JP2011086985A

JP2011086985A - 緊急放送受信装置

Info

Publication number: JP2011086985A
Application number: JP2009236106A
Authority: JP
Inventors: Yoshiichi Wakao; 伊市若生
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2009-10-13
Filing date: 2009-10-13
Publication date: 2011-04-28

Abstract

【課題】偽の緊急警報放送に対処する。
【解決手段】ＩＳＤＢ−Ｔ若しくはＩＳＤＢ−Ｔsb或いはＩＳＤＢ−Ｔmmの伝送方式におけるＡＣキャリアを用いた緊急放送を受信する緊急放送受信装置であって、ＡＣキャリアを間欠受信し、該間欠受信時に得られる情報である同期検出の成否、ＡＧＣ制御値、全キャリア平均の復調信号レベル、ＡＣキャリアの復調信号レベル、及びＣ／Ｎのうち、複数の組み合わせについて、所定回数分保持し、該ＡＣキャリアで緊急放送を受信したときに、前記保持した情報を、予め定めるパターンと照合して、受信した該緊急放送が偽信号であるか判定し、偽信号と判定されたときに、その旨を画面表示又は音声により顕示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、緊急放送受信装置に関し、特に悪意者から送信された偽の緊急放送に対処できる緊急放送受信装置に関する。

従来の地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式であるＩＳＤＢ−Ｔ（ＡＲＩＢ規格ＳＴＤ−Ｂ３１）では、ＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control）キャリアに緊急警報放送用起動フラグを設けて、これを受信した受信機に緊急警報放送の視聴（再生）を促す技術が知られる。
また、地上デジタルテレビジョン放送の部分受信（ワンセグ）の放送方式が受信可能な携帯電話や液晶ＴＶ機能を有するカーナビゲーションシステム等（以後ワンセグ受信機と呼ぶ）が普及し利用されている。ワンセグ放送波においても、ＴＭＣＣキャリアに緊急警報放送用起動フラグを設けることができる。

ワンセグ受信機は、携帯あるいは自動車運転中においても人の身近にあるため、これを用いて緊急地震速報の画面表示や音声アナウンスを行うことは、被害を抑制するのに適していると考えられる。特に視聴中でなくても（待機中でも）ワンセグ受信機の電源を自動的に投入して、画面表示等をすることが望ましい。受信機ＴＭＣＣキャリアを低消費電力で受信できるワンセグ受信機が知られる（例えば、特許文献１参照）。

また、ＴＭＣＣ信号による起動フラグの受信に加え、ＡＣ（Auxiliary Channel）キャリアを用いて同様の緊急情報を伝達する技術も知られている（例えば、特許文献２、３及び非特許文献１参照）。

また、本発明に関連する技術として、折り畳み可能な携帯型のテレビ放送受信用アンテナが知られる（特許文献４参照）。

特開２００７−１０４２２１号公報特開２００９−２１３１０５号公報特開２００４−９６１９７号公報特開２００９−１１８００２号公報

"ユースフル・ユニバーサルサービスの実現に向けた研究"、第１４頁、[online]、ＮＨＫ放送技術研究所，研究年報２００８、研究報告２、[平成２１年１０月１日検索]、インターネット＜URL：http://www.nhk.or.jp/strl/publica/nenpou-h20/jp/frm-set-r213.html＞

従来のＴＭＣＣやＡＣキャリアを用いた緊急放送等の方式において、放送事業者ではない第３者が同様の信号を生成し公衆に向けて送出することは、技術的には可能である。すなわち、ＴＭＣＣやＡＣキャリア等の信号は、受信機において迅速に（低コストで）情報を取得できるよう、単純な構造をしており、それらのキャリアのみからなる偽信号を本来の放送波よりも強力に送信すれば、その偽信号で受信機が起動され、真正ではない画面表示等をしてしまう可能性があるという問題があった。
特に、地下街、駅、ホール、繁華街等の人の密集した場所において緊急地震速報の偽信号が送出された場合、管理者等による適切な避難誘導、情報提供が行われずパニック状態が生じることにより人身への傷害が懸念される。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、偽の緊急放送に対処できる緊急放送受信装置を提供することを目的とする。

本発明の緊急放送受信装置は、一例として、ワンセグ電波の受信レベルを常時監視し、レベルの急激な変化（増加）時に、受信した緊急地震速報に偽信号の可能性があると判断し、偽信号の可能性を画面表示や音声等で伝える。

本発明によれば、受信レベル等を常時監視し、偽信号の可能性があるときはその旨を表示等するようにしたので、悪意者から送信された偽の緊急放送に対処できる。

緊急放送受信装置における緊急地震速報の偽信号検出方法の概念図（実施形態）ワンセグメントサービスが使用するセグメントを示す図（実施形態）携帯電話機の機能構成図（実施例１）ＡＣ電文情報のフォーマット（従来技術、実施例１）イヤホンアンテナ２０の回路図（実施例１）

図１は、本発明の実施形態である緊急放送受信装置（以下受信端末と呼ぶ）における緊急地震速報の偽信号検出方法の概念図である。
本例では、図２に示すような、使用チャンネル（帯域幅6MHz）の１部分（１３セグメント中の１セグメント）を使用することにより放送サービスが可能なワンセグメントサービスでの実施を想定する。

本例の受信端末は、緊急地震速報の放送を行う該１セグメントあるいは該１セグメントの一部（ＴＭＣＣやＡＣキャリアのみ）を、端末側において常時あるいは間欠的に受信する。
受信端末は、受信信号レベルの変動に対応するため、ＲＦもしくはＩＦのＡＧＣ（Auto Gain Control）部が、アンプ部の増幅度を制御部からの電圧により制御する。これにより入力レベルが一定範囲内に保たれた放送波受信信号が復調部に入力され、復調部は、緊急地震速報を復調して出力する。緊急地震速報が復調されたときは、その情報を受信端末の表示部（不図示）に表示し、また「緊急震速報受信」等の合成音声を再生し、画面確認を促す。

緊急震速報受信時に急激な受信レベルの増加（ＡＧＣの増幅度少）を伴っている場合は、放送局や中継局に比して近距離から送信された偽信号の可能性がある。
本例では、このＡＧＣ部の制御電圧を監視する監視部を設け、急激な受信レベルの増加（例えば10dB）により制御電圧が変動を伴っている場合、偽信号と判定し、偽信号検出信号を出力する。一旦偽信号と判定されると、この偽信号検出信号は第１所定時間（例えば１５秒）維持される。

受信端末は、復調部から緊急地震速報が出力された場合、その時点及びその時点から第２所定時間（例えば１５秒）内に偽信号検出信号が出力された場合に、偽信号の可能性がある旨の画面表示（「誤報の可能性あり」等）や音声再生を行う。この表示や再生は、緊急地震速報の表示や再生と同時もしくはその後に偽信号検出信号があり次第行う。
従って、これにより人の密集した場所で緊急地震速報を偽信号が発せられたとしても、放送局等から発せられたものかを周囲の状況と確認し、パニック状態となることを防ぐことが可能となる。

図３は、実施例１に係る携帯電話機の機能構成図であり、本発明に関連のある部分のみを図示してある。
本実施例１の携帯電話機は、ワンセグ或いはデジタルラジオ（ISDB-Tsb）、マルチメディア放送（ISDB-Tmm）を受信して視聴できるものであり、また特許文献２のＡＣを用いた緊急警報放送の伝送に準拠し、これを検出できるようになっている。更に本例の特徴として、ＡＣキャリアが運ぶＡＣ情報に一方向性関数によるハッシュ値を含めたり、携帯電話機の受信状況などを参照したりして、偽信号をより確実に検出できるようになっている。

内蔵アンテナ１は、携帯電話機に内蔵されるテレビ放送帯のアンテナであり、たとえばチップアンテナである。
ヘッドフォン端子２は、携帯電話機で再生された音楽やワンセグ放送の受信音声等を、外部のヘッドフォンに出力するための端子であり、例えば３．５Φのフォンジャックである。
分波器３は、ヘッドフォン端子２から出力する音声信号と、同端子から入力されるアンテナ（後述する）からの放送波受信信号とを、周波数の違いにより分離する回路であり、簡易な例としては、放送波受信信号を遮断するコイル（低域通過フィルタ）と、音声信号を遮断するキャパシタ（広域通過フィルタ）とで構成され、コイルはＥＭＩ用のものと兼用できる。
結合器４は、内蔵アンテナ１からの放送波受信信号と、分波器３で分離された放送波受信信号とを結合（合成）する。必ずしも方向性結合である必要はない。

ＲＦフィルタ５は、後続の受信回路で受信可能な帯域（地上デジタル放送が行われるＵＨＦ帯）全体を通過させる帯域通過フィルタであり、例えばセラミックフィルタである。
ＲＦ−ＡＧＣ６は、低雑音アンプ及び可変利得アンプであり、テレビ受信制御部（後述）から指示された増幅度或いは自立制御で、ＲＦフィルタ５からの信号を増幅する。
ミキサ７は、ＲＦ−ＡＧＣ６からの信号に（第一）局部信号を混合して周波数変換を行い、中間周波数信号を出力する。
ＩＦ−ＢＰＦ８は、ミキサ７の出力した中間周波数信号から、所望のチャンネルの放送波を選別する帯域通過フィルタであり、例えば集積回路上で構成されるポリフェーズフィルタである。
ＩＦ−ＡＧＣ９は、低雑音アンプ及び可変利得アンプであり、テレビ受信制御部１３（後述）から指示された増幅度或いは自立制御で、ＩＦ−ＢＰＦ８からの信号を増幅する。

Ａ／Ｄ１０は、ＩＦ−ＡＧＣ９からの信号をアンダーサンプリングするＡ／Ｄ変換器である。
ＯＦＤＭ復号部１１は、Ａ／Ｄ１０でデジタル化された信号を直交復調、ＦＦＴ、デインタリーブ、階層分離等して、１つ以上のＴＳ（トランスポートストリーム）を出力する。また同期（相関）検出レベル等、Ｃ／Ｎ推定に必要な情報を得るほか、ＴＭＣＣやＡＣを遅延検波により復号し、起動フラグ等の検出も行う。
エラー訂正部１２は、ＴＳ毎にビタビ復号等の誤り訂正復号処理を行う。またそのときに誤り率に関する情報も得る。
テレビ受信制御部１３は、所望のワンセグ放送を受信するために、ＲＦ−ＡＧＣ６からＯＦＤＭ復号部１１の制御を行う。例えば、ＡＧＣ制御や、Ｃ／Ｎ推定、選局のためのＶＣＯ制御電圧の記憶、間欠受信のための電源制御、伝送パラメータに基づくＯＦＤＭ復調のモード切替等を行う。

ＭＰＥＧデコーダ１４は、エラー訂正部からの伝送ＴＳパケットをデマルチプレクスし、トランスポートストリームから取り出された映像や音声等のＰＥＳに対して、トランスポートストリームに多重されているＰＳＩ(Program Specification Information)に基づいて、Ｈ．２６４やＭＰＥＧ４ＡＡＣ等の復号化処理をする。
グラフィック処理部１５は、液晶表示画面１６に文字・図形や画像等を表示させる制御回路であり、ＭＰＥＧデコーダ１４からの映像信号を液晶表示画面１６上に映像として再生する。

テレビ視聴制御部１７は、ワンセグ視聴を行うためのアプリケーションプログラム実行手段であり、テレビ受信制御部１３等を制御し、ＰＳＩに基づいて受信した番組の映像、音声を液晶表示画面上等で再生させるほか、ＢＭＩ等のデータ放送コンテンツを蓄積し、ユーザの操作に応じた表示を行う。テレビ視聴制御部１７は、ＡＣの起動フラグを検出したテレビ受信制御部１３からの割込み信号等によっても起動され、偽信号の判断やそれに応じた様態での緊急警報放送の表示等を行う。起動フラグによる起動後の動作は後述する。

オーディオ処理部１８は、ＭＰＥＧデコーダ１４で復号された音声信号や他の音声信号等を入力され、それらをミキサで合成し、所望のイコライズを施し、Ｄ／Ａ変換して出力する。
ステレオアンプ１９は、ダイナミックヘッドフォン等を駆動できるよう、オーディオ処理部１８からの音声信号を増幅するアンプであり、増幅された信号は、分波器３を介してヘッドフォン端子２から出力されるほか、携帯電話機内蔵のスピーカ（不図示）にも出力されうる。つまり、設定に応じて、ヘッドフォン端子２にプラグがささっている状態でも、スピーカから音声が再生される。
イヤホンアンテナ２０は、通常のステレオヘッドホン等であり、そのケーブル部分がテレビ放送受信アンテナとして機能する。イヤホンアンテナ２０は、特許文献４の可搬型アンテナに、薄型スピーカを内蔵して構成することもでき、或いは、単なるアンテナ又は単なるイヤホン等であってもよい。

次に、本実施例の携帯電話機の動作を説明する。
図４は、本例が準拠するＡＣ電文情報のフォーマットであり、特許文献２の図１の引用である。この電文は、ＴＭＣＣ信号と同一フレーム長となる２０４シンボルで構成され、ＴＭＣＣ信号と同一の位相基準（ＴＭＣＣのＢ₀に相当）及び同期信号（ＴＭＣＣのＢ₁のＢ₁₆に相当）と、少なくとも緊急地震速報の有無を識別する各種フラグ（９ビット）と、震度や到達予測時刻（時間）等を含む緊急地震速報等を格納する電文情報と、を有する。この電文は、８本（モード３の場合）のＡＣ１キャリアが運ぶＡＣ情報の全てに同時に冗長に格納されて、放送事業者から放送（送信）される。
図４のフォーマットでは、１フレームで４地域に対する緊急地震速報を格納できるようになっているが、本例では３地域未満に減らし、その代わりに緊急地震速報の情報をＭＤ５等の一方向性関数で処理したハッシュ値の一部（例えば下位の数バイト）を格納する。

本例の携帯電話機のテレビ受信制御部１３は、待機中に、まずＡＣ電文の同期確立処理を行う。すなわち所定の放送チャンネルを選局し、ＯＦＤＭシンボル同期、ＴＭＣＣ復号、ＡＣキャリアのダイバー合成復調をし、ＡＣ電文の同期信号のタイミングを取得する（ステップＳ１）。

次に、ＡＣ電文のフレーム長の周期（モード３でＧＩ比が１／８の場合、２３１．３３６ｍｓ）の整数倍の周期で、ＡＣ電文の先頭から復号できるようにＯＦＤＭ復号部１１等の電源等を制御し、ＡＣ電文の間欠受信を行う（ステップＳ２）。ただし、携帯電話機の無線通信機能部等（無線ＬＡＮ等の含む）も間欠動作している場合、その動作中（無線送信中）はＡＣ電文の間欠受信を次のフレームまで延期する。
間欠受信による復号は、ＡＣ電文フレームの先頭から行い、同期信号による同期保持をし、同期信号に続く各種フラグが平常時を示す（緊急フラグが立っていない）ことが判明した時点で終了（ＯＦＤＭ復号部１１等の電源をオフ）する。間欠受信時に得られた同期検出の成否、ＡＧＣ制御値、復調信号レベル（全キャリアとＡＣキャリア）、Ｃ／Ｎ等を所定回数分保持しておく。全キャリア平均の復調信号レベルは、実際に全部のサブキャリアの変調（マッピング）信号を電力平均しなくても、データキャリアを含む一部のサブキャリアの平均で代用でき、或いは時間領域信号から算出（例えばＧＩ相関値等から換算する）してもよい。

次に、緊急フラグの立ったＡＣ電文を受信した場合、エラー訂正部１２〜テレビ視聴制御部１７を起動すると共に、該ＡＣ電文の復号を続行し、パリティチェック等を行うと共に、復号したＡＣ電文をテレビ視聴制御部１７に渡す（ステップＳ３）。

次に、テレビ視聴制御部１７は、パリティエラーがなければ、直ちにグラフィック処理部１５等を制御して、従来と同様に「緊急地震速報受信」等の画面表示や合成音声再生、或いは警告音の再生をする。また、ＡＣ電文内の各種フラグが緊急地震速報のニュース番組が有ることを示している場合、該番組を視聴できるようグラフィック処理部を制御する（ステップＳ４）。

次に、テレビ視聴制御部１７は、ステップＳ２で蓄積した過去のＡＧＣ制御値や、復調信号レベル、Ｃ／Ｎ等に不自然な変動があるか検査して、偽信号の判定（第１段階）を行う（ステップＳ５）。例えば、悪意者が、偽のＡＣ電文を、正当な放送波のそれと同期させて、送信電力を徐々に増加させながら発射した場合、ＡＣの間欠受信において、ＡＧＣ制御値の増加（受信レベルの低下）がないにも拘らず、一時的な同期検出失敗やＣ／Ｎ劣化が観測される。或いは急に強力な偽ＡＣ電文を発射すれば、ＡＣ復調レベルの最低３ｄＢ以上の急激な増加が観測される。また単純にＡＣキャリアのみを発射した場合は、ＡＣキャリアの復調信号レベルと、全キャリア平均の復調信号レベルとに、３ｄＢ以上の差が現れる。その他、想定される偽電文の発射方法のそれぞれに対応する、これらＡＧＣ制御値等の変動パターンとの照合を行い、偽信号を検出する。変動パターンには、ＲＦ−ＡＧＣ６〜エラー訂正部１２から得られるものの他、携帯電話機の通信機能部で定期的に得られるＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）や、ＧＰＳ受信機の各衛星からの信号強度等を利用できる。すなわちワンセグ放送以外の受信状況が大きく増加しないにもかかわらずＡＣ復調レベルが急激に増加した場合に偽信号を検出するようにすれば、地下から地上に出てすぐにＡＣ電文を受信した場合等に偽信号と誤検出するのを防ぐことができる。
また、緊急地震速報をハッシュ処理し、ＡＣ電文に含まれていたハッシュ値と比較し、一致しない場合、偽信号と判断する。また、緊急地震速報に含まれる到達予測時刻等の時刻情報と、携帯電話機が内蔵する時計が示す現在の時刻とを比較し、所定時間（例えば１時間）以上の差がある場合も、偽信号と判断する。

次に、ステップＳ５で偽信号と判断された場合に、テレビ視聴制御部１７は、グラフィック処理部１５等を制御して、「誤報の可能性があります。」等の追加の画面表示や合成音声再生、或いは警告音の再生をする（ステップＳ６）。

次に、テレビ視聴制御部１７は、偽信号の検出（第２段階）を行う（ステップＳ７）。第２段階の検出では、ステップＳ３の番組視聴制御を行っている場合、トランスポートストリーム中の該番組のＰＭＴ（Program Map Table）を検査し、緊急情報識別子（平成二十一年総務省告示第九十号に規定されている）が含まれていなければ、偽信号と判断する。また、偽信号の発射の終了に伴うＡＧＣ制御値等の変動を、想定される変動パターンと照合し、ステップＳ５同様に偽信号の検出を行う。偽信号が検出されると、ステップＳ６同様の画面表示等を行う。

最後に、ユーザからの操作を受けて或いは所定時間後に自動的に、テレビ視聴制御部１７が機能を停止し、携帯電話機は待機状態（ステップＳ２）に戻る。

図５は、本例の携帯電話機に付属するイヤホンアンテナ２０の回路図である。図５のイヤホンアンテナ２０は、１対の圧電スピーカ一体型アンテナ素子と、ケーブル部と、Ｌ（左）とＲ（右）チャンネルに対応する左コイル及び右コイルと、を有している。
１対の圧電スピーカ一体型アンテナ素子は、特許文献４の可搬型アンテナが有するフレキシブル基板製の１対のアンテナ素子のそれぞれに、圧電スピーカ一を貼り付けたもので、圧電スピーカの電極の一方はアンテナ素子と接触し電気的及び機械的に一体化している。圧電スピーカの電極の他方は、金属板になっており、イヤホンアンテナ２０の外形を構成するはプラスティック製のカバーに接着剤等で固着される。圧電スピーカの圧電セラミックは、アンテナ素子と金属板間の電圧に応じて屈曲或いは厚み方向に変形し、スピーカのアクチュエータとして機能する。なお、本例では圧電スピーカの極性（圧電セラミックの分極方向）をＬとＲで逆にしている。

ケーブル部は、Ｌ、Ｒ、グランド（共通）からなる３芯のケーブルであり、その一端は一般的な３．５Φフォンプラグになっている。一方他端（アンテナ側）では、Ｌとグランドが、２つのアンテナ素子にそれぞれ直結される。
左コイルは、ケーブル部のアンテナ側において、グランドと、Ｌが接続された圧電スピーカ一体型アンテナ素子の金属板とを、音声帯域で電気的に結合させる。
左コイルは、ケーブル部のアンテナ側において、Ｒと、グランドが接続された圧電スピーカ一体型アンテナ素子の金属板とを、音声帯域で電気的に結合させる。

本例のイヤホンアンテナ２０において、左及び右コイルは、音声帯域に対しては十分低インピーダンスとなり、放送波帯域では十分高インピーダンスとなるものであれば、どのような回路でも良い。また、圧電スピーカをアンテナ素子と一体化させる箇所において、錘を設けたり、カバーの背面に機械的に適切に結合させたりして、音量や再現性を高めてもよい。また、ケーブル部とアンテナ素子を直結させる代わりに、バラン、可変（同調形）整合回路、増幅器等を設けても良い。その場合は制御線等として、ケーブル部の芯数を増やせば良い。またアンテナ素子は、スピーカと一体化させる代わりに、ストラップやその他の携帯電話機アクセサリと一体化させても良い。

本実施例に拠れば、ハッシュ値の照合や受信レベルの変動パターンなどに基づいて、高い精度で偽信号検出を行うので、一方向性関数のシード値を知っている者が、真正の放送波の受信レベル等に異常な変動パターンをきたさない場所（放送がそもそも行われていない場所等）でしか、偽信号によるなりすましを行うことができなくなる。
また、内蔵アンテナ１より利得が高く携帯電話機自身の発するノイズを拾いにくいスピーカ一体型アンテナ等の外部アンテナを用いたことで、屋内等の放送波の電界強度が弱い場所でも、快適にワンセグ放送を視聴できるとともに、より確実に緊急警報放送を受信できる。

１内蔵アンテナ、２ヘッドフォン端子、
３分波器、４結合器、
５ＲＦフィルタ、６ＲＦ−ＡＧＣ、
７ミキサ、８ＩＦ−ＢＰＦ、
９ＩＦ−ＡＧＣ、１０Ａ／Ｄ、
１１ＯＦＤＭ復号部、１２エラー訂正部、
１３テレビ受信制御部、１４ＭＰＥＧデコーダ、
１５グラフィック処理部、１６液晶表示画面、
１７テレビ視聴制御部、１８オーディオ処理部、
１９ステレオアンプ、２０イヤホンアンテナ。

Claims

ＩＳＤＢ−Ｔ若しくはＩＳＤＢ−Ｔsb或いはＩＳＤＢ−Ｔmmの伝送方式におけるＡＣキャリアを用いた緊急放送を受信する緊急放送受信装置であって、
ＡＣキャリアを間欠受信し、該間欠受信時に得られる情報である同期検出の成否、ＡＧＣ制御値、全キャリア平均の復調信号レベル、ＡＣキャリアの復調信号レベル、及びＣ／Ｎのうち、複数の組み合わせについて、所定回数分保持し、
該ＡＣキャリアで緊急放送を受信したときに、前記保持した情報を、予め定めるパターンと照合して、受信した該緊急放送が偽信号であるか判定し、
偽信号と判定されたときに、その旨を顕示することを特徴とする緊急放送受信装置。
前記間欠受信は、前記緊急放送受信装置が内蔵する他の通信手段が動作中或いは送信中のときは延期されるものであり、
前記予め定めるパターンは、所定回数又は時間の中で、前記ＡＧＣ制御値の所定量以上の増加がないにも拘らず、同期検出が失敗するかＣ／Ｎが劣化するパターンか、所定回数又は時間の中で、ＡＣキャリアの復調信号レベルの所定量以上の増加するパターンか、ＡＣキャリアの復調信号レベルと全キャリア平均の復調信号レベルとに３ｄＢ以上の差があるパターンか、の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１記載の緊急放送受信装置。