JP4521457B2 - 情報伝送システム - Google Patents

Description

本発明は主情報に副情報を重畳して伝送する情報伝送システムに関する。

一般に情報記録再生・情報伝送において、ユーザデータから構成される主情報の他、同期・配置認識用のアドレス情報や著作権保護等に用いる副情報が記録再生、伝送される場合が多い。副情報を記録・伝送する方法としては、主情報とともに一定区間毎に副情報を挿入・混在した形で符号化し、同一の変調方法により送信する方法が一般的である。他の方法として、主情報と副情報とを異なる符号化・変調方式により各々記録信号や伝送信号を生成した後、両者を重畳させる方法がある。

ＣＳＳ（Content Scramble System）等の著作権保護方式で利用する暗号鍵もしくはこれに関係するものを副情報とする場合がある。著作権保護方式は、著作物であるコンテンツを暗号化し、その暗号鍵を秘匿させる為、その暗号鍵を他の暗号鍵で暗号化して記憶媒体に暗号化コンテンツと一緒に記録し、違法コピー防止等がなされている。

このような著作権保護方式は再生専用装置では有効に機能するが、パーソナルコンピュータ環境では違法コピーを防止できない。暗号化されたままの暗号化コンテンツを暗号化暗号鍵も含めて丸ごとコピーすることにより、違法コピーをする違反者も出現している。このような状況の中で、秘匿情報の記録再生方式を導入した著作権保護システムが出願されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。これらは、著作権保護上秘匿性が要求される秘匿情報を、主情報とは異なる物理変調方式により記録することにより、秘匿情報の再生及び複製を困難とする方式である。これらはいずれも符号化（ここで符号化とは、誤り訂正符号化、符号変調を含む）の過程で副情報を主情報に置き換えて埋め込む方式である。

特許文献１乃至特許文献３のいずれでも、秘匿情報の変調・記録方式は、情報の符号化の過程で主情報と秘匿情報とで異なる変調方式を用いるものである。これにより、主情報再生系のみを持つ機器では、秘匿情報の再生が不可能となり、かつ主情報再生系の処理結果において秘匿情報の痕跡が残らない。このことは、一般的な光ディスクドライブ、およびこれと接続したパーソナルコンピュータを組み合わせた構成で考えた場合、パーソナルコンピュータから読み出したデータビット中には一切の秘匿情報が含まれず、これによりビットバイビット（ビット毎）コピーが防止できるという利点がある。また、秘匿情報を含む光ディスクを製造するに当たり、正規の特定ディスク製造者にのみ秘匿情報記録方式を提供する。一方、該光ディスクを再生する装置を製造するにあたり、正規の特定再生装置製造者にのみ秘匿情報再生方式を提供する。これにより、限定した、かつ必要な範囲にのみ秘匿情報記録・再生方式を開示でき、信頼できる製造者に対してのみ、審査・契約を通じて秘匿情報記録・再生方式を開示し、従って不正者による不正ディスクの製造や不正再生装置の製造を防止する役割も持つ。

このように主情報に副情報を重畳するということは、副情報の存在が主情報にとっては外乱となるので、副情報が十分再生できるとともに、主情報の再生において影響がでない程度に副情報のレベルを抑えたい要求がある。しかしながら、副情報のどの程度のレベルが適切であるかを定量的に判断する基準が存在しなかった。

また、上述したように符号化の過程で主情報に対し秘匿情報を埋め込むので、プロフェッショナルによる符号解析をなされた場合、秘匿情報の記録再生方式が解読されてしまう可能性がある。ここでいうプロフェッショナルとは、例えば、正規の光ディスク製造者と同等の製造設備や技術を有する不正ディスク製造者等を指す。

なお、上記問題は情報記憶媒体に記録再生した場合に限らず、記憶媒体の代わりに伝送媒体を用いる信号伝送においても、同様に発生する。
特開２０００−３５６０号公報（段落０００７乃至段落０００９） 特開２００３−１０９３０２号公報（段落００１０） 特開２００３−１２２６３７号公報（段落００１１）

このように主情報に副情報を重畳する際、副情報の適切なレベルが不明であった。

また、主情報に対し秘匿性のある副情報を埋め込む場合、特殊な解析によって副情報の記録再生方式が解読され、副情報が判明してしまう可能性があった。

本発明の目的は、主情報に副情報を重畳して伝送する場合に、主情報信号の伝送に対する影響（伝送品質、伝送性能等）を抑えることと、副情報の伝送性能を十分に確保することを両立することである。

また、本発明の他の目的は、主情報に副情報を重畳して伝送する際、副情報が著作権保護等に利用され、容易な複製・認知を防止したい場合、副情報の存在そのものの認知性を抑えることである。

本発明の一態様による情報伝送システムは、主情報を符号化する第１符号化手段と、副情報を符号化する第２符号化手段と、搬送波を前記第１符号化手段の出力に基づき変調する第１変調手段と、前記第２符号化手段の出力を複製し、それぞれが複数のデータ単位からなる複数の符号化副情報ユニットを生成する複製手段と、前記複製手段により生成された複数の符号化副情報ユニットを構成する複数のデータ単位の順番を前記第２符号化手段の符号化単位に固有の値に基づいて入れ替える入れ替え手段と、前記第１変調手段の出力を前記入れ替え手段によりデータ単位の順番が入れ替えられた符号化副情報ユニットに基づいてそれぞれ振幅変調する第２変調手段とを具備し、主情報信号に副情報信号を重畳して伝送信号を生成する情報伝送システムにおいて、前記伝送信号の雑音電力をσ^２、前記複数の符号化副情報ユニットの数をＮ、前記符号化副情報ユニットのビット１、ビット０に相当する振幅変調後の信号レベルをＡ、Ｂ、レベル差Ａ−Ｂをμとすると、前記第２変調手段はσ／(μ×（２^Ｎ）^１／２)が０．４以下となるように振幅変調することを特徴とする情報伝送システムである。

以上説明したように本発明によれば、副情報を記録再生／伝送する場合に、主情報信号の記録再生／伝送に対する影響（記録再生品質、伝送品質、記録再生性能、伝送性能等）を抑えることと、副情報の記録再生性能、伝送性能を十分に確保することを両立することができる。

また、本発明によれば、副情報が著作権保護等に利用され、容易な複製・認知を防止したい場合、副情報の存在そのものの認知性を抑えることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態
図１は本発明の第１の実施の形態に係る情報記録再生／伝送システムの基本的な構成を示す図である。主情報１０は符号化回路１２で符号化される。符号化回路１２は、誤り訂正符号化、記憶媒体あるいは通信路に応じた帯域制限等を目的とした変調符号化、同期符号付加等を行う。符号化回路１２から出力された符号化データは信号変調回路１４に供給される。信号変調回路１４は搬送波信号（図示せず）を主情報の符号化データに基づいて変調し、媒体へ記録される記録信号あるいは通信路に伝送される伝送信号を出力する。信号変調方式には振幅変調、周波数変調、位相変調もしくはこれらを組み合わせたもの等、さまざまな方式が存在するが、本発明は信号変調方式には依存しない。

副情報２０は符号化回路２２で符号化される。符号化回路２２は符号化回路１２と同様な処理を行う。符号化回路２２から出力された符号化データは符号複製・シャッフリング／スクランブル回路２４に供給される。符号複製・シャッフリング／スクランブル回路２４は再生時に積分処理を実施できるように副情報の符号化データを所定のデータ構成単位で複製し多重化する。同時に、符号複製・シャッフリング／スクランブル回路２４は複製したデータ構成単位間でデータの順序を入れ替えるシャッフリング処理を実施する。シャッフリングの単位はビット単位、符号単位でもよいし、複数データ単位をまたがっても良いが、秘匿性の観点からは、より細かな単位でシャッフリングすることが望ましい。なお、シャッフリングに替えて、もしくは加えてスクランブルしても良い。これにより、秘匿性がさらに向上する。スクランブル系列は、特定情報をシードとして逐次生成してもよいし、予め定めたパターンを使用しても良い。特定情報は、ディスク固有ＩＤ、別途送信されたＩＤ、秘密鍵等の秘匿情報を利用しても良い。特定情報が別の手段により秘匿されている場合、副情報の秘匿性はより高くなる。パターンの生成方法としては、Ｍ系列乱数による方法でも良いし、さらに強固な乱数系列が望ましければ、ＡＥＳ等の強固なブロック暗号を利用した系列でも良い。

信号変調回路１４の出力と符号複製・シャッフリング／スクランブル回路２４の出力は信号変調回路１６に供給される。信号変調回路１６は信号変調回路１４と同様に、信号変調回路１４の出力を符号複製・シャッフリング／スクランブル回路２４の出力に基づいて変調する。

これにより、主情報の変調信号と副情報の変調信号は重畳された状態で記憶媒体に記録／再生され、あるいは伝送媒体を介して伝送される。信号の重畳は信号変調回路１４、１６の変調方式に依存する。例えば、主情報が振幅変調され、副情報が周波数変調される場合、主情報の変調信号の周波数を副情報の変調信号で周波数変調することにより信号重畳を実施する。周波数変調にはＰＬＬを利用した一般的な周波数変調器を使用すればよい。主情報と副情報とも振幅変調される場合は、加算器もしくは乗算器により信号重畳を実施できる。いずれの変調方式をとるにせよ、副情報信号は微小であり積分によって再生が可能となること、副情報信号の情報量のほうが主情報信号に比較して少量であること、主情報信号に高記録効率、高伝送効率を見込める周波数帯域を割り当てていること、副情報信号の識別におけるフィルタリングによって主情報信号成分が十分に抑圧される必要があることから、副情報信号の周波数帯域は主情報信号の帯域よりも十分に低いことが望ましい。主情報信号の記録再生・伝送周波数帯域における中心周波数をＦmainとした場合、副情報信号の記録再生・伝送周波数帯域における中心周波数ＦsubはＦsub ＜ Ｆmain／100であればよい。また、副情報信号は主情報信号の全体にわたって重畳されていてもよいし、主情報信号の一部にのみ重畳してもよい。

媒体から読み出された信号、もしくは伝送された信号は信号検出回路２６に供給される。検出回路２６で検出された信号は主情報再生回路２８と副情報信号検出回路３２に送られる。主情報再生回路２８はビット識別・復調・復号化処理を行い、主情報３０を再生する。ビット識別処理は信号変調方式と記憶媒体・通信路の特性に応じた所定のフィルタリング、位相同期、検波等を行う処理である。副情報信号検出回路３２は副情報の信号変調方式に応じた所定の信号構成単位で同期処理を行なう。ここで、同期信号は主情報中の同期信号を利用してもよいし、副情報中に同期信号が含まれる場合にはこれを利用してもよい。ここで、副情報信号の同期処理の前後でフィルタリング処理、位相同期処理、検波処理等、副情報信号変調方式と通信路の特性に応じた方法が取られる。同期処理された副情報信号は、デシャッフリング／デスクランブル回路３４により元のデータ順序に並び替えられる。その後、複製されているデータ毎に信号積分回路３６により信号積分を実施することで、副情報信号の信号成分強調と雑音抑圧の効果を得る。ここで、積分処理に加えて、演算ビット桁制限のため平均化処理をしてもよい。ビット識別に十分な程度に強調された信号積分回路３６の出力がビット識別回路３８、復調・復号化回路４０により処理され、副情報４２が再生される。

図２は符号化回路１２（あるいは２２）の一例を示す。主情報１０または副情報２０（符号化前データ）はアドレス（パケット）情報付加回路５２でアドレス情報が付加され、訂正符号付加回路５４で訂正符号が付加された後、符号変調回路５６で変調符号化される。符号変調回路５６の出力が同期信号付加回路５８で同期信号が付加され、変調符号化データが生成される。

図３乃至図６は信号変調回路１４及び１６の部分の具体的構成の一例を示す。

図３は主情報、副情報とも変調方式は振幅変調（ＡＭ）である例を示す。搬送波信号が振幅変調回路６２に供給され、振幅変調回路６２の出力信号が振幅変調回路６４に供給される。符号化回路１２からの主情報符号化データが振幅変調回路６２に供給され、搬送波信号が主情報符号化データにより振幅変調される。符号化回路２２からの副情報符号化データが振幅変調回路６４に供給され、振幅変調回路６２において主情報符号化データにより振幅変調された搬送波信号が副情報符号化データによりさらに振幅変調される。これにより、主情報の変調信号と副情報の変調信号が重畳される。

図４は主情報の変調方式は振幅変調であり、副情報の変調方式は周波数変調（ＦＭ）である例を示す。搬送波信号が振幅変調回路６６に供給され、振幅変調回路６６の出力信号が周波数変調回路６８に供給される。符号化回路１２からの主情報符号化データが振幅変調回路６６に供給され、搬送波信号が主情報符号化データにより振幅変調される。符号化回路２２からの副情報符号化データが周波数変調回路６８に供給され、振幅変調回路６６において主情報符号化データにより振幅変調された搬送波信号が副情報符号化データによりさらに周波数変調される。これにより、主情報の変調信号と副情報の変調信号が重畳される。

図５は主情報の変調方式は振幅変調であり、副情報の変調方式は位相変調（ＰＭ）である例を示す。搬送波信号が振幅変調回路７０に供給され、振幅変調回路７０の出力信号が位相変調回路７２に供給される。符号化回路１２からの主情報符号化データが振幅変調回路７０に供給され、搬送波信号が主情報符号化データにより振幅変調される。符号化回路２２からの副情報符号化データが位相変調回路７２に供給され、振幅変調回路７０において主情報符号化データにより振幅変調された搬送波信号が副情報符号化データによりさらに位相変調される。これにより、主情報の変調信号と副情報の変調信号が重畳される。

図６は主情報の変調方式はパルス変調（パルス幅変調、パルス振幅変調等）であり、副情報の変調方式は振幅変調である例を示す。搬送波信号がパルス調回路７４に供給され、パルス変調回路７４の出力信号が振幅変調回路７６に供給される。符号化回路１２からの主情報符号化データがパルス変調回路７４に供給され、搬送波信号に対して主情報符号化データによるパルス幅、パルス密度等のパルス変調が行われる。符号化回路２２からの副情報符号化データが振幅変調回路７６に供給され、パルス変調回路７４において主情報符号化データによりパルス変調された搬送波信号が副情報符号化データによりさらに振幅変調される。これにより、主情報の変調信号と副情報の変調信号が重畳される。

図７は副情報の符号化例を示す。副情報を示すSecondary Informationに対して、所定の方法に即した誤り訂正符号（Secondary Data Parity）が生成・付加され、副情報データブロック（Secondary Data Block）が構成される。ここで、誤り訂正符号としては、一般的な巡回符号、ブロック符号等任意のものが用いられる。また、訂正符号化後の符号は、さらに帯域やパターン限定のため、所定の符号変調処理をしてもよい。例えば、任意長のビット系列を所定のテーブルに応じて別系列に置換する変調方式など任意のものが用いられる。特に、主情報への影響を低減し、副情報の検出容易性を向上するためには、符号変調方式として直流抑圧効果を持つ符号変調方式が望ましい。例えば、符号のＤＳＶ（Digital Sum Value）制御ビットを含む変調方式や、Bi-phase変調方法等である。また、副情報に同期信号を含める場合、副情報データブロックの所定単位で同期用パターンを埋め込んでもよい。

一般に、積分処理は信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を向上させる効果がある。例えば、雑音特性が白色であれば、Ｎ回の積分によって３log_２（Ｎ）ｄＢの改善効果が見込める。すなわち、副情報信号が微小で、通信路における雑音や主情報信号に起因する雑音とのＳ／Ｎ比が０ｄＢであったとしても、３２回積分することによって、１５ｄＢまで改善させることができる。積分によるＳ／Ｎ比の改善を示しているのが、図１０である。図１０の（ａ）は生データであり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ８回、１６回、３２回、６４回積分処理した後のデータを示す。ここで、積分処理は同一データを元とするビット単位で行われる。信号積分に替えて、各データ単位毎にビット識別を実施した後、同一データを元とする識別ビットにおいて多数決をすることで、識別信頼性を高める方法をとってもよい。信号対雑音比が低ければ低いほど副情報が主情報に与える影響は低減し、副情報信号の秘匿性は向上するが、一方でより多くの積分回数を再生に必要とする。図１２に積分後の副情報信号波形（図１２の（ａ））と分布（図１２の（ｂ））を示す。この例では、０レベルを閾値として２値化することで判定を行うが、−１，１をそれぞれ中心とした分布の分離性がよいほど検出率が高いことを示す。

これに基づいた副情報の検出信号の評価方法を図１３に示す。図１３は符号極性に応じた２つの分布の中心（閾値）を０とした場合に信号の絶対値をとった図である。ここで、分布の中心から閾値までの距離μ、分布の標準偏差σによって符号極性の検出率と相関のある値が計算できる。また、μ値は、副情報の変調信号量に相当する。これらから、副情報の信号検出率、秘匿性、主情報への影響低減等を定める方法として、σ、μを利用するとよいことがわかる。例えば、検出率を評価する手段としては、σ/μや誤差関数を用いた方法等があり、この上限を規定する。また、秘匿性、主情報への影響度を評価する手段としては、μ値の上限を規定する。σ/μ及びμは各々下限を規定してもよい。

図１に示したように、副情報は符号複製後シャッフリングされる。シャッフリングは副情報の再生において外乱要因となるが、主情報起因の雑音や情報記憶媒体や伝送路における雑音を白色化する効果がある。主情報や雑音が副情報信号に悪影響を及ぼす周波数帯域に特徴的な特性を持つ場合、積分によっても雑音が十分に抑圧できず、結果として信号対雑音比の改善があまり見込めないことが考えられる。特に、昨今の情報記憶媒体の高密度化、情報伝送の高速化に伴う伝送密度の高密度化を向上させるために主情報の記録再生、伝送には品質が確保できる周波数帯域の大半を割り当てている場合では、副情報の記録信号、伝送信号の周波数帯域として、副情報の検出に十分な信号対雑音比を確保できるものを割り当てることが困難なことも考えられる。このため、シャッフリングによる白色化を実施するのが望ましい。副情報が秘匿性を要する場合、積分順序を容易に類推することを困難とする効果も見込める。シャッフリングのパターンは、図８に示すようにあらかじめ定められた順序を用いてもよいし、図９のようにあらかじめ定めたパターンの生成方法により特定情報を元に逐次生成した数系列を用いてもよい。いずれの場合も、パターンは所定の乱数系列を元に生成する。乱数の生成方法としては、Ｍ系列乱数による方法でもよいし、さらに強固な乱数系列が望ましければＡＥＳ等の強固なブロック暗号を利用した系列でもよい。特定情報と結びつけ、逐次生成する場合において、特定情報はディスク固有ＩＤや、別途送信されたＩＤ、秘密鍵等の秘匿情報を利用してもよい。特定情報が別の手段により秘匿されている場合、副情報の秘匿性はより高くなる。

図８のユニット＃０〜ユニット＃Ｎ−１は副情報のＮ個の複製を示し、副情報データユニット（Secondary Data Unit）はシャッフリング後の副情報を示す。Ｎ個の複製ユニット＃０〜ユニット＃Ｎ−１は（ｍ＋ｎ）個のバイト情報Ｂからなり、バイト情報Ｂに副情報のバイトＤ_１〜Ｄ_{ｍ＋ｎ−１}のいずれかを割り当てることにより、シャッフリングが実施される。

図９はシャッフリングを行うハードウェアの一例である。副情報がシャッフリング回路７８に供給され、シャッフリング回路７８にはシャッフルパターン生成回路８０の出力が供給される。初期値またはシード（以下シードと称する）がシャッフルパターン生成回路８０に供給され、初期値に応じた乱数が発生され、乱数に応じたシャッフルパターンがシャッフリング回路７８に供給される。シャッフリング回路７８はシャッフルパターンに応じて副情報をシャッフリングする。シードはディスク固有ＩＤ、別途送信されたＩＤ、秘密鍵等の秘匿情報を利用しても良い。シードはその都度替わっても良いし、単一のシードを常に用いても良い。

媒体に記録された副情報信号、もしくは伝送された副情報信号は、図１１に示すような識別手段により処理される。信号検出回路２６から出力された副情報信号の再生信号（あるいは伝送信号）は、帯域通過フィルタ８２により雑音抑圧処理され、副情報の信号変調方式に則った検波回路８４により検出処理がなされる。ここで、帯域通過フィルタ８２のカットオフ周波数は、主情報と副情報の基準周波数が十分に離れていることから、主情報の信号成分を十分に抑圧できるものを使用する。その後、副情報に含まれる同期信号、もしくは主情報から取得した同期信号を参照し、シャッフルパターン生成回路９０により別途生成されたシャッフルパターンに応じてデシャッフリング回路８６によりデシャッフリング処理がなされる。デシャッフリングにより、元の順序の副情報信号が復元された後、同一データ毎に積分／平均回路８８により積分処理がなされる。ここで、積分処理に加えて、演算ビット桁制限のため平均化処理をしてもよい。積分後の信号は、後段のビット識別処理に入力される。なお、副情報がスクランブル処理されている場合は、デッシャフリング処理後、デスクランブル処理もされる。

副情報信号を単一データ単位では識別困難な程度に微小とすることにより、復調側で積分処理なしには副情報の再生を不可能とすることができる。さらに、シャッフリングにより積分順序を交換することにより、両者の詳細を把握していない不正機器にとって副情報の再生を困難とすることができる。ここで、符号化された副情報の単一データ単位をＭバイトとし、シャッフリングの単位を１バイトとする場合、シャッフリングのパターンとしてはＭの階乗Ｍ！分だけ存在する。また、副情報の再生に必要な積分回数をＮ回とすると、全シャッフリングパターンはＭ！×Ｎだけ存在することから、積分及びシャッフリングの詳細を把握していない不正者が全数実行によりシャッフリングパターンを特定するためにはＭ！×Ｎの試行回数が必要となる。例えば、１回の試行で必要となる時間が１ｍｓ、Ｍが１６、Ｎが３２の場合、全数試行には２０，０００年以上を要する。一方で、１回の試行で必要となる時間が１ｍｓ、Ｍが８、Ｎが３２の場合、全数の試行は２１分程度で可能となる。また、副情報の白色化の効果を得るためには出来るだけランダムなシャッフリングパターンを選択することが望ましいことや、部分的なシャッフリングパターンの特定を繰り返すことで指数的に試行回数を減らすことができることからも、Ｍ！×Ｎはできるだけ大きなパターンが望ましい。特に、Ｎに比較し、Ｍはパターン増加への影響が大きいことから、Ｍは１６以上であることが望ましい。

次に、具体例を説明する。一例として、副情報を振幅変調により伝送する場合の例を示す。送信側の信号処理部の例を図１５に示す。副情報２０は符号化回路２２により符号化された後、データ複製回路１０４によりそれぞれが所定のデータ単位から構成されるＮ個の複製１０６（ユニット＃０〜ユニット＃Ｎ−１）が生成される。ここで、各ユニットは１副情報単位でもよいし、複数の副情報から構成されていてもよいし、または１副情報の一部から構成されていてもよい。各ユニットはそれぞれ順序交換器１０８によりシャッフリングされる。

一方、初期値（シード）がシャッフルパターン生成回路１１４（図９の８０）に供給され、初期値に応じた乱数が発生され、乱数に応じたシャッフルパターン１１５（パターン＃０〜パターン＃Ｎ−１）が順序交換器１０８（図９のシャッフリング回路７８）に供給される。順序交換器１０８はシャッフルパターン生成器１１４によって生成された各パターンが示す順序情報を元に副情報の各ユニットをシャッフリングする。

その後、順序交換された各ユニットは、後段の乗算器１０２（図１の信号変調回路１６）による振幅変調における変調量を定めるため、それぞれゲイン調整器１１０へと送られ、副信号１１２（副信号＃０〜副信号＃Ｎ−１）が生成される。ここで、ゲイン調整器１１０での調整量は、副情報の複製回数Ｎを上限とする積分可能回数、及び伝送路における副情報伝送帯域での狭帯域雑音レベルから決定する。データ複製回路１０４、順序交換器１０８、ゲイン調整器１１０、シャッフルパターン生成回路１１４が図１の符号複製・シャッフリング／スクランブル回路２４を構成する。

上述したように、副情報の信号検出率、秘匿性、主情報への影響低減等を定める方法として、σ、μを利用するのがよいことを説明した。一般に、σ値は伝送路における副情報伝送帯域での狭帯域雑音を測定することで既知とすることができる。加えて、副情報信号が符号１に対してＡ、符号０に対してＢという信号レベルをとる場合、副情報信号振幅差 μ＝（Ａ−Ｂ）と、雑音電力σ^２を元に計算される副信号指標値σ／μは、図１４に示すように誤り率(bit error rate)と相関を持つ。以上より、前述した積分回数Ｎにより信号対雑音比が３log_２（Ｎ）ｄＢ向上する、すなわち単純比で（２^Ｎ）^１／２向上することから、積分によって副信号指標値はσ／(μ×（２^Ｎ）^１／２)の関係で改善する。ブロック訂正符号において、現実的な誤り率としては１０^−２以下であることが望ましいことから、図１４から積分後の副信号指標値の目標値は０．４以下である必要があることがわかる。

図１５に示すように伝送側で処理された副情報信号の受信側の信号処理部の一例を図１６に示す。図１５の回路により伝送された副情報信号は、信号検出回路２６において所定の信号検出方法により検出された後、主情報処理部及び副情報処理部に入力される。主情報処理部では、信号を元に同期処理を行い、同期処理器１２２によって生成された所定クロックにてサンプリング回路１２０によりサンプリングが実施される。サンプリングされた主情報信号はビット識別・復調・復号化回路２８によりビット識別・復調・訂正処理等の復号処理を経て主情報３０として再生される。

一方で、副情報処理部でも、フィルタ回路８２によるフィルタ処理後、同期処理器１２２で生成されたクロックにてサンプリング回路１２６によりサンプリングが実施される。その後、ＡＳＫ検波回路８４によりＡＳＫ検波処理がなされる。検波信号は主情報処理部のビット識別・復調・復号化回路２８により再生されたアドレス情報１２４に基づき、副信号系列がレジスタ１２８に保持される。各系列はシャッフルパターン生成器１３６（図１１の９０）によって生成された各パターンが示す順序情報を元に順序交換器１３０（図１１の８６）によりデシャッフリングされる。その後、積分／平均回路８８（図１の信号積分回路３６）により積分処理され、信号成分の強調がなされる。その後、二値化回路３８（図１のビット識別回路３８）によってビット識別がなされ、復号器４０により副情報が再生される。

図１５、図１６は信号伝送システムを説明したが、上記説明で、伝送とあるのを記録再生と置き換えることにより、信号記録再生システムも同様に実現される。

上述した実施例によれば、副情報により主情報信号を変調することで主情報に副情報を重畳する場合において、単一の副情報単位では再生が困難なように副情報変調量を微小とし意図的に記録信号レベルを抑え、かつ副情報の伝送周波数帯域を主情報に対し十分に低いものとし、主情報の信号品質・再生性能に対する悪影響を抑えることができる。さらに、副情報信号を複製して、多重記録し、検出側で複数の副情報単位から読み出した信号を積分することによってのみ副情報の再生を可能とすることにより、副情報検出性能を十分に確保することもできる。すなわち、主情報に副情報を重畳して記録再生／伝送する場合に、主情報信号の記録再生／伝送に対する影響（記録再生品質、伝送品質、記録再生性能、伝送性能等）を抑えることと、副情報の記録再生性能、伝送性能を十分に確保することを両立することができる。

また、副情報の重畳にあたり、上記した積分によっても抑圧困難な周波数帯域の雑音が存在する場合、これをシャッフリングにより白色化することで、ロバストな副情報再生を実現することが出来る。さらに、副情報が著作権保護等に利用される、不正容易な複製・認知を防止したい値の場合、シャッフリングにより積分順序を容易に類推できないようにすることで、不正な副情報の再生を防止することも可能となる。

また、符号化の過程ではなく、信号の変調の過程において、主情報に対し秘匿情報を重畳するので、プロフェッショナルな符号解析をなされても、秘匿情報の記録再生方式、伝送方式が解読されることがない。

変形例
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。本発明は、情報記憶媒体に信号を記録・再生する記録再生システムにも適用可能であるし、伝送媒体を介して信号を伝送する信号伝送システムにも適用可能である。

本発明の一実施形態に係る信号記録再生／伝送システムの一例を示すブロック図。 図１の符号化回路の一例を示すブロック図。 図１の信号変調回路１４、１６の部分の一例を示すブロック図。 図１の信号変調回路１４、１６の部分の他の例を示すブロック図。 図１の信号変調回路１４、１６の部分の他の例を示すブロック図。 図１の信号変調回路１４、１６の部分の他の例を示すブロック図。 図１の符号化回路２２の符号化処理の一例を示す図。 図１の符号複製・シャッフリング／スクランブル回路２４の複製・シャッフリング処理の一例を示す図。 図１の符号複製・シャッフリング／スクランブル回路２４のシャッフリング処理の他の例を示す図。 図１の信号積分回路３６の処理の一例を示す図。 図１の副情報識別手段の一例を示す図。 図１の副情報の検出信号の分布の一例を示す図。 図１の副情報の検出信号の評価の一例を示す図。 ρ／μとビットエラーレートの関係の一例を示す図。 図１の信号記録／信号伝送側の具体的な回路の一例を示す図。 図１の信号再生／伝送信号受信側の具体的な回路の一例を示す図。

符号の説明

１２、２２…符号化回路、１４、１６…信号変調回路、１８…情報記録／情報伝送回路、２４…符号複製・シャッフリング／スクランブル回路、２６…信号検出回路、２８…ビット識別・復調・復号化回路、３２…副情報信号検出回路、３４…デシャッフリング／デスクランブル回路、３６…信号積分回路、３８…ビット識別回路、４０…復調・復号化回路。

Claims (1)

1. 主情報を符号化する第１符号化手段と、
   副情報を符号化する第２符号化手段と、
   搬送波を前記第１符号化手段の出力に基づき変調する第１変調手段と、
   前記第２符号化手段の出力を複製し、それぞれが複数のデータ単位からなる複数の符号化副情報ユニットを生成する複製手段と、
   前記複製手段により生成された複数の符号化副情報ユニットを構成する複数のデータ単位の順番を前記第２符号化手段の符号化単位に固有の値に基づいて入れ替える入れ替え手段と、
   前記第１変調手段の出力を前記入れ替え手段によりデータ単位の順番が入れ替えられた符号化副情報ユニットに基づいてそれぞれ振幅変調する第２変調手段とを具備し、主情報信号に副情報信号を重畳して伝送信号を生成する情報伝送システムにおいて、
   前記伝送信号の雑音電力をσ^２、前記複数の符号化副情報ユニットの数をＮ、前記符号化副情報ユニットのビット１、ビット０に相当する振幅変調後の信号レベルをＡ、Ｂ、レベル差Ａ−Ｂをμとすると、前記第２変調手段はσ／(μ×（２^Ｎ）^１／２)が０．４以下となるように振幅変調することを特徴とする情報伝送システム。

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