CN101010899A - 数据通信装置 - Google Patents

Abstract

一种数据通信装置，其中，通过显著地增加窃听器对已加密的文本进行解密所需要的时间而提高了秘密性。经由传输路径(110)将数据发送装置(10101)和数据接收装置(10201)连接起来来构造该数据通信装置。数据发送装置(10101)接收第一预定初始值(密钥信息)和信息数据，产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级信号，并将该多级信号转化为用于传输的预定调制格式的已调信号。数据接收装置(10201)将已调信号解调以输出多级信号，然后根据接收的多级信号和第二预定初始值(密钥信息)再现信息数据。

Description

数据通信装置

技术领域

【0001】本发明涉及一种执行秘密通信以防止被第三方非法窃听和拦截的装置。更具体而言，本发明涉及一种选择并设置特定的加密和解密(调制和解调)方法以在授权的发射器和接收器之间执行数据通信的装置。

背景技术

【0002】通常，为了仅在特定的人群中执行通信，采纳了如下方法：在发射器和接收器之间共享用于加密和解密的密钥信息，并且要发送的信息数据(明文)的操作和反操作基于所述密钥信息而以数学方法执行，从而实现秘密通信。图53为图示了基于该方法的传统数据发送装置的结构的方框图。在图53中，通过传输路径913将数据发送装置90001与数据接收装置90002连接起来构成传统的数据通信装置。数据发送装置90001具有编码部件911和调制部件912。数据接收装置90002具有解调部件914和解码部件915。在该传统的数据通信装置中，当编码部件911接收到信息数据90和第一密钥信息91，解码部件915接收到第二密钥信息96时，解码部件915输出信息数据98。在下文中，将参考图53说明该传统的数据通信装置的操作。

【0003】在数据发送装置90001中，编码部件911基于第一密钥信息91编码(加密)信息数据90。调制部件912以预定的调制格式对编码部件911编码后的信息进行调制，并将其作为已调信号94经由传输路径913发送给数据接收装置90002。在数据接收装置90002中，解调部件914以预定的解调方式对经由传输路径913传输的已调信号94进行解调，并将其作为编码信息数据输出。解码部件915基于与编码部件911共享的第二密钥信息96解码(解密)已编码的信息数据，并再现原始的信息数据98。

【0004】现在，将利用窃听器数据接收装置90003说明第三方的窃听。在图53中，窃听器数据接收装置90003具有窃听器解调部件916和窃听器解码部件917。窃听器解调部件916窃听在数据发送装置90001和数据接收装置90002之间传输的已调信号(信息数据)，并通过预定的解调方法解调窃听到的已调信号。窃听器解码部件917试图基于第三密钥信息99来解码由窃听器解调部件916解调的信号。这里，由于密钥信息未在窃听器解码部件917和编码部件911之间共享，所以窃听器解码部件917试图基于不同于第一密钥信息91的第三密钥信息99来解码窃听器解调部件916解调后的信号。由于此原因，窃听器解码部件917不能正确地解码由窃听器解调部件916调制的信号，并且不能再现原始的信息数据。

【0005】基于这种数学操作的数学加密(也称为计算加密或软件加密)技术适用于例如专利文献1中所述的访问系统。即，在PON(被动光学网络，passive optical network)结构中，从一个光学发射器中发出的光学信号被光耦合器分支并分发到多个光学用户家庭中的每一个光学接收器，除了需要的光学信号之外的用于其他用户的信号被输入到每一个光学接收器。因此，通过利用不同的密钥信息来加密用于每一个用户的信息数据，防止每一个用户的信息泄漏或被窃听，使得能够实现安全的数据通信。

专利文献1：日本特许专利公开No.H09-205420

发明内容

解决的技术问题

【0006】然而，基于数学加密方法的传统数据通信装置具有下述问题：尽管密钥信息没有共享，但是通过尝试使用密钥信息的所有可能的组合(穷举攻击，brute force attack)或者对密码(调制信号，或加密信息数据)应用特殊分析算法，在理论上窃听器可以进行解密。特别地，近年来计算机的处理速度显著地提高，并且如果基于新原理的计算机，例如夸克计算机在将来被实现，那么在有限时间内窃听密码是可能的。

【0007】因此，本发明的目的是提供一种高秘密性数据通信装置，其基于天文数量级的计算，该装置显著增加了窃听器分析密码所需要的时间。

本发明解决的问题

【0008】本发明致力于执行密码通信的数据发送装置，为了达到上述目的，根据本发明的数据发送装置具有多级编码部件和调制部件。多级编码部件接收预定的密钥信息和信息数据，并产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级信号。调制部件基于所述多级信号产生预定调制格式的已调信号。所述多级编码部件包括：多级代码产生部件，其根据所述密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；以及多级处理部件，其根据预定处理将所述多级代码序列和所述信息数据组合起来，从而产生其电平与所述多级代码序列和所述信息数据的信号电平的组合相对应的多级信号。所述多级编码部件设置所述多级信号的内部信号点间隔使得基本均匀。

【0009】优选地，所述多级信号的内部信号点间隔小于所述多级信号中包含的所述信息数据的振幅。所述多级信号的最大振幅等于或大于所述多级信号中包含的所述信息数据的振幅的两倍。

【0010】数据发送装置可以还包括数据反转部件，其基于预定的伪随机数序列对所述信息数据进行比特反转，并将比特反转后的信息数据输出到所述多级编码部件。此外，所述多级代码序列和所述信息数据的变化率互相一致。所述信息数据是二进制信号。

【0011】优选地，作为所述预定处理，所述多级处理部件通过利用所述多级代码序列作为参考电平，通过将所述信息数据加到所述多级代码序列来产生所述多级信号。此外，作为所述预定处理，所述多级处理部件通过利用所述多级代码序列作为参考电平，根据所述信息数据对所述多级代码序列进行电平控制来产生所述多级信号。

【0012】通过由所述多级信号调制电磁场来产生所述已调信号。此外，可以通过由所述多级信号调制光波来产生所述已调信号。此时，所述光波为相干光。

【0013】此外，数据发送装置可以还包括噪声控制部件，其连接在所述多级编码部件和所述调制部件之间，将预定噪声叠加到所述多级信号上，并将该信号作为已叠加噪声的多级信号输出到所述调制部件。在此，所述噪声控制部件包括：噪声产生部件，其产生所述预定噪声；以及组合部件，其组合所述噪声和所述多级信号。

【0014】所述多级编码部件在所述已叠加噪声的多级信号中分布所述多级信号的内部信号点间隔，使得相邻的两个信号点之间计算出的信号噪声功率比基本相同。而且，所述多级编码部件在所述已叠加噪声的多级信号中非均匀地或非线性地分布所述多级信号的内部信号点间隔，使得相邻的两个信号点之间计算出的信号噪声功率比基本相同。

【0015】数据发送装置可以还包括均衡部件，其连接在所述多级编码部件和所述调制部件之间，并通过预定方式对所述多级信号进行波形均衡。可选地，该数据发送装置可以还包括均衡部件，其通过预定方式对所述多级信号进行波形均衡，并将波形均衡后的信息数据输出到所述多级编码部件。可选地，在数据发送装置中，所述多级编码部件还包括均衡部件，其连接在所述多级代码产生部件和所述多级处理部件之间，并通过预定方式对所述多级代码序列进行波形均衡。可选地，数据发送装置可以还包括均衡部件，其通过预定方式对所述已调信号进行波形均衡。

【0016】所述均衡部件是低通滤波器。所述低通滤波器过滤等于或低于输入信号的信号频带一半的信号分量。可选地，所述均衡部件是高通滤波器，其从输入信号中截取所述信号中包含的直流分量。可选地，所述均衡部件是带通滤波器，其从输入信号中过滤预定频带的信号分量。

【0017】此外，数据发送装置可以具有：多级代码产生部件，其根据预定密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；第一调制部件，其基于所述多级代码序列产生预定调制格式的第一已调信号；第二调制部件，其接收所述第一已调信号和信息数据，并基于所述信息数据产生预定调制格式的第二已调信号；以及均衡部件，其连接在所述多级代码产生部件的后级，并通过预定方式对所述多级代码序列进行波形均衡。

【0018】可选地，数据发送装置可以具有：多级代码产生部件，其根据预定密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；第一调制部件，其接收信息数据，并基于所述信息数据产生预定调制格式的第一已调信号；第二调制部件，其接收所述第一已调信号和所述多级代码序列，并基于所述多级代码序列产生预定调制格式的第二已调信号；以及均衡部件，其连接在所述多级代码产生部件的后级，并通过预定方式对所述多级代码序列进行波形均衡。

【0019】优选地，数据发送装置可以进一步具有：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及振幅调制部件，其连接在所述多级编码部件的前级，并基于所述振幅控制信号对所述信息数据进行振幅调制，并将已振幅调制的信号输出到所述多级编码部件。

【0020】此外，数据发送装置可以进一步具有：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及振幅调制部件，其插入在所述多级编码部件和所述调制部件之间，基于所述振幅控制信号对所述多级信号进行振幅调制，并将已振幅调制的信号输出到所述调制部件。

【0021】此外，数据发送装置可以进一步具有：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及振幅调制部件，其连接在所述调制部件的后级，基于所述振幅控制信号将所述已调信号调制为预定调制格式，并输出所述已调信号。此时，所述振幅调制部件对所述已调信号进行振幅调制或强度调制。

【0022】此外，数据发送装置可以具有：多级代码产生部件，其根据预定的密钥信息产生其电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；第一调制部件，其基于所述多级代码序列产生预定调制格式的第一已调信号；第二调制部件，其接收信息数据，并产生预定调制格式的第二已调信号；以及多路复用部件，其多路复用所述第一已调信号和所述第二已调信号。

【0023】优选地，数据发送装置进一步具有：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及振幅调制部件，其插入在所述第二调制部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述信息数据进行振幅调制，并输出已振幅调制的信号。

【0024】可选地，数据发送装置可以进一步具有：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及振幅调制部件，其插入在所述第一调制部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述信息数据进行振幅调制，并输出已振幅调制的信号。

【0025】此外，数据发送装置可以提供：多级代码产生部件，其根据预定的密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；第一调制部件，其基于所述多级代码序列产生预定调制格式的第一已调信号；第二调制部件，其接收信息数据，利用所述信息数据调制所述第一已调信号，并产生预定调制格式的第二已调信号。

【0026】优选地，数据发送装置进一步具有：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及振幅调制部件，其插入在所述第二调制部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述信息数据进行振幅调制，并输出已振幅调制的信号。

【0027】可选地，数据发送装置可以进一步具有：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及振幅调制部件，其插入在所述第一调制部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述信息数据进行振幅调制，并输出已振幅调制的信号。

【0028】此外，数据发送装置可以进一步具有N基编码部件，其连接在所述多级编码部件的前级，根据预定处理将包括多条信息数据的信息数据组编码为给定基系统中的数字，并将该数字作为N基编码信号输出到所述多级编码部件。

【0029】优选地，为了将所述信息数据组编码为给定基系统中的数字，所述N基编码部件根据所述多条信息数据的逻辑组合改变所述N基编码信号的多个电平。此处，所述N基编码部件基于所述密钥信息，根据所述信息数据组输出所述N基编码信号。此外，所述N基编码部件基于不同于所述密钥信息的密钥信息，根据所述信息数据组输出所述N基编码信号。所述多级编码部件每一预定时段产生具有多个预定级数的任一个的多级信号。

【0030】此外，该数据发送装置可以进一步具有：同步信号产生部件，其输出与所述多级信号相对应的预定的同步信号；以及多级处理控制部件，其基于所述同步信号输出指定所述级数的多级处理控制信号。所述多级编码部件在至少任一个所述预定时段内输出二进制多级信号。在此情况下，所述多级编码部件使得所述二进制多级信号的振幅等于或大于具有所述多个级数中的最大级数的多级信号的振幅，并输出所述二进制多级信号。可选地，所述多级编码部件将所述信息数据作为所述二进制多级信号输出。

【0031】优选地，所述信息数据、所述多级代码序列或所述多级信号的传输率是根据所述级数变化的。此外，所述信息数据、所述多级代码序列或所述多级信号的传输率随着所述级数降低而增加。

【0032】此外，本发明还致力于执行密码通信的数据接收装置。为了达到上述目的，根据本发明的数据接收装置具有解调部件和多级解码部件。解码部件解调预定调制格式的已调信号，并输出多级信号。多级解码部件接收预定的密钥信息和所述多级信号，并输出信息数据。所述多级解码部件包括：多级代码产生部件，其根据所述密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；以及多级识别部件，其基于所述多级代码序列识别所述多级信号，并输出所述信息数据。

【0033】此外，数据接收装置可以进一步具有数据反转部件，其基于预定的伪随机数序列对从所述多级解码部件输出的所述信息数据进行比特反转，并输出比特反转后的信息数据。

【0034】此外，多级解码部件可以进一步包括振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号。此外，多级识别部件基于所述多级代码序列和所述振幅控制信号识别所述多级信号，并输出所述信息数据。

【0035】优选地，所述多级识别部件基于在预定的指定时段内输入的所述多级信号的级数，切换用于识别所述多级信号的阈值。

【0036】数据接收装置可以进一步具有：同步信号产生部件，其再现与所述多级信号相对应的预定的同步信号；以及多级识别控制部件，其基于所述同步信号输出改变所述多级识别部件的所述阈值的多级识别控制信号。所述多级解码部件在至少任一个所述预定时段内识别所述二进制多级信号。

【0037】此外，本发明致力于一种数据通信装置，在其中数据发送装置和数据接收装置执行密码通信。为了达到上述目的，在根据本发明的数据通信装置中，数据发送装置具有多级编码部件和调制部件。多级编码部件接收预定的第一密钥信息和信息数据，并产生其信号电平基本像随机数一样变化的第一多级信号。调制部件基于所述第一多级信号产生预定调制格式的已调信号。所述多级编码部件包括：第一多级代码产生部件，其根据所述第一密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的第一多级代码序列；以及多级处理部件，其根据预定处理将所述第一多级代码序列和所述信息数据组合起来，以被转化为其电平与所述第一多级代码序列和所述信息数据的信号电平的组合相对应的所述第一多级信号。所述第一多级代码产生部件设定所述多级信号的内部信号点间隔，以使得基本均匀。

【0038】此外，数据接收装置具有解调部件和多级解码部件。解调部件解调所述预定调制格式的所述已调信号，并输出第二多级信号。多级解码部件接收预定的第二密钥信息和所述第二多级信号，并输出信息数据。

【0039】优选地，所述多级信号的内部信号点间隔小于在所述多级信号内包含的所述信息数据的振幅。所述多级信号的最大振幅等于或大于在所述多级信号内包含的所述信息数据的振幅的两倍。

【0040】数据发送装置可以进一步具有数据反转部件，其基于预定的伪随机数序列对所述信息数据进行比特反转，并将比特反转后的信息数据输出到所述多级解码部件。此外，所述多级代码序列和所述信息数据的变化率互相一致。所述信息数据是二进制信号。

【0041】优选地，作为预定处理，所述多级处理部件通过将所述多级代码序列用作参考电平，将所述信息数据加到所述多级代码序列而产生所述多级信号。此外，作为预定处理，所述多级处理部件通过将所述多级代码序列用作参考电平，根据所述信息数据对所述多级代码序列进行电平控制而产生所述多级信号。

【0042】通过由所述多级信号调制电磁场产生所述已调信号。此外，通过由所述多级信号调制光波产生所述已调信号。此处，光波为相干光。

【0043】此外，数据发送装置可以进一步具有噪声控制部件，其连接在所述多级解码部件和所述解调部件之间，将预定噪声叠加到所述多级信号上，并将该信号作为已叠加噪声的多级信号输出到所述调制部件。此处，噪声控制部件包括：噪声产生部件，其产生预定噪声；以及组合部件，其结合所述噪声和所述多级信号。

【0044】所述多级编码部件在所述已叠加噪声的多级信号中分布所述多级信号的内部信号点间隔，使得相邻的两个信号点之间计算出的信号噪声功率比基本相同。此外，所述多级编码部件在所述已叠加噪声的多级信号中非均匀地或非线性地分布所述多级信号的内部信号点间隔，使得相邻的两个信号点之间计算出的信号噪声功率比基本相同。

【0045】数据发送装置可以进一步具有均衡部件，其连接在所述多级编码部件和所述调制部件之间，并通过预定方式对所述多级信号进行波形均衡。可选地，数据发送装置可以进一步具有均衡部件，其通过预定方式对所述信息数据进行波形均衡，并将波形均衡后的信息数据输出到所述多级编码部件。可选的，在数据发送装置中，多级编码部件可以进一步具有均衡部件，其连接在所述多级代码产生部件和所述多级处理部件之间，并通过预定方式对所述多级代码序列进行波形均衡。可选地，多级编码部件可以进一步具有均衡部件，其通过预定方式对所述已调信号进行波形均衡。

【0046】所述均衡部件是低通滤波器。所述低通滤波器过滤等于或低于输入信号的信号频带一半的信号分量。可选地，所述均衡部件是高通滤波器，其从输入信号中截取所述信号中包含的直流分量。可选地，所述均衡部件是带通滤波器，其从输入信号中过滤预定频带的信号分量。

【0047】此外，数据发送装置可以具有：多级代码产生部件，其根据预定的密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；第一调制部件，其基于所述多级代码序列产生预定调制格式的第一已调信号；第二调制部件，其接收所述第一已调信号和信息数据，并基于所述信息数据产生预定调制格式的第二已调信号；以及均衡部件，其连接在所述多级代码产生部件的后级，并通过预定方式对所述多级代码序列进行波形均衡。

【0048】可选地，数据发送装置可以具有：多级代码产生部件，其根据预定的密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；第一调制部件，其接收信息数据并基于所述信息数据产生预定调制格式的第一已调信号；第二调制部件，其接收所述第一已调信号和所述多级代码序列，并基于所述多级代码序列产生预定调制格式的第二已调信号；以及均衡部件，其连接在所述多级代码产生部件的后级，并通过预定方式对所述多级代码序列进行波形均衡。

【0049】优选地，该数据发送装置可以进一步具有：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及振幅调制部件，其连接在所述多级编码部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述信息数据进行振幅调制，并将已振幅调制的信号输出到所述多级编码部件。

【0050】此外，该数据发送装置可以进一步具有：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及振幅调制部件，其插入在所述多级编码部件和所述调制部件之间，基于所述振幅控制信号对所述多级信号进行振幅调制，并将已振幅调制的信号输出到所述调制部件。

【0051】此外，该数据发送装置可以进一步具有：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及振幅调制部件，其连接在所述调制部件的后级，基于所述振幅控制信号将所述已调信号调制为预定调制格式，并输出所述已调信号。此时，所述振幅调制部件对所述已调信号进行振幅调制或强度调制。

【0052】此外，该数据发送装置可以进一步具有：多级代码产生部件，其根据预定的密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；第一调制部件，其基于所述多级代码序列产生预定调制格式的第一已调信号；第二调制部件，其接收信息数据，并产生预定调制格式的第二已调信号；以及多路复用部件，其多路复用所述第一已调信号和所述第二已调信号。

【0053】优选地，数据发送装置可以进一步具有：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及振幅调制部件，其插入在所述第二调制部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述信息数据进行振幅调制，并输出已振幅调制的信号。

【0054】可选地，数据发送装置可以进一步具有：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及振幅调制部件，其插入在所述第一调制部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述多级代码序列进行振幅调制，并输出已振幅调制的信号。

【0055】此外，数据发送装置可以具有：多级代码产生部件，其根据预定的密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；第一调制部件，其基于所述多级代码序列产生预定调制格式的第一已调信号；以及第二调制部件，其接收信息数据，利用所述信息数据调制所述第一已调信号，并产生预定调制格式的第二已调信号。

【0056】优选地，数据发送装置可以进一步具有：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及振幅调制部件，其插入在所述第二调制部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述信息数据进行振幅调制，并输出已振幅调制的信号。

【0057】可选地，数据发送装置可以进一步具有：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及振幅调制部件，其插入在所述第一调制部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述多级代码序列进行振幅调制，并输出已振幅调制的信号。

【0058】此外，数据发送装置可以进一步具有N基编码部件，其连接在所述多级编码部件的前级，根据预定处理将包括多条信息数据的信息数据组编码为给定基系统中的数字，并将该数字作为N基编码信号输出到所述多级编码部件。

【0059】优选地，为了将所述信息数据组编码为给定基系统中的数字，所述N基编码部件根据所述多条信息数据的逻辑组合改变所述N基编码信号的多个电平。此处，所述N基编码部件基于所述密钥信息，根据所述信息数据组输出所述N基编码信号。此外，所述N基编码部件基于不同于所述密钥信息的密钥信息，根据所述信息数据组输出所述N基编码信号。所述多级编码部件每一预定时段产生具有多个预定的级数的任一个的所述多级信号。

【0060】此外，该数据发送装置可以进一步具有：同步信号产生部件，其输出与所述多级信号相对应的预定的同步信号；以及多级处理控制部件，其基于所述同步信号输出指定所述级数的多级处理控制信号。所述多级编码部件在至少任一个所述预定时段内输出二进制多级信号。在此情况下，所述多级编码部件使得所述二进制多级信号的振幅等于或大于具有所述多个级数中的最大级数的所述多级信号的振幅，并输出所述二进制多级信号。所述多级编码部件将所述信息数据作为所述二进制多级信号输出。

【0061】优选地，所述信息数据、所述多级代码序列或所述多级信号的传输率是根据所述级数变化的。此外，所述信息数据、所述多级代码序列或所述多级信号的传输率随着所述级数的减小而增加。

发明效果

【0062】根据本发明的数据通信装置将信息数据编码和调制为基于密钥信息的多级信号，传输多级信号，解调和解码收到的基于相同的密钥信息的多级信号，并最优化多级信号的信噪功率比，因此显著地增加密码分析所需要的时间，从而提供了基于天文计算量级的高秘密性的数据通信装置。

附图说明

图1为图示了根据本发明的第一实施例的数据通信装置的结构的方框图。

图2为说明根据本发明的第一实施例的数据通信装置的传输信号的波形的示意图。

图3为说明根据本发明的第一实施例的数据通信装置的传输信号的波形的示意图。

图4为说明根据本发明的第一实施例的数据通信装置的传输信号质量的示意图。

图5为图示了根据本发明的第二实施例的数据通信装置的结构的方框图。

图6为图示了根据本发明的第三实施例的数据通信装置的结构的方框图。

图7为说明根据本发明的第四实施例的数据通信装置的传输信号参数的示意图。

图8图示了信息数据10的眼图(eye pattern)的例子。

图9图示了多级代码序列12的眼图的例子。

图10图示了多级信号13的眼图的例子。

图11图示了噪声信号的例子。

图12图示了当已叠加噪声时已调信号14的眼图的例子。

图13图示了信息数据10的眼图的例子。

图14图示了多级代码序列12的眼图的例子。

图15图示了多级信号13的眼图的例子。

图16图示了噪声信号的例子。

图17图示了当噪声信号叠加时已调信号14的眼图的例子。

图18图示了多级信号15和多级信号15的确定阈值之间的关系。

图19图示了多级信号15的眼图的例子。

图20A为图示了根据本发明的第六实施例的数据通信装置的结构的一个例子的方框图。

图20B为图示了根据本发明的第六实施例的数据通信装置的结构的另一个例子的方框图。

图20C为图示了根据本发明的第六实施例的数据通信装置的结构的另一个例子的方框图。

图20D为图示了根据本发明的第六实施例的数据通信装置的结构的另一个例子的方框图。

图21图示了均衡部件115输出的已均衡的多级信号24的波形的例子。

图22说明了已均衡的多级信号25的识别。

图23为图示了根据本发明的第七实施例的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图24为图示了根据本发明的第七实施例的数据通信装置的结构的另一个例子的方框图。

图25为图示了根据本发明的第八实施例的数据通信装置的结构的一个例子的方框图。

图26为根据本发明的第八实施例的数据通信装置的部件的信号波形的示意图。

图27为根据本发明的第八实施例的数据通信装置的传输信号质量的示意图。

图28为根据本发明的第八实施例的数据通信装置的结构的第二个例子的方框图。

图29为根据本发明的第八实施例的数据通信装置的结构的第三个例子的方框图。

图30为根据本发明的第八实施例的数据通信装置的结构的第四个例子的方框图。

图31为根据本发明的第八实施例的数据通信装置的结构的第五个例子的方框图。

图32A为根据本发明的第九实施例的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图32B为根据本发明的第九实施例的数据通信装置的结构的另一个例子的方框图。

图33A为根据本发明的第九实施例的数据通信装置的结构的另一个例子的方框图。

图33B为根据本发明的第九实施例的数据通信装置的结构的另一个例子的方框图。

图34为根据本发明的第十实施例的数据通信装置的结构的方框图。

图35图示了输入到N基编码部件131中的信息数据组的波形的例子。

图36图示了从N基编码部件131输出的N基编码信号52的波形的例子。

图37图示了从多级处理部件111b输出的多级信号13的波形的例子。

图38说明了通过多级识别部件212b识别多级信号15的例子。

图39图示了叠加了噪声的多级信号15的波形。

图40为图示了根据本发明的第十一实施例的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图41为图示了根据本发明的第十一实施例的数据通信装置的结构的另一个例子的方框图。

图42为图示了根据本发明的第十二实施例的数据通信装置的结构的方框图。

图43为说明从多级编码部件111输出的信号波形的示意图。

图44为图示了根据本发明的第十三实施例的数据通信装置的结构的方框图。

图45为说明了根据本发明的第十三实施例的数据通信装置的传输信号波形的示意图。

图46为图示了根据本发明的第十四实施例的数据通信装置的结构的方框图。

图47为图示了根据本发明的第十五实施例的数据通信装置的结构的方框图。

图48A为图示了结合了本发明的一些实施例的特征的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图48B为图示了结合了本发明的一些实施例的特征的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图48C为图示了结合了本发明的一些实施例的特征的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图49A为图示了结合了本发明的一些实施例的特征的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图49B为图示了结合了本发明的一些实施例的特征的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图49C为图示了结合了本发明的一些实施例的特征的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图50A为图示了结合了本发明的一些实施例的特征的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图50B为图示了结合了本发明的一些实施例的特征的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图50C为图示了结合了本发明的一些实施例的特征的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图51A为图示了结合了本发明的一些实施例的特征的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图51B为图示了结合了本发明的一些实施例的特征的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图51C为图示了结合了本发明的一些实施例的特征的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图52A为图示了结合了本发明的一些实施例的特征的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图52B为图示了结合了本发明的一些实施例的特征的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图52C为图示了结合了本发明的一些实施例的特征的数据通信装置的结构的例子的方框图。

图53为图示了传统的数据通信装置的结构的方框图。

附图标记

10，18信息数据

11，16，38，39，91，96，99密钥信息

12，17多级代码序列

13，15多级信号

14，41，42，94已调信号

24，25已均衡多级信号

27已均衡多级代码序列

35，40振幅控制信号

36已振幅调制的信息数据

37已振幅调制的多级信号

110传输路径

111多级编码部件

111a第一多级代码产生部件

111b多级处理部件

112，122，123，912调制部件

113第一数据反转部件

114噪声控制部件

114a噪声产生部件

114b组合部件

115均衡部件

116，122第一调制部件

117，123第二调制部件

120振幅控制部件

120a第一振幅信号产生部件

120b振幅调制部件

124多路复用部件

131，132N基编码部件

134同步信号产生部件

135多级处理控制部件

211，914，916解调部件

212，218多级解码部件

212a第二多级信号产生部件

212b多级识别部件

212c第二振幅信号产生部件

213第二数据反转部件

220，221N基解码部件

233同步信号再现部件

234多级识别控制部件

236副解调部件

237识别部件

914编码部件

915，917解码部件

10101到19108数据发送装置

10201到19207数据接收装置

具体实施方式

(第一实施例)

【0065】图1为图示了根据本发明的第一实施例的数据通信装置的结构的方框图。在图1中，根据第一实施例的数据通信装置由通过传输路径110连接起来的数据发送装置10101和数据接收装置10201构成。数据发送装置10101具有多级编码部件111和调制部件112。多级编码部件111包括第一多级代码产生部件111a和多级处理部件111b。数据接收装置10201具有解调部件211和多级解码部件212。多级解码部件212包括第二多级代码产生部件212a和多级识别部件212b。作为传输路径110，可以使用例如LAN电缆或同轴电缆的金属线，或者可以使用例如光导纤维电缆的光波导。传输路径110并不限于例如LAN电缆的有线电缆，还可以是允许无线电信号在其中传播通过的自由空间。

【0066】图2和3为说明从调制部件112输出的已调信号的波形的示意图。此后，将利用图1到3说明根据第一实施例的数据通信装置的操作。

【0067】第一多级代码产生部件111a基于预定的第一密钥信息11产生多级代码序列12(图2(b))，其信号电平像随机数一样充分变化。多级处理部件111b接收多级代码序列12和信息数据10(图2(a))，并利用预定程序将这些信号组合从而产生多级信号13(图2(c))，其具有唯一地与这些信号电平的组合相应的电平。例如，当多级代码序列12的电平在时隙t1，t2，t3和t4中如同c1，c5，c3和c4那样变化时，以多级代码序列12作为基准电平，多级处理部件111b将信息数据10加入从而产生其电平如同L1，L8，L6和L4变化的多级信号13。

【0068】这里，如图3所示，将信息数据10的振幅称为“信息振幅”，将多级信号13的总振幅称为“多级信号振幅”，将与多级代码序列12的电平c1，c2，c3，c4和c5相对应的多级信号13可以具有的电平组合(L1，L4)，(L2，L5)，(L3，L6)，(L4，L7)和(L5，L8)称为第一到第五“基”，并且将多级信号13的最短的内部信号点间隔称为“步宽”。

【0069】调制部件112以预定调制格式调制多级信号13，并将其作为已调信号14发送到传输路径110。解调部件211解调通过传输路径110传输的已调信号14，并再现多级信号15。第二多级代码产生部件212a预先共享与第一密钥信息11相同的第二密钥信息16，并基于第二密钥信息16产生与多级代码序列12相应的多级代码序列17。多级识别部件212b以多级代码序列17作为阈值执行多级信号15的识别(二进制确定)，并再现信息数据18。这里，由调制部件112和解调部件211通过传输路径110发送和接收的预定调制格式的已调信号14通过由多级信号13调制电磁波(电磁场)或光波而获得。

【0070】多级处理部件111b可以通过任何方法产生多级信号13，以及如上所述通过将多级代码序列12和信息数据10a相加而产生多级信号13。例如，多级处理部件111b可以通过基于信息数据10振幅调制多级代码序列12来产生多级信号13，或者可以通过从预先存储了多级信号13的电平的存储器中连续读取与信息数据10和多级代码序列12的组合相对应的多级信号13的电平来产生多级信号13。

【0071】虽然多级信号13的电平表述为图2和3中的8级，但是多级信号13的电平不限于该表述。虽然信息振幅表述为多级信号13的步宽的三倍或整数多倍，但是信息振幅不限于该表述。信息振幅可以是多级信号13的步宽的任意整数多倍或者不一定是整数多倍。进一步的，虽然在此关系中，多级代码序列12的电平(基准电平)被配置使得其基本位于图2和3中的多级信号13的电平的中心，但是多级代码序列12的电平的配置不限于此。多级代码序列12的电平不一定位于多级信号13的电平的中心或与多级信号13的电平一致。虽然假定多级代码序列12和信息数据10的变化率彼此相等且同步，但是本发明不限于此；变化率可以是一个比另一个较高(或较低)或者彼此异步。

【0072】接着，将说明第三方对已调信号14的窃听。设想第三方通过使用与已授权用户拥有的数据接收装置10201或更高性能的数据接收装置(窃听器数据接收装置)相应的结构来解密已调信号。窃听器数据接收装置通过解调已调信号14再现多级信号。然而，由于密钥信息不在窃听器数据接收装置和数据发送装置10101之间共享，所以窃听器数据接收装置不能像数据接收装置10201一样根据密钥信息产生多级代码序列。因此，窃听器数据接收装置不能参照多级代码序列执行多级信号的二进制确定。

【0073】假设在这种情况下进行的窃听包括同时识别多级信号的所有电平(通常称为“穷举攻击”)。即，窃听器数据接收装置被提供有用于多级信号可以采用的所有的内部信号点间隔的阈值，执行多级信号的同步确定，并分析确定结果，从而试图提取正确的密钥信息或信息数据。例如，窃听器数据接收装置通过利用图2中所示的多级代码序列12的电平c0，c1，c2，c3，c4，c5和c6作为阈值对多级信号执行多级确定来试图提取正确的密钥信息或信息数据。

【0074】然而，在实际的传输系统中噪声由各种因素引起，并且该噪声叠加到已调信号上，多级信号的电平随着时间并时刻地波动，如图4所示。在此情况下，虽然要由已授权的接收器(数据接收装置10201)确定的信号(多级信号)的SN比(信号噪声强度比)取决于多级信号的信息振幅和噪声量之间的比，但是要由窃听器数据接收装置确定的信号(多级信号)的SN比取决于多级信号的步宽和噪声量之间的比。

【0075】因此，在要被确定的信号的噪声电平相同的情况下，在窃听器数据接收装置中，要被确定的信号的SN比相对较低，所以传输特性(错误率)恶化。即，利用该特性，通过将识别错误引入到使用所有阈值的第三方的穷举攻击中，数据通信装置使得窃听困难。尤其地，在数据通信装置中，通过设置多级信号的步宽使得其与噪声振幅处于相同水平或更低(噪声强度分布的扩散)，第三方的多级确定变得实质上不可能，从而实现了理想的窃听防止。

【0076】由于叠加在将要确定的信号(多级信号或已调信号)上的噪声，当使用诸如无线电信号的电磁波作为已调信号时，可以使用空间场、电子部件等具有的热噪声(高斯噪声)，并且当使用光波时，除了热噪声还可以使用当光子产生时引起的光子数量波动(量子噪声)。尤其地，由于例如记录和复制的信号处理不能在利用了量子噪声的信号上执行，所以在数据通信装置中，通过参照噪声量设定多级信号的步宽，第三方的窃听变得不可能，从而可以保证数据通信的绝对安全。

【0077】如上所述，根据当前实施例，可以提供安全的数据通信装置，其中当要发送的信息数据被编码为多级信号时，通过针对噪声量适当地设置多级信号的内部信号点间隔，在第三方窃听到的接收信号中引起决定性的恶化，从而使得难于解密和解码接收信号。

(第二实施例)

【0078】图5为图示了根据本发明的第二实施例的数据通信装置的结构的方框图。在图5中，在根据本发明的数据通信装置中，与根据第一实施例的数据通信装置(图1)相比，数据发送装置10102还具有第一数据反转部件113，并且数据接收装置10202还具有第二数据反转部件213。在下文中，将说明根据第二实施例的数据通信装置。由于本实施例的结构与第一实施例(图1)的结构相对应，所以执行相同操作的模块用相同的标号标示，并且省略其描述。

【0079】第一数据反转部件113不固定信息数据所具有的“0”和“1”信息与低电平和高电平之间的对应关系，并且通过预定程序以基本随机的方式改变该对应关系。例如，与多级编码部件111类似，第一数据反转部件113执行与基于预定初始值产生的随机数序列(伪随机数序列)的排他的逻辑和操作，并将操作结果输出到多级编码部件111。对于从多级解码部件212输出的数据，第二数据反转部件213用与第一数据反转部件113相反的程序改变“0”和“1”与“高和低”之间的对应关系。例如，第二数据反转部件213享有与第一数据反转部件113具有的初始值相同的初始值，执行与基于该初始值产生的已比特反转的随机数序列的异或操作，并将结果再现为信息数据。

【0080】如上所述，根据本发明，能够提供一种更安全的数据通信装置，其中通过以基本随机的方式将要传输的信息数据进行反转，作为密码的多级信号的复杂性提高，使得第三方的解密和解码更加困难。

(第三实施例)

【0081】图6为图示了根据本发明的第三实施例的数据通信装置的结构的方框图。在图6中，在根据第三实施例的数据通信装置中，与根据第一实施例的数据通信装置(图1)相比，数据通信装置10103还具有噪声控制部件114。噪声控制部件114包括噪声产生部件114a和组合部件114b。在下文中，将说明根据第三实施例的数据通信装置。由于本实施例的结构与第一实施例(图1)的结构相对应，所以执行相同操作的模块用相同的标号标示，并且省略其描述。

【0082】噪声产生部件114a产生预定噪声。组合部件114b将多级信号13与噪声组合，并将结果信号输出到调制部件112。即，故意产生如图4所示的多级信号13的电平波动，并且多级信号13的SN比被控制到任意值，从而控制输入到多级识别部件211b的要被确定的信号的SN比。如上所述，作为噪声产生部件114a引起的噪声，可以使用热噪声、量子噪声等。组合(叠加)了噪声多级信号将被称为已叠加噪声的多级信号。

【0083】如上所述，根据本实施例，能够提供一种更安全的数据通信装置，其中通过将要传输的信息数据编码为多级信号以及任意地控制其SN比，故意对第三方窃听到的接收信号质量引起决定性的恶化从而使得解密和解码更加困难。

(第四实施例)

【0084】图7为说明根据本发明的第四实施例的数据通信装置的传输信号参数的示意图。根据第四实施例的数据通信装置具有与第一实施例(图1)或第三实施例(图6)的结构相对应的结构。在下文中，将利用图7说明根据本发明的第四实施例的数据通信装置。

【0085】参照图1或图6，多级编码部件111根据如图7所示的每一个电平的波动量(即，叠加到每一个电平上的噪声的强度分布)设置多级信号13的步宽(S1到S7)。特别地，多级编码部件111分布输入到多级识别部件212b中的要被确定的信号的两个相邻信号点之间的间隔，从而取决于内部信号点间隔的SN比基本一致。当叠加到电平上的噪声量相同时，步宽设为相同。

【0086】当假定以半导体激光(LD)作为光源的光强度已调信号作为从调制部件112输出的已调信号时，波动宽度(噪声量)取决于输入到LD的多级信号的电平而改变。这归结于以下事实，半导体激光基于以自发发射的光作为“种子光”的受激发射原理而发光，并且其噪声量以自发发射的光的量和受激发射的光的量的相对比来定义。由于泵浦速率(pumping rate)(相应于注入到LD中的偏压电流(bias current))越高，受激发射的光的量越高，其噪声量越小，相反地，泵激率越低，自发发射的光的量越高，其噪声量越大。因此，通过非线性地设置步宽以使得多级信号的电平低的区域步宽较大而电平高的区域步宽较小，如图7所示，要被确定的信号的相邻信号点之间的间隔的SN比一致。

【0087】即使当光学已调信号被用作已调信号时，在由于自发激发的光的噪声和用作光学接收器的热噪声充分低的情况下，接收信号的SN比主要被点噪声决定。在此条件下，由于多级信号的电平越高，噪声量越大，所以通过设置步宽以使得多级信号的电平低的区域步宽较小而电平高的区域步宽较大，与如图7所示的情况相反，使得要被确定的信号的相邻信号点之间的间隔的SN比一致。

【0088】如上所述，根据本实施例，提供了一种更安全的数据通信装置，其中通过将要传输的信息数据编码为多级信号，并将信号点基本均匀地布置在多级信号幅度内或者基本均匀地设置相邻信号点之间的间隔的SN比而不考虑瞬间电平，第三方窃听的接收信号质量总是被恶化以使得接收信号的解密和解码更加困难。

【0089】(第五实施例)

在第一实施例中，说明了数据通信装置，其中通过将要传输的信息数据与根据信息密钥而产生的多级代码序列相组合来产生多级信号。在下面所示的第五实施例中，将说明产生由第三方通过窃听而进行二进制确定相当困难的多级信号的例子。

【0090】首先，将利用图1和图8到12来描述随着第一实施例而产生的问题。在下面的说明中，“内部信号点间隔”指的是多级信号或多级代码序列可以采取的任意的信号电平和相邻信号电平之间的差。图8图示了其信息振幅为“12”的信息数据10的眼图的例子。图9图示了从第一多级代码产生部件111a输出的多级代码序列12的眼图的例子。在图9所示的多级代码序列12中，内部信号点间隔基本均匀地布置。而且，图9中所示的多级代码序列12被内部信号点间隔标准化，级数为“4”并且最大振幅为“3”。

【0091】多级处理部件111b通过相加将图8所示的信息数据10与图9所示的多级代码序列12组合，并输出具有图10所示的眼图的多级信号13。在图10所示的多级信号13中，多级信号振幅为“15”，信息振幅为“12”，级数为“8”。在图10所示的多级信号13中，一个内部信号点间隔大于其他的内部信号点间隔。即，出现多级信号13的内部信号点间隔不均匀的情形。

【0092】通过调制部件112将图10所示的多级信号13调制为已调信号14，并传输到接收部件11102。将例如如图11所示的诸如热噪声或量子噪声的噪声信号叠加到已调信号14上。图12图示了当图11所示的噪声信号被叠加到已调信号14上时已调信号14的眼图。

【0093】下面将说明由第三方对已调信号14的窃听。第三方截取图12所示的已调信号14并将已调信号14解调为多级信号。第三方试图对图12所示的已调信号14进行二进制确定。在图12所示的已调信号14中，内部信号点间隔a大于叠加到已调信号14上的噪声信号的振幅。因此，第三方可以获得足够的用于多级信号的二进制确定的SN比。随后，第三方可以不用执行穷举攻击而容易地从已调信号14中解码出信息数据10。

【0094】如上所述，在第一实施例中，当多级信号的内部信号点间隔不足够均匀时，第三方就很容易执行信息数据的窃听。第五实施例解决了该问题。

【0095】根据本发明的第五实施例的数据通信装置具有与根据第一实施例的数据通信装置(图1)相似的结构。在下文中，利用图1和图13到19说明根据本发明的第五实施例的数据通信装置。图13图示了其信息振幅为“7”的信息数据10的眼图的例子。第一多级代码产生部件111a执行从第一密钥信息11到多级代码序列12的转换。第一多级代码产生部件111a通过利用诸如线性反馈寄存器(LFSR)的随机数生成器来构造。图14图示了从第一多级代码产生部件111a输出的多级代码序列12的眼图的例子。在图14所示的多级代码序列12中，内部信号点间隔被基本均匀地布置。而且，图14所示的多级代码序列12被内部信号点间隔标准化，级数为“10”并且最大振幅为“9”。此时，重要的是图14所示的多级代码序列12的最大振幅大于图13所示的信息数据的信息振幅。

【0096】图13所示的信息数据10和图14所示的多级代码序列12被输入到多级处理部件111b。多级处理部件111b将信息数据10的振幅和多级代码序列12的振幅相加，并输出多级信号13。图15图示了从多级处理部件111b输出的多级信号13的眼图。图15所示的多级信号13的多级信号振幅为“16”。多级信号13的多级信号振幅对应于图13所示的信息数据10的最大振幅和图14所示的多级代码序列12的最大振幅之和。此时，由于多级信号振幅为“16”，所以图15所示的多级信号13的振幅等于或大于图13所示的信息数据10的信息振幅的两倍。如图15所示，多级信号13的所有的内部信号点间隔都为“1”。从而，图15所示的多级信号13基本均匀，而不像图13所示的多级信号13。图15所示的多级信号13的内部信号点间隔都小于多级信号的信息振幅“7”。

【0097】多级信号13被调制部件112调制，并通过传输路径110传输到接收部件11102。此时，例如，图16所示的噪声信号被叠加到已调信号14上。图17图示了叠加了噪声信号的已调信号14的眼图的例子。由于噪声信号的振幅大于图17所示的已调信号14的内部信号点间隔，所以已调信号14处于不能彼此区分任意电平的信号和相邻电平的信号的情形。

【0098】接收部件11102通过传输路径110接收已调信号14。解调部件211解调已调信号14以产生多级信号15，并将其输入到多级识别部件212b。第二多级代码产生部件212a利用第二密钥信息16产生多级代码序列17，并将其输出到多级识别部件212b。多级代码序列17作为用于多级信号15的二进制确定的识别阈值。多级识别部件212b利用多级代码序列17执行多级信号15的二进制确定。从而，多级信号15被解码为图13所示的二进制信号的信息数据18。图18图示了输入到多级识别部件212b中的多级信号15的信息振幅和用于多级识别部件212b解码的识别阈值之间的关系。已调信号14和信息振幅的SN比被图18所示的噪声信号恶化。然而，噪声信号的振幅没有超过已调信号的信息振幅的识别阈值。因此，在接收部件11102中，多级识别部件212b可以执行信息数据的识别和再现。

【0099】接着，将考虑窃听的情况，第三方截取图17所示的已调信号14，将已调信号14正确地再现为多级信号15，并将多级信号15解码为信息数据18。第三方不能像图12所示的已调信号14那样从图17所示的已调信号14中找到用于执行二进制确定的识别阈值。因此，第三方试图在有限的时间内利用所有多级代码序列的组合或者特殊分析执行一系列计算以提取密钥信息来解码多级信号15。

【0100】用于识别已调信号14的信号电平的阈值被用作所述

确定阈值。图19图示了已调信号14和已调信号14的确定阈值之间的关系。由于第一密钥信息11不在第三方和发送部件11101之间共享，所以第三方不能基于第一密钥信息11产生多级代码序列12。因此，第三方必须利用图19所示的所有的确定阈值来执行多级信号的信号电平确定。然而，多级信号的内部信号点间隔小于信息数据的信息振幅。因此，第三方难于确定所述确定阈值。进一步地，由于噪声信号叠加到图19所示的已调信号14上，相邻信号电平的信号之间的辨别难于完成，所以第三方不能准确地执行多级信号的内部信号点间隔的确定。从而，当确定多级信号的信号电平时，窃听者不能避免多级信号的电平的确定错误。进一步地，由于第三方试图对通过错误的确定所获得的多级信号执行二进制确定，所以第三方不能将其解码为正确的信息数据。

【0101】如上所述，在根据本发明的发明中，产生了其振幅为输入的信息数据的信息振幅的两倍的多级信号，并且多级信号的所有的内部信号点间隔基本均匀。该多级信号使得第三方难于通过多级信号的二进制确定来解码信息信号和正确地解调或确定已调信号。因此，根据本实施例的发明能够提供能够实现高秘密性信息发送的发送装置。

【0102】虽然在本实施例中通过多级处理部件111b将信息数据10和多级代码序列12相加而产生多级信号13，但是可以用不同的方法产生多级信号13。例如，可以查阅存储器上的表格。

【0103】(第六实施例)

图20A为图示了根据本发明的第六实施例的数据通信装置的结构的方框图。在图20A中，根据第六实施例的数据通信装置由通过传输路径110连接的数据发送装置12105和数据接收装置10201构成。数据发送装置12105具有多级编码部件111、调制部件112和均衡部件115。多级编码部件111包括第一多级代码产生部件111a和多级处理部件111b。数据接收装置10201具有解调部件221和多级解码部件212。多级解码部件212包括第二多级代码产生部件212a和多级识别部件212b。即，根据第五实施例的数据发送装置12105与根据第一实施例的数据发送装置10101(图1)的不同之处在于还具有均衡部件115。

【0104】在下文中，将主要针对均衡部件115说明根据第六实施例的数据通信装置。由于本实施例的结构与第一实施例(图1)的结构相对应，所以执行相同操作的模块用相同的标号标示，并且省略其描述。

【0105】在数据发送装置12105中，多级信号13(参看图2(c))被输入到均衡部件115。均衡部件115利用预定方式对输入的多级信号13进行波形均衡，并输出已均衡的多级信号24。图21图示了均衡部件115输出的已均衡的多级信号24的波形的例子。在图21中，虚线代表输入到均衡部件115中的多级信号13的波形。使用例如低通滤波器的滤波器来作为均衡部件115。当低通滤波器用作均衡部件115并且多级信号13的高频区域是带宽限制时，出现码间干扰，因为与多级信号13的多个电平之间的转化有关的响应时间被限制。在此情况下，11均衡的多级信号24不能在如图21所示的预定时隙(t1、t2、t3、t4、t5和t6)处转换为多级信号13的多个电平(L1、L8、L6、L4、L4和L2)，并作为出现电平波动的信号从均衡部件115输出。已均衡的多级信号24被输入到调制部件112。

【0106】调制部件112将已均衡的多级信号24调制为适于传输路径110的信号格式，并将已调信号14发送到传输路径110。例如，当传输路径110是光学传输线时，调制部件112将已均衡的多级信号24转换为光学信号。

【0107】在数据接收装置10201中，解调部件211通过传输路径110接收已调信号14。解调部件211解调已调信号14，并输出已均衡的多级信号25。已均衡的多级信号25被输入到多级识别部件212b。多级识别部件212b利用多级代码序列17执行已均衡的多级信号25的识别。图22(a)说明了多级识别部件212b中的已均衡的多级信号25的识别。在图22(a)中，粗实线表示已均衡的多级信号25的波形的例子，细实线表示多级代码序列17的波形的例子，虚线表示多级信号13的波形的例子。

【0108】参看图22(a)，多级识别部件212b以多级代码序列17作为阈值对已均衡的多级信号24执行识别(二进制确定)，并再现信息数据18。即，在已均衡的多级信号25的恶化(电平波动的量)没有超出识别电平的范围内，以多级代码序列17作为识别电平，同样当接收到由于包含在带宽限制内的码间干扰而出现电平波动的多级信号13时，多级识别部件212b可以识别多级信号13。

【0109】接着，将说明第三方对已调信号14的窃听。考虑与第一实施例中说明的情况类似，第三方利用与授权用户所拥有的数据接收装置10201或者更高性能的数据接收装置相应的结构(窃听器数据接收装置)接收和解调已调信号14。然而，由于第一密钥信息11不在窃听器数据接收装置和数据发送装置10101之间共享，所以窃听器数据接收装置不能像数据接收装置10201那样针对根据密钥信息产生的多级代码序列17执行已均衡的多级信号25的识别(二进制确定)。

【0110】在该情况下，考虑窃听器数据接收装置通过利用穷举攻击以识别已均衡的多级信号25，来试图再现正确的密钥信息或信息数据18。图22(b)说明了由窃听器数据接收装置进行的已均衡的多级信号25的识别。在图22(b)中，粗实线表示已均衡的多级信号25的波形的例子，粗虚线表示多级信号13的波形的例子，细虚线表示用于识别多级信号13的多个识别电平。

【0111】当执行穷举攻击时，由于窃听器数据接收装置不知道基于多级代码序列17的已均衡的多级信号25的识别电平，所以其必需利用图22(b)中的细虚线表示的识别电平来从已均衡的多级信号25中正确地识别和再现多级信号13，然后，分析正确的密钥信息和信息数据18。然而，在已均衡的多级信号25中，由于包含在带宽限制内的码间扰动而出现电平波动，例如在图22(b)的圆圈部分中，并且展示了不同于多级信号13的多级转换的多级转换。因此，当窃听器数据接收装置使用多个识别电平识别并再现已均衡的多级信号25时，多级信号13的符号错误(或代码错误)不可避免，而且进一步地，难以分析正确密钥信息和信息数据18。

【0112】如上所述，根据本实施例，电平波动由多级信号15在多级信号13内引起，并且输出已均衡的多级信号24。从而，不享有密钥信息(第一密钥信息11和第二密钥信息16)的第三方(窃听器数据接收装置)不能从已均衡的多级信号25中正确地识别和再现多级信号13，其中所述已均衡的多级信号25是已解调的已调信号14。所以通过穷举攻击等解密是困难的。因此，根据本实施例的发明能够提供使得信息传输的秘密性比根据第一实施例的数据通信装置的更高的数据通信装置。

【0113】虽然在本实施例中，均衡部件115连接在多级编码部件111和调制部件112之间，但是连接位置不限于此。例如，均衡部件115可以连接到多级处理部件111b的信息数据10的输入侧，使得已波形均衡的信息数据10被输出到多级处理部件111b(参看20B)。

【0114】此外，均衡部件115可以连接在多级代码产生部件111a和多级处理部件111b之间(参看图20C)。在此情况下，均衡部件115对多级代码序列12进行波形均衡，并将已均衡的多级代码序列12输出到多级处理部件111b。此外，均衡部件115可以连接到调制部件112的输出侧并且将已调信号14进行波形均衡(参看图20D)。当均衡部件115连接到上述任意位置时，根据本实施例的数据接收装置能够执行具有高秘密性的数据通信。

【0115】用作均衡部件115的低通滤波器最好为对等于或低于输入信号的频带一半的信号分量进行滤波的低通滤波器。例如，当等于或高于输入的多级信号13的信号分量被过滤时，均衡部件115(低通滤波器)输出由于码间干扰而出现很大波动的多个电平的已均衡的多级信号24。在此情况下，数据接收装置10201难于识别从已调信号14解调的已均衡的多级信号25。

【0116】此外，高通滤波器可以用作均衡部件115。在此情况下，通过截取输入到均衡部件115中的信号的直流分量或低频分量，从而在从均衡部件115输出的信号中产生包含在平均值的漂移中的码间干扰，根据本实施例的数据通信装置可以产生与使用低通滤波器时产生的类似的效果。

【0117】此外，带通滤波器可以用作均衡部件115。在此情况下，通过滤除输入到衡部件115中的信号的预定频带的信号分量，根据本实施例的数据通信装置可以产生与使用低通滤波器时产生的类似的效果。

【0118】(第七实施例)

图23为图示了根据本发明的第七实施例的数据通信装置的结构的例子的方框图。在图23中，根据本发明的第七实施例的数据通信装置与根据第六实施例的不同之处在于数据发送装置12106的结构。根据第七实施例的数据发送装置12106具有第一多级代码产生部件111a、均衡部件115、第一调制部件116和第二调制部件117。由于本实施例的结构与第六实施例(图20A)相对应，所以执行相同操作的模块用相同的标号标示，并且省略其描述。

【0119】在图23中，多级代码序列12从第一多级代码产生部件111a输入到均衡部件115中。均衡部件115通过预定方式对多级代码序列12进行波形均衡，并输出已均衡的多级代码序列27。已均衡的多级代码序列27被输入到第一调制部件116。第一调制部件116以预定调制格式调制已均衡的多级代码序列27，并输出第一已调信号28。特别地，第一调制部件116，例如对已均衡的多级代码序列27进行振幅调制，从而输出第一已调信号28。

【0120】第一已调信号28被输入到第二调制部件117。此外，信息数据10被输入到第二调制部件117。第二调制部件117以预定调制格式调制第一已调信号28和信息数据10，并输出第二已调信号29。例如，第二调制部件117将第一已调信号28和信息数据10相加，或者通过信息数据10对第一已调信号28的电平进行振幅调制以输出第二已调信号29。

【0121】如上所述，根据本发明，均衡部件115通过码间干扰在多级代码序列12中引起电平波动，并输出已均衡的多级代码序列27。然后，第一调制部件116基于已均衡的多级代码序列27输出预定调制格式的第一已调信号28，并且第二调制部件117基于信息数据10调制第一已调信号28并输出预定调制格式的第二已调信号29。因而，没有共享密钥信息(第一密钥信息11和第二密钥信息)的第三方难于从已均衡的多级代码序列25中提取信息数据10，其中所述已均衡的多级代码序列25是解调后的已均衡的多级代码序列25。因此，根据本实施例的发明能够提供一种数据通信装置，其如同根据第五实施例的数据发送装置一样能够使信息传输具有高秘密性。

【0122】根据第七实施例(图23)的数据通信装置可以具有不同的结构。图24为图示了根据本发明的第七实施例的数据通信装置的结构的另一个例子的方框图。在图24中，多级代码序列12从第一多级代码产生部件111a输入到均衡部件115中。均衡部件115通过预定方式对多级代码序列12进行波形均衡，并输出已均衡的多级代码序列27。第一调制部件116调制信息数据10并输出预定调制格式的第一已调信号28。已均衡的多级代码序列27和第一已调信号28被输入到第二调制部件117。第二调制部件117输出基于已均衡的多级代码序列27和第一已调信号28的预定调制格式的第二已调信号29。特别地，第二调制部件117将已均衡的多级代码序列27和第一已调信号28相加，或者通过已均衡的多级代码序列27对第一已调信号28的电平进行振幅调制，以输出第二已调信号29。在此情况下，根据本实施例的发明也能够提供一种数据通信装置，其如同根据第六实施例的数据通信装置一样能够使信息传输具有高秘密性。

【0123】在根据第七实施例(图23和24)的数据通信装置中，如同第六实施例，只要在已均衡的多级信号25中引起了电平波动，则均衡部件115可以插入或连入数据发送装置12106和12106b的任何位置。在图23中，数据发送装置12106可以具有这样一种结构，其使得均衡部件115连接在第二调制部件117的前级以在信息数据10中引起预定的电平波动。此外，数据发送装置12106可以具有这样一种结构，其使得均衡部件115连接在第一调制部件116的后级以在第一已调信号28中引起预定的电平波动。

【0124】此外，在图24中，数据发送装置12106b例如可以具有这样一种结构，其使得均衡部件115连接在第一调制部件116的前级以在信息数据10中引起预定的电平波动。此外，数据通信装置12106b可以具有这样一种结构，其使得均衡部件115连接在第二调制部件117的后级以在第二已调信号29中引起预定的电平波动。在以上任何结构中，根据第七实施例的数据通信装置能使得难于识别由窃听器接收装置所识别的已均衡的多级信号25。

【0125】(第八实施例)

图25为图示了根据本发明的第八实施例的数据通信装置的结构的例子的方框图。在图25中，根据第八实施例的数据通信装置与根据第一实施例(图1)的数据通信装置的不同之处在于数据发送装置14105还具有振幅控制部件120。振幅控制部件120包括第一振幅控制信号产生部件120a和振幅调制部件120b。

【0126】图26为说明根据本发明的第八实施例的数据通信装置的部件的信号波形的示意图。图26(a)图示了信息数据10的波形的例子。图26(b)图示了从振幅调制部件120b输出的已振幅调制的信息数据36的波形的例子。图26(b)中的虚线表示图26(a)所示的信息数据10的波形。图26(c)图示了从第一多级代码产生部件111a输出的多级代码序列12的波形的例子。图26(d)图示了从多级处理部件111b输出的多级信号13的波形的例子。图26(d)中的虚线表示图26(c)所示的多级信号13的波形。将利用图26说明根据第八实施例的数据通信装置的操作。由于本实施例的结构与第一实施例(图1)相对应，所以执行相同操作的模块用相同的标号标示，并且省略其描述。

【0127】在数据发送装置14105中，第一密钥信息11被输入到第一振幅控制信号产生部件120a。基于第一密钥信息11，第一振幅控制信号产生部件120a产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号35。振幅控制信号35被输入到振幅调制部件120b。信息数据10(图26(a))被输入到振幅调制部件120b。振幅调制部件120b基于振幅控制信号35对信息数据10(图26(a))执行基本上随机的振幅调制，并输出已振幅调制的信息数据36(图26(b))。如图26(a)和26(b)中所示，利用作为原始信号的信息数据10的振幅中心电平作为参考电平R，振幅调制部件120b在不改变极性的范围内执行振幅调制。

【0128】已振幅调制的信息数据36(图26(b))和多级代码序列12(图26(c))被输入到多级处理部件111b中。通过将多级代码序列12的电平视为用于已振幅调制的信息数据36的参考电平R的偏置电平，并将多级代码序列12和已振幅调制的信息数据36相加，多级处理部件111b产生多级信号13(图26(d))。

【0129】在数据接收装置10201中，多级识别部件212b从解调部件211接收多级信号15。通过利用基于与第一密钥信息11相同的第二密钥信息16产生的多级代码序列17(与图26(c)中的相同)作为阈值(参考电平)，多级识别部件212b执行多级信号15的识别(二进制确定)。这里，振幅调制部件120b不改变如上所述的原始信号(信息数据10)的极性。因此，通过参照等于多级代码序列12的多级代码序列17执行识别，多级识别部件212b能正确地再现信息数据18。

【0130】接着，将说明第三方对已调信号14的窃听。如上所述，假定第三方利用与数据接收装置10201或更高性能的数据接收装置(窃听器数据接收装置)相应的结构来解密已调信号。窃听器数据接收装置通过解调已调信号14再现多级信号。然而，由于密钥信息不在窃听器数据接收装置和数据发送装置10101之间共享，所以窃听器数据接收装置不能像数据接收装置10201一样根据密钥信息产生多级代码序列。因此，窃听器数据接收装置不能参照多级代码序列执行多级信号的二进制确定。

【0131】假定在这种情况下执行的窃听包括同时识别多级信号的所有电平(通常称为“穷举攻击”)。即，窃听器数据接收装置具有用于多级信号可以采取的所有内部信号点间隔的阈值，执行多级信号的同步确定，并分析确定结果从而试图提取正确的密钥信息或信息数据。例如，通过将图2中所示的多级代码序列12的电平c0、c1、c2、c3、c4、c5和c6用作阈值，对多级信号执行多级确定，窃听器数据接收装置试图提取正确的密钥信息或信息数据。

【0132】然而，如上所述，在实际传输系统中噪声由各种因素引起，并且由于该噪声被叠加到已调信号上，所以多级信号的电平如图4所示随着时间并时刻地波动。另外，在本实施例中，基于第一密钥信息11(即，振幅控制信号35)对多级信号执行基本随机的振幅调制。图27为说明根据本发明的第八实施例的数据通信装置的传输信号质量的示意图。如图27中所示，由数据接收装置10201和窃听器数据接收装置接收的多级信号的电平波动宽度(波动量)大于第一实施例中的。

【0133】由于要由窃听器数据接收装置确定的信号(多级信号)的SN比取决于步宽和多级信号的波动量的比，所以SN比受基于振幅控制信号35执行的振幅调制的影响而进一步降低。因此，通过在使用所有阈值的第三方的穷举攻击中引入大量的识别错误，根据本发明的数据通信装置可以使得窃听困难。尤其地，在数据通信装置中，通过振幅调制设定电平波动带宽以等于或大于多级信号的步宽，由第三方的多级确定变得实质上不可能，从而实现理想的窃听防止，因此保证了数据通信中的绝对安全。

【0134】振幅控制部件120可以插入或连入不同于图25的任何位置，只要在由窃听器数据接收装置确定的多级信号15中引起的电平波动和SN比能够得到控制。例如，如图28所示，数据通信装置可以具有这样一种结构，其使得振幅控制部件120插入在多级编码部件111和调制部件112之间以在多级信号13中引起预定的电平波动。

【0135】此外，例如，如图29所示，数据通信装置可以具有这样一种结构，其使得振幅控制部件120连接在调制部件112的后级，以在已调信号14中引起电平波动。在此情况下，振幅调制部件120b根据通过传输路径110传输的信号的种类对已调信号14进行振幅调制或强度调制。在任一结构中，根据第八实施例的数据通信装置能够在多级确定时刻将要确定的信号(多级信号)的SN比控制到给定值。

【0136】虽然第一振幅控制信号产生部件120a基于输入到图25中的第一多级代码产生部件111a中的第一密钥信息11产生多级控制信号35，但是其可以基于不同于图30中所示的第一密钥信息11的预定的第一振幅控制密钥信息38产生振幅控制信号35。因此，多级代码序列12的电平变化和振幅调制部件120b的振幅调制之间的相关性被抑制，从而使得多级信号13的电平变化更加随机，因此更多理想的识别错误可以引入到窃听器数据接收装置的多级确定中。

【0137】实际上，有以下情况，其中振幅调制部件120b的振幅调制恶化了要确定的信号的SN比，该信号的识别(二进制确定)由授权的接收器的数据接收装置10201执行。为了抑制振幅调制的这种影响，可以改变数据接收装置10201的结构。例如，如图31中所示，在数据接收装置14205d中，除了第二多级代码产生部件212a和多级识别部件212b之外，多级解码部件218可以包括第二振幅控制信号产生部件212c。即，第二振幅控制信号产生部件212c预先共享与第一振幅控制密钥信息38相同的第二振幅控制密钥信息39，并基于第二振幅控制密钥信息39产生与振幅控制信号35相对应的振幅控制信号40。通过将从第二多级代码产生部件212a输出的多级代码序列17用作阈值，并且同时利用振幅控制信号40监控多级信号15的瞬间电平或者SN比，从而再现信息数据18，多级识别部件212b执行多级信号15的最优识别(二进制确定)。

【0138】如上所述，根据本实施例，可以提供一种更安全的数据通，其通过将要传输的信息数据编码为多级信号，并且任意控制其波动电平(波动量)，在第三方的窃听的接收信号质量中故意引起决定性的恶化从而使得接收信号的解密和解码更加困难。

【0139】(第九实施例)

图32A是图示了根据本发明的第九实施例的数据通信装置的结构的例子的方框图。根据本实施例的数据通信装置用不同的结构实现了到已调信号14的转换，该已调信号基于多级代码序列12和已振幅调制的信息数据36，其中该转换在第八实施例中由多级处理部件111b和调制部件112(参看图25)执行。在图32A中，根据第九实施例的数据通信装置通过将数据发送装置14106和数据接收装置10201经由通信路径110连接起来来构造。数据发送装置14106具有第一多级代码产生部件111a、振幅控制部件120、第一调制部件122、第二调制部件123和多路复用部件124。振幅控制部件120包括第一振幅控制信号产生部件120a和振幅调制部件120b。

【0140】由于本实施例的结构与第八实施例(图25)相对应，所以执行相同操作的模块用相同的标号标示，并且省略其描述。在图32A中，以从第一多级代码产生部件111a输出的多级代码序列12作为原始数据，第一调制部件122将其转换为预定调制格式，并输出第一已调信号41。以从振幅调制部件120b输出的已振幅调制的信息数据36作为原始数据，第二调制部件123将其转换为预定调制格式，并输出第二已调信号42。第一已调信号41和第二已调信号42被输入到多路复用部件124。多路复用部件124将第一已调信号41和第二已调信号42振幅或强度组合，并将复合信号发送给传输路径10。即，根据第九实施例的数据通信装置通过由第一调制部件122、第二调制部件123和多路复用部件124在已调信号电平处执行到已调信号的转换而实现了一种具有高灵活性的电路结构，其中该已调信号14基于多级代码序列12和已振幅调制的信息数据36，该转换在图25中由多级处理部件111b和调制部件112执行。

【0141】虽然在根据第九实施例的数据通信装置(图32A)中，第一调制部件122和第二调制部件123被平行放置，并且第一已调信号41和第二已调信号42被复合，但是也可以采用不同的结构。图32B为图示了根据本发明的第九实施例的数据通信装置的结构的另一个例子的方框图。如图32B中所示，根据本实施例的数据通信装置可以具有这样一种结构，其使得第一调制部件122和第二调制部件123串连，第一调制部件122和第二调制部件123调制相同的载波。第一调制部件122利用多级代码序列12调制该载波并输出第一已调信号41，第二调制部件123利用已振幅调制的信息数据36调制第一已调信号41。即，该结构的数据通信装置由第一调制部件122和第二调制部件123在已调信号电平处执行到已调信号14的转换，其中该已调信号14基于多级代码序列12和已振幅调制的信息数据36，该转换在图25中由多级处理部件111b和调制部件112执行。

【0142】在图32A的数据发送装置14106中，第一已调信号41和第二已调信号42由多路复用部件124相加到一起。相反地，在图32B的数据发送装置14106b中，信号由第一调制部件122和第二调制部件123集成到一起。因此，虽然在图32B的数据发送装置14106b中，产生的已调信号14的波形与图32A的数据发送装置的稍微不同，但是能够获得基本类似的效果，在于已振幅调制的信息数据36具有的电平参照多级代码序列12的电平而叠加。

【0143】此外，在根据第九实施例的数据通信装置中，如同第八实施例中一样，只要在由窃听器数据接收装置确定的多级信号15中引起电平波动并且多级信号的SN比可以被控制，振幅控制部件120就可以插入或连入不同于图32A或33B的任何位置。例如，在图32A或32B中，根据第九实施例的数据通信装置可以具有这样一种结构，其使得振幅控制部件120插入在第一调制部件122的前级，以在多级代码序列12中引起预定的电平波动(参看图33A和33B)。此外，根据第九实施例的数据通信装置可以具有这样一种结构，其使得振幅控制部件120连接在第一调制部件122或第二调制部件123的后级，或者在多路复用部件124的后级，以在第一已调信号41和第二已调信号42，或其复合信号中引起电平波动。在任一结构中，根据第九实施例的数据通信装置能够在多级确定的时候将要确定的信号(多级信号)的SN比控制到给定值。

【0144】进一步地，在根据第九实施例的数据通信装置中，第一振幅控制信号产生部件120a可以基于不同于图30中的第一密钥信息11的预定的第一振幅控制密钥信息38产生振幅控制信号35。因此，在根据第九实施例的数据通信装置中，多级代码序列12的电平变化和振幅调制部件120b的振幅调制之间的相关性被抑制，从而使得多级信号15的电平变化更加随机，因此更多理想的识别错误可以引入到窃听器数据接收装置的多级确定中。

【0145】如上所述，根据本实施例，能够提供一种更安全的数据通信装置，其中通过将要传输的信息数据编码为多级信号，并且任意控制其波动电平(波动量)，并且通过为每一个信息数据和多级代码序列提供各自的调制部件，在第三方的窃听的接收信号质量中故意引起决定性的恶化从而使得接收信号的解密和解码更加困难。

【0146】(第十实施例)

图34为图示了根据本发明的第十实施例的数据通信装置的结构的方框图。在图34中，根据第十实施例的数据通信装置与根据第一实施例(图1)的数据通信装置的不同之处在于，数据发送装置16105还具有N基编码部件131，数据接收装置16205还包括N基解码部件220。

【0147】在下文中，根据第十实施例的数据通信装置将主要针对N基编码部件131和N基解码部件220来说明。由于本实施例的结构与第一实施例(图1)的相对应，所以执行相同操作的模块用相同的标号标示，并且省略其描述。

【0148】在数据发送装置16105中，包括多条信息数据的信息数据组被输入到N基编码部件131中。假定第一信息数据50和第二信息数据51作为信息数据组输入。图35图示了输入到N基编码部件131中的信息数据组的波形的例子。图35(a)图示了输入到N基编码部件131中的第一信息数据50。图35(b)图示了输入到N基编码部件131中的第二信息数据51。

【0149】N基编码部件131将第一信息数据50和第二信息数据51编码为N基数字(在本例子中，N＝4)，从而将它们作为具有预定的多个电平的N基编码信号52输出。N为任意的自然数。因此，N基编码部件131可以将每个时隙能够传输的信息量增加log2N倍。图36图示了从N基编码部件131输出的N基编码信号52的波形的例子。参照图36，例如，通过当第一信息数据50和第二信息数据51的逻辑组合为{L，L}时分配多级电平00，组合为{L，H}时分配多级电平01，组合为{L，H}时分配多级电平10，组合为{H，H}时分配多级电平11，N基编码部件131可以输出具有4阶的多级电平的N基编码信号52。从N基编码部件131输出的N基编码信号52和从第一多级代码产生部件111a(参看图2(b))输出的多级代码序列12被输入到多级处理部件111b。

【150】多级处理部件111b通过预定程序将N基编码信号52与多级代码序列12组合起来，并将该复合信号作为多级信号13输出。例如，多级处理部件111b通过将作为基准电平的多级代码序列12的电平与N基编码信号52相加来产生多级信号13。可选地，多级处理部件111b通过利用N基编码信号52来振幅调制多级代码序列12来产生多级信号13。图37图示了从多级处理部件111b输出的多级信号13的波形的例子。在图37中，多级信号13的多级电平以预定的电平间隔(在该例子中，为3个电平的间隔)在4阶内波动。虚线表示了多级信号13的多级电平相对于基准电平(多级代码序列12)波动的范围。

【0151】从多级处理部件111b输出的多级信号13被输入到调制部件112中。调制部件112将多级信号13调制为适于传输路径110的信号格式，并将已调信号作为已调信号14发送给传输路径110。例如，当传输路径110是光传输线时，调制部件12将多级信号13转换为光学信号。

【0152】在数据接收装置16205中，解调部件211通过传输路径110接收已调信号14。解调部件211解调已调信号14，并输出多级信号15。多级信号15被输入到多级识别部件212b中。多级识别部件212b利用从第二多级代码产生部件212a输出的多级代码序列17识别多级信号15，从而输出N基编码信号53。图38说明了通过多级识别部件212b识别多级信号15的例子。在图38中，粗实线表示多级信号15的波形，细实线和虚线表示用于识别多级信号15的确定波形。细实线(确定波形2)为多级代码序列17的波形。

【0153】参照图38，多级识别部件212b产生一波形(确定波形1)，其是以多级代码序列17(确定波形2)为中心向上移动预定的电平间隔的多级代码序列17，以及另一波形(确定波形3)，其是以多级代码序列17(确定波形2)为中心向下移动预定的电平间隔的多级代码序列17。预定的电平间隔在多级识别部件212b和数据发送装置16105中的多级处理部件111b之间预定，并且在该例子中，间隔为三个电平。多级识别部件212b利用确定波形1到3识别多级信号15。

【154】在时隙t1处，多级识别部件212b比较确定波形1和多级信号15，并确定多级信号15的电平低于确定波形1。此外，多级识别部件212b比较确定波形2和多级信号15，并确定多级信号15的电平低于确定波形2。此外，多级识别部件212b比较确定波形3和多级信号15，并确定多级信号15的电平高于确定波形3。即，多级识别部件212b确定了多级信号15在时隙t1为{低、低、高}。同样地，在时隙t2处，多级识别部件212b确定多级信号15在时隙t2为{低、高、高}，并且确定多级信号15在时隙t3为{低、低、低}。尽管省略了，但是在时隙t4和后续时隙的操作是相似的。

【0155】然后，多级识别部件212b将确定中的低和高的个数与N基编码信号52的多级电平相关联，从而再现N基编码信号52。例如，通过将{低、低、低}与多级电平00相关联，将{低、低、高}与多级电平01相关联，将{低、高、高}与多级电平10相关联，将{高、高、高}与多级电平11相关联，多级识别部件212b可以再现N基编码信号53。由多级识别部件212b再现的N基编码信号53被输入到N基解码部件220。

【0156】N基解码部件220解码N基编码信号52，并将其作为信息数据组输出。特别地，N基解码部件220执行与N基编码部件131所执行的相反的操作从而从N基编码信号52中输出第一信息数据54和第二信息数据55。

【0157】接着，将说明第三方对已调信号14的窃听。由于与第一实施例中描述的情况相似，第一密钥信息11不在第三方和数据发送装置16105之间共享，所以第三方不能从窃听到的已调信号14中再现第一信息数据54和第二信息数据55。在实际的传输系统中，噪声由各种因素引起，并且该噪声被叠加到已调信号14上。即，噪声还被叠加到多级信号15上，该多级信号15是被解调的已调信号14。图39图示了叠加了噪声的多级信号15的波形的例子。参照图39，如同在第一实施例中描述的情况，由于叠加到多级信号15的噪声，通过在利用所有阈值的第三方的穷举攻击中引入识别错误，根据第十实施例的数据通信装置可以使得窃听更加困难。

【0158】如前所述，根据本发明，N基编码部件131将信息数据组一起转换为N基编码信号52，N基解码部件220从N基编码信号53中一起再现信息数据组。因此，在根据本实施例的数据通信装置中，每个时隙能够传输的信息量可以变得大于根据第一实施例的数据通信装置。此外，通过将信息数据组转换为N基编码信号52，可以实现具有更高秘密性的数据传输。

【0159】(第十一实施例)

图40为图示了根据本发明的第十一实施例的数据通信装置的结构的例子的方框图。在图40中，根据第十一实施例的数据通信装置与第十实施例(图34)的不同在于N基编码部件132和N基解码部件221的操作。在第十一实施例中，N基编码部件132基于第一密钥信息11从信息数据组中产生N基编码信息52。此外，N基解码部件221基于第二密钥信息16从N基解码信息53中产生信息数据组。在下文中，将主要针对N基编码部件132和N基解码部件221来说明根据第十一实施例的数据通信装置。由于本实施例的结构与第十实施例(图34)的相对应，所以执行相同操作的模块用相同的标号标示，并且省略其描述。

【0160】在数据发送装置16106中，第一密钥信息11被输入到N基编码部件132中。N基编码部件132基于第一密钥信息11从信息数据组中产生N基编码信号52。例如，N基编码部件132通过第一密钥信息改变第一信息数据50和第二信息数据51中的逻辑组合与N基编码信号52的多个电平之间的对应关系。从N基编码部件132输出的N基编码信号52被输入到多级处理部件111b中。

【0161】在数据接收装置16206中，从多级识别部件212b输出的N基编码信号53被输入到N基解码部件221。此外，第二密钥信息16被输入到N基解码部件221中。N基解码部件221基于第二密钥信息16从N基编码信号53中输出信息数据组。特别地，N基解码部件221执行与N基编码部件132执行的相反的操作从而从N基编码信号53中输出第一信息数据54和第二信息数据55。

【0162】如上所述，根据本实施例，N基编码部件132基于第一密钥信息11从信息数据组中产生N基编码信号52，并且N基解码部件221通过与N基编码部件132所执行的相反的操作基于第二密钥信息16从N基编码信号53中再现信息数据组。因此，根据本实施例的数据通信装置能够实现数据通信，其窃听比根据第十实施例的数据通信装置更加困难。

【0163】在根据第十一实施例的数据通信装置中，N基编码部件132可以使用与第一密钥信息11不同的第三密钥信息56，从信息数据组中产生N基编码信号52。同样地，N基解码部件221可以使用与第二密钥信息16不同的第四密钥信息57(参看图41)，从N基编码信号53中再现信息数据组。这里，第三密钥信息56和第四密钥信息57是相同的密钥信息。因此，在根据本实施例的数据通信装置中，多级处理部件111b使用的密钥信息和N基编码部件132使用的密钥信息可以是分开的，因此可以实现窃听更加困难的数据通信。

【0164】(第十二实施例)

图42为图示了根据本发明的第十二实施例的数据通信装置的结构的方框图。在图42中，根据第十二实施例的数据通信装置与第一实施例(图1)的不同之处在于，数据发送装置19105还具有同步信号产生部件134和多级处理控制部件135，数据接收部件19205还具有同步信号再现部件233和多级识别控制部件234。

【0165】图43为说明从多级编码部件111输出的信号波形的示意图。在下文中，将利用图42和43说明根据第五实施例的数据通信装置。由于本实施例的结构与第一实施例(图1)的相对应，所以执行相同操作的模块用相同的标号标示，并且省略其描述。

【0166】在图42中，同步信号产生部件134产生预定周期的同步信号64，并将其输出到多级处理控制部件135。多级处理控制部件135基于同步信号64产生多级处理控制信号65，并将其输出到多级处理部件111b。多级处理控制信号65是指定多级处理部件111b所输出的多级信号13的电平的个数(在下文中，称为级数)的信号。多级处理部件111b基于多级处理控制信号65和多级代码序列12从信息数据10中产生多级信号，并输出一个信号作为多级信号13，其中该信号是其级数已经切换的所产生的多级信号。例如，如图43所示，多级处理部件111b在时段A和C中输出级数为“8”的多级信号，并在时段B中输出级数为“2”的信号。更特别地，多级处理部件111b可以在时段A和C中输出信息数据10和多级代码序列12的复合信号，并在时段B中输出信息数据10。

【0167】同步信号再现部件233再现与同步信号64相对应的同步信号66，并将其输出到多级识别控制部件234。多级识别控制部件234基于同步信号66产生多级识别控制信号67，并将其输出到多级识别部件212b。当转换用于从解调部件211输出的多级信号15的阈值(多级代码序列17)时，多级识别部件212b基于多级识别控制信号67执行识别，并再现信息数据18。例如，如图43所示，使用电平相继变化的多级代码序列17作为阈值，多级识别部件212b识别时段A和C中的级数为“8”的多级信号，并在时段B中基于预定的固定阈值识别二进制信号。

【0168】虽然在图43中，用于时段B中的二进制信号的阈值(平均电平)与时段A和C中的多级信号的平均电平(C3)一致，但是本发明并不限于此；其可以设定为任何电平。虽然在图43中，时段B中的振幅与信息数据10的振幅(信息振幅)一致，但是本发明并不限于此；其可以设定为任何振幅，只要其具有可以由多级识别部件212b通过固定的阈值来识别的大小。虽然在图43中，时段A和C中的传输率和时段B中的相同，但是本发明并不限于此；它们可以是不同的传输率。尤其是，最好级数越少，传输率越高。

【0169】此外，在图43中，多级处理部件111b输出多级信号13，在这里进行级数为“8”的多级信号和二进制信号之间的转换。然而，多级信号13的级数的组合不限于此；其可以是任何级数的组合。例如，多级处理部件111b可以输出多级信号13，在这里进行级数为“8”的多级信号和级数为“4”的多级信号之间的转换。进一步地，在图42所示的数据通信装置中，多条信息数据10和18、多级代码序列12和17，以及多级信号13和15的传输率可以根据级数的值而改变。

【0170】如上所述，根据本实施例，通过将要发送的信息数据编码为多级信号，在由第三方的窃听的接收信号中引起决定性的恶化，仅用于特定的接收器的安全通信信道可以保证，并且通过适当减少级数，可以选择性地实现不需要安全性的通信。因此，利用相同的调制和解调系统和发送系统可以混合提供秘密通信服务和通用的通信服务，并且可以提供高效的通信装置。

【0171】(第十三实施例)

图44为图示根据本发明的第十三实施例的数据通信装置的结构的方框图。在图44中，根据第十三实施例的数据通信装置与第十二实施例的不同之处在于，数据接收装置10201不具有同步信号再现部件233和多级识别控制部件234。

【0173】图45为说明从多级编码部件111b输出的信号波形的示意图。在下文中，将利用图44和45说明根据第十三实施例的数据通信装置。由于本实施例的结构与第十二实施例(图42)的相对应，所以执行相同操作的模块用相同的标号标示，并且省略其描述。

【0173】在图44中，多级处理部件111b基于多级处理控制信号65输出多级信号13，其为级数被转换的输出信号，并且当多级信号13的级数减少时，设定多级信号的振幅使得其增大。例如，如图45所示，虽然级数在时段A和C中为“8”，但是在时段B中，级数为“2”，并且振幅被充分地增大。更特别地，多级处理部件111b输出多级信号13，同时在时段B中设定二进制信号的振幅使得其等于时段A和C中的多级信号的振幅。

【0174】通过将多级代码序列17用作阈值，而不考虑级数，多级识别部件212b执行从解调部件211输出的多级信号15的识别(二进制确定)，并再现信息数据。例如，如图45所示，在时段A和C中，通过将电平相继变化的多级代码序列17用作阈值，识别全部级数为“8”的多级信号，在时段B中，基于多级代码序列17识别二进制信号。

【0175】如上所述，根据本实施例，通过将要发送的信息数据编码为多级信号，在由第三方的窃听的接收信号中引起决定性的恶化，仅用于特定的接收器的安全的通信信道可以保证，并且通过适当减少级数并增加振幅，在多级信号的接收时使得阈值控制变得容易，从而选择性地用更简单的结构实现不需要安全性的通信。因此，利用相同的调制和解调系统和发送系统可以混合提供秘密通信服务和通用的通信服务，并且可以提供高效的和经济的通信装置。

【0176】(第十四实施例)

图46为图示了根据本发明的第十四实施例的数据通信装置的结构的方框图。在图46中，根据第十四实施例的数据通信装置通过经由传输路径110和分支部件235将数据发送装置19105、数据接收装置10201和副数据接收装置19207连接起来来构造。根据第十四实施例的数据通信装置与第十三实施例(图44)的不同之处在于还具有分支部件235和副数据接收装置19207。尽管在图46中省略了，但是多级解码部件212包括第二多级代码产生部件212a和多级识别部件212b。在下文中，将说明根据第十四实施例的数据通信装置。由于本实施例的结构与第十三实施例(图44)的相对应，所以执行相同操作的模块用相同的标号标示，并且省略其描述。

【0177】在图46中，数据发送装置19105发送已调信号14，其是已被调制的图45中所示的多级信号。分支部件235将经由传输路径110传输的已调信号14分支为m个(m是等于或大于2的整数，在图24中，m＝2)，并输出分支信号。提供数据接收装置10201以与从分支部件520输出的m个已调信号中的n个已调信号(n为等于或小于m的整数，在图46中，n＝1)相对应。在时段A和C中，数据接收装置10201基于共享的与第一密钥信息11相同的第二密钥信息16解调和解码已调信号，从而再现信息数据18。数据接收装置10201可以识别时段B中的二进制信号。

【0178】提供了副数据接收装置19207以与从分支部件235输出的m个已调信号中的m-n个(在图46中，m-n＝2-1＝1)相对应。副解调部件236解调已调信号，并再现多级信号15。识别部件237基于预定的固定阈值识别从对应的副解调部件236输出的多级信号15，并仅在图45所示的时段B中再现信息数据(部分信息数据68)。

【0179】虽然在图46中，分支部件235的分支数m为2，提供了数据接收装置10201以与m个信号中的n-1个已调信号相对应，提供副数据接收装置19207以与m-n＝1个已调信号相对应，但是本发明不限于此；个数可以设定为任何值，只要m≥n，并且提供数据接收装置和副数据接收装置的相应的个数。

【0180】如上所述，根据本实施例，通过将要发送的信息数据编码为多级信号，在由第三方的窃听的接收信号质量中引起决定性的恶化，仅用于特定的接收器的安全的通信信道可以保证，并且通过适当减少级数，选择性地实现对不定个数的接收器的广播通信。因此，利用相同的调制和解调系统和发送系统可以混合提供秘密通信服务和如广播通信和广播的通信服务，并且可以提供高效的通信装置。

【0181】(第十五实施例)

图47为图示了根据本发明的第十五实施例的数据通信装置的结构的方框图。在图47中，根据第十五实施例的数据通信装置通过经由传输路径110和分支部件235将数据发送装置19108、多个数据接收装置10201a和10201b、副数据接收装置19207连接起来来构造。与第十四实施例(图46)相比数据发送装置19108还具有密钥信息选择部件136。尽管在图47中省略了，但是多级解码部件212也包括第二多级代码产生部件212a和多级识别部件212b。在下文中，将说明根据第十五实施例的数据通信装置。由于本实施例的结构与第十四实施例(图46)的相对应，所以执行相同操作的模块用相同的标号标示，并且省略其描述。

【0182】在图47中，密钥信息选择部件136从多条(n条)预定的密钥信息(在图47中，n＝2；第一密钥信息11a和第三密钥信息11b)中选择一个。多级编码部件111基于所选择的密钥信息产生图45所示的多级信号13。提供n个数据接收装置(10201a和10201b)以与由分支部件520分支并输出的m个已调信号(在图47中，m＝3)中的n个已调信号相对应，并且基于共享的与相应的第一密钥信息11a和第三密钥信息11b相同的第二密钥信息16a和第四密钥信息16b来解调和解码已调信号，从而再现对应条的信息数据(18a和18b)。

【0183】特别地，在图45中，当数据发送装置19108在时段A中利用第一密钥信息11a产生多级信号13时，数据接收装置10201a解调在时段A输入的已调信号，并利用第二密钥信息16a再现信息数据18a。当数据发送装置19108在时段C中利用第三密钥信息11b产生多级信号13时，数据接收装置10201b解调在时段C输入的已调信号，并利用第四密钥信息16b再现信息数据18b。数据接收装置10201a和10201b可以解调在时段B输入的已调信号以再现部分信息数据58。

【0184】提供副数据接收装置19207以使得与从分支部件235输出的m个已调信号中的m-n个已调信号(在图47中，m-n＝3-2＝1)相对应，解调已调信号，基于预定的固定阈值识别这些信号，并仅在图45所示的时段B中再现信息数据(部分信息数据58)。

【0185】虽然在图47中，分支部件235的分支数m为3，提供了数据接收装置10201以与m个信号中的n-2个已调信号相对应，并且提供了副数据接收装置19207以与m-n＝1个已调信号相对应，但是本发明不限于此；个数可以设定为任何值，只要m≥n，并且提供了相应个数的数据接收装置和副数据接收装置。

【0186】如上所述，根据本实施例，通过将要发送的信息数据编码为多级信号，在由第三方的窃听的接收信号质量中引起决定性的恶化，以及通过提供多条密钥信息并在使用中进行交换，仅用于特定的接收器的安全的通信信道可以保证，并且通过适当减少级数，可选择性地实现对不定个数的接收器的广播通信。因此，利用相同的调制和解调系统和发送系统可以混合提供秘密通信服务和诸如广播通信和广播的通信服务，并且可以提供高效的通信装置。

【0187】根据第二到第十五实施例的数据通信装置可以具有组合某些实施例的特征。例如，根据第二到第七和第九到第十五实施例的数据通信装置可以具有第八实施例(例如，参看图48A到48C)的特征。例如，根据第二到第九和第十一到第十五实施例的数据通信装置可以具有第十实施例(例如，参看图49A到49C)的特征。例如，根据第二到第十一和第十三到第十五实施例的数据通信装置可以具有第十二实施例(例如，参看图50A到50C)的特征。例如，根据第二到第七和第九到第十五实施例的数据通信装置可以具有第八和第十二实施例(例如，参看图51A到51C)的特征。例如，根据第二到第九和第十一到第十五实施例的数据通信装置可以具有第十和第十二实施例(例如，参看图52A到52C)的特征。

【0188】根据第一到第十五实施例的数据发送装置、数据接收装置和数据通信装置执行的处理可以理解为具有一系列处理过程的数据发送方法、数据接收方法和数据通信方法。

【0189】所述数据通信方法、数据接收方法和数据通信方法通过CPU实现，该CPU集成了和运行能够运行存储在存储设备(ROM、RAM、硬盘等)中的处理过程的预定程序数据。在此情况下，程序数据可以通过存储介质安装在存储设备中，或者可以直接在存储介质上运行。存储介质包括例如ROMs、RAMs和闪存的半导体存储器、例如软盘和硬盘的磁盘存储器、例如CR-ROMs、DVDs和BDs的光盘存储器，和存储卡。存储介质是通用的概念，包括例如电话线的通信介质和运载路径。

工业应用

根据本实施例的数据通信装置作为从不被窃听和截取的安全的秘密通信装置是有益的。

Claims (98)

1、一种执行密码通信的数据发送装置，包括：

多级编码部件，其接收预定的密钥信息和信息数据，并产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级信号；以及

调制部件，其基于所述多级信号产生预定调制格式的已调信号，

其中所述多级编码部件包括：

多级代码产生部件，其根据所述密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；以及

多级处理部件，其根据预定处理将所述多级代码序列和所述信息数据组合起来，从而产生其电平与所述多级代码序列和所述信息数据的信号电平的组合相对应的多级信号，并且

所述多级编码部件设置所述多级信号的内部信号点间隔使得基本均匀。

2、根据权利要求1所述的数据发送装置，其中，所述多级信号的内部信号点间隔小于所述多级信号中包含的所述信息数据的振幅。

3、根据权利要求1所述的数据发送装置，其中所述多级信号的最大振幅等于或大于所述多级信号中包含的所述信息数据的振幅的两倍。

4、根据权利要求1所述的数据发送装置，还包括数据反转部件，其基于预定的伪随机数序列对所述信息数据进行比特反转，并将比特反转后的信息数据输出到所述多级编码部件。

5、根据权利要求1所述的数据发送装置，其中所述多级代码序列和所述信息数据的变化率互相一致。

6、根据权利要求1所述的数据发送装置，其中所述信息数据是二进制信号。

7、根据权利要求1所述的数据发送装置，其中作为所述预定处理，所述多级处理部件通过利用所述多级代码序列作为参考电平，通过将所述信息数据加到所述多级代码序列来产生所述多级信号。

8、根据权利要求1所述的数据发送装置，其中作为所述预定处理，所述多级处理部件通过利用所述多级代码序列作为参考电平，根据所述信息数据对所述多级代码序列进行电平控制来产生所述多级信号。

9、根据权利要求1所述的数据发送装置，其中通过由所述多级信号调制电磁场来产生所述已调信号。

10、根据权利要求1所述的数据发送装置，其中通过由所述多级信号调制光波来产生所述已调信号。

11、根据权利要求10所述的数据发送装置，其中所述光波为相干光。

12、根据权利要求1所述的数据发送装置，还包括噪声控制部件，其连接在所述多级编码部件和所述调制部件之间，将预定噪声叠加到所述多级信号上，并将该信号作为已叠加噪声的多级信号输出到所述调制部件。

13、根据权利要求12所述的数据发送装置，其中，所述噪声控制部件包括：

噪声产生部件，其产生所述预定噪声；以及

组合部件，其组合所述噪声和所述多级信号。

14、根据权利要求12所述的数据发送装置，其中所述多级编码部件在所述已叠加噪声的多级信号中分布所述多级信号的内部信号点间隔，使得相邻的两个信号点之间计算出的信号噪声功率比基本相同。

15、根据权利要求12所述的数据发送装置，其中所述多级编码部件在所述已叠加噪声的多级信号中非均匀地或非线性地分布所述多级信号的内部信号点间隔，使得相邻的两个信号点之间计算出的信号噪声功率比基本相同。

16、根据权利要求1所述的数据发送装置，还包括均衡部件，其连接在所述多级编码部件和所述调制部件之间，并通过预定方式对所述多级信号进行波形均衡。

17、根据权利要求1所述的数据发送装置，还包括均衡部件，其通过预定方式对所述多级信号进行波形均衡，并将波形均衡后的信息数据输出到所述多级编码部件。

18、根据权利要求1所述的数据发送装置，其中所述多级编码部件还包括均衡部件，其连接在所述多级代码产生部件和所述多级处理部件之间，并通过预定方式对所述多级代码序列进行波形均衡。

19、根据权利要求1所述的数据发送装置，还包括均衡部件，其通过预定方式对所述已调信号进行波形均衡。

20、根据权利要求16到19中的任一个所述的数据发送装置，其中所述均衡部件是低通滤波器。

21、根据权利要求20所述的数据发送装置，其中所述低通滤波器过滤等于或低于输入信号的信号频带一半的信号分量。

22、根据权利要求16到19中的任一个所述的数据发送装置，其中所述均衡部件是高通滤波器，其从输入信号中截取所述信号中包含的直流分量。

23、根据权利要求16到19中的任一个所述的数据发送装置，其中所述均衡部件是带通滤波器，其从输入信号中过滤预定频带的信号分量。

24、一种执行密码通信的数据发送装置，包括：

多级代码产生部件，其根据预定密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；

第一调制部件，其基于所述多级代码序列产生预定调制格式的第一已调信号；

第二调制部件，其接收所述第一已调信号和信息数据，并基于所述信息数据产生预定调制格式的第二已调信号；以及

均衡部件，其连接在所述多级代码产生部件的后级，并通过预定方式对所述多级代码序列进行波形均衡。

25、一种执行密码通信的数据发送装置，包括：

多级代码产生部件，其根据预定密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；

第一调制部件，其接收信息数据，并基于所述信息数据产生预定调制格式的第一已调信号；

第二调制部件，其接收所述第一已调信号和所述多级代码序列，并基于所述多级代码序列产生预定调制格式的第二已调信号；以及

均衡部件，其连接在所述多级代码产生部件的后级，并通过预定方式对所述多级代码序列进行波形均衡。

26、根据权利要求1所述的数据发送装置，还包括：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及

振幅调制部件，其连接在所述多级编码部件的前级，并基于所述振幅控制信号对所述信息数据进行振幅调制，并将已振幅调制的信号输出到所述多级编码部件。

27、根据权利要求1所述的数据发送装置，还包括：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及

振幅调制部件，其插入在所述多级编码部件和所述调制部件之间，基于所述振幅控制信号对所述多级信号进行振幅调制，并将已振幅调制的信号输出到所述调制部件。

28、根据权利要求1所述的数据发送装置，还包括：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及

振幅调制部件，其连接在所述调制部件的后级，基于所述振幅控制信号将所述已调信号调制为预定调制格式，并输出所述已调信号。

29、根据权利要求28所述的数据发送装置，其中所述振幅调制部件对所述已调信号进行振幅调制或强度调制。

30、一种执行密码通信的数据发送装置，包括：

多级代码产生部件，其根据预定的密钥信息产生其电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；

第一调制部件，其基于所述多级代码序列产生预定调制格式的第一已调信号；

第二调制部件，其接收信息数据，并产生预定调制格式的第二已调信号；以及

多路复用部件，其多路复用所述第一已调信号和所述第二已调信号。

31、根据权利要求30所述的数据发送装置，还包括：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及

振幅调制部件，其插入在所述第二调制部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述信息数据进行振幅调制，并输出已振幅调制的信号。

32、根据权利要求30所述的数据发送装置，还包括：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及

振幅调制部件，其插入在所述第一调制部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述信息数据进行振幅调制，并输出已振幅调制的信号。

33、一种执行密码通信的数据发送装置，包括：

多级代码产生部件，其根据预定的密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；

第一调制部件，其基于所述多级代码序列产生预定调制格式的第一已调信号；

第二调制部件，其接收信息数据，利用所述信息数据调制所述第一已调信号，并产生预定调制格式的第二已调信号。

34、根据权利要求33所述的数据发送装置，还包括：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及

振幅调制部件，其插入在所述第二调制部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述信息数据进行振幅调制，并输出已振幅调制的信号。

35、根据权利要求33所述的数据发送装置，还包括：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及

振幅调制部件，其插入在所述第一调制部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述信息数据进行振幅调制，并输出已振幅调制的信号。

36、根据权利要求1所述的数据发送装置，还包括N基编码部件，其连接在所述多级编码部件的前级，根据预定处理将包括多条信息数据的信息数据组编码为给定基系统中的数字，并将该数字作为N基编码信号输出到所述多级编码部件。

37、根据权利要求36所述的数据发送装置，其中，为了将所述信息数据组编码为给定基系统中的数字，所述N基编码部件根据所述多条信息数据的逻辑组合改变所述N基编码信号的多个电平。

38、根据权利要求36所述的数据发送装置，其中所述N基编码部件基于所述密钥信息，根据所述信息数据组输出所述N基编码信号。

39、根据权利要求36所述的数据发送装置，其中所述N基编码部件基于不同于所述密钥信息的密钥信息，根据所述信息数据组输出所述N基编码信号。

40、根据权利要求1所述的数据发送装置，其中，所述多级编码部件每一预定时段产生具有多个预定级数的任一个的多级信号。

41、根据权利要求40所述的数据发送装置，还包括：同步信号产生部件，其输出与所述多级信号相对应的预定的同步信号；以及

多级处理控制部件，其基于所述同步信号输出指定所述级数的多级处理控制信号。

42、根据权利要求40或41所述的数据发送装置，其中所述多级编码部件在至少任一个所述预定时段内输出二进制多级信号。

43、根据权利要求42所述的数据发送装置，其中所述多级编码部件使得所述二进制多级信号的振幅等于或大于具有所述多个级数中的最大级数的多级信号的振幅，并输出所述二进制多级信号。

44、根据权利要求42所述的数据发送装置，其中所述多级编码部件将所述信息数据作为所述二进制多级信号输出。

45、根据权利要求41所述的数据发送装置，其中所述信息数据、所述多级代码序列或所述多级信号的传输率是根据所述级数变化的。

46、根据权利要求45所述的数据发送装置，其中所述信息数据、所述多级代码序列或所述多级信号的传输率随着所述级数降低而增加。

47、一种执行密码通信的数据接收装置，包括：

解调部件，其解调预定调制格式的已调信号，并输出多级信号；以及

多级解码部件，其接收预定的密钥信息和所述多级信号，并输出信息数据，

其中所述多级解码部件包括：

多级代码产生部件，其根据所述密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；以及

多级识别部件，其基于所述多级代码序列识别所述多级信号，并输出所述信息数据。

48、根据权利要求47所述的数据接收装置，还包括数据反转部件，其基于预定的伪随机数序列对从所述多级解码部件输出的所述信息数据进行比特反转，并输出比特反转后的信息数据。

49、根据权利要求47所述的数据接收装置，其中所述多级解码部件还包括振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号，以及

多级识别部件，其基于所述多级代码序列和所述振幅控制信号识别所述多级信号，并输出所述信息数据。

50、根据权利要求47所述的数据接收装置，其中所述多级识别部件基于在预定的指定时段内输入的所述多级信号的级数，切换用于识别所述多级信号的阈值。

51、根据权利要求50所述的数据接收装置，还包括：同步信号产生部件，其再现与所述多级信号相对应的预定的同步信号；以及

多级识别控制部件，其基于所述同步信号输出改变所述多级识别部件的所述阈值的多级识别控制信号。

52、根据权利要求50或51所述的数据接收装置，其中所述多级解码部件在至少任一个所述预定时段内识别所述二进制多级信号。

53、一种数据通信装置，其中数据发送装置和数据接收装置执行密码通信，

其中所述数据发送装置包括：

多级编码部件，其接收预定的第一密钥信息和信息数据，并产生其信号电平基本像随机数一样变化的第一多级信号；以及

调制部件，其基于所述第一多级信号产生预定调制格式的已调信号，

所述多级编码部件包括：

第一多级代码产生部件，其根据所述第一密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的第一多级代码序列；以及

多级处理部件，其根据预定处理将所述第一多级代码序列和所述信息数据组合起来，以被转化为其电平与所述第一多级代码序列和所述信息数据的信号电平的组合相对应的所述第一多级信号，

所述第一多级代码产生部件设定所述多级信号的内部信号点间隔，以使得基本均匀，

所述数据接收装置包括：

解调部件，其解调所述预定调制格式的所述已调信号，并输出第二多级信号；以及

多级解码部件，其接收预定的第二密钥信息和所述第二多级信号，并输出信息数据，并且

所述多级解码部件包括：

第二多级代码产生部件，其根据所述第二密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的第二多级代码序列；以及

多级识别部件，其基于所述第二多级代码序列识别所述第二多级信号，并输出所述信息数据。

54、根据权利要求53所述的数据通信装置，其中所述多级信号的内部信号点间隔小于在所述多级信号内包含的所述信息数据的振幅。

55、根据权利要求53所述的数据通信装置，其中所述多级信号的最大振幅等于或大于在所述多级信号内包含的所述信息数据的振幅的两倍。

56、根据权利要求53所述的数据通信装置，还包括数据反转部件，其基于预定的伪随机数序列对所述信息数据进行比特反转，并将比特反转后的信息数据输出到所述多级解码部件。

57、根据权利要求53所述的数据通信装置，其中所述多级代码序列和所述信息数据的变化率互相一致。

58、根据权利要求53所述的数据通信装置，其中所述信息数据是二进制信号。

59、根据权利要求53所述的数据通信装置，其中作为预定处理，所述多级处理部件通过将所述多级代码序列用作参考电平，将所述信息数据加到所述多级代码序列而产生所述多级信号。

60、根据权利要求53所述的数据通信装置，其中作为预定处理，所述多级处理部件通过将所述多级代码序列用作参考电平，根据所述信息数据对所述多级代码序列进行电平控制而产生所述多级信号。

61、根据权利要求53所述的数据通信装置，其中通过由所述多级信号调制电磁场产生所述已调信号。

62、根据权利要求53所述的数据通信装置，其中通过由所述多级信号调制光波产生所述已调信号。

63、根据权利要求62所述的数据通信装置，其中所述光波为相干光。

64、根据权利要求53所述的数据通信装置，还包括噪声控制部件，其连接在所述多级解码部件和所述解调部件之间，将预定噪声叠加到所述多级信号上，并将该信号作为已叠加噪声的多级信号输出到所述调制部件。

65、根据权利要求64所述的数据通信装置，其中所述噪声控制部件包括：

噪声产生部件，其产生预定噪声；以及

组合部件，其结合所述噪声和所述多级信号。

66、根据权利要求64所述的数据通信装置，其中所述多级编码部件在所述已叠加噪声的多级信号中分布所述多级信号的内部信号点间隔，使得相邻的两个信号点之间计算出的信号噪声功率比基本相同。

67、根据权利要求64所述的数据通信装置，其中所述多级编码部件在所述已叠加噪声的多级信号中非均匀地或非线性地分布所述多级信号的内部信号点间隔，使得相邻的两个信号点之间计算出的信号噪声功率比基本相同。

68、根据权利要求53所述的数据通信装置，还包括均衡部件，其连接在所述多级编码部件和所述调制部件之间，并通过预定方式对所述多级信号进行波形均衡。

69、根据权利要求53所述的数据通信装置，还包括均衡部件，其通过预定方式对所述信息数据进行波形均衡，并将波形均衡后的信息数据输出到所述多级编码部件。

70、根据权利要求53所述的数据通信装置，其中所述多级编码部件还包括均衡部件，其连接在所述多级代码产生部件和所述多级处理部件之间，并通过预定方式对所述多级代码序列进行波形均衡。

71、根据权利要求53所述的数据通信装置，还包括均衡部件，其通过预定方式对所述已调信号进行波形均衡。

72、根据权利要求68到71中的任一个所述的数据通信装置，其中所述均衡部件是低通滤波器。

73、根据权利要求72所述的数据通信装置，其中所述低通滤波器过滤等于或低于输入信号的信号频带一半的信号分量。

74、根据权利要求68到71中的任一个所述的数据通信装置，其中所述均衡部件是高通滤波器，其从输入信号中截取所述信号中包含的直流分量。

75、根据权利要求68到71中的任一个所述的数据通信装置，其中所述均衡部件是带通滤波器，其从输入信号中过滤预定频带的信号分量。

76、一种数据通信装置，其中数据发送装置和数据接收装置执行密码通信，

其中所述数据发送装置包括：

多级代码产生部件，其根据预定的密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；

第一调制部件，其基于所述多级代码序列产生预定调制格式的第一已调信号；

第二调制部件，其接收所述第一已调信号和信息数据，并基于所述信息数据产生预定调制格式的第二已调信号；以及

均衡部件，其连接在所述多级代码产生部件的后级，并通过预定方式对所述多级代码序列进行波形均衡，

所述数据接收装置包括：

解调部件，其解调预定调制格式的已调信号，并输出第二多级信号；以及

多级解码部件，其接收预定的第二密钥信息和所述第二多级信号，并输出信息数据，并且

所述多级解码部件包括：

第二多级代码产生部件，其根据所述第二密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的第二多级代码序列；以及

多级识别部件，其基于所述第二多级代码序列识别所述第二多级信号，并输出所述信息数据。

77、一种数据通信装置，其中数据发送装置和数据接收装置执行密码通信，

其中所述数据发送装置包括：

多级代码产生部件，其根据预定的密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；

第一调制部件，其接收信息数据并基于所述信息数据产生预定调制格式的第一已调信号；

第二调制部件，其接收所述第一已调信号和所述多级代码序列，并基于所述多级代码序列产生预定调制格式的第二已调信号；以及

均衡部件，其连接在所述多级代码产生部件的后级，并通过预定方式对所述多级代码序列进行波形均衡，

所述数据接收装置包括：

解调部件，其解调预定调制格式的已调信号，并输出第二多级信号；以及

多级解码部件，其接收预定的第二密钥信息和所述第二多级信号，并输出信息数据，并且

所述多级解码部件包括：

第二多级代码产生部件，其根据所述第二密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的第二多级代码序列；以及

多级识别部件，其基于所述第二多级代码序列识别所述第二多级信号，并输出所述信息数据。

78、根据权利要求53所述的数据通信装置，还包括：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及

振幅调制部件，其连接在所述多级编码部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述信息数据进行振幅调制，并将已振幅调制的信号输出到所述多级编码部件。

79、根据权利要求53所述的数据通信装置，还包括：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及

振幅调制部件，其插入在所述多级编码部件和所述调制部件之间，基于所述振幅控制信号对所述多级信号进行振幅调制，并将已振幅调制的信号输出到所述调制部件。

80、根据权利要求53所述的数据通信装置，还包括：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及

振幅调制部件，其连接在所述调制部件的后级，基于所述振幅控制信号将所述已调信号调制为预定调制格式，并输出所述已调信号。

81、根据权利要求80所述的数据通信装置，其中所述振幅调制部件对所述已调信号进行振幅调制或强度调制。

82、一种数据通信装置，其中数据发送装置和数据接收装置执行密码通信，

其中所述数据发送装置包括：

多级代码产生部件，其根据预定的密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；

第一调制部件，其基于所述多级代码序列产生预定调制格式的第一已调信号；

第二调制部件，其接收信息数据，并产生预定调制格式的第二已调信号；以及

多路复用部件，其多路复用所述第一已调信号和所述第二已调信号，

所述数据接收装置包括：

解调部件，其解调预定调制格式的已调信号，并输出第二多级信号；以及

多级解码部件，其接收预定的第二密钥信息和所述第二多级信号，并输出信息数据，并且

所述多级解码部件包括：

第二多级代码产生部件，其根据所述第二密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的第二多级代码序列；以及

多级识别部件，其基于所述第二多级代码序列识别所述第二多级信号，并输出所述信息数据。

83、根据权利要求82所述的数据通信装置，还包括：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及

振幅调制部件，其插入在所述第二调制部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述信息数据进行振幅调制，并输出已振幅调制的信号。

84、根据权利要求82所述的数据通信装置，还包括：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及

振幅调制部件，其插入在所述第一调制部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述多级代码序列进行振幅调制，并输出已振幅调制的信号。

85、一种数据通信装置，其中数据发送装置和数据接收装置执行密码通信，

其中所述数据发送装置包括：

多级代码产生部件，其根据预定的密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的多级代码序列；

第一调制部件，其基于所述多级代码序列产生预定调制格式的第一已调信号；以及

第二调制部件，其接收信息数据，利用所述信息数据调制所述第一已调信号，并产生预定调制格式的第二已调信号，

所述数据接收装置包括：

解调部件，其解调预定调制格式的已调信号，并输出第二多级信号；以及

多级解码部件，其接收预定的第二密钥信息和所述第二多级信号，并输出信息数据，并且

所述多级解码部件包括：

第二多级代码产生部件，其根据所述第二密钥信息产生其信号电平基本像随机数一样变化的第二多级代码序列；以及

多级识别部件，其基于所述第二多级代码序列识别所述第二多级信号，并输出所述信息数据。

86、根据权利要求85所述的数据通信装置，还包括：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及

振幅调制部件，其插入在所述第二调制部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述信息数据进行振幅调制，并输出已振幅调制的信号。

87、根据权利要求85所述的数据通信装置，还包括：振幅控制信号产生部件，其根据预定的振幅控制密钥信息产生其值基本像随机数一样变化的振幅控制信号；以及

振幅调制部件，其插入在所述第一调制部件的前级，基于所述振幅控制信号对所述多级代码序列进行振幅调制，并输出已振幅调制的信号。

88、根据权利要求53所述的数据通信装置，还包括N基编码部件，其连接在所述多级编码部件的前级，根据预定处理将包括多条信息数据的信息数据组编码为给定基系统中的数字，并将该数字作为N基编码信号输出到所述多级编码部件。

89、根据权利要求88所述的数据通信装置，其中为了将所述信息数据组编码为给定基系统中的数字，所述N基编码部件根据所述多条信息数据的逻辑组合改变所述N基编码信号的多个电平。

90、根据权利要求88所述的数据通信装置，其中所述N基编码部件基于所述密钥信息，根据所述信息数据组输出所述N基编码信号。

91、根据权利要求88所述的数据通信装置，其中所述N基编码部件基于不同于所述密钥信息的密钥信息，根据所述信息数据组输出所述N基编码信号。

92、根据权利要求53所述的数据通信装置，其中所述多级编码部件每一预定时段产生具有多个预定的级数的任一个的所述多级信号。

93、根据权利要求92所述的数据通信装置，还包括：同步信号产生部件，其输出与所述多级信号相对应的预定的同步信号；以及

多级处理控制部件，其基于所述同步信号输出指定所述级数的多级处理控制信号。

94、根据权利要求92或93所述的数据通信装置，其中所述多级编码部件在至少任一个所述预定时段内输出二进制多级信号。

95、根据权利要求94所述的数据通信装置，其中所述多级编码部件使得所述二进制多级信号的振幅等于或大于具有所述多个级数中的最大级数的所述多级信号的振幅，并输出所述二进制多级信号。

96、根据权利要求94所述的数据通信装置，其中所述多级编码部件将所述信息数据作为所述二进制多级信号输出。

97、根据权利要93所述的数据通信装置，其中所述信息数据、所述多级代码序列或所述多级信号的传输率是根据所述级数变化的。

98、根据权利要求97所述的数据通信装置，其中所述信息数据、所述多级代码序列或所述多级信号的传输率随着所述级数的减小而增加。

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