JP2009231973A - 無線通信システム、無線通信装置、認証方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信の簡便さを保ちながら通信の安全性を高めること。
【解決手段】第２の無線通信装置との間で認証を行うための認証チャネルを決定する認証チャネル決定部、前記認証チャネル決定部により決定された前記認証チャネルを用いて認証信号を前記第２の無線通信装置へ送信する無線通信部、及び前記認証信号が送信される前に前記無線通信部の送信電力を第１の電力値よりも小さい第２の電力値に設定し、前記認証信号が送信された後に前記無線通信部の送信電力を前記第１の電力値に設定する送信電力制御部、を備える第1の無線通信装置と、前記第1の無線通信装置から送信された前記認証信号に基づいて認証応答信号を生成する認証部、を備える前記第２の無線通信装置と、を含む無線通信システムを提供する。
【選択図】図５

Description

本発明は、無線通信システム、無線通信装置、認証方法、及びプログラムに関する。

近年、超広帯域（ＵＷＢ：Ｕｌｔｒａ ＷｉｄｅＢａｎｄ）無線技術をコンピュータと周辺機器との間の通信に応用したワイヤレスＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）と呼ばれる近距離無線通信技術が実用化され始めている。ワイヤレスＵＳＢを用いると、デジタルカメラやビデオカメラ、ハードディスクドライブ、ＤＶＤ機器などの周辺機器とコンピュータとの間のデータ転送を、無線により高速に行うことができる。

ワイヤレスＵＳＢなどを用いた近距離無線通信において、通信の安全性やデータの秘匿性を確保するためには、通信相手を認証する機能を備えることが求められる。そこで、例えば下記特許文献１では、無線通信装置間で認証を行う際に送信出力を下げて通信距離を短くし、データの秘匿性を維持しながら簡単に相互認証を行うことのできる認証方法が開示されている。また、下記特許文献２には、無線通信に先立って無線通信装置間を有線接続してパスワードなどの認証情報を送受信することにより、認証情報の秘匿性を高めた認証管理方法が開示されている。

特開２００２−１１８５７７号公報 特開２００７−３００１６１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の認証方法は、認証情報を送受信する際に送信出力を変化させるものの、通信チャネルについては認証時にも通常時と同じチャネルを用いるため、通信の安全性が高度に確保されたものとは言えなかった。また、上記特許文献２に記載の認証管理方法では、有線接続を行うための別途の機器またはケーブルが必要であり、無線通信が本来有する簡便さが失われていた。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、無線通信の簡便さを保ちながら通信の安全性を高めた、新規かつ改良された無線通信システム、無線通信装置、認証方法、及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第２の無線通信装置との間で認証を行うための認証チャネルを決定する認証チャネル決定部、前記認証チャネル決定部により決定された前記認証チャネルを用いて認証信号を前記第２の無線通信装置へ送信する無線通信部、及び前記認証信号が送信される前に前記無線通信部の送信電力を第１の電力値よりも小さい第２の電力値に設定し、前記認証信号が送信された後に前記無線通信部の送信電力を前記第１の電力値に設定する送信電力制御部、を備える第1の無線通信装置と、前記第1の無線通信装置から送信された前記認証信号に基づいて認証応答信号を生成する認証部、を備える前記第２の無線通信装置と、を含む無線通信システムが提供される。

かかる構成によれば、第1の無線通信装置の認証チャネル決定部は第２の無線通信装置との間で認証を行うための認証チャネルを決定し、制御部は無線通信部の送信電力を第１の送信電力よりも小さい第２の送信電力に設定し、前記無線通信部は前記第２の送信電力で前記認証チャネル決定部により決定された前記認証チャネルを用いて認証信号を前記第２の無線通信装置へ送信し、その後制御部は前記無線通信部の前記送信電力を前記第１の送信電力に設定する。

ここで、前記第２の無線通信装置は、認証開始信号を検出した場合に自装置の受信チャネルを通常の通信チャネルと異なる前記認証チャネルに変更するチャネル制御部を備えてもよい。

また、前記第１の無線通信装置の前記無線通信部は、前記認証信号を送信する前に前記第２の無線通信装置へ前記認証開始信号を送信し、前記第２の無線通信装置の前記チャネル制御部は、前記第１の無線通信装置から受信した前記認証開始信号を検出してもよい。

また、前記第１の無線通信装置の前記無線通信部は、前記第２の無線通信装置が認証信号を受信できる時間帯に、前記認証チャネルを用いて前記認証信号を前記第２の無線通信装置へ送信してもよい。

また、前記第１の無線通信装置の前記認証チャネル決定部は、前記第２の無線通信装置が認証信号を受信できる前記時間帯を、前記認証チャネルにおいて送信されるビーコンを検出することにより決定してもよい。

また、前記第１の無線通信装置の前記認証チャネル決定部は、自装置の受信チャネルを所定の期間ごとに変更して前記認証チャネルで同期を獲得することにより前記認証チャネルを決定してもよい。

また、前記第２の無線通信装置の前記チャネル制御部は、送信電力の上限値が通常の通信に適さない程度にスペクトルマスクにより制限された周波数帯域を、予め与えられたスペクトルマスク情報から決定し、前記周波数帯域を前記認証チャネルとして用いてもよい。

さらに、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、他の無線通信装置との間で認証を行うための認証チャネルを決定する認証チャネル決定部と、前記認証チャネル決定部により決定された前記認証チャネルを用いて認証信号を前記他の無線通信装置へ送信する無線通信部と、前記認証信号が送信される前に前記無線通信部の送信電力を第１の電力値よりも小さい第２の電力値に設定し、前記認証信号が送信された後に前記無線通信部の送信電力を前記第１の電力値に設定する送信電力制御部と、を備える無線通信装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、他の無線通信装置との間で認証を行うための認証チャネルを決定するステップと、認証信号が送信される前に送信電力を第１の電力値よりも小さい第２の電力値に設定するステップと、決定された前記認証チャネルを用いて前記認証信号を前記他の無線通信装置へ送信するステップと、前記認証信号が送信された後に送信電力を前記第１の電力値に設定するステップと、を含む無線通信における認証方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、無線通信装置を制御するコンピュータを、他の無線通信装置との間で認証を行うための認証チャネルを決定する認証チャネル決定部と、決定された前記認証チャネル上へ送信される認証信号を生成する認証要求部と、前記認証信号が送信される前に送信電力を第１の電力値よりも小さい第２の電力値に設定し、前記認証信号が送信された後に送信電力を前記第１の電力値に設定する送信電力制御部と、として機能させるためのプログラムが提供される。

以上説明したように、本発明に係る無線通信システム、無線通信装置、認証方法、及びプログラムによれば、無線通信の簡便さを保ちながら通信の安全性を高めることができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、以下の順序にしたがって当該「発明を実施するための最良の形態」を説明する。
〔１〕無線通信システムの概要
〔２〕無線信号装置のハードウェア構成
〔３〕第１の実施形態
〔４〕第２の実施形態

〔１〕無線通信システムの概要
まず、図１を参照しながら、本明細書の一実施形態に係る通信システム１について概略的に説明する。

図１は、後述する第１及び第２の実施形態に係る通信システム１の構成を示した概念図である。図１に示した通信システム１は、無線通信装置１０と、無線通信装置２０とを含む。

図１において、無線通信装置１０の一例としてデジタルカメラを示しているが、無線通信装置１０はデジタルカメラに限られない。例えば、無線通信装置１０は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、携帯電話、携帯情報端末、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、音楽／映像再生装置、ゲーム端末、家電機器などの情報処理装置であってもよい。同様に、図１において、無線通信装置２０の一例としてＰＣを示しているが、無線通信装置２０はＰＣに限られない。無線通信装置２０は、例えば無線通信装置１０に関連して例示したいずれかの種類の情報処理装置であってもよい。

無線通信装置１０及び２０は、無線信号を用いて画像データ、音声データ、映像データ、テキストデータまたはアプリケーションデータなどの様々なデータを相互にやり取りすることができる。

無線通信装置１０と無線通信装置２０との間の無線通信は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｂにおいて規定されている２．４ＧＨｚ帯の周波数帯域を利用して実装される。その代わりに、例えば当該無線通信をＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｇ、ｎ、またはＩＥＥＥ８０２．１５．４で規定されているＺｉｇＢｅｅなどの標準仕様に応じて実装してもよい。さらに、無線通信システム１において、無線通信装置１０と無線通信装置２０との間の１対１の無線通信ではなく、１対多、多対多の無線通信を実装してもよい。

無線通信システム１において無線通信を行うにあたり、通信の安全性やデータの秘匿性を確保するためには、通信に先立って、接続する無線通信装置間で認証を行うことが求められる。通常、認証を要求する装置をデバイス側、デバイス側からの要求を受けて認証を行う装置をホスト側と呼ぶ。図１に示した例では、無線通信装置１０が無線通信装置２０に対して認証を要求し、無線通信装置２０がそれに対して認証を行う。即ち、この場合、無線通信装置１０がデバイス側、無線通信装置２０がホスト側となる。

図１において、無線通信装置２０を中心とする通信可能範囲を示した３つの領域２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃが示されている。領域２０Ａ及び２０Ｂは、通常時の無線通信における通信可能領域である。領域２０Ａは、例えば高いデータ転送レートで通信可能な領域である。例えばＷＵＳＢを用いる場合には、領域２０Ａは半径約３ｍ、データ転送レート４７０Ｍｂｐｓなどとなる。領域２０Ｂは、例えば低いデータ転送レートで通信可能な領域である。例えばＷＵＳＢを用いる場合には、領域２０Ｂは半径約１０ｍ、データ転送レート１１０Ｍｂｐｓなどとなる。

一方、領域２０Ｃは、通信に先立って無線通信装置の認証を行うための通信領域である。認証を行うための通信領域は、認証情報が他の無線通信装置に受信されないように、例えば領域２０Ａ及び２０Ｂと比して、一定の範囲に狭められた領域とすることが好適である。

認証情報を送受信する際に通信領域を狭める手法としては、例えば、短距離無線通信の国際規格であるＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を用いる手法が挙げられる。しかし、ＮＦＣを用いる場合にはＮＦＣ専用の別途の通信モジュールが必要となり、回路規模が増加することがデメリットとなる。そこで、本明細書で後述する２つの実施形態においては、認証情報を送受信する際の送信電力を一時的に抑制することにより、認証時の通信領域を狭めることとする。図１の例では、無線通信装置２０が送信電力を抑制して狭めた認証用の通信領域２０Ｃの内部に、無線通信装置１０が配置されている。

無線通信システム１において、図１に示したように、認証時に通信可能領域を一時的に狭めることで、通信の安全性やデータの秘匿性は向上する。しかしながら、かかる構成を用いた場合にも、例えば図１の領域２０Ｃ内に他の無線通信装置が存在する場合などでは、無線通信装置１０と２０との間で送受信する認証情報が当該他の無線通信装置に受信される可能性がある。

そこで、上記のような事情に鑑みて、無線通信装置１０と２０との間で認証情報を送受信する際に、さらに通信チャネルを認証用のチャネルに設定する無線通信システムを創作するに至った。かかる無線通信システムによれば、無線通信の簡便さを保ちながらより高度な通信の安全性とデータの秘匿性を達成することができる。

〔２〕無線信号装置のハードウェア構成
図２は、無線通信装置１０のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。無線通信装置１０は、送信アンテナ４０、送信回路４２、受信アンテナ４４、受信回路４６、制御装置７０、記憶装置９０、入力装置９２、及び出力装置９４を備える。

送信アンテナ４０は送信回路４２に接続され、無線通信装置１０からの無線信号の送信に用いられる。送信回路４２は、制御装置７０からの指示に基づいて、送信信号の符号化、変調などを行った上で、無線信号を送信アンテナ４０から出力する。

ここで図３を参照すると、送信回路４２のより詳細なハードウェア構成の一例が示されている。送信回路４２は、アンテナスイッチ５０、減衰器５２、増幅器５４、周波数変換器（アップコンバータ）５６、フィルタ５８、ＤＡＣ（デジタル／アナログ変換器）６０、ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換器）６２、変調器６４、符号化器６６、及びＭＡＣ６８を備える。さらに、送信回路４２は、送信電力を制御するための電力制御用回路６９を備える。

ＭＡＣ６８は、所定のプロトコルに従い、送信する無線信号についてのＭＡＣ層（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ層）の処理を行う。符号化器６６は、ＭＡＣ６８から出力される信号を符号化する。変調器６４は、符号化器６６により符号化された信号を変調する。ＩＦＦＴ６２は、変調器６４により変調された信号について逆フーリエ変換を行う。ＤＡＣ６０は、ＩＦＦＴ６２により逆フーリエ変換された信号を、デジタル信号からアナログ信号へ変換する。

フィルタ５８は、ＤＡＣ６０の出力するアナログ信号をフィルタリングする。周波数変換器５６は、フィルタ５８の出力するフィルタリング後の信号を、高周波信号へ変換する。増幅器５４は、周波数変換器５６の出力する信号の電力レベルを増幅する。減衰器５２は、増幅器５４により増幅された信号を適切な信号レベルに減衰させる。アンテナスイッチ５０は、信号の送信に用いるアンテナの切替えのために用いられる。

前述したように、本発明の一実施形態に係る通信システム１においては、認証時の通信領域を狭めるために送信電力を一時的に抑制する。送信電力の抑制、あるいは通常の送信電力への復元などといった制御は、制御装置７０から送信回路４２へ出力される送信電力制御信号に基づいて、ＭＡＣ６８が電力制御用回路６９へ指示を与えることにより行うことができる。

ＭＡＣ６８からの指示を受け取った電力制御用回路６９は、例えば送信アンテナ４０の指向性を制御し、またはアンテナスイッチ５０により送信アンテナを適宜選択することにより送信電力を制御してもよい。また、減衰器５２により減衰される信号レベルを制御し、増幅器５４の増幅率を制御し、周波数変換器５６により変換される周波数を変更し、若しくはフィルタ５８のフィルタ定数を制御することなどにより送信電力を抑制または復元してもよい。

図２の説明に戻ると、受信アンテナ４４は受信回路４６に接続され、無線通信装置１０へ到達する無線信号を受信する。受信回路４６は、制御装置７０からの指示に基づいて、受信アンテナ４４により受信された無線信号の復調、復号化などを行う。

制御装置７０は、送信回路４２、受信回路４６、記憶装置９０、入力装置９２、及び出力装置９４と接続され、各回路または装置の動作を制御する。

ここで図４を参照すると、制御装置７０のより詳細なハードウェア構成の一例が示されている。制御装置７０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７４、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）７６、バス７８、及びインタフェース８０を備える。

ＣＰＵ７２は、演算処理装置として機能し、各種プログラムに従って無線通信装置１０内の動作全般を制御する。ＣＰＵ７２は、マイクロプロセッサであってもよい。ＲＡＭ７４は、ＣＰＵ７２が演算処理に用いるプログラムやデータなどを一時的に記憶する。ＲＯＭ７６には無線通信装置１０の処理の一部または全部を記述したプログラムなどが格納される。これら構成要素は、バス７８により相互に接続される。さらに、ＣＰＵ７２は、図２に示した記憶装置９０、入力装置９２、及び出力装置９４ともバス７８を介して接続される。

インタフェース８０は、制御装置７０と送信回路４２及び受信回路４６とを接続するためのインタフェースである。例えば、ＣＰＵ７２により生成された信号は、インタフェース８０を介して送信回路４２に出力される。また、受信回路４６によって復調、復号化された信号は、インタフェース８０を介してＣＰＵ７２に入力される。

図２に戻り、無線通信装置１０のハードウェア構成に関する説明を継続する。記憶装置９０はデータまたはプログラム格納用の装置であって、例えばハードディスクドライブまたはフラッシュメモリなどにより構成される。入力装置９２は、利用者から無線通信装置１０へ指示等を与えるための装置であって、例えば、ボタン、スイッチ、レバー、またはマウスやキーボードなどを備える。出力装置９４は、画像、映像、音声などにより利用者へ情報を提示するための装置である。例えば、出力装置９４は、液晶ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ ＬＥＤ）、またはランプなどの表示装置と、スピーカーなどの音声出力装置とにより構成され得る。

ここまで、図２、図３及び図４を用いて、本発明の一実施形態に係る無線通信装置１０のハードウェア構成例について説明を行った。ここで、装置の持つ目的に応じて各要素に用いられるハードウェアの種類や性能要件などは異なるものの、典型的には無線通信装置２０もまた無線通信装置１０と同様の構成要素を備える。そのため、無線通信装置２０のハードウェア構成についての詳細な説明は省略する。

次に、図５〜図８を用いて、無線通信装置１０と無線通信装置２０との間の無線通信における認証処理に係る第１及び第２の実施形態について具体的に説明する。

〔３〕第１の実施形態
図５は、第１の実施形態に係る無線通信装置１０及び２０の論理的な機能配置を示したブロック図である。図５に示したように、無線通信装置１０は、無線通信部１４０、送信電力制御部１７０、チャネル制御部１７２、認証要求部１７６、認証チャネル決定部１７８、及び記憶部１９０を備える。

無線通信部１４０は、図２に示した送信アンテナ４０と送信回路４２とを用いて無線通信装置２０へ無線信号を送信し、及び受信アンテナ４４と受信回路４６とを用いて無線通信装置２０から無線信号を受信する。例えば、本実施形態においては、無線通信部１４０から無線通信装置２０へ認証信号が送信され、無線通信装置２０での認証結果に基づいて返送される認証応答信号が無線通信部１４０により受信される。

送信電力制御部１７０は、無線通信部１４０へ送信電力制御信号を出力することにより、無線通信部１４０の送信電力を制御する。例えば、無線通信装置２０に対して認証を要求する場合、無線通信部１４０から認証信号が送信される前に、送信電力制御部１７０は、無線通信部１４０の送信電力を通常の通信で用いる電力値よりも小さい認証用の電力値に設定する。また、送信電力制御部１７０は、無線通信装置２０との間の認証が終了した後に、無線通信部１４０の送信電力を通常の通信で用いる電力値に再設定する。無線通信部１４０における送信電力の制御は、図３を参照しながら説明した前述の手法により行うことができる。

チャネル制御部１７２は、無線通信部１４０の送信回路４２の送信チャネル、及び無線通信部１４０の受信回路４６の受信チャネルを制御する。例えば、送受信する無線信号の周波数を極めて短い時間間隔で変更する周波数ホッピングを採用する場合には、所定のホッピングパターンに応じて、送信回路４２の送信周波数及び受信回路４６の受信周波数が短い時間間隔で変更される。なお、このような周波数の変更パターンを、ＴＦＣ（Ｔｉｍｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｄｅ）パターンという。周波数ホッピングは、例えばＵＷＢにおけるマルチバンドＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式などで用いられる。よって、例えばＵＷＢを適用する無線通信システムにおいて、ＴＦＣパターンを本明細書で説明する認証チャネル（または通信チャネル）として扱うことができる。

認証要求部１７６は、無線通信装置２０に対して自装置の無線通信システム１への接続の認証を要求するための認証信号を生成し、及び無線通信装置２０から返送される認証応答信号を受け取って認証結果に応じた処理を行う。無線通信装置１０と無線通信装置２０との間の認証要求／応答処理、及びそれらの準備処理については、図６を用いて後にさらに詳しく説明する。

認証チャネル決定部１７８は、無線通信装置２０との間で認証を行うための認証チャネルを、例えば事前に記憶部１９０に記憶されている情報を参照することにより決定し、当該認証チャネル情報をチャネル制御部１７２へ供給する。その代わりに、認証チャネル決定部１７８は、無線通信部１４０の受信回路４６が獲得する同期信号を用いて当該認証を行うための認証チャネルを決定してもよい。受信回路４６が獲得する同期信号を用いた認証チャネルの決定については、第２の実施形態の説明の中で後に詳しく説明する。

記憶部１９０は、図２に示した記憶装置９０、または図４に示したＲＯＭ７６などにより構成される、データまたはプログラム格納用の記憶領域である。記憶部１９０には、例えば前述した無線通信装置２０との間で認証を行うための認証チャネルに関する情報などが記憶される。

なお、以上説明した無線通信装置１０の機能のうち、送信電力制御部１７０、チャネル制御部１７２、認証要求部１７６、及び認証チャネル決定部１７８の各機能は、コンピュータプログラムとして実装することができる。これら機能をコンピュータプログラムとして実装する場合には、当該プログラムは記憶部１９０に記憶され、図４のＲＡＭ７４に読み込まれた上で、ＣＰＵ７２によって実行される。

一方、図４を参照すると、無線通信装置２０は、無線通信部２４０、送信電力制御部２７０、チャネル制御部２７２、認証部２７４、及び記憶部２９０を備える。

無線通信部２４０は、無線通信装置１０の無線通信部１４０と同様の機能を有する。本実施形態において、無線通信部２４０は、例えば無線通信装置１０から送信される認証信号を受信し、及び当該認証信号への応答として生成される認証応答信号を無線通信装置１０へ送信する。

チャネル制御部２７２は、後述する認証開始信号が検出されたことをきっかけとして、記憶部２９０から認証チャネル情報を取得し、無線通信部２４０のチャネルを通常の通信チャネルとは異なる認証チャネルに変更する。チャネル制御部２７２のその他の機能は、無線通信装置１０のチャネル制御部１７２と同様である。

ここで、認証開始信号は、例えば図２に関連して例示したような入力装置としての無線通信装置２０の所定のボタンを利用者が押下した際に生成される信号であってもよい。また、無線通信装置２０が一定の時間間隔で周期的に認証開始信号を生成し、若しくは周囲に位置する無線通信装置との間の距離を測定する機能を用いて近傍に何らかの装置が存在することを認識した際に認証開始信号を生成してもよい。さらに、第２の実施形態で述べるように、認証を要求する無線通信装置１０から無線通信装置２０へ認証開始信号を送信してもよい。

送信電力制御部２７０は、無線通信装置１０の送信電力制御部１７０と同様の機能を有する。

認証部２７４は、無線通信部２４０により受信された認証信号を受け取ると、当該認証信号の送信元装置の無線通信システム１への接続についての認証を行う。無線通信装置２０における認証は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｉの標準規格のサブセットである、Ｗｉ−Ｆｉ Ａｌｌｉａｎｃｅにより策定されたＷＰＡ（Ｗｉ−Ｆｉ Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ Ａｃｃｅｓｓ）、またはＷＰＡ２などに従って行ってもよい。

記憶部２９０は、無線通信装置１０の記憶部１９０と同様、ハードディスクドライブなどの記憶装置またはＲＯＭなどにより構成される。記憶部２９０には、無線通信装置２０が認証要求を受け付ける認証チャネルに関する情報などが記憶される。

なお、以上説明した無線通信装置２０の機能のうち、送信電力制御部２７０、チャネル制御部２７２、認証部２７４もまた、コンピュータプログラムとして実装することができる。

次に、図６は、第１の実施形態に係る無線通信装置１０と無線通信装置２０との間の認証要求／応答処理、及びそれらの準備処理を表したシーケンス図である。以下、本実施形態に係るこれら処理の流れを、図６を用いて説明する。

まず、認証要求を受け付けるホスト側の無線通信装置２０では、例えば利用者が所定のボタンを押下した後に、チャネル制御部２７２により認証開始信号が検出される（Ｓ４０４）。

チャネル制御部２７２は、認証開始信号を検出すると、記憶部２９０から認証を受け付けるための認証チャネル情報を取得し、無線通信部２４０の受信チャネルを認証チャネルに設定する（Ｓ４０８）。例えば、認証チャネルが周波数ホッピングにおける所定のＴＦＣパターンである場合には、無線通信部２４０の受信回路の受信周波数が認証用のＴＦＣパターンに合わせて短い時間間隔で変更される。無線通信装置２０は、無線通信部２４０の受信チャネルを認証チャネルに設定した状態で、例えば一定期間の間他の無線通信装置からの認証要求を待ち受ける。

認証を要求するデバイス側の無線通信装置１０では、無線通信装置２０への認証要求の準備処理として、認証要求に用いる認証チャネルを、認証チャネル決定部１７８が記憶部１９０に記憶されている認証チャネル情報を参照することにより決定する（Ｓ３０４）。その後、認証要求部１７６により認証信号が生成される（Ｓ３０８）。例えば、前述のＷＰＡ標準規格に従って認証を要求する場合には、ＴＫＩＰ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ Ｋｅｙ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に従った１２８ｂｉｔの暗号鍵を認証信号に含めてもよい。

さらに、無線通信装置１０では、認証信号が送信される前に、送信電力制御部１７０により無線通信部１４０の送信電力が通常の通信に用いる電力値（第１の電力値）よりも小さい認証用の電力値（第２の電力値）に設定される（Ｓ３１２）。その後、無線通信部１４０から無線通信装置２０へ、認証チャネル決定部１７８の決定した所定の認証チャネルを用いて、生成された認証信号が送信される（Ｓ３１６）。

無線通信装置２０へ送信された認証信号は、無線通信装置２０の無線通信部２４０により受信される（Ｓ４１２）。その後、無線通信装置２０の認証部２７４は、受信した認証信号について認証、即ち無線通信システム１への無線通信装置１０の接続可否の判断を行い、認証結果を記述した認証応答信号を生成する（Ｓ４１６）。

認証応答信号が生成されると、無線通信装置２０の送信電力制御部２７０は、無線通信部２４０の送信電力を通常の通信に用いる電力値よりも小さい認証用の電力値に設定する（Ｓ４２０）。その後、無線通信部２４０から無線通信装置１０へ、認証チャネルを用いて、生成された認証応答信号が送信される（Ｓ４２４）。

無線通信装置１０は、Ｓ３１６にて認証信号を無線通信装置２０へ送信した後、例えば一定期間の間認証信号に対する応答を待ち受ける（Ｓ３２０）。ここで一定期間が経過しても応答が無い場合には、認証要求処理を再度認証信号の生成（Ｓ３０８）からやり直す。一方、一定期間内に無線通信装置２０から認証が成功したことを示す認証応答信号を受信すると、送信電力制御部１７０により無線通信部１４０の送信電力が通常の通信に用いられる電力値に再設定される（Ｓ３２４）。

さらに、無線通信装置２０では、Ｓ４２４において無線通信装置１０へ認証応答信号を送信した後、送信電力制御部２７０により無線通信部２４０の送信電力が通常の通信に用いられる電力値に再設定される（Ｓ４２８）。

以上説明した本実施形態に係る一連の処理により、無線通信装置１０と無線通信装置２０の間で、狭められた通信領域と専用の認証チャネルによる、通信の安全性とデータの秘匿性が高められた認証処理を行うことができる。

本実施形態では、無線通信装置２０のチャネル制御部２７２は、認証開始信号を検出した後に、自装置の受信チャネルを通常の通信チャネルと異なる前述の認証チャネルに変更する。かかる構成によれば、無線通信の目的に応じて任意の時点で認証開始信号を生成することで、認証処理の実行が要求された場合にのみ、無線通信装置２０が受信チャネルを認証チャネルに変更することができる。

〔４〕第２の実施形態
次に、第２の実施形態について説明する。図７は、第２の実施形態に係る無線通信装置１０及び２０の論理的な機能配置を示したブロック図である。図７に示したように、本実施形態において、無線通信装置１０は、無線通信部５４０、送信電力制御部５７０、チャネル制御部５７２、認証要求部５７６、認証チャネル決定部５７８、及び記憶部５９０を備える。以下、無線通信装置１０の有する各機能ブロックについて、第１の実施形態に係る無線通信装置１０とは異なる部分について述べる。

本実施形態において、認証チャネル決定部５７８は、無線通信装置２０との間の認証チャネルを、記憶部５９０を参照するのではなく、無線通信装置２０から送信される無線信号についての同期を獲得することにより決定する。

例えば、無線通信装置２０から認証チャネルを用いて周期的にビーコンを送信する。そして、無線通信装置１０では、チャネル制御部５７２により無線通信部５４０の受信チャネルを一定期間ごとに変更し、前述のビーコンを検出できたチャネル、即ち前述のビーコンについて同期を獲得できたチャネルが認証チャネルであると判断することができる。

さらに、認証チャネル決定部５７８は、認証チャネルで同期を獲得した後、例えばビーコンに含まれるタイムスロットの割当て情報などを参照し、無線通信装置２０が認証信号を受信できる時間帯を決定してもよい。

また、認証要求部５７６は、認証処理の開始に先立って認証開始信号を生成し、無線通信部５４０から無線通信装置２０へと送信する。当該認証開始信号の送信（無線通信装置２０における受信）は、後述するように、無線通信装置２０が自装置の受信チャネルを認証チャネルへと変更するきっかけを与える。

一方、図７に示したように、無線通信装置２０は、無線通信部６４０、送信電力制御部６７０、チャネル制御部６７２、認証部６７４、及び記憶部６９０を備える。以下、無線通信装置２０の有する各機能ブロックについて、第１の実施形態に係る無線通信装置２０とは異なる部分について述べる。

本実施形態において、無線通信装置２０の無線通信部６４０は、認証チャネルを用いて周期的にビーコンを他の無線通信装置へ送信する。前述したように、無線通信装置２０から周期的に送信されるビーコンは、無線通信装置１０により受信され、認証チャネルの決定のために用いられる。

また、チャネル制御部６７２は、無線通信装置１０から認証開始信号を受信したことをきっかけとして、無線通信部６４０の受信チャネルを認証チャネルに設定する。

次に、図８及び図９は、第２の実施形態に係る無線通信装置１０と無線通信装置２０との間の認証要求／応答処理、及びそれらの準備処理を表したシーケンス図である。図８はシーケンス図の前半部分であって、無線通信装置１０と無線通信装置２０との間の認証要求／応答処理の前に行われる準備処理を表している。

図８を参照すると、認証を受け付けるホスト側の無線通信装置２０では、無線通信部６４０から周期的に、認証チャネルを用いてビーコンが送信される（Ｓ８０４）。

一方、認証を要求するデバイス側の無線通信装置１０では、認証要求に用いる認証チャネルを決定するために、まずチャネル制御部５７２が無線通信部５４０の受信チャネルを変更する（Ｓ７０４）。その後、一定期間の間、変更したチャネルにて同期の獲得を待ち受ける（Ｓ７０８）。ここで一定期間内に同期を獲得できなかった場合、処理はＳ７０４に戻り、チャネル制御部５７２は、無線通信部５４０の受信チャネルをさらに別のチャネルへと変更する。

Ｓ７０８において、一定期間内に、例えば無線通信装置２０から送信されたビーコンを検出して同期を獲得できた場合には、無線通信部５４０から認証チャネル決定部５７８へ同期信号が出力される。認証チャネル決定部５７８は、その同期信号を用いて無線通信装置２０との間の認証チャネルを決定する（Ｓ７１２）。

さらに、認証チャネル決定部５７８は、前述したように、受信したビーコンに含まれるタイムスロットの割当て情報などを参照し、無線通信装置２０が認証信号を受信できる時間帯を決定する（Ｓ７１６）。

その後、認証要求部５７６は、無線通信装置２０に受信チャネルを認証チャネルへと変更させるために、認証開始信号を生成し、無線通信部５４０を介して無線通信装置２０へと送信する（Ｓ７２０）。

無線通信部５４０から送信された認証開始信号は、無線通信装置２０の無線通信部６４０に受信され、チャネル制御部６７２へと受け渡される（Ｓ８０８）。無線通信装置２０のチャネル制御部６７２は、認証開始信号を検出すると、無線通信部６４０の受信チャネルを認証チャネルに設定する（Ｓ８１２）。それにより、無線通信装置２０は、他の無線通信装置からの認証要求を待ち受ける状態となる。

引き続き、無線通信装置１０と無線通信装置２０との間の認証要求／応答処理（シーケンス図の後半部分）について、図９を参照しながら説明する。

図９を参照すると、デバイス側の無線通信装置１０では、Ｓ７２０にて認証開始信号を送信した後、認証要求部５７６により認証信号が生成される（Ｓ７２４）。その後、認証信号が無線通信部５４０から送信される前に、送信電力制御部５７０により無線通信部５４０の送信電力が通常の通信に用いる電力値（第１の電力値）よりも小さい認証用の電力値（第２の電力値）に設定される（Ｓ７２８）。そして、無線通信部５４０から無線通信装置２０へ、認証要求部５７６の決定した認証チャネル及び時間帯を用いて、生成された認証信号が送信される（Ｓ７３２）。

無線通信装置２０へ送信された認証信号は、ホスト側の無線通信装置２０の無線通信部６４０により受信される（Ｓ８１６）。その後、無線通信装置２０の認証部６７４は、受信した認証信号について認証を行い、認証結果を記述した認証応答信号を生成する（Ｓ８２０）。そして、送信電力制御部６７０により、無線通信部６４０の送信電力が通常の通信に用いる電力値よりも小さい認証用の電力値に設定される（Ｓ８２４）。その後、無線通信部６４０から無線通信装置１０へ、認証チャネルを用いて、生成された認証応答信号が送信される（Ｓ８２８）。

無線通信装置１０は、Ｓ７３２にて認証信号を無線通信装置２０へ送信した後、例えば一定期間の間認証信号に対する応答を待ち受ける（Ｓ７３６）。ここで一定期間が経過しても応答が無い場合には、認証要求処理を再度認証信号の生成（Ｓ７２４）からやり直す。一方、一定期間内に無線通信装置２０から認証が成功したことを示す認証応答信号を受信すると、送信電力制御部５７０により無線通信部５４０の送信電力が通常の通信に用いられる電力値に再設定される（Ｓ７４０）。

さらに、無線通信装置２０では、Ｓ８２８において無線通信装置１０へ認証応答信号を送信した後、送信電力制御部６７０により無線通信部６４０の送信電力が通常の通信に用いられる電力値に再設定される（Ｓ８３２）。

以上説明した本実施形態に係る一連の処理により、無線通信装置１０と無線通信装置２０の間で、狭められた通信領域と専用の認証チャネルによる、通信の安全性とデータの秘匿性が高められた認証処理を行うことができる。

本実施形態では、無線通信装置１０の無線通信部５４０は、無線通信装置２０へ認証信号を送信する前に、認証要求部５７６の生成した認証開始信号を無線通信装置２０へ送信する。送信された認証開始信号は、無線通信装置２０の無線通信部６４０により受信され、チャネル制御部６７２により検出される。

チャネル制御部６７２は、このようにして認証開始信号を検出した後、自装置の受信チャネルを通常の通信チャネルと異なる前述の認証チャネルに変更する。そうすることにより、無線通信装置２０の周囲に認証を要求する他の無線通信装置が存在しない場合に、無線通信装置２０が不必要に受信チャネルを認証チャネルに変更することを回避できる。

さらに、本実施形態では、無線通信装置１０の認証チャネル決定部５７８は、自装置の受信チャネルを一定間隔ごとに変更し、無線通信装置２０から送信されるビーコンについて同期を獲得することにより、無線通信装置２０との間の認証チャネルを決定する。そうすることにより、認証チャネル情報を事前にデバイス側装置に記憶させる必要がなくなり、認証チャネル情報をホスト側装置で一元的に管理することができる。

さらに、本実施形態では、無線通信装置１０の認証チャネル決定部５７８は、無線通信装置２０が認証信号を受信できる時間帯を、ビーコンに含まれるタイムスロットの割当て情報などを参照することにより決定する。そして、無線通信装置１０の無線通信部５４０は、当該時間帯に認証信号を無線通信装置２０へ送信する。そうすることにより、認証チャネル内で認証信号を送信する時間帯が動的に決定され、通信帯域が効率的に利用される。

なお、第１及び第２の実施形態では共に、認証チャネルを用いて信号を送受信する際に、無線通信部１４０、２４０、３４０または４４０の送信電力を、通常の通信に用いる電力値よりも小さい認証用の電力値に設定することとしている。そのため、認証チャネルで信号を送受信するにあたり、例えばスペクトルマスクに応じて送信電力の上限値が通常の通信には適さない程度に制限されている周波数帯域を利用することができる。

図１０に、国または地域ごとの電波法等により規定されたスペクトルマスクの例を示す。図１０の横軸は周波数［ＧＨｚ］、縦軸は送信電力の値［ｄＢｍ／ＭＨｚ］である。図１０に描かれた折れ線Ｓ１及びＳ２は、２つの異なる国においてスペクトルマスクで規定された周波数ごとの送信電力の上限値を表している。

ここで、例えば折れ線Ｓ１に着目すると、例えば４〜５ＧＨｚまたは７〜１０ＧＨｚの周波数帯域では、送信電力として相対的に大きい値（Ｐ１）を用いることが許容されている。そのため、当該国または地域では、これら周波数帯域を用いて通常の通信を行うことができる。これに対し、例えば３〜４ＧＨｚまたは１０〜１１ＧＨｚの周波数帯域については、送信電力の上限値が相対的に小さい値（Ｐ２）に制限されている。よって、これら周波数帯域は通常の通信には適さない。しかしながら、本発明の一実施形態として認証チャネルで信号を送受信する場合には、通常の通信に用いる電力値よりも小さい送信電力値しか使用されない。そのため、通常の通信には適さない３〜４ＧＨｚまたは１０〜１１ＧＨｚの周波数帯域を、無線通信装置１０及び２０の間で、認証チャネルに用いることができる。

このような、認証チャネル（または通常の通信チャネル）として用いる周波数帯域に関する情報を、スペクトルマスク情報として、例えば無線通信装置２０の記憶部６９０（または無線通信装置１０の記憶部５９０）に予め記憶しておいてもよい。そして、例えば無線通信装置２０のチャネル制御部６７２が無線通信部６４０の認証チャネルを設定する際に記憶部６９０を参照し、送信電力の上限値が制限された周波数帯域を当該スペクトルマスク情報から決定して認証チャネルとして用いてもよい。また、無線通信装置１０の認証チャネル決定部５７８が、記憶部５９０に記憶されたスペクトルマスク情報を用いてもよい。そうすることにより、通常の通信では利用できない周波数帯域を有効に活用して、無線通信における認証を行うことができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、図６、図８、または図９に示した各処理ステップを、必ずしも時系列に各シーケンス図に記載された順序に沿って処理する必要はない。例えば、図８において、無線通信装置１０がまず認証開始信号を送信し、その後に無線通信装置２０からのビーコンの送信を開始してもよい。また、図５及び図７の各ブロック図に示した各機能をハードウェアにより構成し、一連の処理をハードウェア処理として実現してもよい。

一実施形態に係る無線通信システムの概念図である。 無線通信装置のハードウェア構成例を示したブロック図である。 送信回路の詳細なハードウェア構成の一例を示したブロック図である。 制御装置の詳細なハードウェア構成の一例を示したブロック図である。 第１の実施形態に係る無線通信装置の論理的な機能配置の一例を示したブロック図である。 第１の実施形態に係る認証要求／応答処理を含むシーケンス図である。 第２の実施形態に係る無線通信装置の論理的な機能配置の一例を示したブロック図である。 第２の実施形態に係る認証要求／応答処理を含むシーケンス図の前半部分である。 第２の実施形態に係る認証要求／応答処理を含むシーケンス図の後半部分である。 認証チャネルに用いる周波数のスペクトルマスクに応じた選択についての説明図である。

符号の説明

１ 通信システム
１０ 第１の無線通信装置
２０ 第２の無線通信装置
１４０、５４０ 無線通信部
１７０、５７０ 送信電力制御部
１７６、５７６ 認証要求部
１７８、５７８ 認証チャネル決定部
２７２、６７２ チャネル制御部
２７４、６７４ 認証部

Claims (10)

1. 第２の無線通信装置との間で認証を行うための認証チャネルを決定する認証チャネル決定部、
   前記認証チャネル決定部により決定された前記認証チャネルを用いて認証信号を前記第２の無線通信装置へ送信する無線通信部、
   及び前記認証信号が送信される前に前記無線通信部の送信電力を第１の電力値よりも小さい第２の電力値に設定し、前記認証信号が送信された後に前記無線通信部の送信電力を前記第１の電力値に設定する送信電力制御部、
   を備える第1の無線通信装置と；
   前記第1の無線通信装置から送信される前記認証信号に基づいて認証応答信号を生成する認証部、
   を備える前記第２の無線通信装置と；
   を含む無線通信システム。
2. 前記第２の無線通信装置は、認証開始信号を検出した場合に自装置の受信チャネルを通常の通信チャネルと異なる前記認証チャネルに変更するチャネル制御部を備える、請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記第１の無線通信装置の前記無線通信部は、前記認証信号を送信する前に前記第２の無線通信装置へ前記認証開始信号を送信し、
   前記第２の無線通信装置の前記チャネル制御部は、前記第１の無線通信装置から受信した前記認証開始信号を検出する、請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記第１の無線通信装置の前記無線通信部は、前記第２の無線通信装置が認証信号を受信できる時間帯に、前記認証チャネルを用いて前記認証信号を前記第２の無線通信装置へ送信する、請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記第１の無線通信装置の前記認証チャネル決定部は、前記第２の無線通信装置が認証信号を受信できる前記時間帯を、前記認証チャネルにおいて送信されるビーコンを検出することにより決定する、請求項４に記載の無線通信システム。
6. 前記第１の無線通信装置の前記認証チャネル決定部は、自装置の受信チャネルを所定の期間ごとに変更して前記認証チャネルで同期を獲得することにより前記認証チャネルを決定する、請求項１に記載の無線通信システム。
7. 前記第２の無線通信装置の前記チャネル制御部は、送信電力の上限値が通常の通信に適さない程度にスペクトルマスクにより制限された周波数帯域を、予め与えられたスペクトルマスク情報から決定し、前記周波数帯域を前記認証チャネルとして用いる、請求項１に記載の無線通信システム。
8. 他の無線通信装置との間で認証を行うための認証チャネルを決定する認証チャネル決定部と、
   前記認証チャネル決定部により決定された前記認証チャネルを用いて認証信号を前記他の無線通信装置へ送信する無線通信部と、
   前記認証信号が送信される前に前記無線通信部の送信電力を第１の電力値よりも小さい第２の電力値に設定し、前記認証信号が送信された後に前記無線通信部の送信電力を前記第１の電力値に設定する送信電力制御部と、
   を備える無線通信装置。
9. 他の無線通信装置との間で認証を行うための認証チャネルを決定するステップと、
   認証信号が送信される前に送信電力を第１の電力値よりも小さい第２の電力値に設定するステップと、
   決定された前記認証チャネルを用いて前記認証信号を前記他の無線通信装置へ送信するステップと、
   前記認証信号が送信された後に送信電力を前記第１の電力値に設定するステップと、
   を含む無線通信における認証方法。
10. 無線通信装置を制御するコンピュータを：
    他の無線通信装置との間で認証を行うための認証チャネルを決定する認証チャネル決定部と、
    決定された前記認証チャネル上へ送信される認証信号を生成する認証要求部と、
    前記認証信号が送信される前に送信電力を第１の電力値よりも小さい第２の電力値に設定し、前記認証信号が送信された後に送信電力を前記第１の電力値に設定する送信電力制御部と、
    として機能させるためのプログラム。

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