JP3712669B2 - 自己クロック方式で制御された擬似ランダム雑音（ｐｎ）シーケンスの生成 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、
・ 複数のクロック値（Ｃ_t）に基づいて複数のシーケンス値（Ｚ_t）を出力する複数のシーケンス発生手段と、
・ ステップ・パターン選択信号（Ｗ _t ）に基づいて複数の可能なステップ・パターンから、前記複数のクロック値（Ｃ _t ）を含むステップ・パターンを選択するステップ・パターン発生手段と、
を備える、自己クロック方式で制御された擬似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスを生成する電気装置に関する。
また本発明は、
・ 複数のクロック値（Ｃ_t）に基づいて複数のシーケンス値（Ｚ_t）を生成し、
・ ステップ・パターン選択信号（Ｗ _t ）に基づいて複数の可能なステップ・パターンから、前記複数のクロック値（Ｃ _t ）を与えるステップ・パターンを選択する、
ステップを含む、自己クロック方式で制御された擬似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスを生成する方法に関する。
【０００２】
擬似ランダム雑音シーケンス（ＰＮシーケンス）は、多くの暗号および通信アプリケーションにおいてランダムに現れるシンボルを生成するのに用いられる。一般に暗号アプリケーションは、ストリーム秘匿を用いることにより送信情報に機密性を与える方法である。通信システムにおいて、ＰＮシーケンスは例えばホップ・シーケンスおよび／または直接拡散シーケンスを決定するスペクトラム拡散通信システムにおける拡散シーケンスとして用いられる。
【０００３】
一般に、スペクトル拡散通信システムの受信機は単一搬送周波数で送信されるディジタル信号／ビット・ストリームを受信する。ディジタル信号／ビット・ストリームは、ディジタル化された音声などの情報を含むディジタル信号／ビット・ストリームと、送信をコード化または暗号化するのに用いられるＰＮシーケンスとを組み合わせたものである。一般に、ＰＮシーケンス・ストリームの長さは情報ストリームの長さよりはるかに長い。
【０００４】
ＰＮシーケンスは最大長さ多項式を用いて生成することが多い。ＰＮシーケンスをこの方法で形成する構造（ハードウエアまたはソフトウエアで実現される）をｍシーケンス発生器と呼ぶことがある。ｍシーケンス発生器が生成するシーケンスのランダム性は、シーケンスのシンボル間に線形関係があるために非常に限られることが知られている。このため、十分多数ではあるが少数の前のシンボルが与えられると次のシンボルを予測することができる。種々のアプリケーションにおいてこれは望ましくない。したがって予測不可能性を高める効率的な方法が必要である。
【０００５】
ｍシーケンス発生器のクロック制御は、ｍシーケンス発生器の予測不可能性を高めるのに用いられる、よく知られた方法である。
多くの暗号アプリケーションでは、複数のかかるクロック制御されたｍシーケンス発生器の出力を組み合わせて最終出力シーケンスを生成する。クロック制御されたｍシーケンス発生器を組み合わせることにより生成される出力ビットは、例えば情報信号を暗号化または拡散するのに用いられるＰＮシーケンスを形成する。
【０００６】
ＧＳＭセルラ移動電話システムの秘匿発生器Ａ５／１などの既存のアプリケーションでは、関係するクロックされるｍシーケンス発生器のステッピングを制御するクロッキング信号は、クロックされるｍシーケンス発生器自体の信号から生成される。すなわち発生器は自己クロック方式である。
Ａ５／１発生器について、Ａ５／１発生器の略ブロック図を示す図１に関して詳細に説明する。
Ａ５／１発生器では、３つの信号（１０１）を３個のフィードバック・レジスタ（１０４）から取り、マッピング手段（１０２）で組み合わせて３つのクロック制御信号（１０３）を生成し、少なくとも２個（３個のことがある）のフィードバック・シフト・レジスタ（１０４）を常にステップさせる。
【０００７】
入力信号（１０１）を組み合わせると８つの可能な値があり、少なくとも２個のレジスタをステップさせる場合は、これらを４つの可能なステッピング・パターン（０，１，１）、（１，０，１）、（１，１，０）、（１，１，１）にマップする。ただし（ｘ，ｙ，ｚ）は、ｘが０の場合は第１のフィードバック・レジスタはステップせず、ｘが１の場合は第１のフィードバック・レジスタはステップすることを意味する。同様に、ｙとｚは第２と第３のフィードバック・レジスタをそれぞれ制御する。
各フィードバック・シフト・レジスタ（１０４）は４つの可能なステッピング・パターン（１０２）により少なくとも３回ステップするので、各シフト・レジスタ（１０４）は入力信号（１０１）の８つの可能な組み合わせにより６回ステップする。なぜなら、これらの８つの組み合わせは４つのステッピング・パターン（１０３）にマップされるからである。
【０００８】
接続されたｍシーケンス発生器（図示せず）をクロックする／制御する各シフト・レジスタ（１０４）をこのように均一にステップすることにより、ｍシーケンス発生器の出力を組み合わせた最終出力ＰＮシーケンスの予測不可能性を高めることができる。
しかしかかる優れたクロック機構を、例えばＡ５／１に用いられているような現在知られている方法で他の自己クロッキング方法および／または方式に実現するのは一般に非常に困難である。特に、例えばより高度の予測不可能性に必要なより多数のシフト・レジスタ（したがって、より多くのｍシーケンス発生器）を用いる方法には困難である。
【０００９】
上に述べた従来の方法が持つ別の問題は、例えば高度の予測不可能性のために例えば４個のｍシーケンス発生器（したがって、４個のシフト・レジスタ）が必要で、且つ一度に２個のシフト・レジスタだけステップする場合は、入力値の１６の組み合わせを６つの可能なステップ・パターン（０，０，１，１）、（０，１，０，１）、（１，０，０，１）、（０，１，１，０）、（１，０，１，０）、（１，１，０，０）にマップしなければならないことである。１６の組み合わせを６つのステップ・パターンだけにマップするので、現在知られている方法ではいくつかのステップ・パターンが一層頻繁に用いられる。
【００１０】
米国第４，８１７，１４５号は、カスケード方式に配列された多数の副発生器を含む擬似ランダム２進暗号シーケンスを生成する発生器を開示している。第１の副発生器は他の副発生器をクロックし／ステップし、自分は外部クロックにより一定速度で常にクロックされる。
この従来型の発生器により出力シーケンスのランダム性は向上するが、発生器の一部が規則的に動くので暗号分析を行う方が比較的簡単である。
特許明細書米国第４，０３２，７６３号は、多数の第１の発生器を備える擬似ランダム２進シーケンス発生器を開示している。これらの発生器からの出力は、多数の追加のシーケンス発生器に基づいて影響／干渉を受けて予測不可能性を高める。しかし開示された発生器は、発生器を追加する必要があるために比較的複雑である。また、第１の発生器の均一なクロッキングは一般に実現が困難である。
【００１１】
本発明の目的は、複数のＰＮシーケンス発生器を入力信号の組み合わせに関して均一にクロックする、自己クロック方式の制御されたＰＮシーケンスを生成する電気装置を提供することである。
別の目的は、クロック制御の実現に柔軟性を与え、ステップ・パターンの一層の自由を可能／利用可能にすることである。
【００１２】
この目的は、
・ 前記ステップ・パターン選択信号（Ｗ _t ）は、組み合わせ値（Ｕ _t ）と１つ以上の前に生成されたステップ・パターン選択信号（Ｗ _t-1 ）に基づいて生成され、
・ 前記複数のシーケンス発生手段は複数のステップ制御値（ｕ _t ）を更に出力し、
・ 前記組み合わせ値（Ｕ _t ）は前記複数のステップ制御値（ｕ _t ）に基づいて、且つ前記複数の前のクロック値（Ｃ _t-1 ）に基づいて与えられる、
上に述べた型の電気装置により達成される。
このように発生手段を均一にクロックするので、最終出力ＰＮシーケンス発生は高度の予測不可能性を有する。
【００１３】
また、シフト・レジスタを用いずにステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）に基づいて均一性が得られるので装置の柔軟性が高まる。なぜなら、シーケンス発生手段を制御する／クロックするステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）は、マッピング手段とシフト・レジスタの組み合わせではなく種々の信号の種々の組み合わせにより得られるからである。
高度の予測不可能性と均一性が、任意の数のシーケンス発生手段と任意の数のステッピング・パターンについて得られる。
【００１４】
また、ステップ・パターン選択信号（Ｗ _t ）を非常に簡単で予測不可能に生成する方法が得られる。なぜなら、前記ステップ・パターン選択信号（Ｗ _t ）は組み合わせ値（Ｕ _t ）と１つ以上の前に生成されたステップ・パターン選択信号（Ｗ _t-1 ）に基づいて生成されるからである。
更に、ステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）は、ハードウエアをほとんど追加することなく与えられる。
また、存在する信号を効率的に簡単に用いることができる。なぜなら、前記複数のシーケンス発生手段（２０１）は複数のステップ制御値（ｕ_t）を更に出力し、前記組み合わせ値（Ｕ_t）は、前記複数のステップ制御値（ｕ_t）に基づいて、且つ複数の前のクロック値（Ｃ_t-1）に基づいて与えられるからである。
【００１５】
前記複数の可能なステップ・パターンの数が６の場合はステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）を計算する簡単な方法が得られ、前記パターン選択信号（Ｗ_t）は式：Ｕ_t＋Ｗ_t-1ＭＯＤ６で生成される。
存在する信号を用いてステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）を計算するこのように非常に簡単な方法が得られ、しかもシーケンス発生手段のクロッキングの均一性が得られる。
【００１６】
６以外の可能なステップ・パターンの数には、他のモジュロ関数を適用してよい（例えば４つの可能なステップ・パターンではＭＯＤ４）。
または、前記複数の可能なステップ・パターンの数が６の場合は、前記パターン選択信号（Ｗ_t）は式：Ｕ_t＋ａ₁Ｗ_t-1＋ａ₂Ｗ_t-2＋ａ₃Ｗ_t-3ＭＯＤ６で生成される。ただし、ａ₁，ａ₂，ａ₃ は予め選択された定数であって、パターン選択信号（Ｗ_t）を計算する一層優れた（すなわち、一層予測不可能な出力ＰＮシーケンスを得る）方法が得られる。
【００１７】
または、前記複数の可能なステップ・パターンの数が素数でない場合は、前記パターン選択信号（Ｗ_t）は前記組み合わせ値（Ｕ_t）と前記前に生成されたステップ・パターン選択信号（Ｗ_t-1）に基づいて中国残余法を用いて生成される。 この方法ではＭＯＤ関数のいくつかの計算を同時に実行してよいので、パターン選択信号（Ｗ_t）を非常に効率的に計算することができる。
【００１８】
本発明の別の目的は、電力消費を減らす複数のステッピング・パターンを含む電気装置を提供することである。
これは前記複数の可能なステップ・パターンを（０，０，１，１）、（０，１，０，１）、（１，０，０，１）、（０，１，１，０）、（１，０，１，０）、（１，１，０，０）のように選択することにより得られる。
この方法では一度に２個の発生器だけをクロックするので、必要な電力を減らすことができる。
また、全電気装置の全電力消費は用いる特定のステッピング・パターンに関係ない。
【００１９】
好ましい実施の形態では、前記装置は出力値（Ｏｕｔ_t）を前記複数のシーケンス値（Ｚ_t）ＭＯＤ２の和として計算する関数発生手段を更に含む。
好ましい実施の形態では、前記複数のシーケンス発生手段はｍシーケンス発生器である。
【００２０】
本発明の別の目的は、ＰＮシーケンス発生器を入力信号の組み合わせに関して均一にクロックする、自己クロック方式の制御されたＰＮシーケンスを生成する方法を提供することである。
別の目的は、クロック制御の実現に柔軟性を与え、ステップ・パターンの一層の自由を可能に／利用可能にすることである。
この目的は、
・ 組み合わせ値（Ｕ _t ）と１つ以上の前に生成されたステップ・パターン選択信号（Ｗ _t-1 ）に基づいて前記ステップ・パターン選択信号（Ｗ _t ）を生成し、
・ 複数のステップ制御値（ｕ _t ）を出力し、
・ 前記複数のステップ制御値（ｕ _t ）に基づいて、且つ前記複数の前のクロック値（Ｃ _t-1 ）に基づいて前記組み合わせ値（Ｕ _t ）を与える、
ステップを更に含む上に述べた種類の前記方法により達成される。
このように発生手段／発生器は均一にクロックされるので、最終出力ＰＮシーケンス発生は高度の予測不可能性を有する。
【００２１】
また、シフト・レジスタを用いずにステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）に基づいて均一性が得られるので方法の柔軟性が高まる。なぜなら、ステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）は、マッピング手段とシフト・レジスタの組み合わせではなく種々の信号および／または値の種々の組み合わせにより多くの異なる方法で得られるからである。
【００２２】
また、ステップ・パターン選択信号（Ｗ _t ）を生成する非常に簡単な方法が得られる。なぜなら、ステップ・パターン選択信号（Ｗ _t ）は、組み合わせ値（Ｕ _t ）と１つ以上の前に生成されたステップ・パターン選択信号（Ｗ _t-1 ）に基づいて生成されるからである。
また、ステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）は、わずかな計算時間／複雑さで計算することができる。
【００２３】
また、存在する値を効率的に簡単に用いることができる。なぜなら、複数のステップ制御値（ｕ_t）が出力され、前記組み合わせ値（Ｕ_t）は、前記複数のステップ制御値（ｕ_t）に基づいて、且つ複数の前のクロック値（Ｃ_t-1）に基づいて与えられるからである。
【００２４】
１つの実施の形態では、前記複数の可能なステップ・パターンの数は６であり、前記パター選択信号（Ｗ_t）は式：Ｕ_t＋Ｗ_t-1ＭＯＤ６で生成される。
別の実施の形態では、前記複数の可能なステップ・パターンの数は６であり、前記パター選択信号（Ｗ_t）は式：Ｕ_t＋ａ₁Ｗ_t-1＋ａ₂Ｗ_t-2＋ａ₃Ｗ_t-3ＭＯＤ６で生成される。ただし、ａ₁，ａ₂，ａ₃は予め選択された定数である。
更に別の実施の形態では、前記複数の可能なステップ・パターンの数が素数でない場合は、前記パターン選択信号（Ｗ_t）は前記組み合わせ値（Ｕ_t）と前記前に生成されたステップ・パターン選択信号（Ｗ_t-1）に基づいて中国残余法を用いて生成される。
【００２５】
本発明の別の目的は、計算の複雑さを更に減らすステッピング・パターンを含む方法を提供することである。
請求項１７に示すように、これは前記複数の可能なステップ・パターンが（０，０，１，１）、（０，１，０，１）、（１，０，０，１）、（０，１，１，０）、（１，０，１，０）、（１，１，０，０）のときに得られる。
【００２６】
１つの実施の形態では、前記方法は出力値（Ｏｕｔ_t）を前記複数のシーケンス値（Ｚ_t）ＭＯＤ２の和として計算するステップを更に含む。
別の実施の形態では、前記複数のシーケンス値（Ｚ_t）は例えばソフトウエアで実現される複数のｍシーケンス発生器により生成される。
【００２７】
また本発明は携帯装置内での上に述べた方法および／または電気装置の使用に関する。好ましい実施の形態では、携帯装置は移動体電話である。
これにより、ディジタル化された音声または他の種々のディジタル情報を効率的に一層安全に暗号化することができる。
更に、一度に２個のシーケンス発生手段だけをクロックするので電力が節約になる。これは、例えば移動体電話において特に重要である。
【００２８】
本発明について、以下の図に関して詳細に説明する。
以下に、ＰＮシーケンス発生器の一例としてｍシーケンス発生器を説明するが、他の型のＰＮシーケンス発生器も同様に適用することができる。
図１は従来の発生器の略ブロック図を示す。この図についてはすでに説明した。
【００２９】
図２は、本発明に係る、出力ＰＮシーケンスを生成する４クロック制御のＰＮシーケンス発生器／発生手段（２０１）を示す。好ましくは、シーケンス発生手段（２０１）はｍシーケンス発生器である。
各発生器（２０１）のクロッキングは、それぞれが値０または１を表すシンボルのシーケンスＣ^k＝Ｃ^k ₀，Ｃ^k ₁，Ｃ^k ₂，...，（すなわち、Ｃ^k _t∈｛０，１｝）により制御される。ただし、ｔは時刻０，１，２，．．．を表し、ｋは発生器（２０１）のインデックス、すなわち、この例では１，２，３，４を表す。シーケンスＣ^k _tはシーケンスを形成するクロック値から成るクロック信号を表す。
【００３０】
ｋ番目のｍシーケンス発生器（２０１）が毎時刻に一度ステップすると、発生器（２０１）は簡単なシーケンスＸ^k＝Ｘ^k ₀，Ｘ^k ₁，Ｘ^k ₂，Ｘ^k ₃，．．．を生成する。ステッピングをＣ^kのシンボルの値により制御する場合は、次の出力シーケンスＺ^k＝Ｚ^k ₀，Ｚ^k ₁，Ｚ^k ₂，Ｚ^k ₃，．．．が生成される：

また和Σはｉ＝０からｉ＝ｔ−１までであり、ｋ＝１，２，３，４である。言い換えると、次のシンボルＺ^k _jは次のシンボルＸ^k _m（Ｃ^k _t＝１の場合）またはその次のシンボルＸ^k _m+1（Ｃ^k _t＝２の場合）である。例えば、Ｃ^k ₀＝１または２（どちらでもよい），Ｃ^k ₁＝２，Ｃ^k ₂＝２，Ｃ^k ₃＝１のとき、シーケンスＺ^k ₀＝Ｘ^k ₀，Ｚ^k ₁＝Ｘ^k ₂，Ｚ^k ₂＝Ｘ^k ₄，Ｚ^k ₃＝Ｘ^k ₅が出力される。
【００３１】
４出力シーケンスＺ¹，Ｚ²，Ｚ³，Ｚ⁴ を関数発生手段（２０３）で組み合わせる。関数発生手段（２０３）はシーケンスＺ¹，Ｚ²，Ｚ³，Ｚ⁴に所定の関数Ｆを適用して、１つの出力シーケンスＯｕｔ＝Ｏｕｔ₀、Ｏｕｔ₁，Ｏｕｔ₂，Ｏｕｔ₃，．．．を得る。
一例としてＦは

これにより１つの単一ＰＮシーケンスが得られ、４つの単一ＰＮシーケンスの組み合わせから生じる出力シーケンスとして用いられる。これにより、予測不可能性が更に高まる。
【００３２】
または、上に述べた関数以外の種類の関数、例えば単一ＰＮシーケンスの１つを選択するという簡単な方法を適用してもよい。
発生器（２０１）を制御するクロッキング信号Ｃ¹ _t，Ｃ² _t，Ｃ³ _t，Ｃ⁴ _tは毎時刻にステップ・パターン（Ｃ¹ _t，Ｃ² _t，Ｃ³ _t，Ｃ⁴ _t）を形成する。クロッキング信号は、ステップ・パターン・サブシステム（２０２）が各発生器（２０１）からステップ制御信号（ｕ^k _t）を受けて生成する。
ステップ制御信号（ｕ^k _t）はクロッキング信号（Ｃ^k _t）に依存するのが好ましい。
【００３３】
ステップ・パターン・サブシステム／ステップ・パターン発生手段（２０２）について、図３に関連して詳細に説明する。
本発明に関して用いられる発生器の数は任意の数でよいが、例として４を用いる。
図３は本発明の１つの実施の形態に係るステップ・パターン・サブシステム（２０２）を示す。図３に示す実施の形態はステップ・パターン・サブシステム（２０２）の単なる１つの可能な実施の形態である。
【００３４】
ステップ・パターン発生手段とも呼ぶサブシステム（２０２）は、各時刻に４つのステップ制御値 ｕ¹ _t，ｕ² _t，ｕ³ _t，ｕ⁴ _tを受ける。このステップ制御値とクロッキング信号Ｃ¹ _t，Ｃ² _t，Ｃ³ _t，Ｃ⁴ _tとを用いて、組み合わせ手段（３０２）により１つの組み合わせ値Ｕ_tを得る。組み合わせ値（Ｕ_t）は０，１，２，３の範囲の値を示す。
好ましくは、次の６つの可能なステッピング・パターンを選択する。すなわち、（０，０，１，１）、（０，１，０，１）、（１，０，０，１）、（０，１，１，０）、（１，０，１，０）、（１，１，０，０）。
これらの６つのステッピング・パターンは４つの接続された発生器（２０１）を均一にステップするという利点を有し、これにより予測不可能性が高まる。なぜなら、平均して、他の発生器より高い頻度でステップする発生器（２０１）は一つもないからである。
【００３５】
他の利点は、２個の発生器（２０１）だけを同時にステップするので、電気装置内の電力消費が減ることである。これは限られた電源を有する移動体電話などの携帯装置では特に大きな利点である。
これらの６つの可能なステッピング・パターンは単なる例であって、任意の数または組み合わせを適用することができる。
好ましくは、Ｕ_tは前のＣ_tの値に依存して次の方法で生成する。

組み合わせ値（Ｕ_t）を得るのに任意の他の関係を用いてよい。
【００３６】
発生器（２０１）に送るステップ・パターンをパターン選択手段（３０１）で選択するステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）は、組み合わせ値（Ｕ_t）と前に生成されたステップ・パターン選択信号（Ｗ_t-1）に基づいて生成する。前に生成されたステップ・パターン選択信号（Ｗ_t-1）は遅延要素（３０４）内に保持されている。
ステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）の生成は、組み合わせ値（Ｕ_t）と前に生成されたステップ・パターン選択信号（Ｗ_t-1）を受けてＡＤＤ／ＭＯＤ手段（３０３）内で次の方法で行う。すなわち、Ｗ_t-1＝Ｕ_t＋Ｗ_t-1ＭＯＤ６。
ステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）の値は０，１，２，３，４，５の範囲である。
【００３７】
別の実施の形態では、組み合わせ値（Ｕ_t）と複数の前に生成されたステップ・パターン選択信号Ｗ_t-1，Ｗ_t-2，Ｗ_t-3，...に基づいてステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）を生成する。これは予測不可能性に関して一層優れた特性を与える。
例えば、ステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）を式：Ｕ_t＋ａ₁Ｗ_t-1＋ａ₂Ｗ_t-2＋ａ₃Ｗ_t-3ＭＯＤ６で生成する。ただし、ａ₁，ａ₂，ａ₃は所定のアプリケーションに適した予め選択された定数である。
選択可能なパターンの数が素数でない場合、ステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）の計算は中国残余法を用いて行うことができる。例えば６つの可能なステッピング・パターンでは、ステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）は６つの素因数（６＝２ｘ３）を用いて、

を同時に計算することにより生成することができる。ただし、Ｗ² _t-1＝Ｗ_t-1 ＭＯＤ２、またＷ¹ _t-1＝Ｗ_t-1ＭＯＤ３である。
【００３８】
図４はクロック制御されたＰＮシーケンス発生器の一般化された実施の形態を示す。図に示すのはＮ個のｐｎシーケンス発生器（２０１）と、１個のステップ・パターン・サブシステム（４０２）である。サブシステム（４０２）は機能的に図２に示すステップ・パターン・サブシステム（２０２）に対応するが、Ｎ個のｐｎシーケンス発生器（２０１）からＮ個のステップ制御信号（ｕ_t ¹，...，ｕ_t ^N）を得る。
ステップ・パターン・サブシステム（４０２）は、例えば図３に関して説明したものと同様な機能性を適用することにより、ｐｎシーケンス発生器（２０１）をクロックする／制御するＮ個のクロッキング信号（Ｃ_t ¹,...，Ｃ_t ^N）をＮ個のシーケンス発生器（２０１）に与える。
【００３９】
一般化されたステップ・パターン・サブシステム（４０２）については図５に関連して説明する。
また図には関数発生手段（４０３）を示す。これは所定の関数ＦをシーケンスＺ¹,Ｚ²,...,Ｚ^Nに適用して、例えば図２に関して説明したような１つの単一出力シーケンスＯｕｔ＝Ｏｕｔ₀，Ｏｕｔ₁，Ｏｕｔ₂，Ｏｕｔ₃，...を得る。
図５はステップ・パターン・サブシステムの一般化された実施の形態を示す。図に示すのは図４のシステム（４０２）に対応するステップ・パターン・サブシステムで、Ｎ個のクロッキング信号Ｃ_tを含む１つのステップ・パターンを複数の可能なステップ・パターンから選択する。
【００４０】
ステップ・パターン・サブシステムは、各時刻にＮ個のステップ制御値ｕ¹ _t，ｕ² _t，...，ｕ^N _tをＮ個のｐｎシーケンス発生器（４０１）から受ける。最も簡単な場合 ｉ＝１,...,Ｎ でｕⁱ _tは０または１である。組み合わせ手段（５０２）はステップ制御値とパターン選択手段（５０１）からの前のステップ・パターン／クロッキング信号Ｃ¹ _t，Ｃ² _t，...,Ｃ^N _tとを用いて１つの組み合わせ値Ｕ_tを得る。
発生器（４０１）に送るステップ・パターンをパターン選択手段（５０１）で選択するステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）は、組み合わせ値（Ｕ_t）と前に生成されたステップ・パターン選択信号（Ｗ_t-1）に基づいて生成する。前に生成されたステップ・パターン選択信号（Ｗ_t-1）は遅延要素（３０４）内に保持されている。
【００４１】
ステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）の生成は、組み合わせ値（Ｕ_t）と前に生成されたステップ・パターン選択信号（Ｗ_t-1）を受けて、入力組み合わせ手段（５０３）内で行う。ステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）の生成は、本発明の特定の実施の形態に従って多くの方法で実現することができる。例えば、加法ＭＯＤ Ｍとして生成することができる。ただし、Ｍは図３に関して説明した可能なステップ・パターンの数である（図３ではＭ＝６）。
Ｍ個のステップ・パターンは、Ｎ個の要素の集合の中のｋ個の要素を含む部分集合の全ての可能な組み合わせの適当なクロック・パターンとして選んでよい。 部分集合はクロックされるべきｋ個のｐｎサブシーケンスのことを言う。
【００４２】
一般に、所定のｋについてＫ_minとＫ_maxの間の全ての値

を選んでよく、その結果は、

である。図２と図３の実施の形態では、この値はＮ＝４、ｋ＝２、Ｋ_max＝Ｋ_min＝２であった。
上に述べたように、図２と図３に示す実施の形態は図４と図５に示す実施の形態の特殊な場合であって、特定の実施の形態に従って多くの他の実施の形態が適用可能であり、各請求項に求められている本発明の範囲を制限してはならない。
【００４３】
図６は本発明に係る方法の流れ図を示す。この方法は複数のＰＮシーケンス値／シンボルを生成し、これらの中の１つを出力として選択する。一例として４個の発生器を用いる方法を説明する。
この方法はステップ（６０１）で開始する。
ステップ（６０２）で、ステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）に基づいて複数の可能なステップ・パターンから１つのステップ・パターンを選択する。
ステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）の生成は、ステップ（６０６）に関して後で説明する。
この選ばれたステップ・パターンは、後で説明するように、ＰＮシーケンス発生器が出力シーケンス値（Ｚ_t）を生成するときのモードを制御する。
【００４４】
好ましくは、次の６つの可能なステッピング・パターンを選択する。すなわち、（０，０，１，１）、（０，１，０，１）、（１，０，０，１）、（０，１，１，０）、（１，０，１，０）、（１，１，０，０）。
これらの６つの可能なステッピング・パターンは一度に２個の発生器だけをクロックするので、所定の時刻でのこの方法の計算が余り複雑でないという利点を有する。
別の利点は、これらの６つの可能なステッピング・パターンは発生器を均一にクロックするので予測不可能性が高まることである。なぜなら、シーケンス値を出力するのに他の発生器より高い頻度で用いられる発生器はないからである。
【００４５】
ステップ（６０３）で、選択されたステップ・パターンに基づいて複数のクロック値（Ｃ_t）を発生器に与える。ステップ・パターンは発生器毎に個別のクロック値を含む。例えば、ステップ・パターン（０，０，１，１）は最初の２個の発生器を制御して一度ステップさせ（次のシンボルを生成する）、最後の２個の発生器を制御して二度ステップさせる（その次のシンボルを生成する）。
クロック値（Ｃ_t）を受けた後、ステップ（６０４）で、発生器は受けたクロック値Ｃ_tに従ってＰＮシーケンス値をそれぞれ生成する。
ステップ（６０５）で、関数Ｆを適用して４つの出力シーケンスＺ¹，Ｚ²，Ｚ³，Ｚ⁴を組み合わせて、１つの出力シーケンス Ｏｕｔ＝Ｏｕｔ₀，Ｏｕｔ₁，Ｏｕｔ₂，Ｏｕｔ₃，...を得る。
【００４６】
好ましくは、Ｆは次のように定義する。

ただし、Ｚ^k _tはｋ番目の発生器が生成するシーケンス値（Ｚ_t）を示す。
このようにして、全ての生成されたシーケンス値（Ｚ_t）に関係する１つのシーケンス値（Ｏｕｔ_t）が得られる。これにより、出力シーケンス（Ｏｕｔ_t）の予測不可能性は更に向上する。
上に述べたもの以外の他の関数も同様に適用可能である。
【００４７】
ステップ（６０６）で、複数の発生器から複数のステップ制御値（ｕ_t）を与える。これらのステップ制御値（ｕ_t）とクロック値（Ｃ_t）を用いて組み合わせ値（Ｕ_t）を生成する。これを用いて、本発明に係る装置に関して説明したステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）を計算する。
好ましくは、発生器は例えばソフトウエアで実現される標準のｍシーケンス発生器であるが、他の型のＰＮシーケンス発生器を用いてもよい。
または、複数のステップを同時に実行してもよい（例えば、ステップ（６０３）と（６０６））。
【００４８】
図７は本発明の好ましい実施の形態を示す。これは本発明の電気装置を含み、および／または本発明の方法を用いる。この図は移動体電話（７０１）であって、表示手段（７０４）と、キーパッド（７０５）と、アンテナ（７０２）と、マイクロホン（７０６）と、スピーカ（７０３）を含む。本発明に係る電気装置および／または方法を含むことにより、音声信号を一層安全に暗号化することができる。追加のハードウエアおよび／または追加の計算手続きはほとんど必要ない。
【００４９】
図８ａは、情報（８０５）を送信する第１の送信局／受信局（８０３）と第２の送信局／受信局（８０４）を含む通信システム（８０１）を示す。本発明の実施の形態に係る装置または方法により生成されたＰＮシーケンスをサブコンポーネントとして用いて、第１の送信局／受信局（８０３）と第２の送信局／受信局（８０４）の間に送信される情報（８０５）を暗号化することができる。
このようにして、データやディジタル化された音声信号などの情報（８０５）を一層安全に、一層低い電力消費および／または一層簡単な計算手続きで送信することができる。
【００５０】
図７ｂは、セルラ通信システム（８０２）を形成する送信局／受信局（８０３）と移動体端末（７０１）を示す。送信局／受信局（８０３）を介して移動体端末（７０１）とネットワーク・インフラストラクチャ（図示せず）の間に送信／受信される情報（８０５）は、クロック制御されたｍシーケンス発生器が生成するＰＮシーケンスを用いる秘匿システムを用いることにより暗号化することができる。
このようにして、データやディジタル化された音声信号などの情報（７０５）を一層少ないハードウエアを用いて安全に送信することが可能になり、したがってコストと電力消費を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の発生器の略ブロック図を示す。
【図２】 本発明に係る、出力ＰＮシーケンスを生成する４個のクロック制御されたＰＮシーケンス発生器を示す。
【図３】 本発明の１つの実施の形態に係るステップ・パターン・サブシステムを示す。
【図４】 クロック制御されたＰＮシーケンス発生器の一般化された実施の形態を示す。
【図５】 ステップ・パターン・サブシステムの一般化された実施の形態を示す。
【図６】 本発明に係る方法の流れ図を示す。
【図７】 本発明に係る、電気装置を含む、および／または方法を用いる、本発明の好ましい実施の形態を示す。
【図８ａ】 本発明に係る方法および／または装置を用いるシステムの例示の実施の形態を示す。
【図８ｂ】 本発明に係る方法および／または装置を用いるシステムの例示の実施の形態を示す。

Claims (16)

1. ・ 複数のクロック値（Ｃ_t）に基づいて複数のシーケンス値（Ｚ_t）を出力する複数のシーケンス発生手段（２０１）と、
   ・ ステップ・パターン選択信号（Ｗ _t ）に基づいて複数の可能なステップ・パターンから、前記複数のクロック値（Ｃ _t ）を含むステップ・パターンを選択するステップ・パターン発生手段（２０２）と、
   を備える、自己クロック方式で制御された擬似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスを生成する電気装置であって、
   ・ 前記ステップ・パターン選択信号（Ｗ_t）は、組み合わせ値（Ｕ_t）と１つ以上の前に生成されたステップ・パターン選択信号（Ｗ_t-1）に基づいて生成され、
   ・ 前記複数のシーケンス発生手段（２０１）は複数のステップ制御値（ｕ_t）を更に出力し、
   ・ 前記組み合わせ値（Ｕ_t）は、前記複数のステップ制御値（ｕ_t）に基づいて、且つ複数の前のクロック値（Ｃ_t-1）に基づいて与えられる、
   ことを特徴とする電気装置。
2. 前記複数の可能なステップ・パターンの数は６であり、また前記パターン選択信号（Ｗ_t）はＵ_t＋Ｗ_t-1ＭＯＤ６で生成されることを特徴とする、請求項１記載の電気装置。
3. 前記複数の可能なステップ・パターンの数は６であり、また前記パターン選択信号（Ｗ_t）はＵ_t＋ａ₁Ｗ_t-1＋ａ₂Ｗ_t-2＋ａ₃Ｗ_t-3ＭＯＤ６で生成され、ａ₁，ａ₂，ａ₃は予め選択された定数であることを特徴とする、請求項１記載の電気装置。
4. 前記複数の可能なステップ・パターンの数が素数でない場合は、前記パターン選択信号（Ｗ_t）は前記組み合わせ値（Ｕ_t）と前記前に生成されたステップ・パターン選択信号（Ｗ_t-1）に基づいて中国残余法を用いて生成されることを特徴とする、請求項１記載の電気装置。
5. 前記複数の可能なステップ・パターンは（０，０，１，１）、（０，１，０，１）、（１，０，０，１）、（０，１，１，０）、（１，０，１，０）、（１，１，０，０）であることを特徴とする、請求項１−４のいずれかに記載の電気装置。
6. 前記装置は出力値（Ｏｕｔ_t）を前記複数のシーケンス値（Ｚ_t）ＭＯＤ２の和として計算する関数発生手段（２０３）を更に含むことを特徴とする、請求項１−５のいずれかに記載の電気装置。
7. 前記複数のシーケンス発生手段はｍシーケンス発生器であることを特徴とする、請求項１−６のいずれかに記載の電気装置。
8. 前記装置は移動体電話に用いられることを特徴とする、前記請求項のどれかに記載の電気装置。
9. ・ 複数のクロック値（Ｃ_t）に基づいて複数のシーケンス値（Ｚ_t）を生成し、
   ・ ステップ・パターン選択信号（Ｗ _t ）に基づいて複数の可能なステップ・パターンから、前記複数のクロック値（Ｃ _t ）を与えるステップ・パターンを選択する、
   ステップを含む、自己クロック方式で制御された擬似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスを生成する方法であって、
   組み合わせ値（Ｕ _t ）と１つ以上の前に生成されたステップ・パターン選択信号（Ｗ _t-1 ）に基づいて前記ステップ・パターン選択信号（Ｗ _t ）を生成し、
   ・ 複数のステップ制御値（ｕ _t ）を生成し、
   ・ 前記複数のステップ制御値（ｕ _t ）に基づいて、且つ複数の前のクロック値（Ｃ _t-1 ）に基づいて前記組み合わせ値（Ｕ _t ）を与える、
   ことを特徴とする、ＰＮシーケンスを生成する方法。
10. 前記複数の可能なステップ・パターンの数は６であり、また前記パターン選択信号（Ｗ_t）はＵ_t＋Ｗ_t-1ＭＯＤ６で生成されることを特徴とする、請求項９記載のＰＮシーケンスを生成する方法。
11. 前記複数の可能なステップ・パターンの数は６であり、また前記パターン選択信号（Ｗ_t）はＵ_t＋ａ₁Ｗ_t-1＋ａ₂Ｗ_t-2＋ａ₃Ｗ_t-3ＭＯＤ６で生成され、ａ₁，ａ₂，ａ₃は予め選択された定数であることを特徴とする、請求項９記載のＰＮシーケンスを生成する方法。
12. 前記複数の可能なステップ・パターンの数が素数でない場合は、前記パターン選択信号（Ｗ_t）は前記組み合わせ値（Ｕ_t）と前記前に生成されたステップ・パターン選択信号（Ｗ_t-1）に基づいて中国残余法を用いて生成されることを特徴とする、請求項９記載のＰＮシーケンスを生成する方法。
13. 前記複数の可能なステップ・パターンは（０，０，１，１）、（０，１，０，１）、（１，０，０，１）、（０，１，１，０）、（１，０，１，０）、（１，１，０，０）であることを特徴とする、請求項９−１２のいずれかに記載のＰＮシーケンスを生成する方法。
14. 前記方法は値（Ｏｕｔ_t）を前記複数のシーケンス値（Ｚ_t）ＭＯＤ２の和として計算するステップを更に含むことを特徴とする、請求項９−１３のいずれかに記載のＰＮシーケンスを生成する方法。
15. 前記複数のシーケンス値（Ｚ_t）は複数のｍシーケンス発生器が生成することを特徴とする、請求項９−１４のいずれかに記載のＰＮシーケンスを生成する方法。
16. 前記方法は移動体電話に用いられることを特徴とする、請求項９ - １５のいずれかに記載のＰＮシーケンスを生成する方法。

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