CN1993924A - 无线通信装置、无线通信***及无线通信方法 - Google Patents

Abstract

公开一种无线通信装置，在使用MIMO技术的无线通信***中，即使无线信号被第三者监听，也能够防止加密通信被窃听。在这种装置中，信道间相关计算单元(104)基于从信道估计单元(103)输入来的四个信道估计值而计算MIMO信道中的两个信道间的信道相关值，并将算出的全部六个信道相关值输入到信道选择单元(105)。信道选择单元(105)从信道间相关计算单元(104)输入来的六个信道相关值中选择最小的信道相关值，并随着将对应于所选择的信道相关值的两个信道通知信道间相关监视单元(110)，将这两个信道的信道估计值输入到秘密密钥生成单元(106)。

Description

无线通信装置、无线通信***及无线通信方法

技术领域

本发明涉及利用了MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术的无线通信***、以及在这种***中所使用的无线通信装置及无线通信方法，所述MIMO技术是由多个天线元件接收从多个天线元件发送的无线信号而进行无线通信的技术。

背景技术

随着近年来的信息化社会的发展，无线移动通信技术因其便利性而迅速地普及。在无线移动通信中，由于通过第三者窃听无线信号比较容易，所以在无线移动通信中发送接收个人信息或企业的机密信息时，无线信号的防窃听对策必不可少。

作为无线移动通信中的防窃听对策，利用加密技术十分普遍。具体地说，已知有利用无线移动通信***中的传播路径特性，发送端和接收端的无线通信装置分别单独地生成秘密密钥的加密技术(例如参照非专利文献1)。非专利文献1中记载的加密技术，利用无线移动通信***中的传播路径特性不规则地时间变动、即使发送接收位置的微小的变动而在其前后的传播路径的相关也急剧地下降以及电波的可逆性一般成立，从而发送端和接收端的无线通信装置分别单独地测量传播路径特性。然后，通过将从该测量结果获得的信息秘密地共享而生成相同的秘密密钥，从而在这些无线通信装置间实现加密通信。

图1表示非专利文献1中记载的技术的概要。在图1中，通过基站和移动台分别将导频信号以时分双工(TDD：Time Division Duplex)方式交替并且短期间地发送接收，单独地测量传播路径特性、即接收到的导频信号的振幅或相位等，从而共享传播路径特性信息。此外，基站和移动台将共享的传播路径特性信息进行量化而生成由0和1双值构成的量化数据。然后，以规定的方式将所生成的量化数据选择、组合或重复，进而根据需要而进行纠错，从而生成秘密密钥。而且，基站或移动台的一方对生成的秘密密钥施以不可逆的信号处理，例如散列化(hash)处理，并将该散列化信息等发送到对方站。对方站通过比较所接收的散列化信息和本站生成的散列化信息，秘密地确认由基站和移动台单独生成的秘密密钥是相同的，并发回这种确认结果。在经过这样的一连串的秘密密钥生成步骤后，基站和移动台使用各自单独生成的秘密密钥，开始加密通信。非专利文献1：堀池元樹、笹岡秀一、「陸上移動通信路の不规则変動に基づㄑ秘密鍵共有方式」信学技報、RCS2002002-173

发明内容

发明要解决的课题

但是，在非专利文献1中记载的技术中，加密通信中所使用的秘密密钥基于传播路径特性而生成。因此，存在以下问题：在导频信号被位于传播路径特性与移动台近似的位置的第三者监听的情况下，该第三者根据监听的导频信号而独自地生成秘密密钥，从而能够窃听基站和移动台之间的加密通信。

图2表示图1中的基站和移动台之间的加密通信被窃听者窃听的状况。在图2中，窃听者位于传播路径特性与移动台相似的位置，该窃听者秘密地监听从基站发送的导频信号。由该窃听者监听的导频信号计算的信道估计值与移动台计算的信道估计值的相关必然为强。因此，该窃听者可以根据秘密地监听的导频信号独自地生成基站和移动台之间的加密通信中所使用的秘密密钥。其结果，可以窃听基站和移动台之间的加密通信。

本发明的目的是，提供无线通信装置及无线通信方法，在利用MIMO技术的无线通信***中，即使无线信号被第三者监听，也能够防止加密通信被窃听。

用于解决课题的方案

本发明的无线通信装置采用以下结构，包括：多个天线，接收MIMO信道的无线信号；信道估计单元，计算所述天线的接收信号的信道估计值；信道间相关计算单元，基于算出的信道估计值而计算MIMO信道中的信道间的信道相关值；信道选择单元，基于算出的信道相关值而选择MIMO信道中的任何一个信道；以及密钥生成单元，根据所选择的信道的信道估计值而生成秘密密钥。

发明的效果

根据本发明，MIMO信道中的任何一个信道被选择，根据所选择的信道的信道估计值而生成加密通信中所使用的秘密密钥，所以即使无线信号被第三者监听，第三者也无法知道应该选择哪个信道的信道估计值，因而能够防止第三者窃听加密通信。

附图说明

图1表示以往的无线通信***的用于加密通信的秘密密钥的生成状况的图。

图2表示以往的无线通信***中的用于加密通信的秘密密钥被窃听者生成的状况的图。

图3表示包括了实施方式1的无线通信装置的基站的结构的方框图。

图4详细地表示实施方式1的无线通信装置的一部分结构的方框图。

图5表示包括了实施方式1的无线通信装置的移动台的结构的方框图。

图6是说明实施方式1的无线通信***的动作的图。

图7表示实施方式1的无线通信***中秘密密钥被更新的状况的图。

图8表示包括了实施方式2的无线通信装置的基站的结构的方框图。

图9是说明实施方式2的无线通信***的动作的图。

图10是说明实施方式3的无线通信***的动作的概要的图。

图11表示包括了实施方式3的无线通信装置的基站的结构的方框图。

图12表示包括了实施方式3的无线通信装置的移动台的结构的方框图。

图13是说明实施方式3的无线通信***的动作的图。

具体实施方式

以下，对于本发明的实施方式，参照附图而详细地说明。再有，在以下的各实施方式，举例说明在利用MIMO技术的TDD方式的无线移动通信***中，基站和移动台进行加密通信的情况。

(实施方式1)

图3是表示包括了本发明的实施方式1的无线通信装置100的基站的结构的方框图。无线通信装置100具有：两个天线元件101-1、101-2；两个导频接收单元102-1、102-2；信道估计单元103；信道间相关计算单元104；信道选择单元105；秘密密钥生成单元106；信道间相关监视单元110；导频发送控制单元121及两个导频发送单元122-1、122-2。

天线元件101-1、101-2分别捕捉从后述的移动台的两个天线元件发送的MIMO信道的无线信号。

导频接收单元102-1、102-2分别具有带通滤波器、模/数变换器及低噪声放大器等，从天线元件101-1、101-2的接收信号中提取导频信号，对提取出的导频信号施以规定的接收信号处理，并将该处理后的导频信号输入到信道估计单元103。

信道估计单元103基于从导频接收单元102-1、102-2输入来的导频信号而计算MIMO信道中的全部四个信道的信道估计值，将算出的四个信道估计值分别输入到信道间相关计算单元104及信道选择单元105。

信道间相关计算单元104基于从信道估计单元103输入来的四个信道估计值而计算MIMO信道中的两个信道间的信道相关值，并将算出的全部六个的信道相关值输入到信道选择单元105。再有，关于计算MIMO信道中的两个信道间的信道相关值的状况，后面进行详述。

信道选择单元105从由信道间相关计算单元104输入来的六个信道相关值中选择最小的信道相关值，将对应于选择出的信道相关值的两个信道通知信道间相关监视单元110，并将这两个信道的信道估计值输入到秘密密钥生成单元106。

秘密密钥生成单元106通过将从信道选择单元105输入来的两个信道估计值进行量化而生成量化数据，并将生成的量化数据以既定的方式选择、组合、重复，进而根据需要而进行纠错，从而生成秘密密钥，并将生成的秘密密钥输入到未图示的控制单元等。

信道间相关监视单元110对于由信道选择单元105通知的两个信道，从未图示的控制单元等输入来的数据传输时的(基于直至再次接收导频信号为止的期间接收的数据信号来测量的)信道估计值而计算这两个信道间的信道相关值并将其监视。在监视中的信道估计值变为规定的阈值以上时，信道间相关监视单元110对导频发送控制单元121输入导频控制信号，该信号指示进行导频信号的发送。

导频发送控制单元121在从信道间相关监视单元110输入来了导频控制信号时，立即生成导频信号，并将生成的导频信号分别输入到导频发送单元122-1、122-2。

导频发送单元122-1、122-2分别具有带通滤波器、数/模变换器及低噪声放大器等，对从导频发送控制单元121输入来的导频信号施以规定的发送信号处理。处理后的导频信号通过天线元件101-1、101-2而用MIMO信道无线发送到移动台。

图4是表示信道间相关监视单元110的更详细的结构的方框图。信道间相关监视单元110具有：监视信道提取单元111、监视信道间相关计算单元112及监视信道间相关阈值判定单元113。

监视信道提取单元111从未图示的控制单元等被输入数据传输时的MIMO信道中的全部四个信道的信道估计值，仅将其中的由信道选择单元105所通知的两个信道的信道估计值继续输入到监视信道间相关计算单元112。再有，在无线通信装置100，为了在加密通信开始后的数据传输时从接收信号中分离数据信号，对于MIMO信道中的全部信道持续地进行信道估计。

监视信道间相关计算单元112从由监视信道提取单元111输入来的两个信道估计值而以后述方式计算信道相关值，并将算出的信道相关值输入到监视信道间相关阈值判定单元113。

监视信道间相关阈值判定单元113监视从监视信道间相关计算单元112输入来的信道相关值，并在该信道相关值变为规定的阈值以上时，将指示立即生成导频信号，并向移动台发送的导频控制信号输入到导频发送控制单元121。

图5是表示包括了本实施方式的无线通信装置300的移动台的结构的方框图。无线通信装置300具有：两个天线元件301-1、301-2；两个导频接收单元302-1、302-2；信道估计单元303；信道间相关计算单元304；信道选择单元305；秘密密钥生成单元306；导频发送控制单元321及两个导频发送单元322-1、322-2。

天线元件301-1、301-2分别捕捉从基站的两个天线元件101-1、101-2发送的MIMO信道的无线信号。

导频接收单元302-1、302-2分别具有带通滤波器、模/数变换器及低噪声放大器等，从天线元件301-1、301-2的接收信号中提取导频信号，并对提取出的导频信号施以规定的接收信号处理。处理后的导频信号被输入到信道估计单元303及导频发送控制单元321。

信道估计单元303基于从导频接收单元302-1、302-2输入来的导频信号而计算MIMO信道中的全部四个信道的信道估计值，并将算出的四个信道估计值分别输入到信道间相关计算单元304和信道选择单元305。

信道间相关计算单元304基于从信道估计单元303输入来的四个信道估计值而计算两个信道间的信道相关值，并将算出的全部六个信道相关值输入到信道选择单元305。

信道选择单元305从由信道间相关计算单元304输入来的六个信道相关值之中选择最小的信道相关值，并将对应于选择出的信道相关值的两个信道的信道估计值输入到秘密密钥生成单元306。

秘密密钥生成单元306通过将从信道选择单元305输入来的两个信道估计值进行量化而生成量化数据，将生成的量化数据以既定的方式选择、组合、重复，进而根据需要而进行纠错，从而生成秘密密钥。生成的秘密密钥被输入到未图示的控制单元等。

导频发送控制单元321在从导频接收单元302输入了导频信号时，立即生成导频信号，并将生成的导频信号分别输入到导频发送单元322-1、322-2。

导频发送单元322-1、322-2分别具有带通滤波器、数/模变换器及低噪声放大器等，对从导频发送控制单元321输入来的导频信号施以规定的发送信号处理。处理后的导频信号通过天线元件301-1、301-2而用MIMO信道无线发送到基站。

接着，关于本发明的利用了MIMO技术的无线通信***的动作，用图6及图7进行说明。

图6中，表示在利用了MIMO技术的无线通信***中，基站和移动台进行加密通信，而第三者在其附近监听无线信号的状况。在图6中，将在基站具有的天线元件101-1和移动台具有的天线元件301-1之间形成的信道表记为C₁₁。将在基站具有的天线元件101-2和移动台具有的天线元件301-1之间形成的信道表记为C₂₁。将在基站具有的天线元件101-1和移动台具有的天线元件301-2之间形成的信道表记为C₁₂。将在基站具有的天线元件101-2和移动台具有的天线元件301-2之间形成的信道表记为C₂₂。

这里，由于移动台接收到来自基站的导频信号时立即发回导频信号，所以能够将基站和移动台分别计算的信道C₁₁的信道估计值看作大致相同。同样地，基站和移动台分别计算的信道C₂₁、C₁₂及C₂₂的信道估计值也能够看作大致相同。因此，在图6中，将基站和移动台中的信道C₁₁的信道估计值都表记为h₁₁，将信道C₂₁的信道估计值表记为h₂₁，将信道C₁₂的信道估计值表记为h₁₂，将信道C₂₂的信道估计值表记为h₂₂。

基站的信道间相关计算单元104或移动台的信道间相关计算单元304将四个信道估计值h₁₁、h₂₁、h₁₂及h₂₂中的两个以循环方式组合，计算全部六个组合中的信道相关值，并将算出的六个信道相关值全部输入到信道选择单元105或信道选择单元305。

这里，关于信道间相关计算单元104或信道间相关计算单元304，说明根据四个信道估计值计算六个信道相关值的状况。将m行×n列的MIMO信道的信道矩阵H以下述‘算式1’表示时，任意的两个信道估计值h_ij、h_xy(h_ij≠h_xy)组合中的信道相关值p_ij，xy以下述‘算式2’表示。再有，信道矩阵H中的‘m’表示基站的天线元件101的总数，而‘n’表示移动台的天线元件301的总数，所以在本实施方式中m＝n＝2。此外，算式2中的E[ ]表示总体均值(ensemble average)。

[数1]

……(算式1)

[数2]

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{ij},\mathrm{xy}}=\frac{E\left[h_{\mathrm{ij}}^{*}{h}_{\mathrm{xy}}\right]}{\sqrt{E\left[{\left|h_y\right|}^2\right]}\sqrt{E\left[{\left|h_{\mathrm{xy}}\right|}^2\right]}}$ ……(算式2)

然后，信道选择单元105或信道选择单元305从被输入来的六个信道相关值之中选择最小的信道相关值，并将对应于选择出的信道相关值的两个信道的信道估计值输入到秘密密钥生成单元106或秘密密钥生成单元306。在图6中，由于信道估计值h₂₁和信道估计值h₂₂的组合中的信道相关值p_21，22最小，所以信道选择单元105或信道选择单元305则将信道估计值h₂₁和信道估计值h₂₂输入到秘密密钥生成单元106或秘密密钥生成单元306。再有，所谓信道相关值p为最小，意味着对应的两个信道间的信道变动的差异最大。此外，在本实施方式中，信道选择单元105或信道选择单元305选择信道、选择信道估计值、和选择天线元件101、301是相互同义的。

秘密密钥生成单元106或秘密密钥生成单元306通过将被输入来的信道估计值h₂₁和信道估计值h₂₂分别进行量化而生成量化数据，将生成的量化数据以既定的方式选择、组合、重复，并根据需要进行纠错，从而生成规定的数据长度的秘密密钥。

另一方面，在基站和移动台的无线发送的导频信号被位于传播路径特性与移动台近似的位置的第三者监听的情况下，由该第三者算出的信道估计值和由移动台计算的信道估计值对于MIMO信道中的全部信道为相同的情况是稀有的。换句话说，在图6中，在将第三者计算的信道C₂₁的信道估计值表记为a₂₁和将信道C₂₂的信道估计值表记为a₂₂时，信道估计值h₂₁和a₂₁一致，并且信道估计值h₂₂和a₂₂同时一致的几率极低。而且，由于基站和移动台选择信道相关值p为最低、即信道变动的差异为最大的两个信道估计值h₂₁和h₂₂，所以即使第三者以与基站或移动台相同的方式选择两个信道估计值a，该第三者选择与基站或移动台所选择的信道完全不同的信道的可能性大。因此，在本实施方式的无线通信***中，即使第三者位于传播路径特性与移动台近似的位置来监听来自基站及移动台的MIMO信道的导频信号，也非常难以生成与该基站或移动台生成的秘密密钥相同的秘密密钥，可以说不可能窃听加密通信。

图7中以时序表示在基站与移动台中，加密通信中所使用的秘密密钥被更新的状况。基站和移动台通过导频信号的发送接收而秘密地共享秘密密钥时，立即开始加密通信。然后，加密通信中，基站的信道间相关监视单元110持续地监视在秘密密钥的生成时所选择的两个信道间的信道相关值，在该监视对象的信道相关值变为规定的阈值以上时，将指示对移动台发送导频信号的导频控制信号输入到导频发送控制单元121。然后，基站和移动台通过相互再次发送接收导频信号，从而再次计算MIMO信道中的全部四个信道估计值，并基于再次算出的信道估计值而再次选择信道相关值p最小的两个信道，从而再次生成、即变更秘密密钥。

这样，根据本实施方式，基站的信道选择单元105或移动台的信道选择单元305选择MIMO信道中的两个信道，秘密密钥生成单元106或秘密密钥生成单元306根据该选择出的信道的信道估计值而生成秘密密钥，所以即使无线信号被第三者监听，第三者也无法知道选择哪个信道，因而可以防止第三者窃听加密通信。

此外，根据本实施方式，由信道间相关监视单元110持续地监视在秘密密钥的生成时所选择出的两个信道间的信道相关值，在监视中的信道相关值变为规定的阈值以上时，秘密密钥被更新，所以能够更可靠地防止第三者的窃听。

此外，根据本实施方式，信道选择单元105或信道选择单元305选择信道相关值为最小的两个信道，所以能够进一步减低监听无线信号的第三者独自地生成在加密通信中所使用的秘密密钥的几率。

再有，在本实施方式，说明了基站具有信道间相关监视单元110并判定将秘密密钥更新的必要性的情况，但本发明不限定于这种情况，例如也可以是移动台包括图3所示的无线通信装置100，而另一方面，基站包括图5所示的无线通信装置300的结构。

此外，在本实施方式，说明了有关基站的信道选择单元105或移动台的信道选择单元305选择信道相关值p为最低的两个信道估计值h_ij和h_xy的情况，但本发明不限定于这种情况，例如，也可以是信道选择单元105或信道选择单元305从信噪比(Signal to Noise Ratio：SNR)高的信道起依次选择。

此外，在本实施方式，说明了有关信道选择单元105或信道选择单元305选择MIMO信道中的两个信道的情况，但本发明不限定于这种情况，例如信道选择单元105或信道选择单元305也可以每次直接选择信道时增减信道数量。

(实施方式2)

在本发明的实施方式2中，基站和移动台分别周期性地更新秘密密钥从而保持秘密密钥的隐匿性。以下，关于本实施方式，为了避免重复，仅说明有关与实施方式1不相同的方面。

图8是表示本实施方式的具有无线通信装置600的基站结构的方框图。无线通信装置600在上述实施方式1的无线通信装置100中，还有定时器单元631。

定时器单元631将指示生成导频信号并发送到移动台的导频控制信号以既定的周期输入到导频发送控制单元121。

图9以时序表示信道选择单元105或信道选择单元305选择的信道估计值h。如图9所示，在基站和移动台中，加密通信的最初开始，信道估计值h₂₂和h₂₁被选择，根据信道估计值h₂₂和h₂₁而生成秘密密钥。接着，通过在经过Δt后从定时器单元631向导频发送控制单元121输入导频控制信号，基站和移动台发送接收导频信号，从而信道估计值h₂₁和h₁₁被选择，秘密密钥被更新。然后，每既定的周期Δt，从定时器单元631向导频发送控制单元121输入导频控制信号，基站和移动台发送接收导频信号，从而秘密密钥被更新。

这样，根据本实施方式，通过从定时器单元631向导频发送控制单元121以既定的周期Δt输入导频控制信号，在基站和移动台中秘密密钥被更新，所以即使在秘密密钥的使用中由第三者偶尔地生成相同的秘密密钥，也能够恢复加密通信的隐匿性。

再有，在本实施方式，说明了有关从定时器单元631和信道间相关监视单元110并行地向导频发送控制单元121输入导频控制信号的情况，但本发明不限于此，例如，在无线通信装置600中除去信道间相关监视单元110，从而仅从定时器单元631向导频发送控制单元121输入导频控制信号也可以。

(实施方式3)

在本发明的实施方式3，通过具有四个天线元件的基站和具有三个天线元件的移动台切换并使用各自具有的天线元件，在增大信道估计值的多样性的基础上，生成秘密密钥并进行加密通信。以下，关于本实施方式，为了避免重复，仅说明与实施方式1不同的方面。

图10中，表示本实施方式的无线通信***的动作的概要。在图10中，基站具有的四个天线元件101-1～101-4被区分为天线元件101-1、101-2的第一组和天线元件101-3、101-4的第二组。而移动台具有的三个天线元件301-1～301-3也被区分为天线元件301-1、301-2的第一组和天线元件301-2、301-3的第二组。因而，在本实施方式，如图10所示，基站和移动台分别在每次需要更新秘密密钥时，切换并交替地使用第一组天线元件和第二组天线元件。

图11是表示图10的基站具备的无线通信装置900的结构的方框图。再有，在图11中，对于与上述实施方式1的无线通信装置100的结构单元发挥同样的功能的结构单元，附加与无线通信装置100的结构单元相同的参照标号，并省略其说明。

无线通信装置900包括：四个天线元件101-1～101-4；四个导频接收单元102-1～102-4；信道估计单元103；秘密密钥生成单元106；导频发送控制单元121，四个导频发送单元122-1～122-4；天线控制单元951及两个切换单元952、953。

天线控制单元951在从未图示的控制单元等被输入了导频控制信号时，生成天线切换请求信号，并将生成的天线切换请求信号通过天线元件101无线发送到移动台。接着，天线控制单元951将对应于该天线切换请求信号的移动台的应答的确认信号通过天线元件101接收后，对切换单元952、953输入天线控制信号，以指示切换用于发送接收导频信号的天线元件101的组。

切换单元952、953在分别从天线控制单元951被输入了天线控制信号时，将当前使用的天线元件的组切换为另一组。

图12是表示图10的移动台具备的无线通信装置1000的结构的方框图。再有，在图12中，对于与上述实施方式1的无线通信装置300的结构单元发挥同样的功能的结构单元，附加与无线通信装置300的结构单元相同的参照标号，并省略其说明。

无线通信装置1000包括：三个天线元件301-1～301-3；三个导频接收单元302-1～302-3；信道估计单元303；秘密密钥生成单元306；导频发送控制单元321，三个导频发送单元322-1～322-3；天线控制单元1051及两个切换单元1052、1053。

天线控制单元1051在通过天线元件301接收到从无线通信装置900无线发送来的天线切换请求信号时，对切换单元1052、1053输入天线控制信号，以指示切换用于发送接收导频信号的天线元件301的组。然后，天线控制单元1051将表示完成了切换单元1052、1053中的天线元件301的组的切换的确认信号，通过天线元件301无线发送到无线通信装置900。

切换单元1052、1053在分别从天线控制单元1051被输入了天线控制信号时，将当前使用的天线元件的组切换到其他的组。

图13以时序表示在本实施方式的无线通信***中，将基站和移动台在加密通信中使用的天线元件的组切换的状况。

如图13所示，在产生了需要再次选择天线元件的组时，首先在基站中，天线切换请求在将加密通信中断下产生。然后，基站将该天线切换请求信号发送到移动台。移动台接收到天线切换请求信号时，将当前使用的天线元件的组切换到其他的组，并将通知完成了该切换的确认信号无线发送到基站。

这样，根据本实施方式，在更新秘密密钥时，接收导频信号的天线元件被切换，所以在该更新的前后计算的信道估计值完全改变，所以即使第三者能够偶尔地生成加密通信中使用的秘密密钥，通过秘密密钥的更新，也能够恢复加密通信的隐匿性。

此外，根据本实施方式，由于在更新秘密密钥时仅需要机械性地切换用于接收导频信号的天线元件，所以能够减轻基站及移动台的信号处理的负荷。

此外，根据本实施方式，即使基站或移动台分别具有三个以上的天线元件，但由于作为信道估计的对象的天线元件的数是一定的，所以能够削减信道估计中的运算量或导频信号的开销。

再有，在本实施方式，说明了有关在基站的切换单元952、953及移动台的切换单元1052、1053中，天线元件的组被预先确定的情况，但本发明不限定于这种情况，例如切换单元952、953、1052、1053也可以分别根据天线控制单元951、1051的指示或随机地选择天线元件。而且，例如，切换单元952、953、1052、1053分别适当调节所选择的天线元件的数即可。这样，能够增大信道估计值的分散，能够提高秘密密钥的多样性。

在上述各实施方式中，通过例子说明了以硬件构成本发明的情况，但本发明也可以由软件实现。

此外，上述各实施方式的说明中使用的各功能块，典型地作为集成电路的LSI来实现。它们可以单独地单芯片化，也可以包含一部分或全部那样进行单芯片化。这里，作为LSI，因集成度的差异，有时也被称为IC、***IC、超大LSI、极大LSI。

此外，集成电路化的方式不限定于LSI，也可以由专用电路或通用处理器实现。也可以使用在LSI制造后，可进行编程的FPGA(Field ProgrammableGate Array)、可重构LSI内部的电路单元的连接和设定的可重构处理器。

而且，如果因半导体技术的进步或派生的其他技术而出现了置换LSI的集成电路化的技术，则当前也可以使用该技术进行功能块的集成化。还存在应用生物技术的可能性。

本发明的第1方案是无线通信装置，包括：多个天线，接收MIMO信道的无线信号；信道估计单元，计算所述天线的接收信号的信道估计值；信道间相关计算单元，基于算出的信道估计值而计算MIMO信道中的信道间的信道相关值；信道选择单元，基于算出的信道相关值而选择MIMO信道中的任何一个信道；以及密钥生成单元，根据所选择的信道的信道估计值而生成秘密密钥。

根据这种结构，MIMO信道中的任何一个信道被选择，根据所选择的信道的信道估计值而生成在加密通信中使用的秘密密钥，所以即使第三者监听无线信号，第三者也无法知道选择哪个信道的信道估计值，因而能够防止第三者窃听加密通信。

本发明的第2方案是无线通信装置，在上述发明中，还包括：信道间相关监视单元，监视由所述信道选择单元选择出的信道间的信道相关值，在监视中的信道相关值变为规定的阈值以上时，使所述信道选择单元，基于由所述信道间相关计算单元算出的信道相关值而重新选择MIMO信道中的任何一个信道。

根据这种结构，除了上述发明的效果以外，所选择的信道间的信道相关值被监视，在监视中的信道相关值变为规定的阈值以上时，MIMO信道中的任何一个信道被重新选择，从而秘密密钥被更新，所以能够更可靠地防止第三者的窃听。

本发明的第3方案是无线通信装置，在上述发明中，还包括：定时器单元，使所述信道选择单元，基于由所述信道间相关计算单元算出的信道相关值而周期性地重新选择MIMO信道中的任何一个信道。

根据这种结构，除了上述发明的效果以外，MIMO信道中的任何一个信道的信道估计值被周期性选择，从而秘密密钥被更新，所以即使在秘密密钥的使用中由第三者偶尔地生成相同的秘密密钥，也能够恢复加密通信的隐匿性。

本发明的第4方案是无线通信装置，在上述发明中，所述信道选择单元选择由所述信道间相关计算单元算出的信道相关值为最低的MIMO信道中的任何一个信道。

根据这种结构，除了上述发明的效果以外，信道相关值为最低的MIMO信道中的任何一个信道的信道估计值被选择，所以能够使监听无线信号的第三者独自地生成加密通信中所使用的秘密密钥的几率进一步降低。

本发明的第5方案是无线通信装置，在上述发明中，所述信道选择单元选择与上次选择出的MIMO信道中的任何一个信道不同的信道。

根据这种结构，除了上述发明的效果以外，与上次所选择的MIMO信道中的任何一个信道不同的信道被选择，所以即使第三者偶尔地生成加密通信中所使用的秘密密钥，也能够通过秘密密钥的更新而恢复加密通信的隐匿性。

本发明的第6方案是无线通信***，具有多个上述发明的无线通信装置。

根据这种结构，MIMO信道中的任何一个信道被选择，根据所选择的信道的信道估计值而生成在加密通信中使用的秘密密钥，所以即使第三者监听无线信号，第三者也无法知道选择哪个信道的信道估计值，因而能够防止第三者窃听加密通信。

本发明的第7方案是无线通信方法，包括：接收步骤，由多个天线接收MIMO信道的无线信号；信道估计步骤，计算所述天线的接收信号的信道估计值；信道间相关计算步骤，基于算出的信道估计值而计算MIMO信道中的信道间的信道相关值；信道选择步骤，基于算出的信道相关值而选择MIMO信道中的任何一个信道；以及密钥生成步骤，根据所选择的信道的信道估计值而生成秘密密钥。

根据这种方法，MIMO信道中的任何一个信道被选择，根据所选择的信道的信道估计值而生成在加密通信中使用的秘密密钥，所以即使第三者监听无线信号，第三者也无法知道选择哪个信道的信道估计值，因而能够防止第三者窃听加密通信。

本说明书基于2004年8月4日申请的特愿2004-228659。其全部内容包含于此。

产业上的可利用性

本发明的无线通信装置及无线通信方法，具有即使第三者监听无线信号，也能够防止窃听加密通信的效果，作为利用了MIMO技术的无线通信***等是有用的。

Claims (7)

1.一种无线通信装置，包括：

多个天线，接收MIMO信道的无线信号；

信道估计单元，计算所述天线的接收信号的信道估计值；

信道间相关计算单元，基于算出的信道估计值而计算MIMO信道中的信道间的信道相关值；

信道选择单元，基于算出的信道相关值而选择MIMO信道中的任何一个信道；以及

密钥生成单元，根据所选择的信道的信道估计值而生成秘密密钥。

2.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，还包括：

信道间相关监视单元，监视由所述信道选择单元选择出的信道间的信道相关值，在监视中的信道相关值变为规定的阈值以上时，使所述信道选择单元，基于由所述信道间相关计算单元算出的信道相关值而重新选择MIMO信道中的任何一个信道。

3.如权利要求2所述的无线通信装置，其中，还包括：

定时器单元，使所述信道选择单元，基于由所述信道间相关计算单元算出的信道相关值而周期性地重新选择MIMO信道中的任何一个信道。

4.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，

所述信道选择单元选择由所述信道间相关计算单元算出的信道相关值为最低的MIMO信道中的任何一个信道。

5.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，

所述信道选择单元选择与上次选择出的MIMO信道中的任何一个信道不同的信道。

6.一种无线通信***，具有多个权利要求1所述的无线通信装置。

7.一种无线通信方法，包括：

接收步骤，由多个天线接收MIMO信道的无线信号；

信道估计步骤，计算所述天线的接收信号的信道估计值；

信道间相关计算步骤，基于算出的信道估计值而计算MIMO信道中的信道间的信道相关值；

信道选择步骤，基于算出的信道相关值而选择MIMO信道中的任何一个信道；以及

密钥生成步骤，根据所选择的信道的信道估计值而生成秘密密钥。

Images