(57)【要約】【課題】暗号技術とは別の、また暗号技術とも併用可能な変復調ホッピングを用いた秘匿通信方法を実現する。【解決手段】変復調処理部１３に、複数の変復調方式の変復調処理を実行するためのソフトウェアスレッドを用意し、またこのスレッドのうちのどれを使うか、またその実行順序、その第１番目に指定されたスレッドがいつ実行開始されたかを示す仮想的開始時刻、及び１スレッドの持続時間を記載したホッピング規約ファイルを用意しておく。持続時間よりも大きい周期ごとに、ＧＰＳ信号にもとづくシステム時計の修正、このシステム時計の示す時刻と前記仮想的開始時刻との差及び持続時間から初期スレッドを決め、またシステム時計の示す時刻によりスレッド切り換えタイミングを決め、こうして初期スレッドから実行順序に従ってサイクリックに切り換えを行うことで送受間の同期をとって変復調ホッピング通信を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実時間制御での割り込みが可能なリアルタイムＯＳを組み込んだ処理手段を有する送受信装置を用いて行う秘匿通信方法であって、
複数の変復調方式ごとにその変復調処理を実行するソフトウェアである複数のスレッドと、当該複数のスレッドのうちで使用するスレッドとその実行順序、１つのスレッドの持続時間及び仮想的開始時刻が記載されかつその記載内容が書き換え可能なホッピング規約ファイルと、標準時刻取得手段とを前記処理手段に設けるとともに、
２つの送受信装置間で通信を行うときには双方の送受信装置において、前記持続時間よりも大きく設定された補正周期ごとに、前記標準時刻取得手段により標準時刻を取得しその標準時刻によって前記処理手段のシステム時計を補正し、この補正されたシステム時計の示す現在時刻と前記仮想的開始時刻との時間差及び前記持続時間から前記仮想的開始時刻より前記実行順序の１番目のスレッドが実行されていると仮定したときの現在時刻に実行されている筈のスレッドを初期スレッドとして定め、前記補正されたシステム時計の示す現在時刻を参照して持続時間経過に伴う実行スレッドの切り換えタイミングを決定し、さらに前記初期スレッドを最初の実行スレッドとして前記切り換えタイミングごとに前記実行順序に従ってサイクリックに実行スレッドを切り換え、こうして変復調ホッピング通信を行うことにより秘匿通信を行うようにしたことを特徴とする秘匿通信方法。
【請求項２】
実時間制御での割り込みが可能なリアルタイムＯＳを組み込んだ処理手段を有する送受信装置であって、
複数の変復調方式ごとにその変復調処理を実行するソフトウェアであるところの前記処理手段により実行される複数のスレッドと、
当該複数のスレッドのうちで使用するスレッドとその実行順序、１つのスレッドの持続時間及び仮想的開始時刻が記載されかつその記載内容が書き換え可能なホッピング規約ファイルと、
標準時刻取得手段と、
前記持続時間よりも大きく設定された補正周期ごとに、前記標準時刻取得手段により標準時刻を取得しその標準時刻によって前記処理手段のシステム時計を補正するシステム時計補正手段と、
前記システム時計が補正されるごとに当該補正されたシステム時計の示す現在時刻と前記仮想的開始時刻との時間差及び前記持続時間から前記仮想的開始時刻より前記実行順序の１番目のスレッドが実行されていると仮定したときの現在時刻に実行されている筈のスレッドを初期スレッドとして定める初期スレッド決定手段と、
前記システム時計が補正されるごとに当該補正されたシステム時計の示す現在時刻を参照して持続時間経過に伴う実行スレッドの切り換えタイミングを決定する切り換えタイミング決定手段と、
前記システム時計が補正されるごとに前記初期スレッドを最初の実行スレッドとして前記切り換えタイミングごとに前記実行順序に従ってサイクリックに実行スレッドを切り換え、こうして変復調ホッピング通信を行うように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする送受信装置。
【請求項３】
請求項２に記載の送受信装置において、前記標準時刻取得手段はＧＰＳの標準時刻を取得する手段であることを特徴とする送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、秘匿通信方法とその装置に関わり、とくに高度な秘匿性が求められる通信に適した秘匿通信方法とその方法を実現するための送受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信システムにおける情報の漏洩を防ぐ技術としては、送信情報に種々の加工を施して暗号化する方式、例えば公開鍵暗号方式等が一般的に用いられている。また、搬送波に対する変復調方式を複雑化したり、送信する情報をサンプリング、符号化し、その符号化方式を秘密とする等の方法もあり、さらにこれらと情報の暗号化を組み合わせることもできる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
暗号方式は今日では大きく発展し、キーを知らなければ容易には解読できなくなっている。しかし１００％安全とはいえず、秘密キーの保守が問題となる。また暗号化・複合化の装置よりも暗号の生成や保守に費用がかかり、暗号が解かれてしまうとその再利用はできないから再整備の費用も大きくなる。このため、より安全性を高めるためには他の方式と組み合わせることが望ましい。また、暗号方式以外の技術で安全性の高いものがあればその単独利用も可能となる。この観点で、例えば無線通信における周波数ホッピング技術を考えると、これは妨害波により通信不能になるのを防ぐ対策として送信搬送波周波数を周期的に切り換えるものであるが、この切り換え周期や用いる周波数が不明であるとそれらを検出して復調するためにはそれなりの時間がかかる。従って周波数ホッピングを他の方式と併用すれば秘匿性の向上につながるが、この方式では多くの周波数を使うので周波数帯域を多く使わねばならない。また単独使用の場合は秘匿性が不十分である。
【０００４】
本発明の目的は、暗号方式以外の方式で、また暗号方式とも併用可能な秘匿通信方法とその方法を実現するための送受信装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、実時間制御での割り込みが可能なリアルタイムＯＳを組み込んだ処理手段を有する送受信装置を用いて行う秘匿通信方法であって、
複数の変復調方式ごとにその変復調処理を実行するソフトウェアである複数のスレッドと、当該複数のスレッドのうちで使用するスレッドとその実行順序、１つのスレッドの持続時間及び仮想的開始時刻が記載されかつその記載内容が書き換え可能なホッピング規約ファイルと、標準時刻取得手段とを前記処理手段に設けるとともに、
２つの送受信装置間で通信を行うときには双方の送受信装置において、前記持続時間よりも大きく設定された補正周期ごとに、前記標準時刻取得手段により標準時刻を取得しその標準時刻によって前記処理手段のシステム時計を補正し、この補正されたシステム時計の示す現在時刻と前記仮想的開始時刻との時間差及び前記持続時間から前記仮想的開始時刻より前記実行順序の１番目のスレッドが実行されていると仮定したときの現在時刻に実行されている筈のスレッドを初期スレッドとして定め、前記補正されたシステム時計の示す現在時刻を参照して持続時間経過に伴う実行スレッドの切り換えタイミングを決定し、さらに前記初期スレッドを最初の実行スレッドとして前記切り換えタイミングごとに前記実行順序に従ってサイクリックに実行スレッドを切り換え、こうして変復調ホッピング通信を行うことにより秘匿通信を行うようにしたことを特徴とする秘匿通信方法を開示する。
【０００６】
更に本発明は、実時間制御での割り込みが可能なリアルタイムＯＳを組み込んだ処理手段を有する送受信装置であって、
複数の変復調方式ごとにその変復調処理を実行するソフトウェアであるところの前記処理手段により実行される複数のスレッドと、
当該複数のスレッドのうちで使用するスレッドとその実行順序、１つのスレッドの持続時間及び仮想的開始時刻が記載されかつその記載内容が書き換え可能なホッピング規約ファイルと、
標準時刻取得手段と、
前記持続時間よりも大きく設定された補正周期ごとに、前記標準時刻取得手段により標準時刻を取得しその標準時刻によって前記処理手段のシステム時計を補正するシステム時計補正手段と、
前記システム時計が補正されるごとに当該補正されたシステム時計の示す現在時刻と前記仮想的開始時刻との時間差及び前記持続時間から前記仮想的開始時刻より前記実行順序の１番目のスレッドが実行されていると仮定したときの現在時刻に実行されている筈のスレッドを初期スレッドとして定める初期スレッド決定手段と、
前記システム時計が補正されるごとに当該補正されたシステム時計の示す現在時刻を参照して持続時間経過に伴う実行スレッドの切り換えタイミングを決定する切り換えタイミング決定手段と、
前記システム時計が補正されるごとに前記初期スレッドを最初の実行スレッドとして前記切り換えタイミングごとに前記実行順序に従ってサイクリックに実行スレッドを切り換え、こうして変復調ホッピング通信を行うように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする送受信装置を開示する。
【０００７】
更に本発明は、上記の送受信装置において、前記標準時刻取得手段はＧＰＳの標準時刻を取得する手段であることを特徴とする送受信装置を開示する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明で用いる送受信装置の例を示す機能構成図で、送信中間周波信号（ＯｕｔＩＦ）を送信無線周波信号（ＯｕｔＲＦ）に変換して送信する送信部１１、受信した無線周波信号（ＩｎＲＦ）を受信中間周波信号（ＩｎＩＦ）に変換する受信部１２、受信中間周波信号をベースバンドのディジタル信号に復調しまたベースバンドの送信ディジタル信号を送信中間周波信号に変調する変復調処理部１３、ベースバンドのディジタル信号に対して暗号技術が適用されている場合にその暗号方式に対する暗号化／複合化を行う秘匿モジュール１４、送受信信号が音声の場合に音声信号に対しＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換を行うＣＯＤＥＣ１５から成っている。またＧＰＳ衛星からの標準時間信号を受信して送受信間で時刻同期をとるためにＧＰＳユニット１６が用意されており、これは本装置に組み込まれていてもよいし、他装置と共用で用意されたものであってもよい。
【０００９】
送信部１１及び受信部１２は高周波増幅器、中間周波増幅器、周波数変換器、フィルタ、局部発振回路等からなるもので、通常の通信機に設けられているものでよい。秘匿モジュール１４は暗号方式を併用したときの暗号化や解読を行うもので、これも従来の技術を適用する。ここで変復調処理部１３で復調出力されたベースバンドディジタル信号が、音声信号で暗号が併用されていないときはＣＯＤＥＣ１５でアナログ化されてスピーカへ出力され、音声信号で暗号が併用されているときには秘匿モジュール１４で解読されたのちＣＯＤＥＣ１５でアナログ化される。またマイクより入力されたアナログ音声信号はＣＯＤＥＣ１５でディジタル化されたのち、暗号を併用しないときはそのまま変復調処理部１３へ送られ、暗号を併用するときは秘匿モジュール１４で暗号化されてから変復調処理部１３へ送られる。さらに送受信情報がディジタルデータであるときには、これは常に暗号が併用されるものとして必ず秘匿モジュール１４経由の構成となっている。但しディジタルデータでも暗号を併用しないときは秘匿モジュール１４を経由しない経路を設けてもよい。
【００１０】
変復調処理部１３は、本発明の特徴とする処理を実行するもので、複数の変復調方式をサイクリックに切り換えて変復調ホッピングを行う。このような変復調ホッピングを実現するためには、従来は複数の変復調方式ごとに変復調処理を実行するためのハードウェアをそれぞれ設け、これをホッピングに同期して切り換えるという構成を必要とした。しかし、今日では半導体テクノロジーの進歩をベースとした処理回路の高速化が実現しており、各種の変復調処理をＤＳＰやＣＰＵで行うことが可能なソフトウェア無線技術が利用可能となっている。この技術を用いれば、複数方式の変復調を行うために大きなハードウェアを用いる必要がなく、経済的にかつ小型化した構成で変復調ホッピングが実現でき、図１の変復調処理部１３でもこのソフトウェア無線技術を用いる。
【００１１】
このために変復調処理部１３はＤＳＰ又はＣＰＵで構成し、ソフトウェアとしてはハードウェア上でＯＳが動作可能とするためのボードサポートパッケージ１３１、ＯＳとしての組み込みリアルタイムＯＳ１３２、及び利用する変復調方式の各々に対応した変復調処理とその切り換え制御を実行するための変復調アプリケーション１３３を用意する。リアルタイムＯＳは実時間制御での割り込みが可能で、この機能により変復調方式の切り換えを行う。図２は変復調アプリケーション１３３の構成例で、変復調処理を実行するソフトウェアとしてのＳＳＢ変復調スレッド２０３、ＦＭ変復調スレッド２０４、ＱＰＳＫ変復調スレッド２０５、ＱＡＭ変復調スレッド２０６等々と、これらの変復調方式の切り換え制御を行うホッピングソフトウェア２０２と、変復調方式のうちのどの方式たちを選択してそれらの変復調方式をサイクリックにどのような順で切り換えるか、また各スレッドの持続時間、即ち変復調方式の切換時間間隔をいくらにするかを示すホッピング規約ファイル２０１とを記憶手段に用意しておく。このファイル２０１は書き換えが可能でかつ送信／受信側で予め一致した内容のものとしておく。これらの各ソフトウェアを格納する記憶手段は図１では図示を省略している。また、この変復調方式切り換えは、送信側と受信側で同期したタイミングで行う必要があり、この同期のためにＧＰＳが利用される。
【００１２】
図３は、ホッピングソフトウェア２０２の動作を示すフローチャートで、通信が開始されるとまずホッピング規約ファイル２０１を読み込み、このホッピング規約ファイルにて選択されている変復調スレッドの各々を実行待ちの待機状態とする（ステップ３０１、３０２）。次にＧＰＳユニット１６からＧＰＳ標準時刻を取り入れ、変復調処理部１３のもつシステム時計をこの標準時刻に合わせる（ステップ３０３〜３０５）。このシステム時計をＧＰＳ標準時刻に合わせる処理により、通信を行う送受信装置のシステム時計が一致し、送受信間の同期処理はこのシステム時計の示す時刻を利用して行われる。
【００１３】
次に、以下で実行する変復調ホッピングの最初に実行する変復調の対応ソフトウェアを決定し、これを第１スレッドとする（ステップ３０６）。これは、２つの送受信装置間で、各送受信装置の電源投入・動作開始時刻が異なっていても、スレッド切り換え実行サイクルの各スレッドが一致するようにするためで、ＧＰＳ標準時刻により修正されたシステム時計を利用する。このための具体的手順としては、まず仮想的な開始時刻ｔ０を送受双方で定める。この開始時刻ｔ０は、ホッピング規約ファイルを更新したときにその中に過去の１時刻を示すデータとして決めたおいてもよいし、過去の１時刻を双方で定めて入力するようにしてもよい。そしてこの開始時刻ｔ０からホッピング規約ファイル２０１に設定されたところの、選択された変復調方式の第１の実行順のものから変復調ホッピングが行われているとして、現時刻において実行すべきスレッドを決定する。即ち、システム時計の現時刻をｔ、実行すべく選択されたスレッドの個数とその持続時間をそれぞれｎ、τとすると、
【数１】
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は０〜ｎ−１のどれかの整数となるので、ホッピング規約ファイル２０１上の実行順位Ｍ＋１番目に設定されたスレッドをこの時点の第１スレッドとする。これにより、２つの送受信装置に於けるスレッド切り換えタイミングが一致していれば、２つの送受信装置では同一持続時間内には同一のスレッドが実行される。
【００１４】
次に第１タイマー（ホッピングソフトウェアに設けたソフトウェアタイマー）をクリア、スタートさせ（ステップ３０７）、さらに第２タイマー（これもホッピングソフトウェアに設けたソフトウェアタイマー）を同期化してスタートを行う（ステップ３０８）。第１タイマーはＧＰＳによるシステム時計修正の周期をその設定時間ＴＧＰＳとし、これはシステム時計の精度によるが例えばＴＧＰＳ＝４ｓｅｃを設定する。一方、第２タイマーには各スレッドの持続時間τを設定しておき、τが経過するごとに割り込みを発生するようにしておく。第２タイマーの同期化とはこの割り込み、即ちスレッド切り換えタイミングを送受信装置間で一致させる処理で、図３のフローチャートではこの同期化処理をＧＰＳによるシステム時計修正処理の周期ＴＧＰＳごとに行うものとしている。具体的には、例えば持続時間τが５０ｍｓｅｃのときは、システム時計の示す時刻が丁度５０ｍｓｅｃの整数倍となったときに第２タイマーをスタートさせるのが簡単である。このような方法は、持続時間τを通常は１ｓｅｃより十分小さく選ぶのが秘匿性確保に有効なので、τの整数倍が丁度１ｓｅｃとなるように持続時間τを選んでおけば、システム時計の示す時刻の秒より下の桁だけをチェックすることで同期化が行える。
【００１５】
以上のステップ３０３〜３０８はＧＰＳによるシステム時計修正周期ＴＧＰＳごとに行われる同期処理であり、システム時計の精度と要求される同期の精度に応じて前記の第１タイマーの設定時間ＴＧＰＳを定めておけば、同期のために送受間で何らかの情報の授受や処理を用いた周期機構を設けなくても、変復調ホッピングの実現が可能である。なお以上では標準時刻をＧＰＳから取り入れるとしたが、ＧＰＳに代わってＮＴＴ回線で送られる標準時刻や電波時計に用いられている長波帯の標準電波を利用するようにしてもよい。また、ホッピング切り換えタイミング同期化のための第２タイマーの同期化は、第１タイマーの設定時間ＴＧＰＳよりももっと短い時間間隔で行うようにしてもよい。
【００１６】
以上の同期処理が終わると、次にスレッドを切り換えながら実行する変復調ホッピング処理が行われる。まず制御パラメータｊをｌとし、第ｊスレッドを起動して第ｊスレッド対応の変復調処理を行う（ステップ３０９、３１０）。ここで第ｊスレッドというのは、ホッピング規約ファイル２０１に設定された順をサイクリックにたどったとき、ステップ３０６で定めた第１スレッドを１番目として第ｊ番目に位置するスレッドのことである。第ｊスレッドを起動するとタイマー２の割り込みを持ち（ステップ３１１）、割り込みがあると第ｊスレッドの実行を停止して（ステップ３１２）、ｊがｎを越えているかを調べる（ステップ３１３）。ｊ≦ｎ、すなわちｊがｎを越えていなければｊを＋１し（ステップ３１４）、ステップ３１０へ戻って次のスレッドを実行するが、ｊがｎを越えていると通信終了かをチェックし（ステップ３１５）、終了でなければ次に第１タイマーがオーバーフローしているかを調べる（ステップ３１６）。ここでオーバーフローしていなければステップ３０９以下の変復調ホッピング処理を繰り返し、オーバーフローしていればステップ３０３へ戻って同期処理に入る。以上の変復調ホッピング処理時の各スレッドによる変復調処理では、スレッド切り換え後、その変復調方式の同期が確立するなど動作が安定化するまでに少しの時間を必要とし、各スレッドの持続時間はこの安定化に要する時間よりは大きくとることとなる。またこの持続時間は小さいほど秘匿性が高まるので、持続時間はこれらの条件を考慮して決定することになり、例えば５０ｍｓｅｃ程度が１つの目安となる。
【００１７】
以上に説明した本発明の変復調ホッピングによる秘匿通信方法によれば、変調の同期化技術を駆使して秘匿を解除しようとしても、傍受した電波等の信号を解読するには多少の時間がかかる。このため持続時間をなるべく短くしてホッピング回数を大きくし、また多くの変復調方式を用いることで秘匿性を高めることができる。また、本発明の方法では用いる変復調方式の変更はソフトウェア変更だけで実現できるから、仮に解読されるようなことになっても、利用する変復調方式の個数や内容の変更、スレッドの持続時間の変更により容易に秘匿性の回復が行える。さらに送信情報に暗号化技術を併用すれば一層の秘匿性向上がはかれる。
【００１８】
また、図３の説明では、ホッピング規約ファイルの内容は予め用意して、オフラインで設定変更することを前提にしているが、内容の異なる複数のホッピング規約ファイルを予め用意しておき、これを送受間でオンライン自動切換えすることも可能である。例えばこの自動切り換えの時刻と次に実行するホッピング規約ファイルを指定する情報を各ホッピング規約ファイルに入れておいてこの情報によりホッピング規約ファイル切り換えを自動的に実行するようにすればよい。このような方法を用いれば、さらに秘匿性を高めることができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単で経済的で小型化可能な構成により、秘匿性の高い通信システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の送受信装置の機能構成例を示す図である。
【図２】変復調アプリケーションの構成例である。
【図３】ホッピングソフトウェアのフローチャート例である。
【符号の説明】
１３  変復調処理部
１３２  組込みリアルタイムＯＳ
１３３  変復調アプリケーション
２０１  ホッピング規約ファイル
２０２  ホッピングソフトウェア
２０３  ＳＳＢ変復調スレッド
２０４  ＦＭ変復調スレッド
２０５  ＱＰＳＫ変復調スレッド
２０６  ＱＡＭ変復調スレッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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