(57)【要約】【課題】デスクランブル化に用いる初期値および生成多項式を判断する算術回路を単純化・小規模化することを可能とする復号装置を提供する。【解決手段】最長系列を用いてスクランブル化されたデジタルデータ系列を復号する復号装置であって、スクランブル化されたデジタルデータ系列を含む復調データ系列から復号データ系列を推定するための推定式の生成多項式係数系列および初期値系列を格納し、推定式の正誤の判定結果を受けて生成多項式係数系列および初期値系列を変更する符号生成要素格納手段と、生成多項式係数系列および初期値系列を取得し、推定式を用いて復調データ系列から復号データ系列を復号する復号計算手段と、復号データ系列に関して連のランダム性に関する統計量を計算する統計量計算手段と、統計量を基に推定式の正誤を判定し、推定式の正誤に関する判定結果を符号生成要素格納手段に出力する判定手段とを備える復号装置とする。【選択図】      図１
2016178574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最長系列を用いてスクランブル化されたデジタルデータ系列を復号する復号装置であって、
前記スクランブル化されたデジタルデータ系列を含む復調データ系列から復号データ系列を推定するための推定式の生成多項式係数系列および初期値系列を格納し、前記推定式の正誤の判定結果を受けて前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を変更する符号生成要素格納手段と、
前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を取得し、前記推定式を用いて前記復調データ系列から前記復号データ系列を復号する復号計算手段と、
前記復号データ系列に関して連のランダム性に関する統計量を計算する統計量計算手段と、
前記統計量を基に前記推定式の正誤を判定し、前記推定式の正誤に関する判定結果を前記符号生成要素格納手段に出力する判定手段とを備える復号装置。
【請求項２】
受信機前段から前記復調データを受信して格納する受信情報格納手段を備え、
前記復号計算手段は、
前記受信情報格納手段から所定のデジタルデータブロック長分の前記復調データ系列を取得し、前記推定式を用いて前記所定のデジタルデータブロック長分の復調データ系列から前記復号データ系列を復号し、復号した前記復号データ系列を前記統計量計算手段に出力し、
前記統計量計算手段は、
前記復号計算手段から前記復号データ系列を受信し、受信した前記復号データ系列に関して前記統計量を計算し、計算した前記統計量を前記判定手段に出力し、
前記判定手段は、
前記統計量計算手段から前記統計量を受信し、受信した前記統計量を基に前記復号計算手段が用いた前記推定式の正誤を判定し、前記推定式の正誤に関する判定結果を前記符号生成要素格納手段に出力し、
前記符号生成要素格納手段は、
前記判定手段から前記判定結果を受信し、前記判定結果に応じて前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を変更する請求項１に記載の復号装置。
【請求項３】
前記判定手段は、
受信した前記統計量を基に前記推定式の正誤を判定し、前記推定式の正誤に応じた指示関数を前記符号生成要素格納手段に出力し、
前記符号生成要素格納手段は、
前記判定手段から受信した前記指示関数の値に応じて、格納された前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を変更する請求項２に記載の復号装置。
【請求項４】
前記統計量計算手段は、
前記復号計算手段によって復号された前記復号データ系列に含まれるビットの状態に関して連のランダム性に関する前記統計量を計算する請求項３に記載の復号装置。
【請求項５】
前記統計量計算手段は、
2016178574.tif 000012
ただし、
ｚ：統計量
Ｒ＝ｍ＋ｎ
ｍ：ビット状態が０の個数
ｎ：ビット状態が１の個数
2016178574.tif 000013
2016178574.tif 000014
なる式によって、デジタルデータブロック長がＲである前記復調データ系列の統計量ｚを算出する請求項４に記載の復号装置。
【請求項６】
前記判定手段は、
前記統計量計算手段によって算出された前記統計量ｚを読み込み、
前記統計量ｚが所定の閾値よりも大きい場合は指示関数として０を出力し、
前記統計量ｚが所定の閾値以下の場合は指示関数として１を出力し、
前記符号生成要素格納手段１５は、
前記判定手段によって出力された前記指示関数を読み込み、
前記初期値系列を構成するビット状態が０を含む場合は、前記初期値系列に前記指示関数をインクリメントするとともに、前記初期値系列を構成するビット状態を全て０に初期化し、
前記初期値系列を構成するビット状態が０を含まない場合は、前記初期値系列に前記指示関数をインクリメントする請求項５に記載の復号装置。
【請求項７】
前記統計量計算手段は、
2016178574.tif 000015
ただし、
ｚ：統計量
ｘi：標本
ｎ：標本ｘiのデータ数
ｉ：１以上、ｎ以下の自然数
2016178574.tif 000016
2016178574.tif 000017
なる式によって、前記復調データ系列の統計量ｚを算出し、
前記判定手段は、
有意水準をａとすると、
ｚ×ｓｑｒｔ（ｎ）＜ａ
なる不等式が成り立つときは、デスクランブルに用いた前記推定式は正しくないと判定し、
ｚ×ｓｑｒｔ（ｎ）≧ａ
なる不等式が成り立つときは、デスクランブルに用いた前記推定式は正しいと判定する請求項４に記載の復号装置。
【請求項８】
最長系列を用いてスクランブル化されたデジタルデータ系列が変調された変調データを含む送信波を受信し、受信した前記送信波に含まれる前記変調データから前記スクランブル化されたデジタルデータ系列を含む復調データ系列を復調し、復調した前記復調データ系列を出力する受信手段と、
前記復調データ系列から復号データ系列を推定するための推定式の生成多項式係数系列および初期値系列を格納し、前記推定式の正誤の判定結果を受けて前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を変更する符号生成要素格納手段と、前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を取得し、前記推定式を用いて前記受信手段から受信した前記復調データから前記復号データ系列を復号する復号計算手段と、前記復号データ系列に関して連のランダム性に関する統計量を計算する統計量計算手段と、前記統計量を基に前記推定式の正誤を判定し、前記推定式の正誤に関する判定結果を出力する判定手段とを有する復号装置と、
前記復号装置によって復号された前記復号データ系列を受信し、受信した前記復号データ系列を出力する出力手段とを備える受信装置。
【請求項９】
任意のデジタルデータ系列を受信し、受信した前記デジタルデータ系列をスクランブル化できる形式に変換して出力する変換手段と、
前記変換手段から前記スクランブル化できる形式に変換されたデジタルデータ系列を受信し、前記デジタルデータ系列に対して最長系列を用いてスクランブル化し、スクランブル化したデジタルデータ系列を出力するスクランブラと、
前記スクランブラから前記スクランブル化されたデジタルデータ系列を受信し、前記スクランブル化されたデジタルデータ系列の搬送波を変調し、変調した変調データを送信波として送信する送信手段を含む送信装置と、
前記送信装置から前記送信波を受信し、受信した前記送信波に含まれる前記変調データから前記スクランブル化されたデジタルデータ系列を含む復調データ系列を復調し、復調した前記復調データ系列を出力する受信手段と、
前記復調データ系列から復号データ系列を推定するための推定式の生成多項式係数系列および初期値系列を格納し、前記推定式の正誤の判定結果を受けて前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を変更する符号生成要素格納手段と、前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を取得し、前記推定式を用いて前記受信手段から受信した前記復調データから前記復号データ系列を復号する復号計算手段と、前記復号データ系列に関して連のランダム性に関する統計量を計算する統計量計算手段と、前記統計量を基に前記推定式の正誤を判定し、前記推定式の正誤に関する判定結果を前記符号生成要素格納手段に出力する判定手段とを含む復号装置と、
前記復号装置によって復号された前記復号データ系列を受信し、受信した前記復号データ系列を出力する出力手段とを有する受信装置とを備える通信システム。
【請求項１０】
最長系列を用いてスクランブル化されたデジタルデータ系列を復号する復号方法であって、
前記スクランブル化されたデジタルデータ系列を含む復調データ系列から復号データ系列を推定するための推定式の生成多項式係数系列および初期値系列を符号生成要素格納装置に格納し、
前記推定式を用いて前記復調データ系列から前記復号データ系列を復号し、
前記復号データ系列に関して連のランダム性に関する統計量を計算し、
前記統計量を基に前記推定式の正誤を判定し、
前記推定式の正誤の判定結果に応じて、前記符号生成要素格納装置に格納した前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を変更する復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暗号化された信号を復号する復号装置、受信装置、送受信システムおよび復号方法に関する
【背景技術】
【０００２】
秘匿通信においては、送信側でスクランブル化された送信データを、受信側でデスクランブルすることによって復号化する。送信データをスクランブル化する方法として、最長系列（以下、Ｍ系列）を用いる方法がある（Ｍ：Ｍａｘｉｍａｌ  ｌｅｎｇｔｈ）。一般的なＭ系列を用いたスクランブル化においては、送信側のスクランブラと受信側のデスクランブラに同一の生成多項式と初期値の組を設定しておく。そのため、送信側は、送信データとともに、スクランブル化で使用した生成多項式と初期値を常時受信側に送信する必要があった。
【０００３】
特許文献１には、Ｍ系列を用いて暗号化されたデジタルデータを推定するデスクランブラが開示されている。特許文献１のデスクランブラは、デジタルデータを復号化する際に、復号データのエントロピー値が所定の閾値と比較することによって、送信データをデスクランブルするための生成多項式と初期値の組を推定する。
【０００４】
また、特許文献２〜４にも、スクランブル化されたデジタルデータをデスクランブルする技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、スクランブラの初期値か生成多項式が異なる複数のスクランブラチェック回路を有するデータ同期検出装置について開示されている。
【０００６】
特許文献３では、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）通信において、ＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏ  Ｎｏｉｓｅ）コード同期によって受信信号を逆拡散する方法が開示されている。
【０００７】
特許文献４には、ワイヤレス・ネットワークを構成するノード間のチャネルを、受信した信号強度のパワー・エンベロープの統計的性質に基づいて分類する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２４５１８５号公報
【特許文献２】特開２００２−１３３７９３号公報
【特許文献３】特開２００１−７７３４号公報
【特許文献４】特表２０１４−５３４４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１のデスクランブラによれば、送信側のスクランブル化で使用した生成多項式と初期値を、送信側から受信側に常時送信する必要はなくなる。特許文献１のデスクランブラでは、生成多項式と初期値の組を推定するためのエントロピーを算出する数式に対数が含まれているため、デジタル回路で推定式を計算する際には近似計算を行う必要がある。その結果、特許文献１のデスクランブラをデジタル回路で実現すると、算術回路が複雑で大規模になる。
【００１０】
特許文献２の装置では、スクランブラの初期値か生成多項式を複数用意することによって、スクランブル後のデータでデータ同期検出できなくなることを防ぐことはできる。しかし、特許文献２の装置では、スクランブラの初期値か生成多項式を複数用意する必要があるという問題点があった。
【００１１】
特許文献３の方法では、チャンネル電流が変化する条件化においても正確なコード位相を得ることができる。しかし、特許文献３の方法では、コード位相の適正を判定するために、複数の複素デジタル信号に関して並列して計算処理を行う必要があるという問題点があった。
【００１２】
特許文献４では、信号の生データに対して分散に関する検定を行っているため、計算量が多くなるという問題点があった。
【００１３】
本発明の目的は、デスクランブル化に用いる初期値および生成多項式を判断する算術回路を単純化・小規模化することを可能とする復号装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の復号装置は、最長系列を用いてスクランブル化されたデジタルデータ系列を復号する復号装置であって、デジタルデータ系列を含む復調データ系列から復号データ系列を推定するための推定式の生成多項式係数系列および初期値系列を格納し、推定式の正誤の判定結果を受けて生成多項式係数系列および初期値系列を変更する符号生成要素格納手段と、生成多項式係数系列および初期値系列を取得し、推定式を用いて復調データ系列から復号データ系列を復号する復号計算手段と、復号データ系列に関して連のランダム性に関する統計量を計算する統計量計算手段と、統計量を基に推定式の正誤を判定し、推定式の正誤に関する判定結果を符号生成要素格納手段に出力する判定手段とを備える。
【００１５】
本発明の受信装置は、最長系列を用いてスクランブル化されたデジタルデータ系列が変調された変調データを含む送信波を受信し、受信した送信波に含まれる変調データから復調データ系列を復調し、復調した復調データ系列を出力する受信手段と、復調データ系列から復号データ系列を推定するための推定式の生成多項式係数系列および初期値系列を格納し、推定式の正誤の判定結果を受けて生成多項式係数系列および初期値系列を変更する符号生成要素格納手段と、生成多項式係数系列および初期値系列を取得し、推定式を用いて受信手段から受信した復調データから復号データ系列を復号する復号計算手段と、復号データ系列に関して連のランダム性に関する統計量を計算する統計量計算手段と、統計量を基に推定式の正誤を判定し、推定式の正誤に関する判定結果を出力する判定手段とを有する復号装置と、復号装置によって復号された復号データ系列を受信し、受信した復号データ系列を出力する出力手段とを備える。
【００１６】
本発明の通信システムは、任意のデジタルデータ系列を受信し、受信したデジタルデータ系列をスクランブル化できる形式に変換して出力する変換手段と、変換手段からスクランブル化できる形式に変換されたデジタルデータ系列を受信し、デジタルデータ系列に対して最長系列を用いてスクランブル化し、スクランブル化したデジタルデータ系列を出力するスクランブラと、スクランブラからスクランブル化されたデジタルデータ系列を受信し、スクランブル化されたデジタルデータ系列の搬送波を変調し、変調した変調データを送信波として送信する送信手段を含む送信装置と、送信装置から送信波を受信し、受信した送信波に含まれる変調データから復調データ系列を復調し、復調した復調データ系列を出力する受信手段と、復調データ系列から復号データ系列を推定するための推定式の生成多項式係数系列および初期値系列を格納し、推定式の正誤の判定結果を受けて生成多項式係数系列および初期値系列を変更する符号生成要素格納手段と、生成多項式係数系列および初期値系列を取得し、推定式を用いて受信手段から受信した復調データから復号データ系列を復号する復号計算手段と、復号データ系列に関して連のランダム性に関する統計量を計算する統計量計算手段と、統計量を基に推定式の正誤を判定し、推定式の正誤に関する判定結果を符号生成要素格納手段に出力する判定手段とを含む復号装置と、復号装置によって復号された復号データ系列を受信し、受信した復号データ系列を出力する出力手段とを有する受信装置とを備える。
【００１７】
本発明の復号方法は、最長系列を用いてスクランブル化されたデジタルデータ系列を復号する復号方法であって、デジタルデータ系列を含む復調データ系列から復号データ系列を推定するための推定式の生成多項式係数系列および初期値系列を符号生成要素格納装置に格納し、推定式を用いて復調データ系列から復号データ系列を復号し、復号データ系列に関して連のランダム性に関する統計量を計算し、統計量を基に推定式の正誤を判定し、推定式の正誤の判定結果に応じて、符号生成要素格納装置に格納した生成多項式係数系列および初期値系列を変更する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、連のランダム性に関する統計量を用いることによって、受信データをデスクランブル化するための初期値および生成多項式を判断する算術回路を単純化・小規模化することができる復号装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る復号装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る復号装置におけるデータの授受を示す概念図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る通信システムの復号装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る復号装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る通信システムの復号装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由が無い限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。
【００２１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る復号装置１０について説明する。
【００２２】
まず、本実施形態に係る復号装置１０において、復調データ系列をデスクランブルすることによって得られた復号データ系列の判定に用いる連について説明する。
【００２３】
（連）
本実施形態に係る復号装置１０は、連のランダム性に関する統計量を用いてデスクランブルした復号データ系列を評価する。言い換えると、復号装置１０は、連のランダム性に関する統計量を用いて推定式の判断を行う。連とは、同じ事象が連続して発生した場合に、連続して発生した事象を一括りにしたものを指す。以下に、デジタルデータ系列と、そのデジタルデータ系列に対応する連の例を示す。
デジタルデータ系列：００１０１１１１１１１０１００１００１１１
連：００、１、０、１１１１１１１、０、１、００、１、００、１１１
連は、０と１からなるデジタルデータ系列において、連続して発生する０または１を一括りにしたものである。上記の例では、０の連は５つあって、それらの長さは、２、１、１、２、２である。また、１の連は５つあって、それらの長さは、１、７、１、１、３である。すなわち、上記の例では、長さ２の０の連が３つ、長さ１の０の連が２つ、長さ７の１の連が１つ、長さ３の１の連が１つ、長さ１の１の連が３つある。
【００２４】
送信機においてＭ系列を用いたスクランブラによって暗号化されたデジタルデータ系列では、０および１の各ビットの出現確率ｐは２分の１になる。そのため、受信機において連のランダム性に関する統計量を用いて判断を行うことによって、暗号化されたデジタルデータ系列をデスクランブルすることができる。
【００２５】
連に関する統計的検定の応用は、生物学の分野で一般的に行われている。本実施形態は、連に関する統計的検定を符号の分野に応用するものである。連に関する統計量を用いた推定法は、加減乗除の組み合わせのみで推定式を得ることができるため、一般的な方法と比較し、より単純で小規模な算術回路で実現することが可能である。
【００２６】
［構成］
次に、本実施形態に係る復号装置１０の構成について図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は、本実施形態に係る復号装置１０の構成を示すブロック図である。図１のように、本実施形態に係る復号装置１０は、受信情報格納手段１１、復号計算手段１２、統計量計算手段１３、判定手段１４、符号生成要素格納手段１５を備える。本実施形態に係る復号装置１０は、受信機前段３１から復調データ系列を受信し、受信した復調データ系列からデジタルデータ系列を復号し、復号したデジタルデータ系列を復号データ系列として受信器後段７に送信する。なお、復号装置１０の構成要素は、回路やメモリなどを含むハードウェアによって実現される。
【００２８】
受信情報格納手段１１は、受信機前段３１から復調データ系列を受信し、受信した復調データ系列を格納する。また、受信情報格納手段１１は、復号計算手段１２による処理単位であるデータブロック長Ｒの指定を受ける。なお、データブロック長Ｒは、デジタルデータ系列のビット数を指し、復号計算手段１２が一度に処理する計算単位となる。
【００２９】
復号計算手段１２は、符号生成要素格納手段１５に格納された受信機生成多項式係数系列｛ｈt｝および受信機初期値系列｛ｎk｝を呼び出し、受信情報格納手段１１に格納されたデジタルデータ系列を復号する。なお、受信機生成多項式係数系列｛ｈt｝および受信機初期値系列｛ｎk｝については、後述する第２の実施形態において説明する。
【００３０】
復号計算手段１２は、復調データ系列がデータブロック長Ｒ分だけ受信情報格納手段１１に貯まったのを契機に、所定のデータブロック長Ｒ分の復調データ系列を読み出す。なお、復号計算手段１２は、復調データ系列がデータブロック長Ｒを超えて受信情報格納手段１１に貯まった後に、データブロック長Ｒ分の復調データ系列を読み出すようにしてもよい。また、復号計算手段１２は、受信情報格納手段１１に溜まった復調データ系列がデータブロック長Ｒに満たない段階で、それまでに溜まっていた復調データ系列を読み出し始めてもよい。
【００３１】
復号計算手段１２は、復号されたデジタルデータ系列を復号データ系列として統計量計算手段１３および受信機後段３３に送信する。
【００３２】
復号計算手段２は、判定手段１４によって生成多項式が正しいと判定された場合、現在の推定式を用いた復号を続行する。一方、復号計算部２は、判定手段１４によって生成多項式が正しくないと判定された場合、変更された推定式を用いて復号を行う。
【００３３】
統計量計算手段１３は、復号計算手段１２から復号データ系列を受信し、受信した復号データ系列の統計量を計算する。統計量計算手段１３は、受信した復号データ系列に関して、連のランダム性に関する統計量を計算する。言い換えると、統計量計算手段１３は、復号計算手段１２によって復号された復号データ系列に含まれるビットの状態（０、１）に関して連のランダム性に関する統計量を計算する。なお、統計量とは、データの要約値を示す。
【００３４】
統計量計算手段１３は、算出した統計量を判定手段１４に出力する。
【００３５】
判定手段１４は、統計量計算手段１３から統計量を受信し、受信した統計量を基に、デスクランブルに用いている推定式の正誤を判定する。
【００３６】
判定手段１４は、統計量が閾値を超えるか否かによって、推定式が正しいか否かを判定する。統計量が閾値よりも小さい場合は、統計量がランダムであるため、推定式が正しいことになる。一方、統計量が閾値以上の場合は、統計量がランダムではないため、推定式が正しくないことになる。
【００３７】
判定手段１４は、推定式の正誤を指示関数の値として出力する。なお、指示関数は、推定式が正しい場合は１、推定式が正しくない場合は０を返す二値関数である。推定式が正しい場合、判定手段１４は、指示関数の値として０を出力する。一方、推定式が正しくない場合、判定手段１４は、指示関数の値として１を出力する。
【００３８】
符号生成要素格納手段１５（符号生成要素格納装置とも呼ぶ）は、復号計算手段１２における計算に必要となる変数である受信機生成多項式係数系列および受信機初期値系列を格納する。符号生成要素格納手段１５は、受信機生成多項式係数系列および受信機初期値系列の初期値を受け付け、判定手段１４による推定式の判定結果に応じて、受信機生成多項式係数系列および受信機初期値系列を更新する。
【００３９】
推定式が正しい場合、符号生成要素格納手段１５は、指示関数の値として０を受信する。推定式が正しくない場合、符号生成要素格納手段１５は、指示関数の値として１を受信する。そして、受信機初期値系列が０を含む場合、符号生成要素格納手段１５は、受信した指示関数の値を受信機初期値系列にインクリメントする。一方、受信機初期値系列が１のみの場合、符号生成要素格納手段１５は、受信した指示関数の値を受信機生成多項式係数系列にインクリメントし、受信機初期値系列を｛０｝にする。
【００４０】
すなわち、符号生成要素格納手段１５は、推定式が正しい場合には受信機生成多項式係数系列および受信機初期値系列を変更せず、推定式が正しくない場合には受信機生成多項式係数系列および受信機初期値系列を変更する。
【００４１】
以上のように、本実施形態に係る復号装置によれば、デスクランブルされた復号データ系列から計算される統計量に基づいて指示関数の計算を行うことにより、受信機生成多項式係数系列および受信機初期値系列を更新する必要の有無を判断できる。また、本実施形態に係る復号装置によれば、受信機生成多項式係数系列または受信機初期値系列に指示関数を加算することにより、受信機生成多項式係数系列または受信機初期値系列を更新する処理が可能になる。
【００４２】
また、本実施形態に係る復号装置によれば、受信機前段で復調データ系列を受け取り、データブロック毎に上記の処理を実行すれば、逐次的に受信機生成多項式係数系列または受信機初期値系列を探索することが可能となる。
【００４３】
以上の方法により、本実施形態によれば、送信機側の生成多項式係数系列および初期値系列が未知である場合であっても、受信側で生成多項式係数系列および初期値系列を推定できるため、復調データ系列を正確にデスクランブルすることが可能になる。
【００４４】
すなわち、本実施形態に係る復号装置によれば、デスクランブル化に用いる初期値および生成多項式を判断する算術回路を単純化・小規模化することが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態に係る復号装置によれば、無線通信において、生成多項式などのスクランブルを行う際に必要なデータが何らかの原因でやり取りできなかった場合でも、通信を継続することが可能となる。
【００４６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る通信システムについて図面を参照しながら説明する。図３のように、本実施形態に係る通信システムは、送信機２０と、受信機３０とを含む。
【００４７】
（送信機）
送信機２０は、送信機前段２１と、スクランブラ２３と、送信機後段２５とを含む。
【００４８】
送信機前段２１は、符号化前データのデジタルデータ系列を受信し、受信したデジタルデータ系列に対してスクランブラ２３を用いて処理できる形式に変換して出力する変換手段である。
【００４９】
スクランブラ２３は、送信機前段２１から受信したデジタルデータ系列をスクランブル化し、スクランブル化したデジタルデータ系列を出力する。
【００５０】
スクランブラ２３は、送信機生成多項式係数系列（以下、｛ｇs｝）と、送信機初期値系列（以下、｛ｍj｝）とを基に生成されるＭ系列Ｃ［｛ｇs｝、｛ｍj｝］を用いて、デジタルデータ系列に対してスクランブルを掛ける。ただし、ｇsおよびｍjは、０または１である。また、｛ｇs｝のｓは生成多項式の次数であり、｛ｍj｝のｊは生成多項式の初期値の次数である。ｓおよびｊは生成多項式の次数によって決まり、ｓとｊとの間には以下の式１の関係が成り立つ。
ｓ＝ｊ＋１・・・（１）
送信機後段２５は、スクランブル化されたデジタルデータ系列の搬送波を変調し、変調した変調データを送信波として送信する送信手段である。なお、送信機後段２５における変調方式については限定しない。通常、送信機後段２５は、無線信号として送信波を送信する。
【００５１】
（受信機）
受信機３０は、受信機前段３１と、復号装置１０−２と、受信機後段３３とを含む。
【００５２】
受信機前段３１は、送信機２０が送信した送信波を受信し、受信した送信波に含まれる変調データからスクランブル化されたデジタルデータ系列を復調し、復調したデジタルデータ系列を出力する受信手段である。受信機３０が受信した段階においては、｛ｇs｝および｛ｍj｝は未知である。受信機３０は、未知の｛ｍj｝を推定して復号する。
【００５３】
復号装置１０−２は、図１に示す第１の実施形態に係る復号装置１０と同様の構成を有する。復号装置１０−２は、｛ｇs｝および｛ｍj｝を推定し、送信データを復号する。ただし、復号装置１０−２の統計量計算手段１３−２は、復号データ系列に対して仮説検定を行う仮説検定部１３２を有する。仮説検定部１３２は、統計量計算手段１３を実現するための一形態である。
【００５４】
受信機後段３３は、復号装置１０−２によって復号された復号データ系列を受信し、復号されたデータを使用する装置に出力する出力手段である。
【００５５】
（復号装置）
次に、復号装置１０−２の構成について、具体的な例を挙げて説明する。以下においては、受信機生成多項式係数系列を｛ｈt｝、受信機初期値系列を｛ｎk｝と記載する。ただし、受信機生成多項式係数系列ｈtは条件式１を満たし、受信機初期値系列ｎkは条件式２を満たす。
2016178574.tif 000003
2016178574.tif 000004
【００５６】
なお、受信機３０側では、送信機２０側の生成多項式は未知である。そのため、生成多項式の次数は、受信器３０側で推定する必要がある。また、ｕおよびｌは、受信器３０側で生成多項式の次数を推定するための上限値であり、ユーザによって定義されるものである。
【００５７】
復号計算手段１２は、符号生成要素格納手段１５に格納された受信機生成多項式係数系列｛ｈt｝および受信機初期値系列｛ｎk｝を読み込む。
【００５８】
復号計算手段１２は、受信機生成多項式係数系列｛ｈt｝および受信機初期値系列｛ｎk｝を基に生成されるＭ系列Ｄ［｛ｈt｝、｛ｎk｝］を用いて、受信情報格納手段１１に格納されている復調データ系列をデータブロック長Ｒ分読み込む。
【００５９】
そして、復号計算手段１２は、データブロック長Ｒ分の復調データ系列に対してデスクランブルを掛ける。復号計算手段１２は、デスクランブルされた復号データ系列｛ｄk｝を受信機後段３３および統計量計算手段１３に渡す。
【００６０】
統計量計算手段１３は、復号計算手段１２によってデスクランブルされた復号データ系列｛ｄk｝を受け取り、受け取った復号データ系列｛ｄk｝に対して、連のランダム性に関する統計量を計算する。
【００６１】
ｄkは０または１である。連を表すパラメータｍは復号データ系列｛ｄk｝における１の個数とし、連を表すパラメータｎは復号データ系列｛ｄk｝における０の個数とする。連を表すパラメータｍおよびｎは、それぞれ式２および式３のように表記できる。また、データブロック長Ｒは、データｄkの総数であるため、式４を満たす。
ｍ＝ｎｕｍ（ｄk＝１）・・・（２）
ｎ＝ｎｕｍ（ｄk＝０）・・・（３）
Ｒ＝ｍ＋ｎ・・・（４）
統計量計算手段１３は、以下の式５によって統計量ｚを計算する。ただし、式５において、Ｅ（Ｒ）は平均値（式６）、Ｖarは分散（式７）を示す。
2016178574.tif 000005
2016178574.tif 000006
2016178574.tif 000007
【００６２】
判定手段１４は、統計量計算手段１３によって計算された統計量ｚを読み込む。そして、判定手段１４は、読み込んだ統計量ｚを閾値τ（所定の閾値とも呼ぶ）と比較し、指示関数χzを算出する（式８）。ただし、閾値τは、ユーザによって定義され、０よりも大きく、１以下の値である。また、指示関数χzは、条件を満たすならば１、条件を満たさないならば０を返す二値関数である。
【００６３】
式８のように、統計量ｚが閾値τよりも小さい場合、指示関数χzは０となる。一方、統計量ｚが閾値τ以上の場合、指示関数χzは１となる。
2016178574.tif 000008
【００６４】
指示関数χzが０の場合は、統計量ｚがランダムではないため、受信機生成多項式係数系列｛ｈt｝および受信機初期値系列｛ｎk｝が正しい。そのため、指示関数χzが０のときは、現在の推定式や初期値をそのまま使用すればよい。指示関数χzが１の場合は、統計量ｚがランダムであるため、受信機生成多項式係数系列｛ｈt｝および受信機初期値系列｛ｎk｝は正しくない。よって、指示関数χzが１のときは、現在の推定式や初期値を変更する必要がある。
【００６５】
符号生成要素格納手段１５は、判定手段１４が算出した指示関数χzを読み込む。そして、符号生成要素格納手段１５は、受信機初期値系列｛ｎk｝の値に応じて、受信機生成多項式係数系列｛ｈt｝または受信機初期値系列｛ｎk｝に指示関数χzを加算する。
【００６６】
受信機初期値系列｛ｎk｝を構成するビットが０を含む場合は、受信機初期値系列｛ｎk｝に指示関数χzをインクリメントする（式９）。
ｎ1ｎ2・・・ｎl＋χz（９）
【００６７】
受信機初期値系列｛ｎk｝を構成するビットが０を含まない場合、すなわち１のみの場合は、受信機生成多項式係数系列｛ｈt｝に指示関数χzをインクリメントし（式１０）、｛ｎk｝を｛０｝にする（式１１）。
ｈ1ｈ2・・・ｈl＋χz（１０）
ｎ1ｎ2・・・ｎl＝００・・・０（１１）
【００６８】
例えば、受信機初期値系列｛ｎk｝が００１０１のときは、受信機初期値系列｛ｎk｝は０を含むので、式１０に基づいて計算をする。指示関数χzが１の場合は、式１２のように計算される。
ｎ1ｎ2ｎ3ｎ4ｎ5＋χz＝００１０１＋１＝００１１０（１２）
【００６９】
また、例えば受信機初期値系列｛ｎk｝が１１１１１のときは、受信機初期値系列｛ｎk｝は１のみので、式１１に基づいて計算する。なお、この例では、受信機生成多項式係数系列｛ｈt｝は１００とする。指示関数χzが１の場合は、式１３および式１４のように計算される。
ｈ1ｈ2ｈ3＋χz＝１００＋１＝１０１（１３）
ｎ1ｎ2ｎ3ｎ4ｎ5＝０００００（１４）
【００７０】
以上が、本実施形態に係る復号装置１０−２の構成についての説明である。
【００７１】
［動作］
次に、本実施形態に係る復号装置１０−２の動作について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。
【００７２】
まず、図５において、復号装置１０は、受信機前段３１が送信波を受信する前に、ユーザからデータブロック長Ｒと閾値τの指定を受ける（ステップＳ０１）。
【００７３】
そして、復号装置１０は、復調データ系列から送信データを復号するための符号生成要素を初期化する（ステップＳ０２）。すなわち、復号装置１０は、符号生成要素格納手段１５に格納された受信機生成多項式係数系列｛ｈt｝、受信機初期値系列｛ｎk｝および指示関数χzを初期化する。なお、復号装置１０は、ユーザから受信機生成多項式係数系列｛ｈt｝および受信機初期値系列｛ｎk｝の初期値の指定を受けてもよい。
【００７４】
ここで、受信機３０は、送信波を受信すると、受信機前段３１において受信した送信波を復調し、復調によって生成した復調データ系列を復号装置１０に送信する。
【００７５】
復号装置１０は、受信機前段３１から復調データ系列を受信し、受信した復調データ系列を受信情報格納手段１１に格納する（ステップＳ０３）。ここから、復号装置１０は、受信機生成多項式係数系列｛ｈt｝および受信機初期値系列｛ｎk｝の推定を開始する。
【００７６】
復号計算手段１２は、受信情報格納手段１１にデータブロック長Ｒ分の復調データが溜まったら、受信機生成多項式係数系列｛ｈt｝、受信機初期値系列｛ｎk｝、データブロック長Ｒおよび復調データブロックを読み込む。そして、復号計算手段１２は、デスクランブルを行う（ステップＳ０４）。
【００７７】
統計量計算手段１３は、デスクランブルされた復号データ系列に対して統計量ｚを計算する（ステップＳ０５）。
【００７８】
ここで、判定手段１４は、統計量ｚと閾値τを比較する（ステップＳ０６）。
【００７９】
ｚ＞τ（ステップＳ０５でＹｅｓ）ならば、判定手段１４は、指示関数χzを０とする（ステップＳ０７）。
【００８０】
一方、ｚ＞τではない（ステップＳ０６でＮｏ）ならば、判定手段１４は、指示関数χzを１とする（ステップＳ０８）。
【００８１】
そして、符号生成要素格納手段１５は、受信機初期値系列｛ｎk｝を確認する（ステップＳ０９）。
【００８２】
受信機初期値系列｛ｎk｝が{１}ならば（ステップＳ０９でＹｅｓ）、符号生成要素格納手段１５は、χzを用いて受信機生成多項式係数系列｛ｈt｝を更新し、受信機初期値系列｛ｎk｝を初期化する（ステップＳ１０）。一方、受信機初期値系列｛ｎk｝が{１}ではないならば（ステップＳ０９でＹｅｓ）、符号生成要素格納手段１５は、指示関数χzを用いて受信機初期値系列｛ｎk｝を更新する（ステップＳ１１）。
【００８３】
受信機初期値系列｛ｎk｝および受信機生成多項式係数系列｛ｈt｝の更新が終了したら、ステップＳ０４に戻り、復号計算手段１２は、更新された符号生成要素を用いてデスクランブルを行う。なお、図５では、処理を継続する場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）にステップＳ０４に戻り、処理を継続しない場合（ステップＳ１２でＮｏ）は動作を終了しているが、ステップＳ１２を省き、ステップＳ１１の後にステップＳ０４に戻るループとしてもよい。
【００８４】
図５のステップＳ０４〜ステップＳ１２のループを繰り返すことにより、復号装置１０は、受信機初期値系列｛ｎk｝および受信機生成多項式係数系列｛ｈt｝を推定しながらデスクランブルを行う。
【００８５】
以上が、本実施形態に係る復号装置１０−２の動作についての説明である。
【００８６】
［効果］
本実施形態においては、受信機において送信機生成多項式係数系列と送信機初期値系列を推定する際の尺度として、連の数を使用している。そのため、加減乗除の組み合わせのみで計算が可能になる。また、同様の理由で、送信機生成多項式係数系列と送信機初期値系列を推定する際に必要となるパラメータが、復調データ系列でのビット出現確率とビットの総数のみであるため、簡易な処理のフローを実現することができる。
【００８７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る通信システムについて説明する。本実施形態に係る通信システムは、第２の実施形態に係る通信システムと同様の構成（図３）をもつ。
【００８８】
本実施形態に係る復号装置は、統計量計算手段１３−３以外は、第２の実施形態に係る復号装置１０−２と同様の構成を有する。本実施形態の復号装置の統計量計算手段１３−３は、一標本のＫＳ検定で使用されるＫＳ統計量を用いて判定するＫＳ検定部１３３を有する。ＫＳ検定部１３３は、統計量計算手段１３を実現するための一形態である。
【００８９】
ここで、標本ｘi（ｉ＝１、・・・、ｎ）について、以下のような仮説を一例として挙げる（ただし、ｘiは０または１）。Ｈ0（帰無仮説）は標本がランダムであることを示し、Ｈ1（対立仮説）は標本がランダムではないことを示す。
【００９０】
統計量zは、以下の式１５から求める。
2016178574.tif 000009
【００９１】
なお、式１５のＳ1（ｘｊ）は、任意の累積密度関数である。Ｓ1（ｘｊ）は以下の式１６によって求められる。なお、ｎは標本ｘiのデータ数である。
2016178574.tif 000010
【００９２】
また、式１４のＳ２（ｘｊ）は、以下の式１７によって求められる。
2016178574.tif 000011
【００９３】
このとき、有意水準をａとする（０≦ａ≦１）。
【００９４】
以下の式１８が成り立つとき、Ｈ0(帰無仮説)が採択され、標本はランダムである。そのため、判定手段１４は、デスクランブルに用いた推定式は正しくないと判定する。
ｚ×ｓｑｒｔ（ｎ）＜ａ・・・（１８）
【００９５】
一方、以下の式１９が成り立つとき、Ｈ0(帰無仮説)は棄却され、標本はランダムではない。そのため、判定手段１４は、デスクランブルに用いた推定式は正しいと判定する。
ｚ×ｓｑｒｔ（ｎ）≧ａ・・・（１９）
【００９６】
［効果］
本実施形態によれば、送信機生成多項式係数系列と送信機初期値系列を推定する際の推定式に着目し、ランダム性の検定方法で使用される統計量としてＫＳ統計量を用いることによって、第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９７】
以上の各実施形態に係る復号装置が実行する処理をコンピュータに実行させる復号プログラムも本発明の範囲に含まれる。さらに、本発明の実施形態に係る復号プログラムを記録したプログラム記録媒体も本発明の範囲に含まれる。
【００９８】
以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１０    復号装置
１１    受信情報格納手段
１２    復号計算手段
１３    統計量計算手段
１４    判定手段
１５    符号生成要素格納手段
２０    送信機
２１    送信機前段
２３    スクランブラ
２５    送信機後段
３０    受信機
３１    受信機前段
３３    受信機後段
１３２    仮説検定部
１３３    ＫＳ検定部
【図１】
2016178574.tif 000018
【図２】
2016178574.tif 000019
【図３】
2016178574.tif 000020
【図４】
2016178574.tif 000021
【図５】
2016178574.tif 000022
【図６】
2016178574.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月21日(2016.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最長系列を用いてスクランブル化されたデジタルデータ系列を復号する復号装置であって、
前記スクランブル化されたデジタルデータ系列を含む復調データ系列から復号データ系列を推定するための推定式の生成多項式係数系列および初期値系列を格納し、前記推定式の正誤の判定結果を受けて前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を変更する符号生成要素格納手段と、
前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を取得し、前記推定式を用いて前記復調データ系列から前記復号データ系列を復号する復号計算手段と、
前記復号データ系列に関して連のランダム性に関する統計量を計算する統計量計算手段と、
前記統計量を基に前記推定式の正誤を判定し、前記推定式の正誤に関する判定結果を前記符号生成要素格納手段に出力する判定手段とを備える復号装置。
【請求項２】
受信機前段から前記復調データ系列を受信して格納する受信情報格納手段を備え、
前記復号計算手段は、
前記受信情報格納手段から所定のデジタルデータブロック長分の前記復調データ系列を取得し、前記推定式を用いて前記所定のデジタルデータブロック長分の復調データ系列から前記復号データ系列を復号し、復号した前記復号データ系列を前記統計量計算手段に出力し、
前記統計量計算手段は、
前記復号計算手段から前記復号データ系列を受信し、受信した前記復号データ系列に関して前記統計量を計算し、計算した前記統計量を前記判定手段に出力し、
前記判定手段は、
前記統計量計算手段から前記統計量を受信し、受信した前記統計量を基に前記復号計算手段が用いた前記推定式の正誤を判定し、前記推定式の正誤に関する判定結果を前記符号生成要素格納手段に出力し、
前記符号生成要素格納手段は、
前記判定手段から前記判定結果を受信し、前記判定結果に応じて前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を変更する請求項１に記載の復号装置。
【請求項３】
前記判定手段は、
受信した前記統計量を基に前記推定式の正誤を判定し、前記推定式の正誤に応じた指示関数の値を前記符号生成要素格納手段に出力し、
前記符号生成要素格納手段は、
前記判定手段から受信した前記指示関数の値に応じて、格納された前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を変更する請求項２に記載の復号装置。
【請求項４】
前記統計量計算手段は、
前記復号計算手段によって復号された前記復号データ系列に含まれるビットの状態に関して連のランダム性に関する前記統計量を計算する請求項３に記載の復号装置。
【請求項５】
前記統計量計算手段は、
2016178574.tif 000024
ただし、
ｚ：統計量
Ｒ＝ｍ＋ｎ
ｍ：ビット状態が０の個数
ｎ：ビット状態が１の個数
2016178574.tif 000025
2016178574.tif 000026
なる式によって、デジタルデータブロック長がＲである前記復調データ系列の統計量ｚを算出する請求項４に記載の復号装置。
【請求項６】
前記判定手段は、
前記統計量計算手段によって算出された前記統計量ｚを読み込み、
前記統計量ｚが所定の閾値よりも大きい場合は指示関数の値として０を出力し、
前記統計量ｚが所定の閾値以下の場合は指示関数の値として１を出力し、
前記符号生成要素格納手段は、
前記判定手段によって出力された前記指示関数の値を読み込み、
前記初期値系列を構成するビット状態が０を含む場合は、前記初期値系列に前記指示関数の値をインクリメントするとともに、前記初期値系列を構成するビット状態を全て０に初期化し、
前記初期値系列を構成するビット状態が０を含まない場合は、前記初期値系列に前記指示関数の値をインクリメントする請求項５に記載の復号装置。
【請求項７】
前記統計量計算手段は、
2016178574.tif 000027
ただし、
ｚ：統計量
ｘi：標本
ｎ：標本ｘiのデータ数
ｉ：１以上、ｎ以下の自然数
2016178574.tif 000028
2016178574.tif 000029
なる式によって、前記復調データ系列の統計量ｚを算出し、
前記判定手段は、
有意水準をａとすると、
ｚ×ｓｑｒｔ（ｎ）＜ａ
なる不等式が成り立つときは、デスクランブルに用いた前記推定式は正しくないと判定し、
ｚ×ｓｑｒｔ（ｎ）≧ａ
なる不等式が成り立つときは、デスクランブルに用いた前記推定式は正しいと判定する請求項４に記載の復号装置。
【請求項８】
最長系列を用いてスクランブル化されたデジタルデータ系列が変調された変調データを含む送信波を受信し、受信した前記送信波に含まれる前記変調データから前記スクランブル化されたデジタルデータ系列を含む復調データ系列を復調し、復調した前記復調データ系列を出力する受信手段と、
前記復調データ系列から復号データ系列を推定するための推定式の生成多項式係数系列および初期値系列を格納し、前記推定式の正誤の判定結果を受けて前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を変更する符号生成要素格納手段と、前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を取得し、前記推定式を用いて前記受信手段から受信した前記復調データ系列から前記復号データ系列を復号する復号計算手段と、前記復号データ系列に関して連のランダム性に関する統計量を計算する統計量計算手段と、前記統計量を基に前記推定式の正誤を判定し、前記推定式の正誤に関する判定結果を出力する判定手段とを有する復号装置と、
前記復号装置によって復号された前記復号データ系列を受信し、受信した前記復号データ系列を出力する出力手段とを備える受信装置。
【請求項９】
任意のデジタルデータ系列を受信し、受信した前記デジタルデータ系列をスクランブル化できる形式に変換して出力する変換手段と、
前記変換手段から前記スクランブル化できる形式に変換されたデジタルデータ系列を受信し、前記デジタルデータ系列に対して最長系列を用いてスクランブル化し、スクランブル化したデジタルデータ系列を出力するスクランブラと、
前記スクランブラから前記スクランブル化されたデジタルデータ系列を受信し、前記スクランブル化されたデジタルデータ系列の搬送波を変調し、変調した変調データを送信波として送信する送信手段を含む送信装置と、
前記送信装置から前記送信波を受信し、受信した前記送信波に含まれる前記変調データから前記スクランブル化されたデジタルデータ系列を含む復調データ系列を復調し、復調した前記復調データ系列を出力する受信手段と、
前記復調データ系列から復号データ系列を推定するための推定式の生成多項式係数系列および初期値系列を格納し、前記推定式の正誤の判定結果を受けて前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を変更する符号生成要素格納手段と、前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を取得し、前記推定式を用いて前記受信手段から受信した前記復調データ系列から前記復号データ系列を復号する復号計算手段と、前記復号データ系列に関して連のランダム性に関する統計量を計算する統計量計算手段と、前記統計量を基に前記推定式の正誤を判定し、前記推定式の正誤に関する判定結果を前記符号生成要素格納手段に出力する判定手段とを含む復号装置と、
前記復号装置によって復号された前記復号データ系列を受信し、受信した前記復号データ系列を出力する出力手段とを有する受信装置とを備える通信システム。
【請求項１０】
最長系列を用いてスクランブル化されたデジタルデータ系列を復号装置によって復号する復号方法であって、
前記復号装置は、
前記スクランブル化されたデジタルデータ系列を含む復調データ系列から復号データ系列を推定するための推定式の生成多項式係数系列および初期値系列を符号生成要素格納装置に格納し、
前記推定式を用いて前記復調データ系列から前記復号データ系列を復号し、
前記復号データ系列に関して連のランダム性に関する統計量を計算し、
前記統計量を基に前記推定式の正誤を判定し、
前記推定式の正誤の判定結果に応じて、前記符号生成要素格納装置に格納した前記生成多項式係数系列および前記初期値系列を変更する復号方法。