JP3948697B2 - データ通信システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はデータ通信の技術分野に属し、とくにTDMA通信におけるデータの秘匿性を向上させるための技術に属する。
【0002】
【従来の技術】
TDMA通信は、時間軸上で各局が送信すべき時間を分割して一つの回線を使用する通信方式であり、移動体通信等に適用されている。このTDMA通信においては、一定長のTDMAフレームが定められており、このフレーム内の割り当てられた一定の時間幅(タイムスロット)を用いて相手局へ信号を送出する。このようにデータをフレーム単位で伝送するデータ伝送システムにおいて、各フレームにはデータ以外の冗長ビットとしてユニークワードパターン(以下、UWパターンと記す。)を多重して通信するシステムが知られている。このデータ通信システムでは、各局では受信信号に含まれているUWパターンを検出してフレーム同期を確立し、UWパターンの検出タイミングを基準にその後に続く受信信号中のデータの分離検出等を行う。
固定パターンのUWパターンを使用するシステムでは、一度UWパターンを検出するとその後に続くデータをすべて受信することが可能となり、他に漏れては困るデータの伝送において安全性が低くなるという問題がある。また、暗号回路を付加してデータの秘匿性を高めようとすると、回路が複雑で、高価になるという問題がある。
この問題を解決するために、たとえば特開平8−195739号公報に開示されているシステムでは、送信部により送信用通信信号と多重化されるUWパターンとして、1フレーム毎に所定ビットシフトされる特殊パターンを基準UWパターンと排他的論理和演算することにより求めている。
【0003】
上記公報に記載された従来のデータ通信システムにおける送信部は、図2(a)に示すように、送信部はパラメータ設定部11、基準UWパターン発生器12、特殊パターン発生器13、シフト制御部14、加算器(排他的論理和回路)15、パラレル/シリアル変換器(P/S)16、端未装置17、送信系通信信号処理部18および多重部19より構成されている。
この送信部では、CPU等のパラメータ設定部11により基準UWパターン発生器12にパラメータを設定して所定の固定パターンのNビットの基準UWパターンをパラレル出力させるとともに、特殊パターン発生器13にパラメータを初期設定してNビットの特殊パターンをパラレル出力させる。これらの基準UWパターンと特殊パターンは加算器15に入力される。加算器15では、両パターンの対応するビット同士の排他的論理和演算が行われ、これにより送出すべきUWパターン100が生成される。
このNビツトのパラレル信号であるUWパターン100は、パラレル/シリアル変換器16によりシリアルデータに変換された後、多重部19に供給される。一方、端未装置17から送信系通信信号処理部18を通して送信用通信信号がシリアルに多重部19に供給される。多重部19は、内部のフレーム制御部20の制御により少なくとも上記のUWパターンと送信用通信信号とが時系列的に合成された固定長のフレームを構成してそれを送信データとして伝送路へ送信する。
また、フレーム制御部20は多重部19からUWパターンを送出した後、次のUWパターンを多重化するまでにUW送出終了信号101をシフト制御部14に供給し、特殊パターン発生器13の出力特殊パターンを1ビットシフトさせる。これにより、1フレーム毎にUWパターンが変更されることとなり、また、送信データがバースト信号の場合は先頭フレーム毎にパラメータ設定部11により特殊パターンが初期化される。このように、UWパターンが1フレーム毎に変化するようにしたことにより、受信側で一度UWパターンを検出したとしても、その後に続くデータをすべて受信することは困難となり、データの秘匿性を高めることができる。
【0004】
一方、受信部は、図2(b)に示すように、パラメータ設定部31、基準UWパターン発生器32、特殊パターン発生器33、シフト制御部34、シリアル/パラレル変換部35、加算器36、比較部37、39、不一致数加算部38、誤り許容数発生器40、UW検出パルス送出部41、同期判定部42、タイマ43、受信系通信信号処理部44および端未装置45から構成されている。
この受信部では、受信データをシリアル/パラレル変換部35によりNビットのパラレルデータに変換した後、そのデータと特殊パターン発生器33からのNビツトパラレル特殊パターンとを加算器36に入力して、各々の対応するビット同士の排他的論理和演算を行い、その結果得られたNビツトパラレルデータと基準UWパターン発生器32からのNピツトパラレル基準UWパターンとを比較部37に入力する。ここで、特殊パターン発生器33から出力されるNビツトパラレル特殊パターンは、パラメータ設定部31により送信部と同じパターンに初期設定されている。また、基準UWパターン発生器32より出力されるNピツトパラレル基準UWパターンも、パラメータ設定部31により送信部と同じパターンに設定されている。
比較部37は、加算器36からのNビツトパラレルデータと基準UWパターン発生器32からのNピツトパラレル基準UWパターンとの対応するビット同土の値の一致/不一致を1フレーム毎に比較し、その比較結果を不一致数加算部38に供給する。
不一致数加算部38は、1フレーム毎の不一致数、すなわち誤り数を計数し、その値を比較部39に出力する。
比較部39は、不一致数加算部38による誤り数の計数値と、パラメータ設定部31によりパラメータが設定された誤り許容数発生器40により与えられる誤り許容数とを比較し、誤り数が誤り許容数以下の場合は所定の信号をUW検出パルス送出部41に出力する。
UW検出パルス送出部41は、比較部39から上記所定の信号を受け取ると、UW検出パルス102をシフト制御部34、同期判定部42およびタイマ43へそれぞれ出力する。
同期判定部42は、非同期モードになっている時に一度UW検出パルスが入力されると、それ以降フレーム周期毎に入力されるUW検出パルスの回数が後方保護回数以上であれば非同期モードから同期モードに変更し、同期モードとなっている時にフレーム周期のUW検出パルスが入力されなくなった回数が前方保護回数以上になった時に再び非同期モードに戻す同期/非向期モード連絡信号103を出力する。
【0005】
この同期/非岡期モード連絡信号103はタイマ43にも供給され、非同期モード時にUW検出パルス102がUW検出パルス送出部41より送出されるまではタイマ43をリセット状態とし、これによりタイマ43の出力が入力されるシフト制御部34は特殊パターン発生器33を初期状態に保持し、UW検出パルスが送出されると、シフト制御部34が特殊パターン発生器33より出力される特殊パターンを1ビットシフトさせる。
そして、1フレーム周期のUW検出パルス102がUW検出パルス送出部41より送出される毎に、特殊パターンが1ビツトずつシフトされることにより特殊パターンが変更されていき、UW検出パルス102の数が所定数以上になった時に同期モードとなり、受信系通信信号処理系44が受信データを処理して端末装置45に出力する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のデータ通信システムにおけるUWパターン制御方式では、特殊パターン発生器13の出力信号は、パラメータ設定部11にて設定されるパターンを、単にシフトさせているだけであるため、UWパターンのビット数毎に同一の特殊パターンが繰り返され、短い周期で同じUWパターンが出現してしまうこととなる。このため、固定パターンのUWパターンを用いた場合と比べればUWパターンが検出されるおそれは少ないものの、一度UWパターンの位置が検出されてしまうとその後に続くデータをすべて受信することが可能となり、他に漏れては困るデータの伝送において安全性が低くなるという問題があった。
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、UWパターン制御方式を改良することにより、従来よりも秘匿性の高いデータ通信を行うことができるデータ通信システム、および従来よりも簡単かつ安価な構成で秘匿性の高いデータ通信を行うことができるデータ通信システムを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、講求項1記載の発明にかかるデータ通信システムは、固定パターンである基準ユニークワードパターンを発生させる基準ユニークワードパターン発生手段と、可変パターンである特殊パターンを発生させる特殊パターン発生手段とを備え、前記基準ユニークワードパターン発生手段で発生させた基準ユニークワードパターンと前記特殊パターン発生手段で発生させた特殊パターンとを排他的論理和演算してユニークワードパターンを生成し、当該ユニークワードパターンを送信用通信信号に多重化して1フレームの信号として送信した後、前記特殊パターンを所定ビットシフトさせて前記基準ユニークワードパターンと排他的論理和演算することにより次のフレームのユニークワードパターンを生成し、当該次のフレームのユニークワードパターンを次の送信用通信信号に多重化する際に、ユニークワードパターンのフレーム内での位置を前記特殊パターンの値に応じて変化させて当該次の1フレームの信号として送信することを繰り返す送信部と、初期値が前記送信部より送信された先頭フレームのユニークワードパターン生成時に用いられた前記特殊パターンと同じパターンに設定された受信用特殊パターンを発生する特殊パターン発生手段と、当該受信用特殊パターンと受信データとの排他的論理和演算をして得たビット列と、前記基準ユニークワードパターンと同一の受信用基準ユニークワードパターンとを比較する第1の比較手段と、当該第1の比較手段による比較結果から1フレーム当りの前記受信用基準ユニークワードパターンと前記ユニークワードパターンとの不一致数を計数する加算手段と、当該加算手段により得られた不一致数が誤り許容数以下かどうか比較する第2の比較手段と、当該不一致数が該誤り許容数以下の時にユニークワード検出パルスを出力するパルス送出手段と、当該ユニークワード検出パルス数に基づいて同期/非同期を判定する同期判定手段と、当該同期判定手段により同期状態と判定されているときには、前記UW検出パルス数に基づいて前記受信用特殊パターンを所定ビットシフトさせるシフト制御手段と、受信フレームからユニークワードパターンを分離する際に当該ユニークワードパターンの当該フレーム内での位置を前記特殊パターンの値に応じて変化させる分離制御手段とを具備する受信部とを有することを持徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。なお、図2(a)、(b)に示した従来例と共通する構成要素には同じ符号を付し説明する。
【0014】
[実施の形態]
図1(a)は本発明の実施の形態のデータ通信システムにおける送信部の構成を示すブロック図、図1(b)は受信部の構成を示すブロック図である。
図1(a)に示すように、送信部1は、パラメータ設定部11、基準UWパターン発生器12、特殊パターン発生器23、シフト制御部14、加算器(排他的論理和回路)15、パラレル/シリアル変換器(P/S)16、端未装置17、送信系通信信号処理部18および多重部24より構成されており、構成上は従来例のものと似ているが、特殊パターン発生器23からの特殊パターン(信号)104を多重部24へ入力するようにした点、および多重部24の動作が従来例のものと異なっている。
この送信部1では、CPU等のパラメータ設定部11により基準UWパターン発生器12にパラメータを設定して所定の固定パターンのNビットの基準UWパターンをパラレル出力させるとともに、特殊パターン発生器23にパラメータを初期設定してNビットの特殊パターンをパラレル出力させる。これらの基準UWパターンと特殊パターンは加算器15に入力される。加算器15では、両パターンの対応するビット同士の排他的論理和演算が行われ、これにより送出すべきUWパターン100が生成される。
このNビットのパラレル信号であるUWパターン100は、パラレル/シリアル変換器16によりシリアルデータに変換された後、多重部24に供給される。一方、端未装置17から送信用通信信号が送信系通信信号処理部18を通してシリアルに多重部24に供給される。多重部24は、内部のフレーム制御部20の制御により少なくともUWパターン100と送信用通信信号とが時系列的に合成された固定長のフレームを構成してそれを送信データとして衛星回線などの伝送路へ送信する。
【0015】
フレーム制御部20は多重部24からUWパターン100を送出した後、次のUWパターン100を多重化するまでにUW送出終了信号101をシフト制御部14に供給し、特殊パターン発生器23の出力パターンを1ビットシフトさせる。これにより、従来例と同様、1フレーム毎にUWパターンが変更されることとなり、また、送信データがバースト信号の場合は先頭フレーム毎にパラメータ設定部11により特殊パターンが初期化される。
この実施の形態では更に、特殊パターン発生器23からの特殊パターン104が多重部24へ入力される。多重部24は、特殊パターン104の値に応じて、1フレーム毎にUWパターンのフレーム内での位置を変化させる処理を実施してフレームを送信する。
このように、各送信フレーム毎にUWパターン100を変更するとともに、フレーム内におけるUWパターン100の位置を変化させるようにしたことにより、上記受信部2を有しない第三者がたまたまUWパターン100を検出できたとしても、その後に続くフレームのUWパターン100を再検出することは困難であるため、全てのフレームのデータを解析することは困難となる。
【0016】
図1(b)に示すように、受信部2は、パラメータ設定部31、基準UWパターン発生器32、特殊パターン発生器33、シフト制御部34、シリアル/パラレル変換部35、加算器36、比較部37、39、不一致数加算部38、誤り許容数発生器40、UW検出パルス送出部41、同期判定部42、タイマ43、受信系通信信号処理部44および端未装置45を備えている。以上の構成は従来例のものと同じである。本実施の形態ではこれに加え、受信フレームからUWパターン100を分離する際に、UWパターン100の位置を特殊パターン105の値に応じて変化させる分離制御部50を具備している。
この受信部では、受信フレームを分離制御部50を介してシリアル/パラレル変換部35に送る。そして、シリアル/パラレル変換部35によりNビットのパラレルデータに変換した後、そのデータと特殊パターン発生器33からのNビツトパラレル特殊パターンとを加算器36に入力して、各々の対応するビット同士の排他的論理和演算を行い、その結果得られたNビツトパラレルデータと基準UWパターン発生器32からのNピツトパラレル基準UWパターンとを比較部37に入力する。ここで、特殊パターン発生器22から出力されるNビツトパラレル特殊パターンは、パラメータ設定部31により送信部と同じパターンに初期設定されている。また、基準UWパターン発生器32より出力されるNピツトパラレル基準UWパターンも、パラメータ設定部31により送信部と同じパターンに設定されている。
【0017】
比較部37は、加算器36からのNビツトパラレルデータと基準UWパターン発生器32からのNピツトパラレル基準UWパターンとの対応するビット同土の値の一致/不一致を1フレーム毎に比較し、その比較結果を不一致数加算部38に供給する。
不一致数加算部38は、1フレーム毎の不一致数、すなわち誤り数を計数し、その値を比較部39に出力する。
比較部39は、不一致数加算部38による誤り数の計数値と、パラメータ設定部31によりパラメータが設定された誤り許容数発生器40により与えられる誤り許容数とを比較し、誤り数が誤り許容数以下の場合は所定の信号をUW検出パルス送出部41に出力する。
UW検出パルス送出部41は、比較部39から上記所定の信号を受け取ると、UW検出パルス102をシフト制御部34、同期判定部42およびタイマ43へそれぞれ出力する。
同期判定部42は従来と同様に、非同期モードになっている時に一度UW検出パルスが入力されると、それ以降フレーム周期毎に入力されるUW検出パルスの回数が後方保護回数以上であれば非同期モードから同期モードに変更し、同期モードとなっている時にフレーム周期のUW検出パルスが入力されなくなった回数が前方保護回数以上になった時に再び非同期モードに戻す同期/非向期モード連絡信号103を出力する。
【0018】
この同期/非岡期モード連絡信号103はタイマ43にも供給され、非同期モード時にUW検出パルス102がUW検出パルス送出部41より送出されるまではタイマ43をリセット状態とし、これによりタイマ43の出力が入力されるシフト制御部34は特殊パターン発生器33を初期状態に保持し、UW検出パルスが送出されると、シフト制御部34が特殊パターン発生器33より出力される特殊パターンを1ビットシフトさせる。
このようにして、1フレーム周期のUW検出パルス102がUW検出パルス送出部41より送出される毎に、特殊パターンが1ビットずつシフトされることにより特殊パターンが変更されていき、UW検出パルス102の数が所定回数(後方保護回数)以上になった時に同期モードとなる。
この実施に形態では更に、特殊パターン発生器33からの特殊パターン信号105は分離制御部50へ入力される。分離制御部50は、受信フレームをシリアル/パラレル変換部35および受信系通信信号処理系44に送る際、当該受信フレーム内におけるUWパターン100の位置を特殊パターン105の値に応じて変化させる。
すなわち、特殊パターン発生器33で発生する特殊パターン105は送信部1側の特殊パターン発生器23で発生する特殊パターンと同系列の信号であり、分離制御部50は、特殊パターン発生器33からの特殊パターン105に基づいて、多重部24によるUWパターン100の移動量(ビット数)を検出し、受信フレーム内のUWパターン100の位置を移動前の位置に戻すなどの処理を行う。
上記のように、第2の実施の形態では、送信部1からフレームを送信する際に、UWパターン100を各送信フレーム毎に変更するとともに、UWパターン100の送信フレーム内での位置を1フレーム毎に変化させるようにしたため、上記受信部2を有しない第三者がたまたまUWパターン100を検出できたとしても、その後に続く全てのフレームのUWパターン100を再検出することは困難であるため、秘匿性の高いデータ通信を行うことができる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下のような効果が得られる。
請求項1のデータ通信システムでは、送信部からフレームを送信する際に、各送信フレーム毎にUWパターンを変更するとともに、UWパターンの送信フレーム内での位置を1フレーム毎に変化させるようにしたため、本発明にかかる受信部を有しない第三者がたまたまUWパターンを検出できたとしても、その後に続く全てのフレームのUWパターンを再検出することは困難であるため、秘匿性の高いデータ通信を行うことができる。また、送信部では暗号回路を用いることなくUWパターンを変更し、受信部では復号回路を用いることなくUWパターンを検出しているため、簡単で安価な構成でシステムを構築できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は本発明の実施の形態のデータ通信システムにおける送信部の構成を示すブロック図、(b)は受信部の構成を示すブロック図である。
【図2】 (a)は従来のデータ通信システムにおける送信部の構成を例示するブロック図、(b)は受信部の構成を例示するブロック図である。
【符号の説明】
1:送信部
2:受信部
11:パラメータ設定部
12:基準ユニークワードパターン発生器(基準ユニークワードパターン発生手段)
14:シフト制御部
15:加算器(排他的論理和演算手段)
16:パラレル/シリアル変換器
17:端未装置
18:送信系通信信号処理部
20:フレーム制御部
23:特殊パターン発生器(特殊パターン発生手段)
31:パラメータ設定部
32:基準ユニークワードパターン発生器
33:特殊パターン発生器
34:シフト制御部(シフト制御手段)
35:シリアル/パラレル変換部
36:加算器
37:比較部(第1の比較手段)
38:不一致数加算部(加算手段)
39:比較部(比較手段、第2の比較手段)
40:誤り許容数発生器
41:ユニークワード検出パルス送出部(パルス送出手段)
42:同期判定部(同期判定手段)
43:タイマ
44:受信系通信信号処理部
45:端未装置
100:ユニークワードパターン
102:ユニークワード検出パルス
Claims (1)
- 固定パターンである基準ユニークワードパターンを発生させる基準ユニークワードパターン発生手段と、可変パターンである特殊パターンを発生させる特殊パターン発生手段とを備え、前記基準ユニークワードパターン発生手段で発生させた基準ユニークワードパターンと前記特殊パターン発生手段で発生させた特殊パターンとを排他的論理和演算してユニークワードパターンを生成し、当該ユニークワードパターンを送信用通信信号に多重化して1フレームの信号として送信した後、前記特殊パターンを所定ビットシフトさせて前記基準ユニークワードパターンと排他的論理和演算することにより次のフレームのユニークワードパターンを生成し、当該次のフレームのユニークワードパターンを次の送信用通信信号に多重化する際に、ユニークワードパターンのフレーム内での位置を前記特殊パターンの値に応じて変化させて当該次の1フレームの信号として送信することを繰り返す送信部と、
初期値が前記送信部より送信された先頭フレームのユニークワードパターン生成時に用いられた前記特殊パターンと同じパターンに設定された受信用特殊パターンを発生する特殊パターン発生手段と、当該受信用特殊パターンと受信データとの排他的論理和演算をして得たビット列と、前記基準ユニークワードパターンと同一の受信用基準ユニークワードパターンとを比較する第1の比較手段と、当該第1の比較手段による比較結果から1フレーム当りの前記受信用基準ユニークワードパターンと前記ユニークワードパターンとの不一致数を計数する加算手段と、当該加算手段により得られた不一致数が誤り許容数以下かどうか比較する第2の比較手段と、当該不一致数が該誤り許容数以下の時にユニークワード検出パルスを出力するパルス送出手段と、当該ユニークワード検出パルス数に基づいて同期/非同期を判定する同期判定手段と、当該同期判定手段により同期状態と判定されているときには、前記UW検出パルス数に基づいて前記受信用特殊パターンを所定ビットシフトさせるシフト制御手段と、受信フレームからユニークワードパターンを分離する際に当該ユニークワードパターンの当該フレーム内での位置を前記特殊パターンの値に応じて変化させる分離制御手段とを具備する受信部とを有することを持徴とするデータ通信システム。
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