JP2004153591A - Confidential communication method and transmitter/receiver therefor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a confidential communication method that uses modulation and demodulation hopping which is different from an encryption technique and can also be used together with the encryption technology. <P>SOLUTION: A plurality of software threads for performing modulation and demodulation processing for a modulation and demodulation system are prepared in a modulation and demodulation processing part 13. A hopping code file that carries which thread is used among the threads, their performance sequence, a virtual start time showing when a thread designated as a first one is started to do its performance and the duration of one thread is also prepared. An initial thread is determined from the modification of a system clock based on a GPS signal, a difference between a time shown by the system clock and the virtual start time and the duration for each cycle larger than the duration. Thread switching timing is also determined on the basis of the time shown by the system clock, and synchronization between transmission and reception is obtained by cyclically performing switching from the initial thread according the performance sequence in this way to perform modulation and demodulation hopping communication. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、秘匿通信方法とその装置に関わり、とくに高度な秘匿性が求められる通信に適した秘匿通信方法とその方法を実現するための送受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
通信システムにおける情報の漏洩を防ぐ技術としては、送信情報に種々の加工を施して暗号化する方式、例えば公開鍵暗号方式等が一般的に用いられている。また、搬送波に対する変復調方式を複雑化したり、送信する情報をサンプリング、符号化し、その符号化方式を秘密とする等の方法もあり、さらにこれらと情報の暗号化を組み合わせることもできる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
暗号方式は今日では大きく発展し、キーを知らなければ容易には解読できなくなっている。しかし100%安全とはいえず、秘密キーの保守が問題となる。また暗号化・複合化の装置よりも暗号の生成や保守に費用がかかり、暗号が解かれてしまうとその再利用はできないから再整備の費用も大きくなる。このため、より安全性を高めるためには他の方式と組み合わせることが望ましい。また、暗号方式以外の技術で安全性の高いものがあればその単独利用も可能となる。この観点で、例えば無線通信における周波数ホッピング技術を考えると、これは妨害波により通信不能になるのを防ぐ対策として送信搬送波周波数を周期的に切り換えるものであるが、この切り換え周期や用いる周波数が不明であるとそれらを検出して復調するためにはそれなりの時間がかかる。従って周波数ホッピングを他の方式と併用すれば秘匿性の向上につながるが、この方式では多くの周波数を使うので周波数帯域を多く使わねばならない。また単独使用の場合は秘匿性が不十分である。
【0004】
本発明の目的は、暗号方式以外の方式で、また暗号方式とも併用可能な秘匿通信方法とその方法を実現するための送受信装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、実時間制御での割り込みが可能なリアルタイムOSを組み込んだ処理手段を有する送受信装置を用いて行う秘匿通信方法であって、
複数の変復調方式ごとにその変復調処理を実行するソフトウェアである複数のスレッドと、当該複数のスレッドのうちで使用するスレッドとその実行順序、1つのスレッドの持続時間及び仮想的開始時刻が記載されかつその記載内容が書き換え可能なホッピング規約ファイルと、標準時刻取得手段とを前記処理手段に設けるとともに、
2つの送受信装置間で通信を行うときには双方の送受信装置において、前記持続時間よりも大きく設定された補正周期ごとに、前記標準時刻取得手段により標準時刻を取得しその標準時刻によって前記処理手段のシステム時計を補正し、この補正されたシステム時計の示す現在時刻と前記仮想的開始時刻との時間差及び前記持続時間から前記仮想的開始時刻より前記実行順序の1番目のスレッドが実行されていると仮定したときの現在時刻に実行されている筈のスレッドを初期スレッドとして定め、前記補正されたシステム時計の示す現在時刻を参照して持続時間経過に伴う実行スレッドの切り換えタイミングを決定し、さらに前記初期スレッドを最初の実行スレッドとして前記切り換えタイミングごとに前記実行順序に従ってサイクリックに実行スレッドを切り換え、こうして変復調ホッピング通信を行うことにより秘匿通信を行うようにしたことを特徴とする秘匿通信方法を開示する。
【0006】
更に本発明は、実時間制御での割り込みが可能なリアルタイムOSを組み込んだ処理手段を有する送受信装置であって、
複数の変復調方式ごとにその変復調処理を実行するソフトウェアであるところの前記処理手段により実行される複数のスレッドと、
当該複数のスレッドのうちで使用するスレッドとその実行順序、1つのスレッドの持続時間及び仮想的開始時刻が記載されかつその記載内容が書き換え可能なホッピング規約ファイルと、
標準時刻取得手段と、
前記持続時間よりも大きく設定された補正周期ごとに、前記標準時刻取得手段により標準時刻を取得しその標準時刻によって前記処理手段のシステム時計を補正するシステム時計補正手段と、
前記システム時計が補正されるごとに当該補正されたシステム時計の示す現在時刻と前記仮想的開始時刻との時間差及び前記持続時間から前記仮想的開始時刻より前記実行順序の1番目のスレッドが実行されていると仮定したときの現在時刻に実行されている筈のスレッドを初期スレッドとして定める初期スレッド決定手段と、
前記システム時計が補正されるごとに当該補正されたシステム時計の示す現在時刻を参照して持続時間経過に伴う実行スレッドの切り換えタイミングを決定する切り換えタイミング決定手段と、
前記システム時計が補正されるごとに前記初期スレッドを最初の実行スレッドとして前記切り換えタイミングごとに前記実行順序に従ってサイクリックに実行スレッドを切り換え、こうして変復調ホッピング通信を行うように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする送受信装置を開示する。
【0007】
更に本発明は、上記の送受信装置において、前記標準時刻取得手段はGPSの標準時刻を取得する手段であることを特徴とする送受信装置を開示する。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明で用いる送受信装置の例を示す機能構成図で、送信中間周波信号(OutIF)を送信無線周波信号(OutRF)に変換して送信する送信部11、受信した無線周波信号(InRF)を受信中間周波信号(InIF)に変換する受信部12、受信中間周波信号をベースバンドのディジタル信号に復調しまたベースバンドの送信ディジタル信号を送信中間周波信号に変調する変復調処理部13、ベースバンドのディジタル信号に対して暗号技術が適用されている場合にその暗号方式に対する暗号化/複合化を行う秘匿モジュール14、送受信信号が音声の場合に音声信号に対しA/D、D/A変換を行うCODEC15から成っている。またGPS衛星からの標準時間信号を受信して送受信間で時刻同期をとるためにGPSユニット16が用意されており、これは本装置に組み込まれていてもよいし、他装置と共用で用意されたものであってもよい。
【0009】
送信部11及び受信部12は高周波増幅器、中間周波増幅器、周波数変換器、フィルタ、局部発振回路等からなるもので、通常の通信機に設けられているものでよい。秘匿モジュール14は暗号方式を併用したときの暗号化や解読を行うもので、これも従来の技術を適用する。ここで変復調処理部13で復調出力されたベースバンドディジタル信号が、音声信号で暗号が併用されていないときはCODEC15でアナログ化されてスピーカへ出力され、音声信号で暗号が併用されているときには秘匿モジュール14で解読されたのちCODEC15でアナログ化される。またマイクより入力されたアナログ音声信号はCODEC15でディジタル化されたのち、暗号を併用しないときはそのまま変復調処理部13へ送られ、暗号を併用するときは秘匿モジュール14で暗号化されてから変復調処理部13へ送られる。さらに送受信情報がディジタルデータであるときには、これは常に暗号が併用されるものとして必ず秘匿モジュール14経由の構成となっている。但しディジタルデータでも暗号を併用しないときは秘匿モジュール14を経由しない経路を設けてもよい。
【0010】
変復調処理部13は、本発明の特徴とする処理を実行するもので、複数の変復調方式をサイクリックに切り換えて変復調ホッピングを行う。このような変復調ホッピングを実現するためには、従来は複数の変復調方式ごとに変復調処理を実行するためのハードウェアをそれぞれ設け、これをホッピングに同期して切り換えるという構成を必要とした。しかし、今日では半導体テクノロジーの進歩をベースとした処理回路の高速化が実現しており、各種の変復調処理をDSPやCPUで行うことが可能なソフトウェア無線技術が利用可能となっている。この技術を用いれば、複数方式の変復調を行うために大きなハードウェアを用いる必要がなく、経済的にかつ小型化した構成で変復調ホッピングが実現でき、図1の変復調処理部13でもこのソフトウェア無線技術を用いる。
【0011】
このために変復調処理部13はDSP又はCPUで構成し、ソフトウェアとしてはハードウェア上でOSが動作可能とするためのボードサポートパッケージ131、OSとしての組み込みリアルタイムOS132、及び利用する変復調方式の各々に対応した変復調処理とその切り換え制御を実行するための変復調アプリケーション133を用意する。リアルタイムOSは実時間制御での割り込みが可能で、この機能により変復調方式の切り換えを行う。図2は変復調アプリケーション133の構成例で、変復調処理を実行するソフトウェアとしてのSSB変復調スレッド203、FM変復調スレッド204、QPSK変復調スレッド205、QAM変復調スレッド206等々と、これらの変復調方式の切り換え制御を行うホッピングソフトウェア202と、変復調方式のうちのどの方式たちを選択してそれらの変復調方式をサイクリックにどのような順で切り換えるか、また各スレッドの持続時間、即ち変復調方式の切換時間間隔をいくらにするかを示すホッピング規約ファイル201とを記憶手段に用意しておく。このファイル201は書き換えが可能でかつ送信/受信側で予め一致した内容のものとしておく。これらの各ソフトウェアを格納する記憶手段は図1では図示を省略している。また、この変復調方式切り換えは、送信側と受信側で同期したタイミングで行う必要があり、この同期のためにGPSが利用される。
【0012】
図3は、ホッピングソフトウェア202の動作を示すフローチャートで、通信が開始されるとまずホッピング規約ファイル201を読み込み、このホッピング規約ファイルにて選択されている変復調スレッドの各々を実行待ちの待機状態とする(ステップ301、302)。次にGPSユニット16からGPS標準時刻を取り入れ、変復調処理部13のもつシステム時計をこの標準時刻に合わせる(ステップ303〜305)。このシステム時計をGPS標準時刻に合わせる処理により、通信を行う送受信装置のシステム時計が一致し、送受信間の同期処理はこのシステム時計の示す時刻を利用して行われる。
【0013】
次に、以下で実行する変復調ホッピングの最初に実行する変復調の対応ソフトウェアを決定し、これを第1スレッドとする(ステップ306)。これは、2つの送受信装置間で、各送受信装置の電源投入・動作開始時刻が異なっていても、スレッド切り換え実行サイクルの各スレッドが一致するようにするためで、GPS標準時刻により修正されたシステム時計を利用する。このための具体的手順としては、まず仮想的な開始時刻t0を送受双方で定める。この開始時刻t0は、ホッピング規約ファイルを更新したときにその中に過去の1時刻を示すデータとして決めたおいてもよいし、過去の1時刻を双方で定めて入力するようにしてもよい。そしてこの開始時刻t0からホッピング規約ファイル201に設定されたところの、選択された変復調方式の第1の実行順のものから変復調ホッピングが行われているとして、現時刻において実行すべきスレッドを決定する。即ち、システム時計の現時刻をt、実行すべく選択されたスレッドの個数とその持続時間をそれぞれn、τとすると、
【数1】

Figure 2004153591
は0〜n−1のどれかの整数となるので、ホッピング規約ファイル201上の実行順位M+1番目に設定されたスレッドをこの時点の第1スレッドとする。これにより、2つの送受信装置に於けるスレッド切り換えタイミングが一致していれば、2つの送受信装置では同一持続時間内には同一のスレッドが実行される。
【0014】
次に第1タイマー(ホッピングソフトウェアに設けたソフトウェアタイマー)をクリア、スタートさせ(ステップ307)、さらに第2タイマー(これもホッピングソフトウェアに設けたソフトウェアタイマー)を同期化してスタートを行う(ステップ308)。第1タイマーはGPSによるシステム時計修正の周期をその設定時間TGPSとし、これはシステム時計の精度によるが例えばTGPS=4secを設定する。一方、第2タイマーには各スレッドの持続時間τを設定しておき、τが経過するごとに割り込みを発生するようにしておく。第2タイマーの同期化とはこの割り込み、即ちスレッド切り換えタイミングを送受信装置間で一致させる処理で、図3のフローチャートではこの同期化処理をGPSによるシステム時計修正処理の周期TGPSごとに行うものとしている。具体的には、例えば持続時間τが50msecのときは、システム時計の示す時刻が丁度50msecの整数倍となったときに第2タイマーをスタートさせるのが簡単である。このような方法は、持続時間τを通常は1secより十分小さく選ぶのが秘匿性確保に有効なので、τの整数倍が丁度1secとなるように持続時間τを選んでおけば、システム時計の示す時刻の秒より下の桁だけをチェックすることで同期化が行える。
【0015】
以上のステップ303〜308はGPSによるシステム時計修正周期TGPSごとに行われる同期処理であり、システム時計の精度と要求される同期の精度に応じて前記の第1タイマーの設定時間TGPSを定めておけば、同期のために送受間で何らかの情報の授受や処理を用いた周期機構を設けなくても、変復調ホッピングの実現が可能である。なお以上では標準時刻をGPSから取り入れるとしたが、GPSに代わってNTT回線で送られる標準時刻や電波時計に用いられている長波帯の標準電波を利用するようにしてもよい。また、ホッピング切り換えタイミング同期化のための第2タイマーの同期化は、第1タイマーの設定時間TGPSよりももっと短い時間間隔で行うようにしてもよい。
【0016】
以上の同期処理が終わると、次にスレッドを切り換えながら実行する変復調ホッピング処理が行われる。まず制御パラメータjをlとし、第jスレッドを起動して第jスレッド対応の変復調処理を行う(ステップ309、310)。ここで第jスレッドというのは、ホッピング規約ファイル201に設定された順をサイクリックにたどったとき、ステップ306で定めた第1スレッドを1番目として第j番目に位置するスレッドのことである。第jスレッドを起動するとタイマー2の割り込みを持ち(ステップ311)、割り込みがあると第jスレッドの実行を停止して(ステップ312)、jがnを越えているかを調べる(ステップ313)。j≦n、すなわちjがnを越えていなければjを+1し(ステップ314)、ステップ310へ戻って次のスレッドを実行するが、jがnを越えていると通信終了かをチェックし(ステップ315)、終了でなければ次に第1タイマーがオーバーフローしているかを調べる(ステップ316)。ここでオーバーフローしていなければステップ309以下の変復調ホッピング処理を繰り返し、オーバーフローしていればステップ303へ戻って同期処理に入る。以上の変復調ホッピング処理時の各スレッドによる変復調処理では、スレッド切り換え後、その変復調方式の同期が確立するなど動作が安定化するまでに少しの時間を必要とし、各スレッドの持続時間はこの安定化に要する時間よりは大きくとることとなる。またこの持続時間は小さいほど秘匿性が高まるので、持続時間はこれらの条件を考慮して決定することになり、例えば50msec程度が1つの目安となる。
【0017】
以上に説明した本発明の変復調ホッピングによる秘匿通信方法によれば、変調の同期化技術を駆使して秘匿を解除しようとしても、傍受した電波等の信号を解読するには多少の時間がかかる。このため持続時間をなるべく短くしてホッピング回数を大きくし、また多くの変復調方式を用いることで秘匿性を高めることができる。また、本発明の方法では用いる変復調方式の変更はソフトウェア変更だけで実現できるから、仮に解読されるようなことになっても、利用する変復調方式の個数や内容の変更、スレッドの持続時間の変更により容易に秘匿性の回復が行える。さらに送信情報に暗号化技術を併用すれば一層の秘匿性向上がはかれる。
【0018】
また、図3の説明では、ホッピング規約ファイルの内容は予め用意して、オフラインで設定変更することを前提にしているが、内容の異なる複数のホッピング規約ファイルを予め用意しておき、これを送受間でオンライン自動切換えすることも可能である。例えばこの自動切り換えの時刻と次に実行するホッピング規約ファイルを指定する情報を各ホッピング規約ファイルに入れておいてこの情報によりホッピング規約ファイル切り換えを自動的に実行するようにすればよい。このような方法を用いれば、さらに秘匿性を高めることができる。
【0019】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単で経済的で小型化可能な構成により、秘匿性の高い通信システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の送受信装置の機能構成例を示す図である。
【図2】変復調アプリケーションの構成例である。
【図3】ホッピングソフトウェアのフローチャート例である。
【符号の説明】
13 変復調処理部
132 組込みリアルタイムOS
133 変復調アプリケーション
201 ホッピング規約ファイル
202 ホッピングソフトウェア
203 SSB変復調スレッド
204 FM変復調スレッド
205 QPSK変復調スレッド
206 QAM変復調スレッド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a confidential communication method and a device thereof, and particularly to a confidential communication method suitable for communication requiring high confidentiality and a transmitting / receiving device for realizing the method.
[0002]
[Prior art]
As a technique for preventing information leakage in a communication system, a method of performing various processes on transmission information and encrypting the information, such as a public key encryption method, is generally used. There are also methods of complicating the modulation / demodulation method for a carrier wave, sampling and encoding information to be transmitted, and keeping the encoding method secret, and the like, and the encryption of information can be combined.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Cryptography has evolved greatly today and is not easily broken without knowing the key. However, it is not 100% secure, and maintenance of the secret key becomes a problem. Also, the cost of generating and maintaining encryption is higher than that of an encryption / decryption device, and if the encryption is broken, it cannot be reused. For this reason, it is desirable to combine it with another method in order to further enhance the security. In addition, if there is a technology other than the encryption system with high security, it can be used alone. From this viewpoint, for example, considering a frequency hopping technique in wireless communication, this is to periodically switch the transmission carrier frequency as a measure to prevent communication failure due to an interference wave, but the switching cycle and the frequency to be used are unknown. Therefore, it takes some time to detect and demodulate them. Therefore, if frequency hopping is used in combination with another method, confidentiality is improved. However, since this method uses many frequencies, a large frequency band must be used. In the case of single use, confidentiality is insufficient.
[0004]
An object of the present invention is to provide a confidential communication method that can be used with a method other than the encryption method and with the encryption method, and a transmission / reception device for realizing the method.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a confidential communication method performed by using a transmitting / receiving device having a processing unit incorporating a real-time OS capable of interrupting in real-time control,
A plurality of threads which are software for executing the modulation / demodulation processing for each of the plurality of modulation / demodulation methods, threads used among the plurality of threads, an execution order thereof, a duration of one thread and a virtual start time are described, and A hopping rule file whose description content is rewritable, and a standard time acquisition unit are provided in the processing unit,
When communication is performed between the two transmission / reception devices, a standard time is acquired by the standard time acquisition unit in each of the transmission / reception devices for each correction cycle set to be longer than the duration, and the system of the processing unit is used based on the standard time. Assuming that the first thread in the execution order is executed from the virtual start time based on the time difference between the current time indicated by the corrected system clock and the virtual start time and the duration, after correcting the clock. The thread that is supposed to be executed at the current time when the thread is executed is determined as an initial thread, and the execution thread switching timing is determined with reference to the corrected current time indicated by the system clock. Set the thread as the first execution thread and cycle according to the execution order at each switch timing Switching the execution threads, thus it has to perform confidential communication discloses a confidential communication method, characterized in by performing demodulation hopping communication.
[0006]
Further, the present invention relates to a transmitting / receiving apparatus having processing means incorporating a real-time OS capable of interrupting in real-time control,
A plurality of threads executed by the processing means, which is software that executes the modulation / demodulation processing for each of a plurality of modulation / demodulation methods,
A hopping rule file in which a thread to be used among the plurality of threads and an execution order thereof, a duration of one thread and a virtual start time are described, and the description thereof is rewritable,
Standard time acquisition means,
For each correction cycle set to be longer than the duration, system clock correction means for obtaining a standard time by the standard time obtaining means and correcting the system clock of the processing means by the standard time,
Every time the system clock is corrected, the first thread in the execution order is executed from the virtual start time from the time difference between the current time indicated by the corrected system clock and the virtual start time and the duration. Initial thread determining means for determining a thread that is supposed to be executed at the current time when it is assumed to be the initial thread,
Switching timing determining means for determining the switching timing of the execution thread with the lapse of the duration by referring to the current time indicated by the corrected system clock every time the system clock is corrected;
Control means for switching the execution thread cyclically in accordance with the execution order at each switching timing with the initial thread as the first execution thread each time the system clock is corrected, and thus controlling to perform modulation / demodulation hopping communication;
A transmitting / receiving apparatus characterized by comprising:
[0007]
Further, the present invention discloses a transmission / reception device according to the above transmission / reception device, wherein the standard time acquisition means is means for acquiring a GPS standard time.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a functional configuration diagram showing an example of a transmission / reception device used in the present invention. The transmission unit 11 converts a transmission intermediate frequency signal (OutIF) into a transmission radio frequency signal (OutRF) and transmits the radio frequency signal (OutRF). A receiving section 12 for converting InRF) into a receiving intermediate frequency signal (InIF), a modem section 13 for demodulating the receiving intermediate frequency signal into a baseband digital signal and modulating a baseband transmitting digital signal into a transmitting intermediate frequency signal; When the encryption technology is applied to the baseband digital signal, the concealment module 14 performs encryption / decryption for the encryption method. When the transmission / reception signal is voice, A / D, D / A It consists of a CODEC 15 that performs the conversion. A GPS unit 16 is provided for receiving a standard time signal from a GPS satellite and synchronizing time between transmission and reception. The GPS unit 16 may be incorporated in the present apparatus or may be prepared in common with other apparatuses. May be used.
[0009]
The transmitting unit 11 and the receiving unit 12 include a high-frequency amplifier, an intermediate frequency amplifier, a frequency converter, a filter, a local oscillation circuit, and the like, and may be provided in a normal communication device. The concealment module 14 performs encryption and decryption when an encryption method is used together, and this also applies a conventional technique. Here, the baseband digital signal demodulated and output by the modulation / demodulation processing unit 13 is converted into an analog signal by the CODEC 15 and output to the speaker when the encryption is not used together with the audio signal, and is concealed when the encryption is used together with the audio signal. After being decoded by the module 14, it is converted into an analog signal by the CODEC 15. The analog audio signal input from the microphone is digitized by the CODEC 15 and then sent to the modulation / demodulation processing unit 13 when encryption is not used together. Sent to the unit 13. Further, when the transmission / reception information is digital data, the data is always transmitted via the security module 14 assuming that the encryption is always used together. However, when digital data is not used together with encryption, a route that does not pass through the security module 14 may be provided.
[0010]
The modulation / demodulation processing unit 13 performs processing characteristic of the present invention, and performs modulation / demodulation hopping by switching a plurality of modulation / demodulation systems cyclically. Conventionally, in order to realize such modulation / demodulation hopping, it has been necessary to provide hardware for executing modulation / demodulation processing for each of a plurality of modulation / demodulation methods, and to switch the hardware in synchronization with hopping. However, today, the speeding up of processing circuits based on advances in semiconductor technology has been realized, and software radio technology that enables various types of modulation and demodulation processing to be performed by a DSP or CPU has become available. If this technique is used, there is no need to use large hardware to perform modulation and demodulation in a plurality of systems, and modulation and demodulation hopping can be realized in an economical and compact configuration. Is used.
[0011]
For this purpose, the modulation / demodulation processing unit 13 is constituted by a DSP or a CPU, and the software includes a board support package 131 for enabling an OS to operate on hardware, an embedded real-time OS 132 as an OS, and a modulation / demodulation method to be used. A modulation / demodulation application 133 for executing the corresponding modulation / demodulation processing and its switching control is prepared. The real-time OS can be interrupted by real-time control, and this function switches the modulation / demodulation method. FIG. 2 shows an example of the configuration of the modulation / demodulation application 133. The SSB modulation / demodulation thread 203, the FM modulation / demodulation thread 204, the QPSK modulation / demodulation thread 205, the QAM modulation / demodulation thread 206, and the like as software for executing the modulation / demodulation processing are controlled. The hopping software 202 and which of the modulation and demodulation schemes to select, and in what order the modulation and demodulation schemes are cyclically switched, and the duration of each thread, that is, the switching time interval between the modulation and demodulation schemes A hopping rule file 201 indicating whether or not to do so is prepared in the storage means. The file 201 is rewritable and has a content that matches in advance on the transmission / reception side. The storage means for storing each software is not shown in FIG. Further, it is necessary to switch the modulation / demodulation method at a timing synchronized between the transmission side and the reception side, and the GPS is used for this synchronization.
[0012]
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the hopping software 202. When communication is started, the hopping protocol file 201 is first read, and each of the modulation / demodulation threads selected in the hopping protocol file is placed in an execution waiting state. (Steps 301 and 302). Next, the GPS standard time is taken in from the GPS unit 16, and the system clock of the modem unit 13 is adjusted to the standard time (steps 303 to 305). By the process of adjusting the system clock to the GPS standard time, the system clocks of the transmitting and receiving apparatuses for communication match, and the synchronization process between transmission and reception is performed using the time indicated by the system clock.
[0013]
Next, the software corresponding to the modulation and demodulation to be executed at the beginning of the modulation and demodulation hopping to be executed below is determined, and this is set as a first thread (step 306). This is to ensure that each thread of the thread switching execution cycle is the same even if the power-on / operation start time of each transmitting / receiving device is different between the two transmitting / receiving devices. Use a clock. As a specific procedure for this, first, a virtual start time t0 is determined for both transmission and reception. When the hopping rule file is updated, the start time t0 may be determined as data indicating the past one time, or the past one time may be determined and input for both. Then, the thread to be executed at the current time is determined assuming that the modulation / demodulation hopping has been performed from the first execution order of the selected modulation / demodulation scheme set in the hopping rule file 201 from the start time t0. . That is, if the current time of the system clock is t, the number of threads selected to be executed and their durations are n and τ, respectively,
(Equation 1)
Figure 2004153591
Is any integer from 0 to n-1, and the thread set in the execution order M + 1 on the hopping rule file 201 is the first thread at this time. As a result, if the thread switching timings of the two transceivers match, the two threads execute the same thread within the same duration.
[0014]
Next, the first timer (software timer provided in hopping software) is cleared and started (step 307), and the second timer (also software timer provided in hopping software) is synchronized and started (step 308). . The first timer sets the cycle of system clock correction by GPS as its set time TGPS, which is set to, for example, TGPS = 4 sec, depending on the accuracy of the system clock. On the other hand, the duration τ of each thread is set in the second timer, and an interrupt is generated each time τ elapses. The synchronization of the second timer is a process of matching the interruption, that is, the thread switching timing between the transmitting and receiving apparatuses. In the flowchart of FIG. 3, this synchronization process is performed for each cycle TGPS of the system clock correction process by the GPS. . Specifically, for example, when the duration τ is 50 msec, it is easy to start the second timer when the time indicated by the system clock becomes an integer multiple of exactly 50 msec. In such a method, it is generally effective to select the duration τ sufficiently smaller than 1 sec to ensure confidentiality. Therefore, if the duration τ is selected so that an integral multiple of τ is exactly 1 sec, the system clock indicates Synchronization can be performed by checking only the digits below the second of the time.
[0015]
Steps 303 to 308 described above are the synchronization processing performed for each GPS system clock correction cycle TGPS. The set time TGPS of the first timer can be determined according to the accuracy of the system clock and the required synchronization accuracy. For example, modulation / demodulation hopping can be realized without providing a periodic mechanism using transmission and reception of some information between transmission and reception for synchronization. In the above description, the standard time is taken from the GPS. However, instead of the GPS, the standard time transmitted by the NTT line or a standard radio wave of a long wave band used for a radio clock may be used. Further, the synchronization of the second timer for hopping switching timing synchronization may be performed at a time interval shorter than the set time TGPS of the first timer.
[0016]
When the above-described synchronization processing is completed, a modulation / demodulation hopping processing which is executed while switching threads is performed next. First, the control parameter j is set to 1, the j-th thread is activated, and the modulation / demodulation processing corresponding to the j-th thread is performed (steps 309 and 310). Here, the j-th thread is a thread located at the j-th position with the first thread determined in step 306 as the first when the order set in the hopping rule file 201 is cyclically followed. When the j-th thread is started, the interruption of the timer 2 is provided (step 311). When there is an interruption, the execution of the j-th thread is stopped (step 312), and it is checked whether j exceeds n (step 313). If j ≦ n, that is, if j does not exceed n, j is incremented by 1 (step 314), and the process returns to step 310 to execute the next thread. Step 315) If it is not finished, then it is checked whether the first timer has overflowed (step 316). If the overflow has not occurred, the modulation / demodulation hopping process from step 309 is repeated. If the overflow has occurred, the process returns to step 303 to start the synchronization process. In the modulation / demodulation processing by each thread in the above-mentioned modulation / demodulation hopping processing, it takes a little time for the operation to stabilize after thread switching, such as establishment of synchronization of the modulation / demodulation method. Will be longer than the time required for Also, since the confidentiality increases as the duration becomes shorter, the duration is determined in consideration of these conditions. For example, about 50 msec is one standard.
[0017]
According to the secret communication method using modulation and demodulation hopping of the present invention described above, it takes some time to decipher a signal such as an intercepted radio wave even if an attempt is made to release the secret by making full use of modulation synchronization technology. For this reason, the duration can be shortened as much as possible to increase the number of hops, and confidentiality can be enhanced by using many modulation and demodulation methods. Also, in the method of the present invention, since the change of the modulation and demodulation method used can be realized only by software change, even if it is supposed to be decrypted, the number and contents of the modulation and demodulation methods to be used are changed, and the duration of the thread is changed. , The confidentiality can be easily restored. Further, if encryption technology is used in combination with transmission information, confidentiality can be further improved.
[0018]
In the description of FIG. 3, it is assumed that the contents of the hopping rule file are prepared in advance and the setting is changed offline. However, a plurality of hopping rule files having different contents are prepared in advance and transmitted and received. It is also possible to switch automatically between online. For example, information for designating the time of the automatic switching and the hopping rule file to be executed next may be put in each hopping rule file, and the hopping rule file may be automatically switched based on this information. With such a method, the confidentiality can be further enhanced.
[0019]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a highly confidential communication system can be implement | achieved with a simple, economical, and miniaturizable structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of a transmission / reception device of the present invention.
FIG. 2 is a configuration example of a modulation / demodulation application.
FIG. 3 is a flowchart example of hopping software.
[Explanation of symbols]
13 Modulation / demodulation processing unit 132 Embedded real-time OS
133 Modulation / demodulation application 201 Hopping rule file 202 Hopping software 203 SSB modulation / demodulation thread 204 FM modulation / demodulation thread 205 QPSK modulation / demodulation thread 206 QAM modulation / demodulation thread

Claims (3)

実時間制御での割り込みが可能なリアルタイムOSを組み込んだ処理手段を有する送受信装置を用いて行う秘匿通信方法であって、
複数の変復調方式ごとにその変復調処理を実行するソフトウェアである複数のスレッドと、当該複数のスレッドのうちで使用するスレッドとその実行順序、1つのスレッドの持続時間及び仮想的開始時刻が記載されかつその記載内容が書き換え可能なホッピング規約ファイルと、標準時刻取得手段とを前記処理手段に設けるとともに、
2つの送受信装置間で通信を行うときには双方の送受信装置において、前記持続時間よりも大きく設定された補正周期ごとに、前記標準時刻取得手段により標準時刻を取得しその標準時刻によって前記処理手段のシステム時計を補正し、この補正されたシステム時計の示す現在時刻と前記仮想的開始時刻との時間差及び前記持続時間から前記仮想的開始時刻より前記実行順序の1番目のスレッドが実行されていると仮定したときの現在時刻に実行されている筈のスレッドを初期スレッドとして定め、前記補正されたシステム時計の示す現在時刻を参照して持続時間経過に伴う実行スレッドの切り換えタイミングを決定し、さらに前記初期スレッドを最初の実行スレッドとして前記切り換えタイミングごとに前記実行順序に従ってサイクリックに実行スレッドを切り換え、こうして変復調ホッピング通信を行うことにより秘匿通信を行うようにしたことを特徴とする秘匿通信方法。
A confidential communication method performed using a transmitting / receiving device having a processing unit incorporating a real-time OS capable of interrupting in real-time control,
A plurality of threads which are software for executing the modulation / demodulation processing for each of the plurality of modulation / demodulation methods, threads used among the plurality of threads, an execution order thereof, a duration of one thread and a virtual start time are described, and A hopping rule file whose description content is rewritable, and a standard time acquisition unit are provided in the processing unit,
When communication is performed between the two transmission / reception devices, a standard time is acquired by the standard time acquisition unit in each of the transmission / reception devices for each correction cycle set to be longer than the duration, and the system of the processing unit is used based on the standard time. Assuming that the first thread in the execution order is executed from the virtual start time based on the time difference between the current time indicated by the corrected system clock and the virtual start time and the duration, after correcting the clock. The thread that is supposed to be executed at the current time at the time of the execution is determined as an initial thread, the timing of switching the execution thread according to the elapse of the duration is determined with reference to the current time indicated by the corrected system clock, and the initial thread is further determined. Set the thread as the first execution thread and cycle according to the execution order at each switch timing Switching the execution threads, thus confidential communication method being characterized in that to perform the confidential communication by performing modulation and demodulation hopping communication.
実時間制御での割り込みが可能なリアルタイムOSを組み込んだ処理手段を有する送受信装置であって、
複数の変復調方式ごとにその変復調処理を実行するソフトウェアであるところの前記処理手段により実行される複数のスレッドと、
当該複数のスレッドのうちで使用するスレッドとその実行順序、1つのスレッドの持続時間及び仮想的開始時刻が記載されかつその記載内容が書き換え可能なホッピング規約ファイルと、
標準時刻取得手段と、
前記持続時間よりも大きく設定された補正周期ごとに、前記標準時刻取得手段により標準時刻を取得しその標準時刻によって前記処理手段のシステム時計を補正するシステム時計補正手段と、
前記システム時計が補正されるごとに当該補正されたシステム時計の示す現在時刻と前記仮想的開始時刻との時間差及び前記持続時間から前記仮想的開始時刻より前記実行順序の1番目のスレッドが実行されていると仮定したときの現在時刻に実行されている筈のスレッドを初期スレッドとして定める初期スレッド決定手段と、
前記システム時計が補正されるごとに当該補正されたシステム時計の示す現在時刻を参照して持続時間経過に伴う実行スレッドの切り換えタイミングを決定する切り換えタイミング決定手段と、
前記システム時計が補正されるごとに前記初期スレッドを最初の実行スレッドとして前記切り換えタイミングごとに前記実行順序に従ってサイクリックに実行スレッドを切り換え、こうして変復調ホッピング通信を行うように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする送受信装置。
A transmission / reception apparatus having processing means incorporating a real-time OS capable of interrupting in real-time control,
A plurality of threads executed by the processing means, which is software that executes the modulation / demodulation processing for each of a plurality of modulation / demodulation methods,
A hopping rule file in which a thread to be used among the plurality of threads and an execution order thereof, a duration of one thread and a virtual start time are described, and the description thereof is rewritable,
Standard time acquisition means,
For each correction cycle set to be longer than the duration, system clock correction means for obtaining a standard time by the standard time obtaining means and correcting the system clock of the processing means by the standard time,
Every time the system clock is corrected, the first thread in the execution order is executed from the virtual start time from the time difference between the current time indicated by the corrected system clock and the virtual start time and the duration. Initial thread determining means for determining a thread that is supposed to be executed at the current time when it is assumed to be the initial thread,
Switching timing determining means for determining the switching timing of the execution thread with the lapse of the duration by referring to the current time indicated by the corrected system clock every time the system clock is corrected;
Control means for switching the execution thread cyclically in accordance with the execution order at each switching timing with the initial thread as the first execution thread each time the system clock is corrected, and thus controlling to perform modulation / demodulation hopping communication;
A transmission / reception device comprising:
請求項2に記載の送受信装置において、前記標準時刻取得手段はGPSの標準時刻を取得する手段であることを特徴とする送受信装置。3. The transmitting / receiving apparatus according to claim 2, wherein said standard time obtaining means is means for obtaining a GPS standard time.
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