記のものよりも複雑であるが（「 トーン」のフーリエ変換、ウェーブレット変換、あるいは他のスペクトル分解が 必要とされる）、その原理は同一である。従って、この適用に対しては、「トー ン」項は、単なる正弦波信号にとどまらないことを意味することを理解されるべ きである。 第１のユーザの無線電話機において、ろ過された相関器出力信号は、微分位相 検出器２１７に与えられる。その検出器は、各時間間隔Ｔに対して、前式の位相 項間の差の推定量を発生する。連続する位相差推定量は、多数の所定値のそれぞ れの値を各位相差推定量に割り当てる量子化器２１９に、与えられる。出願人の 発明によれば、異なる時間間隔の位相差推定量は、互いに非相関関係にあること が、単に必要とされる。（以下において、時間指数ｋは、それがあいまいでない ときは省かれる。） 無線電話機Ａ内の微分位相検出器２１７によって発生されるベースバンド微分 信号Ｕ_Aは、次式によって与えられる。 ここで、Ｎ₁およびＮ₂は、零手段および変動σ²＝２ＥＮ₀を有する複素値のガ ウス分布ランダム過程であり、*は共役を示す。上記のように、第１のユーザＡ は、各位相差推定量をＭ個の所定値の一つに量子化し、量子化器出力信号Ｑ(Φ^A )を発生する。図３は、Ｍ＝４の位相空間決定領域を表わす。 微分位相検出器２１７は、ベースバンド信号の現在の振幅および位相のアナロ グまたはデジタル測定値のいずれかを生成する。適切な微分検出器は、デント(D ent)の米国特許第５，０８４，６６９号およびホルムキビスト（Holmqvist）の 米国特許第５，２２０，２７５号に記載された位相検出器の２つの組み合わせか らなる。それらは共に、参照により明確に本願に包含される。 時間ｋ＝１，２，．．，ｎのそれぞれにおいて上記の推定量・量子化過程を繰 り返すことによって、第１のユーザＡは、次式によって与えられる量子化位相差 推定量列を確立する。 量子化器２１９によって発生されるこの列ｒ_A、ランダムアクセスメモリ、シ フトレジスタ、あるいはその等価装置等のバッファ２２１に記憶される。バッフ ァ２２１は、最小距離すなわち誤り訂正復号器２２３のパラメータによって決め られる長さを有する。無線電話機Ａ内の誤り訂正復号器２２３は、量子化位相差 推定量列を変換し、ユーザＡの受信機の鍵列ｋ_Aに対応する出力信号を発生する 。 結局、バッファ２２１の大きさは、所望される鍵列の長さによって決められる 。復号器２２３がブロック長Ｎおよび寸法ｋを有する場合には、バッファ遅れは 、櫛がＮ回のそれぞれの回において同時に送信される２つのトーンのみからなる この例に対しては、Ｎである。以下に記載されるように、２以上のトーンが同時 に送信され、従って、バッファ遅れが小さくなる。例えば、Ｔ個のトーンが同時 に 送信される場合には、Ｔ−１位相差が同時に量子化され、バッファ遅れはＮ／（ Ｔ−１）になる。 バッファ２２１によって発生されるベクトルｒ_Aは、Ｎ個の要素を有し、その それぞれの要素は、Ｍ-aryである。このＮ要素ベクトルは、様々な最小距離復号 器２２３のいずれかへの入力である。一つの有用な復号器は、アール．ブラハッ ト著の「誤り制御コードの理論と実際」７章、アジソン−ウェズリー、マサチュ ーセッツ州レディング市（１９８３）（R.Blahut，Theory and Practice of Err o Control Codes，chapt.7，Addison-Wesley，Reading，MA(1983)）に記載され ているあまり複雑ではない有界距離復号器である。復号器２２３は、バッファに よって発生されるＮ個の記号を別なＮ個の記号にマップ化する。その記号は、以 下に詳細に記載されるように、インタレストの暗号鍵列ｋ_Aである。 無線電話機において実行される信号処理演算は、デジタルドメインにおいて適 切なデジタル信号処理（ＤＳＰ）装置によって実行され得ることを理解されたい 。例えば、参照により明確に本願に包含される多重モード信号処理(Multi-Mode Signal Processing)に対してデント他(Dent et al)に与えられた米国特許出願第 ０７／９６７，０２７号に記載されているように、そのような構成で、ほとんど いかなる型の変調も、受信信号のデジタルサンプルを適切に取り扱うようにＤＳ Ｐ装置をプログラミングすることによって検出され得る。ＤＳＰ装置は、直結配 線論理回路網として、あるいは好ましくは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ） 等の集積化デジタル信号プロセッサとして制作され得る。もちろん、ＡＳＩＣは 、速度または他の性能パラメータが、プログラム可能なデジタル信号プロセッサ の能力以上に重要であるときに一般に選択される装置であるところの、必要な機 能を実行するために最適である直結配線論理回路網を含み得ることを理解された い。 上述のものと類似の方法およびハードウエアで、第２のユーザが第１のユーザ に送信しそして第１のユーザからの返信を受信するところの一対のすなわち櫛状 のトーンから成る信号から、第２のユーザＢは、量子化位相差推定量のそれ自身 の列ｒ_Bを確立する。 両方のユーザは、チャンネルインピーダンスの時間スケールに関して無視し得る 時間期間内にそれぞれのトーン対を交換しなければならないことを理解されたい 。すなわち、その交換は、インピーダンスが変化する前に、例えば、信号が異な る通信路に割り当てられる前に、完了されなければならない。有線電話チャンネ ルの時間スケールは、マイクロ秒ではなくミリ秒の桁で、出願人の従前の出願に おいて考慮された時間スケールよりもかなり長いものと思われる。さらに、両方 の周波数におけるチャンネルの実効双方向インピーダンスが実質的に同一である ように、第１のユーザによって最初に送信されるトーンの周波数は、第２のユー ザによって最初に送信されるトーンの周波数に充分に近いものであるべきである 。 さらに各無線電話機は、トーン間の位相差を実質的に変化させることなく他の 無線電話機信号を戻す必要があることを理解されたい。この意味での「実質的変 化」は、実効チャンネルインピーダンスＺ_AB，Ｚ_BAから起る位相効果と比較して 、顕著な、すなわち、異なる鍵列を導くだろう変化である。同様に、それらのト ーン振幅を使用するシステムにおいては、各無線電話機は、振幅を実質的に変化 させることなく発信無線電話機信号を戻す必要がある。そのような変化の大きさ を発信無線電話機が知っている場合には、信号を発信無線電話機に戻す過程にお いて、受信する無線電話機は、通常「実質的変化」を考慮される位相差からオフ セットを加算または引き算するか、振幅に利得を与える。 これらの条件下において、各ユーザによって発生される各信号は、通信チャン ネルを両方向に通過するので、列ｒ_A，ｒ_Bが同一のスフィア内に入る確率は、ほ ぼ一定である。従って、復号器を使用することによって、しっかりした鍵分散構 成が得られる。 これらの送信信号から、盗聴者Ｅは、ベースバンド微分信号および位相差推定 量の列ｒ_Eを得ることができるが、ユーザＡおよびＢ間のチャンネルの双方向実 効インピーダンスによって決められるものは得ることができない。従って、列ｒ_E が列ｒ_A、ｒ_Bと同一のスフィアに入る確率は、実質的に０である。 上記のように、確立される３つの列すなわちベクトルｒ_A、ｒ_Bおよびｒ_Eのそ れぞれが、それぞれの誤り訂正復号器に対して入力信号として与えられる。復号 器によって発生される出力信号は、鍵列ｋ_A、ｋ_Bおよびｋ_Eに対応する。無線電 話機Ａ、Ｂにおいて暗号化を行う必要がないことに留意されたい。復号器は、可 能な鍵の数を制限し、以下に詳細に説明されるものと同一の鍵を第１のユーザお よび第２のユーザが確立する確率を増大させる。トーンｆ₁、ｆ₂は、それらの位 相が独立であるように充分に分離されている周波数を持つべきである。 システムの安全確実性は、トーンの位相が通信チャンネルを通る通路によって 非相関付けられる程度に依存する。非相関が実質的に完璧である場合には、その 方式を打ち破るために盗聴者が行う必要がある仕事量は、鍵列ｋ_A、ｋ_Bに対する 途方もないサーチ量となる。 ２つのトーンは、等しいエネルギーと等しい初期位相オフセットを有し、それ らは例えば位相ロックループで容易に得ることができるることを理解されたい。 一般に、これらのパラメータが、予め決められることすなわちそれぞれの無線電 話機に対して先験的に知られることが必要である。 また、前述の解析は、一度に送信される２つのトーンのみを考慮しているが、 一般に、櫛は、２以上の同時に送信されるトーンから成り、前述の解析はそのよ うな櫛状トーンの連続対にも適用可能である。実際、列ｒ_A、ｒ_Bは、櫛状の適切 な数のトーンを実質的に同時に送信し、トーンの各連続対を推定・量子化するこ とによって一度に発生され得る。 トーンの初期位相を制御することは容易であり、その結果、より一層複雑では ない方式が得られるので、２つ以上のトーンを同時送信することが望ましい。そ れにもかかわらず、チャンネルの実効双方向インピーダンスが暫定的に実質的に 変化しないと仮定した場合、トーンが「実質的に同時に」送信される、すなわち 、それぞれのトーン対が異なる時間に送信され得ることのみ必要である。 また、ここでいう「実質的変化」は、変化した鍵列の決定に至る変化をいう。 一対のトーンにおいてそれらのトーン間の周波数分割が、他の対間の周波数分割 と同一であることは、必要ない。換言するなら、その「櫛」は、空間的に等間隔 の「歯」を持たない。また、連続するトーン対のみを考慮する必要もない。換言 すれば、対内の「歯」は、他の「歯」に分離されてもよい。例えば、その櫛が周 波数の大きい順に１０個のトーンｆ₁、ｆ₂、．．．ｆ₁₀を含む場合、位相差ラン ダム変数の必要な一様分布は、言わば、トーンｆ₁およびｆ₄、ｆ₂およびｆ₅、ｆ₃ およびｆ₆、等を対にすることによって得られる。各対内のトーンが直交的に 空間離隔されることも必要である。すなわち、周波数分離は、前述のように充分 でなければならない。 パイロット記号 上述のように、櫛状のトーンを送信する代わりに、鍵列ｋ_A、ｋ_Bは、第１の無 線電話機および第２の無線電話機の動作と同期化するため送信されるビットなど の複数個のパイロット記号にのみ基づいて、確立される。パイロット記号に基づ いて鍵を確立する２つの方法について、以下に説明する。 列ｋは、パイロット記号を復号化し、その結果得られる復号化パイロット記号 列をスフィアの中心にマップ化する困難決定によって粗く確立される。第１のユ ーザによって復号化される列のいかなる誤りも第２のユーザによって復号化され る列の誤りと同一であると確信される。従って、２つのパイロット記号列は、同 一のスフィアにマップ化され、同一の鍵を作り出すことになる。たとえ第１のお よび第２のユーザによって復号化される列内の誤りが、僅かに異なっていたとし ても、それら２つの列は、今なお高い確率で、同一のスフィアにマップ化され、 同一の鍵を作り出す。この方法の有り得る欠点は、盗聴者がすべての可能性をつ ぶすことを計算上困難にさせる多くのパイロット記号が必要とされることにある 。もし、セルラー無線電話方式において、パイロット記号が同期ビットであると 仮定すると、少なくとも６０ビットが必要とされることが現に確信される。 必要なパイロット記号が一緒に送信される必要はない、すなわち、ＴＤＭＡ信 号の一時間スロット内のすべての同期ビット等のように、連続したビットを使用 する必要はないことを理解されたい。例えば、一時間スロット内の同期ビットの いずれか１つ以上が、他の時間スロット内の同期ビットのいずれか１つ以上と共 に使用され得る。使用されるビット群（例えば、異なる時間スロット内のビット ）は、前述のようなチャンネルのコヒーレンス時間よりも長い時間間隔によって 分離されることが必要なだけである。 パイロット記号に基づいて鍵列を確立するさらに洗練された方法は、困難決定 復号化法ではなく、チャンネル状態情報を用いることである。この方法では、第 １のおよび第２のユーザが、既知のパイロット記号を補間し、櫛状のトーンに基 づいて鍵を確立する方法に関して、前述した方法と同様の方法で、補間器の出力 を量子化する。 例えば、第１のユーザから返信された信号を必要とするとき、ダウンコンバー トし、増幅し、そしてフィルタリングした後に、第２のユーザが、時間スロット の同期部分であり得る、信号内の所定のデジタル語のビットのそれぞれに対する 推定量を決定する。もちろん、第１のおよび第２のユーザは、別の組の既知ビッ トを使用することに同意することもできる。第２のユーザは、推定量のそれぞれ と各所定ビット間の差を決定する。これらの差推定量は、櫛状のトーンの送信に よる鍵確立に関連して前述されたように、その後量子化され、最小距離復号器に 与えられる。 図４は、パイロット記号を使用するこの「洗練された方法」を実行するための システムのブロック図である。ユーザＡの第１の無線電話機において、送信され るデータは、暗号器４０１によって鍵列に従って暗号化される。もちろん、鍵列 が確立される前には、暗号器は、データが変更されずに送信されるように、単に データを通過させる。マルチプレクサ４０３は、送信されるべき暗号データを、 従来の電話方式における同期および付加信号用に使用される既知のパイロット記 号を組み合わせる。パイロット記号が既知の位相と共に送信されることのみが必 要となっている。マルチプレクサ４０３によって形成された交互配置のデータと パイロット記号の列は、情報を、一般に等価インピーダンスおよび付加白色ガウ ス雑音によって特徴付けられている通信チャンネルに結合させるためのパルス形 成器あるいはその他の装置に与えられる。 ユーザＢの第２の無線電話機において、第１の無線電話機によって送られる信 号が受信され、前述のように、実質的な変更なしに第１の無線電話機に単に返信 される。従って、第２の無線電話機は、図４においては、単に中継器として表示 されたブロックとして示されている。前述のようにその語を変調する第２の無線 電話機は、第１の無線電話機の所定のデジタル語を通信チャンネルを介して送る 。 チャンネルから第１の無線電話機に到着する信号は、ダウンコンバートされる か、必要なとき接続されそして整合フィルタ４０７を通過される。整合フィルタ ４０７によって発生される信号は、適切な制御スイッチ４０９すなわち十進器に よって、送信された受信データからなる信号と、受信パイロット記号からなる信 号に分割される。補間器４１１は、受信したパイロット記号の位相を測定し、一 般にそのチャンネルの等価インピーダンスによって回転される各測定位相と、そ れぞれのパイロット記号の既知の送信位相間の差を形成する。補間器４１１は、 好ましくは、これらの差推定量を低域ろ過する。補間器４１１によって発生され る差値は、量子化器４１３によって量子化され、必要な場合、差値を充分積算す るためのバッファメモリ４１５に記憶し、その後、図２に関連して前述したよう に鍵列を発生するための復号器４１７によって、復号化される。 補間器４１１によって発生される差値は、また送信されたデータを回復させる ための誤り訂正復号器等の復調器４１９に与えられる。復調器４１９は、また、 差値と送信されたデータとを同期化させるために適切な遅延装置４２１を通過し 送信されたデータを受信する。受信データが送信前に鍵列に従って暗号化された と仮定すると、復調器４１９によって生成され、暗号化され送信されたデータと 復号器４１７によって生成された鍵列は、送信されたデータを回復するための解 読器４２３に与えられる。 前述のものと類似の方法およびハードウエアで、第２の無線電話機は、第１の 無線電話機に送られかつ第１の無線電話機によって返信されるそれ自身の所定の 語に基づいて、それ自身の鍵列を確立し、しかもその鍵列は、高確率で、第１の 無線電話機によって確立された鍵列と一致する。従って、第２の無線電話機は、 第１の無線電話機によって送られた暗号化送信を解読できる。 スフィア充填と連関 Ｋが与えられかつスフィアが予め定められているものと仮定すると、任意の列 をスフィアにマッピングすることの一般的課題は、ＮＰ困難である。すなわち、 その課題の計算上の複雑性は、可能なスフィアの数に比例する。安全確実な送信 と拡張のこの適用に対して、スフィア数は、非常に大きい。にもかかわらず、（ スフィアの代表ｃに対応する）候補列ｋを簡単な構造にすることにより、計算上 の複雑性を許容可能なレベルまで低減できる。 出願人の発明によれば、候補列組は、線形ブロック誤り訂正符号列の組に制限 される。その後、スフィアの半径が、そのような符号の誤り訂正能力、すなわち 、その符号が訂正できる誤り数によって決定され、受信列ｒは、適切な既知の復 号 化手順によって候補列ｋにマップ化され得る。 一つの特定例として、線形ボーズ・チョードーリ・オッケンジェム（Bose-Cha udhuri-Hocquenghem）(ＢＣＨ)符号が、候補列ｋの組として使用され得る。その ような符号は、ピーターソン・ゴレンシュタイン・ズィーラ（Peterson-Gorenst ein-Zierler）手順またはバールカンプ・マシー（Berlekamp-Massey）手順また はアール．ブラハット（R.Blahut）の本に述べられているように、周期的符号を 復号化するための手順のいずれかを使用して、比較的簡単に復号化され得る。も し、符号パラメータが最小ハミング（Hamming）距離ｄを持ち、かつ符号記号ア ルファベットＧＦ(２^m)を持つ（ｎ、ｋ）の場合には、長さｍｎの候補列は、一 組の寸法２^mnから確立され得る。スフィアのハミング半径、すなわち等価 フィアは密に充填される必要はない） 列ｒ_A、ｒ_Bおよびｒ_Eは、バールカンプ・マシー手順を実施する誤り訂正復号 器への入力である。その復号器の出力は、列ｋ_A、ｋ_Bおよびｋ_Eである。また、 無線電話機によって暗号化が行われる必要がないことに留意されたい。復号器は 、実質的に可能な列の数を制限し、それによって、第１のおよび第２のユーザ間 の列同意の可能性を増大させる。実際の有線通信方式において得ることがさほど 困難ではない、信号対雑音比（ＳＮＲｓ）が非常に高い場合には、復号器は必要 とされない。 多くの通信方式において、通信される情報列は、誤りを訂正するためにブロッ ク符号化されている。直交ブロック符号化において、情報ビットの数Ｎは、２^N Ｎビット直交符号語の一つに変換される。そのような直交符号語を復号化するこ とは、その語を２^N符号語の組のすべてのメンバーと相関付けることである。最 高の相関を与える符号語の２進指数が、所望の情報を与える。例えば、もし、受 信した１６ビット符号語の指数０−１５を有する１６個の直交１６ビット符号語 のそれぞれとの相関が、１０番目の符号語に最高の相関を与えるとすると、原情 報信号は、（１０進表記で整数の１０である）４ビット２進符号語１０１０であ る。そのような符号は、［１６，４］直交ブロック符号と呼ばれる。符号語のす べてのビットを変換することによって、一つ以上の情報ビットが符号語毎に搬送 され得る。この形の符号化は、二直交ブロック符号化として知られている。 そのような符号化の重要な特徴は、一組内のすべての直交ブロック符号語との 同時補間が、高速ウォルシュ変換（Fast Walsh Transform）（ＦＷＴ）装置によ って、効率的に実行される。［１２８，７］ブロック符号の場合、例えば、１２ ８個の入力信号サンプルが１２８点ウォルシュスペクトルに変換される。そこで は、スペクトル内の各点は、その組内の符号語の一つと入力信号サンプルの相関 の値を表わす。適切なＦＷＴプロセッサは、参照によって本願に包含されるデン ト（Dent）に与えられた米国特許第５，３５７，４５４号に記載されている。 復号器の使用が、第１のおよび第２のユーザに対して望ましい。上記のように 厳格に要求されないが、復号器の使用は、盗聴を助けない。送信された情報を拡 張し、または受信された情報を拡張させないため、復号器によって生成される列 は、そのまま使用されるか、その列の全体または一部の２進表現が使用される。 この「拡張」は、ＣＤＭＡ通信方式において実行される拡張に属しないことを理 解されたい。出願人の鍵列は、ＣＤＭＡ方式において通信される情報を暗号化し 、解読するために使用され得るが、一般に、鍵列は、それらの非制御交差相関特 性により、ＣＤＭＡ拡張列として使用するには不適である。もちろん、鍵列は、 本出願人の米国特許出願第０８／５５５，９６８号に記載されている技術を実施 することによって、ＣＤＭＡ拡張列として使用され得る。 出願人の列同意方法および装置は、確率的秘密に加えて、優れた計算上の秘密 を与える。出願人の発明を使用することで、長い任意の鍵列が分けられ、通信「 セッション」中でさえも鍵列が変更され得る。典型的な通信方式においては、通 信セッションに備えて、少なくともユーザが通信方式で登録され、かつ認証され る度毎に、さらに例えば所定の時間間隔が経過する度毎など、多分より頻繁に、 新たな鍵列を確立することが望ましい。 線形ブロック符号を使用する代わりに、安全確実な通信方式は、各ユーザによ って送信される２Ｍ直交トーンの櫛を採用できる。そのような櫛方式は、ブロッ ク符号方式と同一の性能を持つが、櫛方式は、直交信号化によって必要とされる ような非常に大きな帯域幅や、トーンを発生するためのかなり複雑な周波数合成 器を必要とする。 いずれの方式においても、安全確実性の性能評価は、確立性から行われ、完全 秘密のシャノン評価（Shannon measure）とは異なっている。特に、ブロック符 号方式では、二人のユーザが同一の秘密鍵列を確立することの確率は、１に近く 、盗聴者が同一の列を確立することの確率は、実質的に０に近い。これは、確率 性秘密である。また、可能な鍵列の数は、膨大なサーチによって正しい列を見出 すことが実際的ではないほど充分に大きい。これは、計算上の秘密である。 出願人の発明の特定の実施例が記載され、説明されているが、本発明は、これ らの実施例に制限されるものではないことを理解されるべきである。本出願は、 以下の請求の範囲によって定義される出願人の発明の精神および範囲に入る、い かなるまたすべての変形例をも予期する。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年７月２３日（１９９８．７．２３） 【補正内容】 図４は、鍵列を確立するためのパイロット記号を用いている通信方式を表わし ているブロック図である 詳細な説明 以下の説明は、有線電話方式に関連して述べられているが、出願人の発明は、 可逆または非可逆通信チャンネルを使用する他の通信方式に対しても適用可能で あることは、当業者によって理解されるであろう。 １９９５年１月２０日に出願された出願人の米国特許出願第０８／３７６，１ ４４および１９９５年１１月１３日に出願された米国特許出願第０８／５５５， ９６８号に説明されているように、出願人の発明は、高い確率で、二つの列が複 数個の「スフィア（sphere）」の内の同一のスフィアに入るように、一つは送信 機において、他は受信機において、二つの列を確立する方法および装置を提供す る。「スフィア」は、Ｓ個のスフィア中にＭⁿ個のベクトルｒを詰め込んでいる ｔスフィアによって構成される。ここで、ｔはガロア域ＧＦ(Ｍ＝２^m)内に含ま れている要素を有するすべてのベクトル、すなわち、すべてのｒ＝（ｒ₁，ｒ₂， ．．．，ｒ_n）ここでr_i∈ＧＦ（Ｍ＝２^m）、からなるｎ次元ベクトル空間内のハ ミング半径である。（この説明では、ベクトル量すなわち列が太字で示され、ス カラー量および関数が普通字で示されている。）。スフィア内のベクトルは、そ のスフィアの中心からなる代表中にマップ化される。Ｓ個の代表の組は、｛ｃ₁ ，ｃ₂，．．．，ｃ_s｝である。各代ベクトルｃ_iは、長さｎを有し、長さｍｎを 有する２値ベクトルｋ中にマップ化される。対応の２値ベクトルの組は、Ｋ＝｛ ｋ₁，ｋ₂，．．．，ｋ_s｝である。 出願人の発明によれば、送信機と受信機は、高い確率で、組Ｋに含まれる共通 列ｋ_iを確立し、送信機から受信機に通信される情報列を拡張するため列ｋ_iを使 用する。盗聴者がその共通列ｋ_iを決定できる確率は、実質的に０であるので、 安全確実な通信を達成できる。すなわち、特別な暗号および非暗号アルゴリズム を含ませることなく、暗合セキュリティを達成できる。 量子化器出力信号Ｑ(Φ^A)を発生する。図３は、Ｍ=４の位相空間決定領域を表わ す。 微分位相検出器２１７は、ベースバンド信号の現在の振幅および位相のアナロ グまたはデジタル測定値のいずれかを生成する。適切な微分検出器は、デント（ Dent）の米国特許第５，０８４，６６９号およびホルムキビスト（Holmqvist） の米国特許第５，２２０，２７５号に記載された位相検出器の２つの組み合わせ からなる。 時間ｋ＝１，２，．．，ｎのそれぞれにおいて上記の推定量・量子化過程を繰 り返すことによって、第１のユーザＡは、次式によって与えられる量子化位相差 推定量列を確立する。 量子化器２１９によって発生されるこの列ｒ_Aは、ランダムアクセスメモリ、シ フトレジスタ、あるいはその等価装置等のバッファ２２１に記憶される。バッフ ァ２２１は、最小距離すなわち誤り訂正復号器２２３のパラメータによって決め られる長さを有する。無線電話機Ａ内の誤り訂正復号器２２３は、量子化位相差 推定量列を変換し、ユーザＡの受信機の鍵列ｋ_Aに対応する出力信号を発生する 。 結局、バッファ２２１の大きさは、所望される鍵列の長さによって決められる 。復号器２２３がブロック長Ｎおよび寸法ｋを有する場合には、バッファ遅れは 、櫛がＮ回のそれぞれの回において同時に送信される２つのトーンのみからなる この例に対しては、Ｎである。以下に記載されるように、２以上のトーンが同時 に送信され、従って、バッファ遅れが小さくなる。例えば、Ｔ個のトーンが同時 に送信される場合には、Ｔ−１位相差が同時に量子化され、バッファ遅れはＮ／ （Ｔ−１）になる。 バッファ２２１によって発生されるベクトルｒ_Aは、Ｎ個の要素を有し、その それぞれの要素は、Ｍ-aryである。このＮ要素ベクトルは、様々な最小距離復号 器２２３のいずれかへの入力である。一つの有用な復号器は、アール．ブラハッ ト著の「誤り制御コードの理論と実際」７章、アジソン−ウェズリー、マサチュ ーセッツ州レディング市（１９８３）（R.Blahut，Theory and Practice of Erro Control Codes，chapt.7，Addison-Wesley，Reading，MA(1983)）に記載さ れているあまり複雑ではない有界距離復号器である。復号器２２３は、バッファ によって発生されるＮ個の記号を別なＮ個の記号にマップ化する。その記号は、 以下に詳細に記載されるように、インタレストの暗号鍵列ｋ_Aである。 無線電話機において実行される信号処理演算は、デジタルドメインにおいて適 切なデジタル信号処理（ＤＳＰ）装置によって実行され得ることを理解されたい 。例えば、多重モード信号処理(Multi-Mode Signal Processing)に対してデント 他（Dent et al）に与えられた米国特許出願第０７／９６７，０２７号に記載さ れているように、そのような構成で、ほとんどいかなる型の変調も、受信信号の デジタルサンプルを適切に取り扱うようにＤＳＰ装置をプログラミングすること によって検出され得る。ＤＳＰ装置は、直結配線論理回路網として、あるいは好 ましくは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の集積化デジタル信号プロセッ サとして制作され得る。もちろん、ＡＳＩＣは、速度または他の性能パラメータ が、プログラム可能なデジタル信号プロセッサの能力以上に重要であるときに一 般に選択される装置であるところの、必要な機能を実行するために最適である直 結配線論理回路網を含み得ることを理解されたい。 上述のものと類似の方法およびハードウエアで、第２のユーザが第１のユーザ に送信しそして第１のユーザからの返信を受信するところの一対のすなわち櫛状 のトーンから成る信号から、第２のユーザＢは、量子化位相差推定量のそれ自身 の列ｒ_Bを確立する。 両方のユーザは、チャンネルインピーダンスの時間スケールに関して無視し得 る時間期間内にそれぞれのトーン対を交換しなければならないことを理解された い。すなわち、その交換は、インピーダンスが変化する前に、例えば、信号が異 なる通信路に割り当てられる前に、完了されなければならない。有線電話チャン ネルの時間スケールは、マイクロ秒ではなくミリ秒の桁で、出願人の従前の出願 において考慮された時間スケールよりもかなり長いものと思われる。さらに、両 方の周波数におけるチャンネルの実効双方向インピーダンスが実質的に同一であ るように、第１のユーザによって最初に送信されるトーンの周波数は、第２のユ ーザによって最初に送信されるトーンの周波数に充分に近いものであるべきであ る。 直交ブロック符号化において、情報ビットの数Ｎは、2^NＮビット直交符号語の 一つに変換される。そのような直交符号語を復号化することは、その語を2^N符号 語の組のすべてのメンバーと相関付けることである。最高の相関を与える符号語 の２進指数が、所望の情報を与える。例えば、もし、受信した１６ビット符号語 の指数０−１５を有する１６個の直交１６ビット符号語のそれぞれとの相関が、 １０番目の符号語に最高の相関を与えるとすると、原情報信号は、（１０進表記 で整数の１０である）４ビット２進符号語１０１０である。そのような符号は、 ［１６，４］直交ブロック符号と呼ばれる。符号語のすべてのビットを変換する ことによって、一つ以上の情報ビットが符号語毎に搬送され得る。この形の符号 化は、二直交ブロック符号化として知られている。 そのような符号化の重要な特徴は、一組内のすべての直交ブロック符号語との 同時補間が、高速ウォルシュ変換（Fast Walsh Transform）（ＦＷＴ）装置によ って、効率的に実行される。［１２８，７］ブロック符号の場合、例えば、１２ ８個の入力信号サンプルが１２８点ウォルシュスペクトルに変換される。そこで は、スペクトル内の各点は、その組内の符号語の一つと入力信号サンプルの相関 の値を表わす。適切なＦＷＴプロセッサは、デント（Dent）に与えられた米国特 許第５，３５７，４５４号に記載されている。 復号器の使用が、第１のおよび第２のユーザに対して望ましい。上記のように 厳格に要求されないが、復号器の使用は、盗聴を助けない。送信された情報を拡 張し、または受信された情報を拡張させないため、復号器によって生成される列 は、そのまま使用されるか、その列の全体または一部の２進表現が使用される。 この「拡張」は、ＣＤＭＡ通信方式において実行される拡張に属しないことを理 解されたい。出願人の鍵列は、ＣＤＭＡ方式において通信される情報を暗号化し 、解読するために使用され得るが、一般に、鍵列は、それらの非制御交差相関特 性により、ＣＤＭＡ拡張列として使用するには不適である。もちろん、鍵列は、 本出願人の米国特許出願第０８／５５５，９６８号に記載されている技術を実施 することによって、ＣＤＭＡ拡張列として使用され得る。 出願人の列同意方法および装置は、確率的秘密に加えて、優れた計算上の秘密 を与える。出願人の発明を使用することで、長い任意の鍵列が分けられ、通信 「セッション」中でさえも鍵列が変更され得る。典型的な通信方式においては、 通信セッションに備えて、少なくともユーザが通信方式で登録され、かつ認証さ れる度毎に、さらに例えば所定の時間間隔が経過する度毎など、多分より頻繁に 、新たな鍵列を確立することが望ましい。 線形ブロック符号を使用する代わりに、安全確実な通信方式は、各ユーザによ って送信される２Ｍ直交トーンの櫛を採用できる。そのような櫛方式は、ブロッ ク符号方式と同一の性能を持つが、櫛方式は、直交信号化によって必要とされる ような非常に大きな帯域幅や、トーンを発生するためのかなり複雑な周波数合成 器を必要とする。 いずれの方式においても、安全確実性の性能評価は、確立性から行われ、完全 秘密のシャノン評価（Shannon measure）とは異なっている。特に、ブロック符 号方式では、二人のユーザが同一の秘密鍵列を確立することの確率は、１に近く 、盗聴者が同一の列を確立することの確率は、実質的に０に近い。これは、確率 性秘密である。また、可能な鍵列の数は、膨大なサーチによって正しい列を見出 すことが実際的ではないほど充分に大きい。これは、計算上の秘密である。 出願人の発明の特定の実施例について記載され、説明されているが、本発明は 、これらの実施例に制限されるものではないことを理解されるべきである。 請求の範囲 １．第１の無線電話機（Ａ）と第２の無線電話機（Ｂ）間の通信チャンネルを 介する安全確実な通信のための鍵列を確立する方法において、 第１の無線電話機（Ａ）において、各トーンがそれぞれの所定の周波数および 所定の初期位相を有する、第１の複数個のトーンを送信し、 第２の無線電話機（Ｂ）において、第１の無線電話機によって送信される第１ の複数個のトーンを受信し、受信した第１の複数個のトーンを実質的に変更せず に第１の無線電話機に返信し、 第２の無線電話機（Ｂ）において、各トーンがそれぞれの所定の周波数および 所定の初期位相を有する、第２の複数個のトーンを送信し、 第１の無線電話機（Ａ）において、第２の複数個のトーンを受信し、受信した 第２の複数個のトーンを実質的に変更せずに第2の無線電話機に返信し、 １の無線電話機（Ａ）において、受信した第１の複数個のトーン対の位相間の 差を決定し、各差を複数個の位相決定値のそれぞれのものに量子化し、複数個の 量子化された差を、所定のブロック符号に従って鍵列に復号化し、 第２の無線電話機（Ｂ）において、受信した第２の複数個のトーン対の位相間 の差を決定し、各差を複数個の位相決定値のそれぞれのものに量子化し、複数個 の量子化された差を、所定のブロック符号に従って鍵列に復号化する、段階とか らなることを特徴とする方法。 ２．請求項１の方法において、さらに、第１および第２の無線電話機のそれぞ れにおいて、それぞれの受信した複数個のトーンのそれぞれの大きさを決定する 段階を備え、その大きさが、ソフト情報として復号化段階において使用されるこ とを特徴とする方法。 ３．請求項１の方法において、さらに、第１および第２の無線電話機の少なく とも一方において、送信される情報を鍵列に従って暗号化する段階と、第１およ び第２の無線電話機の少なくとも他方において、暗号化された送信情報を鍵列に 従って解読する段階を備えていることを特徴とする方法。 ４．請求項３の方法において、暗号化段階が、ストリーム暗号方式において、 送信される情報と鍵列を組み合わせる段階を備えていることを特徴とする方法。 ５．請求項３の方法において、暗号化段階が、ブロック式暗号方式において、 送信される情報と鍵列を組み合わせる段階を備えていることを特徴とする方法。 ６．第１の無線電話機（Ａ）と第２の無線電話機（Ｂ）間の通信チャンネルを 介する安全確実な通信のための鍵列を確立する装置において、 第１の無線電話機（Ａ）において、各トーンがそれぞれの所定の周波数および 所定の初期位相を有する、第１の複数個のトーンを送信する手段と、 第２の無線電話機（Ｂ）において、第１の無線電話機によって送信される第１ の複数個のトーンを受信し、受信した第１の複数個のトーンを実質的に変更せず に第１の無線電話機に返信する手段と、 第２の無線電話機（Ｂ）において、各トーンがそれぞれの所定の周波数および 所定の初期位相を有する、第２の複数個のトーンを送信する手段と、 第１の無線電話機（Ａ）において、第２の複数個のトーンを受信し、受信した 第２の複数個のトーンを実質的に変更せずに第２の無線電話機に返信する手段と 、 第１の無線電話機（Ａ）において、受信した第１の複数個のトーン対の位相間 の差を決定する手段、各差を複数個の位相決定値のそれぞれのものに量子化する 手段、および複数個の量子化された差を、所定のブロック符号に従って鍵列に復 号化する手段と、 第２の無線電話機（Ｂ）において、受信した第２の複数個のトーン対の位相間 の差を決定する手段、各差を複数個の位相決定値のそれぞれのものに量子化する 手段、および複数個の量子化された差を、所定のブロック符号に従って鍵列に復 号化する手段と、 からなることを特徴とする装置。 ７．請求項６の装置において、さらに、第１および第２の無線電話機のそれぞ れにおいて、それぞれの受信した複数個のトーンのそれぞれの大きさを決定する 手段を備え、その大きさが、ソフト情報として復号化手段において使用されるこ とを特徴とする方法。 ８．請求項６の装置において、さらに、第１および第２の無線電話機の少なく とも一方において、送信される情報を鍵列に従って暗号化する手段（４０１）と 、 第１および第２の無線電話機の少なくとも他方において、暗号化された送信情報 を鍵列に従って解読する手段（４２３）を備えていることを特徴とする装置。 ９．請求項８の装置において、暗号化手段（４０１）が、ストリーム暗号方式 において、送信される情報と鍵列を組み合わせる手段を備えていることを特徴と する装置。 １０．請求項８の装置において、暗号化手段が、ブロック式暗号方式において 、送信される情報と鍵列を組み合わせる手段を備えていることを特徴とする装置 。 １１．第１の無線電話機（Ａ）と第２の無線電話機（Ｂ）間の通信チャンネル を介する安全確実な通信のための鍵列を確立する方法において、 第１の無線電話機（Ａ）において、複数個のビットを含む第１の所定のデジタ ル語を送信し、 第２の無線電話機（Ｂ）において、第１の所定のデジタル語を受信し、受信し た第１のデジタル語を実質的に変更せずに第１の無線電話機に返信し、 第２の無線電話機（Ｂ）において、複数個のビットを含む第２の所定のデジタ ル語を送信し、 第１の無線電話機（Ａ）において、第２の所定のデジタル語を受信し、受信し た第２のデジタル語を実質的に変更せずに第２の無線電話機に返信し、 第１の無線電話機（Ａ）において、第２の無線電話機から受信された第１の所 定のデジタル語の複数個のビットのそれぞれを困難決定復号化し、困難決定復号 化された複数個のビットを、所定のブロック符号に従って鍵列にマップ化し、 第２の無線電話機（Ｂ）において、第１の無線電話機から受信された第２の所 定のデジタル語の複数個のビットのそれぞれを困難決定復号化し、困難決定復号 化された複数個のビットを、所定のブロック符号に従って鍵列にマップ化する、 段階と からなることを特徴とする方法。 １２．請求項１１の方法において、さらに、第１および第２の無線電話機のそ れぞれにおいて、それぞれの受信した複数個の所定のデジタル語の複数個のビッ トのそれぞれの大きさを決定する段階を備え、その大きさが、ソフト情報として マップ化段階において使用されることを特徴とする方法。 １３．請求項１１の方法において、さらに、第１および第２の無線電話機の少 なくとも一方において、送信される情報を鍵列に従って暗号化する段階と、第１ および第２の無線電話機の少なくとも他方において、暗号化された送信情報を鍵 列に従って解読する段階を備えていることを特徴とする方法。 １４．請求項１３の方法において、暗号化段階が、ストリーム暗号方式におい て、送信される情報と鍵列を組み合わせる段階を備えていることを特徴とする方 法。 １５．請求項１３の方法において、暗号化段階が、ブロック式暗号方式におい て、送信される情報と鍵列を組み合わせる段階を備えていることを特徴とする方 法。 １６．第１の無線電話機（Ａ）と第２の無線電話機（Ｂ）間の通信チャンネル を介する安全確実な通信のための鍵列を確立する装置において、 第１の無線電話機（Ａ）において、複数個のビットを含む第１の所定のデジタ ル語を送信する手段と、 第２の無線電話機（Ｂ）において、第１の所定のデジタル語を受信し、受信し た第１のデジタル語を実質的に変更せずに第１の無線電話機に返信する手段と、 第２の無線電話機（Ｂ）において、複数個のビットを含む第２の所定のデジタ ル語を送信する手段と、 第１の無線電話機（Ａ）において、第２の所定のデジタル語を受信する手段、 および受信した第２のデジタル語を実質的に変更せずに第２の無線電話機に返信 する手段と、 第１の無線電話機（Ａ）において、第２の無線電話機から受信された第１の所 定のデジタル語の複数個のビットのそれぞれを困難決定復号化する手段、および 困難決定復号化された複数個のビットを、所定のブロック符号に従って鍵列にマ ップ化する手段と、 第２の無線電話機（Ｂ）において、第１の無線電話機から受信された第２の所 定のデジタル語の複数個のビットのそれぞれを困難決定復号化する手段、および 困難決定復号化された複数個のビットを、所定のブロック符号に従って鍵列にマ ップ化する手段と、 からなることを特徴とする装置。 １７．請求項１６の装置において、さらに、第１および第２の無線電話機のそ れぞれにおいて、それぞれの受信した複数個の所定のデジタル語の複数個のビッ トのそれぞれの大きさを決定する手段を備え、その大きさが、ソフト情報として マップ化手段によって使用されることを特徴とする装置。 １８．請求項１６の装置において、さらに、第１および第２の無線電話機の少 なくとも一方において、送信される情報を鍵列に従って暗号化する手段（４０１ ）と、第１および第２の無線電話機の少なくとも他方において、暗号化された送 信情報を鍵列に従って解読する手段（４２３）を備えていることを特徴とする装 置。 １９．請求項１８の装置において、暗号化手段（４０１）が、ストリーム暗号 方式において、送信される情報と鍵列を組み合わせることを特徴とする装置。 ２０．請求項１８の装置において、暗号化手段（４０１）が、ブロック式暗号 方式において、送信される情報と鍵列を組み合わせることを特徴とする装置。 ２１．第１の無線電話機（Ａ）と第２の無線電話機（Ｂ）間の通信チャンネル を介する安全確実な通信のための鍵列を確立する方法において、 第１の無線電話機（Ａ）において、複数個のビットを含む第１の所定のデジタ ル語を送信し、 第２の無線電話機（Ｂ）において、第１の無線電話機によって送信された第１ の所定のデジタル語を受信し、受信した第１のデジタル語を実質的に変更せずに 第１の無線電話機に返信し、 第２の無線電話機（Ｂ）において、複数個のビットを含む第２の所定のデジタ ル語を送信し、 第１の無線電話機（Ａ）において、第２の無線電話機によって送信された第２ の所定のデジタル語を受信し、受信した第２のデジタル語を実質的に変更せずに 第２の無線電話機に返信し、 第１の無線電話機（Ａ）において、第２の無線電話機から受信された第１の所 定のデジタル語の複数個のビットのそれぞれの位相を決定し、決定された各位相 とそれぞれの所定の位相間の差を決定し、各差を複数個の位相決定値のそれぞれ のものに量子化し、そして複数個の量子化された差を、所定のブロック符号に従 って鍵列に復号化し、 第２の無線電話機（Ｂ）において、第１の無線電話機から受信された第２の所 定のデジタル語の複数個のビットのそれぞれの位相を決定し、決定された各位相 とそれぞれの所定の位相間の差を決定し、各差を複数個の位相決定値のそれぞれ のものに量子化し、そして複数個の量子化された差を、所定のブロック符号に従 って鍵列に復号化する、段階と からなることを特徴とする方法。 ２２．請求項２１の方法において、さらに、第１および第２の無線電話機のそ れぞれにおいて、それぞれの受信した所定のデジタル語の複数個のビットのそれ ぞれの大きさを決定する段階を備え、その大きさが、ソフト情報として復号化段 階において使用されることを特徴とする方法。 ２３．請求項２１の方法において、さらに、第１および第２の無線電話機の少 なくとも一方において、送信される情報を鍵列に従って暗号化する段階と、第１ および第２の無線電話機の少なくとも他方において、暗号化された送信情報を鍵 列に従って解読する段階を備えていることを特徴とする方法。 ２４．請求項２３の方法において、暗号化段階が、ストリーム暗号方式におい て、送信される情報と鍵列を組み合わせる段階を備えていることを特徴とする方 法。 ２５．請求項２３の方法において、暗号化段階が、ブロック式暗号方式におい て、送信される情報と鍵列を組み合わせる段階を備えていることを特徴とする方 法。 ２６．第１の無線電話機（Ａ）と第２の無線電話機間の通信チャンネルを介す る安全確実な通信のための鍵列を確立する装置において、 第１の無線電話機（Ａ）において、複数個のビットを含む第１の所定のデジタ ル語を送信する手段と、 第２の無線電話機（Ｂ）において、第１の無線電話機によって送信された第１ の所定のデジタル語を受信する手段、および受信した第１のデジタル語を実質的 に変更せずに第１の無線電話機に返信する手段と、 第２の無線電話機（Ｂ）において、複数個のビットを含む第２の所定のデジタ ル語を送信する手段と、 第１の無線電話機（Ａ）において、第２の無線電話機によって送信された第２ の所定のデジタル語を受信する手段、および受信した第２のデジタル語を実質的 に変更せずに第２の無線電話機に返信する手段と、 第１の無線電話機（Ａ）において、第２の無線電話機から受信された第１の所 定のデジタル語の複数個のビットのそれぞれの位相を決定する手段、決定された 各位相とそれぞれの所定の位相間の差を決定する手段、各差を複数個の位相決定 値のそれぞれのものに量子化する手段、および複数個の量子化された差を、所定 のブロック符号に従って鍵列に復号化する手段と、 第２の無線電話機（Ｂ）において、第１の無線電話機から受信された第２の所 定のデジタル語の複数個のビットのそれぞれの位相を決定する手段、決定された 各位相とそれぞれの所定の位相間の差を決定する手段、各差を複数個の位相決定 値のそれぞれのものに量子化する手段、および複数個の量子化された差を、所定 のブロック符号に従つて鍵列に復号化する手段と、 からなることを特徴とする装置。 ２７．請求項２６の装置において、さらに、第１および第２の無線電話機のそ れぞれにおいて、それぞれの受信した所定のデジタル語の複数個のビットのそれ ぞれの大きさを決定する手段を備え、その大きさが、ソフト情報として復号化手 段において使用されることを特徴とする装置。 ２８．請求項２６の装置において、さらに、第１および第２の無線電話機の少 なくとも一方において、送信される情報を鍵列に従って暗号化する手段（４０１ ）と、第１および第２の無線電話機の少なくとも他方において、暗号化された送 信情報を鍵列に従って解読する手段（４２３）を備えていることを特徴とする装 置。 ２９．請求項２８の装置において、暗号化手段（４０１）が、ストリーム暗号 方式において、送信される情報と鍵列を組み合わせることを特徴とする装置。 ３０．請求項２８の装置において、暗号化手段（４０１）が、ブロック式暗号 方式において、送信される情報と鍵列を組み合わせることを特徴とする装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ， ＶＮ (72)発明者 チェンナケシュ，サンディープ アメリカ合衆国27513 ノース カロライ ナ州ケイリイ，グレン アベイ ドライブ 311

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．の無線電話機と第２の無線電話機間の通信チャンネルを介する安全確実な 通信のための鍵列を確立する方法において、 第１の無線電話機において、各トーンがそれぞれの所定の周波数および所定の 初期位相を有する、第１の複数個のトーンを送信し、 第２の無線電話機において、第１の無線電話機によって送信される第１の複数 個のトーンを受信し、受信した第１の複数個のトーンを実質的に変更せずに第１ の無線電話機に返信し、 第２の無線電話機において、各トーンがそれぞれの所定の周波数および所定の 初期位相を有する、第２の複数個のトーンを送信し、 第１の無線電話機において、第２の複数個のトーンを受信し、受信した第２の 複数個のトーンを実質的に変更せずに第２の無線電話機に返信し、 第１の無線電話機において、受信した第１の複数個のトーン対の位相間の差を 決定し、各差を複数個の位相決定値のそれぞれのものに量子化し、複数個の量子 化された差を、所定のブロック符号に従って鍵列に復号化し、 第２の無線電話機において、受信した第２の複数個のトーン対の位相間の差を 決定し、各差を複数個の位相決定値のそれぞれのものに量子化し、複数個の量子 化された差を、所定のブロック符号に従って鍵列に復号化する、段階と からなることを特徴とする方法。 ２．請求項１の方法において、さらに、第１および第２の無線電話機のそれぞ れにおいて、それぞれの受信した複数個のトーンのそれぞれの大きさを決定する 段階を備え、その大きさが、ソフト情報として復号化段階において使用されるこ とを特徴とする方法。 ３．請求項１の方法において、さらに、第１および第２の無線電話機の少なく とも一方において、送信される情報を鍵列に従って暗号化する段階と、第１およ び第２の無線電話機の少なくとも他方において、暗号化された送信情報を鍵列に 従って解読する段階を備えていることを特徴とする方法。 ４．請求項３の方法において、暗号化段階が、ストリーム暗号方式において、 送信される情報と鍵列を組み合わせる段階を備えていることを特徴とする方法。 ５．請求項３の方法において、暗号化段階が、ブロック式暗号方式において、 送信される情報と鍵列を組み合わせる段階を備えていることを特徴とする方法。 ６．第１の無線電話機と第２の無線電話機間の通信チャンネルを介する安全確 実な通信のための鍵列を確立する装置において、 第１の無線電話機において、各トーンがそれぞれの所定の周波数および所定の 初期位相を有する、第１の複数個のトーンを送信する手段と、 第２の無線電話機において、第１の無線電話機によって送信される第１の複数 個のトーンを受信し、受信した第１の複数個のトーンを実質的に変更せずに第１ の無線電話機に返信する手段と、 第２の無線電話機において、各トーンがそれぞれの所定の周波数および所定の 初期位相を有する、第２の複数個のトーンを送信する手段と、 第１の無線電話機において、第２の複数個のトーンを受信し、受信した第２の 複数個のトーンを実質的に変更せずに第２の無線電話機に返信する手段と、 第１の無線電話機において、受信した第１の複数個のトーン対の位相間の差を 決定する手段、各差を複数個の位相決定値のそれぞれのものに量子化する手段、 および複数個の量子化された差を、所定のブロック符号に従って鍵列に復号化す る手段と、 第２の無線電話機において、受信した第２の複数個のトーン対の位相間の差を 決定する手段、各差を複数個の位相決定値のそれぞれのものに量子化する手段、 および複数個の量子化された差を、所定のブロック符号に従って鍵列に復号化す る手段と、 からなることを特徴とする装置。 ７．請求項６の装置において、さらに、第１および第２の無線電話機のそれぞ れにおいて、それぞれの受信した複数個のトーンのそれぞれの大きさを決定する 手段を備え、その大きさが、ソフト情報として復号化手段において使用されるこ とを特徴とする方法。 ８．請求項６の装置において、さらに、第１および第２の無線電話機の少なく とも一方において、送信される情報を鍵列に従って暗号化する手段と、第１およ び第２の無線電話機の少なくとも他方において、暗号化された送信情報を鍵列に 従って解読する手段を備えていることを特徴とする装置。 ９．請求項８の装置において、暗号化手段が、ストリーム暗号方式において、 送信される情報と鍵列を組み合わせる手段を備えていることを特徴とする装置。 １０．請求項８の装置において、暗号化手段が、ブロック式暗号方式において 、送信される情報と鍵列を組み合わせる手段を備えていることを特徴とする装置 。 １１．第１の無線電話機と第２の無線電話機間の通信チャンネルを介する安全 確実な通信のための鍵列を確立する方法において、 第１の無線電話機において、複数個のビットを含む第１の所定のデジタル語を 送信し、 第２の無線電話機において、第１の所定のデジタル語を受信し、受信した第１ のデジタル語を実質的に変更せずに第１の無線電話機に返信し、 第２の無線電話機において、複数個のビットを含む第２の所定のデジタル語を 送信し、 第１の無線電話機において、第２の所定のデジタル語を受信し、受信した第２ のデジタル語を実質的に変更せずに第２の無線電話機に返信し、 第１の無線電話機において、第２の無線電話機から受信された第１の所定のデ ジタル語の複数個のビットのそれぞれを困難決定復号化し、困難決定復号化され た複数個のビットを、所定のブロック符号に従って鍵列にマップ化し、 第２の無線電話機において、第１の無線電話機から受信された第２の所定のデ ジタル語の複数個のビットのそれぞれを困難決定復号化し、困難決定復号化され た複数個のビットを、所定のブロック符号に従って鍵列にマップ化する、段階と からなることを特徴とする方法。 １２．請求項１１の方法において、さらに、第１および第２の無線電話機のそ れぞれにおいて、それぞれの受信した複数個の所定のデジタル語の複数個のビッ トのそれぞれの大きさを決定する段階を備え、その大きさが、ソフト情報として マップ化段階において使用されることを特徴とする方法。 １３．請求項１１の方法において、さらに、第１および第２の無線電話機の少 なくとも一方において、送信される情報を鍵列に従って暗号化する段階と、第１ および第２の無線電話機の少なくとも他方において、暗号化された送信情報を鍵 列に従って解読する段階を備えていることを特徴とする方法。 １４．請求項１３の方法において、暗号化段階が、ストリーム暗号方式におい て、送信される情報と鍵列を組み合わせる段階を備えていることを特徴とする方 法。 １５．請求項１３の方法において、暗号化段階が、ブロック式暗号方式におい て、送信される情報と鍵列を組み合わせる段階を備えていることを特徴とする方 法。 １６．第１の無線電話機と第２の無線電話機間の通信チャンネルを介する安全 確実な通信のための鍵列を確立する装置において、 第１の無線電話機において、複数個のビットを含む第１の所定のデジタル語を 送信する手段と、 第２の無線電話機において、第１の所定のデジタル語を受信し、受信した第１ のデジタル語を実質的に変更せずに第１の無線電話機に返信する手段と、 第２の無線電話機において、複数個のビットを含む第２の所定のデジタル語を 送信する手段と、 第１の無線電話機において、第２の所定のデジタル語を受信する手段、および 受信した第２のデジタル語を実質的に変更せずに第２の無線電話機に返信する手 段と、 第１の無線電話機において、第２の無線電話機から受信された第１の所定のデ ジタル語の複数個のビットのそれぞれを困難決定復号化する手段、および困難決 定復号化された複数個のビットを、所定のブロック符号に従って鍵列にマップ化 する手段と、 第２の無線電話機において、第１の無線電話機から受信された第２の所定のデ ジタル語の複数個のビットのそれぞれを困難決定復号化する手段、および困難決 定復号化された複数個のビットを、所定のブロック符号に従って鍵列にマップ化 する手段と、 からなることを特徴とする装置。 １７．請求項１６の装置において、さらに、第１および第２の無線電話機のそ れぞれにおいて、それぞれの受信した複数個の所定のデジタル語の複数個のビッ トのそれぞれの大きさを決定する手段を備え、その大きさが、ソフト情報として マップ化手段によって使用されることを特徴とする装置。 １８．請求項１６の装置において、さらに、第１および第２の無線電話機の少 なくとも一方において、送信される情報を鍵列に従って暗号化する手段と、第１ および第２の無線電話機の少なくとも他方において、暗号化された送信情報を鍵 列に従って解読する手段を備えていることを特徴とする装置。 １９．請求項１８の装置において、暗号化手段が、ストリーム暗号方式におい て、送信される情報と鍵列を組み合わせることを特徴とする装置。 ２０．請求項１８の装置において、暗号化手段が、ブロック式暗号方式におい て、送信される情報と鍵列を組み合わせることを特徴とする装置。 ２１．第１の無線電話機と第２の無線電話機間の通信チャンネルを介する安全 確実な通信のための鍵列を確立する方法において、 第１の無線電話機において、複数個のビットを含む第１の所定のデジタル語を 送信し、 第２の無線電話機において、第１の無線電話機によって送信された第１の所定 のデジタル語を受信し、受信した第１のデジタル語を実質的に変更せずに第１の 無線電話機に返信し、 第２の無線電話機において、複数個のビットを含む第２の所定のデジタル語を 送信し、 第１の無線電話機において、第２の無線電話機によって送信された第２の所定 のデジタル語を受信し、受信した第２のデジタル語を実質的に変更せずに第２の 無線電話機に返信し、 第１の無線電話機において、第２の無線電話機から受信された第１の所定のデ ジタル語の複数個のビットのそれぞれの位相を決定し、決定された各位相とそれ ぞれの所定の位相間の差を決定し、各差を複数個の位相決定値のそれぞれのもの に量子化し、そして複数個の量子化された差を、所定のブロック符号に従って鍵 列に復号化し、 第２の無線電話機において、第１の無線電話機から受信された第２の所定のデ ジタル語の複数個のビットのそれぞれの位相を決定し、決定された各位相とそれ ぞれの所定の位相間の差を決定し、各差を複数個の位相決定値のそれぞれのもの に量子化し、そして複数個の量子化された差を、所定のブロック符号に従って鍵 列に復号化する、段階と からなることを特徴とする方法。 ２２．請求項２１の方法において、さらに、第１および第２の無線電話機のそ れぞれにおいて、それぞれの受信した所定のデジタル語の複数個のビットのそれ ぞれの大きさを決定する段階を備え、その大きさが、ソフト情報として復号化段 階において使用されることを特徴とする方法。 ２３．請求項２１の方法において、さらに、第１および第２の無線電話機の少 なくとも一方において、送信される情報を鍵列に従って暗号化する段階と、第１ および第２の無線電話機の少なくとも他方において、暗号化された送信情報を鍵 列に従って解読する段階を備えていることを特徴とする方法。 ２４．請求項２３の方法において、暗号化段階が、ストリーム暗号方式におい て、送信される情報と鍵列を組み合わせる段階を備えていることを特徴とする方 法。 ２５．請求項２３の方法において、暗号化段階が、ブロック式暗号方式におい て、送信される情報と鍵列を組み合わせる段階を備えていることを特徴とする方 法。 ２６．第１の無線電話機と第２の無線電話機間の通信チャンネルを介する安全 確実な通信のための鍵列を確立する装置において、 第１の無線電話機において、複数個のビットを含む第１の所定のデジタル語を 送信する手段と、 第２の無線電話機において、第１の無線電話機によって送信された第１の所定 のデジタル語を受信する手段、および受信した第１のデジタル語を実質的に変更 せずに第１の無線電話機に返信する手段と、 第２の無線電話機において、複数個のビットを含む第２の所定のデジタル語を 送信する手段と、 第１の無線電話機において、第２の無線電話機によって送信された第２の所定 のデジタル語を受信する手段、および受信した第２のデジタル語を実質的に変更 せずに第２の無線電話機に返信する手段と、 第１の無線電話機において、第２の無線電話機から受信された第１の所定のデ ジタル語の複数個のビットのそれぞれの位相を決定する手段、決定された各位相 とそれぞれの所定の位相間の差を決定する手段、各差を複数個の位相決定値のそ れぞれのものに量子化する手段、および複数個の量子化された差を、所定のブロ ック符号に従って鍵列に復号化する手段と、 第２の無線電話機において、第１の無線電話機から受信された第２の所定のデ ジタル語の複数個のビットのそれぞれの位相を決定する手段、決定された各位相 とそれぞれの所定の位相間の差を決定する手段、各差を複数個の位相決定値のそ れぞれのものに量子化する手段、および複数個の量子化された差を、所定のブロ ック符号に従って鍵列に復号化する手段と、 からなることを特徴とする装置。 ２７．請求項２６の装置において、さらに、第１および第２の無線電話機のそ れぞれにおいて、それぞれの受信した所定のデジタル語の複数個のビットのそれ ぞれの大きさを決定する手段を備え、その大きさが、ソフト情報として復号化手 段において使用されることを特徴とする装置。 ２８．請求項２６の装置において、さらに、第１および第２の無線電話機の少 なくとも一方において、送信される情報を鍵列に従って暗号化する手段と、第１ および第２の無線電話機の少なくとも他方において、暗号化された送信情報を鍵 列に従って解読する手段を備えていることを特徴とする装置。 ２９．請求項２８の装置において、暗号化手段が、ストリーム暗号方式におい て、送信される情報と鍵列を組み合わせることを特徴とする装置。 ３０．請求項２８の装置において、暗号化手段が、ブロック式暗号方式におい て、送信される情報と鍵列を組み合わせることを特徴とする装置。