(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1の鍵の初期値と、第２の鍵の初期値と、上記第1の鍵の初期値、上記第２の鍵の初期値及びランダム信号発生器を用いて発生された第１の鍵または第２の鍵いずれか一方が識別信号により選択され、該選択された第１の鍵または第２の鍵に基づいて暗号化された第３の鍵と、上記第３の鍵の暗号化が上記第１の鍵または第２の鍵のいずれに基づいているかを示す上記識別信号と、が多重化されたスクランブル信号を受信する受信装置であって、
上記スクランブル信号を受信する受信手段と、
上記受信されたスクランブル信号から上記第１の鍵の初期値、上記第２の鍵の初期値、上記暗号化された第３の鍵、及び上記識別信号と、を抽出する抽出手段と、
上記抽出された識別信号に基づいて、上記第１の鍵の初期値、上記第２の鍵の初期値及び上記ランダム信号発生器を用いて発生された上記第１の鍵または第２の鍵を選択する選択手段と、
上記選択された第１の鍵または第２の鍵を用いて上記受信した暗号化された第３の鍵を復号する復号手段と、
を備え、
上記第1の鍵の初期値または上記第２の鍵の初期値は、上記第１の鍵または第２の鍵が上記識別信号により選択されていないときに、その値が変更されることを特徴とする受信装置。
【請求項２】
第1の鍵の初期値と、第２の鍵の初期値と、上記第1の鍵の初期値、上記第２の鍵の初期値及びランダム信号発生器を用いて発生された第１の鍵または第２の鍵いずれか一方が識別信号により選択され、該選択された第１の鍵または第２の鍵に基づいて暗号化された第３の鍵と、上記第３の鍵に基づいて暗号化された信号と、上記第３の鍵の暗号化が上記第１の鍵または第２の鍵のいずれに基づいているかを示す識別信号と、が多重化されたスクランブル信号を受信する受信装置であって、
上記スクランブル信号を受信する受信手段と、
上記受信されたスクランブル信号から、上記暗号化された信号と、上記第１の鍵の初期値、上記第２の鍵の初期値、上記暗号化された第３の鍵、及び上記識別信号と、を抽出する抽出手段と、
上記抽出された識別信号に基づいて、上記第１の鍵の初期値、上記第２の鍵の初期値及び上記ランダム信号発生器を用いて発生された上記第１の鍵または第２の鍵を選択する選択手段と、
上記選択された第１の鍵または第２の鍵を用いて上記受信した暗号化された第３の鍵を復号する復号手段と、
上記復号された第３の鍵を用いて上記受信した暗号化された信号を復号する復号手段と、
を備え、
上記第1の鍵の初期値または上記第２の鍵の初期値は、上記第１の鍵または第２の鍵が上記識別信号により選択されていないときに、その値が変更されることを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばテレビジョン信号を通信衛星を用いて送信する場合に使用して好適な受信装置に関する。詳しくは、スクランブルされた信号の受信に関して、盗視聴を困難にすると共に、正規の受信装置では正常な受信を容易に行うことができるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば通信衛星を用いてテレビジョン信号の送信を行う場合に、非契約者の盗視聴を禁止する目的で信号をスクランブルすることが考えられている。その場合に、映像信号のスクランブルについては、例えば特開昭６０−２５６２８６〜８号公報に示されるような、いわゆるラインシャフリングの技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上述のように単にスクランブルのみを行っているのでは、これが無断で解読されて比較的容易に盗視聴されてしまうおそれがある。
【０００４】
そこでスクランブルのキー信号（ＳＤＡ）を時々刻々に変化させると共に、このキー信号をスクランブルされた信号と共に送信することが考えられ、さらにこのキー信号にもスクランブルを行ってこのキー信号をデスクランブルするデータも共に送信することが考えられた。これによればスクランブルの無断解読を相当に困難にすることができるものである。
【０００５】
しかしながらこのような方式を採用した場合に、上述のキー信号のスクランブルは、一般に任意のデータを初期値としたＭ系列等によるランダム信号を加算することによって行われている。その場合にＭ系列は完全なランダムではなく、周期性を持つために長期の観測によって解読が可能となる。
【０００６】
これに対して初期値のデータを時々刻々に変化させることが考えられるが、このようなデータは既に定められている信号のフォーマットの一部を使って伝送されるために常時伝送することはできず、また伝送された初期値データの切替を同期して行うことも容易ではなく、複雑な構成が必要になるなどの問題が生じた。
【０００７】
この出願はこのような点に鑑みて成されたものであって、解決しようとする問題点は、従来の装置では、初期値のデータを常時伝送することはできず、伝送された初期値データの切替を同期して行うことも容易ではなく、複雑な構成が必要になるなどの問題が生じていたというものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため本発明においては、複数のデータの一つを用いてスクランブルした信号と、複数のデータと、スクランブルに用いられたデータの識別信号を送付するようにしたものであって、これによれば、盗視聴を困難にすると共に、正規の受信装置では正常な受信を容易に行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
すなわち本発明は、第1の鍵の初期値と、第２の鍵の初期値と、第1の鍵の初期値、第２の鍵の初期値及びランダム信号発生器を用いて発生された第１の鍵または第２の鍵いずれか一方が識別信号により選択され、該選択された第１の鍵または第２の鍵に基づいて暗号化された第３の鍵と、第３の鍵の暗号化が第１の鍵または第２の鍵のいずれに基づいているかを示す識別信号と、が多重化されたスクランブル信号を受信する受信装置であって、スクランブル信号を受信する受信手段と、受信されたスクランブル信号から第１の鍵の初期値、第２の鍵の初期値、暗号化された第３の鍵、及び識別信号と、を抽出する抽出手段と、抽出された識別信号に基づいて、第１の鍵の初期値、第２の鍵の初期値及びランダム信号発生器を用いて発生された第１の鍵または第２の鍵を選択する選択手段と、選択された第１の鍵または第２の鍵を用いて受信した暗号化された第３の鍵を復号する復号手段と、を備え、第1の鍵の初期値または第２の鍵の初期値は、第１の鍵または第２の鍵が識別信号により選択されていないときに、その値が変更されるものである。
あるいは、第1の鍵の初期値と、第２の鍵の初期値と、第1の鍵の初期値、第２の鍵の初期値及びランダム信号発生器を用いて発生された第１の鍵または第２の鍵いずれか一方が識別信号により選択され、該選択された第１の鍵または第２の鍵に基づいて暗号化された第３の鍵と、第３の鍵に基づいて暗号化された信号と、第３の鍵の暗号化が第１の鍵または第２の鍵のいずれに基づいているかを示す識別信号と、が多重化されたスクランブル信号を受信する受信装置であって、スクランブル信号を受信する受信手段と、受信されたスクランブル信号から、暗号化された信号と、第１の鍵の初期値、第２の鍵の初期値、暗号化された第３の鍵、及び識別信号と、を抽出する抽出手段と、抽出された識別信号に基づいて、第１の鍵の初期値、第２の鍵の初期値及びランダム信号発生器を用いて発生された第１の鍵または第２の鍵を選択する選択手段と、選択された第１の鍵または第２の鍵を用いて受信した暗号化された第３の鍵を復号する復号手段と、復号された第３の鍵を用いて受信した暗号化された信号を復号する復号手段と、を備え、第1の鍵の初期値または第２の鍵の初期値は、第１の鍵または第２の鍵が識別信号により選択されていないときに、その値が変更されてなるものである。
【００１０】
以下、図面を参照して本発明を説明するに、図１は送信から受信までのシステム構成を示し、図中、送信側の装置１００と受信側の装置２００をそれぞれ全体として示している。
【００１１】
図１において、入力端子１に供給される映像信号が上述のラインシャフリング等のスクランブル回路２に供給され、スクランブルされた映像信号が送信回路３に供給される。また、入力端子４には音声信号が供給され、この音声信号は例えば４８ｋＨｚでサンプリングされ１６ビットで量子化されたＰＣＭ音声信号が供給される。この入力端子４からの音声信号がスクランブル回路５に供給されて、任意のビット反転等のスクランブルが行われ、このスクランブルされた音声信号が多重化回路６を通じて送信回路３に供給される。
【００１２】
さらにキー信号発生回路７からの時々刻々変化される所定のキー信号Ｋ5 が映像信号のスクランブル用のデータ（ＳＤＡ）としてスクランブル回路２に供給される。それと共にこのキー信号Ｋ5(＝ＳＤＡ）が加算器（イクスクルーシブオア回路）８に供給されて、任意のビット反転等のスクランブルが行われ、このスクランブルされたキー信号Ｋ5 が多重化回路６に供給される。
【００１３】
また発生回路７からのキー信号Ｋ4 、Ｋ3 がそれぞれＭ系列等のランダム信号発生回路９、１０に初期値として供給され、これらの発生回路９、１０からのランダム信号がスイッチ１１で選択されて、音声信号のスクランブル回路５及び加算器８に供給される。なおキー信号Ｋ3 、Ｋ4 はスイッチ１１で選択されていない間に順次値が変更される。これによって音声信号及びキー信号Ｋ5 のスクランブルが行われる。
【００１４】
さらにスイッチ１１の切替が切替信号発生回路１２からの信号で制御されると共に、この切替状態を示すフラグ（識別信号）が多重化回路６に供給される。なおこの切替は後述するキー信号Ｋ3 、Ｋ4 の伝送に対して余裕を持った間隔で行われる。
【００１５】
また例えばコンピュータからなる複数の情報データの発生手段１３が設けられ、この発生手段１３では、チャンネル番号等の放送データ、各契約者の加入者番号及び契約チャンネル番号等の個別情報を含む加入者データ（受信登録番号）、改ざん防止用ＩＤ、誤り訂正コード等が発生される。この発生手段１３からの情報データが情報信号列形成回路１４に供給される。さらに上述の発生回路７からのキー信号Ｋ4 、Ｋ3 及び後述のＫ2 、Ｋ1 が形成回路１４に供給される。
【００１６】
そしてこの形成回路１４では、例えば次に述べるような２つのフォーマットで情報信号列が形成される。すなわち図２のＡは共通情報信号列のフォーマットを示し、時系列の先頭（左）側から例えば８ビットの後続が共通情報であることを示すヘッダＩＤ、それぞれ１６ビットのキー信号Ｋ1 、Ｋ2 、それぞれ３２ビットのキー信号Ｋ3 、Ｋ4 、４ビットの改ざん防止用ＩＤ、４ビットのチャンネル番号等が設けられ、末尾に２４ビットの誤り訂正コードが設けられて全体が２５６ビットにされている。
【００１７】
また、図２のＢは個別情報信号列のフォーマットを示し、同じく時系列の先頭（左）側から例えば８ビットの後続が個別情報であることを示すヘッダＩＤ、２２ビットの加入者番号、４ビットの改ざん防止ＩＤ、１９２ビットの各契約者個別情報等が設けられ、末尾に２４ビットの誤り訂正コードが設けられて全体が２５６ビットにされている。
【００１８】
これらの共通情報信号列及び個別情報信号列がそれぞれ加算器（イクスクルーシブオア回路）１５、１６に供給される。さらに発生回路７からのキー信号Ｋ1 がランダム信号発生回路１７に初期値として供給され、この発生回路１７からのランダム信号が加算器１５、１６に供給される。そしてこの加算器１６からの信号が加算器１８に供給されると共に、発生回路７からのキー信号Ｋ2 がランダム信号発生回路１９に初期値として供給され、この発生回路１９からのランダム信号が加算器１８に供給される。
【００１９】
これによって共通情報信号列にはキー信号Ｋ1 によるスクランブルが行われ、個別情報信号列にはキー信号Ｋ1 及びＫ2 によるスクランブルが行われる。なお実際には、共通情報信号列ではヘッダとキー信号Ｋ1 を除くキー信号Ｋ2 以降にキー信号Ｋ1 によるスクランブルが行われ、個別情報信号列ではヘッダを除く部分にキー信号Ｋ1 及びＫ2 によるスクランブルが行われている。またこれらのキー信号Ｋ1 及びＫ2 は例えば５秒ごとに順次値が変化されている。
【００２０】
さらにこれらのスクランブルされた共通情報信号列及び個別情報信号列が多重化回路２０に供給され、例えば個別情報信号列が９回に共通情報信号列が１回の割合で時分割多重化され、この多重化された信号が多重化回路６に供給される。そしてこの多重化回路６では、例えば次に述べたような多重化が行われる。
【００２１】
すなわちこの装置においては、ＰＣＭ音声信号はいわゆる放送衛星におけるＢモード音声に準拠した形式で伝送が行われている。そこで図３は１ｍｓ周期で伝送される１フレームのビットインターリーブマトリクスを示しており、このマトリクスは３２行６４列で構成される。ここで第１列、第２列はフレーム同期、音声信号のモード等を示す制御符号及びレンジビットのエリアとされ、続く第３列〜第５０列がＰＣＭ音声信号のエリアとされる。さらに第５８列〜第６４列が誤り訂正コードのエリアとされると共に、これらの間の第５１列〜第５７列はＢモード音声では独立データエリアとされている。
【００２２】
従って上述の多重化回路６においては、この第５１列〜第５７列のエリアにスクランブルされたキー信号Ｋ5 、スイッチ１１の切替状態を示すフラグ及び共通情報信号列または個別情報信号列を多重化することができる。なお共通情報信号列及び個別情報信号列は、例えば各フレームに８ビットずつ伝送され、全体は３２フレームかけて伝送される。
【００２３】
そして上述のようにスクランブルされた映像信号と、スクランブル及び多重化された音声信号が送信回路３に供給され、例えば通信衛星（図示せず）を用いて受信側の装置２００に伝送される。
【００２４】
そこで受信側の装置２００において、まず受信回路２１で受信された映像信号がデスクランブル回路２２に供給され、上述のラインシャフリングが元に戻されて出力端子２３に取出される。また受信回路２１で受信された音声信号が分離回路２４を通じてデスクランブル回路２５に供給され、任意のビット反転等が元に戻されて出力端子２６に取出される。
【００２５】
さらに分離回路２４にて、キー信号Ｋ5 に相当する信号が分離され、この信号が減算器（イクスクルーシブオア回路）２７に供給されて、任意のビット反転等のデスクランブルが行われる。このデスクランブルによって復元されたキー信号Ｋ5 （＝ＳＤＡ）がデスクランブル回路２２に供給される。
【００２６】
また分離回路２４にて上述の共通情報信号列及び個別情報信号列に相当する信号が分離され、この信号が減算器２８と、キー信号Ｋ1 のメモリ２９に供給される。それと共に分離回路２４からの信号がヘッダ検出及びタイミング発生回路３０に供給され、この発生回路３０からの共通情報のヘッダＩＤが検出された直後のキー信号Ｋ1 の期間に相当する信号がメモリ２９に供給されて、キー信号Ｋ1 がメモリ２９に書込まれる。
【００２７】
さらにこのメモリ２９に書込まれたキー信号Ｋ1 がランダム信号発生回路３１に初期値として供給されると共に、発生回路３０からの共通情報のヘッダＩＤが検出されたときのキー信号Ｋ2 以降の期間、及び個別情報のヘッダＩＤが検出されたときの加入者番号以降の期間に相当する信号が発生回路３１に供給され、この期間に発生されたランダム信号が減算器２８に供給される。これによって共通情報信号列のキー信号Ｋ2 以降の信号のデスクランブルが行われる。
【００２８】
この減算器２８からの信号が減算器３２と、キー信号Ｋ2 のメモリ３３に供給される。それと共に発生回路３０からの共通情報のヘッダＩＤが検出された後のキー信号Ｋ2 の期間に相当する信号がメモリ３３に供給されて、キー信号Ｋ2 がメモリ３３に書込まれる。そしてこのメモリ３３に書込まれたキー信号Ｋ2 がランダム信号発生回路３４に初期値として供給されると共に、発生回路３０からの個別情報のヘッダＩＤが検出されたときの加入者番号以降の期間に相当する信号が発生回路３４に供給され、この期間に発生されたランダム信号が減算器３２に供給される。これによって個別情報信号列の加入者番号以降の信号のデスクランブルが行われる。
【００２９】
さらに減算器３２からの信号がデータラッチ及び誤り訂正の回路（メモリ）３５に供給される。一方発生回路３０からの信号がメモリ制御回路３６に供給され、この制御回路３６からの信号が回路３５に供給される。これによって、上述のキー信号Ｋ3 、Ｋ4 、改ざん防止ＩＤ、チャンネル番号、加入者番号、改ざん防止ＩＤ、各契約者個別情報等のデータがそれぞれ回路３５にラッチされる。
【００３０】
この回路３５にて各情報信号列の末尾の誤り訂正コードを用いてデータの誤り訂正が行われる。そしてこの誤り訂正が終了し、データの誤りが無くなったときにそれを示す信号が制御回路３６に供給され、この制御回路３６からの信号がメモリ３７に供給されて、回路３５にラッチされた各データがメモリ３７に転送される。これによって各データがメモリ３７に書込まれる。
【００３１】
そこでこれらのデータに対して、まず加入者番号が発生回路３０からの所定のタイミングでオーソライズ回路３８に読出される。一方このオーソライズ回路３８には受信装置２００ごとに独立に設けられたデコーダ識別番号（登録番号）がその記憶手段３９から供給され、この識別番号と上述の加入者番号（受信登録番号）とが比較され、これらが一致したときに以降の各契約者個別情報が有効とされて、ここに設けられた契約チャンネル番号等の情報が抽出保存される。
【００３２】
そして共通情報信号列中のチャンネル番号と契約チャンネル番号とが一致したときに、デスクランブル動作の承認が行われる。またメモリ３７の共通情報信号列のデータと個別情報信号列のデータのそれぞれに設けられた改ざん防止ＩＤが発生回路３０からのタイミングで不一致検出回路４０に読出され、不一致が検出されたときにメモリ３７の内容がリセットされて全チャンネルが未契約の状態となるようにされる。
【００３３】
さらに上述のデスクランブル動作の承認が行われたときは、メモリ３７からのキー信号Ｋ4 、Ｋ3 がそれぞれランダム信号発生回路４１、４２に初期値として供給され、また分離回路２４からのフレーム同期信号が検出回路４３で検出されて発生回路４１、４２に供給される。これによって発生されたランダム信号がスイッチ４４で選択されてデスクランブル回路２５、減算器２７に供給されると共に、分離回路２４からのスイッチの切替状態を示すフラグ（識別信号）が切替信号発生回路４５に供給され、この発生回路４５からの信号でスイッチ４４の切替が制御される。
【００３４】
このようにして受信された映像信号及びＰＣＭ音声信号のデスクランブルが行われる。
【００３５】
そしてさらにこの装置においては、送信側でキー信号Ｋ3 、Ｋ4 によるランダム信号が切替られてスクランブルが行われると共に、この切替を示すフラグ（識別信号）がキー信号Ｋ3 、Ｋ4 等と共に送信される。一方受信側では、キー信号Ｋ3 、Ｋ4 が検出されてランダム信号が発生されると共に、切替を示すフラグが検出され、このフラグに応じてランダム信号が切替られ、これによって信号のデスクランブルが行われる。
【００３６】
すなわち上述の装置において、異なる初期値によるＭ系列信号が切替えて用いられることによって、Ｍ系列によるランダム信号の周期性が除かれ、その解読が極めて困難にされる。一方正規の装置ではキー信号Ｋ3 、Ｋ4 と識別信号が送付されることによってデスクランブルを極めて容易に行うことができる。
【００３７】
なお識別信号（フラグ）は例えば１ビットのデータであるので、上述の共通情報及び個別情報のフォーマット以外の任意のデータエリアで伝送することができ、常時伝送を行うことによって極めて良好な切替を行うことができる。またキー信号Ｋ3 、Ｋ4 はスイッチ１１、４４で選択されていない期間に順次変更されることによって、無断解読が一層困難になるようにすることができるものである。
【００３８】
こうして上述の受信装置によれば、複数のデータの一つを用いてスクランブルした信号と、複数のデータと、スクランブルに用いられたデータの識別信号を送付することによって、盗視聴を困難にすると共に、正規の受信装置では正常な受信を容易に行うことができる。
【００３９】
すなわち上述の装置によれば、複数のデータとスクランブルに用いられたデータの識別信号とが送付されるので、これらを総て解読して盗視聴を行うことが極めて困難になる一方、正規の受信は容易に行うことができ、簡単な構成で良好なスクランブル信号の送信及び受信を行うことができるものである。
【００４０】
これによって、従来の装置では、初期値のデータを常時伝送することはできず、伝送された初期値データの切替を同期して行うことも容易ではなく、複雑な構成が必要になるなどの問題が生じていたものを、本発明によればこれらの問題点を容易に解消することができるものである。
【００４１】
なお上述の装置において、デスクランブルの承認を個別情報信号列をデスクランブルするデータが検出されるまで禁止することによって誤動作の発生を良好に防止している。またキー信号Ｋ1 でスクランブルされた情報の中に個別情報信号列のスクランブルのキー信号Ｋ2 を設けることによって個別情報信号列の機密性を極めて高くしている。
【００４２】
さらに改ざん防止ＩＤを設けることによって盗視聴を良好に禁止している。またデスクランブルされたデータを一旦ラッチし、誤りが無いときのみメモリに転送することによって誤動作のおそれを大幅に減少させている。
【００４３】
なお本発明は、上述の説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱することなく種々の変形が可能とされるものである。
【００４４】
【発明の効果】
この発明によれば、複数のデータとスクランブルに用いられたデータの識別信号とが送付されるので、これらを総て解読して盗視聴を行うことが極めて困難になる一方、正規の受信は容易に行うことができ、簡単な構成で良好なスクランブル信号の送信及び受信を行うことができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスクランブル信号の受信装置を含む全体のシステムの一例の構成図である。
【図２】伝送される情報信号列のフォーマットを示す線図である。
【図３】ＰＣＭ音声信号のビットインターリーブマトリクスを示す線図である。
【符号の説明】
１，４…入力端子、２，５…スクランブル回路、３…送信回路、６，２０…多重化回路、７…キー信号発生回路、８，１５，１６，１８…加算器、９，１０，１７，１９，３１，３４，４１，４２…ランダム信号発生回路、１１，４４…スイッチ、１２，４５…切替信号発生回路、１３…情報データ発生回路、１４…情報信号列形成回路、２１…受信回路、２２，２５…デスクランブル回路、２３，２６…出力端子、２４…分離回路、２７，２８，３２…減算器、２９，３３，３７…メモリ、３０…ヘッダ検出及びタイミング発生回路、３５…データラッチ及び誤り訂正回路、３６…メモリ制御回路、３８…オーソライズ回路、３９…識別番号の記憶手段、４０…不一致検出回路、４３…同期検出回路、１００…送信装置、２００…受信装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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