KR970007001B1 - 비화 음성 통신을 위한 코드 분할 다원 접속 단말기 및 제어 방법 - Google Patents

Abstract

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Description

비화 음성 통신을 위한 코드 분할 다원 접속 단말기 및 제어 방법

제1도는 종래 코드 분할 다원 접속 단말기의 블럭도.

제2도는 종래의 트래픽 채널 프레임 구성도.

제3도는 본 발명에 따른 코드 분할 다원 접속 단말기의 블럭도.

제4도는 본 발명에 따른 트래픽 채널 프레임의 구성도.

제5도는 본 발명에 따른 음성 부호화 송신 제어 흐름도.

제6도는 본 발명에 따른 음성 복호화 수신 제어 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 음성 부복호화기 14 : 제어기

16 : 채널 부복호화기 18 : 장-코드 발생기

20 : 배타적 논리합 회로 22 : 단-코드 발생기

24 : 변복조기 26 : 고주파 송수신부

28 : 엔크립션 키 테이블

본 발명은 코드 분할 다원 접속(code division multiple access : CDMA) 방식의 디지탈 셀룰라 시스템에 이용되는 단말기 및 제어 방법에 관한 것으로, 특히 음성신호의 비화기능을 가지는 CDMA 단말기 및 비화통신 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 CDMA 디지탈 셀룰라 시스템의 단말기(Mobile station)간의 음성 통화는 단말기와 셀(cel1)을 전체적으로 관장하는 기지국(base station)을 통하여 이루어진다 예를들어, 임의의 한 단말기(A)가 다른 특정 단말기(B)와 통화를 하고자 할 때에 상기 단말기(A)는 통화에 필요한 정보를 기지국으로 송출하며, 상기 기지국은 특정 단말기(B)에 정보를 중계하는 역할을 담당한다. 실제로 두 단말기간의 통화는 통화가 이루어지기 전에 각각의 단말기가 기지국과 단말기 초기화 상태(mobile station initialization state), 단말기 휴지상태(mobile station idle state), 시스템 접근 상태(system access state)의 과정을 거치게 되며, 이 과정동안 기지국은 단말기의 신원(identity)을 인증확인(authentication)하게 된다. 상기와 같은 인증확인이 완료되면 상기 두 단말기간은 통화가능 상태로 된다.

이와 같은 방식으로 통신을 하기 위한 종래의 CDMA 단말기의 구성은 제1도에 도시한 바와 같다.

제1도는 종래의 CDMA 단말기의 블럭 구성도로서, 아나로그 음성정보(102)을 디지탈화 및 압축하여 압축된 디지탈 음성정보(104)로 출력하는 음성 부복호화기(12)와, 상기 디지탈 음성정보(104)를 전송 프레임의 데이터(16)로 포팅하여 단말 시스템을 전체적으로 제어하는 제어기(14)와, 상기 전송 프레임의 데이터(16)를 무선 통신로상의 데이터 오류정정을 위한 데이터로 부호화하여 채널 데이터(108)로 출력하는 채널 부복호화기(16)와, 각각의 단말기마다 부여된 고유의 장-코드(long code) 마스크 신호(LCM)의 입력에 응답하여 이에 대응된 장-코드(110)를 발생하는 장-코드 발생기(18)와, 상기 채널 부복호화기(16)로부터 출력되는 채널 데이터(108)와 상기 발생된 장-코드(110)를 배타적 논리합하여 직접확산(direct spreading)된 확산 신호를 출력하는 배타적 논리합 회로(20)와, 상기 배타적 논리합 회로(20)의 출력을 단-코드(short code)발생기(22)로부터 발생된 단-코드에 의해 변조하여 변조신호(114)를 출력하는 변복조기(24)와, 상기 변복조기(24)의 출력을 무선 통신 선로상의 신호로 증폭하여 송수신하는 고주파 송수신부(이하 ''RF"라 함)(26)으로 구성되어 있다.

상기 제1도에 도시된 모든 구성은 RF(26)로부터 수신된 신호를 복조하는 기능을 가진다. 예를들면 변복조기(24)는 대역확산되어 변조된 수신신호를 복조하여 출력하며, 배타적 논리합 회로(20)는 상기 복조된 수신신호를 장-코드 발생기(18)로부터 출력된 장코드와 배타적 논리합하여 대역확산된 수신신호를 역확산하여 출력한다. 그리고, 채널 부복호화기(16)는 역확산된 신호를 채널 복호화하여 수신된 신호의 에러정정을 한다. 제어기(14)는 에러정정된 수신신호를 음성 부복호화기(12)로 출력하며, 음성 부복호화기(12)는 디지탈 음성신호 정보를 아나로그의 음성신호 정보로 복호화하여 출력한다.

제2도는 종래의 트래픽 채널 프레임 구성도로서, 디지탈 신호를 전송하기 위한 전송 프레임의 구조이다. 제2도에서 FHB는 프레임 헤드 비트(frame header bits)이고, TDB는 트래픽 데이터 비트(traffic data bits)이며, CRCE(CRC & encoder tail bits)이다.

상기 제1도와 같이 구성된 CDMA 단말기간의 음성 통신은 전술한 바와 같이 기지국과 단말기간의 초기화 상태, 단말기 휴지상태, 시스템 접근 상태의 과정을 거치게 된다. 이때 기지국은 단말기의 신원을 인증확인하여 단말기 상호간의 통화가 가능하도록 한다.

상기와 같이 통화가능 상태가 이루어지면, 제1도와 같이 구성된 음성 부복호화기(12)는 입력되는 음성신호(102)를 디지탈 정보로 변환 처리함과 동시에 압축하여 부호화된 디지탈 음성정보(104)를 제어기(14)로 출력한다. 이때 상기 제어기(14)는 상기 디지탈 음성정보(104)를 제2도와 같은 전송 프레임의 데이터(106)으로 포팅하여 채널 부복호화기(16)로 출력한다.

채널 부복호화기(16)는 무선 채널의 전송로상의 오류정정을 위한 데이터로 상기 전송 프레임의 데이터(106)를 부호화하여 배타적 논리합 회로(20)로 출력한다. 이때 상기 배타적 논리합 회로(20)는 장-코드 발생기(18)로부터 출력되는 장-코드(110)와 상기 채널 부복호화기(16)로부터 출력되는 채널 데이터(108)를 배타적으로 논리합하여 직접확산(Direct spreading)된 신호를 변복조기(24)로 출력한다. 여기서, 상기 장-코드 발생기(18)는 각각의 CDMA 단말기마다 설정된 고유의 장-코드 설정값(Long code mask)에 의한 코드를 발생한다.

상기 변복조기(24)는 상기 배타적 논리합 회로(20)로부터 출력되는 데이터 신호를 단-코드 발생기(22)로부터 발생되는 단-코드에 의해 대역확산된 신호를 출력하며, 이에 접속된 RF(26)는 입력되는 신호를 RF 송수신 채널로써 기지국으로 전송한다. 기지국으로부터 송출된 신호를 수신하는 CDMA 단말기의 수신과정은 전술한 역과정의 동작으로 수신된다.

상기와 같이 동작되는 CDMA 디지탈 셀룰라 시스템은 시스템의 기본구조상 비화 통신이 가능한 이점을 가지고 있다. 이와 같은 비화 통신은 단말기와 기지국에서 대역확산을 하기 위하여 사용되는 PN 코드(Pseudo random number code)의 값을 외부에서 찾아내기가 쉽지 않기 때문이다. 특히 단말기의 직접확산과정에 필요로 한 장-코드 마스크의 값이 각각의 CDMA 단말기마다 고유하기 때문이다.

그러나 상기와 같이 PN 코드와 장-코드 마스크 값에 의해 비화 통신을 하는 종래의 CDMA 단말기는 상기와 같이 각각의 단말기에 고유하게 부여된 PN 코드가 노출되면 비화 통신을 할 수 없는 문제가 발생한다. 상기와 같은 CDMA 단말기는 장-코드 마스크의 값이 기지국에서 인지하고 있는 파라메터(Parmeter) 이며, 상기 장-코드 마스크값이 외부로 노출되지 않기 때문에 비화 통신이 가능한 것인데, 이 코드가 기지국으로부터 외부에 노출(가입자의 의사에 반하여 노출)되면 비화 통신을 완전히 보장할 수 없게 되는 문제가 발생한다.

따라서 본 발명의 목적은 통화상태가 이루어진 쌍방 가입자의 음성정보를 외부로부터의 도청에 대하여 방지할 수 있는 CDMA 단말기 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 쌍방간의 통화가 이루어질 때 입력되는 인크립션 정보의 입력에 응답하여 송수신되는 음성정보를 인크립션하여 송신하고, 인크립션되어 수신되는 음성정보를 수신하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 CDMA 디지탈 셀룰라 시스템에 있어서 음성신호를 송신할 수신 상대방의 전화번호의 입력에 응답하여 송신될 음성정보를 미리 설정된 암호화 테이블의 값으로 암호화하여 송신하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 CDMA 디지탈 셀룰라 시스템에 있어서 통화할 송신 상대방의 전화번호의 입력에 응답하여 수신되는 음성정보를 미리 설정된 복호화(decryption) 테이블의 값으로 복호화하여 수신하는 방법을 제공함에 있다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명에 따른 코드 분할 다원 접속 단말기의 블럭도로서, 이는 전술한 제1도와 같은 구성의 제어기(24)에 인크립션 키 테이블(28)이 접속되어 있으며, 전술한 제어기(14)는 인크립션 정보(EI)의 입력에 응답하여 상기 인크립션 및 디크립션 키 테이블(28)의 내용을 편집 저장하고, 송수신되는 음성정보를 상기 인크립션 키 테이블(8)의 정보에 따라 암호화하고 복호화하는 동작을 수행하는 것을 제외한 구성 및 동작은 전술한 제1도와 동일하다.

제4도는 본 발명에 따른 트래픽 채널 프레임의 구성도로서, 이는 제3도에 도시된 제어기(24)가 음성정보를 암호화시의 전송 프레임 포이다. 제4도에서, FHB는 프레임 헤드 비트(frame header bits)이고, EDB(encrypted data bits)이며, CRCE(CRC & encoder tail bits)이다. 여기서 EDB는 암호화된 음성정보이다.

제5도는 본 발명에 따른 음성 부호화 송신 제어 흐름도로서, 통화할 상대방인 수신자 전화번호의 입력에 응답하여 상기 수신자 전화번호가 인크립션 키 테이블에 존재하는가를 검색하는 과정과, 상기 검색과정에서 수신 전화번호가 상기 인크립션 키 테이블에 존재시 입력되는 음성정보를 미리 설정된 암호코드로 암호화하여 제4도와 같은 형태의 전송 프레임으로 포팅하는 인크립션 전송 프레임 구성 과정과, 상기 검색과정에서 수신 전화번호가 상기 인크립션 및 디크립션 키 테이블에 미존재하거나 상기 인크립션 전송 프레임 구성이 완료시 채널 부복호화기로 프레임 전송하는 전송과정으로 이루어져 있다.

제6도는 본 발명에 따른 음성 복호화 수신 제어 흐름도로서, 통화할 상대방인 송신자 전화번호의 입력에 응답하여 상기 송신자 전화번호가 인크립션 키 테이블에 존재하는가를 검색하는 과정과, 상기 검색과정에서 수신 전화번호가 상기 인크립션 키 테이블에 존재시 인크립션되어 수신된 음성정보를 미리 설정된 복호화 코드로 복호화하여 제2도와 같은 형태의 전송 프레임으로 포팅하는 디크립션 전송 프레임 구성 과정과, 상기 검색과정에서 송신 전화번호가 상기 인크립션 키 테이블에 미존재하거나 상기 디크립션된 음성정보를 음성 부복호화기로 전송하는 과정으로 이루어져 있다.

상기 제5도 및 제6도와 같은 인크립션 및 디크립션의 프로그램은 제4도의 제어부(24)내의 롬영역에 마스크되어 있으며, 상기 인크립션 키 테이블(28)은 램 또는 EEPROM으로서 인크립션 정보(EI)의 입력에 의해 변경되어질 수 있다. 예를들어, 인크립션 정보(EI)가 입력되면, 상기 제어부(24)는 상기 입력 정보에 대응하여 인크립션 키 테이블(28)의 정보를 편집한다.

우선, 인크립션 키 값이 상기 인크립션 키 테이블(28)에 저장되는 과정을 살핀다. 먼저, 인크립션 키 값을 그에 해당하는 전화번호와 함께 인크립션 정보(EI)로 입력시키면, 이는 제어부(14)로 입력된다. 이때 상기 제어부(24)는 상기 인크립션 키 값과 상기 전화번호를 인크립션 키 테이블(28)에 저장한다. 상기 인크립션 키 값과 전화번호의 저장의 수는 인크립션 키 테이블(28)의 저장 크기에 따라 결정된다.

이와 같이 인크립션 키 테이블(28)에 인크립션 및 디크립션 키 값을 저장할 때에는 비화 통신을 하고자하는 상대방으로부터 전화번호와 인크립션 키 값을 수신하여 저장하며, 상대방은 송신자(이쪽)의 전화번호와 인크립션 키 값을 수신하여 저장한다. 예를들어, A단말기와 B단말기가 비화 통신을 하고자 할 때에 A단말기의 전화번호, 인크립션 키, 디크립션 키를 각각 TA, EA, DA라 하고 B단말기의 전화번호, 인크립션 키, 디크립션 키를 각각 TB, EB, DB라 가정하면, A단말기는 인크립션 키 테이블(28)에 TB, EB 그리고 A단말기의 디크립션 키 DA를 저장하여야 한다. 그리고, B단말기는 인크립션 키 테이블(28)에 TA, EA 그리고 B단말기의 디크립션 키 DB를 저장하여야 한다. 상기와 같은 상대방의 전화번호와 인크립션 키 값은 통화가 이루어지기 전에 상대방과 송수신하여 저장한다.

여기서, 상기 인크립션 키 EA, EB와 디크립션 키의 값 DA, DB는 범용적인 인크립션 알고리즘(Public encryption algorithm)으로부터 생성된 값이며, 알고리즘은 안정성이 검증된 알고리즘을 선택사용한다.

상기 제1도와 같이 구성된 CDMA 단말기간의 음성 통신은 전술한 바와 같이 기지국과 단말기간의 초기화 상태, 단말기 휴지상태, 시스템 접근 상태의 과정을 거치게 된다. 이때 기지국은 단말기의 신원을 인증 확인하여 단말기 상호간의 통화가 가능하도록 한다.

상기와 같이 통화 가능 상태가 이루어지면, 제3도와 같이 구성된 음성 부복호화기(12)는 입력되는 음성신호(102)를 디지탈 정보로 변환 처리함과 동시에 압축하여 부호화된 디지탈 음성정보(104)를 제어기(14)로 출력한다.

한편, 통화 가능 상태로 되면 상기의 제어기(14)는 현재의 모드가 송신 모드 혹은 수신 모드인가를 검출한다. 상기와 같은 상태에서 현재의 상태가 송신 모드라고 판단되면, 상기 제어기(14)는 수신자의 전화번호를 제5도 52과정에서 인크립션 정보(EI) 입력단자로 입력된다. 그리고, 상기 제어기(14)는 54과정에서 미리 저장된 인크립션 정보가 저장된 인크립션 키 테이블(28)를 탐색하여 상기 수신자의 전화번호가 인크립션 키 테이블(28)내에 존재하는가를 검색한다.

상기의 검색 결과 현재 입력된 수신 전화번호가 상기 인크립션 키 테이블(28)내에 존재한다면 상기 제어기(14)는 상기 수신 전화번호에 대응되는 인크립션 키를 이용하여 상기 음성 부복호화기(12)로부터 출력되는 디지탈 음성정보(104)를 인크립션하고, 상기 인크립션된 정보를 제4도와 같은 프레임 구조로 포팅한다. 그리고 상기와 같이 인크립션의 전송 프레임으로 포팅된 프레임을 채널 부복호화기(16)로 출력한다.

즉, 상기 제어기(14)는 제3도와 같은 전송 프레임의 구조를 가지는 전송 프레임을 제4도와 같은 인크립션 전송 프레임의 구조로 변환하여 전송하는 것이다.

이때 상기 제4도와 같은 구조의 전송 프레임은 전술한 바와 같이 FHB와 EDB와 CRCE의 연속된 데이터의 구조를 가지며, 상기 EDB는 인크립션된 디지탈 음성정보이다. 상기 제어기(14)로부터 출력되는 인크립션 프레임의 데이터(106a)는 전술한 바와 같이 채널 부복호화기(16)를 통하여 상대방으로 전송된다 즉, 제3도와 같이 구성된 CDMA 단말기는 상대방과 통화 상태가 이루어지면 인크립션 키 테이블(28)를 조사하여 수신자의 전화번호가 있는지를 판단한 다음 있는 경우 제5도와 같은 과정을 반복하여 인크립션된 프레임의 데이터를 연속적으로 전송한다.

만약, 전술한 과정에서 데이터를 수신할 상대방인 수신자의 전화번호가 상기 인크립션 키 테이블(28)에 없다고 전술한 54과정에서 판단되면, 상기 제어기(14)는 음성 부복호화기(12)로부터 출력되는 디지탈 음성 데이터(104)를 제5도 58과정에서 전술한 제2도와 같은 프레임의 구조로 포팅하여 채널 부복호화기(16)로 전송하여 전술한 바와 같이 출력한다.

따라서, 통화할 상대방의 전화번호, 예를들어 자신이 호출측이라면 피호출측의 전화번호가 있는 경우 본 발명의 제어기(14)의 동작에 의해 수신측과 자신과의 예정된 인크립션을 행하여 음성정보를 암호화하여 송신함을 알 수 있다.

이와 반대로 수신 단말기는 전화국(기지국)으로부터 상대방인 송신자의 전화번호를 받아 통화가 이루어지게 된다. 상기와 같이 전화국으로부터 송신자의 전화번호가 제6도 62과정에서 수신되면, 상기의 제어기(14)는 현재의 모드가 수신 모드라고 판단하고 상기 수신된 전화번호가 인크립션 키 테이블(28)에 존재하는지를 제6도 64과정에서 검색한다.

상기 64과정에서 수신된 송신자의 전화번호가 상기 인크립션 키 테이블(28)에 존재한다면 상기 제어부(28)는 제4도와 같은 프레임의 구조로 수신되는 디지탈 정보를 제2도와 같은 구조를 가지는 프레임 구조의 데이터로 전환하기 위하여 제6도 66과정에서 수신된 디지탈 정보를 디크립션한다. 여기서 상기의 디크립션은 전술한 바와 같이 인크립션된 음성정보를 인크립션 키 테이블(28)에 저장된 디크립션 키를 이용하여 제4도와 같이 프레임으로 수신된 디지탈 음성정보(106a)를 제2도와 같은 프레임의 정보로 변환하여 제6도 68과정에서 음성 부복호화기(12)로 출력한다. 이때 데이터의 수신은 전술한 송신과정과는 역으로 RF(26), 변복조기(24), 배타적 논리합 회로(20), 채널 부복호화기(16)를 통해 제어부(14)로 수신되는 것이다.

만약, 전술한 제6도 64과정에서 전화국으로부터 송신된 송신자의 전화번호가 인크립션 키 테이블(28)에 존재하지 않는다면, 상기 제어부(14)는 종래와 같이 바로 채널 부복호화기(16)로부터 채널 복호화되어 출력되는 디지탈 음성정보를 음성 부복호화기(12)로 출력하여 디지탈 음성정보가 음성 복호화되어 아나로그의 음성신호로 복호화 출력되도록 한다.

상기와 같이 본 발명은, 쌍방이 서로 인크립션 키를 통화로 형성 단계에시 송수신하고, 디크립션 키를 노출시키지 않는다면 쌍방간에 송수신되는 음성정보는 쌍방간에 협의된 형태로 인크립션 및 디크립션 동작이 수행됨으로써 보다 안전한 비화 통신을 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은, CDMA 디지탈 셀룰라 시스템의 단말기들 상호간의 음성정보를 단말기 상호간에 미리 약정된 인크립션 부호로 인크립션하고, 디크립션하여 복호화함으로써 기지국으로부터의 정보노출이 있더라도, 음성통신의 비화 기능을 유지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 전송 프레임의 형태로 포팅된 데이터를 대역확산하여 무선 전송하고, 대역확산되어 무선 수신되는 데이터를 수신하는 코드 분할 다원 접속 단말기에 있어서, 음성신호를 디지탈 음성정보로 부호화하여 출력하고, 부호화되어 수신되는 정보를 아나로그의 음성신호로 복호화하여 출력하는 음성 부복호화 수단과, 프레임 형태로 수신되는 음성정보를 대역확산하여 무선 전파하고, 대역확산되어 무선 전파 수신되는 음성정보를 역확산하는 대역확산 송수신 수단과, 자신의 전화번호와 이에 해당하는 인크립션 및 디크립션 정보를 저장하고 있으며, 상대방의 단말과의 통화 접속에 응답하여 상대방의 인크립션 및 디크립션 정보를 수신하여 내부의 메모리에 저장하는 인크립션 정보 송수신 수단과, 통화 개시에 응답하여 상기 음성 부복호화 수단으로부터 출력되는 음성정보를 상기 인크립션 정보 송수신 수단내의 메모리에 저장된 인크립션 정보로 변환하여 프레임 변환하여 상기 음성 부복호화 수단으로 제공하고, 수신되는 프레임의 데이터를 상기 메모리내에 저장된 디크립션 정보로 변환하여 상기 음성 부복호화 수단으로 제공하는 제어수단으로 구성함을 특징으로 하는 비화 음성 통신을 위한 코드 분할 다원 접속 단말기.
2. 전송 프레임의 형태로 포팅된 데이터를 대역확산하여 무선 전송하고, 대역확산되어 무선 수신되는 데이터를 수신하는 대역확산 송수신 수단과, 자신의 전화번호와 이에 해당하는 인크립션 및 디크립션 정보를 저장하고 있으며, 상대방의 단말과의 통화 접속에 응답하여 상대방의 인크립션 및 디크립션 정보를 수신하여 내부의 메모리에 저장하는 인크립션 정보 송수신 수단을 구비한 코드 분할 다원 접속 단말기의 비화 통신 제어 방법에 있어서, 통신 개시에 응답하여 상기 인크립션 정보 송수신 수단내의 메모리에 저장된 상대방의 전화번호를 탐색하고, 상기 탐색된 전화번호에 응답하여 대역확산 송수신 수단으로 송수신되는 음성정보를 인크립션 및 디크립션하는 음성정보 변환과정과, 상기 인크립션된 정보를 트래픽 채널의 구조로 포팅하여 상기 대역확산 송수신 수단으로 출력하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 코드 분할 다원 접속 단말기의 비화 통신 제어 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 음성정보 변환과정은, 송신에 응답하여 수신자의 전화번호를 수신하고 상기 수신된 전화번호에 대응한 인크립션 정보가 존재하는가를 검출하는 수신자의 인크립션 정보 추출과정과, 상기 인크립션 정보 추출과정에서 인크립션 정보를 추출시에 응답하여 송신 음성정보를 상기 추출된 인크립션 정보로 인크립션하고, 상기 인크립션된 음성정보를 인크립션 전송 프레임의 구조로 변환하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 코드 분할 다원 접속 단말기의 비화 통신 제어 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 음성정보 변환과정은, 수신에 응답하여 송신자의 전화번호에 대응한 인크립션 정보가 존재하는가를 검색하는 송신자의 인크립션 정보 추출과정과, 상기 인크립션 정보 추출과정에서 인크립션 정보를 추출시에 응답하여 상기 인크립션되어 수신된 음성정보를 디크립션하고, 상기 디크립션된 음성정보를 디크립션 전송 프레임의 프레임 구조로 변환하여 음성 부복호화기로 전송함을 특징으로 하는 코드 분할 다원 접속 단말기의 비화 통신 제어 방법.