JP2005020350A

JP2005020350A - 無線通信装置

Info

Publication number: JP2005020350A
Application number: JP2003182282A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Naka; 昌宏仲
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】無線通信装置間の距離を認証の鍵に使用し、目的としない無線通信装置による通信の傍受を不可能にすることで通信内容の漏洩を不可能にし、電波を用いた通信の秘匿性、安全性を高めた無線通信装置を提供する。
【解決手段】通信を行おうとする無線通信装置１０ａと無線通信装置１０ｂとの距離を測定し、距離で暗号化された通信を行うようにする。無線通信装置１０ａと目的とする無線通信装置１０ｂとは認証が確立し通信ができるが、無線通信装置１０ａと目的としない無線通信装置１０ｃとでは認証が不成立となり通信ができないようにする。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有線通信における認証システムとしては、ＩＥＥＥ１３９４方式に取り入れられているＩＰｖ４（インターネットプロトコルバージョン４）が知られており、アドレス空間を拡張した次期バージョンＩＰｖ６に対応した製品も発売がされ始めている。また、ＩＰＳＥＣ（ＩＰｓｅｃｕｒｉｔｙｐｒｏｔｏｃｏｌ）と呼ばれる、認証ヘッダ、ＩＰパケットの暗号化、鍵交換などのプロトコル含んだセキュリティシステムがＩＥＴＦ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＦｏｒｃｅ）により策定されている。
【０００３】
しかしながら、ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）等の通信方式では接続する機器間の認証がないため、米国では映画会社等がコンテンツ保護が必要な画像の情報伝送において大きな問題としている。
【０００４】
一方、無線通信において、通信事業者が管理するような課金をともなうシステムでは、閉じたシステム構成とすることで認証を可能とすることができるが、個人が管理者となる無線ＬＡＮの場合、悪意の第三者が比較的容易に介入できる。無線ＬＡＮに用いられる暗号化技術の１つであるＷＥＰ（ＷｉｒｅｄＥｑｕｉｖａｌｅｎｔＰｒｉｖａｃｙ）などが実用化されているが、暗号が次々に解読されているのが現状である。
【０００５】
このような無線通信方式の現状に対して、機器の位置情報を基に認証を行う提案がされている（例えば、特許文献１参照。）。これは、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）を用いて正確な機器の位置を測定して、その位置情報を認証システムに利用しようとするものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１８３１８８公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＧＰＳを用いて測定した位置情報は、本来行われる通信とは関係がないにもかかわらず、ＧＰＳを利用するためには新たにＧＰＳ設備を設けなければならないという問題があった。
また、ＧＰＳを用いた測定においては、通常、地上からは昼夜にかかわらず、４〜１２個の人工衛星（ＮＡＶＳＴＡＲ）が見えており、それぞれから発信される電波の位相（受信タイミングの違い）を計算し、受信者と人工衛星の間で三角測量を行うことで位置を調べている。したがって、１回の測定誤差は、３０〜１００ｍ程度である。最近では、より正確な測定を実現するために、人工衛星からの電波と地上波（３００ｋＨｚ程度）を利用したＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＧＰＳ（ＤＧＰＳ）なども登場している。日本では携帯電話用の電波帯域を利用したシステムが、１９９６年から運用されているが、それでもＤＧＰＳの測定誤差は１０ｍ程度と測定精度が粗いという問題があった。
【０００８】
さらには、通信機器が屋内に設置されている場合、人工衛星からの電波を取得することが困難な環境が発生し、正確な位置情報が得ることができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、ＵｌｔｒａＷｉｄｅｂａｎｄ無線伝送方式において電波の伝搬距離を認証の鍵に使用し、目的としない無線通信装置による通信の傍受を不可能にすることで通信内容の漏洩を不可能にし、電波を用いた通信の秘匿性、安全性を高めた無線通信装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の１）〜２）記載の手段よりなる。
すなわち、
１）無線通信を行う前に、受信側装置から送信側装置または送信側装置から受信側装置に対してテスト信号を送信し、前記テスト信号から送受信間の電波伝搬距離を測定した後、測定した前記電波伝搬距離に応じたデータを通信の認証の暗号鍵として用い通信データを暗号化するようにしたＵｌｔｒａＷｉｄｅｂａｎｄ方式の無線通信装置であって、
前記テスト信号を送信するテスト信号送信手段と、
前記テスト信号を受信し電波伝搬距離を測定する距離測定手段と、
前記距離測定手段で得られた電波伝搬距離データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から読み出された電波伝搬距離データを用いて通信の認証の暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵を用いて通信データを暗号化して送信するデータ送信手段と、
暗号化された通信データを受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された暗号化された通信データと前記暗号鍵生成手段で生成された前記暗号鍵とから前記受信された暗号化された通信データを解読するデータ解読手段と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
２）送信側装置から受信側装置までの電波伝搬距離データを通信の認証の暗号鍵として用い通信データを暗号化するようにしたＵｌｔｒａＷｉｄｅｂａｎｄ方式の無線通信装置であって、
予め決められた所定の電波伝搬距離データを用いて通信の暗号鍵を生成するエリア暗号鍵生成手段と、
前記エリア暗号鍵生成手段により生成されたエリア暗号鍵を用いて通信データを暗号化して送信するエリアデータ送信手段と、
暗号化されたエリアデータを受信するエリアデータ受信手段と、
前記受信手段で受信された暗号化されたエリアデータと前記エリア暗号鍵生成手段により生成されたエリア暗号鍵とから受信された暗号化されたエリアデータを解読するデータ解読手段と、を備え、前記予め決められた所定の電波伝搬距離に位置する相手側無線通信装置に対し選択的に通信することを特徴とした無線通信装置。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の無線通信装置の実施の形態につき、好ましい実施例により説明する。
ＵｌｔｒａＷｉｄｅｂａｎｄ（以下ＵＷＢと記す）無線伝送方式とは、幅がわずかに１ｎｓｅｃ以下という非常に幅の狭いパルスを用い通信データを不連続のインパルス列に変換して伝送する方式である。このパルス波には、極めて広範な周波数成分が含まれているため、周波数軸上で見ると、数ＧＨｚ幅という非常に広帯域な周波数幅を使用するシステムであるため名前の通りＵｌｔｒａＷｉｄｅｂａｎｄ方式と呼ばれている。現在ＩＥＥＥ８０２．１５．３ＴＧ３ａで検討されており、時分割双方向伝送方式（ＴＤＤ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）を用いて双方向通信を実現するものである。ＴＤＤ伝送の場合、通信周波数及び通信帯域は同一であり、時間差を利用して送受信を行えるようにしている。
【００１２】
図１にＵＷＢ無線伝送システムの時間波形を示す。同図は横軸に時間をとりＵＷＢ無線伝送システムのインパルス列を示したもので、幅がわずかに１ｎｓｅｃ以下という非常に幅の狭いパルスを用いる。このパルス波には、極めて広範な周波数成分が含まれているため、周波数軸上で見ると、数ＧＨｚ幅という非常に広帯域な周波数幅を使用するシステムである。ＵＷＢではこのパルス波の時間軸上の位置や波形、位相を変化させることで情報を付加する。すなわち、ベースバンド信号の波形をそのままパルス波に変換して伝送している。アンテナから出力されるのは、不連続のパルス波となる。この方式を用いることにより、従来の無線通信に比べて高いデータ転送速度を、より少ない消費電力で実現することが可能となる。
【００１３】
図２用いて、通信装置間での通信電波の伝搬距離の測定を説明する。同図に示すように、通信を行おうとする無線通信装置１０ａと無線通信装置１０ｂとの間で通信電波の伝搬距離を測定する。本実施例では、通信電波により得られた距離を暗号化の鍵に用いる例を説明する。目的とする無線通信装置への距離を測定した後、測定された結果を通信装置の認証、及び通信データの暗号化の鍵の情報に用いるため各々の無線通信装置１０ａ，１０ｂ内に保存する。
ＴＤＤ伝送の場合、通信周波数及び通信帯域は同一であり、時間差を利用して送受信を行えるようにしている。したがって、無線通信装置が移動しなければ、無線伝搬の距離は、時間差が存在するが同一とみなすことができる。
【００１４】
図１からもわかるように、ＵＷＢが距離測定に向くのは、わずか１ｎｓｅｃという時間幅のパルス波の到達時間を、数ｐｓｅｃの精度で測定できることによる。時間差を利用した物体間の距離測定を高精度で行うことができるので、前述の測定精度の対応する言い方をすれば、１００ｍ離れた距離で、わずか１インチの位置の違いをリアルタイムに把握できるものである。
【００１５】
次に図３を用いて、漏洩しては困る情報の送信を説明する。同図に示すように、送信側の無線通信装置１０ａは、先に測定した相手先無線通信装１０ｂとの距離を鍵として送信する情報を暗号化する。暗号化は、距離情報を収納する鍵パケットを付加する、あるいは通信データを鍵に基づいて配置するようにするなど、周知の暗号化技術を用いることとする。受信側無線通信装１０ｂでは、送信側無線通信装置１０ａと同等の距離情報を持っているので、先に保存されている距離情報を基に鍵を生成して暗号の解読を行う。相手先無線通信装１０ｂと距離が異なる位置にいる無線通信装置１０ｃは、送信側の無線通信装置１０ａの距離情報を基に鍵を生成して暗号の解読を行うことができないので通信が成立しない。
こうすることで、無線通信において第三者への情報の流失の機会を格段に減少させることが可能となる。
【００１６】
上述の各実施例では、通信を行う無線通信装置双方で距離の情報を測定する構成としたが、予め決めておいた距離を基に暗号の鍵を生成して生成した暗号に基づき暗号化したデータを送信する。受信の際は、送信の際に用いた暗号の鍵で解読するようにして、解読された受信データが有効なデータであると認識する構成としてもよい。
【００１７】
図４を用いて前記の他の実施例について説明する。これは、所定の範囲の距離情報を用いて無線通信装置間の認証を行うものである。同図に示すように予め送信側の無線通信装置１０ａの認証を有効にする距離範囲を設定しておき、相手の無線通信装置が認証を有効にする範囲に位置するときに通信を有効にする構成にしてもよい。無線通信装置１０ａが情報の配信を行う場合、無線通信装置１０ｃの位置に無線通信装置がある場合は認証が成立せず、通信された情報が認識できない。無線通信装置１０ｂの位置にあるときは、無線通信装置１０ａの有効範囲内であるので認証が成立し、通信された情報の解読が可能となる。
このようにすることで、目的とする無線通信装置以外には情報を配信しないようにすることが可能となり、オフィスなどローカルエリアでの情報通信のような用途にも適用可能となる。
【００１８】
次に図５を用いて、距離を鍵に情報の暗号化を行う過程を説明する。前記の各実施例において、無線通信装置１０ａは、電波伝搬測定用の信号を送信（Ｓ５０１）すると共に、対向する無線通信装１０ｂからの電波伝搬測定用の信号を受信し、その電波伝搬距離を測定（Ｓ５０２）する。その測定結果に基づき、無線通信装置１０ａと無線通信装置１０ｂとの距離を記憶して（Ｓ５０３）、無線通信装置１０ｂと通信する際の暗号の鍵を生成する（Ｓ５０４）。その後、生成した暗号に基づき暗号化したデータを送信する（Ｓ５０５）。
【００１９】
無線通信装置１０ｂにおいても無線通信装置１０ａと同様に、電波伝搬測定用の信号を送信する（Ｓ５１１）と共に、対向する無線通信装置１０ａからの電波伝搬測定用の信号を受信し、その電波伝搬距離を測定する（Ｓ５１２）。その測定結果に基づき、無線通信装置１０ａと無線通信装置１０ｂとの距離を記憶して（Ｓ５１３）、無線通信装置１０ａと通信する際の暗号の鍵を生成する（Ｓ５１４）。その後、生成した暗号に基づき暗号化したデータを受信（Ｓ５１５）した後、自己生成した暗号鍵により受信した暗号化されたデータ信号を解読する（Ｓ５２０）。
【００２０】
図６に無線通信装置の構成例を示す。相手側無線通信装置との電波伝搬距離情報を取得するため、テスト信号送信部６０７より電波伝搬距離測定用テスト信号６１１を送信する。相手側無線通信装置から送信されたテスト信号は、受信した電波伝搬距離測定用テスト信号６１３として、電波伝搬距離測定部６０１に供給される。この電波伝搬距離測定部６０１で得られた対向する無線通信装置固有の電波伝搬距離情報は、電波伝搬距離記憶手段６０２に供給され記憶される。電波伝搬距離記憶手段６０２に記憶された暗号鍵を基に暗号鍵生成部６０３では暗号鍵が生成される。
入力通信データ６１０は、データ送信部６０６において暗号鍵生成部６０３で生成された暗号鍵に基づき、入力通信データ６１０を暗号化した後、暗号化された通信データ６１２として相手側無線通信装置に送信する。
一方、相手側無線通信装置から受信した暗号化された通信データ６１４はデータ受信部６０４で受信され、データ解読部６０５において暗号鍵生成部６０３で生成された暗号鍵に基づき解読され、元のデータに復元された信号６２０となる。
【００２１】
上述の各実施例では、電波伝搬距離を通信の暗号鍵としたが、振幅、受信回数、ＴＤＤ伝送の時間間隔、電波が障害物に反射した雑音の情報等を暗号の鍵として用いてもよく、またこれらを組合わせて用いる構成としてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ＵＷＢ方式を用いて精度の高い距離測定を行うことができるので、無線通信装置に位置情報を取得するためのシステムを組み入れる必要がなく、通信を行う無線通信装置間で通信が成立する環境であれば通信の認証も成立する無線通信装置を提供することができる。
さらに、ＧＰＳを用いた場合における屋内や地下施設内のように衛星からの電波が到達しない環境下や、正確な距離測定を行うための基地局などを設置運用しなくても、通信を行う無線通信装置間で通信が成立する環境であれば通信の認証も成立する無線通信装置を提供することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、無線通信装置において距離情報の取得ができるため、外部システムを用いた場合に必要となる外部通信手段を新たに必要とせず、通信を行う無線通信装置間で通信の認証が成立する無線通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＵＷＢ方式信号の時間波形を説明する図である。
【図２】本実施例に適用される無線通信装置間の距離測定を説明するための図である。
【図３】本実施例に適用される暗号通信を説明した図である
【図４】本実施例に適用される距離を一定にした暗号通信を説明した図である
【図５】本実施例に適用される無線通信装置の動作を説明するためのフローチャートの一例を示した図である。
【図６】本実施例に適用される無線通信装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…無線通信装置
６０１…電波伝搬距離測定部
６０２…電波伝搬距離記憶部
６０３…暗号鍵生成部
６０４…通信データ受信部
６０５…データ解読部
６０６…データ送信部
６０７…テスト信号送信部

Claims

無線通信を行う前に、受信側装置から送信側装置または送信側装置から受信側装置に対してテスト信号を送信し、前記テスト信号から送受信間の電波伝搬距離を測定した後、測定した前記電波伝搬距離に応じたデータを通信の認証の暗号鍵として用い通信データを暗号化するようにしたＵｌｔｒａＷｉｄｅｂａｎｄ方式の無線通信装置であって、
前記テスト信号を送信するテスト信号送信手段と、
前記テスト信号を受信し電波伝搬距離を測定する距離測定手段と、
前記距離測定手段で得られた電波伝搬距離データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から読み出された電波伝搬距離データを用いて通信の認証の暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段と、
前記暗号鍵生成手段により生成された暗号鍵を用いて通信データを暗号化して送信するデータ送信手段と、
暗号化された通信データを受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された暗号化された通信データと前記暗号鍵生成手段で生成された前記暗号鍵とから前記受信された暗号化された通信データを解読するデータ解読手段と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
送信側装置から受信側装置までの電波伝搬距離データを通信の認証の暗号鍵として用い通信データを暗号化するようにしたＵｌｔｒａＷｉｄｅｂａｎｄ方式の無線通信装置であって、
予め決められた所定の電波伝搬距離データを用いて通信の暗号鍵を生成するエリア暗号鍵生成手段と、
前記エリア暗号鍵生成手段により生成されたエリア暗号鍵を用いて通信データを暗号化して送信するエリアデータ送信手段と、
暗号化されたエリアデータを受信するエリアデータ受信手段と、
前記受信手段で受信された暗号化されたエリアデータと前記エリア暗号鍵生成手段により生成されたエリア暗号鍵とから受信された暗号化されたエリアデータを解読するデータ解読手段と、を備え、前記予め決められた所定の電波伝搬距離に位置する相手側無線通信装置に対し選択的に通信することを特徴とした無線通信装置。