JP3373984B2 - デジタル信号受信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、暗号化されて送信
されるデジタル信号を受信するデジタル受信装置におい
て、復号化処理を行なう復号処理回路に関し、特に、上
記デジタル信号がＦＭ多重放送により伝送される多重情
報デジタル受信器における復号処理回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、新しいサービスを提供する放送の
１つとして、ＦＭステレオ放送のベースバンド信号の空
いたスペクトル領域に、デジタル信号を多重して送信す
るＦＭ多重放送の実用化が進められている。

【０００３】特に、移動体受信ＦＭ多重放送は、現行Ｆ
Ｍステレオ放送の音声信号よりも高い周波数帯に新たに
デジタル信号を多重し、交通情報、文字・図形情報など
を移動体にサービスする新しいメディアであり、以下に
述べるような利点がある。すなわち、周波数を有効に利
用できること、放送設備が簡易に実現できること、移動
体でデータが受信できることなどから、自動車などの移
動体へ交通情報を容易に伝送することができることが、
利点として挙げられる。

【０００４】たとえば、現在、自動車等に搭載されるカ
ーナビゲーションシステムは、ＣＤ−ＲＯＭ等に記録さ
れた固定記録情報をもとに動作する。このため、リアル
タイムでの渋滞情報等を運転者は知ることができない。

【０００５】したがって、上記ＦＭ多重放送は、大都市
における慢性的な交通渋滞を解消する一手段として、あ
るいは交通情報以外にも、必要な情報をいつでもどこで
もアクセスできる最も低廉な移動体向けの伝送路とし
て、その実用化が進められている。

【０００６】ＦＭ多重放送を利用して、交通情報を伝送
する場合に、有料で、会員にのみ提供する方法として、
上記交通情報を伝送するデジタル信号を暗号化する（以
下、「スクランブルをかける」と呼ぶ。）方法が提案さ
れている。

【０００７】以下、上記スクランブル方法について説明
する前に、ＦＭ多重放送におけるデータ構造の概略を説
明する。

【０００８】［ＦＭ多重放送の方式］移動受信では、マ
ルチパス妨害やフェージング妨害を受けるため、一般に
その伝送路特性は非常に劣悪である。その場合でも、で
きるだけ１度で完全に受信できるシステムが望ましい。
しかし、サービスエリア内ではトンネルの中やマルチパ
ス妨害の強い場所などがあるため、１度の受信で送信さ
れたデータを完全に受信できない場合があり、その際に
は再送信されるデータを受信して補完することが前提と
なる。ＦＭ多重放送のサービスエリアは、ＦＭステレオ
放送のサービスエリアと同等であることが望ましいが、
このサービスエリア内においても平均ビット誤り率が１
０^-2を超えるような場所がある。したがって、送信デー
タの構造はこのような劣悪な伝送路特性を考慮して、そ
の誤り訂正方式およびフレーム構成が決定されている。

【０００９】移動体受信では、上記マルチパスによる妨
害もさることながら、フェージングの影響を大きく受け
る。フェージングによる極端な電圧低下によって生ずる
誤りは致命的であり、誤り訂正が不可能な場合がある。
フェージングによって生ずる誤りの平均的なバースト長
に送信データのブロック長を合わせることにより、誤り
訂正が不可能な誤りが生じた場合には、ブロックごとに
再送信されたブロックデータと置換えることで補完する
ことが可能となる。

【００１０】また、誤り訂正効果が高いことから、誤り
訂正方式としては２つのブロック符号を直交して配置し
た積符号が用いられる。したがって、データは複数のブ
ロックからなる縦方向および横方向ともに誤り訂正符号
を含む２次元的なフレーム構造をとることになる。

【００１１】そして、送信データは上記１フレーム中の
データを基本単位とする階層構造を有するデータ構造と
なる。

【００１２】以上に述べたことの具体例として、さら
に、文献 Proc. of Vehicle Navigation & Information
Systems Conference （１９９４）Ａ４−２ pp. １１
１〜１１６に開示されている、ＦＭ多重放送方式につい
て説明する。

【００１３】図７に、上記階層構造の仕様を示す。階層
１においては、伝送路特性が指定されている。通常のＦ
Ｍステレオ放送信号であるＬ＋Ｒ信号およびＬ−Ｒ信号
に加えて、Ｌ−Ｒ信号より高周波側に、多重信号が重畳
される。

【００１４】この重畳方式は、多重信号から音声信号へ
の妨害が音声変調度が小さいときに顕著となることを考
慮して、Ｌ−Ｒ信号の変調度により多重レベルをコント
ロールするＬＭＳＫ（Level controlled Minimum Shift
Keying ）方式が採用されている。

【００１５】階層２は、誤り訂正方式を含む、データの
フレーム構成が規定されている。各フレームは２７２ブ
ロックからなり、先頭には１６ビットのＢＩＣ（Block
Identification Code ）が付加され、このＢＩＣに基づ
いてフレーム同期およびブロック同期が行なわれる。２
７２ブロックのうち１９０ブロックはデータを伝送する
パケットであり、８２ブロックは列方向のパリティを伝
送するパリティパケットである。各パケットは、１７６
ビットの情報部、誤り訂正符号である１４ビットのＣＲ
Ｃ（Cyclic Redundancy Code）および８２ビットのパリ
ティ部より構成される。

【００１６】つまり、送信データはこの１フレームを基
本単位として、この段階でまず誤り訂正が行なわれる。

【００１７】階層３は、データパケットの構成を規定す
る。データパケットは、フレーム内の各行のうち、ＢＩ
Ｃ、ＣＲＣおよびパリティを除いた１７６ビットからな
る。さらに、このデータパケットは、プリフィックスと
データブロックで構成される。プリフィックスには、デ
ータの内容を識別するためのく情報が含まれ、たとえ
ば、後に述べるどの番組内容にそのデータパケットが属
するかを指定している。

【００１８】階層４は、データグループの構成を規定し
ている。データグループは１つまたは複数のデータブロ
ックで構成される。データグループにも、誤り訂正符号
であるＣＲＣが含まれ、送信データはこの階層において
も誤り訂正が行なわれる。

【００１９】階層５は番組データの構成を規定する。文
字、図形情報の番組は複数のデータグループから構成さ
れ、先頭のデータグループは番組管理データとして、番
組番号頁総数など番組全体にかかわる符号化された情報
からなる。また番組管理データに引続いてページデータ
が複数個あり、１ページごとのデータが符号化されてい
る。

【００２０】つまり、上記データ構造においては、受信
側において番組データが１まとまりの情報を示す１群の
データをなす。たとえば、交通情報であれば、番組情報
は特定の路線（高速道路等）の各ジャンクションでの混
雑状況等を示す。 ［従来のＦＭ多重放送受信装置の構成］図８は、データ
のスクランブル送信を行なわない場合における従来のＦ
Ｍ多重放送受信器１０の構成を示す概略ブロック図であ
る。

【００２１】アンテナ１２およびチューナ１４によって
受信されたＦＭ多重放送信号が、検波回路１６で検波さ
れ、さらにバンドパスフィルタ１８を経て、ＬＭＳＫ復
調回路２０に与えられる。ＬＭＳＫ復調回路２０は、Ｌ
ＭＳＫ変調されているＦＭ多重放送信号のデータ復調を
行なう。復調されたデータ信号は、同期再生回路２２に
おいて、図１３における階層において説明したとおりＢ
ＩＣに基づいてフレーム同期およびブロック同期が行な
われる。同期されたデータ信号は、誤り訂正回路２４に
おいて、パリティ符号およびＣＲＣに基づいて誤り訂正
される。

【００２２】したがって、この誤り訂正回路２４から
は、正常に受信されまたは誤り訂正が施されたＦＭ多重
放送のパケットデータ（図８における階層３において示
した構成を有する。）が出力される。

【００２３】中央演算処理装置４０（以下、ＣＰＵと呼
ぶ。）は、入力されたパケットデータに対して、データ
ブロックの抽出、データグループの再構成およびデータ
グループ段階での誤り訂正並びに番組データへの再構成
を行なった後、番組データを表示装置４２に出力する。
表示装置４２は、入力された番組データを図形あるいは
文字として出力する。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】従来のＦＭ多重放送受
信器１０は、上記のような構成であったので、ＦＭ多重
放送を利用して、情報を会員にのみ有料で提供するとい
う放送方式をとることができなかった。

【００２５】上記目的のためには、ＦＭ多重放送送信側
においては、送信データに対してスクランブルをかける
ことが必要で、受信側においては復号化処理（以下、
「デスクランブル」と呼ぶ。）を行なうことが必要であ
る。

【００２６】図９は、送信データに対してスクランブル
をかける方法および暗号化されている受信データを復号
化する方法を示す概略図である。

【００２７】図９（ａ）は、送信データに対して、スク
ランブルをかける場合の構成を、図９（ｂ）は、受信デ
ータをデスクランブルする場合の構成をそれぞれ示す。
図９（ａ）を参照して、送信データに対してスクランブ
ルをかける場合、所定のキーデータに基づいて、たとえ
ば、ｍ系列（maximum-length sequence ）を発生する擬
似ランダム２値系列生成回路６０により生成された２進
擬似乱数と送信データを、排他的論理和回路６２により
論理演算した結果が、暗号化送信データとして送信され
る。

【００２８】一方、図９（ｂ）を参照して、暗号化され
た送信データを受信する側においては、送信系において
暗号化に用いた所定のキーデータに基づいて擬似ランダ
ム２値系列生成回路６０により生成された２進擬似乱数
と暗号化されている受信データを排他的論理和回路６２
において論理演算した結果が復号化受信データとして出
力される。

【００２９】上述したスクランブル方法およびデスクラ
ンブル方法においては、以下の点が特徴的である。

【００３０】すなわち、第１には、送信側と受信側にお
いて同一のキーデータを用いていることである。

【００３１】第２には、同一のキーデータに基づいた場
合、擬似ランダム２値系列生成回路６０は、必ず所定の
２進擬似乱数（たとえば、ｍ系列）を出力することであ
る。

【００３２】第３には、２進送信データは、同一の２進
擬似データと排他的論理和演算を２回行なうと、元の値
に戻るという点である。

【００３３】図１０は、上記スクランブル方法およびデ
スクランブル方法によって送信データをスクランブルし
た場合およびデスクランブルした場合の動作を説明する
動作説明図である。

【００３４】図１０（ａ）は、送信データＴＤに対して
スクランブルをかける場合の動作を、図１０（ｂ）は、
暗号化受信データＣＲＤをデスクランブルする場合の動
作をそれぞれ示す図である。

【００３５】擬似ランダム２値系列生成回路６０の出力
ＲＳは、周期ｎで変化するｍ系列であるものとする。図
１０においては、説明を簡単にするためにデータはすべ
て４ビットであるものとする。

【００３６】図１０（ａ）を参照して、送信データＴＤ
にスクランブルをかける場合、たとえば、キーデータが
０００１であって送信データＴＤが１０１０であると
き、信号ＲＳとＴＤとの排他的論理和値は１０１１とな
る。この信号がスクランブルをかけられた暗号化送信デ
ータとして送信される。同様にして、次の送信データＴ
Ｄである１１０１に対しては、擬似ランダム２値系列生
成回路６０の出力０１００との間で排他的論理和演算が
行なわれ、暗号化送信データ１００１が送信される。信
号ＲＳは、周期ｎで変化し、送信データＴＤとこの信号
ＲＳとの排他的論理和演算結果が暗号化送信データとし
て順次送信されることになる。

【００３７】図１０（ｂ）を参照して、受信側において
も、送信側と同一のキーデータ０００１に基づいて、擬
似ランダム２値系列生成回路６０は、ｍ系列をなす信号
ＲＳを出力する。この場合、上述のとおり、同一のキー
データに基づく場合は、送信側と全く同一の２進数の系
列が周期ｎで信号ＲＳとして出力される。

【００３８】この信号ＲＳと、暗号化されている受信デ
ータＣＲＤとの排他的論理和を順次とった信号の系列
が、図１０（ｂ）の右欄に示されている。つまり、暗号
化受信データＣＲＤは、送信データＴＤに対して、同一
の信号ＲＳと排他的論理和演算を２回行なったものとな
っている。この値は、簡単な計算により、送信データＴ
Ｄと一致していることがわかる。

【００３９】以上、２進数で表わされたデジタル信号に
対するスクランブル方法およびデスクランブル方法を極
めて単純化して説明した。

【００４０】以上の説明により、ＦＭ多重放送により送
信されるデータにスクランブルをかけるためには主に、
以下の点が課題となる。

【００４１】ｉ） キーデータをいかなる構成とする
か。すなわち、上記説明においては、１つのキーデータ
（以下、マスタキーデータと呼ぶ。）に基づいて、送信
側において送信データにスクランブルをかけ、受信側に
おいて受信データのデスクランブルを行なう構成であっ
た。しかしながら、スクランブル方式の安全性を高める
ためには、上記マスタキーデータをそのままｍ系列信号
ＲＳの発生の初期データとして用いるのではなく、たと
えば、所定の論理演算を行なった値を用いる構成とする
方が望ましい。

【００４２】ｉｉ） 暗号化・復号化装置の構成をいか
にするか。スクランブル方法およびデスクランブル方法
は、基本的には、図９に示した方式で行なうことが可能
である。しかしながら、この送受信方式を、具体化する
にあたっては、送信されるデータのデータ構造等に適応
した送受信装置の構成を実現することが必要である。

【００４３】ｉｉｉ） マスタキーデータの配送をいか
に行なうか。図９において説明したスクランブル方式お
よびデスクランブル方式においては、送信系と受信系に
おいて同一のキーデータを用いることで信号にスクラン
ブルをかけ、またデスクランブルする構成であった。し
かしながら、スクランブルをかけられた送信データが容
易に解読されることのないように、その安全性を維持す
るためには、ｍ系列信号ＲＳの発生に用いるスクランブ
ルキーデータを時間とともに更新することが有効であ
る。その場合、短時間で更新を可能とするためには、電
波により伝送することが有効であり、具体的には、送信
データを伝送しているデータチャネルにより伝送するこ
とが必要となる。

【００４４】デジタル信号送受信系におけるデータのス
クランブル方法に対しては、衛星放送において、たとえ
ば、１９９３年６月に放送技術開発協議会から刊行され
た「衛星放送によるデータ放送に関する技術的条件」の
第５１頁〜第５７頁に、具体的なスクランブルまたはデ
スクランブル方法が開示されている。

【００４５】その一例を図１１〜図１３に示す。衛星放
送のスクランブルまたはデスクランブルにおいては、図
１１のＰＮ信号発生回路における初期値レジスタに対す
る初期値が、データチャネルにより伝送されたスクラン
ブルキーデータａ０〜ａ３１に基づいて設定される。そ
して初期値レジスタの値が、図１２に示す初期値修正回
路において、パケットごとに伝送される、ＣＩ，ＬＣ
１，ＬＣ２等のデータに基づいて修正された値が修正初
期値ｃ０〜ｃ３１として、図１３に示す擬似ランダム２
値系列生成回路（ＰＲＢＳ生成回路）に入力する。修正
初期値ｃ０〜ｃ３１が、ＰＲＢＳ生成回路のｍ系列を発
生するフィードバックレジスタの初期値となる。

【００４６】しかしながら、上記の衛星放送のスクラン
ブル方法は、衛星放送におけるデータ構造に依存するも
のであって、たとえば、ＦＭ多重放送に使用することは
できない。なぜなら、衛星放送によるデータ放送のデー
タパケットの構成とＦＭ多重放送によるデータ放送のデ
ータパケットの構成とはその構造が違うからである。

【００４７】したがって、本発明の主たる目的は、上記
デジタル信号送受信系におけるスクランブル方法の課題
のうち、復号化（デスクランブル）を行なう復号処理回
路を提供することである。

【００４８】この発明の他の目的は、ＦＭ多重放送のデ
ータ構造に最適な構成を有し、高速動作が可能な復号処
理回路を提供することである。

【００４９】この発明のさらに他の目的は、従来のＦＭ
多重放送受信装置の構成に対して付加することにより、
そのまま適用することが可能な復号処理回路を提供する
ことである。

【００５０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のデジタル
信号受信装置は、複数のパケットによりフレームデータ
が構成され、前記フレームデータをＦＭ放送に多重して
通信するＦＭ多重通信において、送信される前記フレー
ムデータを受信するデジタル信号受信装置であって、前
記送信データは、前記各パケットが該パケットに含まれ
る情報データの内容を定義するプリフィックスデータと
前記情報データを含むデータブロックを含むデータパケ
ットで構成され、前記プリフィックスデータは、前記デ
ータパケットが属するデータグループの番号及び該デー
タグループ中における該データパケットのデータバケッ
ト番号を含み、さらに、前記送信データが暗号化されて
伝送される場合、該送信データは、前記データグループ
番号及び／又はデータパケット番号と前記複数のデータ
パケットのうち所定のデータパケットに含まれるマスタ
キーデータとに基づいて暗号化されており、前記送信デ
ータを受信し、多重された前記フレームデータの復調を
行う復調手段と、該復調手段の出力を受けて、受信デー
タが暗号化されている場合に、前記所定データパケット
からマスタキーデータを抽出するキーデータ取出手段３
００と、前記プリフィックスデータに含まれる前記デー
タグループ番号及び／又はデータパケット番号と、前記
マスタキーデータとに基づいて、対応する前記データパ
ケットごとに暗号化された前記情報データの復号処理を
行う復号処理手段４００と、該復号処理手段の出力を受
けて、複数の前記データパケットから前記データブロッ
クを抽出し、前記データグループを再構成して出力する
データ演算手段４０と、を備え、前記復号処理手段４０
０は、受信データを順次直列に入力して直列に出力し、
かつ、記憶データを並列に出力する受信データ記憶手段
４０２と、前記データパケットごとに、前記プリフィッ
クスデータが前記受信データ記憶手段４０２に入力した
ことを検出し、並列に出力される前記記憶データに含ま
れる前記データグループ番号及び／又はデータパケット
番号と、前記キーデータ取出手段３００により抽出され
た前記マスタキーデータとに基づいて復号化信号を発生
する復号化信号発生手段４０４，４０６，４０８，４１
０と、前記受信データと前記復号化信号を受けて、対応
する前記データパケットごとに前記データブロック中の
前記情報データの復号化処理を行なう論理演算手段４１
８と、を有している。

【００５１】請求項２記載のデジタル信号受信装置は、
請求項１記載のデジタル信号受信装置の構成において、
前記受信データ記憶手段４０２の記憶容量は、前記デー
タパケットの1パケット分のビット長よりも小さい。

【００５２】請求項３記載のデジタル信号受信装置は、
請求項２記載のデジタル信号受信装置の構成において、
前記情報データは、前記データグループ番号及び／又は
データパケット番号と前記マスタキーデータとにより決
定される初期データに基づいて発生される擬似乱数列と
の排他的論理和演算により暗号化されており、前記復号
化信号発生手段４０４，４０６，４０８，４１０は、前
記初期データに基づいて前記擬似乱数列を発生し、前記
論理演算手段４１８は、前記受信データの対応する前記
データパケットごとに、前記データブロック中の前記情
報データと前記擬似乱数列との排他的論理和演算を行な
う。

【００５３】請求項４記載のデジタル信号受信装置は、
請求項３記載のデジタル信号受信装置の構成において、
前記復号化信号発生手段４０４，４０６，４０８，４１
０は、前記受信データ記憶手段４０２に入力される前記
受信データのビット数を計数するビット計数手段４０４
と、前記ビット計数手段４０４の計数値を受けて前記プ
リフィックスデータと前記計数値が対応する場合に、第
１のビット位置検出信号を出力する第１の比較手段４０
６と、前記第１のビット位置検出信号の入力に応じて、
前記受信データ記憶手段４０２から並列に受けた前記記
憶データ中の前記データグループ番号及び／又はデータ
パケット番号と、前記キーデータ取出手段３００により
抽出された前記マスタキーデータとに基づいて、前記初
期データを生成する初期データ生成手段５０１，５０３
と、前記ビット計数手段４０４の計数値を受けて、前記
データブロックと前記計数値が対応する場合、第２のビ
ット位置検出信号を出力する第２の比較手段４１０と、
前記第２のビット位置検出信号の入力に応じて、前記初
期データに基づいて、前記擬似乱数列を発生する第１の
擬似乱数列発生手段５０４，５０５，５０６，５０７と
を含む。

【００５４】請求項５記載のデジタル信号受信装置は、
請求項４記載のデジタル信号受信装置の構成において、
前記初期データ生成手段５０１，５０３は、前記データ
グループ番号及び／又はデータパケット番号に基づいて
擬似乱数を発生する第２の擬似乱数列発生手段５０１
と、前記第２の擬似乱数列発生手段５０１の出力と、前
記キーデータ取出手段３００により抽出された前記マス
タキーデータとに基づいて、前記初期データを生成する
演算手段５０３とを有する。

【００５５】請求項６記載のデジタル信号受信装置は、
請求項５記載のデジタル信号受信装置の構成において、
前記第１の擬似乱数列発生手段５０４，５０５，５０
６，５０７は、前記初期データに基づいて擬似乱数列を
発生する複数の擬似乱数発生器５０４，５０５，５０６
と、前記複数の擬似乱数発生器５０４，５０５，５０６
の出力を受けて、非線形演算を行ない、前記擬似乱数列
を出力する非線形演算手段５０７とを有する。

【００５６】

【００５７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態のＦ
Ｍ多重放送受信装置１００の構成を示す概略ブロック図
である。

【００５８】図８に示した、従来のＦＭ多重放送受信装
置１０の構成と異なる点は、誤り訂正回路２４から出力
されるパケットデータを受けて、パケットデータがスク
ランブルされているか否かを検出し、スクランブルされ
ている場合にスクランブル検出信号を活性とするスクラ
ンブル判定回路２００と、パケットデータを受けて、受
信データ中に含まれるキーデータを取出すキーデータ取
出回路３００と、パケットデータからデータグループ番
号およびデータパケット番号を抽出し、これらのデータ
とキーデータ取出回路３００からのキーデータとに基づ
いて、パケットデータ中に含まれる情報データのデスク
ランブル処理を行なう復号処理回路４００とを含む構成
となっていることである。

【００５９】すなわち、図８に示した従来のＦＭ多重放
送受信器１０と同様に、アンテナ１２およびチューナ１
４によって受信されたＦＭ多重放送信号が、検波回路１
６で検波され、さらにバンドパスフィルタ１８を経てＬ
ＭＳＫ復調回路２０に与えられる。ＬＭＳＫ復調回路２
０は、ＦＭ多重放送信号に重畳されているデータ信号を
復調し、復調されたデータ信号は、同期再生回路２２を
経て誤り訂正回路２４に与えられる。誤り訂正回路２４
からは、正常に受信され、または誤り訂正が施されたＦ
Ｍ多重放送のパケットデータが出力される。

【００６０】復号処理回路４００は、たとえば、各パケ
ットデータについて、そのパケットデータが属するデー
タグループ番号およびそのデータグループ中における当
該パケットデータのデータパケット番号を取出し、これ
らデータグループ番号およびデータパケット番号に基づ
いて、パケットデータに含まれる暗号化された情報デー
タの復号化処理を行なう。

【００６１】このとき、復号化処理にあたっては、上述
のようにデータグループ番号およびデータパケット番号
のみに基づくのではなく、データグループ番号、データ
パケット番号およびキーデータ取出回路３００により抽
出されたキーデータの３つに基づいて復号処理を行なう
という構成とすることも可能である。

【００６２】このとき、キーデータは、誤り訂正回路２
４から出力されたパケットデータのうち、たとえば、同
一のデータグループに属するデータパケットのうちの特
定のデータパケットに含まれるものとする。

【００６３】上記のような構成とすることで、同一のデ
ータグループに属するパケットデータを、キーデータ取
出回路３００により抽出された単一のキーデータに基づ
いて発生される擬似ランダム２値系列により復号する構
成に比べて、以下のような利点がある。

【００６４】すなわち、パケットごとに同一の擬似ラン
ダム２値系列によって、復号することとすると、その性
質を利用して解読される危険性が増加する。したがっ
て、パケットごとに擬似ランダム２値系列を発生する初
期値を変更する方式を用いることで、暗号化された情報
データの解読はより困難となり、送信データの秘匿性が
向上することになる。

【００６５】復号化処理回路４００から出力された復号
化受信データは、ＣＰＵ４０に入力し、従来のＦＭ多重
放送受信装置１０と同様に、番組データへの再構成が行
なわれる。

【００６６】表示装置４２は、入力された番組データを
図形あるいは文字として出力する。以上のような構成に
より、受信したパケットデータにスクランブルがかけら
れている場合、本発明構成のＦＭ多重放送受信装置１０
０を有するユーザのみが、スクランブルされた暗号デー
タを解読して読出すことが可能であり、従来のＦＭ多重
放送受信装置１０を有するユーザは、スクランブルがか
けられている送信データの内容を知ることができない。

【００６７】図２は、本発明の実施の形態における復号
処理回路４００の構成を示す概略ブロック図である。

【００６８】上記復号処理回路４００の構成および動作
の詳細について説明する前に、図６を参照して、送信さ
れるパケットデータの構成について以下説明する。

【００６９】図７における階層３において示したよう
に、データパケットは、３２ビットのプリフィックス
と、それに続く１４４ビットのデータブロックからな
る。図６は、このデータパケットのデータ構成を示すブ
ロック図である。

【００７０】プリフィックスの先頭の４ビットは、サー
ビス識別符号であり、たとえば、この値が４、５または
６である場合はこのプリフィックスの属するデータパケ
ットのデータブロックにスクランブルがかかっているも
のとする。サービス識別符号に続く１ビットの復号識別
符号は、誤り訂正を横方向のみの訂正符号で行なうかあ
るいは積符号を用いて復号するかを示す。それに続く１
ビットの情報終了符号は、データグループが終了する場
合には“１”であり、その他の場合は“０”である。さ
らにそれに続く２ビットの更新符号は、データグループ
の更新を示す。

【００７１】９〜２２ビットに存在するデータグループ
番号は、データパケットの属するデータグループを意味
し、２３〜３２ビットに存在するデータパケット番号
は、各データグループ番号ごとに伝送されるデータパケ
ットの順番を示す。

【００７２】以下の説明では、上述のとおり送信データ
にスクランブルがかかっているか否かはサービス識別符
号により識別されるものとし、スクランブルはプリフィ
ックス内のデータブロックに対してのみ行なわれている
ものとする。

【００７３】図２に戻って、本発明の実施の形態の復号
処理回路４００は、シフトレジスタ４０２と、カウンタ
回路４０４と、第１比較回路４０６と、擬似ランダム２
値系列生成回路４０８と、第２比較回路４１０と、クロ
ック回路４１２と、第２比較回路４１０の出力とクロッ
ク回路４１２の出力を受けて、擬似ランダム２値系列生
成回路４０８に論理積結果を出力するＡＮＤ回路４１４
と、第２比較回路４１０の出力と擬似ランダム２値系列
生成回路４０８の出力を受けて排他的論理和回路４１８
に論理積結果を出力するＡＮＤ回路４１６と、受信デー
タとＡＮＤ回路４１６の出力を受けて、排他的論理和演
算結果をシフトレジスタ４０２に出力する排他的論理和
回路４１８とを含む。

【００７４】シフトレジスタ４０２は、特に限定されな
いが、たとえば３２ビットのシフトレジスタであり、誤
り訂正回路２４から出力されたパケットデータが順次入
力される。カウンタ回路４０４は、シフトレジスタ４０
２内の最新の１ビットがパケット内における何ビット目
のデータであるかを示している。この場合、カウンタ回
路４０４は、１パケットのデータ長、すなわち、１７６
ビットを周期として計数動作を行なうものとする。

【００７５】第１比較回路４０６は、カウンタ回路４０
４の値が３２になる時点、すなわち、パケットデータに
おけるプリフィックスがすべてシフトレジスタ４０２に
入力した時点で、“Ｈ”レベルの信号を擬似ランダム２
値系列発生回路４０８に出力する。

【００７６】擬似ランダム２値系列発生回路４０８は、
第１比較回路４０６の出力が、“Ｈ”レベルとなるのに
応じて、シフトレジスタ４０２から並列に出力されるプ
リフィックス内に含まれるデータグループ番号およびデ
ータパケット番号を取出す。

【００７７】さらに、擬似ランダム２値系列発生回路４
０８は、予め、キーデータ取出回路３００により抽出さ
れた、同一のデータグループに属するデータパケットの
うちの特定のデータパケット中に含まれるキーデータ
と、上記データグループ番号およびデータパケット番号
とに対して、所定の論理演算を行なうことにより生成さ
れた初期値に基づいて、擬似ランダム２値系列を発生す
る。

【００７８】第２比較回路４１０は、カウンタ回路４０
４の出力と数値３２および１７６を比較し、カウンタ回
路４０４の出力が３２以上１７６未満であるならば
“Ｈ”レベルの信号を出力する。この場合は、以後に復
号処理回路４００に入力するデータは、データブロック
に属するデータであって、スクランブルがかけられて送
信されたデータにおいては、スクランブルされている範
囲に相当することになる。

【００７９】クロック回路４１２は、クロック信号の発
生源であり、シフトレジスタ４０２、カウンタ回路４０
４、ＡＮＤ回路４１４にクロック信号を供給する。

【００８０】ＡＮＤ回路４１４は、第２比較回路４１０
の出力と、クロック回路４１２の出力を受けて、論理積
演算結果を擬似ランダム２値系列発生回路４０８に出力
する。つまり、第２比較回路４１０の出力が“Ｈ”レベ
ルである期間、すなわち、以後のタイミングにおいてデ
ータブロックデータが入力してくる場合に、クロック回
路４１２の出力が擬似ランダム２値系列生成回路４０８
に出力されることになる。

【００８１】擬似ランダム２値系列生成回路４０８は、
ＡＮＤ回路４１４から出力されるクロック信号に応じ
て、後で説明するように、擬似ランダム２値系列信号を
発生する。

【００８２】ＡＮＤ回路４１６は、擬似ランダム２値系
列生成回路４０８の出力と、第２比較回路４１０の出力
を受けて、論理積演算結果を出力する。つまり、復号処
理回路４００にブロックデータが入力する期間、擬似ラ
ンダム２値系列生成回路４０８の出力がＡＮＤ回路４１
６から出力されることになる。

【００８３】なお、スクランブル判定回路２００の出力
も、このＡＮＤ回路４１６に入力する構成とし、受信デ
ータにスクランブルがかかっている場合にのみ、擬似ラ
ンダム２値系列生成回路４０８の出力がＡＮＤ回路４１
６から出力する構成とすることもできる。

【００８４】排他的論理和演算回路４１８は、ＡＮＤ回
路４１６の出力と誤り訂正回路２４から出力されるパケ
ットデータを受けて、排他的論理和演算結果をシフトレ
ジスタ４０２に出力する。つまり、この排他的論理和演
算により、図９において説明した原理に従って、暗号化
されたデータの復号処理が行なわれることになる。

【００８５】図３は、擬似ランダム２値系列生成回路４
０８の構成を示す概略ブロック図である。

【００８６】擬似ランダム２値系列生成回路４０８は、
シフトレジスタ４０２の並列出力を受ける乱数化回路５
０１と、乱数化回路５０１の出力とキーデータ取出回路
３００の出力を受ける排他的論理和回路５０３と、排他
的論理和回路５０３の出力を初期値として擬似乱数を発
生する乱数発生器５０４〜５０６と、乱数発生器５０４
〜５０６の出力を受けて、非線形演算結果を出力する非
線形回路５０７を含む。

【００８７】乱数化回路５０１は、第１比較回路４０６
の出力信号が“Ｈ”レベルとなるのに応じて、シフトレ
ジスタ４０２の第９ビットから第３２ビットの並列出
力、すなわち、データグループ番号およびデータパケッ
ト番号を受けて、乱数化処理を行なう。キーデータ取出
回路３００は、所定のデータパケットに含まれるキーデ
ータを抽出して出力する。排他的論理和回路５０３は、
キーデータ取出回路３００の出力と乱数化回路５０１の
出力の各ビットに対して排他的論理和演算を行なって初
期データとして出力する。

【００８８】乱数発生器５０４、５０５および５０６
は、第２比較回路４１０が、カウンタ回路４０４の計数
値が３２以上１７６未満であって“Ｈ”レベルの信号を
出力し、クロック回路４１２の出力がＡＮＤ回路４１４
から信号ＣＬＫ１として出力されるのに応じて、排他的
論理和回路５０３の出力を初期値として擬似ランダム２
値系列を発生するｍ系列発生器である。

【００８９】この場合、特に限定されないが、排他的論
理和回路５０３から出力される初期データのうち、所定
のビット数の上位ビットデータを乱数発生器５０４の初
期値とし、所定のビット数の中位ビットデータを乱数発
生器５０５の初期値とし、かつ、所定のビット数の下位
ビットのデータを乱数発生器５０６の初期値とする構成
とすることが可能である。

【００９０】非線形回路５０７は、乱数発生器５０４〜
５０６の出力を非線形処理して出力する。乱数発生器５
０４〜５０６を構成するｍ系列発生器は、後述するよう
に一般にフィードバックレジスタにより構成され、その
出力の擬似ランダム２値系列信号に対して、このような
非線形処理を行なうことにより、暗号の解読がより困難
な構成としている。

【００９１】図４は、乱数化回路５０１の構成を示す概
略ブロック図である。乱数化回路５０１は、データパケ
ット番号とデータグループ番号の一部が初期値として入
力されるシフトレジスタ１１０１と、シフトレジスタ１
１０１の所定のビット位置からの並列出力を受けて排他
的論理和演算結果をシフトレジスタ１１０１の入力に帰
還する排他的論理和演算回路１１０２と、データグルー
プ番号を初期値として動作するシフトレジスタ１１０３
と、シフトレジスタ１１０３の所定のビット位置からの
並列出力を受けて、排他的論理和演算結果をシフトレジ
スタ１１０３の入力に帰還する排他的論理和演算回路１
１０４と、シフトレジスタ回路１１０１および１１０３
の並列出力を受けて、組合せ演算を行なって、所定のビ
ット数の乱数値を出力する組合せ回路１１０５とを含
む。

【００９２】シフトレジスタ１１０１は、たとえば、１
４ビットのシフトレジスタである。排他的論理和演算回
路１１０２は、シフトレジスタ１１０１の適当な並列出
力、たとえば、第１３ビットおよび第１４ビットの出力
を入力とし、その出力をシフトレジスタ１１０１の入力
に帰還している。この場合、シフトレジスタ回路１１０
１と排他的論理和演算回路１１０２で構成されるフィー
ドバックレジスタは、ｍ系列発生器となっていることが
望ましい。

【００９３】シフトレジスタ１１０１は、初期値として
データパケット番号（１０ビット）とデータグループ番
号（１４ビット）の一部が設定され、所定の回数、たと
えば、１４回のシフト動作をした後に停止する。このと
き、シフトレジスタ１１０１の各並列出力は乱数化され
ている。

【００９４】シフトレジスタ１１０３は、たとえば、１
４ビットのシフトレジスタである。排他的論理和演算回
路１１０４は、シフトレジスタ１１０３の適当な並列出
力、たとえば、第１３ビットおよび第１４ビットの出力
を入力とし、その出力をシフトレジスタ１１０４の入口
に帰還している。この場合、シフトレジスタ１１０３お
よび排他的論理和回路１１０４から構成されるフィード
バックレジスタは、ｍ系列発生器となっていることが望
ましい。

【００９５】シフトレジスタ１１０３は、初期値として
データグループ番号（１４ビット）が設定され、所定の
回数、たとえば１４回のシフト動作をした後に停止す
る。このとき、シフトレジスタ１１０３の各レジスタか
らの並列出力は乱数化されている。

【００９６】組合せ回路１１０５は、シフトレジスタ１
１０１および１１０３の各レジスタからの並列出力を組
合せて、たとえば、３２ビットの出力を得ている。

【００９７】排他的論理和回路５０３は、組合せ回路１
１０５の出力とキーデータの各ビットの排他的論理和演
算を行ない、３２ビットの乱数を出力する。この３２ビ
ットの乱数が、乱数発生器５０４〜５０６にそれぞれ初
期値として与えられる。

【００９８】図５は、乱数発生器５０４〜５０６の構成
を示す概略ブロック図である。乱数発生器５０４〜５０
６は、基本的に同一の構成とすることが可能であり、図
５には、そのうちの乱数発生器５０４の構成の要部を示
すことにする。

【００９９】乱数発生器５０４は、排他的論理和回路５
０３から出力された３２ビットの乱数データが所定のビ
ット長に分配されたうちの、たとえば、Ｌビットの乱数
データが入力するＬビットのシフトレジスタ６０１と、
シフトレジスタ６０１の第Ｌビットおよび第（Ｌ−１）
ビットからの並列出力を受けて、論理演算結果をシフト
レジスタ回路６０１の入力に帰還する論理演算回路６０
２を含む。

【０１００】この場合、シフトレジスタ６０１および論
理演算回路６０２から構成されるフィードバックレジス
タがｍ系列発生器となっていれば、シフトレジスタ６０
１から出力される信号系列の最大周期は２^L-1 となる。
以上のような構成により、同一のデータグループに属す
るデータパケットのうちの特定のデータパケット中に含
まれるキーデータと、各データパケットに含まれるデー
タグループ番号およびデータパケット番号により生成さ
れた初期データに基づいて発生される擬似ランダム２値
系列信号により、暗号化されて送信された情報データを
復号化することが可能である。

【０１０１】しかも、この場合、パケットデータが通過
するシフトレジスタ４０２のビット長は、データパケッ
トのビット長よりも小さくすることが可能で、シフトレ
ジスタ段数を低減し、復号化に伴なうデータ遅延を抑制
することが可能である。

【０１０２】さらに、本構成の復号処理回路は、従来の
ＦＭ多重放送受信装置において、ＣＰＵの入力の直前に
直列に挿入することにより、そのまま受信データの復号
化処理を行なうことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のＦＭ多重放送受信装置の
構成を示す概略ブロック図である。

【図２】本発明のＦＭ多重放送受信装置における復号処
理回路４００の構成を示す概略ブロック図である。

【図３】本発明に係る復号処理回路における擬似ランダ
ム２値系列生成回路４０８の構成を示す概略ブロック図
である。

【図４】擬似ランダム２値系列生成回路４０８における
乱数化回路５０１の構成を示す概略ブロック図である。

【図５】擬似ランダム２値系列生成回路４０８における
乱数発生器５０４の構成を示す概略ブロック図である。

【図６】ＦＭ多重放送におけるパケットデータの構成を
示すブロック図である。

【図７】ＦＭ多重放送におけるデータ構造の一例を示す
仕様図である。

【図８】従来のＦＭ多重放送受信装置の構成を示す概略
ブロック図である。

【図９】スクランブル方法およびデスクランブル方法の
原理を示す原理図であり、（ａ）は送信系におけるスク
ランブル方法の原理を、（ｂ）は受信系におけるデスク
ランブル方法の原理を示す。

【図１０】図９に示したスクランブル方法およびデスク
ランブル方法の動作を示す動作説明図であり、（ａ）は
スクランブル方法の、（ｂ）はデスクランブル方法の動
作をそれぞれ示す。

【図１１】衛星放送によるデータ放送に用いられる擬似
乱数発生回路の一例を示すブロック図である。

【図１２】図１１に示す回路の初期値修正回路を示すブ
ロック図である。

【図１３】図１１に示す回路の擬似ランダム２値系列
（ＰＲＢＳ）生成回路の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ 従来のＦＭ多重放送受信装置 １２ アンテナ １４ チューナ １６ 検波回路 １８ バンドパスフィルタ ２０ ＬＭＳＫ復調回路 ２２ 同期再生回路 ２４ 誤り訂正回路 ４０ ＣＰＵ ４２ 表示装置 ２００ スクランブル判定回路 ３００ キーデータ取出回路 ４００ 復号処理回路 ４０２ シフトレジスタ ４０４ カウンタ回路 ４０６ 第１比較回路 ４０８ 擬似ランダム２値系列生成回路 ４１０ 第２比較回路 ４１２ クロック回路 ４１４、４１６ ＡＮＤ回路 ４１８ 排他的論理和回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 和広 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 林部 茂明 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−95296（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−79183（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04H 1/00 - 1/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のパケットによりフレームデータが
   構成され、前記フレームデータをＦＭ放送に多重して通
   信するＦＭ多重通信において、送信される前記フレーム
   データを受信するデジタル信号受信装置であって、 前記送信データは、前記各パケットが該パケットに含ま
   れる情報データの内容を定義するプリフィックスデータ
   と前記情報データを含むデータブロックを含むデータパ
   ケットで構成され、前記プリフィックスデータは、前記
   データパケットが属するデータグループの番号及び該デ
   ータグループ中における該データパケットのデータバケ
   ット番号を含み、さらに、前記送信データが暗号化され
   て伝送される場合、該送信データは、前記データグルー
   プ番号及び／又はデータパケット番号と前記複数のデー
   タパケットのうち所定のデータパケットに含まれるマス
   タキーデータとに基づいて暗号化されており、 前記送信データを受信し、多重された前記フレームデー
   タの復調を行う復調手段と、該復調手段の出力を受け
   て、受信データが暗号化されている場合に、前記所定デ
   ータパケットからマスタキーデータを抽出するキーデー
   タ取出手段３００と、前記プリフィックスデータに含ま
   れる前記データグループ番号及び／又はデータパケット
   番号と、前記マスタキーデータとに基づいて、対応する
   前記データパケットごとに暗号化された前記情報データ
   の復号処理を行う復号処理手段４００と、該復号処理手
   段の出力を受けて、複数の前記データパケットから前記
   データブロックを抽出し、前記データグループを再構成
   して出力するデータ演算手段４０と、を備え、 前記復号処理手段４００は、 受信データを順次直列に入
   力して直列に出力し、かつ、記憶データを並列に出力す
   る受信データ記憶手段４０２と、 前記データパケットごとに、前記プリフィックスデータ
   が前記受信データ記憶手段４０２に入力したことを検出
   し、並列に出力される前記記憶データに含まれる前記デ
   ータグループ番号及び／又はデータパケット番号と、前
   記キーデータ取出手段３００により抽出された前記マス
   タキーデータとに基づいて復号化信号を発生する復号化
   信号発生手段４０４，４０６，４０８，４１０と、 前記受信データと前記復号化信号を受けて、対応する前
   記データパケットごとに前記データブロック中の前記情
   報データの復号化処理を行なう論理演算手段４１８と、
   を有していることを特徴とするデジタル信号受信装置。
2. 【請求項２】 前記受信データ記憶手段４０２の記憶容
   量は、前記データパケットの1パケット分のビット長よ
   りも小さい、請求項１記載のデジタル信号受信装置。
3. 【請求項３】 前記情報データは、前記データグループ
   番号及び／又はデータパケット番号と前記マスタキーデ
   ータとにより決定される初期データに基づいて発生され
   る擬似乱数列との排他的論理和演算により暗号化されて
   おり、 前記復号化信号発生手段４０４，４０６，４０８，４１
   ０は、前記初期データに基づいて前記擬似乱数列を発生
   し、 前記論理演算手段４１８は、前記受信データの対応する
   前記データパケットごとに、前記データブロック中の前
   記情報データと前記擬似乱数列との排他的論理和演算を
   行なう、請求項２記載のデジタル信号受信装置。
4. 【請求項４】 前記復号化信号発生手段４０４，４０
   ６，４０８，４１０は、 前記受信データ記憶手段４０２に入力される前記受信デ
   ータのビット数を計数するビット計数手段４０４と、 前記ビット計数手段４０４の計数値を受けて前記プリフ
   ィックスデータと前記計数値が対応する場合に、第１の
   ビット位置検出信号を出力する第１の比較手段４０６
   と、 前記第１のビット位置検出信号の入力に応じて、前記受
   信データ記憶手段４０２から並列に受けた前記記憶デー
   タ中の前記データグループ番号及び／又はデータパケッ
   ト番号と、前記キーデータ取出手段３００により抽出さ
   れた前記マスタキーデータとに基づいて、前記初期デー
   タを生成する初期データ生成手段５０１，５０３と、 前記ビット計数手段４０４の計数値を受けて、前記デー
   タブロックと前記計数値が対応する場合、第２のビット
   位置検出信号を出力する第２の比較手段４１０と、 前記第２のビット位置検出信号の入力に応じて、前記初
   期データに基づいて、前記擬似乱数列を発生する第１の
   擬似乱数列発生手段５０４，５０５，５０６，５０７と
   を含む、請求項３記載のデジタル信号受信装置。
5. 【請求項５】 前記初期データ生成手段５０１，５０３
   は、前記データグループ番号及び／又はデータパケット番号
   に基づいて擬似乱数を発生する第２の擬似乱数列発生手
   段５０１と、 前記第２の擬似乱数列発生手段５０１の出力と、前記キ
   ーデータ取出手段３００により抽出された前記マスタキ
   ーデータとに基づいて、前記初期データを生成する演算
   手段５０３とを有する、請求項４記載のデジタル信号受
   信装置。
6. 【請求項６】 前記第１の擬似乱数列発生手段５０４，
   ５０５，５０６，５０７は、 前記初期データに基づいて擬似乱数列を発生する複数の
   擬似乱数発生器５０４，５０５，５０６と、 前記複数の擬似乱数発生器５０４，５０５，５０６の出
   力を受けて、非線形演算を行ない、前記擬似乱数列を出
   力する非線形演算手段５０７とを有する、請求項５記載
   のデジタル信号受信装置。