(57)【要約】【課題】  高度で秘匿性の高い秘匿処理を容易かつ低コストに実現する。【解決手段】  マルチフレーム信号を用いる送信装置において、マルチフレーム化する際の信号の順列を一定時間毎にランダムに変更するアルゴリズムに従って変更して送信し、受信装置において、マルチフレーム化された信号を送信装置のアルゴリズムと共通のアルゴリズムにより一定時間毎に変更された信号順列に従ってデマルチフレームして受信する。さらに、マルチフレーム信号をマルチキャリアで送受信するマルチキャリア送信装置およびマルチキャリア受信装置において、信号順列を決定するための前記アルゴリズムと連動して、マルチキャリアのキャリア数および帯域幅およびフレーム長を変更する。【選択図】  図１
2005348135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリアル信号をパラレル信号に変換した後にマルチフレームにより送信する送信装置であって、
マルチフレーム化する際の信号の順列を一定時間毎にランダムに変更するアルゴリズムを有し、
前記アルゴリズムに従い一定時間毎に変更される信号順列によりマルチフレーム信号を送信する手段を有する
ことを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記マルチフレーム信号をマルチキャリアにより送信する手段を備え、
この送信する手段は、信号順列を決定するための前記アルゴリズムと連動してマルチキャリアのキャリア数および帯域幅およびフレーム長を変更して送信する手段を備えた
請求項１記載の送信装置。
【請求項３】
請求項１記載の送信装置と対向して通信する受信装置であって、
マルチフレーム化する際の信号の順列を一定時間毎にランダムに変更する請求項１記載の送信装置が有するアルゴリズムと共通のアルゴリズムを有し、
マルチフレーム化された信号を前記アルゴリズムにより一定時間毎に変更された信号順列にしたがって受信する手段を有する
ことを特徴とする受信装置。
【請求項４】
前記マルチフレーム信号をマルチキャリアにより受信する手段を備え、
この受信する手段は、信号順列を決定するための前記アルゴリズムと連動してマルチキャリアのキャリア数および帯域幅およびフレーム長が変更されたマルチキャリア信号を受信する手段を備えた
請求項３記載の受信装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の送信装置と、請求項３または４記載の受信装置とを備えたマルチフレーム通信システムであって、
前記マルチフレーム化する際の信号の順列を一定時間毎にランダムに変更するアルゴリズムを実行するときに、前記送信装置および前記受信装置が共通に有する共通鍵によって生成されたランダムパターンを用いる手段を備えた
ことを特徴とするマルチフレーム通信システム。
【請求項６】
請求項１または２記載の送信装置と、請求項３または４記載の受信装置とを備えたマルチフレーム通信システムであって、
前記アルゴリズムによって一定時間毎に信号順列の変更を行う際に、前記送信装置および前記受信装置における前記変更のタイミングを示すビット列を付加する手段と、
そのビット列によりタイミングを合わせて信号順列を変更する手段と
を備えたことを特徴とするマルチフレーム通信システム。
【請求項７】
シリアル信号をパラレル信号に変換する手段と、
このパラレル信号をマルチフレーム化する手段と、
このマルチフレーム化されたそれぞれのマルチフレーム信号を時分割によりほぼ同時に変調する手段と、
この同時に変調されたマルチフレーム信号をそれぞれ合波したマルチキャリア信号を送出する手段と、
前記シリアル信号に対して特定のアルゴリズムにより一定時間毎に変更する順列によりビットインターリーブを行う手段と
を備えたマルチキャリア変調装置。
【請求項８】
請求項７記載のマルチキャリア変調装置と対向して通信するマルチキャリア復調装置であって、
受信したマルチキャリア信号をそれぞれマルチフレーム信号に分波する手段と、
この分波する手段により分波されたそれぞれのマルチフレーム信号を時分割によりほぼ同時に復調する手段と、
復調されたマルチフレーム信号をデマルチフレーム化してパラレル信号に変換する手段と、
このパラレル信号をシリアル信号に変換する手段と、
このシリアル信号に対して請求項７記載のマルチキャリア変調装置と同様のアルゴリズムにより一定時間毎に変更する順列によりビットデインターリーブを行う手段と
を備えたマルチキャリア復調装置。
【請求項９】
請求項７記載のマルチキャリア変調装置と、請求項８記載のマルチキャリア復調装置とを備えたマルチフレーム通信システムであって、
ビットインターリーブまたはビットデインターリーブの順列を一定時間毎に変更するための前記アルゴリズムを実行するときに、前記マルチキャリア変調装置および前記マルチキャリア復調装置が共通に有する共通鍵によって生成されたランダムパターンを用いる手段を有する
ことを特徴とするマルチフレーム通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチフレームを用いた信号を送受信する通信装置に利用する。特に、通信の秘匿処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の他者による通信傍受を防止するための方法では、通信情報を暗号化して送信し、受信側では、これを復号化して元の通信情報を取得する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
あるいは、送信信号を一定のパターンに基づき広帯域にスペクトル拡散し、受信側では、前記パターンに基づきスペクトル拡散された送信信号を拾い集めて元の送信信号を取得する方法がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２０６８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の他者による通信傍受を防止するための方法では、信号の秘匿処理を行う秘匿装置を通信装置とは別に用いて実現するものが主であり、コスト高となっていた。また、従来の技術においては、通信情報を秘匿するための通信情報の符号化と復号化のパターンが常に一定であり、このため、暗号キーさえ入手できれば復号が常時可能となる課題があり、秘匿性を要求される通信においてはさらに高度な秘匿方法が求められている。
【０００６】
本発明は、このような背景に行われたものであって、本発明は、マルチフレーム信号を用いて通信する通信装置または変復調装置において、マルチフレーム信号の信号順列を一定時間毎に変更することにより、高度で秘匿性の高い秘匿処理を容易に実現することを目的とする。
【０００７】
また、その手段は通信装置および変復調装置の内部処理により装置内部にて実現することにより、秘匿装置を別に用意する場合に比べ低コストに実現することを目的とする。
【０００８】
さらに、マルチフレーム信号とマルチキャリア通信との組み合わせによって、他者に通信を傍受される危険性を著しく低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、マルチフレーム信号を用いる送信装置において、マルチフレーム化する際の信号の順列を一定時間毎にランダムに変更するアルゴリズムに従って変更して送信し、受信装置において、マルチフレーム化された信号を送信装置のアルゴリズムと共通のアルゴリズムにより一定時間毎に変更された信号順列に従ってデマルチフレーム化して受信することにより、高度で秘匿性の高い秘匿処理を容易に実現することができる。
【００１０】
また、前記アルゴリズムにおいて、前記送信装置および前記受信装置が共通に有する共通鍵によって生成されたランダムパターンを用いることにより、さらに、秘匿性の高い通信を実現することができる。
【００１１】
また、前記送信装置および前記受信装置の信号順列の変更のタイミングを示すビット列を付加し、そのビット列によりタイミングに合わせて信号順列を変更することにより通信中の信号順列の変更におけるビット欠落によるビット誤りの防止を実現することができる。
【００１２】
さらに、マルチフレーム信号をマルチキャリアで送受信するマルチキャリア送信装置およびマルチキャリア受信装置において、信号順列を決定するための前記アルゴリズムと連動して、マルチキャリアのキャリア数および帯域幅およびフレーム長を変更することにより、他者に通信を傍受される危険性を著しく低減させることができる。
【００１３】
また、マルチフレーム信号を時分割によりほぼ同時に変調する手段と、それらを異なる周波数の帯域によりそれぞれ合波して出力する手段とを有するマルチキャリア変調装置において、マルチフレーム化する以前のシリアル信号の段階で、特定のアルゴリズムにより一定時間毎に変更する順列によりビットインターリーブを行い、このマルチキャリア変調装置と対向して通信するマルチキャリア復調装置において、受信したマルチキャリア信号をそれぞれ分波してマルチフレーム信号とし、この複数のマルチフレーム信号を時分割によりほぼ同時に復調し、この復調されたマルチフレーム信号をデマルチフレーム化してパラレル信号に変換し、このパラレル信号をシリアル信号に変換したシリアル信号に対して前記マルチキャリア変調装置と同様のアルゴリズムにより一定時間毎に変更された順列によりビットデインターリーブを行うことにより、高度で秘匿性の高い秘匿処理を容易に実現することができる。
【００１４】
すなわち、本発明の第一の観点は、シリアル信号をパラレル信号に変換した後にマルチフレームにより送信する送信装置であって、マルチフレーム化する際の信号の順列を一定時間毎にランダムに変更するアルゴリズムを有し、前記アルゴリズムに従い一定時間毎に変更される信号順列によりマルチフレーム信号を送信する手段を有することを特徴とする送信装置である（請求項１）。
【００１５】
さらに、本発明の送信装置は、前記マルチフレーム信号をマルチキャリアにより送信する手段を備え、この送信する手段は、信号順列を決定するための前記アルゴリズムと連動してマルチキャリアのキャリア数および帯域幅およびフレーム長を変更して送信する手段を備えることができる（請求項２）。
【００１６】
また、本発明の第二の観点は、本発明の送信装置と対向して通信する受信装置であって、マルチフレーム化する際の信号の順列を一定時間毎にランダムに変更する本発明の送信装置が有するアルゴリズムと共通のアルゴリズムを有し、マルチフレーム化された信号を前記アルゴリズムにより一定時間毎に変更された信号順列にしたがって受信する手段を有することを特徴とする受信装置である（請求項３）。
【００１７】
さらに、本発明の受信装置は、前記マルチフレーム信号をマルチキャリアにより受信する手段を備え、この受信する手段は、信号順列を決定するための前記アルゴリズムと連動してマルチキャリアのキャリア数および帯域幅およびフレーム長が変更されたマルチキャリア信号を受信する手段を備えることができる（請求項４）。
【００１８】
また、本発明の第三の観点は、本発明の送信装置と、本発明の受信装置とを備えたマルチフレーム通信システムであって、前記マルチフレーム化する際の信号の順列を一定時間毎にランダムに変更するアルゴリズムを実行するときに、前記送信装置および前記受信装置が共通に有する共通鍵によって生成されたランダムパターンを用いる手段を備えたことを特徴とする（請求項５）。
【００１９】
あるいは、本発明のマルチフレーム通信システムは、前記アルゴリズムによって一定時間毎に信号順列の変更を行う際に、前記送信装置および前記受信装置における前記変更のタイミングを示すビット列を付加する手段と、そのビット列によりタイミングを合わせて信号順列を変更する手段とを備えたことを特徴とする（請求項６）。
【００２０】
また、本発明の第四の観点は、シリアル信号をパラレル信号に変換する手段と、このパラレル信号をマルチフレーム化する手段と、このマルチフレーム化されたそれぞれのマルチフレーム信号を時分割によりほぼ同時に変調する手段と、この同時に変調されたマルチフレーム信号をそれぞれ合波したマルチキャリア信号を送出する手段と、前記シリアル信号に対して特定のアルゴリズムにより一定時間毎に変更する順列によりビットインターリーブを行う手段とを備えたマルチキャリア変調装置である（請求項７）。
【００２１】
また、本発明の第五の観点は、本発明のマルチキャリア変調装置と対向して通信するマルチキャリア復調装置であって、受信したマルチキャリア信号をそれぞれマルチフレーム信号に分波する手段と、この分波する手段により分波されたそれぞれのマルチフレーム信号を時分割によりほぼ同時に復調する手段と、復調されたマルチフレーム信号をデマルチフレーム化してパラレル信号に変換する手段と、このパラレル信号をシリアル信号に変換する手段と、このシリアル信号に対して本発明のマルチキャリア変調装置と同様のアルゴリズムにより一定時間毎に変更する順列によりビットデインターリーブを行う手段とを備えたマルチキャリア復調装置である（請求項８）。
【００２２】
また、本発明のマルチキャリア変調装置と、マルチキャリア復調装置とを備えたマルチフレーム通信システムは、ビットインターリーブまたはビットデインターリーブの順列を一定時間毎に変更するための前記アルゴリズムを実行するときに、前記マルチキャリア変調装置および前記マルチキャリア復調装置が共通に有する共通鍵によって生成されたランダムパターンを用いる手段を有することを特徴とする（請求項９）。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の効果は、マルチフレーム信号を用いて通信する通信装置および変復調装置において、高度で秘匿性の高い秘匿処理を容易に実現することにより、他者に傍受されない通信を実現することにある。また、通信装置および変復調装置の内部処理により実現できるため、これを低コストにて実現することができる。さらに、マルチフレーム信号とマルチキャリア通信の組み合わせによって、他者に通信を傍受される危険性を著しく低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第一実施例）
本発明第一実施例の送信装置の信号処理の例を図１を参照して説明する。図１は第一実施例の送信装置の要部ブロック構成および信号の形態を示す図である。図１において送信装置に入力されたシリアル信号は、シリアル／パラレル変換部１によりシリアル信号からパラレル信号に変換された後に、マルチフレーム化部２によりマルチフレーム化がなされる。この際、信号順列は、アルゴリズム実行回路３により特定のアルゴリズムに従ってｔ秒毎にランダムに決定され、その決定された順列に基づき生成されたマルチフレーム信号が送信される（請求項１）。
【００２５】
（第二実施例）
本発明第二実施例の受信装置の信号処理の例を図２を参照して説明する。図２は第二実施例の受信装置の要部ブロック構成および信号の形態を示す図である。図２において受信された信号は、第一実施例の送信装置と同様のアルゴリズムに従い、アルゴリズム実行回路１３によりｔ秒毎にランダムに決定された信号順列に合わせてデマルチフレーム化部１２によりデマルチフレーム化処理され、パラレル／シリアル変換部１１によりパラレル信号からシリアル信号に変換される（請求項３）。
【００２６】
（第三実施例）
本発明第三実施例のアルゴリズム実行回路によるランダムパターン生成方法を図３を参照して説明する。図３は送信装置および受信装置の双方を含めた要部ブロック構成および処理の流れを示す図である。図３において、送信装置１０のマルチフレーム信号の信号順列を決定するアルゴリズム実行回路３が生成するランダムパターンと、受信装置２０のアルゴリズム実行回路１３が生成するランダムパターンは、両方が共に有する共通の共通鍵によってｔ秒毎に決定される（請求項５）。
【００２７】
（第四実施例）
本発明第四実施例の送信装置および受信装置の信号処理の例を図４を参照して説明する。図４は第四実施例のマルチフレーム化部およびデマルチフレーム化部の信号の形態を示す図である。図４において、送信装置では、パラレル変換された信号がマルチフレーム化部２によりマルチフレーム化され、信号順列が特定のアルゴリズムによりｔ秒毎にランダムに変更されるが、タイミングビット付加部４は、ｔ秒の間に送出されるビット数毎に特定のビット数よりなるユニークなビットパターンを同期ビットＴとして挿入する。これを信号順列の変更のタイミングを示す信号として利用することができる。
【００２８】
受信装置のデマルチフレーム化部１２は、ｔ秒毎のユニークなパターンである同期ビットＴを検出することにより、信号順列が変更されたタイミングを計り、これに同期させて送信装置と同様の信号順列によりデマルチフレーム化を行うことにより、信号順列変更のタイミングずれによるビット欠落とビット誤りを防止することができる（請求項６）。
【００２９】
（第五実施例）
本発明第五実施例の送信装置および受信装置の信号処理の例を図５を参照して説明する。図５はマルチフレーム信号とマルチキャリア信号との関係を示す図である。図５において、送信装置および受信装置は、マルチフレーム信号を用いたマルチキャリア信号により通信を行っている。変更前の状態では送信装置および受信装置は、それぞれＦ１からＦ８までのマルチフレームを使用し、マルチフレームのフレーム長は同期Ｔビットを含めて１０ビットを１フレームとし、１つのマルチフレームを１つの送信キャリアとしてマルチキャリア通信を行っている。
【００３０】
送信装置および受信装置においてマルチフレーム信号はそれぞれのフレーム長を１０ビットの倍数で任意に変更され、これに合わせてマルチキャリア信号のキャリア数と帯域幅も任意に変更される（請求項２、４）。
【００３１】
図５において、変更後の状態ではＦ１からＦ５までの５つのマルチフレーム信号は、Ｆ１は２０ビット、Ｆ２は１０ビット、Ｆ３は１０ビット、Ｆ４は３０ビット、Ｆ５は１０ビットのフレーム長となり、これに合わせてマルチキャリア信号のキャリア数は５キャリア、帯域幅はＦ１は２倍、Ｆ２は１倍、Ｆ３は１倍、Ｆ４は３倍、Ｆ５は１倍となっている。
【００３２】
このようなマルチフレーム信号とマルチキャリア通信の組み合わせによって、他者に通信を傍受される危険性を著しく低減することが可能となる。
【００３３】
（第六実施例）
本発明第六実施例のマルチキャリア変調装置の信号処理の例を図６を参照して説明する。図６は第六実施例のマルチキャリア変調装置の要部ブロック構成および信号の形態を示す図である。図６において送信信号は、シリアル信号処理部３０において、アルゴリズム実行回路３５により特定のアルゴリズムによりｔ秒毎に変更される順列にしたがって、ビットインターリーブされる。ビットインターリーブされた送信信号は、シリアル／パラレル変換部３１によりシリアル信号からパラレル信号に変換された後に、マルチフレーム処理部３２においてマルチフレーム化され、それぞれの信号は時分割変調回路３３において、任意の速度で時分割により変調され、変調された各信号はマルチフレームフィルタバンク３４において、異なる周波数の任意の帯域に合成されてマルチキャリア信号として送出される（請求項７）。
【００３４】
（第七実施例）
本発明第七実施例のマルチキャリア復調装置の信号処理の例を図７参照して説明する。図７は第七実施例のマルチキャリア復調装置の要部ブロック構成および信号の形態を示す図である。図７において受信信号は、異なる周波数の任意の帯域のマルチキャリア信号として受信され、マルチフレームフィルタバンク４４において分波された後に、時分割復調回路４３において復調され、デマルチフレーム処理部４２においてデマルチフレーム化された後に、パラレル／シリアル変換部４１によりシリアル信号に変換され、このシリアル信号は、シリアル信号処理部４０において、アルゴリズム実行回路４５により図５のマルチキャリア変調装置と同様の特定のアルゴリズムによってｔ秒毎に変更される順列に従ってデビットインターリーブされる（請求項８）。
【００３５】
（第八実施例）
本発明第八実施例のアルゴリズム実行回路によるランダムパターン生成方法を図８を参照して説明する。図８は送信装置および受信装置の双方を含めた要部ブロック構成および処理の流れを示す図である。図８において、マルチキャリア変調装置５０のビットインターリーブの信号順列を決定するアルゴリズム実行回路３５が生成するランダムパターンと、マルチキャリア復調装置６０のアルゴリズム実行回路４５が生成するランダムパターンは、両方が共に有する共通の共通鍵によってｔ秒毎に決定される（請求項９）。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、従来と比較して他者に通信を傍受される危険性を著しく低減させることができると共に、低コストにてこれを実現することができるので、通信の秘匿性能が高く安価な通信装置の開発に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第一実施例の送信装置の要部ブロック構成および信号の形態を示す図。
【図２】第二実施例の受信装置の要部ブロック構成および信号の形態を示す図。
【図３】送信装置および受信装置の双方を含めた要部ブロック構成および処理の流れを示す図。
【図４】第四実施例のマルチフレーム化部およびデマルチフレーム化部の信号の形態を示す図。
【図５】マルチフレーム信号とマルチキャリア信号との関係を示す図。
【図６】第六実施例のマルチキャリア変調装置の要部ブロック構成および信号の形態を示す図。
【図７】第七実施例のマルチキャリア復調装置の要部ブロック構成および信号の形態を示す図。
【図８】送信装置および受信装置の双方を含めた要部ブロック構成および処理の流れを示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１、３１  シリアル／パラレル変換部
２  マルチフレーム化部
３、１３、３５、４５  アルゴリズム実行回路
４  タイミングビット付加部
１０  送信装置
１１、４１  パラレル／シリアル変換部
１２  デマルチフレーム化部
２０  受信装置
３０、４０  シリアル信号処理部
３２  マルチフレーム処理部
３３  時分割変調回路
３４、４４  マルチレートフィルタバンク
４２  デマルチフレーム処理部
４３  時分割復調回路
５０  マルチキャリア変調装置
６０  マルチキャリア復調装置
【図１】
2005348135.tif 000003
【図２】
2005348135.tif 000004
【図３】
2005348135.tif 000005
【図４】
2005348135.tif 000006
【図５】
2005348135.tif 000007
【図６】
2005348135.tif 000008
【図７】
2005348135.tif 000009
【図８】
2005348135.tif 000010