JP2005333489A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 無線装置の誤動作を防止して秘密鍵を正確に生成可能な無線通信システムを提供する。
【解決手段】 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。無線装置１０及び３０は、相手方との通信を確立した後、アレーアンテナ２０のビームパターンをｐ個のビームパターンに変えながら相手方からｐ個の電波を受信し、その受信したｐ個の電波に対応するｐ個の電波強度から、相手方との通信を確立可能なしきい値以上であり、かつ、無線装置１０，３０のダイナミックレンジ内であるｎ個の電波強度を抽出する。そして、無線装置１０及び３０は、抽出したｎ個の電波強度を多値化して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、無線通信システムに関し、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に関するものである。

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。

情報を暗号化して端末間で通信を行なう方式として公開鍵暗号方式と秘密鍵暗号方式とがある。公開鍵暗号方式は、安全性が高いが、大容量のデータの暗号化には向かない。

一方、秘密鍵暗号方式は、処理が比較的簡単であり、大容量のデータの高速暗号化も可能であるが、秘密鍵を通信の相手方に送信する必要がある。また、秘密鍵暗号方式は、同一の秘密鍵を使用し続けると、暗号解読の攻撃を受けやすく、安全性が損なわれる可能性がある。

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）。

この方法は、２つの端末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、一方の端末から他方の端末へデータを送信したときの遅延プロファイルは、他方の端末から一方の端末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。

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。
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

しかし、２つの無線装置間において通信が確立する電波強度よりも弱い電波強度の電波を２つの無線装置間で送受信したのでは、無線装置が誤動作を起こし易く、秘密鍵を正確に生成できないという問題がある。また、秘密鍵を生成する際の電波強度が無線装置のダイナミックレンジ外であると、無線装置において自動ゲイン制御を行なうことができず、秘密鍵を正確に生成できないという問題がある。

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、無線装置の誤動作を防止して秘密鍵を正確に生成可能な無線通信システムを提供することである。

この発明によれば、無線通信システムは、第１および第２のアンテナと、第１および第２の無線装置とを備える。第１のアンテナは、指向性を電気的に切換え可能なアンテナである。第１及び第２の無線装置は、第１及び第２のアンテナを介して無線伝送路により電波を相互に送受信する。そして、第１および第２の無線装置は、各々が相手方との通信を確立可能であり、かつ、受信電波強度が無線装置のダイナミックレンジ内に存在するｎ（ｎは２以上の自然数）個の電波に対応するｎ個の電波強度に基づいてそれぞれ第１および第２の秘密鍵を生成する。

好ましくは、第１および第２の無線装置は、第１のアンテナのビームパターンがｐ（ｐはｎよりも大きい自然数）個のビームパターンに順次変えられたときに相手方からｐ個の電波を順次受信し、その受信したｐ個の電波に対応するｐ個の電波強度の中からｎ個の電波強度を抽出してそれぞれ第１および第２の秘密鍵を生成する。

好ましくは、ｐ個のビームパターンは、相手方との通信を確立可能なしきい値以上の電波強度を有し、各々が異なる指向性を有する複数のビームパターンから選択される。

好ましくは、ｐ個のビームパターンは、相手方との通信を確立可能なしきい値以上の電波強度を有し、第１のアンテナに設定可能な最大個数のビームパターンから任意に選択される。

好ましくは、ｐ個のビームパターンの各々は、第１のアンテナのｍ（ｍは自然数）個の指向性に対応して受信されたｍ個の電波のうち最大強度を有する電波の指向性を少なくとも含む好適な指向性を有し、かつ、マルチビームパターンからなる。

好ましくは、好適な指向性は、最大強度を有する電波の指向性と同じ指向性である。

好ましくは、好適な指向性は、最大強度を有する電波の指向性と同じ第１の指向性と、第１の指向性の両隣に存在する第２および第３の指向性とからなる。

好ましくは、第１および第２の無線装置は、相手方との通信を確立可能なしきい値以上であり、かつ、ダイナミックレンジ内に存在し得る最大個数の電波強度の一部を破棄してｎ個の電波強度を抽出する。

好ましくは、第１および第２の無線装置は、最大個数の電波強度の平均値近傍に存在する所定の電波強度を破棄してｎ個の電波強度を抽出する。

好ましくは、最大個数の電波強度を強度が大きい順に配列したときの最大強度以下の所定の範囲を第１の強度範囲とし、最小強度以上の所定の範囲を第２の強度範囲としたとき、第１および第２の無線装置は、第１の強度範囲と第２の強度範囲との間で変化するようにｎ個の電波強度を抽出する。

好ましくは、最大個数の電波強度を強度が大きい順に配列したときの最大強度以下の所定の範囲を第１の強度範囲とし、最小強度以上の所定の範囲を第２の強度範囲としたとき、第１および第２の無線装置は、第１の強度範囲と前記第２の強度範囲との間で変化し、第１の強度範囲において最大強度から順次小さくなり、さらに、第２の強度範囲において最小強度から順次大きくなるようにｎ個の電波強度を抽出する。

好ましくは、第１および第２の無線装置は、ｎ個の電波強度の平均強度を演算し、その演算した平均強度によってｎ個の電波強度を多値化してそれぞれ第１および第２の秘密鍵を生成する。

この発明においては、第１および第２の無線装置間で通信を確立可能であり、かつ、電波強度が無線装置のダイナミックレンジ内に存在する複数の電波を、電気的に指向性を切換え可能な第１のアンテナ（またはアンテナ）を介して第１および第２の無線装置間で送受信して第１および第２の秘密鍵を生成する。

したがって、この発明によれば、無線装置の誤動作を防止して秘密鍵を正確に生成できる。

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。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による無線通信システムの概略図である。無線通信システム１００は、無線装置１０，３０と、アンテナ１１と、アレーアンテナ２０とを備える。無線装置１０は、例えば、ユーザの移動体通信端末である。また、無線装置３０は、例えば、無線アクセスポイントである。

アンテナ１１は、無線装置１０に装着される。そして、アンテナ１１は、全方位性のアンテナである。アレーアンテナ２０は、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。そして、アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７は、アンテナ素子２４の周りに略円形に配置される。また、アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７は、相互に等間隔に配置される。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。

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（図示せず）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。そして、アレーアンテナ２０は、無線装置３０に装着される。

無線装置１０と無線装置３０との間で通信が行われる場合、電波は、無線装置１０のアンテナ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。

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。

この発明においては、無線装置１０と無線装置３０との間で通信が行なわれる場合、アレーアンテナ２０のビームパターンを複数個に変えて時分割復信（ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）等により所定のデータが同一の周波数で無線装置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のビームパターンを複数個に変えたときの複数の電波の強度を示す受信信号プロファイルＲＳＳＩを後述する方法によって生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩに基づいて後述する方法によって秘密鍵を生成する。

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。

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。

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信号を生成し、その生成した所定の信号を送信処理部１２０へ出力する。送信処理部１２０は、変調、周波数変換、多元接続及び送信信号の増幅等の送信系の処理を行なう。アンテナ部１３０は、図１に示すアンテナ１１からなり、送信処理部１２０からの信号を無線装置３０へ送信し、無線装置３０からの信号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。

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。

プロファイル生成部１５０は、アレーアンテナ２０のビームパターンを複数のビームパターンに変え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に基づいて、後述する方法によって受信信号プロファイルＲＳＳＩを生成して鍵作成部１６０へ出力する。

鍵作成部１６０は、プロファイル生成部１５０からの受信信号プロファイルＲＳＳＩに基づいて後述する方法によって秘密鍵Ｋｓ１を作成する。そして、鍵作成部１６０は、作成した秘密鍵Ｋｓ１を鍵一致確認部１７０及び鍵一致化部１９０へ出力する。

鍵一致確認部１７０は、所定の信号を送信処理部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に一致すると確認したとき、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を生成して鍵一致化部１９０へ出力する。

鍵記憶部１８０は、鍵一致確認部１７０及び鍵一致化部１９０からの秘密鍵Ｋｓ１を記憶する。また、鍵記憶部１８０は、記憶した秘密鍵Ｋｓ１を暗号部２００及び復号部２１０へ出力する。なお、鍵記憶部１８０は、秘密鍵Ｋｓ１を一時的、例えば、無線装置３０との通信の間だけ記憶するようにしてもよい。

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。秘密鍵Ｋｓ１が秘密鍵Ｋｓ２に一致すると、鍵一致化部１９０は、秘密鍵Ｋｓ１を鍵記憶部１８０に記憶する。

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。

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、無線装置１０のアンテナ部１３０をアンテナ部２２０に代え、ビームパターン設定部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。

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からの信号をビームパターン設定部２３０によって設定されたビームパターンで無線装置１０へ送信する。また、アンテナ部２２０は、ビームパターン設定部２３０によって設定されたビームパターンで無線装置１０からの電波を受信してビームパターン設定部２３０または受信処理部１４０またはプロファイル生成部１５０へ出力する。より具体的には、アンテナ部２２０は、ビームパターン設定部２３０からの信号ＳＲＣＨに応じて、無線装置１０から受信した電波をビームパターン設定部２３０へ出力し、ビームパターン設定部２３０からの信号ＫＧＥまたは信号ＮＲＭに応じて、無線装置１０から受信した電波（信号）を受信処理部１４０またはプロファイル生成部１５０へ出力する。

信号ＳＲＣＨは、無線装置１０，３０においてそれぞれ秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するときに、無線装置１０，３０間で通信が確立されるアレーアンテナ２０の指向性を検出する通信確立モードであることを示す信号である。また、信号ＫＧＥは、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するための複数の電波を無線装置１０，３０間で送受信する鍵生成モードであることを示す信号である。さらに、信号ＮＲＭは、通常モードであることを示す信号である。

ビームパターン設定部２３０は、無線装置１０，３０においてそれぞれ秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するとき、まず、信号ＳＲＣＨをアンテナ部２２０へ出力し、その後、信号ＫＧＥをアンテナ部２２０へ出力する。また、ビームパターン設定部２３０は、通常モードにおいて信号ＮＲＭをアンテナ部２２０へ出力する。

さらに、ビームパターン設定部２３０は、アンテナ部２２０のビームパターンを所定のビームパターンに設定する。また、ビームパターン設定部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のビームパターンを順次切換える。

なお、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のビームパターンを複数個に変え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に基づいて、後述する方法によって受信信号プロファイルＲＳＳＩを生成して鍵作成部１６０へ出力する。

図４は、図３に示すビームパターン設定部２３０の概略ブロック図である。ビームパターン設定部２３０は、バラクタダイオード２３１〜２３６と、制御電圧発生回路２３７と、強度検出部２３８と、制御部２３９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。

制御部２３９は、無線装置１０，３０において秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するとき、まず、信号ＳＲＣＨをアンテナ部２２０および制御電圧発生回路２３７へ出力し、その後、信号ＫＧＥをアンテナ部２２０および制御電圧発生回路２３７へ出力する。また、制御部２３９は、通常モードにおいて信号ＮＲＭをアンテナ部２２０および制御電圧発生回路２３７へ出力する。

制御電圧発生回路２３７は、制御部２３９からの信号ＳＲＣＨに応じて、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍ（ｍは、自然数）を順次発生し、その発生した制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍをバラクタダイオード２３１〜２３６へ順次出力する。

また、制御電圧発生回路２３７は、制御部２３９からの信号ＫＧＥに応じて、強度検出部２３８から受けた最大強度Ｉｍａｘを有する電波の指向性と同じ指向性を有するマルチビームパターンを生成するための制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌ（ｐは、自然数）を順次発生し、その発生した制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌをバラクタダイオード２３１〜２３６へ順次出力する。

さらに、制御電圧発生回路２３７は、制御部２３９からの信号ＮＲＭに応じて、制御電圧セットＣＬＶｆａｖを生成してバラクダイオード２３１〜２３６へ出力する。

制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍ，ＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌ，ＣＬＶｆａｖ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。６個の電圧値Ｖ１〜Ｖ６の各々は、８ビットによって表される。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のビームパターンを１つのビームパターンに設定する。従って、バラクタダイオード２３１〜２３６は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍまたはＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌ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のビームパターンを複数のビームパターンに順次変える。また、バラクタダイオード２３１〜２３６は、制御電圧セットＣＬＶｆａｖ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のビームパターンを所定のビームパターンに設定する。

強度検出部２３８は、アンテナ部２２０から複数の電波ＷＶ１〜ＷＶｍを順次受け、その受けた複数の電波ＷＶ１〜ＷＶｍの電波強度Ｉ１〜Ｉｍを順次検出する。そして、強度検出部２３８は、複数の電波強度Ｉ１〜Ｉｍの中から最大強度Ｉｍａｘを検出し、その検出した最大強度Ｉｍａｘと最大強度Ｉｍａｘが得られた電波を示すフラグＷ＿ｎｕｍとを制御電圧発生回路２３７へ出力する。

無線装置１０，３０において秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するとき、制御部２３９は、信号ＳＲＣＨおよび信号ＫＧＥをアンテナ部２２０および制御電圧発生回路２３７へ順次出力する。そして、制御電圧発生回路２３７は、信号ＳＲＣＨに応じて、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍをバラクタダイオード２３１〜２３６へ順次出力する。これにより、アンテナ部２２０（アレーアンテナ２０からなる）の指向性がｍ個の指向性に順次変えられる。

アンテナ部２２０は、指向性をｍ個の指向性に順次変えながら無線装置１０から電波ＷＶ１〜ＷＶｍを順次受信し、信号ＳＲＣＨに応じて、その受信した電波ＷＶ１〜ＷＶｍを強度検出部２３８へ順次出力する。強度検出部２３８は、アンテナ部２２０からの複数の電波ＷＶ１〜ＷＶｍを順次受信し、その受信した複数の電波ＷＶ１〜ＷＶｍの電波強度Ｉ１〜Ｉｍを順次検出する。そして、強度検出部２３８は、その検出した複数の電波強度Ｉ１〜Ｉｍの中から最大強度Ｉｍａｘを検出し、その検出した最大強度Ｉｍａｘと最大強度Ｉｍａｘが得られた電波を示すフラグＷ＿ｎｕｍとを制御電圧発生回路２３７へ出力する。

制御電圧発生回路２３７は、無線装置１０，３０間で通信が確立したことを示す最小の電波強度であるしきい値Ｉｔｈを保持している。そして、制御電圧発生回路２３７は、制御部２３９からの信号ＫＧＥに応じて、強度検出部２３８から受けた最大強度Ｉｍａｘがしきい値Ｉｔｈ以上であることを確認する。これにより、制御電圧発生回路２３７は、無線装置１０，３０間で通信が確立したと判定する。

制御電圧発生回路２３７は、無線装置１０，３０間で通信が確立したと判定すると、フラグＷ＿ｎｕｍに基づいて最大強度Ｉｍａｘが得られたときの指向性を検出する。最大強度Ｉｍａｘは、ｍ個の電波強度Ｉ１〜Ｉｍのいずれかであり、ｍ個の電波強度Ｉ１〜Ｉｍは、アンテナ部２２０（アレーアンテナ２０からなる）の指向性が制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍによってｍ個の指向性に順次変えられたときに順次受信された電波ＷＶ１〜ＷＶｍに対応して得られるので、最大強度Ｉｍａｘが得られた電波を示すフラグＷ＿ｎｕｍは、電波ＷＶ１〜ＷＶｍのいずれかを示す。したがって、例えば、フラグＷ＿ｎｕｍが電波ＷＶ８を示すとき、最大強度Ｉｍａｘは、アンテナ部２２０の指向性が８番目の指向性に設定されたときに得られ、８番目に設定された指向性は、最大強度Ｉｍａｘが得られたときの指向性として検出される。

制御電圧発生回路２３７は、最大強度Ｉｍａｘが得られたときの指向性を検出すると、その検出した指向性を有する複数のマルチビームパターンを生成するための制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌをバラクタダイオード２３１〜２３６へ順次出力する。

バラクタダイオード２３１〜２３６は、制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌに応じて、容量が順次変えられ、アンテナ部２２０は、ビームパターンがｐ個のマルチビームパターンに順次変えられ、電波を送受信する。

このように、ビームパターン設定部２３０は、無線装置１０，３０において秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するとき、無線装置１０，３０間で通信が確立したことを確認し、無線装置１０，３０間における通信の確立後、アンテナ部２２０のビームパターンをｐ個のマルチビームパターンに順次切換える。また、ビームパターン設定部２３０は、通常のモードにおいては、アンテナ部２２０のビームパターンを所定のビームパターンに設定する。

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。

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。

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。

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。

また、データ比較部１７２は、鍵確認用データＤＣＦＭ１が鍵確認用データＤＣＦＭ２に不一致であるとき、不一致信号ＮＭＴＨを生成する。そして、データ比較部１７２は、不一致信号ＮＭＴＨを鍵一致化部１９０へ出力し、不一致信号ＮＭＴＨを送信処理部１２０及びアンテナ部１３０を介して無線装置３０へ送信する。

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。

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。

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。

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ｓ_１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ｘ_１を検出し、ビットパターンｘ_１に対して検査行列Ｈを乗算してシンドロームｓ１＝ｘ_１Ｈ^Ｔ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ｘ_１を鍵不一致訂正部１９３へ出力し、演算したシンドロームｓ１＝ｘ_１Ｈ^Ｔを不一致ビット検出部１９２へ出力する。

なお、これらの演算は、ｍｏｄ２の演算であり、Ｈ^Ｔは、検査行列Ｈの転置行列である。

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＝ｘ_２Ｈ^Ｔ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。

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＝ｘ_１−ｘ_２とすると、ｓ＝ｅＨ^Ｔ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。

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を鍵不一致訂正部１９３へ出力する。

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ｘ_１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ｘ_１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ｘ_２＝ｘ_１−ｅを演算する。

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。

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。

データ発生部１９４は、一致化後のビットパターン（鍵）ｘ_２＝ｘ_１−ｅを鍵不一致訂正部１９３から受けると、ビットパターン（鍵）ｘ_２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。

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。

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。

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。

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。

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）ｘ_２＝ｘ_１−ｅを鍵記憶部１８０へ記憶する。

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。

無線装置１０，３０において秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する方法について説明する。

図７は、図１に示すアレーアンテナ２０の平面図である。無給電素子であるアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７は、給電素子であるアンテナ素子２４を中心として６０度ごとに配置される。そして、アンテナ素子２４からアンテナ素子２１への方向を０度の方向とする。

図４に示す制御電圧発生回路２３７は、表１を保持している。

表１において、♯１〜♯６は、それぞれ、アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７を示す。また、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２は、それぞれ、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ１２（図４に示す制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍにおいてｍ＝１２の場合に相当）を選択した場合のそれぞれアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７に装荷されたバラクタダイオード２３１〜２３６のリアクタンス値のセットを表す。

各制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ１２を構成する電圧値Ｖ１〜Ｖ６の各々は、「最小」または「最大」からなる。そして、電圧値Ｖ１〜Ｖ６のパターンを変えることによってアレーアンテナ２０の指向性を０度から３０度ごとに変える。

即ち、リアクタンス値のセットとして表１のＮｏ．１が選択されるとき、アンテナ素子２１（＃１），２２（＃２），２７（＃６）にそれぞれ装荷されるバラクタダイオード２３１，２３２，２３６には、「最大」の電圧値が供給され、かつ、アンテナ素子２３（＃３），２５（＃４），２６（＃５）にそれぞれ装荷されるバラクタダイオード２３３〜２３５には、「最小」の電圧値が供給される。これにより、バラクタダイオード２３１〜２３６の容量が所定の容量に設定され、アレーアンテナ２０の指向性が０度の方向に設定される。

リアクタンス値のセットとして表１のＮｏ．２〜Ｎｏ．１２が選択されたときも同じようにしてバラクタダイオード２３１〜２３６の容量が所定の容量に設定され、アレーアンテナ２０の指向性がそれぞれ３０度、６０度、・・・、３３０度の方向に設定される。

なお、リアクタンス値のセットとしてのＮｏ．１〜Ｎｏ．１２は、しきい値Ｉｔｈ以上の受信電波強度が得られるように選択される。

制御電圧発生回路２３７は、制御部２３９から信号ＳＲＣＨを受けると、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ１２をバラクタダイオード２３１〜２３６へ順次出力する。バラクタダイオード２３１〜２３６は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ１２に応じて、容量が順次変化する。これにより、アレーアンテナ２０は、そのビームパターンがビームパターンＢＰ１〜ＢＰ１２へ順次変化する（図７参照）。ビームパターンＢＰ１〜ＢＰ１２は、それぞれ、０度、３０度、・・・、３３０度の方向に指向性を有する。

したがって、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ１２は、アレーアンテナ２０の指向性を１２個の指向性に変えるための制御電圧セットである。

アレーアンテナ２０は、表１に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．１２に従ってビームパターンをビームパターンＢＰ１〜ＢＰ１２に順次変えながら、無線装置１０から電波ＷＶ１〜ＷＶ１２を順次受信し、その受信した電波ＷＶ１〜ＷＶ１２を強度検出部２３８へ出力する。強度検出部２３８は、１２個の電波ＷＶ１〜ＷＶ１２の電波強度Ｉ１〜Ｉ１２を順次検出し、その検出した１２個の電波強度Ｉ１〜Ｉ１２の中から最大強度Ｉｍａｘを検出する。そして、強度検出部２３８は、最大強度Ｉｍａｘと、最大強度Ｉｍａｘが得られた電波を示すフラグＷ＿ｎｕｍとを制御電圧発生回路２３７へ出力する。

図８は、フラグＷ＿ｎｕｍと電波強度Ｉとの関係を示す図である。強度検出部２３８は、アンテナ部２２０から電波ＷＶ１を受信すると、その受信した電波ＷＶ１の電波強度Ｉ１を検出し、フラグＷ＿ｎｕｍ＝１に対応付けて電波強度Ｉ１を記憶する。以下、同様にして、強度検出部２３８は、アンテナ部２２０から電波ＷＶ２〜ＷＶ１２を順次受信すると、その受信した電波ＷＶ２〜ＷＶ１２の電波強度Ｉ２〜Ｉ１２を順次検出し、それぞれ、フラグＷ＿ｎｕｍ＝２〜１２に対応付けて電波強度Ｉ２〜Ｉ１２を記憶する。

そして、強度検出部２３８は、電波強度Ｉ１２の検出が終了すると、検出した電波強度Ｉ１〜Ｉ１２の中から最大強度Ｉｍａｘを検出する。例えば、電波強度Ｉ５が最大強度Ｉｍａｘであるとすると、強度検出部２３８は、最大強度Ｉｍａｘ（＝Ｉ５）と、最大強度Ｉｍａｘ（＝Ｉ５）が得られた電波ＷＶ５を示すフラグＷ＿ｎｕｍ（＝５）とを制御電圧発生回路２３７へ出力する。

制御電圧発生回路２３７は、最大強度Ｉｍａｘ（＝Ｉ５）と、最大強度Ｉｍａｘ（＝Ｉ５）が得られた電波ＷＶ５を示すフラグＷ＿ｎｕｍ（＝５）とを強度検出部２３８から受ける。そして、制御電圧発生回路２３７は、制御部２３９からの信号ＫＧＥに応じて、最大強度Ｉｍａｘ（＝Ｉ５）がしきい値Ｉｔｈ以上であることを確認する。上述したように、表１に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．１２は、受信電波強度がしきい値Ｉｔｈ以上になるように選択されるので、最大強度Ｉｍａｘ（＝Ｉ５）は、必ず、しきい値Ｉｔｈ以上になる。したがって、制御電圧発生回路２３７は、最大強度Ｉｍａｘ（＝Ｉ５）がしきい値Ｉｔｈ以上であることを確認できる。

制御電圧発生回路２３７は、最大強度Ｉｍａｘ（＝Ｉ５）がしきい値Ｉｔｈ以上であると確認すると、即ち、無線装置１０，３０間で通信が確立したと判定すると、フラグＷ＿ｎｕｍ（＝５）に基づいて、最大強度Ｉｍａｘ（＝Ｉ５）が得られた電波ＷＶ５の指向性を検出する。この場合、電波ＷＶ５を受信したときに最大強度Ｉｍａｘが得られているので、制御電圧発生回路２３７は、アンテナ部２２０の指向性を５番目の指向性に設定したときに最大強度Ｉｍａｘが得られたと判定し、５番目に設定された指向性である１２０度の方向を最大強度Ｉｍａｘが得られたときの指向性として検出する。

そして、制御電圧発生回路２３７は、最大強度Ｉｍａｘが得られたときの指向性（＝１２０度の方向）を検出すると、その検出した指向性（＝１２０度の方向）を有するマルチビームパターンを生成するための制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶ１２＿ｍｕｌを表２に従って順次発生し、その発生した制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶ１２＿ｍｕｌをバラクタダイオード２３１〜２３６へ順次出力する。

表２において、♯１〜♯６は、それぞれ、アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７を示し、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２は、それぞれ、制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶ１２＿ｍｕｌ（図４に示す制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌにおいてｐ＝１２の場合に相当）を選択した場合のそれぞれアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７に装荷されたバラクタダイオード２３１〜２３６のリアクタンス値のセットを表す。

図９は、マルチビームパターンの概念図である。マルチビームパターンＭＢＰ１〜ＭＢＰ１２は、１２個の制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ１２によって変えられる１２個の指向性ＤＩＲ１〜ＤＩＲ１２のうち、全て、同じ指向性ＤＩＲ５（アンテナ素子２４からアンテナ素子２３への方向）を有する。そして、マルチビームパターンＭＢＰ１〜ＭＢＰ１２は、相互に異なるビームパターンからなる。

各制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶ１２＿ｍｕｌを構成する電圧値Ｖ１〜Ｖ６の各々は、「最小」または「最大」からなる。そして、電圧値Ｖ１〜Ｖ６のパターンを変えることによってアンテナ部２２０（アレーアンテナ２０）のビームパターンがマルチビームパターンＭＢＰ１〜ＭＢＰ１２に順次変えられる。

即ち、リアクタンス値のセットとして表２のＮｏ．１が選択されたとき、アンテナ素子２１（＃１），２２（＃２），２３（＃３），２５（＃４），２６（＃５）にそれぞれ装荷されるバラクタダイオード２３１〜２３５には、「最大」の電圧値が供給され、かつ、アンテナ素子２７（＃６）に装荷されるバラクタダイオード２３６には、「最小」の電圧値が供給される。これにより、バラクタダイオード２３１〜２３６の容量が所定の容量に設定され、アンテナ部２２０（アレーアンテナ２０）のビームパターンがマルチビームパターンＭＢＰ１に設定される。

リアクタンス値のセットとして表２のＮｏ．２〜Ｎｏ．１２が選択されたときも同じようにしてバラクタダイオード２３１〜２３６の容量が所定の容量に設定され、アレーアンテナ２０のビームパターンがそれぞれマルチビームパターンＭＢＰ２〜ＭＢＰ１２に設定される。

無線装置３０のアンテナ部２２０（アレーアンテナ２０）は、ビームパターンをマルチビームパターンＭＢＰ１〜ＭＢＰ１２に順次変えながら無線装置１０から電波ＷＶ１＿ｍｕｌ〜ＷＶ１２＿ｍｕｌを順次受信し、ビームパターン設定部２３０からの信号ＫＧＥに応じて、その受信した電波ＷＶ１＿ｍｕｌ〜ＷＶ１２＿ｍｕｌをプロファイル生成部１５０へ順次出力する。

プロファイル生成部１５０は、アンテナ部２２０から受けた電波ＷＶ１＿ｍｕｌ〜ＷＶ１２＿ｍｕｌの電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ〜Ｉ１２＿ｍｕｌを順次検出する。

図１０は、受信信号プロファイルを生成するための電波強度を抽出する方法を説明するための図である。プロファイル生成部１５０は、１２個の電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ〜Ｉ１２＿ｍｕｌを検出すると、１２個の電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ〜Ｉ１２＿ｍｕｌを大きい順に配列し、しきい値Ｉｔｈ以上の１０個の電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ〜Ｉ１０＿ｍｕｌを抽出する。

そして、プロファイル生成部１５０は、しきい値Ｉｔｈ以上の１０個の電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ〜Ｉ１０＿ｍｕｌの中から無線装置３０のダイナミックレンジＲｄ内に存在し得る最大個数の電波強度を抽出する。ダイナミックレンジＲｄとしてダイナミックレンジＲｄ１を選択した場合、プロファイル生成部１５０は、ダイナミックレンジＲｄ１内に存在し得る最大個数の電波強度として８個の電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ〜Ｉ８＿ｍｕｌを抽出する。

その後、プロファイル生成部１５０は、８個の電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ〜Ｉ８＿ｍｕｌから、最大強度である電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ、最小強度である電波強度Ｉ８＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ２＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ７＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ３＿ｍｕｌおよび電波強度Ｉ６＿ｍｕｌを順次抽出する。この場合、プロファイル生成部１５０は、２個の電波強度Ｉ４＿ｍｕｌ，Ｉ５＿ｍｕｌを破棄する。

図１１は、受信信号プロファイルの概念図である。プロファイル生成部１５０は、６個の電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ８＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ２＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ７＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ３＿ｍｕｌおよび電波強度Ｉ６＿ｍｕｌを抽出すると、その抽出した６個の電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ８＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ２＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ７＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ３＿ｍｕｌおよび電波強度Ｉ６＿ｍｕｌを順次配列した受信信号プロファイルＲＳＳＩを生成して鍵作成部１６０へ出力する。

鍵作成部１６０は、プロファイル生成部１５０から受けた受信信号プロファイルＲＳＳＩを構成する６個の電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ８＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ２＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ７＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ３＿ｍｕｌおよび電波強度Ｉ６＿ｍｕｌの平均値ＡＶＲを演算し、その演算した平均値ＡＶＲをしきい値として６個の電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ８＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ２＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ７＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ３＿ｍｕｌおよび電波強度Ｉ６＿ｍｕｌを多値化して秘密鍵Ｋｓ２を生成する。より具体的には、プロファイル生成部１５０は、電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ〜Ｉ３＿ｍｕｌ，Ｉ６＿ｍｕｌ〜Ｉ８＿ｍｕｌが平均値ＡＶＲよりも大きいとき、「１」を設定し、電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ〜Ｉ３＿ｍｕｌ，Ｉ６＿ｍｕｌ〜Ｉ８＿ｍｕｌが平均値ＡＶＲよりも小さいとき、「０」を設定し、ビット列［１，０，０，１，１，０］からなる秘密鍵Ｋｓ２を生成する。

ダイナミックレンジＲｄ１内に存在する８個の電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ〜Ｉ８＿ｍｕｌのうち、電波強度Ｉ４＿ｍｕｌ，Ｉ５＿ｍｕｌを破棄したのは、電波強度Ｉ４＿ｍｕｌ，Ｉ５＿ｍｕｌが複数の電波強度を多値化するときのしきい値である平均値ＡＶＲの近傍に存在し、平均値ＡＶＲによって電波強度Ｉ４＿ｍｕｌ，Ｉ５＿ｍｕｌを「１」または「０」に正確に多値化できない可能性があるからである。

上記においては、しきい値Ｉｔｈ以上の１０個の電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ〜Ｉ１０＿ｍｕｌのうち、最大強度である電波強度Ｉ１＿ｍｕｌを含むダイナミックレンジＲｄ１に無線装置３０のダイナミックレンジＲｄを設定したが、この発明においては、これに限らず、無線装置３０のダイナミックレンジＲｄは、ダイナミックレンジＲｄ２に設定されてもよいし、ダイナミックレンジＲｄ３に設定されてもよい（図１０参照）。

無線装置３０のダイナミックレンジＲｄをダイナミックレンジＲｄ２に設定した場合、電波強度Ｉ３＿ｍｕｌが最大強度となり、電波強度Ｉ１０＿ｍｕｌが最小強度となる。したがって、プロファイル生成部１５０は、６個の電波強度Ｉ３＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ１０＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ４＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ９＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ５＿ｍｕｌおよび電波強度Ｉ８＿ｍｕｌを順次抽出し、２個の電波強度Ｉ６＿ｍｕｌ，Ｉ７＿ｍｕｌを破棄する。

また、無線装置３０のダイナミックレンジＲｄをダイナミックレンジＲｄ３に設定した場合、電波強度Ｉ２＿ｍｕｌが最大強度となり、電波強度Ｉ９＿ｍｕｌが最小強度となる。したがって、プロファイル生成部１５０は、６個の電波強度Ｉ２＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ９＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ３＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ８＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ４＿ｍｕｌおよび電波強度Ｉ７＿ｍｕｌを順次抽出し、２個の電波強度Ｉ５＿ｍｕｌ，Ｉ６＿ｍｕｌを破棄する。

この発明においては、無線装置３０のダイナミックレンジＲｄは、一般に、しきい値Ｉｔｈ以上の１０個の電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ〜Ｉ１０＿ｍｕｌの中から８個の電波強度を含むように設定されればよい。

また、上記においては、マルチビームパターンＭＢＰ１〜ＭＢＰ１２を生成するときの指向性が指向性ＤＩＲ５である場合、即ち、マルチビームパターンＭＢＰ１〜ＭＢＰ１２を生成するときの指向性が給電素子であるアンテナ素子２４から１つの無給電素子（アンテナ素子２３）への方向である場合について説明したが、この発明においては、マルチビームパターンＭＢＰ１〜ＭＢＰ１２を生成するときの指向性が給電素子であるアンテナ素子２４から２つの無給電素子間への方向である場合も想定される。

例えば、マルチビームパターンＭＢＰ１〜ＭＢＰ１２を生成するときの指向性がアンテナ素子２４からアンテナ素子２２，２３間への方向である場合、制御電圧発生回路２３７は、表３に示すリアクタンス値のセットＮｏ．１〜Ｎｏ．１２を順次発生するため、制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶ１２＿ｍｕｌをバラクタダイオード２３１〜２３６へ順次出力する。

表３において、♯１〜♯６は、それぞれ、アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７を示し、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２は、それぞれ、制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶ１２＿ｍｕｌ（図４に示す制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌにおいてｐ＝１２の場合に相当）を選択した場合のそれぞれアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７に装荷されたバラクタダイオード２３１〜２３６のリアクタンス値のセットを表す。

したがって、制御電圧発生回路２３７は、最大強度Ｉｍａｘが得られたときの指向性として、図７に示すビームパターンＢＰ１〜ＢＰ１２がそれぞれ有する指向性ＤＩＲ１〜ＤＩＲ１２のいずれが選択された場合にも、その選択された指向性を有するマルチビームパターンを生成するための制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶ１２＿ｍｕｌを発生可能である。

無線装置１０におけるプロファイル生成部１５０は、無線装置３０のプロファイル生成部１５０と同じ方法によって受信信号プロファイルＲＳＳＩを生成し、無線装置１０における鍵作成部１６０は、無線装置３０の鍵作成部１６０と同じ方法によって秘密鍵Ｋｓ１を生成する。

図１２および図１３は、それぞれ、図１に示す２つの無線装置１０，３０間で通信を行なう動作を説明するための第１および第２のフローチャートである。一連の動作が開始されると、無線装置３０の送信処理部１２０は、ｋ＝１を設定する（ステップＳ１）。そして、ビームパターン設定部２３０は、表１に示すＮｏ．１からなるリアクタンス値のセットによりアレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性Ｄｋに設定する（ステップＳ２）。

その後、無線装置１０の信号発生部１１０は、所定の信号を発生して送信処理部１２０へ出力する。送信処理部１２０は、所定の信号に変調等の処理を施し、アンテナ１１を介して無線装置３０へ所定の信号を構成する電波を送信する（ステップＳ３）。

無線装置３０は、１つの指向性Ｄｋに設定されたアレーアンテナ２０を介して無線装置１０からの電波ＷＶ１を受信し、その受信した電波ＷＶ１をビームパターン設定部２３０の強度検出部２３８へ出力する。強度検出部２３８は、アレーアンテナ２０から受けた電波ＷＶ１の電波強度Ｉｋを検出し（ステップＳ４）、その検出した電波強度ＩｋをフラグＷ＿ｎｕｍに対応付けて記憶する。

そして、無線装置３０の送信処理部１２０は、ｋ＝ｍであるか否かを判定し（ステップＳ５）、ｋ＝ｍでないとき、ｋ＝ｋ＋１を設定する（ステップＳ６）。その後、ｋ＝ｍになるまで、ステップＳ２〜ステップＳ６が繰り返し実行される。即ち、アレーアンテナ２０の指向性がｍ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との間で所定の信号を構成する電波が送受信され、強度Ｉ１〜Ｉｍが検出されるまで、ステップＳ２〜ステップＳ６が繰り返し実行される。

そして、ステップＳ５において、ｋ＝ｍであると判定されると、ビームパターン設定部２３０の強度検出部２３８は、ｍ個の電波強度Ｉ１〜Ｉｍのうち、最大強度Ｉｍａｘを検出し（ステップＳ７）、その検出した最大強度Ｉｍａｘと、最大強度Ｉｍａｘが得られた電波を示すフラグＷ＿ｎｕｍとを制御電圧発生回路２３７へ出力する。

その後、制御電圧発生回路２３７は、制御部２３９からの信号ＫＧＥに応じて、最大強度Ｉｍａｘがしきい値Ｉｔｈ以上であることを確認し、フラグＷ＿ｎｕｍに基づいて、最大強度Ｉｍａｘが得られたときの指向性を上述した方法によって検出する。そして、制御電圧発生回路２３７は、最大強度Ｉｍａｘが得られたときの指向性と同じ指向性を有するｐ個のマルチビームパターンを生成するための制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌを決定する。即ち、制御電圧発生回路２３７は、最大強度Ｉｍａｘの電波と同じ指向性を有するｐ個のマルチビームパターンＭＢＰ１〜ＭＢＰｐを決定する（ステップＳ８）。

引き続いて、制御電圧発生回路２３７は、ｊ＝１を設定し（ステップＳ９）、アレーアンテナ２０のビームパターンをマルチビームパターンＭＢＰｊに設定する（ステップＳ１０）。

その後、無線装置１０の信号発生部１１０は、所定の信号を発生して送信処理部１２０へ出力する。送信処理部１２０は、所定の信号に変調等の処理を施し、アンテナ１１を介して無線装置３０へ所定の信号を構成する電波を送信する（ステップＳ１１）。

無線装置３０は、１つのマルチビームパターンＭＢＰｊに設定されたアレーアンテナ２０を介して無線装置１０からの電波ＷＶ１＿ｍｕｌを受信し、その受信した電波ＷＶ１＿ｍｕｌをプロファイル生成部１５０へ出力する。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ＷＶ１＿ｍｕｌの電波強度Ｉ２ｊ＿ｍｕｌを検出する（ステップＳ１２）。

そして、無線装置３０の信号発生部１１０は、所定の信号を発生して送信処理部１２０へ出力する。送信処理部１２０は、所定の信号に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へ所定の信号を構成する電波を送信する（ステップＳ１３）。

無線装置１０は、アンテナ１１を介して無線装置３０からの電波を受信し、その受信した電波をプロファイル生成部１５０へ出力する。プロファイル生成部１５０は、アンテナ１１から受けた電波ＷＶ１＿ｍｕｌの電波強度Ｉ１ｊ＿ｍｕｌを検出する（ステップＳ１４）。

その後、無線装置３０の送信処理部１２０は、ｊ＝ｐであるか否かを判定し（ステップＳ１５）、ｊ＝ｐでないとき、ｊ＝ｊ＋１を設定する（ステップＳ１６）。その後、ｊ＝ｐになるまで、ステップＳ１０〜ステップＳ１６が繰り返し実行される。即ち、アレーアンテナ２０のビームパターンがｐ個のマルチビームパターンＭＢＰ１〜ＭＢＰｐに順次変えられて、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との間で所定の信号を構成する電波が送受信され、電波強度Ｉ１１＿ｍｕｌ〜Ｉ１ｐ＿ｍｕｌ及びＩ２１＿ｍｕｌ〜Ｉ２ｐ＿ｍｕｌが検出されるまで、ステップＳ１０〜ステップＳ１６が繰り返し実行される。

ステップＳ１５において、ｊ＝ｐ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、複数の電波強度Ｉ２１＿ｍｕｌ〜Ｉ２ｐ＿ｍｕｌの中から、しきい値Ｉｔｈ以上であり、かつ、ダイナミックレンジＲｄ内のｎ個の電波強度Ｉ２１＿ｒｓｓｉ〜Ｉ２ｎ＿ｒｓｓｉを抽出する（ステップＳ１７）。即ち、プロファイル生成部１５０は、複数の電波強度Ｉ２１＿ｍｕｌ〜Ｉ２ｐ＿ｍｕｌを大きい順に配列し、その配列した複数の電波強度Ｉ２１＿ｍｕｌ〜Ｉ２ｐ＿ｍｕｌのうち、しきい値Ｉｔｈ以上の電波強度の領域においてダイナミックレンジＲｄを設定し、その設定したダイナミックレンジＲｄ内に存在する複数の電波強度の中から、最大強度の電波強度、最小強度の電波強度、最大強度の次に大きい電波強度、最小強度の次に小さい電波強度、・・・の順番でｎ個の電波強度Ｉ２１＿ｒｓｓｉ〜Ｉ２ｎ＿ｒｓｓｉを抽出する。

そして、プロファイル生成部１５０は、抽出したｎ個の電波強度Ｉ２１＿ｒｓｓｉ〜Ｉ２ｎ＿ｒｓｓｉからなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を生成して鍵作成部１６０へ出力する。鍵作成部１６０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を構成するｎ個の電波強度Ｉ２１＿ｒｓｓｉ〜Ｉ２ｎ＿ｒｓｓｉの平均値ＡＶＲを演算し、その演算した平均値ＡＶＲによってｎ個の電波強度Ｉ２１＿ｒｓｓｉ〜Ｉ２ｎ＿ｒｓｓｉの各々を多値化して秘密鍵Ｋｓ２を生成する（ステップＳ１８）。

一方、無線装置１０のプロファイル生成部１５０は、複数の電波強度Ｉ１１＿ｍｕｌ〜Ｉ１ｐ＿ｍｕｌの中から、しきい値Ｉｔｈ以上であり、かつ、ダイナミックレンジＲｄ内のｎ個の電波強度Ｉ１１＿ｒｓｓｉ〜Ｉ１ｎ＿ｒｓｓｉを上述した方法によって抽出し（ステップＳ１９）、その抽出したｎ個の電波強度Ｉ１１＿ｒｓｓｉ〜Ｉ１ｎ＿ｒｓｓｉからなる受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を生成して鍵作成部１６０へ出力する。

鍵作成部１６０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を構成するｎ個の電波強度Ｉ１１＿ｒｓｓｉ〜Ｉ１ｎ＿ｒｓｓｉの平均値ＡＶＲを演算し、その演算した平均値ＡＶＲによってｎ個の電波強度Ｉ１１＿ｒｓｓｉ〜Ｉ１ｎ＿ｒｓｓｉの各々を多値化して秘密鍵Ｋｓ１を生成する（ステップＳ２０）。

なお、無線装置１０の鍵作成部１６０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を構成するｎ個の電波強度Ｉ１１＿ｒｓｓｉ〜Ｉ１ｎ＿ｒｓｓｉの平均値ＡＶＲを演算し、ｎ個の電波強度Ｉ１１＿ｒｓｓｉ〜Ｉ１ｎ＿ｒｓｓｉのうち、演算した平均値ＡＶＲの近傍に存在するｆ（ｆは自然数）個の電波強度を破棄したｎ−ｆ個の電波強度の各々を平均値ＡＶＲによって多値化して秘密鍵Ｋｓ１を生成するようにしてもよい。同様に、無線装置３０の鍵作成部１６０は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を構成するｎ個の電波強度Ｉ２１＿ｒｓｓｉ〜Ｉ２ｎ＿ｒｓｓｉの平均値ＡＶＲを演算し、ｎ個の電波強度Ｉ２１＿ｒｓｓｉ〜Ｉ２ｎ＿ｒｓｓｉのうち、演算した平均値ＡＶＲの近傍に存在するｆ（ｆは自然数）個の電波強度を破棄したｎ−ｆ個の電波強度の各々を平均値ＡＶＲによって多値化して秘密鍵Ｋｓ２を生成するようにしてもよい。

その後、無線装置１０において、鍵作成部１６０は、秘密鍵Ｋｓ２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。

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。

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Ｋｓ２を鍵記憶部１８０に記憶する。

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。

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Ｓ２１）。

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行なってもよい（ステップＳ２２）。

ステップＳ２１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ｘ_１を検出し、その検出したビットパターンｘ_１のシンドロームｓ１＝ｘ_１Ｈ^Ｔを演算する。

擬似シンドローム作成部１９１は、演算したシンドロームｓ１＝ｘ_１Ｈ^Ｔを不一致ビット検出部１９２へ出力し、ビットパターンｘ_１を鍵不一致訂正部１９３へ出力する。

一方、無線装置３０は、ステップＳ２１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＝ｘ_２Ｈ^Ｔを演算して無線装置１０へ送信する。

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＝ｘ_２Ｈ^Ｔ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＝ｘ_２Ｈ^Ｔに対して所定の処理を施し、シンドロームｓ２＝ｘ_２Ｈ^Ｔを鍵一致化部１９０へ出力する。

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＝ｘ_２Ｈ^Ｔ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＝ｘ_１Ｈ^Ｔと無線装置３０において作成されたシンドロームｓ２＝ｘ_２Ｈ^Ｔとの差分ｓ＝ｓ１−ｓ２を演算する。

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＝ｘ_１−ｘ_２をｓ＝ｅＨ^Ｔ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。

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ｘ_１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ｘ_２＝ｘ_１−ｅを演算する。

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、一致化されたビットパターン（鍵）ｘ_２＝ｘ_１−ｅの一致を確認する。

これにより、鍵不一致対策が終了する（ステップＳ２３）。

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Ｓ２４）。

ステップＳ２１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Ｓ２３において鍵不一致対策がなされたとき、暗号部２００は、鍵記憶部１８０から秘密鍵Ｋｓ２を読出して送信データを暗号化し、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。

また、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。

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復号して受信データを取得する。

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Ｓ２５）。

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Ｓ２６）。そして、一連の動作が終了する。

上述したステップＳ１〜Ｓ７に示す動作は、無線装置１０，３０間において通信が確立したことを確認する動作である。また、上述したステップＳ１１，Ｓ１２に示す動作は、無線装置３０において受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を生成するための電波を無線装置１０のアンテナ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において電波強度Ｉ２ｊ＿ｍｕｌを検出する動作であり、ステップＳ１３，Ｓ１４に示す動作は、無線装置１０において受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を生成するための電波を無線装置３０のアレーアンテナ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において電波強度Ｉ１ｊ＿ｍｕｌを検出する動作である。そして、所定の信号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信号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のビームパターンを１つのマルチビームパターンに設定して交互に行なわれる。つまり、所定の信号を構成する電波は、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との間で時分割通信により送受信される。

従って、アレーアンテナ２０のビームパターンを１つのマルチビームパターン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へ所定の信号を構成する電波を送信し、無線装置３０において電波強度Ｉ２ｊ＿ｍｕｌを検出した直後に、同じ所定の信号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Ｉ１ｊ＿ｍｕｌ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信号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電波強度Ｉ１１＿ｍｕｌ〜Ｉ１ｐ＿ｍｕｌをそれぞれ電波強度Ｉ２１＿ｍｕｌ〜Ｉ２ｐ＿ｍｕｌに一致させることができる。そして、無線装置１０において作成される秘密鍵Ｋｓ１を無線装置３０において作成される秘密鍵Ｋｓ２に容易に一致させることができる。

また、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するための複数の電波の無線装置１０，３０間における送受信は、無線装置１０，３０間の通信が確立したことを確認した後に行なわれるので、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を正確に生成できる。

更に、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するためのｎ個の電波強度Ｉ１１＿ｍｕｌ〜Ｉ１ｎ＿ｍｕｌ，Ｉ２１＿ｍｕｌ〜Ｉ２ｎ＿ｍｕｌは、無線装置１０，３０のダイナミックレンジＲｄ内に存在するので、自動ゲイン制御が正しく機能した状態で検出され得る。その結果、ｎ個の電波強度Ｉ１１＿ｍｕｌ〜Ｉ１ｎ＿ｍｕｌ，Ｉ２１＿ｍｕｌ〜Ｉ２ｎ＿ｍｕｌは、信頼性の高い電波強度となり、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を正確に生成できる。

更に、所定の信号を構成する電波は、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を介して所定の信号を構成する電波を無線装置１０，３０間で送受信できる。

更に、アレーアンテナ２０のビームパターンを１つのマルチビームパターンに設定して無線装置１０，３０間で所定の信号を構成する電波を送受信し、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を作成するための受信信号プロファイルを生成するので、図１に示すようにアレーアンテナ２０を装着した無線装置３０の近傍にアンテナ５１を装着した盗聴装置５０が配置されていても、盗聴装置５０による秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴を抑制できる。特に、マルチビームパターンＭＢＰ１〜ＭＢＰｐは、アレーアンテナ２０の指向性を０度の方向、３０度の方向、・・・、３３０度の方向と変化させて受信した１２個の電波強度のうち、最大強度Ｉｍａｘが得られるときの指向性を有し、盗聴装置５０は、マルチビームパターンＭＢＰ１〜ＭＢＰｐのビーム形状が変えられる順番を検知できないので、盗聴装置５０により秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２が盗聴される可能性は、極めて低い。

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ｘ_１，ｘ_２に検査行列Ｈの転置行列Ｈ^Ｔ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。

なお、無線装置１０，３０間で通信を行なう動作は、実際には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって行なわれ、無線装置１０に搭載されたＣＰＵは、図１２及び図１３に示す各ステップＳ３，Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ１９〜Ｓ２１，Ｓ２３，Ｓ２５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１２及び図１３に示す各ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４〜Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１５〜Ｓ１８，Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２６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１２及び図１３に示すフローチャートに従って無線装置１０，３０間で通信を行なう。

従って、ＲＯＭは、無線装置１０，３０間で通信を行なう動作をコンピュータ（ＣＰＵ）に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。

なお、上記においては、受信信号プロファイルＲＳＳＩを生成するとき、ダイナミックレンジＲｄ内に存在し得る最大個数の電波強度のうち、平均値ＡＶＲ近傍の電波強度を破棄すると説明したが、この発明においては、ダイナミックレンジＲｄ内に存在し得る最大個数の電波強度の全てを用いて受信信号プロファイルＲＳＳＩを生成してもよい。

ダイナミックレンジＲｄとしてダイナミックレンジＲｄ１が設定された場合を例にして説明すると、ダイナミックレンジＲｄ１内に存在し得る最大個数の電波強度から電波強度Ｉ１＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ８＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ２＿ｍｕｌ、電波強度Ｉ７＿ｍｕｌ、・・・、電波強度Ｉ４＿ｍｕｌ、および電波強度Ｉ５＿ｍｕｌの順に８個の電波強度を抽出して受信信号プロファイルＲＳＳＩを生成してもよい。

ダイナミックレンジＲｄとしてダイナミックレンジＲｄ２またはＲｄ３が設定された場合も同様である。

また、この発明においては、ダイナミックレンジＲｄ内に存在し得る最大個数の電波強度の全てを用いて受信信号プロファイルＲＳＳＩを生成するか最大個数の電波強度のうち平均値ＡＶＲ近傍の電波強度を破棄して受信信号プロファイルＲＳＳＩを生成するか否かは、平均値ＡＶＲを基準にして所定の範囲内に実際に電波強度が存在するか否かを判定して決定するようにしてもよい。

即ち、ダイナミックレンジＲｄ内に存在し得る最大個数の電波強度の平均値ＡＶＲを演算し、その演算した平均値ＡＶＲを基準にして所定の範囲内に実際に電波強度が存在する場合は、その所定の範囲内に存在する電波強度を破棄して受信信号プロファイルＲＳＳＩを生成し、平均値ＡＶＲを基準にして所定の範囲内に実際に電波強度が存在しない場合は、ダイナミックレンジＲｄ内に存在し得る最大個数の電波強度の全てを用いて受信信号プロファイルＲＳＳＩを生成してもよい。

また、上記においては、電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナ２０を無線装置３０のみに装着すると説明したが、この発明においては、アレーアンテナ２０は、無線装置１０及び３０の両方に装着されてもよい。

即ち、この発明においては、アレーアンテナ２０は、２つの無線装置１０，３０のうち、少なくとも一方の無線装置に装着されていればよい。そして、アレーアンテナ２０を装着した無線装置は、好ましくは、盗聴装置５０の近傍に配置される。

更に、この発明においては、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長は、無線装置１０，３０間の通信環境に応じて決定されてもよい。即ち、無線装置１０，３０間の通信環境が盗聴し易い環境であるとき、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長を相対的に長くし、無線装置１０，３０間の通信環境が盗聴しにくい環境であるとき、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長を相対的に短くする。

更に、定期的に秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長を変えるようにしてもよい。

更に、無線装置１０，３０間で送受信する情報の機密性に応じて秘密鍵Ｋｓ１、Ｋｓ２の鍵長を変えるようにしてもよい。即ち、情報の機密性が高いとき秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長を相対的に長くし、情報の機密性が低いとき秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長を相対的に短くする。

そして、この鍵長は、アレーアンテナ２０のビームパターンを変化させる個数、即ち、制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌの個数により制御される。秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２は、検出されたｎ個の電波強度を多値化したビットパターンを有し、ｎ個の電波強度は、アレーアンテナ２０のビームパターンを変化させる個数により制御可能である。つまり、制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌの個数により秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長を制御できる。

このように、この発明においては、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の鍵長は、電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナ２０のビームパターンを変化させる個数によって決定される。

更に、上記においては、２つの無線装置間において秘密鍵を生成する場合、即ち、１つの無線装置が１つの無線装置と通信する場合について説明したが、この発明は、これに限らず、１つの無線装置が複数の無線装置と通信する場合についても適用される。この場合、１つの無線装置は、通信の相手毎にアレーアンテナ２０のビームパターンの切換パターンを変えて秘密鍵を生成する。１つの無線装置は、アレーアンテナ２０のビームパターンの切換パターンを１つに固定して複数の無線装置との間で秘密鍵を生成することも可能であるが（複数の無線装置の設置場所によって１つの無線装置との伝送路が異なるので、通信の相手毎に異なる秘密鍵を生成できる）、盗聴を効果的に抑制するには、通信の相手毎にアレーアンテナ２０のビームパターンの切換パターンを変えて秘密鍵を生成するのが好ましい。

［実施の形態２］
図１４は、実施の形態２による無線通信システムの概略図である。図１４を参照して、実施の形態２による無線通信システム１００Ａは、図１に示す無線通信システム１００の無線装置３０を無線装置３０Ａに代えたものであり、その他は、無線通信システム１００と同じである。

図１５は、図１４に示す他方の無線装置３０Ａの概略ブロック図である。図１５を参照して、無線装置３０Ａは、図３に示す無線装置３０のビームパターン設定部２３０をビームパターン設定部２３０Ａに代えたものであり、その他は、無線装置３０と同じである。

図１６は、図１５に示すビームパターン設定部２３０Ａの概略ブロック図である。図１６を参照して、ビームパターン設定部２３０Ａは、図４に示すビームパターン設定部２３０の制御電圧発生回路２３７を制御電圧発生回路２３７Ａに代えたものであり、その他は、ビームパターン設定部２３０と同じである。

制御電圧発生回路２３７Ａは、実施の形態１において説明した方法によって、強度検出部２３８から受けたフラグＷ＿ｎｕｍに基づいて最大強度Ｉｍａｘを有する電波の指向性を検出すると、その検出した指向性と、その検出した指向性の両隣に存在する２つの指向性とからなる３つの指向性のいずれかを有するマルチビームパターンを生成するための制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌを順次発生してバラクタダイオード２３１〜２３６へ出力する。

例えば、最大強度を有する電波の指向性として図７に示すビームパターンＢＰ５の指向性ＤＩＲ５が検出されると、制御電圧発生回路２３７Ａは、指向性ＤＩＲ５と、指向性ＤＩＲ５の両隣に存在する指向性ＤＩＲ４およびＤＩＲ６とからなる３つの指向性ＤＩＲ４〜ＤＩＲ６のいずれかの指向性を有するマルチビームパターンを生成するための制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌ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、制御電圧発生回路２３７Ａは、表４に従って制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌを順次発生する。

表４において、♯１〜♯６は、それぞれ、アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７を表わし、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２は、それぞれ、制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶ１２＿ｍｕｌ（図１６に示す制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌにおいてｐ＝１２の場合に相当）を選択した場合のそれぞれアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７に装荷されたバラクタダイオード２３１〜２３６のリアクタンス値のセットを表す。

また、最大強度を有する電波の指向性として図７に示すビームパターンＢＰ４の指向性ＤＩＲ４が検出されると、制御電圧発生回路２３７Ａは、指向性ＤＩＲ４と、指向性ＤＩＲ４の両隣に存在する指向性ＤＩＲ３およびＤＩＲ５とからなる３つの指向性ＤＩＲ３〜ＤＩＲ５のいずれかの指向性を有するマルチビームパターンを生成するための制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌ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、制御電圧発生回路２３７Ａは、表５に従って制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌを順次発生する。

表５において、♯１〜♯６は、それぞれ、アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７を示し、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２は、それぞれ、制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶ１２＿ｍｕｌ（図１６に示す制御電圧セットＣＬＶ１＿ｍｕｌ〜ＣＬＶｐ＿ｍｕｌにおいてｐ＝１２の場合に相当）を選択した場合のそれぞれアンテナ素子２１〜２３，２５〜２７に装荷されたバラクタダイオード２３１〜２３６のリアクタンス値のセットを表す。

制御電圧発生回路２３７Ａは、その他、制御電圧発生回路２３７と同じ機能を果たす。

そして、無線装置１０，３０Ａのプロファイル生成部１５０は、アレーアンテナ２０のビームパターンがｐ個のマルチビームパターンＭＢＰ１〜ＭＢＰｐに順次変えられたときのｐ個の電波ＷＶ１＿ｍｕｌ〜ＷＶｐ＿ｍｕｌに基づいて、実施の形態１において説明した方法と同じ方法によって秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する。

また、無線装置１０，３０Ａ間における無線通信は、図１２および図１３に示すフローチャートに従って行なわれる。そして、図１２に示すステップＳ１０においては、表４または表５に従ってマルチビームパターンＭＢＰｊが設定される。

このように、実施の形態２においては、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するためのｐ個の電波ＷＶ１＿ｍｕｌ〜ＷＶｐ＿ｍｕｌを無線装置１０，３０Ａ間で送受信する場合、アレーアンテナ２０のビームパターンを、最大強度を有する電波の指向性と、その指向性の両隣に存在する２つの指向性とからなる３つの指向性のいずれかを有するｐ個のマルチビームパターンＭＢＰ１〜ＭＢＰｐに順次変える。

このようにしても、無線装置１０，３０Ａ間で通信を確立可能な電波を送受信して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成できる。そして、盗聴装置５０が無線装置３０Ａの近くに存在する場合でも、盗聴装置５０は、秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するためのｐ個の電波ＷＶ１＿ｍｕｌ〜ＷＶｐ＿ｍｕｌを無線装置１０，３０Ａ間で送受信するときに、ｐ個のマルチビームパターンＭＢＰ１〜ＭＢＰｐをどのように生成しているかを検知できないため、盗聴装置５０による秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２の盗聴を抑制できる。

その他は、実施の形態１と同じである。

［実施の形態３］
図１７は、実施の形態３による無線通信システムの概略図である。図１７を参照して、実施の形態３による無線通信システム１００Ｂは、図１に示す無線通信システム１００の無線装置３０を無線装置３０Ｂに代えたものであり、その他は、無線通信システム１００と同じである。

図１８は、図１７に示す他方の無線装置３０Ｂの概略ブロック図である。図１８を参照して、無線装置３０Ｂは、図３に示す無線装置３０のビームパターン設定部２３０をビームパターン設定部２３０Ｂに代えたものであり、その他は、無線装置３０と同じである。

図１９は、図１８に示すビームパターン設定部２３０Ｂの概略ブロック図である。図１９を参照して、ビームパターン設定部２３０Ｂは、図４に示すビームパターン設定部２３０の制御電圧発生回路２３７を制御電圧発生回路２３７Ｂに代え、制御部２３９を制御部２３９Ａに代え、強度検出部２３８を削除したものであり、その他は、ビームパターン設定部２３０と同じである。

制御部２３９Ａは、無線装置１０，３０Ｂにおいてそれぞれ秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成するとき信号ＫＧＥを制御電圧発生回路２３７Ｂへ出力し、通常のモードにおいて信号ＮＲＭを制御電圧発生回路２３７Ｂへ出力する。

制御電圧発生回路２３７Ｂは、ｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐを生成するためのｐ個の制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｐを保持している。そして、ｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐは、相互に異なる指向性を有し、かつ、受信電波強度が無線装置１０，３０Ｂ間で通信を確立可能なしきい値Ｉｔｈ以上となるビームパターンである。

より具体的には、ｐ個のビームパターンは、図７に示す１２個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰ１２のうち、受信電波強度が無線装置１０，３０Ｂ間で通信を確立可能なしきい値Ｉｔｈ以上となるビームパターンである。

したがって、制御電圧発生回路２３７Ｂは、受信電波強度が無線装置１０，３０Ｂ間で通信を確立可能なしきい値Ｉｔｈ以上となるｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐを図７に示す１２個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰ１２から選択し、その選択したｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐを生成するためのｐ個の制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｐを予め保持している。

そして、制御電圧発生回路２３７Ｂは、制御部２３９Ａから信号ＫＧＥを受けると、その保持しているｐ個の制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｐをバラクタダイオード２３１〜２３６へ順次出力し、アレーアンテナ２０のビームパターンをｐ個のビームパターンに順次切換える。

そうすると、無線装置１０，３０Ｂのプロファイル生成部１５０は、アレーアンテナ２０のビームパターンがｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐに順次変えられたときに相手方から受信されたｐ個の電波ＷＶ１〜ＷＶｐに基づいて、実施の形態１において説明した方法と同じ方法によって秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する。

また、無線装置１０，３０Ｂ間における無線通信は、図１２および図１３に示すステップＳ９〜ステップＳ２６に従って行なわれる。そして、ステップＳ１０においては、アレーアンテナ２０のビームパターンがマルチビームパターンＭＢＰｊに代えてビームパターンＢＰｊに設定される。

この場合、図１２に示すステップＳ１５においてｊ＝ｐになるまで、ステップＳ１０においてビームパターンＢＰｊがアレーアンテナ２０に設定されることは、相手方との通信を確立可能なしきい値以上の電波強度を有するｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐを各々が異なる指向性を有する複数のビームパターン（図７に示す１２個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰ１２）から選択することに相当する。

このように、実施の形態３においては、無線装置１０，３０Ｂ間で通信を確立可能なｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐをアレーアンテナ２０に設定可能な指向性を有する複数のビームパターンから予め選択しておき、アレーアンテナ２０のビームパターンをその選択したｐ個のビームパターンに順次切換えて無線装置１０，３０Ｂ間で電波を送受信して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する。

これにより、無線装置１０，３０Ｂ間で通信を確立可能なｐ個のビームパターンを決定する動作を省略して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を正確に生成できる。

その他は、実施の形態１と同じである。

［実施の形態４］
図２０は、実施の形態４による無線通信システムの概略図である。図２０を参照して、実施の形態４による無線通信システム１００Ｃは、図１に示す無線通信システム１００の無線装置３０を無線装置３０Ｃに代えたものであり、その他は、無線通信システム１００と同じである。

図２１は、図２０に示す他方の無線装置３０Ｃの概略ブロック図である。図２１を参照して、無線装置３０Ｃは、図３に示す無線装置３０のビームパターン設定部２３０をビームパターン設定部２３０Ｃに代えたものであり、その他は、無線装置３０と同じである。

図２２は、図２１に示すビームパターン設定部２３０Ｃの概略ブロック図である。図２２を参照して、ビームパターン設定部２３０Ｃは、図１９に示すビームパターン設定部２３０Ｂの制御電圧発生回路２３７Ｂを制御電圧発生回路２３７Ｃに代えたものであり、その他は、ビームパターン設定部２３０Ｂと同じである。

制御電圧発生回路２３７Ｃは、ｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐを生成するためのｐ個の制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｐを保持している。ｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐの各々は、受信電波強度が無線装置１０，３０Ｃ間で通信を確立可能なしきい値Ｉｔｈ以上となるビームパターンである。そして、ｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐは、アレーアンテナ２０に設定可能な最大数のビームパターンから選択される。

バラクタダイオード２３１〜２３６にそれぞれ印加される電圧値Ｖ１〜Ｖ６の各々は、８ビットのデジタルデータによって表され、無給電素子は、６本（アンテナ素子２１〜２３，２５〜２７）であるので、アレーアンテナ２０に設定可能なビームパターンの最大数は、２^８×６≒３×１０^１４個である。

そして、ｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐは、約３×１０^１４個のビームパターンの中から、受信電波強度が無線装置１０，３０Ｃ間で通信を確立可能なしきい値Ｉｔｈ以上となるビームパターンとして任意に選択される。

したがって、制御電圧発生回路２３７Ｃは、受信電波強度が無線装置１０，３０Ｃ間で通信を確立可能なしきい値Ｉｔｈ以上となるｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐを約３×１０^１４個のビームパターンの中から任意に選択し、その選択したｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐを生成するためのｐ個の制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｐを予め保持している。

なお、電圧値Ｖ１〜Ｖ６の各々を表すビット数をａビットとし、アレーアンテナ２０の無給電素子の数をｂ本とすると、アレーアンテナ２０に設定可能なビームパターンの最大個数は、２^ａ×ｂ個になるので、一般的には、制御電圧発生回路２３７Ｃは、２^ａ×ｂ個のビームパターンの中からｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐを任意に選択し、その選択したｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐを生成するためのｐ個の制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｐを予め保持している。

そして、制御電圧発生回路２３７Ｃは、制御部２３９Ａから信号ＫＧＥを受けると、その保持しているｐ個の制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｐをバラクタダイオード２３１〜２３６へ順次出力し、アレーアンテナ２０のビームパターンをｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐに順次切換える。

そうすると、無線装置１０，３０Ｃのプロファイル生成部１５０は、アレーアンテナ２０のビームパターンがｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐに順次切換えられたときに相手方から受信されたｐ個の電波ＷＶ１〜ＷＶｐに基づいて、実施の形態１において説明した方法と同じ方法によって受信信号プロファイルを生成し、鍵作成部１６０は、実施の形態１において説明した方法と同じ方法によって秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する。

また、無線装置１０，３０Ｃ間における無線通信は、図１２および図１３に示すステップＳ９〜ステップＳ２６に従って行なわれる。そして、ステップＳ１０においては、アレーアンテナ２０のビームパターンがマルチビームパターンＭＢＰｊに代えてビームパターンＢＰｊに設定される。

この場合、図１２に示すステップＳ１５においてｊ＝ｐになるまで、ステップＳ１０においてビームパターンＢＰｊがアレーアンテナ２０に設定されることは、相手方との通信を確立可能なしきい値以上の電波強度を有するｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐをアレーアンテナ２０に設定可能な最大個数のビームパターン（２^ａ×ｂ個のビームパターン）から選択することに相当する。

このように、実施の形態４においては、無線装置１０，３０Ｃ間で通信を確立可能なｐ個のビームパターンＢＰ１〜ＢＰｐをアレーアンテナ２０に設定可能な最大個数のビームパターンから予め任意に選択しておき、アレーアンテナ２０のビームパターンをその選択したｐ個のビームパターンに順次切換えて無線装置１０，３０Ｃ間で電波を送受信して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を生成する。

これにより、無線装置１０，３０Ｃ間で通信を確立可能なｐ個のビームパターンを決定する動作を省略して秘密鍵Ｋｓ１，Ｋｓ２を正確に生成できる。

その他は、実施の形態１と同じである。

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。

この発明は、無線装置の誤動作を防止して秘密鍵を正確に生成可能な無線通信システムに適用される。

この発明の実施の形態１による無線通信システムの概略図である。 図１に示す一方の無線装置の概略ブロック図である。 図１に示す他方の無線装置の概略ブロック図である。 図３に示すビームパターン設定部の概略ブロック図である。 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１に示すアレーアンテナ２０の平面図である。 フラグと電波強度との関係を示す図である。 マルチビームパターンの概念図である。 受信信号プロファイルを生成するための電波強度を抽出する方法を説明するための図である。 受信信号プロファイルの概念図である。 図１に示す２つの無線装置間で通信を行なう動作を説明するための第１のフローチャートである。 図１に示す２つの無線装置間で通信を行なう動作を説明するための第２のフローチャートである。 実施の形態２による無線通信システムの概略図である。 図１４に示す他方の無線装置の概略ブロック図である。 図１５に示すビームパターン設定部の概略ブロック図である。 実施の形態３による無線通信システムの概略図である。 図１７に示す他方の無線装置の概略ブロック図である。 図１８に示すビームパターン設定部の概略ブロック図である。 実施の形態４による無線通信システムの概略図である。 図２０に示す他方の無線装置の概略ブロック図である。 図２１に示すビームパターン設定部の概略ブロック図である。

符号の説明

１０，３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 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 中間物、５０ 盗聴装置、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 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、２３０，２３０Ａ，２３０Ｂ，２３０Ｃ ビームパターン設定部、２３１〜２３６ バラクタダイオード、２３７，２３７Ａ，２３７Ｂ，２３７Ｃ 制御電圧発生回路、２３８ 強度検出部、２３９，２３９Ａ 制御部。

Claims (12)

1. 指向性を電気的に切換え可能な第１のアンテナと、
   第２のアンテナと、
   前記第１及び第２のアンテナを介して無線伝送路により電波を相互に送受信する第１及び第２の無線装置とを備え、
   前記第１及び第２の無線装置は、各々が相手方との通信を確立可能であり、かつ、受信電波強度が前記無線装置のダイナミックレンジ内に存在するｎ（ｎは２以上の自然数）個の電波に対応するｎ個の電波強度に基づいてそれぞれ第１および第２の秘密鍵を生成する、無線通信システム。
2. 前記第１および第２の無線装置は、前記第１のアンテナのビームパターンがｐ（ｐはｎよりも大きい自然数）個のビームパターンに順次変えられたときに前記相手方からｐ個の電波を順次受信し、その受信したｐ個の電波に対応するｐ個の電波強度の中から前記ｎ個の電波強度を抽出してそれぞれ前記第１および第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。
3. 前記ｐ個のビームパターンは、前記相手方との通信を確立可能なしきい値以上の電波強度を有し、各々が異なる指向性を有する複数のビームパターンから選択される、請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記ｐ個のビームパターンは、前記相手方との通信を確立可能なしきい値以上の電波強度を有し、前記第１のアンテナに設定可能な最大個数のビームパターンから任意に選択される、請求項２に記載の無線通信システム。
5. 前記ｐ個のビームパターンの各々は、前記第１のアンテナのｍ（ｍは自然数）個の指向性に対応して受信されたｍ個の電波のうち最大強度を有する電波の指向性を少なくとも含む好適な指向性を有し、かつ、マルチビームパターンからなる、請求項２に記載の無線通信システム。
6. 前記好適な指向性は、前記最大強度を有する電波の指向性と同じ指向性である、請求項５に記載の無線通信システム。
7. 前記好適な指向性は、前記最大強度を有する電波の指向性と同じ第１の指向性と、前記第１の指向性の両隣に存在する第２および第３の指向性とからなる、請求項５に記載の無線通信システム。
8. 前記第１および第２の無線装置は、前記相手方との通信を確立可能なしきい値以上であり、かつ、前記ダイナミックレンジ内に存在し得る最大個数の電波強度の一部を破棄して前記ｎ個の電波強度を抽出する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の無線通信システム。
9. 前記第１および第２の無線装置は、前記最大個数の電波強度の平均値近傍に存在する所定の電波強度を破棄して前記ｎ個の電波強度を抽出する、請求項８に記載の無線通信システム。
10. 前記最大個数の電波強度を強度が大きい順に配列したときの最大強度以下の所定の範囲を第１の強度範囲とし、最小強度以上の所定の範囲を第２の強度範囲としたとき、
    前記第１および第２の無線装置は、前記第１の強度範囲と前記第２の強度範囲との間で変化するように前記ｎ個の電波強度を抽出する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の無線通信システム。
11. 前記最大個数の電波強度を強度が大きい順に配列したときの最大強度以下の所定の範囲を第１の強度範囲とし、最小強度以上の所定の範囲を第２の強度範囲としたとき、
    前記第１および第２の無線装置は、前記第１の強度範囲と前記第２の強度範囲との間で変化し、前記第１の強度範囲において前記最大強度から順次小さくなり、さらに、前記第２の強度範囲において前記最小強度から順次大きくなるように前記ｎ個の電波強度を抽出する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の無線通信システム。
12. 前記第１および第２の無線装置は、前記ｎ個の電波強度の平均強度を演算し、その演算した平均強度によって前記ｎ個の電波強度を多値化してそれぞれ前記第１および第２の秘密鍵を生成する、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の無線通信システム。

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