(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に符号化処理を行う符号器と前記符号化処理された信号を送信する送信機とを具備してなる送信部と、
前記符号化処理された信号を受信する受信機と前記受信機で受信された前記符号化処理された信号に復号化処理を行う復号器とを具備してなる受信部とを備え、
前記符号器において、前記入力される信号に対して第１の誤り訂正符号と、前記受信側における復号時にビット誤りが拡大する拡大符合と、第２の誤り訂正符合との３段階からなる３段符号化を行い、
前記復号器では、その逆に前記符号化された信号に対して前記第２の誤り訂正符合と、前記ビット誤り拡大符号と、前記第１の誤り訂正符合との順番で復号化することを特徴とする暗号通信装置。
【請求項２】
前記第２の誤り訂正符合の能力は、前記受信部において前記符号化処理された信号を正規に受信する正規受信者のビット誤りが訂正可能であるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の暗号通信装置。
【請求項３】
前記正規受信者以外の前記符号化処理された信号の受信者を不正受信者と定義した時、
前記不正受信者のビット誤り率をPeveとし、前記正規受信者のビット誤り率をPbobとすれば、Peve > Pbobとなる手段を有することを特徴とする請求項２記載の暗号通信装置。
【請求項４】
前記不正受信者のビット誤り率Peveが前記正規受信者のビット誤り率Pbobよりも大きくなる（Peve > Pbob）手段を有し、
前記第２の誤り訂正符合の能力が、前記正規受信者のビット誤り率Pbobでは訂正可能であるが前記不正受信者のビット誤り率Peveでは訂正できない程度に設定され、
前記誤り拡大符号の復号時に、前記不正受信者の誤り率が増大することを特徴とする請求項３記載の暗号通信装置。
【請求項５】
前記送信部と前記正規受信者間で予め種鍵が共有され、
前記３段符号化により符号化された２値の信号がキャリア光を用いて伝送される際に、前記種鍵を用いて互いに非直交な送信基底の中からひとつが選択され、
前記送信基底を用いて前記符号化された２値の信号が伝送され、
前記受信部では前記種鍵を用いて受信基底が選択された上で受信され、
前記符号化された２値の信号が前記３段符号化により復号化されることを特徴とする請求項４記載の暗号通信装置。
【請求項６】
前記送信部から前記受信部へのキャリア光にアンチスクイズド光を用いることを特徴とする請求項２記載の暗号通信装置。
【請求項７】
前記送信部から前記受信部へのキャリア光に揺らぎを重畳した光を用いることを特徴とする請求項２記載の暗号通信装置。
【請求項８】
前記送信部に乱数発生器と位相変調器を具備し、
前記乱数発生器と前記位相変調器を用いて付加的にキャリア光に乱数が重畳されることを特徴とする請求項２記載の暗号通信装置。
【請求項９】
２値にされた信号列は２値の乱数を加えてビット列が長くされ、
前記長くされたビット列は並べ替えが行なわれ、
その後前記３段符号化を用いて符号化されることを特徴とする請求項２記載の暗号通信装置。
【請求項１０】
前記送信部と前記受信部で予め種鍵が共有され、
２値にされた信号は前記種鍵により暗号化され、
その暗号化された信号列に乱数を加えてビット列が長くされ、
前記長くされたビット列は並べ替えが行なわれ、
その後前記３段符号化により符号化されて伝送され、
前記受信部では前記３段符号化により復号化され、
暗号列と乱数が分離され、
前記暗号列は前記種鍵で復号化され、
前記乱数は次回の送受信のための種鍵にされることを特徴とする請求項２記載の暗号通信装置。
【請求項１１】
前記送信側と前記受信側で予め種鍵が共有され、
２値にされた信号は前記種鍵の一部により暗号化され、
その暗号化された信号列は２値の乱数を加えてビット列が長くされ、
前記長くされたビット列は並べ替えが行なわれ、
その後前記３段符号化により符号化され、
符号化された２値の信号を伝送する際に前記一部を除いた残りの種鍵を用いて互いに非直交な送信基底の中からひとつが選択され、
その基底を用いて信号が伝送され、
前記受信部では前記種鍵を用いて受信基底が選択された上で受信され、
前記３段符号化により復号化され、
暗号列と乱数が分離され、
前記暗号列は前記種鍵を用いて復号化され、
前記乱数は、次回の送受信における暗号化のための種鍵と前記送信基底の選択のための種鍵に用いられることを特徴とする請求項２記載の暗号通信装置。
【請求項１２】
前記送信部から前記受信部へのキャリア光にアンチスクイズド光を用いることを特徴とする請求項１１記載の暗号通信装置。
【請求項１３】
前記送信部から前記受信部へのキャリア光に揺らぎを重畳した光を用いることを特徴とする請求項１１記載の暗号通信装置。
【請求項１４】
前記送信部に乱数発生器と位相変調器を具備し、
前記乱数発生器と前記位相変調器を用いて付加的にキャリア光に乱数が重畳されることを特徴とする請求項１１記載の暗号通信装置。
【請求項１５】
前記第１の誤り訂正符号を省略したことを特徴とする請求項１記載の暗号通信装置。
【請求項１６】
入力信号に符号化処理を行う符号器と前記符号化処理された信号を送信する送信機とを具備してなる送信部と、
前記符号化処理された信号を受信する受信機と前記受信機で受信された前記符号化処理された信号に復号化処理を行う復号器とを具備してなる受信部とを備え、
前記符号器において、第１の誤り訂正符号化と、復号時にビット誤りが拡大する符号及び誤り訂正符号の２段階からなる符号化を２回以上繰り返し、
前記復号器において、符号化時とは逆の順番で復号することを特徴とする暗号通信装置。
【請求項１７】
前記第１の誤り訂正符号を省略したことを特徴とする請求項１６記載の暗号通信装置。
【請求項１８】
請求項１記載の暗号通信装置の送信部を用いて構成することを特徴とする送信装置。
【請求項１９】
請求項１記載の暗号通信装置の受信部を用いて構成することを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暗号通信装置に係り、特に光通信あるいは一般の通信において安全性を向上させるための符号に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通信における秘匿性の要求は古来より未来に亘る永遠のテーマであり、近年のネットワーク社会においては暗号学の発展によりその要求を確保してきた。一般に暗号の強度は、正規受信者と盗聴者が同じ信号を得ると仮定し、解読がどの程度困難かにより評価する。解読は数学的なものなので暗号はソフト的なものであり、ハード的要素を含まない。一方、現在研究が活発な量子暗号は物理法則的な原理を用いたもので、暗号の分野においてハード的な要素が検討される背景ができ始めている。
【０００３】
光通信やその他一般の通信は通信路及びそこを伝播するキャリアにより実現されるものでハードがあって初めて実現されるものである。いわゆる量子暗号とは趣が異なるが、安全な光通信を実現するために光の揺らぎを利用することがすでに提案されている。現在、通信における中長距離伝送は主として光ファイバを伝送路とし、レーザーダイオード（ＬＤ）からの出力光が信号光として用いられている。ＬＤからの出力光はコヒーレント状態と呼ばれる状態でよく記述され、２つの直交位相成分の揺らぎの大きさが等しく、真空揺らぎと同じ大きさである。電磁場の揺らぎは制御することが可能で、直交位相成分の片側の揺らぎを小さくし、もう一方を大きくしたものはスクイズド状態と呼ばれ、この大きくなった側の揺らぎ（アンチスクイズド成分）により盗聴を困難にし、安全な通信を実現しようとした発明が特許文献１（非特許文献１）である。この発明は、正規受信者のビット誤り率（Bit Error Rate:BER）を劣化させることなく盗聴者のBERを劣化させることを特徴としている。ビット誤りは正確な情報伝送を阻止するもので、BERに関する正規受信者と盗聴者の差異は、その分だけ通信の安全性を向上させることを意味する。
【０００４】
アンチスクイズを用いた通信に関する発明は光の性質を利用して正規受信者と盗聴者間にBERに関する差異を故意に作り出そうとするものであるが、一般に盗聴は密かに行うものであり、盗聴者は正規受信者に比べて不利な状況で傍受することも多い。その意味で、正規受信者と盗聴者間のBERに関する差異は特別な手法を用いなくても存在しえるものでもある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１２９３８６号公報
【非特許文献１】T. Tomaru and M. Ban, Phys. Rev. A 74, 032312 (2006)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アンチスクイズを用いた方法により正規受信者のBER (Pbob)と盗聴者のBER (Peve)間に差異（Peve > Pbob）を作れるならば、あるいは一般の通信においてもそのような状況があるので、そのBERの差を如何に有効に利用するのかが課題になる。例えば、正規受信者のBERが10―９以下に設定されたとする。盗聴者のBERが0.5ならば完全に安全な通信と言える。しかし、盗聴者のBERが例えば10―５程度であれば確かに正規受信者との差異分だけ安全性が向上するものの、完全に安全な通信とは言えない。この不完全な安全性を完全な安全性に近づけることが本発明で解決しようとする課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の誤り訂正符号、復号時にビット誤りが拡大する符号（誤り拡大符合）、第２の誤り訂正符合の３段階からなる符号化を行い、復号時に正規受信者と盗聴者間のBERに関する差異を拡大し、盗聴者のBERを0.5に近づける。符号化時の順番は第１の誤り訂正符合、誤り拡大符号、第２の誤り訂正符合であるが、復号時はその逆になり第２の誤り訂正符合、誤り拡大符号、第１の誤り訂正符合の順番となる。一般に誤り訂正符合の訂正能力はBERに依存し、BERが高くなるほど訂正能力は下がる。さらにあるBER以上になると訂正能力がほとんどなくなり、場合によっては誤り訂正を通してBERが増加することすらありえる。
【０００８】
そこで、まず誤り訂正が可能か不可能かの閾値となるBERが、正規受信者と盗聴者のBERの中間になるように第２の誤り訂正符合を設定する。この設定により、復号時に正規受信者と盗聴者間のBERに関する差異が拡大される。次に誤り拡大符号を復号することを通してBERが大きくなり、盗聴者のBERが0.5に近づく。誤り拡大符号を復号する段階で正規受信者のBERが完全に0になっていなければ正規受信者のBERも大きくなってしまうが、引き続く第１の誤り訂正符合の復号により盗聴者のBERを大きく維持したまま正規受信者のBERは十分に小さくできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、正規受信者のBER (Pbob)と盗聴者のBER (Peve)の間に差異(Pbob < Peve)を作ることができれば本発明によりその差異を拡大できることが示され、その結果、その差異を利用して安全な通信が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本発明による暗号通信装置の基本的部分の一例を示すブロック図である。信号は符号器１００により３段階の符号化が行われる。まず符号器１５１により第１の誤り訂正符合化される。次に符号器１５２により誤り拡大符号化される。誤り拡大符号とは復号時にBERが増大する符号である。続いて符号器１５３により第２の誤り訂正符合化される。この３段階で符号化が完了し、送信機２００を通して伝送路９０１に送信される。伝送路９０１は光通信の場合は光ファイバである。伝送後は受信機３００において受信され、送信前の符号語になって、３段階からなる復号器４００により復号化される。復号化は符号化の際とは逆の順番で行う。即ち、まず符号器４５３により第２の誤り訂正符合が復号化され、次に符号器４５２により誤り拡大符号が復号化され、最後に符号器４５１により第１の誤り訂正符号が復号化されて信号に戻る。
【００１２】
符号器１５３から復号器４５３までの間に通常は様々なノイズ源がありビット誤りが生じる。第２の誤り訂正符合はこれらのビット誤りを訂正するために装備するものである。したがって、この第２の誤り訂正符合の能力は正規受信者が受信機３００で受けた生の信号に対して十分に誤り訂正可能なように設定されるべきものである。ここでもし完全に誤りを訂正できたならば、復号器４５２による誤り拡大符号の復号化を行ってもビット誤りは生じない。もし誤り訂正が完全でなく、ビット誤りが少しでも残っていれば誤り拡大符号の復号化（４５２）によりBERが増加する。しかしながら、引き続いて第１の誤り訂正符合を復号化するので（４５１）、正規受信者のBERは必要となるレベルまで小さくすることができる。尚、第２の誤り訂正符合の復号時（４５３）にビット誤りを完全になくすことができる場合は、第１の誤り訂正符合を省略することができ、図１においては符号器１５１と復号器４５１を省略することができる。
【００１３】
不正受信者がいて盗聴を行おうとした場合を想定する。通常盗聴は密かにおこなうものなので盗聴者の受信条件は正規受信者の条件よりも悪いことが多い。この場合、復号器４５３への入力符号語の盗聴者のBERは正規受信者よりも悪くなる（Pbob > Peve）。あるいは実施例２に示すように故意に盗聴者のBERを正規受信者のBERよりも大きくなるように通信手段を講じることができる。安全で理想的な通信とは正規受信者に対してはBERが零で盗聴者に対しては0.5になる場合である。そこで第２の誤り訂正符合の性能は正規受信者のBERならば誤り訂正可能であるが、盗聴者のBERに対しては誤り訂正が不可能あるいは不十分なように設定する。誤り訂正符合の訂正能力は一般にBERに依存する。
【００１４】
第２の誤り訂正符合に用いるものはBERの増加と共に急激に誤り訂正能力が落ちる符号が好ましい。誤り訂正可能か不可能かの閾値となるBERが、正規受信者のBERよりは大きく、盗聴者のBERよりは小さく設定されればよい。この設定により復号器４５３による第２の誤り訂正符合の復号化を通して正規受信者のBERは十分に小さくなるかあるいは無くなるが、盗聴者のBERは小さくならない。即ち、正規受信者と盗聴者間のBERに関する差異が拡大する。盗聴者に関してはBERが大きいまま符号器４５２により誤り拡大符号が復号化されるのでさらにBERが増加する。誤り拡大率を十分に大きく設定しておけば盗聴者はほとんど情報を得られないことになり、安全な通信が実現される。盗聴者も引き続く復号器４５１で第１の誤り訂正符号が復号化されるが、BERが大きくもはやビット誤りを訂正することはできない。
【実施例２】
【００１５】
実施例１内で言及したように、盗聴者のBERが正規受信者のBERよりも大きくなる通信手段があり、アンチスクイズド光を用いた方法がその具体例である（特許文献１、非特許文献１）。アンチスクイズド光とは、通常のレーザー光（コヒーレント光）が位相空間内で円形の揺らぎを示すのに対して、楕円形になっているものである。このアンチスクイズド光を位相0、πでphase-shift keying (PSK)で光伝送することを考える（図２Ａ）。PSKでは図３に示すように受信機３００において平衡型ホモダイン検出と呼ばれる局発光源３１１を用いた方法で受信される。局発光と信号光は50:50のビームスプリッタ３１２で分割合波され、２つの光検出器３１３及び３１４で電気信号に変換され、それらの差信号が最終的な出力となる。この受信過程は図２Ａにおいて任意の座標軸に射影することに相当し、射影軸方向は信号光と局発光の位相に依存する。位相0、 πを“1”、 “0”として正しく識別するためには射影軸はq軸であることが好ましく、その様子を示したのが図２Ｂである。この場合、アンチスクイジングにより広がった揺らぎの影響は受けずに正しく受信できる。しかし、もし図２Ｃ、２Ｄに示すように、信号光と局発光の相対位相が不適当でアンチスクイジングの方向が射影軸に対して傾いている場合、図２Ｄに示すように“1”及び“0”信号の確率分布が重なりBERが増加する。盗聴者のBERを正規受信者のBERよりも大きくできるのはこの原理を利用する。
【００１６】
予め送信者と正規受信者間で種鍵を共有している場合を考える。送信側ではこの種鍵を元に擬似乱数発生器２３０を用いて位相φを決定し、信号に重畳して位相0+φ、 π+φとして送信する。受信側では同じ種鍵と擬似乱数発生器３２０を用いて位相φを決定し、位相変調器を用いて−φの位相変調をしてから平衡型ホモダイン検出する。φは相殺されているので正規受信者は正しく“1”、“0”を判定できる。一方、盗聴者は種鍵を共有していないので位相φの情報なしで受信しなければならず、アンチスクイズド光の広がった揺らぎの影響を受けてBERが劣化する。図４は、実施例１のシステムに本実施例で示したアンチスクイズド光を用いること且つ送信基底をランダムに振ることを加えた場合に対するブロック図である。本実施例での効果により、正規受信者と盗聴者の間にBERに関する差異を作ることができ、その差異を実施例１で述べた３段階の符号化復号化により拡大することができて通信の安全性が向上する。
【００１７】
尚、PSKのための局発光源は図３に示すように受信機内に設置することも可能であるが、信号光と局発光の相対位相を安定に維持するために、パイロットキャリアとして送信側から送る方法も有効である。また、信号光を受信機内で２分割し、１ビット遅延させてからそれらを干渉させる方法(Differential phase-shift keying: DPSK)も有効である（図５）。これは信号光自身を局発光に利用しているとも言える。
【００１８】
本実施例ではアンチスクイズド光の広がった揺らぎを有効に利用することを述べたが、通常のレーザー光（コヒーレント光）に乱数発生器や熱揺らぎを用いて位相揺らぎを故意に与え、アンチスクイズド光の代わりにすることも可能である。その具体例を図６Ａ−Ｂ及び図７Ａ−Ｂに示す。図６Ａはアンチスクイズ分の揺らぎを揺らぎ発生器２１３で発生させ位相変調器２２０で重畳するものである。図７Ａは揺らぎ発生器２１３の出力を直接レーザーダイオード(LD)に入力した例で、発振周波数が揺らぎ、位相揺らぎと同様な効果が得られる。図６Ａ及び図７Ａにおいて揺らぎ発生器２１３として乱数発生器２１２を用いた場合をそれぞれ図６Ｂ及び図７Ｂに示す。
【００１９】
尚、アンチスクイズド光や付加的な揺らぎを用いない場合でも（通常のレーザー光を使用）、送信基底を振ることにより種鍵を知らない盗聴者は正確に受信することが困難になるので盗聴者のBERを正規受信者のBERよりも大きくすることができる。もちろん、アンチスクイズド光や付加的な揺らぎを用いた方が盗聴はより困難になる。
【実施例３】
【００２０】
実施例１及び２においては、正規受信者と盗聴者間にBERの差異を作り、それを拡大することを通して盗聴者に意味のある情報を与えず、安全な通信が実現できることを示した。この方法は従来の通信に付加的に搭載できるものであり、したがって従来そして今後発展する暗号と併用できるものである。図８に擬似乱数を用いた暗号を搭載した場合のブロック図を示す。ここでは共通鍵暗号方式を想定する。公開鍵暗号方式でも復号処理の細部が異なるだけで原理は同様である。送信者と正規受信者は予め種鍵を共有するものとする。送信側において種鍵を用いて暗号化（暗号器１０。擬似乱数を使用）された信号は符号器１００に入力する。暗号化された信号に対して実施例１で述べた３段階の符号化を直接行っても良いが、さらに盗聴を困難にするために、乱数発生器１１０からの出力と暗号化された信号をまず混合し、さらにビット並び替えを行う。盗聴者にとって乱数は完全にでたらめなデータ列であり、信号列に乱数がちりばめられていれば盗聴は益々困難である。この処理の後、実施例１と同様に１５１、１５２、１５３による３段階の符号化を行い、送信機２００から送信される。受信機３００で受信した信号は４５３、４５２、４５１の順番に復号化され、送信側とは逆の過程でビットの並び替えが行われ、信号列と乱数列に分離される。信号列はまだ暗号化された状態なので、予め共有された種鍵を用いて復号化され（復号器２０）、元々の信号に戻る。
【００２１】
信号列と分離された乱数列は盗聴を困難にするために導入されたものであったが、本実施例の送受信過程を通して送信者と受信者で共有できたことになる。この共有された乱数を暗号化のための新たな種鍵とすればさらに盗聴を困難にすることができる。また、ビット並べ替えのルールを種鍵が規定するようにしておけば、この新たに共有された種鍵を用いてビット並べ替えの規定を順次更新していくことができる。
【実施例４】
【００２２】
実施例３においては送信機と受信機に関して具体例は述べなかった。実施例２の場合と同様にアンチスクイズド光をキャリア光とし、送信基底を振る方法を用いることは有効である。その場合のブロック図が図９である。この場合、送受信者間で予め共有される種鍵は暗号化のための種鍵１と送信基底決定のための種鍵２の２箇所で利用される。送受信者間で新たに共有される乱数発生器１１０からの出力乱数は種鍵１と種鍵２の両者の更新に対して利用される。
【実施例５】
【００２３】
実施例４までは３段階からなる符号化を例に述べた。そこでは、第２の誤り訂正符合の復号（復号器４５３）を通して正規受信者と盗聴者間でBERに関して十分に差異を拡大できることと、誤り拡大符号の復号時（復号器４５２）に盗聴者のBERを十分に劣化できることが前提になっている。これらの前提が不十分な場合、図１０に示すように誤り拡大符号と誤り訂正符合を繰り返し適用すればよい。2n番目の符合化が誤り拡大符号であり、2n+1番目の符合化が誤り訂正符合である（nは自然数）。復号化は符合化とは逆の順番で行い、各誤り訂正符合の復号時に正規受信者と盗聴者間でBERの差異を拡大し、各誤り拡大符号の復号時に盗聴者のBERを劣化させる。各誤り拡大符号の復号時には正規受信者のBERも劣化するが、これは引き続く次の誤り訂正符合の復号時に是正される。
【００２４】
実施例２から４までの手法はそのまま本実施例にも適用可能である。
【実施例６】
【００２５】
実施例５まででは誤り拡大符合の具体例に関しては言及してこなかった。ここでは誤り拡大符号の初歩的な例を述べる。まず信号のビット列をnビットずつのブロックに分け、各ブロックのビットをx0, x1, x2, …, xn-1（各ビットは0 or 1）とする。符合化は（式１）により行う。
【００２６】
【数１】
0005189900.tif 000002
y0, y1, y2, …, yn-1（各ビットは0 or 1）が符号語であり、“＋”は論理和を表す。復号は(式２)により行われる。
【００２７】
【数２】
0005189900.tif 000003
y0にビット誤りが生じた場合、復号後はx0のみのビット誤りになるが、yn-1にビット誤りが生じた場合はx0, …, xn-1のすべてのビットが誤りになる。一般的にはyiにビット誤りが生じた場合、復号後はi+1個のビット誤りになる。平均的には１個のビット誤りが復号後は(n+1)/2個になる。即ち、誤りが拡大する。但し、伝送路においてビット誤りがなければ（式２）を通して正確に復号化される。
【００２８】
安全な通信を実現するためには、正規受信者に対しては誤りがなく、盗聴者に対しては誤り率が大きければよい（理想的には0.5）。誤り拡大符号を実装するにあたっては、誤り拡大符号の復号前に正規受信者に対しては誤り率が零に近いこと、盗聴者に対してはできるだけ誤り率が大きいことが必要である。復号器４００においてまず第２（第n）の誤り訂正符合の復号を行うのはこれを実現するためである。正規受信者のBERが盗聴者のBERよりも小さければ、適当な誤り訂正符合により正規受信者のビット誤りは訂正するが盗聴者のビット誤りは十分に訂正できないことが可能である。正規受信者に対する誤り訂正が不十分な場合、誤り拡大符号によりビット誤りが増えるが、これは引き続く第１（第(n-1)）の誤り訂正符合の復号により是正される。第２（第n）の誤り訂正符合及び誤り拡大符号の復号を通して正規受信者と盗聴者間でBERに関する差異が拡大しているので、第１の誤り訂正符合では盗聴者はほとんど誤り訂正ができない。
【実施例７】
【００２９】
実施例６における誤り拡大符号は誤りが生じているビットに依存して復号時のビット誤りの数が変化した。実装するに当たっては極力このビット依存性を小さくすることが望ましい。そこで２次元的に符合化することを考える。信号のビット列をn2個ずつのブロックに分け、各ブロックのビットをxij (i , j = 0, 1, 2, …, n-1)とする。符合化に当たり、まず（式３、４）によりyij (i , j = 0, 1, 2, …, n-1)を定義して列方向の符合化を行う。
【００３０】
【数３】
0005189900.tif 000004
【００３１】
【数４】
0005189900.tif 000005
次に（式５）によりzijを定義してyijをずらした上で（式６、７）により行方向の符合化を行う。
【００３２】
【数５】
0005189900.tif 000006
【００３３】
【数６】
0005189900.tif 000007
【００３４】
【数７】
0005189900.tif 000008
wijが最終的な符号語である。（式５）による並べ替えにより復号時における誤り拡大のビット依存性が縮小される。復号は（式８）により行われる。
【００３５】
【数８】
0005189900.tif 000009
この２次元的な符合化により復号前の１個のビット誤りは復号後に平均で(n+1)2/4個になる。
実施例６及び本実施例における符号では復号前にブロック内に２箇所以上のビット誤りがある場合、ビット誤りが相殺されるビットもある。あるいはブロック内にビット誤りがなければ復号後もビット誤りがない。盗聴者に対しては完全にランダムで0.5のBERが理想的である。これを実現するためには実施例６や本実施例の方法で符合化を行った後、ブロックをまたがってビット並べ替えを行い、その上で再度ブロック別に同様な誤り拡大符号化を行えばよい。このビット並べ替えと誤り拡大符合化を繰り返し実装すれば盗聴者のビット誤りに関するランダム性はさらに増す。
【実施例８】
【００３６】
実施例７までは暗号通信装置を構成するものとして、送信側、伝送路、受信側を一括してその実施例を述べた。しかしながら、送信側、伝送路、受信側はそれぞれ独立に構成してそれらをつなぐことによりシステムを構成できるものである。したがって、実施例７までの構成の送信側の部分のみを用いて送信装置を構成することができる。また同様に、実施例７までの構成の受信側の部分のみを用いて送信装置を構成することができる。
【００３７】
以上、誤り拡大符号の実施例を述べ、また信号伝送部にはアンチスクイズド光をキャリアとして送信基底を振るシステムを中心に実施例を述べた。本特許はこれらの例に限定するものではなく、正規受信者と盗聴者のBERに関する差異を拡大する一般的な方法論を展開したものであることを付記する。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
正規受信者のBERが盗聴者のBERよりも小さい場合、両者の差を利用して安全な通信が可能になる。しかしながら、この差異を如何に利用するかが未踏の課題であった。本発明では誤り拡大符号なる方法論を用いて実現できることを示した。盗聴は密かに行う行為であり、受信の条件が正規受信者よりも不利な状況は多い。その意味で、盗聴者のBERが正規受信者よりも大きい状況はしばしば存在する。この状況が実現した際に、安全な通信を実現可能にするのが本特許であり、その利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による符合化復号化の基本構成の一例を示すブロック図。
【図２Ａ】位相空間におけるアンチスクイズド光を用いた２値信号の揺らぎを示す模式図。
【図２Ｂ】q軸方向に射影した２値アンチスクイズド光の確率分布を示す模式図。
【図２Ｃ】２値を表す位相がφ、φ＋πの場合の位相空間におけるアンチスクイズド光の揺らぎを示す模式図。
【図２Ｄ】図２Ｃの場合にq軸方向に射影した２値アンチスクイズド光の確率分布を示す模式図。
【図３】送受信系の一例を示すブロック図。
【図４】本発明の符合化復号化を含めた送受信系の一例を示すブロック図。
【図５】DPSKのコーディングを行う場合の受信機の一例を示すブロック図。
【図６Ａ】付加的な揺らぎを重畳するための揺らぎ発生器を組み込んだ送信機の一例を示すブロック図。
【図６Ｂ】付加的な揺らぎを重畳するための乱数発生器を組み込んだ送信機の一例を示すブロック図。
【図７Ａ】付加的な揺らぎを重畳するための揺らぎ発生器を組み込んだ送信機のもう一つの例を示すブロック図。
【図７Ｂ】付加的な揺らぎを重畳するための乱数発生器を組み込んだ送信機のもう一つの例を示すブロック図。
【図８】本発明の符合化復号化に暗号化も含めたシステムの構成の一例を示すブロック図。
【図９】本発明の符合化復号化と暗号化を含めた送受信系の一例を示すブロック図。
【図１０】本発明による符合化復号化の基本構成の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００４０】
１０…暗号器、
２０…復号器、
１００…符号器、１１０…乱数発生器、１５１…第１の誤り訂正符号器、１５２…誤り拡大符号器、１５３…第２の誤り拡大符号器、
２００…送信機、２１０…アンチスクイズド光発生器、２１１…LD光源、２１２…乱数発生器、２１３…揺らぎ発生器、２２０…位相変調器、２３０…擬似乱数発生器、
３００…受信機、３１０…検出器、３１１…局発光源、３１２…ビームスプリッタ、３１３…光検出器、３１４…光検出器、３１５…差動出力器、
３２０…位相変調器、３３０…擬似乱数発生器、
４００…復号器、４５１…第１の誤り訂正符号の復号器、４５２…誤り拡大符号の復号器、４５３…第２の誤り拡大符号の復号器、
９０１…伝送路。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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