(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定パターンである基準ユニークワードパターンを発生させる基準ユニークワードパターン発生手段と、可変パターンである特殊パターンを発生させる特殊パターン発生手段とを備え、前記基準ユニークワードパターン発生手段で発生させた基準ユニークワードパターンと前記特殊パターン発生手段で発生させた特殊パターンとを排他的論理和演算してユニークワードパターンを生成し、当該ユニークワードパターンを送信用通信信号に多重化して１フレームの信号として送信した後、前記特殊パターンを所定ビットシフトさせて前記基準ユニークワードパターンと排他的論理和演算することにより次のフレームのユニークワードパターンを生成し、当該次のフレームのユニークワードパターンを次の送信用通信信号に多重化する際に、ユニークワードパターンのフレーム内での位置を前記特殊パターンの値に応じて変化させて当該次の１フレームの信号として送信することを繰り返す送信部と、
初期値が前記送信部より送信された先頭フレームのユニークワードパターン生成時に用いられた前記特殊パターンと同じパターンに設定された受信用特殊パターンを発生する特殊パターン発生手段と、当該受信用特殊パターンと受信データとの排他的論理和演算をして得たビット列と、前記基準ユニークワードパターンと同一の受信用基準ユニークワードパターンとを比較する第１の比較手段と、当該第１の比較手段による比較結果から１フレーム当りの前記受信用基準ユニークワードパターンと前記ユニークワードパターンとの不一致数を計数する加算手段と、当該加算手段により得られた不一致数が誤り許容数以下かどうか比較する第２の比較手段と、当該不一致数が該誤り許容数以下の時にユニークワード検出パルスを出力するパルス送出手段と、当該ユニークワード検出パルス数に基づいて同期／非同期を判定する同期判定手段と、当該同期判定手段により同期状態と判定されているときには、前記ＵＷ検出パルス数に基づいて前記受信用特殊パターンを所定ビットシフトさせるシフト制御手段と、受信フレームからユニークワードパターンを分離する際に当該ユニークワードパターンの当該フレーム内での位置を前記特殊パターンの値に応じて変化させる分離制御手段とを具備する受信部とを有することを持徴とするデータ通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデータ通信の技術分野に属し、とくにＴＤＭＡ通信におけるデータの秘匿性を向上させるための技術に属する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＤＭＡ通信は、時間軸上で各局が送信すべき時間を分割して一つの回線を使用する通信方式であり、移動体通信等に適用されている。このＴＤＭＡ通信においては、一定長のＴＤＭＡフレームが定められており、このフレーム内の割り当てられた一定の時間幅（タイムスロット）を用いて相手局へ信号を送出する。このようにデータをフレーム単位で伝送するデータ伝送システムにおいて、各フレームにはデータ以外の冗長ビットとしてユニークワードパターン（以下、ＵＷパターンと記す。）を多重して通信するシステムが知られている。このデータ通信システムでは、各局では受信信号に含まれているＵＷパターンを検出してフレーム同期を確立し、ＵＷパターンの検出タイミングを基準にその後に続く受信信号中のデータの分離検出等を行う。
固定パターンのＵＷパターンを使用するシステムでは、一度ＵＷパターンを検出するとその後に続くデータをすべて受信することが可能となり、他に漏れては困るデータの伝送において安全性が低くなるという問題がある。また、暗号回路を付加してデータの秘匿性を高めようとすると、回路が複雑で、高価になるという問題がある。
この問題を解決するために、たとえば特開平８−１９５７３９号公報に開示されているシステムでは、送信部により送信用通信信号と多重化されるＵＷパターンとして、１フレーム毎に所定ビットシフトされる特殊パターンを基準ＵＷパターンと排他的論理和演算することにより求めている。
【０００３】
上記公報に記載された従来のデータ通信システムにおける送信部は、図２（ａ）に示すように、送信部はパラメータ設定部１１、基準ＵＷパターン発生器１２、特殊パターン発生器１３、シフト制御部１４、加算器（排他的論理和回路）１５、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）１６、端未装置１７、送信系通信信号処理部１８および多重部１９より構成されている。
この送信部では、ＣＰＵ等のパラメータ設定部１１により基準ＵＷパターン発生器１２にパラメータを設定して所定の固定パターンのＮビットの基準ＵＷパターンをパラレル出力させるとともに、特殊パターン発生器１３にパラメータを初期設定してＮビットの特殊パターンをパラレル出力させる。これらの基準ＵＷパターンと特殊パターンは加算器１５に入力される。加算器１５では、両パターンの対応するビット同士の排他的論理和演算が行われ、これにより送出すべきＵＷパターン１００が生成される。
このＮビツトのパラレル信号であるＵＷパターン１００は、パラレル／シリアル変換器１６によりシリアルデータに変換された後、多重部１９に供給される。一方、端未装置１７から送信系通信信号処理部１８を通して送信用通信信号がシリアルに多重部１９に供給される。多重部１９は、内部のフレーム制御部２０の制御により少なくとも上記のＵＷパターンと送信用通信信号とが時系列的に合成された固定長のフレームを構成してそれを送信データとして伝送路へ送信する。
また、フレーム制御部２０は多重部１９からＵＷパターンを送出した後、次のＵＷパターンを多重化するまでにＵＷ送出終了信号１０１をシフト制御部１４に供給し、特殊パターン発生器１３の出力特殊パターンを１ビットシフトさせる。これにより、１フレーム毎にＵＷパターンが変更されることとなり、また、送信データがバースト信号の場合は先頭フレーム毎にパラメータ設定部１１により特殊パターンが初期化される。このように、ＵＷパターンが１フレーム毎に変化するようにしたことにより、受信側で一度ＵＷパターンを検出したとしても、その後に続くデータをすべて受信することは困難となり、データの秘匿性を高めることができる。
【０００４】
一方、受信部は、図２（ｂ）に示すように、パラメータ設定部３１、基準ＵＷパターン発生器３２、特殊パターン発生器３３、シフト制御部３４、シリアル／パラレル変換部３５、加算器３６、比較部３７、３９、不一致数加算部３８、誤り許容数発生器４０、ＵＷ検出パルス送出部４１、同期判定部４２、タイマ４３、受信系通信信号処理部４４および端未装置４５から構成されている。
この受信部では、受信データをシリアル／パラレル変換部３５によりＮビットのパラレルデータに変換した後、そのデータと特殊パターン発生器３３からのＮビツトパラレル特殊パターンとを加算器３６に入力して、各々の対応するビット同士の排他的論理和演算を行い、その結果得られたＮビツトパラレルデータと基準ＵＷパターン発生器３２からのＮピツトパラレル基準ＵＷパターンとを比較部３７に入力する。ここで、特殊パターン発生器３３から出力されるＮビツトパラレル特殊パターンは、パラメータ設定部３１により送信部と同じパターンに初期設定されている。また、基準ＵＷパターン発生器３２より出力されるＮピツトパラレル基準ＵＷパターンも、パラメータ設定部３１により送信部と同じパターンに設定されている。
比較部３７は、加算器３６からのＮビツトパラレルデータと基準ＵＷパターン発生器３２からのＮピツトパラレル基準ＵＷパターンとの対応するビット同土の値の一致／不一致を１フレーム毎に比較し、その比較結果を不一致数加算部３８に供給する。
不一致数加算部３８は、１フレーム毎の不一致数、すなわち誤り数を計数し、その値を比較部３９に出力する。
比較部３９は、不一致数加算部３８による誤り数の計数値と、パラメータ設定部３１によりパラメータが設定された誤り許容数発生器４０により与えられる誤り許容数とを比較し、誤り数が誤り許容数以下の場合は所定の信号をＵＷ検出パルス送出部４１に出力する。
ＵＷ検出パルス送出部４１は、比較部３９から上記所定の信号を受け取ると、ＵＷ検出パルス１０２をシフト制御部３４、同期判定部４２およびタイマ４３へそれぞれ出力する。
同期判定部４２は、非同期モードになっている時に一度ＵＷ検出パルスが入力されると、それ以降フレーム周期毎に入力されるＵＷ検出パルスの回数が後方保護回数以上であれば非同期モードから同期モードに変更し、同期モードとなっている時にフレーム周期のＵＷ検出パルスが入力されなくなった回数が前方保護回数以上になった時に再び非同期モードに戻す同期／非向期モード連絡信号１０３を出力する。
【０００５】
この同期／非岡期モード連絡信号１０３はタイマ４３にも供給され、非同期モード時にＵＷ検出パルス１０２がＵＷ検出パルス送出部４１より送出されるまではタイマ４３をリセット状態とし、これによりタイマ４３の出力が入力されるシフト制御部３４は特殊パターン発生器３３を初期状態に保持し、ＵＷ検出パルスが送出されると、シフト制御部３４が特殊パターン発生器３３より出力される特殊パターンを１ビットシフトさせる。
そして、１フレーム周期のＵＷ検出パルス１０２がＵＷ検出パルス送出部４１より送出される毎に、特殊パターンが１ビツトずつシフトされることにより特殊パターンが変更されていき、ＵＷ検出パルス１０２の数が所定数以上になった時に同期モードとなり、受信系通信信号処理系４４が受信データを処理して端末装置４５に出力する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のデータ通信システムにおけるＵＷパターン制御方式では、特殊パターン発生器１３の出力信号は、パラメータ設定部１１にて設定されるパターンを、単にシフトさせているだけであるため、ＵＷパターンのビット数毎に同一の特殊パターンが繰り返され、短い周期で同じＵＷパターンが出現してしまうこととなる。このため、固定パターンのＵＷパターンを用いた場合と比べればＵＷパターンが検出されるおそれは少ないものの、一度ＵＷパターンの位置が検出されてしまうとその後に続くデータをすべて受信することが可能となり、他に漏れては困るデータの伝送において安全性が低くなるという問題があった。
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、ＵＷパターン制御方式を改良することにより、従来よりも秘匿性の高いデータ通信を行うことができるデータ通信システム、および従来よりも簡単かつ安価な構成で秘匿性の高いデータ通信を行うことができるデータ通信システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、講求項１記載の発明にかかるデータ通信システムは、固定パターンである基準ユニークワードパターンを発生させる基準ユニークワードパターン発生手段と、可変パターンである特殊パターンを発生させる特殊パターン発生手段とを備え、前記基準ユニークワードパターン発生手段で発生させた基準ユニークワードパターンと前記特殊パターン発生手段で発生させた特殊パターンとを排他的論理和演算してユニークワードパターンを生成し、当該ユニークワードパターンを送信用通信信号に多重化して１フレームの信号として送信した後、前記特殊パターンを所定ビットシフトさせて前記基準ユニークワードパターンと排他的論理和演算することにより次のフレームのユニークワードパターンを生成し、当該次のフレームのユニークワードパターンを次の送信用通信信号に多重化する際に、ユニークワードパターンのフレーム内での位置を前記特殊パターンの値に応じて変化させて当該次の１フレームの信号として送信することを繰り返す送信部と、初期値が前記送信部より送信された先頭フレームのユニークワードパターン生成時に用いられた前記特殊パターンと同じパターンに設定された受信用特殊パターンを発生する特殊パターン発生手段と、当該受信用特殊パターンと受信データとの排他的論理和演算をして得たビット列と、前記基準ユニークワードパターンと同一の受信用基準ユニークワードパターンとを比較する第１の比較手段と、当該第１の比較手段による比較結果から１フレーム当りの前記受信用基準ユニークワードパターンと前記ユニークワードパターンとの不一致数を計数する加算手段と、当該加算手段により得られた不一致数が誤り許容数以下かどうか比較する第２の比較手段と、当該不一致数が該誤り許容数以下の時にユニークワード検出パルスを出力するパルス送出手段と、当該ユニークワード検出パルス数に基づいて同期／非同期を判定する同期判定手段と、当該同期判定手段により同期状態と判定されているときには、前記ＵＷ検出パルス数に基づいて前記受信用特殊パターンを所定ビットシフトさせるシフト制御手段と、受信フレームからユニークワードパターンを分離する際に当該ユニークワードパターンの当該フレーム内での位置を前記特殊パターンの値に応じて変化させる分離制御手段とを具備する受信部とを有することを持徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。なお、図２（ａ）、（ｂ）に示した従来例と共通する構成要素には同じ符号を付し説明する。
【００１４】
［実施の形態］
図１（ａ）は本発明の実施の形態のデータ通信システムにおける送信部の構成を示すブロック図、図１（ｂ）は受信部の構成を示すブロック図である。
図１（ａ）に示すように、送信部１は、パラメータ設定部１１、基準ＵＷパターン発生器１２、特殊パターン発生器２３、シフト制御部１４、加算器（排他的論理和回路）１５、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）１６、端未装置１７、送信系通信信号処理部１８および多重部２４より構成されており、構成上は従来例のものと似ているが、特殊パターン発生器２３からの特殊パターン（信号）１０４を多重部２４へ入力するようにした点、および多重部２４の動作が従来例のものと異なっている。
この送信部１では、ＣＰＵ等のパラメータ設定部１１により基準ＵＷパターン発生器１２にパラメータを設定して所定の固定パターンのＮビットの基準ＵＷパターンをパラレル出力させるとともに、特殊パターン発生器２３にパラメータを初期設定してＮビットの特殊パターンをパラレル出力させる。これらの基準ＵＷパターンと特殊パターンは加算器１５に入力される。加算器１５では、両パターンの対応するビット同士の排他的論理和演算が行われ、これにより送出すべきＵＷパターン１００が生成される。
このＮビットのパラレル信号であるＵＷパターン１００は、パラレル／シリアル変換器１６によりシリアルデータに変換された後、多重部２４に供給される。一方、端未装置１７から送信用通信信号が送信系通信信号処理部１８を通してシリアルに多重部２４に供給される。多重部２４は、内部のフレーム制御部２０の制御により少なくともＵＷパターン１００と送信用通信信号とが時系列的に合成された固定長のフレームを構成してそれを送信データとして衛星回線などの伝送路へ送信する。
【００１５】
フレーム制御部２０は多重部２４からＵＷパターン１００を送出した後、次のＵＷパターン１００を多重化するまでにＵＷ送出終了信号１０１をシフト制御部１４に供給し、特殊パターン発生器２３の出力パターンを１ビットシフトさせる。これにより、従来例と同様、１フレーム毎にＵＷパターンが変更されることとなり、また、送信データがバースト信号の場合は先頭フレーム毎にパラメータ設定部１１により特殊パターンが初期化される。
この実施の形態では更に、特殊パターン発生器２３からの特殊パターン１０４が多重部２４へ入力される。多重部２４は、特殊パターン１０４の値に応じて、１フレーム毎にＵＷパターンのフレーム内での位置を変化させる処理を実施してフレームを送信する。
このように、各送信フレーム毎にＵＷパターン１００を変更するとともに、フレーム内におけるＵＷパターン１００の位置を変化させるようにしたことにより、上記受信部２を有しない第三者がたまたまＵＷパターン１００を検出できたとしても、その後に続くフレームのＵＷパターン１００を再検出することは困難であるため、全てのフレームのデータを解析することは困難となる。
【００１６】
図１（ｂ）に示すように、受信部２は、パラメータ設定部３１、基準ＵＷパターン発生器３２、特殊パターン発生器３３、シフト制御部３４、シリアル／パラレル変換部３５、加算器３６、比較部３７、３９、不一致数加算部３８、誤り許容数発生器４０、ＵＷ検出パルス送出部４１、同期判定部４２、タイマ４３、受信系通信信号処理部４４および端未装置４５を備えている。以上の構成は従来例のものと同じである。本実施の形態ではこれに加え、受信フレームからＵＷパターン１００を分離する際に、ＵＷパターン１００の位置を特殊パターン１０５の値に応じて変化させる分離制御部５０を具備している。
この受信部では、受信フレームを分離制御部５０を介してシリアル／パラレル変換部３５に送る。そして、シリアル／パラレル変換部３５によりＮビットのパラレルデータに変換した後、そのデータと特殊パターン発生器３３からのＮビツトパラレル特殊パターンとを加算器３６に入力して、各々の対応するビット同士の排他的論理和演算を行い、その結果得られたＮビツトパラレルデータと基準ＵＷパターン発生器３２からのＮピツトパラレル基準ＵＷパターンとを比較部３７に入力する。ここで、特殊パターン発生器２２から出力されるＮビツトパラレル特殊パターンは、パラメータ設定部３１により送信部と同じパターンに初期設定されている。また、基準ＵＷパターン発生器３２より出力されるＮピツトパラレル基準ＵＷパターンも、パラメータ設定部３１により送信部と同じパターンに設定されている。
【００１７】
比較部３７は、加算器３６からのＮビツトパラレルデータと基準ＵＷパターン発生器３２からのＮピツトパラレル基準ＵＷパターンとの対応するビット同土の値の一致／不一致を１フレーム毎に比較し、その比較結果を不一致数加算部３８に供給する。
不一致数加算部３８は、１フレーム毎の不一致数、すなわち誤り数を計数し、その値を比較部３９に出力する。
比較部３９は、不一致数加算部３８による誤り数の計数値と、パラメータ設定部３１によりパラメータが設定された誤り許容数発生器４０により与えられる誤り許容数とを比較し、誤り数が誤り許容数以下の場合は所定の信号をＵＷ検出パルス送出部４１に出力する。
ＵＷ検出パルス送出部４１は、比較部３９から上記所定の信号を受け取ると、ＵＷ検出パルス１０２をシフト制御部３４、同期判定部４２およびタイマ４３へそれぞれ出力する。
同期判定部４２は従来と同様に、非同期モードになっている時に一度ＵＷ検出パルスが入力されると、それ以降フレーム周期毎に入力されるＵＷ検出パルスの回数が後方保護回数以上であれば非同期モードから同期モードに変更し、同期モードとなっている時にフレーム周期のＵＷ検出パルスが入力されなくなった回数が前方保護回数以上になった時に再び非同期モードに戻す同期／非向期モード連絡信号１０３を出力する。
【００１８】
この同期／非岡期モード連絡信号１０３はタイマ４３にも供給され、非同期モード時にＵＷ検出パルス１０２がＵＷ検出パルス送出部４１より送出されるまではタイマ４３をリセット状態とし、これによりタイマ４３の出力が入力されるシフト制御部３４は特殊パターン発生器３３を初期状態に保持し、ＵＷ検出パルスが送出されると、シフト制御部３４が特殊パターン発生器３３より出力される特殊パターンを１ビットシフトさせる。
このようにして、１フレーム周期のＵＷ検出パルス１０２がＵＷ検出パルス送出部４１より送出される毎に、特殊パターンが１ビットずつシフトされることにより特殊パターンが変更されていき、ＵＷ検出パルス１０２の数が所定回数（後方保護回数）以上になった時に同期モードとなる。
この実施に形態では更に、特殊パターン発生器３３からの特殊パターン信号１０５は分離制御部５０へ入力される。分離制御部５０は、受信フレームをシリアル／パラレル変換部３５および受信系通信信号処理系４４に送る際、当該受信フレーム内におけるＵＷパターン１００の位置を特殊パターン１０５の値に応じて変化させる。
すなわち、特殊パターン発生器３３で発生する特殊パターン１０５は送信部１側の特殊パターン発生器２３で発生する特殊パターンと同系列の信号であり、分離制御部５０は、特殊パターン発生器３３からの特殊パターン１０５に基づいて、多重部２４によるＵＷパターン１００の移動量（ビット数）を検出し、受信フレーム内のＵＷパターン１００の位置を移動前の位置に戻すなどの処理を行う。
上記のように、第２の実施の形態では、送信部１からフレームを送信する際に、ＵＷパターン１００を各送信フレーム毎に変更するとともに、ＵＷパターン１００の送信フレーム内での位置を１フレーム毎に変化させるようにしたため、上記受信部２を有しない第三者がたまたまＵＷパターン１００を検出できたとしても、その後に続く全てのフレームのＵＷパターン１００を再検出することは困難であるため、秘匿性の高いデータ通信を行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下のような効果が得られる。
請求項１のデータ通信システムでは、送信部からフレームを送信する際に、各送信フレーム毎にＵＷパターンを変更するとともに、ＵＷパターンの送信フレーム内での位置を１フレーム毎に変化させるようにしたため、本発明にかかる受信部を有しない第三者がたまたまＵＷパターンを検出できたとしても、その後に続く全てのフレームのＵＷパターンを再検出することは困難であるため、秘匿性の高いデータ通信を行うことができる。また、送信部では暗号回路を用いることなくＵＷパターンを変更し、受信部では復号回路を用いることなくＵＷパターンを検出しているため、簡単で安価な構成でシステムを構築できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本発明の実施の形態のデータ通信システムにおける送信部の構成を示すブロック図、（ｂ）は受信部の構成を示すブロック図である。
【図２】  （ａ）は従来のデータ通信システムにおける送信部の構成を例示するブロック図、（ｂ）は受信部の構成を例示するブロック図である。
【符号の説明】
１：送信部
２：受信部
１１：パラメータ設定部
１２：基準ユニークワードパターン発生器（基準ユニークワードパターン発生手段）
１４：シフト制御部
１５：加算器（排他的論理和演算手段）
１６：パラレル／シリアル変換器
１７：端未装置
１８：送信系通信信号処理部
２０：フレーム制御部
２３：特殊パターン発生器（特殊パターン発生手段）
３１：パラメータ設定部
３２：基準ユニークワードパターン発生器
３３：特殊パターン発生器
３４：シフト制御部（シフト制御手段）
３５：シリアル／パラレル変換部
３６：加算器
３７：比較部（第１の比較手段）
３８：不一致数加算部（加算手段）
３９：比較部（比較手段、第２の比較手段）
４０：誤り許容数発生器
４１：ユニークワード検出パルス送出部（パルス送出手段）
４２：同期判定部（同期判定手段）
４３：タイマ
４４：受信系通信信号処理部
４５：端未装置
１００：ユニークワードパターン
１０２：ユニークワード検出パルス
【図１】
0003948697.tif 000002
【図２】
0003948697.tif 000003