JP2007096728A

JP2007096728A - 通信装置、通信システム、及び情報送信方法

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Publication number: JP2007096728A
Application number: JP2005283128A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Suzuki; 智洋鈴木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】通信量を増加させることなく、共通鍵などの一定量の情報を送信すること。
【解決手段】上り通信データを取得する上り通信データ生成部１１と、上り通信データのｎビット誤り（ｎ≧１）を検出可能な上りＣＲＣ符号を取得するＣＲＣ符号部１３と、上り通信データを構成するビットのうち、最大ｎビットを反転させ、ビット反転済第１通信データを取得し、ビット反転済上り通信データと、上りＣＲＣ符号と、を基地局装置３０に送信する上りビット反転部１５と、を含むことを特徴とする通信装置。
【選択図】図３

Description

本発明は通信装置、通信システム、及び情報送信方法に関する。

通信データの送信側と受信側に共通の暗号鍵（共通鍵）を用いて通信データを暗号化することにより、通信の暗号化を実現する共通鍵暗号化方式が知られている。

共通鍵暗号化方式では、送信側と受信側が同じ共通鍵を保有していなければならない。このために、通信の前に一方から他方に共通鍵を送信する必要があり、この送信処理は公開鍵暗号化方式により行われることが多い。

しかしながら、共通鍵には一定量の情報量が必要であり、上記送信処理ではその情報量の通信データを送信しなければならず、通信量を減らしたいという要請が大きい通信、例えば移動体通信などでは、共通鍵の送信処理が通信量削減のネックとなっていた。

従って、本発明の課題の一つは、通信量を増加させることなく、共通鍵などの一定量の情報を送信することを可能にする通信装置、通信システム、及び情報送信方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明に係る通信装置は、第１通信データを取得する第１通信データ取得手段と、前記第１通信データのｎビット誤り（ｎ≧１）を検出可能な第１冗長符号を取得する第１冗長符号取得手段と、前記第１通信データを構成するビットのうち、最大ｎビットを反転させ、ビット反転済第１通信データを取得する第１反転手段と、前記ビット反転済第１通信データと、前記第１冗長符号と、を他の通信装置に送信する第１送信手段と、を含むことを特徴とする。

これによれば、他の通信装置は、わざと反転させた最大ｎビットを第１冗長符号により復号することができ、このｎビットのビット位置により示される情報を取得することができる。つまり、この通信システムによれば、通信量を増加させることなく、共通鍵などの一定量の情報を送信することが可能になる。

また、本発明に係る通信システムは、上記通信装置である第１通信装置と、上記他の通信装置である第２通信装置と、を含む通信システムにおいて、前記第１通信装置は、前記第１反転手段により反転させたビットの、前記第１通信データ内のビット位置を記憶する第１位置記憶手段、をさらに含み、前記第２通信装置は、前記ビット反転済第１通信データ及び前記第１冗長符号を受信する第１受信手段と、前記第１冗長符号に基づき、前記ビット反転済第１通信データの誤りビットを取得する第１誤りビット取得手段と、第２通信データを取得する第２通信データ取得手段と、前記第２通信データのｍビット誤り（ｍ≧１）を検出可能な第２冗長符号を取得する第２冗長符号取得手段と、前記第２通信データを構成するビットのうち、前記第１誤りビット取得手段により取得された誤りビットの、前記第１通信データ内のビット位置に対応する位置のビットと、他の最大ｍビットと、を反転させ、ビット反転済第２通信データを取得する第２反転手段と、前記第２反転手段により反転させたビットの、前記第２通信データ内のビット位置を記憶する第２位置記憶手段と、前記ビット反転済第２通信データと、前記第２冗長符号と、を前記第１通信装置に送信する第２送信手段と、を含み、前記第１通信装置は、前記ビット反転済第２通信データ及び前記第２冗長符号を受信する第２受信手段と、前記ビット反転済第２通信データを構成するビットのうち、前記第１位置記憶手段に記憶されるビット位置に対応する位置のビットを反転させ、ビット再反転済第２通信データを取得する第２反転手段と、前記第２冗長符号に基づき、前記ビット再反転済第２通信データの誤りビットを取得する第２誤りビット取得手段と、前記第２誤りビット取得手段により取得された誤りビットの、前記第２通信データ内のビット位置を記憶する第３位置記憶手段と、をさらに含む、ことを特徴とする。

これによれば、第１通信装置と第２通信装置とは、互いにわざと反転させた最大ｎ＋ｍビットのビット位置により示される情報を共有することができる。

また、上記通信システムにおいて、前記第１通信装置及び前記第２通信装置は、第２位置記憶手段に記憶されるビット位置に応じた暗号化通信を行う、こととしてもよい。

これによれば、第２位置記憶手段に記憶されるビット位置（このビット位置は、第１位置記憶手段及び第３位置記憶手段に記憶されるものと同じビット位置となる。）を共通鍵として、実質的な暗号化を実現することが可能になる。

さらに、この通信システムにおいて、前記第１通信装置及び前記第２通信装置は、第２位置記憶手段に記憶されるビット位置に対応する位置のビットを反転させつつ通信を行うことにより、暗号化通信を行う、こととしてもよい。

また、本発明に係る情報送信方法は、第１通信データを取得する第１通信データ取得ステップと、前記第１通信データのｎビット誤り（ｎ≧１）を検出可能な第１冗長符号を取得する第１冗長符号取得ステップと、前記第１通信データを構成するビットのうち、最大ｎビットを反転させ、ビット反転済第１通信データを取得する第１反転ステップと、前記ビット反転済第１通信データと、前記第１冗長符号と、を他の通信装置に送信する第１送信ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る移動体通信システム１のシステム構成を示す図である。同図に示すように、移動体通信システム１は移動局装置１０と基地局装置３０と通信ネットワーク５０とを含んで構成される。

移動局装置１０は、ＣＰＵ、メモリ、及び通信インターフェイスを備えたコンピュータである。ＣＰＵは、移動局装置１０の各部を制御し、通話、データ通信などの通信に関わる処理を実行する。メモリは、ＣＰＵのワークメモリとして動作するとともに、ＣＰＵによって行われる各種処理に関わるプログラムやパラメータを保持している。

通信インターフェイスは、アンテナを備えており、基地局装置３０から送信される通信信号や制御信号を受信しＣＰＵに出力する処理や、ＣＰＵの指示に従い、通信信号や制御信号を無線区間に電波として送出する処理を行う。

基地局装置３０も、ＣＰＵ、メモリ、及び通信インターフェイスを備えたコンピュータである。ＣＰＵは、基地局装置３０の各部を制御し、通話、データ通信などの通信に関わる処理を実行する。メモリは、ＣＰＵのワークメモリとして動作するとともに、ＣＰＵによって行われる各種処理に関わるプログラムやパラメータを保持している。

基地局装置３０は、通信インターフェイスとして、アンテナを備えた無線通信インターフェイスと、有線インターフェイスとを有している。無線通信インターフェイスは、移動局装置１０から送信される通信信号や制御信号を受信しＣＰＵに出力する処理や、ＣＰＵの指示に従い、通信信号や制御信号を無線区間に電波として送出する処理を行う。有線インターフェイスは、通信ネットワーク５０に含まれる他のコンピュータから送信される通信信号や制御信号を受信しＣＰＵに出力する処理や、ＣＰＵの指示に従い、通信信号や制御信号を通信ネットワーク５０に送信する処理を行う。

通信ネットワーク５０は、交換ネットワークやＴＣＰ／ＩＰネットワークである。この通信ネットワーク５０には複数のコンピュータが接続されており（不図示）、通信ネットワーク５０は、これら相互間の通信を中継する。

移動局装置１０と基地局装置３０とが通信を開始するとき、これらの間ではまず制御信号がやり取りされ、その後通信信号が送受信される。図２は、この送受信の具体的なシーケンスを示す図である。

図２に示すように、通信を開始しようとする移動局装置１０は、基地局装置３０に対し、まず制御信号ＲＡ（通信路確立要求）を送信する（Ｓ１００）。ＲＡを受けた基地局装置３０は、通信路に空きがあることを確認した後、制御信号ＡＡ（通信路確立応答）を返信する（Ｓ１０１）。

次に、移動局装置１０は、通信信号（ＴＣＨ）により暗号路確立要求を送信する（Ｓ１０２）。この暗号路確立要求には通信信号の暗号化のために使用する共通鍵が含まれる。基地局装置３０は、この共通鍵を受け取り、暗号化の準備ができると、通信信号により暗号路確立応答を送信する（Ｓ１０３）。これ以降、移動局装置１０と基地局装置３０とは、共通鍵により暗号化（この暗号化を１次暗号化と称する。）した通信信号により、通信内容の送受信を行う（Ｓ１０４乃至Ｓ１０７）。

以上のシーケンスにおいて、移動体通信システム１は、Ｓ１０２で送受信される通信信号を暗号化する（この暗号化を２次暗号化と称する。）ことを実現する。これにより、移動体通信システム１は、移動局装置１０から基地局装置３０に対して送信される共通鍵を暗号化する。

これを実現するための移動体通信システム１の構成及び機能について、以下詳細に説明する。

図３は、移動体通信システム１の機能ブロックを示す図である。同図に示すように、移動局装置１０は機能的に、上り通信データ生成部１１、１次暗号化部１２、ＣＲＣ符号部１３、２次暗号発生部１４、上りビット反転部１５、ｍビットＣＲＣエラー訂正部１６、相手側２次暗号検出部１７、下りビット反転部１８、ＣＲＣ検査部１９、１次復号化部２０、下り通信データ受信部２１、２次暗号鍵記憶部２２、１次暗号鍵記憶部２３を含んで構成される。また、基地局装置３０は機能的に、下り通信データ生成部３１、１次暗号化部３２、ＣＲＣ符号部３３、２次暗号発生部３４、下りビット反転部３５、ｎビットＣＲＣエラー訂正部３６、相手側２次暗号検出部３７、上りビット反転部３８、ＣＲＣ検査部３９、１次復号化部４０、上り通信データ受信部４１、２次暗号鍵記憶部４２、１次暗号鍵記憶部４３を含んで構成される。

まず上り通信データ（移動局装置１０が基地局装置３０に対して送信する通信データ）に関する構成について、詳細に説明する。

上り通信データ生成部１１は、上り通信データを生成する。これは、例えば上述のＲＡ、暗号路確立要求、通信内容などである。なお、１次暗号鍵記憶部２３は１次暗号化の暗号鍵（１次暗号鍵）を記憶しており、上り通信データ生成部１１は、暗号路確立要求を生成する場合には、該暗号路確立要求に１次暗号鍵記憶部２３に記憶される１次暗号鍵を含める。

１次暗号化部１２は、上り通信データ生成部１１により生成された上り通信データを、１次暗号鍵記憶部２３に記憶される１次暗号鍵により暗号化する。ただし、この処理は１次暗号鍵の交換が終了した後に限り行われるものであり、通信開始時には行われない。すなわち、上り通信データが上記ＲＡや上記暗号路確立要求であるときには、１次暗号鍵の交換が終了していないので１次暗号化部１２は暗号化を行わない。

ＣＲＣ符号部１３は、上り通信データ生成部１１により生成された上り通信データに基づき、そのｎビット誤り（ｎ≧１。ここではｎ＝１とする。）を検出可能なＣＲＣ（Cyclic Redundancy Checking、巡回冗長）符号（以下、上りＣＲＣ符号という。）を取得する。具体的には、ＣＲＣ符号部１３は生成多項式と呼ばれる巡回符号生成用データを記憶しており、上り通信データをこの生成多項式で除算し、その剰余を上りＣＲＣ符号とする。

２次暗号発生部１４は、上り通信データを構成するビットから、上記上りＣＲＣ符号により検出可能な範囲内の数のビット（すなわち、最大ｎビット）を選択する。ここで選択されたビットの、上り通信データにおけるビット位置が、２次暗号化の暗号鍵（２次暗号鍵）の一部（移動局装置側の２次暗号鍵）となる。２次暗号発生部１４は、このようにして生成した移動局装置側の２次暗号鍵を、２次暗号鍵記憶部２２に記憶させる。

後に詳述するように、２次暗号鍵記憶部２２は２次暗号鍵を記憶する。ただし、２次暗号発生部１４が移動局装置側の２次暗号鍵を記憶させる時点では２次暗号鍵の一部のみが記憶される。２次暗号鍵記憶部２２は、これから説明する処理により２次暗号鍵の交換が終了した後、２次暗号鍵を記憶することになる。

上りビット反転部１５は２次暗号鍵記憶部２２に２次暗号鍵が記憶されていない場合（上り通信データがＲＡである場合に相当する。）には、上り通信データを構成するビットのうち、２次暗号発生部１４が選択した１又は複数のビットを反転させ、ビット反転済上り通信データを取得し、上りＣＲＣ符号とともに基地局装置３０に送信する。一方、上りビット反転部１５は２次暗号鍵記憶部２２に２次暗号鍵が記憶されている場合には、上り通信データを構成するビットのうち、２次暗号鍵記憶部２２に記憶される２次暗号鍵により示されるビット位置のビットを反転させ、ビット反転済上り通信データを取得し、上りＣＲＣ符号とともに基地局装置３０に送信する。

上りビット反転部３８又はｎビットＣＲＣエラー訂正部３６は、上りビット反転部１５から送信されたビット反転済上り通信データ及び上りＣＲＣ符号を受信する。いずれにより受信するかは、後述する２次暗号鍵記憶部４２により２次暗号鍵が記憶されているか否かにより決定される。すなわち、２次暗号鍵記憶部４２により２次暗号鍵が記憶されている場合には、上りビット反転部３８がビット反転済上り通信データ及び上りＣＲＣ符号を受信する。一方、２次暗号鍵記憶部４２により２次暗号鍵が記憶されていない場合には、ｎビットＣＲＣエラー訂正部３６がビット反転済上り通信データ及び上りＣＲＣ符号を受信する。

上りビット反転部３８は、２次暗号鍵記憶部４２により記憶されている２次暗号鍵に基づき、ビット反転済上り通信データのビットを反転させる。より具体的には、上りビット反転部３８は、ビット反転済上り通信データに含まれる各ビットのうち、２次暗号鍵記憶部４２により記憶されている２次暗号鍵により示されるビット位置のビットを反転させる。後述するように、この２次暗号鍵により示されるビット位置は、上りビット反転部１５が反転させたビットのビット位置であり、上りビット反転部３８は上記反転によって、上り通信データを取得する。

ＣＲＣ検査部３９は、ＣＲＣ符号部１３で記憶されるものと同じ生成多項式を記憶している。また、あるデータを生成多項式で割ったときの剰余と、該データ中のビット位置と、を対応付けて記憶している。

ＣＲＣ検査部３９は、上述のように記憶している各データと、上りＣＲＣ符号と、に基づき、上りビット反転部３８により取得された上り通信データの誤りビットを取得することにより、上り通信データの誤り訂正を行う。具体的には、ＣＲＣ検査部３９は、上り通信データを、記憶している生成多項式で除算する。このときの剰余と対応付けて記憶しているビット位置から、ＣＲＣ検査部３９は、上り通信データ中の誤りビットのビット位置を取得する。ＣＲＣ検査部３９は、このようにして取得したビット位置を反転させることにより、上り通信データの誤り訂正を行い、通信経路上で生じた誤りを訂正した上り通信データを取得する。

１次復号化部４０は、ＣＲＣ検査部３９により取得された上り通信データを、後述する１次暗号鍵記憶部４３に記憶される１次暗号鍵により復号化し、上り通信データ受信部４１に出力する。ただし、１次暗号鍵記憶部４３に１次暗号鍵が未だ記憶されていない場合には、１次復号化部４０は復号化を行わない。

上り通信データ受信部４１は、１次復号化部４０から出力された上り通信データを受信し、通信データの内容に基づく所定の処理を行う。なお、上り通信データが上記暗号路確立要求である場合には、該暗号路確立要求に含まれる１次暗号鍵を、１次暗号鍵記憶部４３に記憶させる。

ｎビットＣＲＣエラー訂正部３６も、ＣＲＣ検査部３９と同様、ＣＲＣ符号部１３で記憶されるものと同じ生成多項式を記憶している。また、あるデータを生成多項式で割ったときの剰余と、該データ中のビット位置と、を対応付けて記憶している。

ｎビットＣＲＣエラー訂正部３６は、上述のように記憶している各データと、上りＣＲＣ符号と、に基づき、ビット反転済上り通信データの誤りビットを取得することにより、ビット反転済上り通信データの誤り訂正を行う。具体的には、ｎビットＣＲＣエラー訂正部３６は、ビット反転済上り通信データを、記憶している生成多項式で除算する。このときの剰余と対応付けて記憶しているビット位置から、ｎビットＣＲＣエラー訂正部３６は、ビット反転済上り通信データ中の誤りビットのビット位置を取得する。ここで取得される反転ビット位置は、上りビット反転部１５で反転されたビットのビット位置となる。ｎビットＣＲＣエラー訂正部３６は、このようにして取得したビット位置を再反転させることにより、ビット反転済上り通信データの誤り訂正を行い、上り通信データを取得する。

相手側２次暗号検出部３７は、ｎビットＣＲＣエラー訂正部３６により取得されたビット反転済上り通信データ中の誤りビットのビット位置に基づき、移動局装置側の２次暗号鍵を検出する。具体的には、相手側２次暗号検出部３７は、ｎビットＣＲＣエラー訂正部３６により取得されたビット反転済上り通信データ中の誤りビットのビット位置を移動局装置側の２次暗号鍵とすることが好適である。相手側２次暗号検出部３７は、このようにして検出した移動局装置側の２次暗号鍵を、２次暗号鍵記憶部４２に記憶させる。

次に、下り通信データ（基地局装置３０が移動局装置１０に対して送信する通信データ）に関する構成について、詳細に説明する。

下り通信データ生成部３１は、下り通信データを生成する。これは、例えば上述のＡＡ、暗号路確立応答、通信内容などである。

１次暗号化部３２は、下り通信データ生成部３１により生成された上り通信データを、１次暗号鍵記憶部４３に記憶される１次暗号鍵により暗号化する。ただし、１次暗号鍵記憶部４３に１次暗号鍵が未だ記憶されていない場合には、１次暗号化部３２は暗号化を行わない。

ＣＲＣ符号部３３は、下り通信データ生成部３１により生成された下り通信データに基づき、ＣＲＣ符号部１３の処理と同様な処理により、そのｍビット誤り（ｍ≧１。ここではｍ＝１とする。）を検出可能なＣＲＣ符号（以下、下りＣＲＣ符号という。）を取得する。

２次暗号発生部３４は、下り通信データを構成するビットから、上記下りＣＲＣ符号により検出可能な範囲内の数のビット（すなわち、最大ｍビット）を選択する。ここで選択されたビットにより示されるビット位置が、２次暗号鍵の一部（基地局装置側の２次暗号鍵）となる。２次暗号発生部３４は、このようにして生成した基地局装置側の２次暗号鍵を、２次暗号鍵記憶部４２に記憶させる。なお、２次暗号発生部３４が選択するビットは、移動局装置側の２次暗号鍵により示されるビット位置と異なるビット位置のビットであることが好適である。

２次暗号鍵記憶部４２は２次暗号鍵を記憶する。すなわち、２次暗号鍵記憶部４２は、相手側２次暗号検出部３７により記憶させられた移動局装置側の２次暗号鍵と、２次暗号発生部３４により記憶させられた基地局装置側の２次暗号鍵と、に基づいて２次暗号鍵を取得し、記憶する。より具体的には、２次暗号鍵記憶部４２は、移動局装置側の２次暗号鍵により示されるビット位置と基地局装置側の２次暗号鍵により示されるビット位置の両方を合わせたビット位置を、２次暗号鍵として記憶する。

下りビット反転部３５は、２次暗号鍵記憶部２２により記憶されている２次暗号鍵に基づき、下り通信データを暗号化する。下りビット反転部３５は、２次暗号鍵記憶部２２により記憶されている２次暗号鍵に基づき、下り通信データのビットを反転させる。より具体的には、下りビット反転部３５は、下り通信データを構成するビットのうち、２次暗号鍵記憶部４２に記憶される２次暗号鍵により示されるビット位置のビットを反転させ、ビット反転済下り通信データを取得し、下りＣＲＣ符号とともに移動局装置１０に送信する。

下りビット反転部１８又はｍビットＣＲＣエラー訂正部１６は、下りビット反転部３５から送信されたビット反転済下り通信データ及び下りＣＲＣ符号を受信する。いずれにより受信するかは、２次暗号鍵記憶部２２により２次暗号鍵が記憶されているか否かにより決定される。すなわち、２次暗号鍵記憶部２２により２次暗号鍵が記憶されている場合には、下りビット反転部１８がビット反転済下り通信データ及び下りＣＲＣ符号を受信する。一方、２次暗号鍵記憶部２２により２次暗号鍵が記憶されていない場合（下り通信データがＡＡである場合に相当する。）には、ｍビットＣＲＣエラー訂正部１６がビット反転済下り通信データ及び下りＣＲＣ符号を受信する。

下りビット反転部１８は、２次暗号鍵記憶部２２により記憶されている２次暗号鍵に基づき、ビット反転済下り通信データを復号化する。具体的には、下りビット反転部１８は、２次暗号鍵記憶部２２により記憶されている２次暗号鍵に基づき、ビット反転済下り通信データのビットを反転させる。より具体的には、下りビット反転部１８は、ビット反転済下り通信データに含まれる各ビットのうち、２次暗号鍵記憶部２２により記憶されている２次暗号鍵により示されるビット位置のビットを反転させる。後述するように、この２次暗号鍵により示されるビット位置は、下りビット反転部３５が反転させたビットのビット位置であり、下りビット反転部１８は上記反転によって、下り通信データを取得する。

ＣＲＣ検査部１９は、ＣＲＣ符号部３３で記憶されるものと同じ生成多項式を記憶している。また、あるデータを生成多項式で割ったときの剰余と、該データ中のビット位置と、を対応付けて記憶している。

ＣＲＣ検査部１９は、上述のように記憶している各データと、下りＣＲＣ符号と、に基づき、下りビット反転部１８により取得された下り通信データの誤りビットを取得することにより、下り通信データの誤り訂正を行う。具体的には、ＣＲＣ検査部１９は、下り通信データを、記憶している生成多項式で除算する。このときの剰余と対応付けて記憶しているビット位置から、ＣＲＣ検査部１９は、下り通信データ中の誤りビットのビット位置を取得する。ＣＲＣ検査部１９は、このようにして取得したビット位置を反転させることにより、下り通信データの誤り訂正を行い、通信経路上で生じた誤りを訂正した下り通信データを取得する。

１次復号化部２０は、ＣＲＣ検査部１９により取得された下り通信データを、１次暗号鍵記憶部２３に記憶される１次暗号鍵により復号化し、下り通信データ受信部２１に出力する。ただし、この復号化処理は１次暗号鍵の交換が終了した後に限り行われるものであり、通信開始時には行われない。すなわち、下り通信データが上記ＡＡであるときには、１次暗号鍵の交換が終了していないので１次復号化部２０は復号化を行わない。

下り通信データ受信部２１は、１次復号化部２０から出力された下り通信データを受信し、通信データの内容に基づく所定の処理を行う。

ｍビットＣＲＣエラー訂正部１６も、ＣＲＣ検査部１９と同様、ＣＲＣ符号部３３で記憶されるものと同じ生成多項式を記憶している。また、あるデータを生成多項式で割ったときの剰余と、該データ中のビット位置と、を対応付けて記憶している。

ｍビットＣＲＣエラー訂正部１６は、まず、２次暗号鍵記憶部２２に記憶される移動局装置側の２次暗号鍵に基づき、ビット反転済下り通信データを一部復号化する。具体的には、２次暗号鍵記憶部２２に記憶される移動局装置側の２次暗号鍵に基づき、ビット反転済下り通信データのビット位置を反転させる。より具体的には、ｍビットＣＲＣエラー訂正部１６は、ビット反転済下り通信データに含まれる各ビットのうち、２次暗号鍵記憶部２２により記憶されている移動局装置側の２次暗号鍵により示されるビット位置のビットを反転させる。

次に、ｍビットＣＲＣエラー訂正部１６は、上述のように記憶している各データと、下りＣＲＣ符号と、に基づき、ビット反転済下り通信データの誤りビットを取得することにより、ビット反転済上り通信データの誤り訂正を行う。具体的には、ｍビットＣＲＣエラー訂正部１６は、ビット反転済下り通信データを、記憶している生成多項式で除算する。このときの剰余と対応付けて記憶しているビット位置から、ｍビットＣＲＣエラー訂正部１６は、ビット反転済下り通信データ中の誤りビットのビット位置を取得する。ここで取得される反転ビット位置は、下りビット反転部３５で反転されたビットのビット位置のうち、移動局装置側の２次暗号鍵により示されるビット位置を除いたものとなる。ｍビットＣＲＣエラー訂正部１６は、このようにして取得したビット位置を再反転させることにより、ビット反転済下り通信データの誤り訂正を行い、下り通信データを取得する。

相手側２次暗号検出部１７は、ｍビットＣＲＣエラー訂正部１６により取得されたビット反転済下り通信データ中の誤りビットのビット位置に基づき、基地局装置側の２次暗号鍵を検出する。具体的には、相手側２次暗号検出部１７は、ｍビットＣＲＣエラー訂正部１６により取得されたビット反転済下り通信データ中の誤りビットのビット位置を基地局装置側の２次暗号鍵とすることが好適である。相手側２次暗号検出部１７は、このようにして検出した移動局装置側の２次暗号鍵を、２次暗号鍵記憶部２２に記憶させる。

２次暗号鍵記憶部２２は、相手側２次暗号検出部１７により記憶させられた基地局装置側の２次暗号鍵と、２次暗号発生部１４により記憶させられた移動局装置側の２次暗号鍵と、に基づいて２次暗号鍵を取得し、記憶する。より具体的には、２次暗号鍵記憶部２２は、移動局装置側の２次暗号鍵により示されるビット位置と基地局装置側の２次暗号鍵により示されるビット位置の両方を合わせたビット位置を、２次暗号鍵として記憶する。

以下では、以上説明した移動体通信システム１により行われる処理を、処理のフロー図を参照しながら、時系列に沿って再度詳細に説明する。なお、以下の処理フローでは、１次暗号化については省略している。

図４及び図５は、移動体通信システム１の処理のフローを示す図である。図４に示すように、まず移動局装置１０がＲＡを生成する処理を行う（Ｓ１）。次に、移動局装置１０は生成したＲＡのうち、２次暗号発生部１４が決定したビット（ここではＸビット目とする。）を反転させる（Ｓ２）。そして、移動局装置１０はＸビット目を反転させたＲＡを基地局装置３０に対し送信する（Ｓ３）。なお、移動局装置１０はＸを移動局装置側の２次暗号鍵として記憶する。

基地局装置３０は、ＲＡを受信し（Ｓ４）、ＣＲＣ符号による１ビットエラー訂正処理を行う（Ｓ５）。この１ビットエラー訂正処理において、誤りビットが取得できない場合（２ビット以上の誤りがある場合）（Ｓ６の否定判定）には、基地局装置３０は通信を終了する。この場合、移動局装置１０は、ＲＡを再送することになる。一方、誤りビットが取得できる場合（１ビットの誤りがある場合）（Ｓ６の肯定判定）には、該誤りビットはＸビット目のビットとなる。基地局装置３０はこのようにしてＸを取得し、移動局装置側の２次暗号鍵として記憶する（Ｓ７）。

次に、基地局装置３０はＡＡを生成する処理を行い（Ｓ８）、生成したＡＡのうち、２次暗号発生部３４が決定したビット（ここではＹビット目とする。Ｘ≠Ｙとする。）を反転させる（Ｓ９）。また、基地局装置３０は生成したＡＡのうち、移動局装置側の２次暗号鍵として記憶したビット（Ｘビット目）を反転させる（Ｓ１０）。そして、基地局装置３０はＸビット目及びＹビット目を反転させたＡＡを移動局装置１０に対し送信する（Ｓ１１）。なお、基地局装置３０はＹを基地局装置側の２次暗号鍵として記憶する。

移動局装置１０は、ＡＡを受信し（Ｓ１２）、２次暗号発生部１４が決定したビット（Ｘビット目）を反転させる（Ｓ１３）。次に、移動局装置１０は、ＣＲＣ符号による１ビットエラー訂正処理を行う（Ｓ１４）。この１ビットエラー訂正処理において、誤りビットが取得できない場合（２ビット以上の誤りがある場合）（Ｓ１５の否定判定）には、移動局装置１０は通信を終了する。この場合も、移動局装置１０は、ＲＡを再送することになる。一方、誤りビットが取得できる場合（１ビットの誤りがある場合）（Ｓ１５の肯定判定）には、該誤りビットはＹビット目のビットとなる。移動局装置１０はこのようにしてＹを取得し、基地局装置側の２次暗号鍵として記憶する（Ｓ１６）。

ここまでの処理により、移動局装置１０と基地局装置３０は、ともに基地局装置側及び移動局装置側の各２次暗号鍵（Ｘ及びＹ）を記憶する。これにより、移動局装置１０と基地局装置３０は、ともに２次暗号鍵（Ｘ＋Ｙ）を記憶することになる。

次に、図５に示すように、移動局装置１０は上り通信信号（ＴＣＨ）を生成する（Ｓ１７）。この通信信号は、例えば暗号路確立要求や通信内容を示す。移動局装置１０は、生成した通信信号のうち、Ｘビット目及びＹビット目を反転させる（Ｓ１８）。そして、移動局装置１０はＸビット目及びＹビット目を反転させた通信信号を基地局装置３０に対し送信する（Ｓ１９）。

基地局装置３０は、通信信号を受信し（Ｓ２０）、Ｘビット目及びＹビット目を反転させる（Ｓ２０）。次に、基地局装置３０は、ＣＲＣ符号による１ビットエラー訂正処理を行い、誤りビットが取得できない場合（２ビット以上の誤りがある場合）（Ｓ２２の否定判定）には、通信データを破棄する（Ｓ２３）。この場合、移動局装置１０は、該通信信号を再送することになる。一方、基地局装置３０は、誤りビットがない場合及び取得できた場合（１ビット以下の誤りがある場合）（Ｓ２２の肯定判定）には、必要に応じ通信データの誤り訂正を行う。

次に、基地局装置３０は下り通信信号（ＴＣＨ）を生成する（Ｓ２４）。この通信信号は、例えば暗号路確立応答や通信内容を示す。基地局装置３０は、生成した通信信号のうち、Ｘビット目及びＹビット目を反転させる（Ｓ２５）。そして、基地局装置３０はＸビット目及びＹビット目を反転させた通信信号を移動局装置１０に対し送信する（Ｓ２６）。

移動局装置１０は、通信信号を受信し（Ｓ２７）、Ｘビット目及びＹビット目を反転させる（Ｓ２８）。次に、移動局装置１０は、ＣＲＣ符号による１ビットエラー訂正処理を行い、誤りビットが取得できない場合（２ビット以上の誤りがある場合）（Ｓ２９の否定判定）には、通信データを破棄する（Ｓ３０）。この場合、基地局装置３０は、該通信信号を再送することになる。一方、移動局装置１０は、誤りビットがない場合及び取得できた場合（１ビット以下の誤りがある場合）（Ｓ２９の肯定判定）には、必要に応じ通信データの誤り訂正を行う。

以上のようにして、移動体通信システム１では、２次暗号鍵により通信信号を暗号化している。

以上説明したように、移動体通信システム１によれば、基地局装置３０は、わざと反転させた最大ｎビットを上りＣＲＣ符号により復号することができ、このｎビットのビット位置により示される情報を取得することができる。つまり、移動体通信システム１によれば、通信量を増加させることなく、共通鍵などの一定量の情報を送信することが可能になる。

また、移動局装置１０と基地局装置３０とは、互いにわざと反転させた最大ｎ＋ｍビットのビット位置により示される情報を共有することができる。

さらに、移動体通信システム１では、２次暗号鍵を共通鍵として、実質的な暗号化を実現することが可能になる。

そして、以上のような効果を有するため、移動体通信システム１では、移動局装置１０と基地局装置３０との間で行われる１次暗号鍵の交換のシーケンス自体を暗号化できることになる。すなわち、１次暗号鍵を送受信するための暗号路確立要求を暗号化できることになる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、本発明を移動体通信システム１に適用した例を説明したが、どのような通信システムにも本発明を適用可能であることはもちろんである。

本発明の実施の形態に係る移動体通信システムのシステム構成を示す図である。本発明の実施の形態に係る移動体通信システムのシーケンスを示す図である。本発明の実施の形態に係る移動体通信システムの機能ブロックを示す図である。本発明の実施の形態に係る移動体通信システムの処理フローを示す図である。本発明の実施の形態に係る移動体通信システムの処理フローを示す図である。

符号の説明

１移動体通信システム、１０移動局装置、１１上り通信データ生成部、１２１次暗号化部、１３ＣＲＣ符号部、１４２次暗号発生部、１５上りビット反転部、１６ｍビットＣＲＣエラー訂正部、１７相手側２次暗号検出部、１８下りビット反転部、１９ＣＲＣ検査部、２０１次復号化部、２１下り通信データ受信部、２２２次暗号鍵記憶部、２３１次暗号鍵記憶部、３０基地局装置、３１下り通信データ生成部、３２１次暗号化部、３３ＣＲＣ符号部、３４２次暗号発生部、３５下りビット反転部、３６ｎビットＣＲＣエラー訂正部、３７相手側２次暗号検出部、３８上りビット反転部、３９ＣＲＣ検査部、４０１次復号化部、４１上り通信データ受信部、４２２次暗号鍵記憶部、４３１次暗号鍵記憶部、５０通信ネットワーク。

Claims

第１通信データを取得する第１通信データ取得手段と、
前記第１通信データのｎビット誤り（ｎ≧１）を検出可能な第１冗長符号を取得する第１冗長符号取得手段と、
前記第１通信データを構成するビットのうち、最大ｎビットを反転させ、ビット反転済第１通信データを取得する第１反転手段と、
前記ビット反転済第１通信データと、前記第１冗長符号と、を他の通信装置に送信する第１送信手段と、
を含むことを特徴とする通信装置。
請求項１に記載の通信装置である第１通信装置と、請求項１に記載の他の通信装置である第２通信装置と、を含む通信システムにおいて、
前記第１通信装置は、
前記第１反転手段により反転させたビットの、前記第１通信データ内のビット位置を記憶する第１位置記憶手段、
をさらに含み、
前記第２通信装置は、
前記ビット反転済第１通信データ及び前記第１冗長符号を受信する第１受信手段と、
前記第１冗長符号に基づき、前記ビット反転済第１通信データの誤りビットを取得する第１誤りビット取得手段と、
第２通信データを取得する第２通信データ取得手段と、
前記第２通信データのｍビット誤り（ｍ≧１）を検出可能な第２冗長符号を取得する第２冗長符号取得手段と、
前記第２通信データを構成するビットのうち、前記第１誤りビット取得手段により取得された誤りビットの、前記第１通信データ内のビット位置に対応する位置のビットと、他の最大ｍビットと、を反転させ、ビット反転済第２通信データを取得する第２反転手段と、
前記第２反転手段により反転させたビットの、前記第２通信データ内のビット位置を記憶する第２位置記憶手段と、
前記ビット反転済第２通信データと、前記第２冗長符号と、を前記第１通信装置に送信する第２送信手段と、
を含み、
前記第１通信装置は、
前記ビット反転済第２通信データ及び前記第２冗長符号を受信する第２受信手段と、
前記ビット反転済第２通信データを構成するビットのうち、前記第１位置記憶手段に記憶されるビット位置に対応する位置のビットを反転させ、ビット再反転済第２通信データを取得する第２反転手段と、
前記第２冗長符号に基づき、前記ビット再反転済第２通信データの誤りビットを取得する第２誤りビット取得手段と、
前記第２誤りビット取得手段により取得された誤りビットの、前記第２通信データ内のビット位置を記憶する第３位置記憶手段と、
をさらに含む、
ことを特徴とする通信システム。
請求項２に記載の通信システムにおいて、
前記第１通信装置及び前記第２通信装置は、第２位置記憶手段に記憶されるビット位置に応じた暗号化通信を行う、
ことを特徴とする通信システム。
請求項３に記載の通信システムにおいて、
前記第１通信装置及び前記第２通信装置は、第２位置記憶手段に記憶されるビット位置に対応する位置のビットを反転させつつ通信を行うことにより、暗号化通信を行う、
ことを特徴とする通信システム。
第１通信データを取得する第１通信データ取得ステップと、
前記第１通信データのｎビット誤り（ｎ≧１）を検出可能な第１冗長符号を取得する第１冗長符号取得ステップと、
前記第１通信データを構成するビットのうち、最大ｎビットを反転させ、ビット反転済第１通信データを取得する第１反転ステップと、
前記ビット反転済第１通信データと、前記第１冗長符号と、を他の通信装置に送信する第１送信ステップと、
を含むことを特徴とする情報送信方法。