JP4847889B2 - ソフトウェア無線機 - Google Patents

Description

本発明は、ソフトウェア無線機に関し、特に、セキュリティ性を高めたソフトウェア無線機に関する。

ソフトウェア無線機では、ソフトウェアを変更することやパラメータ制御することが行われ、また、ソフトウェアが動作するためのプラットフォームが使用される。
プラットフォームは、デバイスとソフトウェアとを分離する役割を有する。プラットフォームの一例としては、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）のようなオペレーティングシステム（ＯＳ）がある。このようなＯＳをプラットフォームとして使用することにより、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）デバイスがペンティアム（登録商標）であってもＡＭＤであっても、ＷｏｒｄやＥｘｃｅｌｌのようなソフトウェアを使用することが可能である。

図８には、ソフトウェア無線機におけるプラットフォームの一例を示してある。
具体的には、変復調部６１に、ＡＭ−１６ＱＡＭ等の変復調ソフトウェア７１と、ミドルウェア７２と、ＯＳ７３と、デバイスドライバ７４と、ＣＰＵデバイス７５が設けられる。そして、ミドルウェア７２と、ＯＳ７３と、デバイスドライバ７４により、プラットフォームが構成される。
プラットフォームにより、変復調ソフトウェア７１とデバイス（ＣＰＵデバイス７５）との依存を切り離すことができ、デバイスの種類にかかわらずに変復調ソフトウェア７１を実行することが可能である。このように、ソフトウェア無線機では、ソフトウェアを交換可能とするために、プラットフォームが必要となる。

ソフトウェア無線機のプラットフォームとしては、例えば、ＬｉｎｕｘやｖｘＷｏｒｋｓといったＯＳが使用されている。
このようなＯＳでは、セキュリティを考慮しなければならない。セキュリティでは、破壊やシステム情報の奪取／改竄を行える侵入（例えば、トロイの木馬等）から防御しなければならない。

また、ソフトウェア無線機では、通信機としての役割から、通信情報のデータ流出を避けるために、暗号化が必要とされる。近年、情報セキュリティの観念の浸透によって、暗号化についてもセキュリティであると解釈される。
従って、ソフトウェア無線機では、上記のような２つのセキュリティを実現することが必要とされる。

図９には、ソフトウェア無線機８１に対する脅威の例を示してある。
ソフトウェア無線機８１では、電波から侵入してくるウイルス８３の攻撃／破壊行為や、接続されたネットワーク８２から侵入してくるウイルス８４の攻撃／破壊行為や、他の無線機８５により傍受された電波の解読による情報の漏洩といった脅威があり、このような脅威に対抗するセキュリティが必要とされる。

特開平１１−３３１９１１号公報

従来のソフトウェア無線機では、暗号化のみが行われていた。外部からの侵入を防ぐためには、例えば、無線通信路に識別子（ＩＤ）を付与した通信を行うこととして、無線通信路の承認行為を行って、この承認行為の結果を得てからそのＩＤを有する無線通信路を接続する方式が考えられ、この方式は無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）で使用されることが多い。

しかしながら、このような方式では、通信路の中で守備することができない領域が確実に存在してしまう。
図１０には、無線ＬＡＮのシステムの構成例を示してある。
本例のシステムは、無線ルータ９１と、認証サーバ９２と、複数のＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ ＬＡＮ）９３、９４、９５と、ゲートウェイ（ＧＡＴＥＷＡＹ）９６と、ネットワーク９７と、無線ＬＡＮの機能を有する複数のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０１、１０２、１０３、１０４を備えている。

本例でのシステムでは、認証サーバ９２が無許可ＰＣの無線ＬＡＮ侵入を防ぎ、ゲートウェイ９６がネットワーク９７からのウイルス１１３の侵入を防ぎ、無線ルータ９１がネットワーク９７からのウイルス１１２の侵入を防ぐが、ウイルス１１１が無線通信から侵入して無線ルータ９１を攻撃する場合には対策がなく守備することができない領域となっていた。
このため、例えば、承認行為を認証サーバ９２で行うとして、電波を受信してから認証サーバ９２までの通信路に交換可能な機能が必要であり、そこにプラットフォームが存在する場合には、プラットフォームに対するウイルス侵入は避けられないといった問題があった。

以上のように、従来のソフトウェア無線機では、セキュリティの面で更なる改良が要求されていた。
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、セキュリティ性を高めることができるソフトウェア無線機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、復調に使用するソフトウェアを交換することが可能なソフトウェア無線機において、次のような構成とした。
すなわち、無線通信手段が、無線により信号を受信する。変換手段が、前記無線通信手段により受信された信号をディジタルデータへ変換する。データを復調する複数の復調手段を備える。分割手段が、前記変換手段により変換されたディジタルデータを分割して、前記複数の復調手段に振り分ける。連結手段が、前記分割手段により前記複数の復調手段に振り分けられた分割後のデータが各復調手段により復調された結果を連結する。

従って、受信信号から得られるディジタルデータが分割されて複数の復調手段に振り分けられ、各復調手段では分割されたデータ（分割後のデータ）が復調されるため、例えば、受信信号にウイルスのデータが含まれていた場合においても、各復調手段ではウイルスのデータが分割されたもの（断片化されたもの）を処理することになり、ウイルスとしての機能を無効化することができる。また、各復調手段による復調結果（復調後のデータ）を連結することにより、元の並びの復調結果を得ることができる。なお、元の並びの復調結果がウイルスのデータとなる可能性はあるが、これについては例えば後段に設けられる処理部（例えば、図１に示されるセキュリティ部１２）により発見して駆除することが可能である。
このように、ソフトウェア無線機におけるセキュリティ性を高めることができる。

ここで、複数の復調手段の数としては、種々な数が用いられてもよく、例えば、２個の復調手段を用いることができ、或いは、３個以上の復調手段が用いられてもよい。
また、ディジタルデータを分割して複数の復調手段に振り分ける態様としては、種々な態様が用いられてもよく、例えば、同一の周期でディジタルデータを分割して複数の復調手段のそれぞれに周期的に振り分けるような態様を用いることができる。

以上説明したように、本発明に係るソフトウェア無線機によると、無線により受信された信号から得られるディジタルデータを分割して複数の異なる復調部に振り分けて復調を行うようにしたため、例えば、受信信号にウイルスが含まれる場合においても、復調部においてウイルスを無効化することができ、ソフトウェア無線機におけるセキュリティ性を高めることができる。

本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施例に係るソフトウェア無線機１の構成例を示してある。
本例のソフトウェア無線機１は、モデム部１１と、セキュリティ部１２と、インタフェース部１３を備えている。
セキュリティ部１２は、例えば、無線ＬＡＮの場合と同様な構成として、認証サーバ／クライアント２１と、暗号器２２を備えている。

本例のソフトウェア無線機１では、マイクから入力された音声の信号が、インタフェース部１３とセキュリティ部１２を介してモデム部１１に入力され、モデム部１１により変調されてアンテナ４１から無線により送信される。また、アンテナ４１により無線受信された信号が、モデム部１１により復調された後に、セキュリティ部１２及びインタフェース部１３を介してスピーカから音声出力される。

本例のソフトウェア無線機１は、例えば、外部のネットワークに接続されてもよい。
ネットワークからのウイルスの侵入については、インタフェース部１３とセキュリティ部１２のプラットフォーム上にウイルス対策ソフトウェア（アンチウイルスソフトウェア）を実行して動作させることにより、防ぐことが可能である。例えば、ネットワークからの侵入に対しては、インタフェース部１３のプラットフォーム上で侵入防壁ソフトウェアを実行し、ポートスキャン監視を行うことができる。また、仮に侵入されても、セキュリティ部１２のプラットフォーム上で即時発見と駆除が可能なソフトウェアを実行することが可能である。

ところが、無線からウイルスに侵入される場合には、電波を復調して符号データが得られるまではその符号データが何であるかを判断することができないため、侵入防壁を使用することができない。つまり、侵入防壁をソフトウェア無線機１の内部に構成することになるため、セキュリティの意味が無い。また、モデム部１１では、殆どの場合、ウイルスを即時発見して駆除することを可能とするソフトウェアを実行するだけの余裕が無いため、符号データがウイルスソフトであったときには、ウイルスの実行を停止するものが無い。

ここで、図２には、モデム部１１のプラットフォームの一例を示してある。
本例のモデム部１１には、ＡＭ−１６ＱＡＭ等の変復調ソフトウェア３１と、ミドルウェア３２と、オペレーティングシステム（ＯＳ）３３と、ＣＰＵデバイス３４が設けられている。本例では、ミドルウェア３２と、ＯＳ３３により、プラットフォームが構成される。そして、このプラットフォームにより、変復調ソフトウェア３１の交換が可能である。
しかしながら、図３に示されるように、ウイルス３５の攻撃／破壊によって、変復調ソフトウェア３１とプラットフォームが危険にさらされる。

そこで、本例のソフトウェア無線機１では、モデム部１１へのウイルスの脅威に対抗する構成として、無線から侵入してくるウイルスからモデム部１１の領域を守備するセキュリティを実現する構成を設ける。
図４には、本例のモデム部１１の構成例を示してある。
本例のモデム部１１は、アンテナ４１と、電力増幅部４２と、周波数変換部４３と、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器及びＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換器を有する変換部４４と、クロック発生部４５と、スイッチ部４６と、第１の変復調部４７と、第２の変復調部４８と、符号連結部４９と、暗号部インタフェース部５０を備えている。

ここで、各変復調部４７、４８にはプラットフォームが存在し、所定のインタフェースを介して当該プラットフォームのソフトウェアをダウンロードすることにより、変復調に使用するソフトウェアを交換することが可能である。
本例では、２個の変復調部４７、４８には、同一のソフトウェアがダウンロードされて使用される。

本例のモデム部１１において行われる動作の一例を示す。
受信処理について説明する。
アンテナ４１により無線受信された信号を、電力増幅部（例えば、低雑音増幅器）４２により増幅し、周波数変換部４３により無線周波数（ＲＦ）から中間周波数（ＩＦ）へ変換し、変換部４４のＡ／Ｄ変換器によりアナログ信号からディジタルの符号データへ変換する。
クロック発生部４５は、所定の周期を有するクロック信号を発生して、スイッチ部４６及び２個の変復調部４７、４８へ出力する。

スイッチ部４６は、クロック発生部４５からのクロック信号の割り込みにより経路を切り替えるスイッチを有しており、本例では、当該クロック信号の割り込みがある毎に、変換部４４からの符号データを第１の変復調部４７へ出力する経路の状態と、変換部４４からの符号データを第２の変復調部４８へ出力する経路の状態を切り替える。これにより、変換部４４からの符号データが、第１の変復調部４７と第２の変復調部４８に振り分けられる。
各変復調部４７、４８は、それぞれ、クロック発生部４５から入力されるクロック信号に基づいて、スイッチ部４６から符号データが入力されるタイミングに応じて、入力された符号データを復調してその復調結果（復調後の符号データ）を符号連結部４９へ出力する。

符号連結部４９は、２個の変復調部４７、４８から交互のタイミングで入力される復調後の符号データを元の並びとなるように連結して、その連結結果（復調後の受信信号）を暗号部インタフェース部５０へ出力する。
暗号部インタフェース部５０は、外部（本例では、セキュリティ部１２）との間でアナログやディジタルの入出力を行う機能を有しており、符号連結部４９から入力された受信信号を外部（本例では、セキュリティ部１２）へ出力する。

図５には、２個の変復調部４７、４８及びその周辺の処理部について、受信された符号データの流れの様子の一例を示してある。
クロック信号毎に第１の変復調部４７と第２の変復調部４８が切り替えられて入力される符号データ、つまり、第１の変復調部４７と第２の変復調部４８に振り分けられる符号データは、本例では、クロック信号が同一の周期であるため、同じ長さのデータとなる。
各変復調部４７、４８は、クロック発生部４５からのクロック信号の割り込みにより、クロック同期に合わせて、復調処理の実行と停止（スリープ）を繰り返して行う。すなわち、各変復調部４７、４８は、符号データが入力されている間は復調を行い、符号データが入力されていないとき（或る復調処理の完了から次の復調処理の開始までの間）には復調を停止する。
符号連結部４９は、２個の変復調部４７、４８により復調された符号データを連結して１つの受信信号へ戻す。

図６には、符号データの復調と連結の様子の一例を示してある。
２個の変復調部４７、４８では、復調処理を実行するときと停止するときとが逆のタイミングになっており、交互に復調が行われる。
そして、符号連結部４９では、２個の変復調部４７、４８から交互のタイミングで入力される復調後の符号データを１つに連結する。

図７には、２個の変復調部４７、４８及びその周辺の処理部について、ウイルスの断片化によるプラットフォームの保護の様子の一例を示してある。
無線から侵入してくるウイルス５１のソフトウェアが受信信号に含まれていた場合においても、この受信信号から得られる符号データが２分割されて各変復調部４７、４８に入力されるため、各変復調部４７、４８に入力された符号データにおいては、ウイルス５１の符号データが断片化されたもの（ウイルスの断片）５２、５３が復調処理されることとなり、プラットフォーム上でウイルスとしては動作し得ないこととなる。そして、符号連結部４９により連結された符号データ（復調された受信信号）においてはウイルス５４（前記したウイルス５１に対応したもの）のソフトウェアが復活することになるが、直後に設けられたセキュリティ部１２により駆除されるため、セキュリティが確保される。

このように、変復調部４７、４８に存在するプラットフォームでは、ウイルスの断片のデータを扱うため、その断片はウイルスとしての機能を発揮することができず、ウイルスによる攻撃や破壊から保護される。また、符号連結部４９により連結されたデータは、ウイルスのデータである可能性があるが、符号連結部４９と暗号部インタフェース部５０はプラットフォームを有しないハードウェアであるため、ウイルスは実行されることなく、セキュリティ部１２へ送られ、そこで駆除される。これにより、ウイルスの脅威にさらされるソフトウェア無線機１のモデム部１１のプラットフォームを保護することができる。

なお、送信処理について説明する。
外部（本例では、セキュリティ部１２）から暗号部インタフェース部５０を介して入力されたデータを、符号連結部４９を介して変復調部４７、４８に入力し、変復調部４７、４８により変調し、スイッチ部４６を介して変換部４４に入力する。そして、変換部４４に入力されたデータを、変換部４４のＤ／Ａ変換器によりディジタル信号からアナログ信号へ変換し、周波数変換部４３により中間周波数（ＩＦ）から無線周波数（ＲＦ）へ変換し、電力増幅部４２により増幅して、アンテナ４１から無線により送信する。

ここで、送信処理においては、必ずしも２個の変復調部４７、４８の両方が用いられなくともよく、一例として、符号連結部４９では特に処理を行わず、スイッチ部４６のスイッチを２個の変復調部４７、４８の一方に接続した状態として、当該一方の変復調部のみを用いて変調を行うことができる。
また、送信処理においても、受信処理と同様に２個の変復調部４７、４８を交互に用いることも可能であり、一例として、符号連結部４９により暗号部インタフェース部５０からのデータを２分割して２個の変復調部４７、４８のそれぞれに交互に入力し、スイッチ部４６が２個の変復調部４７、４８のそれぞれの経路と交互に接続されるようにスイッチを切り替えて、元の並びのデータ（変調後のデータ）が変換部４４に入力されるようにすることも可能である。
また、他の構成例として、送信処理を行うための処理部と受信処理を行うための処理部とを、全部又は一部について、別個な処理部として設けるようなことも可能である。

以上のように、本例のソフトウェア無線機１では、無線から侵入するウイルスに対して、モデム部１１において、ウイルスのバイナリコードを断片化することで、ウイルスの機能を無効化することができ、外部からのハッカー／クラッカー等の侵入を防ぐことができる。
従って、本例のソフトウェア無線機１では、ウイルスからソフトウェア無線機を保護することができ、ウイルスの種類を問わない防衛法を提供することができ、ソフトウェア無線の全般に応用することが可能な防衛法を提供することができる。また、本例の構成では、例えば、ハードウェアとしては（１個の変復調部のみを用いる場合と比べて）多くなる可能性はあるが、ウイルス対策ソフトウェアを作成する必要が無いため、人件費などを安くすることができ、結果として、コストを抑えることが可能になる。

なお、本例のソフトウェア無線機１では、アンテナ４１や電力増幅部４２や周波数変換部４３により無線により信号を受信する機能により無線通信手段が構成されており、変換部４４のＡ／Ｄ変換器により受信信号をディジタルデータへ変換する機能により変換手段が構成されており、複数の変復調部４７、４８の復調機能により複数の復調手段が構成されており、クロック発生部４５やスイッチ部４６によりディジタルデータを分割して複数の復調部４７、４８に振り分ける機能により分割手段が構成されており、符号連結部４９により複数の復調部４７、４８による復調結果を連結する機能により連結手段が構成されている。

ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々なシステムや装置として提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。例えば、上記した実施例に示した構成は、ソフトウェア無線機ばかりでなく、一般の無線機に適用することも可能である。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。

本発明の一実施例に係るソフトウェア無線機の構成例を示す図である。 モデム部のプラットフォームの一例を示す図である。 モデム部のプラットフォームへのウイルスの攻撃の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係るモデム部の構成例を示す図である。 受信された符号データの流れの一例を示す図である。 符号データの復調と連結の一例を示す図である。 ウイルスの断片化によるプラットフォームの保護の一例を示す図である。 ソフトウェア無線機におけるプラットフォームの必要性を説明するための図である。 ソフトウェア無線機におけるセキュリティの必要性を説明するための図である。 無線ＬＡＮにおけるウイルスへの脆弱性を説明するための図である。

符号の説明

１、８１・・ソフトウェア無線機、 １１・・モデム部、 １２・・セキュリティ部、 １３・・インタフェース部、 ２１・・認証サーバ／クライアント、 ２２・・暗号器、 ３１、７１・・変復調ソフトウェア、 ３２、７２・・ミドルウェア、 ３３、７３・・オペレーティングシステム（ＯＳ）、 ３４、７５・・ＣＰＵデバイス、 ３５、５１、５４、８３、８４、１１１〜１１３・・ウイルス、 ４１・・アンテナ、 ４２・・電力増幅部、 ４３・・周波数変換部、 ４４・・変換部、 ４５・・クロック発生部、 ４６・・スイッチ部、 ４７、４８、６１・・変復調部、 ４９・・符号連結部、 ５０・・暗号部インタフェース部、 ５２、５３・・ウイルスの断片、 ７４・・デバイスドライバ、 ８２、９７・・ネットワーク、 ８５・・無線機、 ９１・・無線ルータ、 ９２・・認証サーバ、 ９３〜９５・・ＶＬＡＮ、 ９６・・ゲートウェイ、 １０１〜１０４・・パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、

Claims (1)

1. 復調に使用するソフトウェアを交換することが可能なソフトウェア無線機において、
   無線により信号を受信する無線通信手段と、
   前記無線通信手段により受信された信号をディジタルデータへ変換する変換手段と、
   データを復調する複数の復調手段と、
   前記変換手段により変換されたディジタルデータを分割して前記複数の復調手段に振り分ける分割手段と、
   前記分割手段により前記複数の復調手段に振り分けられた分割後のデータが各復調手段により復調された結果を元の並びとなるように連結する連結手段と、
   を備えたことを特徴とするソフトウェア無線機。

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