JP2016540403A - 可視光信号の送信・受信処理方法、送信端末・受信端末及びシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、可視光信号の送信、受信処理方法、送信端末、受信端末及びシステムを開示した。当該方法は、送信端末が送信待ちデータと送信端末の疑似コード信号を演算してスクランブル信号を出力し、送信端末がスクランブル信号と送信端末の標識情報を含むライトガイド信号を合併して送信待ち信号を得て、送信端末が送信待ち信号を光信号の形式にて送信する、ことを含む。本発明によって、関連技術における可視光通信に対する暗号化方法が一つの送信端末だけに適用するという問題を解決したので、数個の送信端末を支持できる。【選択図】図１

Description

本発明は、可視光通信分野に関し、具体的に言えば、可視光信号の送信・受信処理方法、送信端末・受信端末及びシステムに関する。

光通信は非可視光通信及び可視光通信を含み、よく見られる非可視光通信は赤外線通信があり、赤外線通信は赤外線を利用して情報を伝達するメディア、すなわち通信チャネルである。送信端末はベースバンド二進法信号を一連のパルス信号に復調し、赤外放射管を通じて赤外線信号を送信する。受信端末は受信した光パルスを電気信号に転換して、拡大、フィルターなどの処理を行ってから復調器回路に送って復調を行って、二進法デジタル信号の出力に還元する。よく見られる可視光通信はＬＥＤ技術の上に発展してきた新興、短距離型高速無線通信技術である。可視光通信の基本原理は発光ダイオード（ＬＥＤ）が蛍光灯と白熱電球の切替スピードより速いという特徴を利用して、ＬＥＤ光源が高い周波数で点滅することで通信を行う。光があれば二進法の１を表し、光が無ければ二進法の０を表し、高速の光信号を出し、それから光電転換によって情報を獲得する。

通信技術において、そのデータが干渉または収集されにくくて、光通信設備の制作が簡単でかつ損壊や磁気除去しにくいので、光無線通信技術は光無線の暗証化キーを作ることができる。マイクロ波の技術と比べると、光無線通信ではかなり豊かなスペクトル資源を有するのは、ミクロ波通信と無線通信が比べられないものである。同時に、可視光通信はいかなる通信プロトコルにおいても適用され、いかなる環境でも利用可能である。安全性について、光無線通信は従来の磁性材料と比べて、磁気除去という問題に心配をかける必要がなく、さらに通信内容が他人に盗み取られる心配もない。光無線通信の設備架設は柔軟で利便性のある、かつ低コストのため、大規模の普及応用に適合する。

光信号の安全性を考えて、関連技術においてライトガイド信号に基づく暗号化、暗号解読技術方案が提供され、当該技術方案には、送信端末が疑似コード信号を採用してオリジナル信号とライトガイド信号に対して暗号化を行って、エンコードした後にスクランブル信号を得る。受信端末がデスクランブラ後のライトガイド信号を利用して暗号化のオリジナル信号に対して暗号解読を行う。送信端末と受信端末の間に伝送するのは変わるスクランブル信号であるので、破壊しにくいため、信号伝送の安全性を保証した。

関連技術では、ライトガイド信号はエンコードを行わない前に一組の全て「１」である二進法数字シーケンスであり、疑似コードシーケンスと演算を行った後に、疑似コードシーケンスによって変わるスクランブル信号を得る。受信端末はライトガイド信号の情報を通じて、送信端末がオリジナル信号に対して暗号化するのに用いられる疑似コードシーケンスを見つけて、見つけた疑似コードシーケンスを利用して暗号化のデータ部分に対して暗号解読を行い、最終にユーザーの標識ＩＤ番号のような真実のオリジナルデータ情報を還元する。送信端末におけるエンコードしない前のライトガイド信号は一組の全て「１」である二進法数字シーケンスであり、そして受信端末はただ唯一のユーザー標識だけを貯蔵するので、上記の技術方案は一つの送信端末だけに適用する。

上記の問題に対して、現時点にまだ有効的な解決方案が提出されていない。

本発明の実施例は、可視光信号の送信・受信処理方法、送信端末・受信端末及びシステムを提供して、関連技術における可視光通信に対する暗号化方法がただ一つの送信端末だけに適用するという問題を解決した。

本発明の実施例の一つとして、送信端末が送信待ちデータと前記送信端末の疑似コード信号を演算してスクランブル信号を出力し、前記送信端末が前記スクランブル信号と前記送信端末の標識情報を含むライトガイド信号を合併して送信待ち信号を得て、前記送信端末が送信待ち信号を光信号の形式にて送信する、ことを含む可視光信号の送信処理方法を提供した。

好ましいのは、前記送信端末が前記送信待ちデータと前記送信端末の疑似コード信号を演算して前記スクランブル信号を出力するステップは、前記送信端末が送信端末のステートマシンのステータスによって時間によって変わる疑似コード信号を出力し、前記送信端末が前記疑似コード信号と前記送信待ちデータを演算して前記スクランブル信号を出力することを含む。

好ましいのは、前記ライトガイド信号は、さらに、前記送信端末の属する一個または数個の組の標識情報を含み、ここで、組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられる。

好ましいのは、前記ライトガイド信号は識別情報と前記送信端末の標識情報を含む。

好ましいのは、前記識別情報は連続的に１である二進法数字シーケンスである。

好ましいのは、前記送信端末の標識情報は前記送信端末のデバイス番号である。

本発明の実施例のもう一つとして、さらに、受信端末が光信号を受信し、前記光信号をデジタル信号に転換し、前記受信端末がデジタル信号をスクランブル信号及びライトガイド信号に分割し、ここで、前記ライトガイド信号が送信端末の標識情報を含み、前記受信端末が前記送信端末と対応する疑似コード信号を使って前記スクランブル信号に対してデコードを行って前記送信端末の送信するデータを得る、ことを含む可視光信号の受信処理方法を提供する。

好ましいのは、前記受信端末が前記送信端末と対応する疑似コード信号を使って前記スクランブル信号に対してデコードを行うステップは、前記受信端末が前記送信端末の標識情報によって前記送信端末の対応する疑似コード信号を入手し、前記受信端末が前記送信端末と対応する疑似コード情報を使って、前記スクランブル信号に対してデコードを行うことを含む。

好ましいのは、前記受信端末が前記送信端末の標識情報によって前記疑似コード信号を入手するステップは、前記受信端末が前記送信端末の標識情報によって前記送信端末の対応するステータスコードを入手し、前記受信端末が前記送信端末の対応するステータスコードによって前記ステータスコードと対応する疑似コード信号を得ることを含む。

好ましいのは、前記送信端末の送信するデータがユーザー標識を含んだ場合、前記受信端末は前記疑似コード信号を使って前記スクランブル信号に対してデコードを行って前記ユーザー標識を得た後、前記受信端末は前記送信端末から受けたユーザー標識が前記受信端末の事前に保存したユーザー標識と同じであるかを検証する、あるいは対応関係が無いかを認証して、同じまたは対応関係があった場合、前記送信端末の送信するユーザー標識が正当だと確定し、同じまたは対応関係がなければ不当だと確定することをさらに含む。

好ましいのは、前記受信端末が送信端末の標識情報と組の対応関係によって前記送信端末の所属する一個または数個の組を確定し、ここで、組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられ、あるいは、前記ライトガイド信号に前記送信端末の所属する組の標識情報を携帯した場合、前記受信端末が前記ライトガイド信号に携帯した一個または数個の組の標識情報によって前記送信端末の所属する一個または数個の組を確定し、ここで、組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられる、ことを含む。

好ましいのは、前記送信端末の標識情報が前記送信端末のデバイス番号である。

本発明の実施例のもう一つとして、さらに、疑似コード信号を発生するのに用いられる疑似コード発生器と、送信待ちデータと前記送信端末の疑似コード信号を演算してスクランブル信号を出力するのに用いられる演算装置と、前記スクランブル信号と前記送信端末の標識情報を含むライトガイド信号を合併して送信待ち信号を得るのに用いられる合併装置と、前記送信待ち信号を光信号の形式にて送信するように設置される発光ユニットと、を備えた可視光信号送信端末を提供する。

好ましいのは、前記疑似コード発生器は、前記送信端末のステートマシンのステータスによって時間によって変わる疑似コード信号を出力するのに用いられる。

好ましいのは、前記ライトガイド信号は、前記送信端末の所属する一個または数個の組の標識情報をさらに含み、ここで、組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられる。

好ましいのは、前記ライトガイド信号は連続的に１である二進法数字シーケンス及び前記送信端末の標識情報を含む。

好ましいのは、前記送信端末の標識情報は前記送信端末のデバイス番号である。

本発明の実施例のもう一つとして、さらに、受信した光信号をデジタル信号に転換するのに用いられる復調器と、前記デジタル信号をスクランブル信号及び送信端末の標識情報を含むライトガイド信号に分割するのに用いられる分割装置と、疑似コード信号を入手するのに用いられる疑似コード発生器と、前記疑似コード信号を使って前記スクランブル信号に対してデコードを行って前記送信端末の送信したデータを得るのに用いられる演算装置と、を備えた可視光信号の受信端末を提供する。

好ましいのは、前記疑似コード発生器は、前記送信端末の標識情報によって前記疑似コード信号を入手するのに用いられる。

好ましいのは、前記疑似コード発生器は、前記送信端末の標識情報によって対応するステータスコードを入手し、前記ステータスコードによって前記ステータスコードと対応する疑似コード信号を得るのに用いられる。

好ましいのは、前記受信端末は、前記送信端末の送信するデータがユーザー標識を含んだ場合、前記送信端末から受けたユーザー標識が前記受信端末の事前に保存したユーザー標識と同じであるか、あるいは対応関係が無いかを認証するのに用いられる判断器であって、同じまたは対応関係があった場合、前記送信端末の送信するユーザー標識が正当だと確定し、同じまたは対応関係がなければ不当だと確定する、判断器をさらに備える。

好ましいのは、前記受信端末は送信端末の標識情報と組の対応関係によって前記送信端末が所属する一個または数個の組を確定するのに用いられ、ここで、組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられ、あるいは、前記ライトガイド信号に前記送信端末の所属する一個または数個の組の標識情報をさらに携帯した場合、前記受信端末はさらに前記ライトガイド信号の携帯した一個または数個の組の標識情報によって前記送信端末の所属する一個または数個の組を確定するのに用いられ、ここで、組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられる。

好ましいのは、前記送信端末の標識情報が前記送信端末のデバイス番号である。

本発明の実施例のもう一つとして、さらに上記の何れかに記載の可視光信号の送信端末、及び上記の何れかに記載の可視光信号の受信端末を含んだ可視光信号処理システムを提供する。

本発明の実施例において、前記送信端末の標識情報を含んだ前記ライトガイド信号によって、関連技術における可視光通信に対する暗号化方法が一つの送信端末だけに適用するという問題を解決したので、数個の送信端末を支持できる。

ここに説明する図面は、本発明に対するさらに理解を提供し、本願の一部として構成し、本発明の実例性実施例及びその説明は、本発明の解釈に用いられて、本発明に対する不当な限定として構成しない。図面において、
図１は本発明実施例による可視光信号の送信処理方法のフローチャートである。 図２は本発明実施例による変化の疑似コード信号によって暗号化を行うフローチャートである。 図３は本発明実施例による可視光信号の受信処理方法のフローチャートである。 図４は本発明実施例による変化の疑似コード信号によって暗号化を行うフローチャートである。 図５は本発明実施例によるオリジナル信号認証を増加する信号の受信処理方法のフローチャートである。 図６は本発明実施例による可視光信号送信端末の構造図である。 図７は本発明実施例による可視光信号受信端末の構造図である。 図８は関連技術による関連技術によるライトガイド信号に基づく暗号化、暗号解読方法及び装置における暗号化前の信号フォーマットを示す図である。 図９は本発明の好適な実施例による光子送信端末の構造図である。 図１０は本発明の好適な実施例による光子受信端末の構造図である。 図１１は本発明の本発明の好適な実施例によるマルチユーザーに基づく同期暗号化、暗号解読方法及び装置における送信端末と受信端末の間に伝送する信号のデータ構造を示す図である。 図１２は本発明の好適な実施例による可視光通信システムにおいて使う暗号化・暗号解読方法のフローチャートである。

以下は、図面を参照しながら実施例を合わせて本発明について詳しく説明する。説明が必要なことは、衝突しない場合、本願における実施例及び実施例における特徴はお互いに組合せることができる。

本発明の実施例において、可視光信号の送信処理方法を提供し、図１は本発明の実施例による可視光信号ｎ送信処理方法のフローチャートであり、図１のように当該流れは次の工程を含む。

ステップＳ１０２、送信端末が送信待ちデータ（以下には当該送信待ちデータを「オリジナル信号」という）と当該送信端末の疑似コード信号を演算して（例えば、論理演算、以下には論理演算を事例として説明する）スクランブル信号を出力する。

ステップＳ１０４、送信端末が当該スクランブル信号とライトガイド信号を合併して送信待ち信号を得て、ここで、当該ライトガイド信号が当該送信端末の標識情報を含む。

ステップＳ１０６、送信端末が送信待ち信号を光信号の形式によって送信する。

上記のステップによって、ライトガイド信号は送信端末の標識情報を含み、関連技術におけるライトガイド信号が全て１であるシーケンスと比べて、異なる送信端末のライトガイド信号は全て違い、受信端末はライトガイド信号における送信端末の標識情報によって異なる送信端末を確定することができ、関連技術における可視光通信に対する暗号化方法がただ一つの送信端末だけに適用するという問題を解決したので、数個の送信端末を支持できる。

一つの好適な実施形態において、より安全に変化の疑似コード信号を使ってオリジナル信号に対して暗号化を行うように、図２は本発明の実施例による変化疑似コード信号を使って暗号化を行うフローチャートであり、図２のように、当該流れは次の工程を含む。

ステップＳ２０２、送信端末が当該送信端末のステートマシンのステータスによって時間によって変わる疑似コード信号を出力する。

ステップＳ２０４、送信端末が当該疑似コード信号とオリジナル信号を論理演算して当該スクランブル信号を出力する。

ステップＳ２０６、送信端末が当該スクランブル信号とライトガイド信号を合併して送信待ち信号を得て、ここで、当該ライトガイド信号が当該送信端末の標識情報を含む。

ステップＳ２０８、送信端末が送信待ち信号を光信号の形式によって送信する。

上記のステップによって、送信端末と受信端末のステータスが時間によって変換し、採用される疑似コードシーケンスもステータスによって絶え間なく変換する。だから、送信端末が送信を行う時、現行のステータスの対応される疑似コードシーケンスを選定してオリジナル信号に対して暗号化を行い、疑似コードシーケンスが変わるので安全性がより高い。

上記のステップにおいて、ライトガイド信号に送信端末の標識情報が含まれたら、関連技術における問題を解決することができ、好適な実施形態には、当該ライトガイド信号がまたほかの情報を含むことができ、これらのほかの情報はほかの用途に用いられることができる。次には二つの好適な実施例をもって説明する。

上記のステップにおいて、ステートマシンの実現はいろんな方式で採用することができる。デバイスのステータスモジュールによることができ、また環境データ、ユーザーデータを入手するモジュールによることもでき、例えばセンサーは環境データ、ユーザーデータからステータスコードを引き出し、例えば時間によって変わる情報、血圧や心拍といった人間の生命特徴である。

実施例一において、ライトガイド信号は、また、当該送信端末の属する組の標識情報を含むことができ、ここで、当該組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられる。ライトガイド信号における組の標識情報を通じて組の方式によって送信端末に対して権限の限定を行うことが実現できる。例えば、送信端末は可視光のアクセスコントロールカードとすることができ、異なる人が使うアクセスコントロールカードが違う。各アクセスコントロールカードには自分のデバイス標識情報があるので、異なるアクセスコントロールカードを区分する。この時、また、ライトガイド信号に当該アクセスコントロールカードに属する組を添加することができる。例えば、当該アクセスコントロールカードが管理層組に属する場合、当該アクセスコントロールカードが週末にもドアを開けることができ、当該アクセスコントロールカードが従業員組に属する場合、当該アクセスコントロールカードが週末（非出勤時間）にドアを開けることができない。異なる組は異なる送信端末の権限を表示する。

実施例二において、当該組が一個または数個とすることができ、数個組が異なる権限を表示するのに用いられ、異なる組も異なるレベルを表示するのに用いられ、例えば、デバイスがある都市に唯一である場合、例えばバスカード、異なる組を使って都市、コミュニティー、建物、会社、ユーザーなどのレベルを標識することができる。

実施例三において、ライトガイド信号は、さらに、識別情報及び当該送信端末の標識情報を含むことができ、ここで、識別情報は連続的に１である二進法数字シーケンスであり、連続的に１である二進法数字シーケンスによってさらにライトガイド信号の識別に有利することができる。連続的に１である信号は識別しやすく、ライトガイド信号に含まれる標識情報が異なるので、連続的に１である信号を追加した後、例えば、事前に１０個の連続１を約定した後当該送信端末の標識情報となり、このように１０個の連続１の後の標識情報が識別しやすくなり、識別の精確性を向上する。説明が必要なことは、連続的に１である信号はただ一つの好適な実施形態であり、これに限らない。

上記の実施例に記載されている流れは、送信端末から説明したものである。図３は本発明実施例による可視光信号受信処理方法のフローチャートであり、図３のように、当該流れは次の工程を含む。

ステップＳ３０２、受信端末が光信号を受信し、当該光信号をデジタル信号に転換する。

ステップＳ３０４、受信端末がデジタル信号をスクランブル信号及びライトガイド信号に分割し、ここで、当該ライトガイド信号が当該送信端末の標識情報を含む。

ステップＳ３０６、受信端末が送信端末と対応する疑似コード信号を入手する。例えば、当該送信端末の標識情報によって当該送信端末の対応する疑似コード信号を入手することができる。

ステップＳ３０８、受信端末が当該疑似コード信号を使って当該スクランブル信号に対してデコードを行ってオリジナル信号を得る。

上記のステップによって、スライトガイド信号はまた送信端末の標識情報を含み、関連技術におけるライトガイド信号が全て１であるシーケンスと比べて、異なる送信端末のライトガイド信号は全て違い、受信端末はライトガイド信号における送信端末の標識情報によって異なる送信端末を確定することができ、関連技術における可視光通信に対する暗号化方法がただ一つの送信端末だけに適用するという問題を解決したので、数個の送信端末を支持できる。

一つの好適な実施形態において、より安全に変化の疑似コード信号を使ってオリジナル信号に対して暗号化を行うように、この時に受信端末も対応する疑似コード信号を得る必要がある。図４は本発明の実施例による変化疑似コード信号を使って暗号化を行うフローチャートであり、図４のように、当該流れは次の工程を含む。

ステップＳ４０２、受信端末が光信号を受信し、当該光信号をデジタル信号に転換する。

ステップＳ４０４、受信端末が当該デジタル信号をスクランブル信号及びライトガイド信号に分割し、ここで、当該ライトガイド信号が当該送信端末の標識情報を含む。

ステップＳ４０６、受信端末が当該送信端末の標識情報によって当該送信端末と対応する疑似コード信号を入手する。

ステップＳ４０８、受信端末が当該送信端末のステータスコードによって当該ステータスコードと対応する疑似コード信号を得る。

ステップＳ４１０、受信端末がデコードを行って当該疑似コード信号を使って当該スクランブル信号に対してオリジナル信号を得る。

上記のステップによって、送信端末と受信端末のステータスが時間によって変換し、採用される疑似コードシーケンスもステータスによって絶え間なく変換する。だから、送信端末が送信を行う時、現行のステータスの対応される疑似コードシーケンスを選定してオリジナル信号に対して暗号化を行い、受信端末も相応する疑似コードシーケンスを採用して暗号解読を行い、疑似コードシーケンスが変わるので安全性がより高い。

一つの好適な実施形態において、データ認証のステップを追加することができる。図５は本発明の実施例によるオリジナル信号認証を追加する信号受信処理方法のフローチャートであり、図５のように、当該流れは次の工程を含む。

ステップＳ５０２、受信端末が光信号を受信し、当該光信号をデジタル信号に転換する。

ステップＳ５０４、受信端末がデジタル信号をスクランブル信号及びライトガイド信号に分割し、ここで、当該ライトガイド信号が当該送信端末の標識情報を含む。

ステップＳ５０６、受信端末が当該送信端末の標識情報によって疑似コード信号を入手する。

ステップＳ５０８、受信端末が当該疑似コード信号を使って当該スクランブル信号に対してデコードを行ってオリジナル信号を得る。

ステップＳ５１０、送信端末の送信するデータがユーザー標識を含んだ場合、送信端末から受けたユーザー標識が受信端末の事前に保存したユーザー標識と同じであるか、あるいは対応関係が無いかを認証し、同じまたは対応関係があった場合、送信端末の送信するユーザー標識が正当だと確定するが、でなければ不当だと確定する。

上記のステップによって、送信端末の送信するデータはユーザー標識とすることができ、受信端末が当該ユーザー標識を使って相応する処理を行うことができ、受信端末にすべての処理できるユーザー標識を事前に設置することができ、送信端末の送信するユーザー標識を受信した後、その事前に保存したユーザー標識に当該送信端末の送信するユーｚ−標識が無いかを判断することができるので、信頼性を向上することができる。

上記のステップにおいて、ライトガイド信号に送信端末の標識情報を含んだら関連技術における問題を解決することができ、好適な実施形態において、当該ライトガイド信号はまた一部のその他の情報を含み、これらのその他の情報が他の用途に用いられることができる。次には二つの実施例をもって説明する。

実施例一において、ライトガイド信号は、さらに、当該送信端末の属する組の標識情報を含むことができ、ここで、当該組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられる。ライトガイド信号における組の標識情報を通じて組の方式によって送信端末に対して権限の限定を行うことが実現できる。すなわち、ライトガイド信号にまた送信端末の所属する一個または数個の組の標識情報を携帯した場合、受信端末がライトガイド信号に携帯した組の標識情報によって送信端末の所属する組を確定し、ここで、組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられる。

実施例一の変型である実施例二において、ライトガイド信号に組の標識情報を携帯しなくてもよく、送信端末の標識情報によって当該送信端末の所属する組を確定する。ライトガイド信号に携帯するデータが少なくなり、受信端末がより多い処理を行う必要がある。すなわち、受信端末が送信端末の標識情報と組の対応関係によって送信端末の所属する組を確定し、ここで、組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられる。例えば、送信端末の標識情報が１１０００１、受信端末に１１０００１対応組を保存してあり、すなわち受信端末に送信端末の標識情報とその対応する組の対応関係を保存してあるので、ライトガイド信号に組の標識情報を携帯しなくてもよい。

実施例二において、ライトガイド信号は、さらに、連続的に１である二進法数字シーケンス及び当該送信端末の標識情報を含むことができる。連続的に１である二進法数字シーケンスによってさらにライトガイド信号の識別に有利することができる。

上記方法に対応するため、本実施例において、また、図６は本発明実施例による可視光信号送信端末の構成図であり、図６のように、当該構造は、
疑似コード信号を発生するのに用いられる疑似コード信号発生器と、
デジタル論理演算装置が可能であって、送信待ちデータと前記送信端末の疑似コード信号を演算してスクランブル信号を出力するのに用いられる演算装置と、
当該スクランブル信号と当該送信端末の標識情報を含むライトガイド信号を合併して送信待ち信号を得るのに用いられる合併装置と、
前記送信待ち信号を光信号の形式によって送信するのに設置する発光ユニットと、
を備えた可視光信号送信端末を提供する。

当該装置は、ハードウェアの方式によって実現でき、ソフトウェアの方式によっても実現できる。上記装置によって、関連技術における可視光通信に対する暗号化方法が一つの送信端末だけに適用するという問題を解決したので、数個の送信端末を支持できる。

好ましいのは、疑似コード発生器は、当該送信端末のステートマシンのステータスによって時間によって変わる疑似コード信号を出力するのに用いられるモジュールである。

好ましいのは、ライトガイド信号は、さらに、当該送信端末の所属する一個または数個の組の標識情報を含み、ここで、当該組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられる。

好ましいのは、ライトガイド信号は連続的に１である二進法数字シーケンス及び当該送信端末の標識情報を含む。

上記方法に対応して、本実施例においてさらに可視光信号受信端末を提供し、図７は本発明実施例による可視光信号受信端末の構成図であり、図７のように、当該構造は、
受信した光信号をデジタル信号に転換するのに用いられる復調器と、
当該デジタル信号をスクランブル信号及び送信端末の標識情報を含むライトガイド信号に分割するのに用いられる分割装置と、
疑似コード信号を入手するのに用いられ、好ましいのは疑似コード信号を入手することができる疑似コード発生器と、
当該送信端末と対応する疑似コード信号を使って前記スクランブル信号に対してデコードを行って前記送信端末の送信するデータを得るのに用いられる演算装置と、
を備えた可視光信号受信端末を提供する。
好ましいのは、疑似コード発生器は、当該送信端末の標識情報によって対応するステータスコードを入手するのに用いられ、当該ステータスコードによって当該ステータスコードと対応する疑似コード信号を得る。

好ましいのは、受信端末は、さらに、送信端末の送信するデータがユーザー標識を含んだ場合、送信端末から受けたユーザー標識が受信端末の事前に保存したユーザー標識と同じであるか、あるいは対応関係が無いかを認証するのに用いられる判断器とを備え、同じまたは対応関係があった場合、前記送信端末の送信するユーザー標識が正当だと確定するが、でなければ不当だと確定する。

好ましいのは、当該送信端末の所属する一個または数個の組を確定するのに用いられ、ここで、組が当該組の送信端末の権限を表示するのに用いられ、あるいは、当該ライトガイド信号にまた当該送信端末の所属する一個または数個の組の標識情報を携帯し、ここで、組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられる。

上記の送信端末と受信端末が一つのシステムと構成することができる。好ましいのは、上記の実施例における送信端末の標識情報は、当該送信端末のデバイス番号、デバイスコード、デバイス名称またはその他のその身分を確定できるデバイス情報とすることができる。

上記実施例及びその好適な実施形態において、ライトガイド信号によってデバイスの標識情報を確定する前に、先に身分認証を行うことができ、例えば、指紋認証によって当該送信端末のユーザーの情報を使って、認証を成功に行った後、また上記実施例及び好適な実施形態において提供した方案を使って送信端末の標識情報を認証する。

以下は好適な実施例を参照しながら、次の好適な実施例においてオリジナル信号をもってユーザーＩＤとするのを例として説明する。

本好適な実施例は、マルチユーザーに基づく同期暗号化、暗号解読方法及び装置を提供した。この方法及び装置は上記のライトガイド信号に基づく暗号化、暗号解読方法及び装置と類似するが、本好適な実施例のマルチユーザーに基づく同期暗号化、暗号解読方法及び装置において、送信端末が全て「１」であるライトガイド信号を使わず、異なる信号を使って、異なるユーザーとデバイス番号を代表する。各送信端末の出す信号には二つの部分を含む。第一部分は各送信端末の対応する唯一のデバイス番号であり、この部分にスクランブリングを行わない。第二部分は、ユーザーＩＤ番号であり、ステータスによって変わる疑似コードシーケンスを利用して暗号化を行う。同時に、受信端末もすべての送信端末の標識情報（例えば、当該送信端末のデバイス番号とすることができる）とオリジナルＩＤ（オリジナルＩＤがユーザーＩＤとすることができ、ユーザーの標識に用いられ、デバイス番号が当該送信端末の標識情報であり、デバイスの標識に用いられる。本好適な実施例のオリジナルＩＤが送信待ちデータの一つであり、これに限らない。本好適な実施例において、送信端末の標識情報を全て「デバイス番号」と言われ、送信待ちのデータを「ＩＤ番号」と言われる。）を貯蔵し、ここで、デバイス番号がＩＤ番号とそれぞれ対応する。送信端末と受信端末は一回目に通信を行う時、この時をスタートステータスとし、それから送信端末と受信端末に対応するステータスが経時変化を発生し、採用される疑似コード信号（例えば、疑似コードシーケンスとすることができる）もステータスによって絶え間なく変わる。よって、送信端末が送信を行う時、現行のステータスが対応される疑似コードシーケンスを選んでＩＤ番号に対して暗号化を行うが、受信端末がある送信端末から送ってきた光信号を受信した後、光電変換と復調を通じて、信号におけるデバイス番号を還元し、それからストレージに当該デバイスと対応するステータスを見つけ、対応する疑似コードシーケンスを選んでＩＤ番号に対して暗号解読を行ってＩＤ番号を出して、さらに暗号解読した後のＩＤと貯蔵したＩＤを比較して、正当性の判断を行う。

本好適な実施例に提供したマルチユーザーに基づく同期暗号化、暗号解読方法及び装置によって、可視光通信過程の暗号化と暗号解読を実現でき、マルチユーザーを支持でき、さらに実用性を向上された。

本好適な実施例において、受信端末は、さらに、前に貯蔵したＩＤ番号によって暗号解読後のＩＤ番号と比較を行って、二者が同じかを確認することができる。同じの場合、伝送するＩＤ番号が正当であるのを意味し、違う場合、伝送するＩＤ番号が不当であるのを意味する。そして、暗号化に用いられる疑似コードシーケンスは、時間によって異なるステータスで決められるので、暗号化に用いられる疑似コードシーケンスは時間によって絶え間なく変わり、だから固定のユーザー標識ＩＤ番号とライトガイド信号を使っても、疑似コードシーケンスを通じて暗号化をした後、送信端末と受信端末の間に伝送するのは変わる暗号化信号であり、このような信号は異なる状態の時間段にコピーするのが無効であるので、信号伝送の安全性を向上できる。

以下は図面を参照しながら説明する。

図８は関連技術によるライトガイド信号に基づく暗号化、暗号解読方法及び装置における暗号化前の信号フォーマットを示す図である。図８のように、当該信号フォーマットは全て「１」であるライトガイド信号とＩＤ番号の二つから構成される。

図９は本発明の好適な実施例による光子送信端末の構造図であり、図９のように、当該送信端末はＩＤストレージ９０１、疑似コード発生器９０２、デバイス番号ストレージ９０３、デジタル論理演算装置９０４、復調器９０５とＬＥＤ９０６を備える。

図１０は本発明の好適な実施例による光子受信端末の構造図であり、図１０のように、受信端末は可視光光検知器１００１、復調器１００２、デジタル論理演算装置１００３、ローカルデバイス番号１００４、対応ＩＤ及び対応状態ストレージ、疑似コード発生器１００５、ＩＤ判断器１００６と外部制御回路１００７を備える。

図１１は本発明の好適な実施例によるマルチユーザーに基づく同期暗号化、暗号解読方法及び装置における送信端末と受信端末の間に伝送する信号のデータ構造を示す図である。図１１のように、当該信号はスクランブリングしないデバイス番号とスクランブリングするＩＤ番号という二つの部分から構成される。

図９と図１０はその中に実現できる本好適な実施例の可視光通信システムを示す。可視光通信システムは図９における送信端末と図１０における受信端末を備える。

図９における送信端末はＩＤストレージ９０１、ストレージ９０１とカップリングする疑似コード発生器１１２、及びデバイス番号ストレージ９０３を備える。ＩＤストレージ９０１にユーザー情報（例えば、ＩＤ番号）を貯蔵し、疑似コード発生器９０２による疑似コード信号を採用してＩＤ番号データに対してエンコードを行ってスクランブル信号を発生させる。発生したスクランブル信号がオリジナルＩＤ番号の通信データと違うので、暗号化の役割を果たす。本文に使う用語の「暗号化」と「エンコード」、及び「暗号解読」と「デコード」がお互いに交換して使うことができる。ＩＤストレージの読み取ったＩＤデータと疑似コード発生器による疑似コード信号は、デジタル論理演算装置においてエンコードを行って、エンコード方式は排他的論理和演算、否定排他的論理和演算、たたみ込み演算、インターリーブ演算などとすることができ、暗号化後のスクランブル信号を得る。これと同時に、デバイス番号ストレージ９０３が当該送信端末のデバイス番号情報を読み取り、上記に生じたスクランブル信号と合併を行って、図８における好適な実施例に記載の伝送信号のデータ構造を形成する。ここで、デバイス番号情報はＩＤと一致しない可能性があるので、ただある一つ送信端末の識別コードを代表し、唯一性があり、暗号化処理を行わず、受信器がデバイス番号によってどの送信端末からのを識別する。スクランブル信号とデバイス番号が合併した後、復調器９０５を経って合併した後の信号を発光ユニットすなわちＬＥＤ９０６に出力し、後者を駆動して受信した信号を可視光の形式によって送り出す。発光ユニットはほかの発光機能を有する部品とすることができる。送信端末は光子モノのインターネットにおけるポータブルクライアントとすることができる。

図１０における受信端末は、送信端末の送信する可視光因業を検出するのに用いられる光検知器１００１と、可視光信号をデジタル信号に転換する復調器１００２を備える。復調後のデジタル信号は伝送する信号フォーマットによって、暗号化したＩＤ信号と暗号化しないデバイス信号という二つの部分に分割する。ここで、暗号化したＩＤ部分がデジタル論理演算装置１００３に輸出し、デバイス番号部分がローカルストレージ１００４に輸出する。ローカルストレージ１００４がデバイス番号信号を受信した後、ストレージにデバイス番号と一々に対応するローカルＩＤ及び対応状態のステータスコードをクエリしてから、ステータスコードを疑似コード発生器１００５に送信し、ローカル対応ＩＤをＩＤ判断器１００６に送信する。ステータスコードを疑似コード発生器１００５に送信した後、疑似コード発生器がステータスコードによって、一組のステータスコードと一々に対応するスクランブルシーケンス信号を生じてから、デジタル論理演算装置１００３に送信して、ここで、スクランブル信号は送信端末の同じ状態にあるスクランブル信号と一致である。暗号化したＩＤ信号と疑似コードシーケンス信号はデジタル論理演算装置１００３にデジタル論理演算を行い、すなわちデコードを行い、用いられるデジタル論理演算方式は送信端末と一致である。デジタル論理演算をした後に送信端末の送信するオリジナルＩＤを回復できる。デジタル論理演算をした後のＩＤはまだ正当的なＩＤであるかを確定できず、ＩＤ判断器１００８がこれらのＩＤに対して正当性判決を行う必要がある。ストレージ１００４の出力するローカル対応ＩＤとデジタル論理演算装置１００３の出力する論理演算後のＩＤをＩＤ判断器に判断を行い、二つのＩＤ値が同じあるいは一定の対応関係がある場合、正当的な値だと認め、それからこの正当ＩＤを外部制御回路１００７に送信する。二つのＩＤ値が異なり、あるいは一定の対応関係に対応できない場合、ＩＤが不当的なものだと認め、それを外部制御回路１００７に送信しない。図面の可視光通信システムにただ一つの送信端末を示したが、本分野技術者は一つの受信端末に対応して常に数個の送信端末があるのを理解しやすい。

送信端末と受信端末の通信をより高い安全性を有させ、高速ビデオカメラが光信号を撮影しコピーするのを防止するために、送信端末と受信端末の中に時間によって変わる疑似コードシーケンスを使ってオリジナル通信データに対して暗号化と暗号解読を行う。よって、疑似コード発生器９０２は送信機のクロック信号を基準として送信端末のステートマシンのステータスによって時間によって変わる疑似コード信号を出力する。相応しく、受信端末におけるストレージ１００４もローカルクロック信号を基準として送信端末デバイス番号と対応する時間によって変わるステータスコードを貯蔵し、このステータスコードがある送信機からの信号受信した時に当該送信機の対応するステータスを表示する。受信端末における疑似コード発生器１００５は入力するステータスコードによって相応しく時間によって変わる疑似コード信号を出力する。明らかに、送信端末と受信端末のステータスが一致である時、それらの暗号化と暗号解読に用いられる疑似コードシーケンスも一致またはある対応の関係があるのを表明する。

図１２は本発明の好適な実施例による可視光通信システムにおいて使う暗号化・暗号解読方法のフローチャートであり、図１２のように、当該流れは次のステップを含む。

ステップＳ１２０１、送信端末１１０はオリジナルＩＤと時間によって変わる第一疑似コード信号に対して論理演算を行ってスクランブル信号を獲得する。オリジナルＩＤは送信する情報の一部であり、例えばユーザー身分情報など、そして一つのデジタルシーケンス信号とすることができる。疑似コード信号は単位時間によって変わるデジタルシーケンスとすることができ、ここで、当該単位時間が需要によって、例えば毎日、毎時間、毎分、毎秒などに設置することができる。オリジナル通信データと第一疑似コードの論理演算は論理積、論理和、排他的論理和などとすることができ、またも上記演算の任意二者または二者以上の組合とすることができる。

例えば、オリジナルＩＤ通信データは送信端末のユーザーＩＤであり、そしていつも００００１１０１とする。一定の単位時間Ｔを経った後対応される送信端末状態Ｎの場合、第一疑似コード信号は１０１０１０１０とし、オリジナルＩＤ通信データと第一疑似コード信号の論理演算、例えば「排他的論理和」の過程は下表のとおりである。

ステップＳ１２０２、送信端末１１０は当該スクランブル信号を可視光信号の形式によって送信する。例えば、送信端末がＬＥＤ照明を通じてブラッシュ形式によって復調信号を送信する。上記のスクランブル信号１０１００１１１に対して、ＬＥＤ照明が高周波点滅を生じることができ、光有りが１を表し、光無しが０を表し、あるいは逆にし、有効的に可視光通信を実現した。

ステップＳ１２０３、受信端末１２０は送信端末１１０の送信する可視光信号を受信し、当該可視光信号をデジタル信号に転換する。例えば、ＬＥＤ照明による高周波点滅に対して、光有りが１を表し、光無しが０を表し、あるいは逆にし、受信した可視光信号をデジタル信号に転換することができる。

ステップＳ１２０４、受信端末１２０は当該デジタル信号と第二疑似コード信号に対して論理演算を行って、例えば論理演算をしてオリジナル通信データを獲得する。好ましいのは、一定の単位時間Ｔを経った後対応される受信端末状態Ｎの場合、第二疑似コード信号も１０１０１０１０とし、第一疑似コード信号のコードタイプ、スタート・ストップフェーズと同じである。受信端末１２０が受信した信号と第二疑似コード信号に対する論理演算、例えば「排他的論理和」の過程は下表による。

デコード出力信号は００００１１０１とし、オリジナル通信データと同じで、すなわちオリジナル通信データをデコードしたことがわかる。

上記記載のように、受信端末が正しくデコードを行う為に、受信端末の疑似コード信号発生器の生じる疑似コード信号は送信端末の疑似コード信号発生器の生じる疑似コード信号と同期に変化する。好ましいのは、疑似コード信号の変化は受信・送信端末のステートマシンの状態によって決められ、一定の単位時間（例えば、１秒、１分またはその他の所定の時間帯）を経った後、受信・送信端末のステートマシンの状態が上の状態から次の状態へジャンプするとともに、ステートマシンの状態と対応する暗号化と暗号解読に使われる疑似コード信号も同じの変化をする。

正常かつ正確な可視光通信をするには、次の条件を満足する。１、ベースバンド信号周波数またはライトガイド信号発生器の周波数が疑似コード発生器の周波数と同じ、または整数倍の関係を保持する。２、受信・送信端末の疑似コード発生器の状態が時間によって変わり、そして変化が同じである。

上記のマルチユーザーに基づく同期暗号化、暗号解読方法及び装置は、送信端末の送信する可視光信号に暗号化させることができ、受信端末に正しい暗号解読を行うことができ、高速ビデオカメラに撮影されてコピーした後、コピーの信号が受信端末の状態変化と同期を行えない為、異なる時間以内に可視光信号がコピーされるのを防止でき、ある程度に有効的に可視光通信システムの安全性を向上できる。

上記の暗号化と暗号解読方法を使った後、本好適な実施例のライトガイド信号を合わせて、従来技術方案、すなわち全て「１」であるライトガイド信号を使う図８に記載のライトガイド信号に基づく暗号化、暗号解読方法及び装置と比べて、異なる数値を表示できるデバイス番号部分を使ったので、数個送信端末に用いられることができ、前者のただ単一送信端末に適用するものより実際の使用価値を有する。

上記の記載は、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を限定するものではなく、本分野における技術者にとっては、本発明は様々な変更と変化を行うことができる。本発明の精神と原則以内に、行った何れかの修正、同等な置き換え、改良などは、全てが本発明の保護範囲以内に含まれるものとする。

本発明の実施例に提供する技術案は、通信分野に応用し、関連技術における可視光通信に対する暗号化方法が一つの送信端末だけに適用するという問題を解決したので、数個の送信端末を支持できる。

Claims (24)

1. 送信端末が送信待ちデータと前記送信端末の疑似コード信号を演算してスクランブル信号を出力し、
   前記送信端末が前記スクランブル信号と前記送信端末の標識情報を含むライトガイド信号を合併して送信待ち信号を得て、
   前記送信端末が送信待ち信号を光信号の形式にて送信する、
   ことを含む可視光信号の送信処理方法。
2. 前記送信端末が送信待ちデータと前記送信端末の疑似コード信号を演算してスクランブル信号を出力するステップは、
   前記送信端末がステートマシンのステータスによって時間によって変わる疑似コード信号を出力し、
   前記送信端末が前記疑似コード信号と前記送信待ちデータを演算して前記スクランブル信号を出力することを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ライトガイド信号は、さらに、前記送信端末の所属する一個または数個の組の標識情報を含み、ここで、組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記ライトガイド信号は識別情報及び前記送信端末の標識情報を含む、ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の方法。
5. 前記識別情報は連続的に１である二進法数字シーケンスである、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記送信端末の標識情報は前記送信端末のデバイス番号である、ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の方法。
7. 受信端末が光信号を受信し、前記光信号をデジタル信号に転換し、
   前記受信端末がデジタル信号をスクランブル信号及びライトガイド信号に分割し、ここで、前記ライトガイド信号が送信端末の標識情報を含み、
   前記受信端末が前記送信端末と対応する疑似コード信号を使って前記スクランブル信号に対してデコードを行って前記送信端末の送信するデータを得る、
   ことを含む可視光信号の受信処理方法。
8. 前記受信端末が前記送信端末と対応する疑似コード信号を使って前記スクランブル信号に対してデコードを行うステップは、
   前記受信端末が前記送信端末の標識情報によって前記送信端末の対応する疑似コード信号を入手し、
   前記受信端末が前記送信端末と対応する疑似コード情報を使って、前記スクランブル信号に対してデコードを行うことを含む、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記受信端末が前記送信端末の標識情報によって前記疑似コード信号を入手するステップは、
   前記受信端末が前記送信端末の標識情報によって前記送信端末と対応するステータスコードを入手し、
   前記受信端末が前記送信端末と対応するステータスコードによって前記ステータスコードと対応する疑似コード信号を得ることを含む、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記送信端末の送信するデータがユーザー標識を含んだ場合、前記受信端末は前記疑似コード信号を使って前記スクランブル信号に対してデコードを行って前記ユーザー標識を得た後、
    前記受信端末は前記送信端末から受けたユーザー標識が前記受信端末の事前に保存したユーザー標識と同じであるか、あるいは対応関係が無いかを認証して、、同じまたは対応関係があった場合、前記送信端末の送信したユーザー標識が正当だと確定し、同じまたは対応関係がなければ不当だと確定することをさらに含む、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. 前記受信端末が送信端末の標識情報と組の対応関係によって前記送信端末の所属する一個または数個の組を確定し、ここで、組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられ、あるいは、
    前記ライトガイド信号に前記送信端末の所属する組の標識情報を携帯した場合、前記受信端末が前記ライトガイド信号に携帯した一個または数個の組の標識情報によって前記送信端末の所属する一個または数個の組を確定し、ここで、組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられる、
    ことをさらに含む、ことを特徴とする請求項７〜１０の何れかに記載の方法。
12. 前記送信端末の標識情報が前記送信端末のデバイス番号である、ことを特徴とする請求項７〜１０の何れかに記載の方法。
13. 疑似コード信号を発生するのに用いられる疑似コード発生器と、
    送信待ちデータと前記送信端末の疑似コード信号を演算してスクランブル信号を出力するのに用いられる演算装置と、
    前記スクランブル信号と前記送信端末の標識情報を含むライトガイド信号を合併して送信待ち信号を得るのに用いられる合併装置と、
    前記送信待ち信号を光信号の形式にて送信するように設置される発光ユニットと、を備えた可視光信号送信端末。
14. 前記疑似コード発生器は、前記送信端末のステートマシンのステータスによって時間によって変わる疑似コード信号を出力するのに用いられる、ことを特徴とする請求項１３に記載の送信端末。
15. 前記ライトガイド信号は、前記送信端末の所属する一個または数個の組の標識情報をさらに含み、ここで、組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられる、ことを特徴とする請求項１３に記載の送信端末。
16. 前記ライトガイド信号は連続的に１である二進法数字シーケンス及び前記送信端末の標識情報を含む、ことを特徴とする請求項１３〜１５の何れかに記載の送信端末。
17. 前記送信端末の標識情報は前記送信端末のデバイス番号である、ことを特徴とする請求項１３〜１５の何れかに記載の送信端末。
18. 受信した光信号をデジタル信号に転換するのに用いられる復調器と、
    前記デジタル信号をスクランブル信号及び送信端末の標識情報を含むライトガイド信号に分割するのに用いられる分割装置と、
    疑似コード信号を入手するのに用いられる疑似コード発生器と、
    前記疑似コード信号を使って前記スクランブル信号に対してデコードを行って前記送信端末の送信したデータを得るのに用いられる演算装置と、
    を備えた可視光信号の受信端末。
19. 前記疑似コード発生器は、前記送信端末の標識情報によって前記疑似コード信号を入手するのに用いられる、ことを特徴とする請求項１８に記載の受信端末。
20. 前記疑似コード発生器は、前記送信端末の標識情報によって対応するステータスコードを入手し、前記ステータスコードによって前記ステータスコードと対応する疑似コード信号を得るのに用いられる、ことを特徴とする請求項１９に記載の受信端末。
21. 前記送信端末の送信するデータがユーザー標識を含んだ場合、前記送信端末から受けたユーザー標識が前記受信端末の事前に保存したユーザー標識と同じであるか、あるいは対応関係が無いかを認証するのに用いられる判断器であって、同じまたは対応関係があった場合、前記送信端末の送信するユーザー標識が正当だと確定し、同じまたは対応関係がなければ不当だと確定する、判断器をさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の受信端末。
22. 前記受信端末は送信端末の標識情報と組の対応関係によって前記送信端末の所属する一個または数個の組を確定するのに用いられ、ここで、組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられ、あるいは、
    前記ライトガイド信号に前記送信端末の所属する一個または数個の組の標識情報をさらに携帯した場合、前記受信端末はさらに前記ライトガイド信号の携帯した一個または数個の組の標識情報によって前記送信端末の所属する一個または数個の組を確定するのに用いられ、ここで、組が当該組に属する送信端末の権限を表示するのに用いられる、ことを特徴とする請求項１８〜２１の何れかに記載の受信端末。
23. 前記送信端末の標識情報が前記送信端末のデバイス番号である、ことを特徴とする請求項１８〜２１の何れかに記載の受信端末。
24. 請求項１３〜１７の何れかに記載の可視光信号の送信端末、及び請求項１８〜２３の何れかに記載の可視光信号の受信端末を含む可視光信号処理システム。

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