JPH01279650A - 信号スクランブル伝送方式および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［Ｊ卒業上の利用分！ｌ’Ｙ］ 本発明は、テレビジョンあるいはハイビジョン（高精細
度テレビジョン）なとの信号をスクランブルして伝送す
る方式に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、デ１ノビジョンあるいはハイビジョン（高精
細度デレヒシ」ン）などの信号をスクランブルして伝送
し、受信側でデスクランブルを行ない原信号を復元する
スクランブル放送力式において、 スクランブルされた放送信号と同時に送られるデスクラ
ンブルを制御するための鍵情報が伝送状態の悪化のため
に受信できなくなった場合に、その影響を軽減するため
に、 デスクランブルを制御する鍵情報を複数の部分て構成し
、一部分を予め受信機の内部に用意し、残りの部分を放
送信号とともに送ることにより、鍵情報か実時間で受信
できない場合にも、不完全なから信号か復元されるよう
にしたものである。

（従来の技術） 典型的なスクランブル伝送シスデムは第２図のような構
成となっている。映像信号や音声信号の原信号１はスク
ランブラ２でスクランブル処理され、スクランブルさ、
１１だ信号３として伝送され、受信側ではデスクランブ
ラ４でデスクランブル処理され、復元信号５が得られる
。

スクランブル処理としては種々の方式か１１［！案され
ているか、時間的に固定した方式の場合は、スクランブ
ルされた信号を解析することにより方式が破られ、盗視
聴されることが起る。従って、不正な復元を防ぐために
スクランブル方式を擬似ランダム（ＰＮ）信号６で制御
し、このＰＮ信号の発生方法を時間とともに変化させる
ことが行なわれている。このＰＮ信号はＰＮ信号発生回
路８に適当な初期値を与えて発生させるのが一般的であ
る。この初期値は図でスクランブル鍵１０として示され
ている。

ＰＮＮ信号発生絡路８出力は周期を持フており、長時間
観測すると内容が知られてしまうので、与える初期値を
比較的短時間に変化させることが必要である。

一方、受信側では正しくデスクランブルを行なうために
送信側と対応するＰＮ信号７を得る必要かある。このた
めに受信側のＰＮ信号発生回路９に加える初期値を送信
側から伝送している。このスクランブル鍵ｌＯは比較的
短時間（例えば１秒〜数秒程度）で変化させるので、そ
の情報はスクランブルされた信号と同時に実時間で受信
側へ伝送する必要がある。この情報は例えは放送電波の
中で送ると容易に第三者に知られるのて、暗号化して送
る必要があり、暗号器１１で暗号化か行なわれ、受信側
で復号器１２で復号されて使用される。

この暗号化及び復号に使用される鍵はワーク鍵１３とし
て図に示されており、別途受信側に伝送される。ワーク
鍵は比較的長い時間（例えば１ケ月〜数ケ月）一定であ
るので、実時間て伝送する必要はなく、ＩＣカート等の
安全性の高い媒体で送ることもてきる。このワーク鍵を
電波等で受信機に配イ」する場合には、さらに受信機ご
とに異なるマスク鍵１８で口８号化して伝送される。

（発明が解決しようとする課題〕 ところで、上に述へた従来の技術においては、スクラン
ブル鍵１０が実時間で正しく受信機へ伝送されていれば
、完全にデスクランブルを行なうことができるが、伝送
中に誤りを生しるとデスクランブルができなくなる場合
が生しる。このため、この鍵情報の伝送には強力な誤り
訂正技術を用いて誤りを生しないようにしている。

しかし、例えば放送衛星を用いてテレビジョンやハイビ
ジョンの放送を行なう場合、強い雨が降フたときには映
像信号や音声信号が受信できなくなる場合がある。

放送衛星を用いてスクランブル伝送を行なう場合、スク
ランブル１％１０はディジタル化された音声信号ととも
に送られるデータ信号の一部で送るのが適当であるが、
この場合音声信号が受信できなくなると、鍵情報が受信
できなくなる。ところが、映像信号はアナｒＪグ信号と
して伝送さねているのて、弘マい山て電７皮か弱＜　１
．すると、つ′１ト畠は極めて多くなるか、内容か全く
分らなくなるということは音声よりも起りにくいことか
多い。

この扛な状況で（Ｊ、映像をスクランブル伝送している
と、鍵□ｌｆ’＋報か受イとさね１１いために、スクラ
ンブルを行なっていない場合には名士内容か分るのにも
かかわらず、全く分らなくなってしまうことが起る。

上に述へた状況（Ｊ、スクランブル鍵を予め受信側に送
って４Ｊき、それを用いてデスクランブルを行ノイえは
避りることかできる。しかし、スクランブル鍵を長時間
固定すると、スクランブルされた信号を解析してスクラ
ンブル方式か破らねることが起るのは前に述へた通りで
ある。

Ｊ：って、本発明の目的は、上述の点に鑑み、鍵情報か
実時間で受信できない場合にも、不完全ながら信号か復
元されるようにした信号スクランブル伝送方式および装
置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明ては、スクランブルされた放送（ｍ号と回り、′
ｌにＪ）らねるデスクランブルを制御するための鍵情報
が伝送状態の悪化のために受信てぎなくなった場合に、
その影響を軽減するために、デスクシンプルを制御する
鍵情報を複数の部分で構成し、一部分を予め受ｆａ機の
内部に用意し、残りの部分を放送信号とともに送ること
により、鍵情報か実時間で受信できない場合にも、不完
全なから信号か復元されるようにしたものである。

［作　用］ 本発明ではスクランブル鍵を複数の部分で構成し、一部
分を予め受信機の内部に用意し、残りの部分を放送信号
とともに送ることにより、鍵情報か実時間で受信てきな
い場合にも、不完全なから信号か復元されるようにする
。

このとき、受信機内部の鍵情報が万−知られた場合にも
、その情報を用いて復元した画質は、放送されている内
容はかなり分るが、長時間番組として楽しむことはてき
ない程度に設定する。

一方、放送信号とともに送られる鍵情報の部分は、例え
は１秒程度ごとに変化するようにずれは安全柵を高く保
つことかできる。

なお、受信機の内部に用意される部分の鍵情報は、これ
を用いると、スクランブルされた画面ははとんと内容が
分らない程度まで植１匿刊、を高くてきるように設定す
る。

（実施例） 本発明による（ｇ号のスクランブル伝送方式の基本的な
構成を第１図に示す。第２図の構成と基本的に異なる点
は、ＰＮ信号発生回路８．９がそわぞれ第１のＰＮ信号
発生回路２０．２５の出力２１．２６と第２のＰＮ信号
発生回路２２．２７の出力２３．２８とを論理回路Ｈ，
２９で処理した結果となっている点である。ここで、第
１のＰＮ信号発生回路２０には第１のスクランブル鍵３
０か加わり、第２のＰＮ信号発生回路２２には第２のス
クランブルｉｌｌ　３１が加わっている。

一方、受信側では第１のＰＮ信号発生回路２５には第１
のデスクランブル１１３２　、第２ＰＮ信号発生回路２
７には第２のデスクランブル鍵３３が加わる。ここて第
２のスクランブル鍵３１は第１図の構成で説明したのと
同線な方法で０９号化して伝送され、受信側で復号され
て第２のデスクランブル鍵３３となる。このとき、伝送
中に誤りを生しない場合には両者は予め定められた関係
（通課は同一）となる。一方、第１のスクランブル鍵３
０と第１のデスクランブル鍵３２は本発明で新たに加わ
ったものである。これらは予め何らかの手段により送受
信間で関係づけられているものであり、スクランブルさ
れた信号３の伝送に対して実時間で変化するものではな
い。

次に、これらのスクランブル鍵、デスクランブル鍵、論
理回路２４．２９及びそれらの出力のＰＮ信号６．７の
関係について、具体的な例を挙げ°（述へる。

第１の実施例は、ラインローテーション方式と呼ばれる
映像スクランブル方式に適用した場合である。ここでは
、数値的にはわが国における標（（（テレビジョン方式
に適用した場合について述へるが、他の方式においても
容易に拡張が可能である。

ラインローテーション方式は第３図に示すように各走査
線の有効伝送画面の中にカットポイントを設け、この前
後を入れ換えて伝送する方式である。このカットポイン
トの位置を走査線ごとに擬似ランダムに変えることによ
り、スクランブルされた画面の秘匿性を得、また不正復
元に対する安全性を高めている。ここで、このカットポ
イントの位置が第１図のＰＮ信号６によって決定される
。

一方、受信側では送信側から送られた情報に基づいてＰ
Ｎ信号７を発生させることにより、カットポイントの位
置を知り、その前後を入れ換えることによ］て原信号を
復元する。これらの処理は、送信側では人力のアナログ
信号を一度Ａ／Ｄ変換してディジタル信号で処理を行な
い、Ｄ／Ａ変換して再びアナログ信号に戻して伝送し、
受信側では再ひへ／Ｄ変Ｉ灸してディジタル信号てＩＡ
Ｊ里した後１）／へ変換してアナログ信号を復元するの
が一般的である。このとき、Ａ／Ｄ変換の際の標本化周
波数を例えば１ｌｆｓｃ（ｆｓｃ　　カラーサブキャリ
ア周波数）と−・）−れば、１走査線内の有効サンプル
数を７４４　とするのが好適である。

このサンプル点を４個で１つのブロックを構成すると、
第３図に示したように、有効伝送画面の中に１８６のブ
ロックか存在することになる。このとぎカットポイント
の候ン山となる位置はこれらフ゛ロックの境界とするの
が好ましく、従って、カットポイントの位置の候補の数
は＋８６　となる。

いま、これらカッ）・ポインｉ・の候補位習を画面の左
から０．１、・・・、＋８５と順序づりるものとしたと
き、走査線ごとにカットポイントの位置を示す数値を０
〜１８５についてランダムに与えると、各走査線ごとに
相関がなくなり、スクランブルされた画面の秘匿性は極
めて高いものとなる。また、各走査線ごとに０あるいは
例えば９３をランダムに与えると、スクランブルされた
画面は横方向に２分割された画面が重なった様に見え、
各走査線ごとに１からある小さな整数値までをランダム
に与えると、横方向にわずかにシフトした画面が重なっ
た様に見える。このように、カットポイントの位置な指
定する数値を制御することによってスクランブルされた
画面の見え方を制御する（効果制御）ことかてきる。

このようなカットポイントの位置を指定する回路は例え
ば第４図のような構成となる。この回路はスクランブル
鍵に基づいてＰＮ信号発生回路４ｏて発生されるＰＮ信
号４１をカットポイント位置指定データ１１８（例えば
０〜１８５）に変換するものである。

この場合ＰＮ信号は８ピツ１〜あれは０〜２５５の値が
発生できるので、十分である。このＰＮ信号の各ビット
に対して効果制御データ４２を変換ロジック４３で８ピ
ツ１〜の値に変換した値４４をビット毎ＡＮＤゲ−１−
４５でピッ１〜毎のＡＮＤをとると、」二に述へた効果
制御か実現てきる。

例えは、変換ロジックの出力が（００００００１１）（
左　ＭＳＩＩ　、右　ＬＳ口）であるとずれば、ＰＮ信
号４１が（００００００００１〜（１１１１１１１１）
のいずれの値をとっても（ｏｏｏｏｏｏｏｏ　）〜（０
０００［１０１１］の値しかとらず、スクランブルされ
た画面は若干のシフトのみに制限される。

なお、第４図において、変換ロジック１３は効果制御の
種類が少ない場合に、その種類を指定するだめの効果制
御データ４２（図の例では４ピッＩ−であるので、１６
種類の効果制御が実現てきる）をビット毎ＡＮＤゲート
４５でＰＮ信号４１をマスクするのに使用する８ビツト
のデータ４４に変換するものて、本発明に直接関係する
ものではない。

また、カッ！−ポイント位置指定変換ロジック４７は、
ビット毎ＡＮＤゲート４５の出力４６の８ビツトのデー
タ（０〜２５５）をカットポイント位置指定データ４８
の０〜１８５の値に制限するもので、種々の方法があり
、例えば、出力４６の値が１８５を越える場合にはＭＳ
Ｂを反転するなどの方法がとられるが、これも本発明に
は直接関係しない。

第５図は本発明による第１の具体的構成例を示す。第１
のＰＮ信号発生回路２０は第１のスクランブル鍵３０に
基づいて、例えは８ビツトのＰＮ信号２１を発生ずる。

一方、第２のＰＮ信号発生回路２２は第２のスクランブ
ル鍵３１に基づいて例えば８ビツトのｐＮ４ｚＮ１３を
発生ずるか、これはマスクデータ５゜によりヒソｌ−’
＋ｇΔ１１Ｄケーｌ−５１で一部のビットがマスクされ
る。

上記のビット毎へＮＤケート５１の出力及び第１のＰＮ
信−呼発生回路の出力２１かビット毎ＥＸ−ＯＲ（排他
的論理和）ケー１〜５２てビット毎にＥＸ−ＯＲされて
、第４図で説明したカットポ４２１ル位置指定変換ロジ
ックへのデータを得る。ここで例えばマスクデータ５０
を（００００００１１）とずれは、カットポイント位置
指定データ４８の上位６ビツトは第１のスクランブル鍵
３０のみて規定され、下位２ビツトが第２のスクランブ
ル鍵３１に基づ＜ＰＮ信号で変化することにノする。

ノアお、υ」−の説明は第１図における送信側（スクラ
ンブラ側）で行なっているが受信側（デスクランブラ側
）でも同様である。

ところで第１図に示したように、上記の第２のスクラン
ブル鍵を実時間で電波で伝送し、第１のスクランブル鍵
を別途送信側及び受信側に用意するものとすれは、第２
のスクランブル鍵の伝送に誤りを生じた場合にも、復元
された画面は横方向の若干のシフトが復元されずに残る
たりて、内容はかなりの部分が分ることになる。ここで
、画面の秘匿性は第１のスクランブル鍵で維持されてお
り、スクランブルされた画面は全く分らないようにする
ことができ、この部分は鍵の伝送誤りにかかわらず完全
に復元することができる。

上に述べた基本的な方式では、番組の初めまたは途中な
とてスクランブルの程度を下げ、例えは加入の促進など
に利用する効果制御の機能は行ないにくい。その理由は
、実時間で伝送されないスクランブル鍵のみで十分な秘
匿性を得るのが一般的であり、従って、実時間で伝送さ
れるスクランブル鍵を最も秘匿性の低い状態にしても内
容が分らないためである。

ところで、第５図てはピッ１〜毎にＥＸ−ＯＲゲート５
２を用いて第１のスクランブル鍵３０に基つく第１のＰ
Ｎ（Ｑ号と第２のスクランブル鍵３１に基っ＜　′１Ｆ
Ｊ２のＰＮ信号を混合しているか、第６図のような構成
としてマスクデータ５０の１，０に基づいて上記の第１
のＰＮ信号と第２のＰＮ信号のいずれのビットを出力す
るかを決定することによっても実現てぎる。この場合に
は、マスクデータを例えは（００−０１−−−］）とす
ることによってＰＮ信号のＬＳＢ側が伝送された第２の
スクランブル鍵３１に基づくようにすることができる。

従って、第２のスクランブル鍵３１を最も秘匿度の低い
状態にずれは、内容が若干分るようにすることかできる
。

第７図は、本発明の第２の具体的な構成例を示す。木実
層側は第４図と第５図の構成を組み合わ−Ｕたものであ
る。勿論、第４図と第６図を組み合わせることもできる
か、ここでは省略する。この構成とすることによって、
スクランブルされた画面の秘匿度を制御できることは、
第４図の説明で述へたことから容易に理解できる。

効果制御データ４２は番組信号とともに実時間で送られ
るので、この伝送中に誤りが生じると第１のデスクラン
ブル鍵３２によるデスクランブルもてきなくなり、本発
明の効果が得られない。しかし、第２のスクランブル鍵
はシステムの安全性を保つために極めて短時間、例えば
１秒程度ごとに変化し、これを全て確実に受信する必要
かあるのに対して、効果制御データは番組中に頻繁に変
える必要はなく、受信できない場合には前に受信された
ものを利用してもほとんど影響はない。たたし、この場
合受信機で受信された効果制御データに誤りがあるか否
かを知る必要がある。これを実現する方法について次に
述べる。

スクランブル鍵や効果制御データは他の番組の属性（例
えは、放送日時１番組コート、視聴料金など）を示すデ
ータとともに、例えは第８図のような形式のパケットを
用いて伝送することができる。ヘッダ部はパケットの種
類を示す部分であり、これを用いて希望のパケットを捕
捉する。

上記スクランブル鍵、効果制御データ、番組の属性を示
すデータノｚとはデータｊτｂて送られ、さらにこれら
のデータの伝送誤りを訂正するだめのヂエックビットが
付加されている。特にスクランブル鍵１番組の属性を示
すデータなどは、これらを利用したり、改ざんすると不
正な受信が可能となるのて、これらの部分は口９号化し
て伝送される。

暗号化の方法には種々のアルゴリズムがあるが、ここて
は暗号化しようとするデータをある定まった長さ（例え
は、６４ビット、３２ピッ１−などが候補となる）て区
切って暗号化するブロックＩＩ８呼方式を考えることに
する。ただし、その具体的なアルゴリズムは本発明には
特に関係なく、人力の平文が１ヒッｌ−でも異なれは出
力の口ｉ号文で１ブロツクのほぼ半分のピッｌ〜が誤る
ような性質を持っているものであれは良い。

この様な暗号化アルコリズムを用い、入力の平文の中に
ある定まった長さ（ｎビットとする）の改ざん検出ピッ
１へを含めて暗号して伝送すると、伝送中に誤りを生し
たり改ざんを受けた場合、受信側て復号された改ざん検
出ビットの部分は送信側とは異なったものになる。この
とぎ、誤りあるいは改ざんが見逃される確率は２−’と
なり、ｎの長さを１６ビツ［〜程度以上に選べば、はと
んど石１「実に伝送誤りや改ざんが検出されることにな
る。従って、前記効果制御データを上記＋＋Ｈ号化全行
なう領域の中に含めておりは、改ざん検出ビットか正し
く受かった場合の効果制御データのみを用い、改ざん検
出ビットが誤った場合には前に受信された効果制御デー
タを用いるものとすれば、効果制御データの伝送誤りの
影響は十分少なくてきる。

（これに対し、スクランブル鍵は毎回変化させるのが安
全性を確保する上で必要であるので、この様な処理は行
なえない。） 効果制御データの伝送誤りが問題となるのは、実際に効
果制御データを変化させてスクランブル効果を制御して
いるときであるが、その時に偶然伝送誤りを生しる確率
はほとんど無視してよい。

以上の説明により、第７図の構成により、スクランブル
鍵の伝送誤りの影響が少なく、さらに効果制御か可能な
スクランブル方式が実現できることか分る。

ラインローチーシミ１ン方式による映像スクランブル方
式に本発明を適用する場合、対象か標準テレビシー１ン
てあってもハイビジョンてあってもＩＩＪｊに変わると
ころはない。ただし、ハイビジョンの放送信号をスクラ
ンブルする場合には、ハイビシ・Ｉンを放送衛星の１ヂ
ヤンネルで伝送するためにＭＵＳＥ方式と呼はれる帯域
圧縮方式が開発されているのて、このＭＩＩＳＥ信号に
対してスクランブル処理を行なうのか適当である。

このＭＬＩＳ［信号ては、輝度信号と色差信号が時分割
で伝送されており、ラインローテーション方式（１）１
走査線の映像信号の中にカッ１〜ポイントを１点設りる
、 （２）カットポイントの位置を輝度信号又は色差信号の
中に限定する、 （３）カッ１−ポイントの位置を輝度信号と色差信号の
境界とする（輝度信号と色差信号の順序をランダムに入
れ替え、輝度信号や色差信号の中にはカットポイントを
設りない）、 （４）輝度信号と色差信号の中に各々カッ１〜ポイント
を設け、輝度信号及び色差信号の各々の中てローテーシ
ョンを行なう（カッｌ−ボーｒンＩ・の位置は輝度信号
と色差信号て対応づける場合と独立とする場合がある） などの種類がある。以上のうち、（１）　、　（２）　
、　（４１については、具体的なカットポイントを指定
する数値は異なるが、木質的には標準方式について説明
したのと同様な方法で本発明を通用することができる。

また、（３）の輝度信号と色差信号をランダムに入れ替
える方式では、５０ネを入れ替える場合が最も秘匿性が
高くなるが、これでも秘匿性はあまり高くない。そのた
め、本発明を適用する意味は少ないが、次に示すような
方法で適用することがてきる。すなわち、画面内の全走
査線をある定まった割合で第１のグループと第２のグル
ープに分け、第１のグループの走査線内で輝度信号と色
信号の順序を入れ替えるか否かを第１のＰ　Ｎ　（３号
の値か１かＯかで制御し、第２のグループの走査線に対
しては第２のＰＮイｆｉ号の値で制御する。この方法で
本発明の効果か実現て各ることは明らかである。

上記の輝度信号と色差信号を入れ替える方式に対して適
用した方法は、標ｔＩプレビジョン、ハイビジョンを問
わず、極性を反転する方式１時間軸をランダムに反転す
る′方式、同期信号をランダムに除去または振幅を制御
する方式などに同林に適用することか可能である。

走査線の順序を入れ替えるラインパーミー７テーシヨン
方式については、いくつかの方式があるが、ここては、
まず非ブロック化うインパーミュデーション方式と呼ば
れる方式について述へる。

これは、受信側にＬライン分のメモリを持ち、あるライ
ンの内容の読み出したとき、その時に受信された信号を
そのメモリに書き込んで行く方法でメモリを使用してデ
スクランブルを行なう方式である。送信側では受信側が
上記の動作を行なったとき、正しい画像が復元されるよ
うに予め泪算して、走査線の順序を入れ替えて送出する
。

この方式の受イ５機のメモリ制御アルゴリズムについて
は、色々考えられるがＰＮ信号発生回路て生成されるＰ
Ｎ信号に基づいてメ干リアトレスを直接指定する方式が
受信機が最も簡単になる。このメモリのアドレス指定法
として、例えば第９図に示すようなものがある。ここで
、一画面を２３〜２ｆｉ２１１又は２８６〜５２５　Ｉ
ｔの２４０ライン、受信機のメモリ容量を６４ラインと
しているが、この数に限定されるものではない。この回
路を用いて、次の手順でアドレスの指定を行なうものと
する。

■最初の６３ライン期間においては、アドレス（ＡＩ）
を１ずつ増加させる。

■続＜　２４０−６３ライン期間においては、ＰＮ信号
によりアドレスを擬似ランダム的に増加させる。（この
とき、ラインの順番を入れ替えて出力しながら、新しい
ラインのデータを人力する。）■最後の６３ライン期間
においては、アドレスを１ずつ増加させ、メモリに残っ
た６４ライン分のデータを出力し、一画面を終了する。

ところで、第９図に示した回路においてＰＮ信号として
加える６ビツ１−の僅のうち、例えはＬＳＢ側の５ピツ
１〜を７；４に０とすると、ＭＳＢのみにＰＮ信号か加
わることになる。この場合には、画面上で各走査線はラ
ンダムに転移されることはなくなり、３２ラインの倍数
たり隔ったラインのみに転移されることになり、画面の
内容はほとんど分るようになる。（ただし、番組として
楽しむことはできない。） 従って、本発明による第１のスクランブル鍵（受信側で
予め用怠する）に基づき生成される第１のＰＮ信号を第
９図のＰＮ信号６０のＬＳＢ側として与え、実時間で伝
送される第２のスクランブル鍵に基づき生成される第２
のＰＮ信号をＰＮ信号６０のＭＳＩＩ側として与えれば
、本発明の目的とする機能が得られることか分る。

ある範囲の走査線の中で、ランダムに走査線の順序を入
れ替えるラインパーミュテーション方式においても、あ
る走査線を別な走査線位置へ転移する場合に、その転移
距離を指定する値を下位桁と上位桁に分りて指定するア
ルゴリズムとすれば、同様な処理が可能である。

次に、音声をディジタル化して伝送する場合のスクラン
ブル方式について述へる。衛星放送の標準テレビではＰ
、ＣＭ方式、ハイビジョンではＤＰＣＭ方式でディジタ
ル符号化した音声信号が伝送される。ディジタル化され
た音声信号をスクランブルするには、擬似ランダム（Ｐ
Ｎ）信号系列を加算（排他的論理和）するのが−数的で
ある。これは容易に実現でき、スクランブル鍵が正しく
受信されれば復元品質の劣化は全く生しない特長がある
。この場合、映像信号について説明したようなスクラン
ブルの程度を制御する効果制御を行なうには、次のよう
な方法がある。

（１）　ＰＮ信号系列を加算する音声サンプルの割合（
時間率に相当）を制御する。

（２）各音声サンプルを符号化したビットの一部にＰＮ
信号を加算する。例えば、ＭＳＢ側のビットにはＰＮ信
号系列を加算せずに残しておくと雑音は増えるが内容な
かなり分るオニにできる。

効果制御を段階的に行なう点からは（１）の時間率の方
が実施しやすいが、木発明に適用する場合はいずれも可
能である。

第１０図は前記（］）の方式に木発明を適用する場合の
例を説明する図である。すなわち、ＰＣＭ　。

ＤＩ’（：Ｍ等で符号化された音声サンプルの一部のサ
ンプルに第１のＰＮ信号発生回路で発生したＰＮ信号系
列を加算（ビット毎排他的論理和）し、残りのサンプル
に第２のｌ”Ｎ信号発生回路で発生したＰＮ（＠号系列
を加算する。図ては１／４の時間に第２のＰＮ信号が加
算されているが、この第２のＰＮ信号の発生を規定する
第２のスクランブル鍵を実時間で伝送するものとずれは
、この鍵の伝送に誤りを生した場合は、第１のＰＮ信号
が加算されている部分のみか復元されることになる。こ
の場合には全体の３７４の時間は正しく復元されるので
、り１Ｆ音は多いが内容は十分理解できる。勿論、スク
ランブル放送の受信加入を行なっていない第三者は第１
のスクランブル鍵、第２のスクランブル鍵のいずれも持
）ていないので、内容は全く理解でき／Ｊい。

第１１図は前記（２）の方式に木発明を適用する場合の
例を説明する図である。すなわち、ＰＣＭ。

ＤＰＣＭ等て符号化された音声サンプルの一部のヒラ１
−（例えは、図では」−位ヒット）に第１のＰＮ信号発
生回路で発生したＰＮ信号系列を加算し、残りのピッｌ
−（例えば、図では下位ビット）に第２のＰＮ信号発生
回路で発生したＰＮ信号系列を加算する。

この場合の動作や効果は第１０図の場合と同様であるの
で、説明は省略する。

ところで、スクランブル放送を行なう場合にはスクラン
ブルが行なわれていることを示す制御符号が別途膜りら
れ、デスクランブラを持たない受信機ではこの符号を検
知して音声出力をミコー−ディングすることにより、ス
クランブルされた音声信号をスピーカーから出さないよ
うにすることか想定される。この場合には、音声の効果
制御をスクランブル放送の加入促進等に利用することは
てきない。従って、映像信号の場合て説明したような効
果制御を生かす構成法については説明を省略するが、映
像信号と同様に実現できることは明らかである。

以上に説明した本発明の適用例は、映像スクランブル方
式、音声スクランブル方式とも、原則的には１つのスク
ランブル方式における制御パラメータを複数のＰＮ信号
で制御しているものである。

しかし、この方法は、映像信号や音声信号に複数のスク
ランブル方式を縦続させて適用する場合にも容易に拡張
できる。例えば、テレビジｉｌン信号を放送衛星等を通
して伝送し、受信後にケーブルで分配するような場合に
、ラインローテーション方式とラインパーミュテーショ
ン方式を組合せた方式を用いることが考えられる。

これはラインローテーション方式は容易に秘匿性を高く
でき衛星伝送に向いているが、ケーブル伝送を行うとそ
の伝送特性によって復元画質に劣化を生しる場合かある
。ケーブル伝送の場合はラインパーミュテーション方式
の方が適しているので、両者の特徴を生かし、両者を組
合せた方式てスクランブルを施して伝送し、衛星を受信
した点てまずラインローテーション方式を復元し、また
ラインパーミュテーション方式でスクランブルか掛って
いる状態でケーブル伝送を行い、受信機て最終的に復元
する方式か考えられる。

このような構成の信号スクランブル伝送方式は第１２図
のようになる。ここで第１のスクランブル方式は秘匿性
が高いものとし、これをデスクランブルする鍵は、予め
何らかの手段で受信側へ伝送された第１のデスクランブ
ル鍵に基づいて制御されるのが適当である。第２のスク
ランブル方式は秘匿性を低くし、内容は十分分かるが、
番組として楽しむことはできない程度に設定し、これを
デスクランブルする鍵は、スクランブルされた信号とと
もに受信側へ実時間で伝送される第２のデスクランブル
鍵に基づいて制御するのが適当である。具体的なスクラ
ンブル方式については任意であるが、ラインパーミュテ
ーション方式で、処理ライン数を数ライン程度とする方
式などが好適である。

次に、ＰＮ信号発生回路とシステムの安全性の関係につ
いて述へる。

１’Ｎ信号発生回路とし゛〔は、線形フィートバックシ
フトレジスタと非ＩＳ１形論理回路を組合上たものか通
１１１５使用される。いよ１１段の線形フィー１〜ハッ
クシフ］−レジスタを用いると、最大２Ｎ−１ビツトの
長さを周期とするＩＩ　Ｎ　（ｙ号柔りＩＩ　ｈ）ｆｊ
；られることはよくり１１られている。

ここで、原信号のディジタル信号系列に、上記のＰＮ信
号系列なピッｌ−？ｊに加算（１）１他的論胛和）して
スクランブルされたディジタル信号系列を得る場合を考
える。ずノ１わち、原信号の長さ２１−１のＩＩ続した
部分か１（（定てきる場合があると、作用しているＰＮ
信号系列か分り、以後全てのスクランブルが解りること
になる。さらに、ＰＮ信号系列をＮ段の線形フィールド
ハックシフＩ・レジスタのみで発生させる場合には、長
さ２Ｎのみの原信号が推定できれば、全てのＩ’ｌｌ信
号系列が求まることか知られている。そのため線形フィ
ートバックシフトレジスタの出力を非線形の論理回路を
通してその出力を使用することが行なわれる。この論理
回路により、作用しているＰＮ信号系列が知られたとし
ても、基の線形フィードバックシフトレジスタの状態は
分りにくくなっている。

ところで、スクランブル鍵は、基準となる線形フィード
バックシフトレジスタの初期値として与えて制御するの
が一般的である。このときスクランブル鍵の長さをＮと
すると、前に述へたように２Ｎ−１の長さのＰＮ信号系
列か知られるとスクランブルが解かれるので、その周期
よりも短い時間てスクランブル鍵を更新して安全性を維
持することが必要である。いま、例えばＮ−１１ｉ段と
すると、−周期は６．５５Ｘ　１０’　ビットてあり、
衛星放送のテレビジョン音声信号の符号伝送速度２．０
１１８Ｍｂ／ｓのクロック周波数を想定すると、約００
３秒分のディジタル信号系列が分ると破られることにな
る。しかし、Ｎ−３２段とすれば、−周期は１１．３　
Ｘｌ０９ビツトと急激に長くなり、約３５分のディジタ
ル信号系列を知ることが必要になり、Ｎ−４８段とずれ
は、約４．４年分のデータを知る必要がでる。

υ上の考察から分るように、本発明におけるＰＮ信号発
生回路において、短時間で更新する第２０ＰＮ信号発生
回路に刻する第２のスクランブル鍵は２０ヒットイ？度
以上の長さかあればよいか、予め受信機に伝送しておく
第１のスクランブル鍵については少ｌｘ　くとも３２ビ
ン１〜は必要であり、それ辺土が望ましい。

ここで、スクランブルされた信号とともに送られない方
の第１のスクランブル鍵を受信側へ伝える方法について
述へておく。前の考察から分るようにＤＥＳ（Ｄａｔａ
　Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　５ｔａｎｄａｒｄ）暗号方式
等て用いられている５６ビツト程度の長さの鍵を用いる
と、システム寿命の間に一周期が終らないので、受信機
に予め組み込んでおくことも可能である。しかし、この
鍵は全ての受信機に共通であるので、万−何らかの方法
で知られた場合には、全ての受信機を交換することか必
要となる。従って、この鍵も適当な時間て更新てぎるこ
とが必要である。

その方法としては、第２のスクランブル鍵を受信側へ伝
送する際の暗号化に用いられるワーク鍵と関係を持たせ
て生成することか考えられる。ワーク鍵はほぼ１ケ月よ
り長い間隔で受信側へ配送されるのでこれを用いるのが
適当である。ただし、このとき、スクランブルされた信
号を直接解析することにより、ワーク鍵に関する情報が
？ｒｌられないように注意する必要かある。そのために
は、ワーク鍵を一方向性関数（出力からは人力の情報が
得にくい関数）に通して得られた鍵を使用する方法など
が考えられる。しかし、その具体的な方法については、
本発明には直接関係しないので説明は省略する。

〔発明の効果〕

本発明を適用することにより、従来、スクランブル伝送
を行ない、（デ）スクランブル用の制御信号（（デ）ス
クランブル鍵）を実時間で送る方式では、（デ）スクラ
ンブル鍵に伝送中に誤りを生じた場合は、原信号か復元
できず、スクランブルされた放送信号がそのまま出力さ
れたのに対して、かなりの部分か復元され、少なくとも
放送されている内容は十分理解できるＪ：うにすること
かできる。

（デ）スクランブル鍵を伝送せずに送信側と受イε側で
持てば、鍵の伝送誤りの影響はなくなるか、放送信号の
内容からＰＮ信号（あるいはスクランブル鍵）か知られ
ると不正解読が行なわれることになる。そこで、実時間
で鍵の一部を更新することによりシステムの安全性を確
保している。

本発明の方式では、長時間固定されるスクランブル鍵が
スクランブルされた放送４３号を観察することにより破
られることも想定される。しかし、実時間で更新される
鍵は分らないので、不正に復元された信号の品質は、内
容は理解できても放送番組として楽しめる程度にするこ
とは出来ない。

従って、特に高度の秘密情報を送るわりではない放送用
のスクランブル方式として、本発明の効果は極めて大き
い。

テレビジフンやハイビジョン（高精細度テレビジョン）
などを放送衛星で放送する場合、また２　２　Ｇ　Ｉｔ
　Ｚ　’ｌｉ！−といった超高周波帯て地上放送をする
場合などでは、強い雨や雪か降ったときに電波か人きく
減衰し、３１１１音か増えたり受信できなくなったりす
ることが起る。この場合に、スクランブルを行なって放
送していると、（ゲ）スクランブル鍵か受信で西ないと
スクランブルされノ、：信号のままで表示され、スクラ
ンブルを行なっていない場合に電波が弱くなることによ
って劣化した品質よりも悪くなることか起っ”Ｃいたが
、本発明を適用−１−ることによりスクランブルを行な
う場合と行なわない場合の復元品質の差を少なくするこ
とかできる。この差をどの程度泊客するかは、システム
の安全性との関係を考慮して、放送事業者か目的に応し
て設定することかできる。

なお、本発明はテレビジョン、ハイビシジン１２どの映
像信号や音声信号について説明したか、冗長性のあるア
ナログ信号なディジタル化したにうなデータ信号をスク
ランブルして伝送するデータ伝送の場合にも適用が可能
である。

４　図面の１ｉｉ１単ノＪ説明 第１図は本発明による信号スクランブル伝送方式の構成
例を示す図、 第２図は従来の信号スクランブル伝送方式の構成例を示
す図、 第３図はラインローテーション方式の映像信号のブロッ
ク構成とカットポイントの位置を示す具体例の図、 第４図はカットポイント位置指定ロジックの例を示す図
、 第５図は本発明の第１の実施例を示す図、第６図は第１
の実施例の別な構成例を示す図、第７図は本発明の第２
の実施例を示す図、第８図は衛星放送におけるデータ伝
送パケットの構成及び本発明における利用例を示す図、
第９図はメモリア１〜レス指定ロジツクの例を示す図、 第１０図は本発明を音声スクランブルに適用する例（１
）を示す図、 第１１図は本発明を音声スクランブルに適用する例（２
）を示す図、 第１２図は本発明を複数のスクランブル方式に適用した
場合の構成例を示す図である。

２・・・スクランブラ、 ４・・・デスクランブラ、 ＩＩ、１６・・・１８号器、 １２．１７・・・復号器、 ２０．２５・・・第１のＰＮ信号発生回路、２２．２７
・・・第２のＰＮ信号発生回路、２４．２９・・・論理
回路。

特許出願人　　日　木　放　送　協　会代　理　人　　
弁理士　　谷　　義　−割 Δ 〉 イ す へ ト　　　　　　　　　　　　　　　　い　　τく口 い 才４し明を乎【イ欠０スクラ〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）原信号に対して擬似ランダム（ＰＮ）信号を作用さ
   せることによりスクランブルを施して伝送し、受信側で
   対応するＰＮ信号を受信された信号に作用させてデスク
   ランブルを施す信号スクランブル伝送方式において、 複数のスクランブル鍵に基づいて発生した複数のＰＮ信
   号を組合わせてスクランブル及びデスクランブルを施し
   、前記複数のスクランブル鍵をそれぞれ別個の手段を用
   いて受信側に伝送することを特徴とする信号スクランブ
   ル伝送方式。 ２）第１のＰＮ信号を発生させるＰＮ信号発生回路を制
   御する第１のスクランブル鍵は予め受信側へ伝送してお
   き、第２のＰＮ信号を発生させるＰＮ信号発生回路を制
   御する第２のスクランブル鍵を時間の経過とともに変化
   させ、スクランブルされた信号とともに受信側へ伝送す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の信号ス
   クランブル伝送方式。 ３）映像信号の各走査線の有効画面の中に１点カットポ
   イントを設け、その前後の有効画面内の部分を入れ替え
   て伝送し、受信側で逆に入れ替えて復元するスクランブ
   ル方式において、 当該カットポイントの位置を指示する擬似ランダムな値
   における上位桁を第１のスクランブル鍵に基づき発生し
   た第１のＰＮ信号より与え、下位桁を第２のスクランブ
   ル鍵に基づき発生した第２のＰＮ信号より与えることを
   特徴とする信号スクランブル伝送方式。 ４）映像信号の各走査線内に輝度信号成分と色信号成分
   が時分割多重化されて伝送される方式において、輝度信
   号成分の中あるいは色信号成分の中に１点カットポイン
   トを設け、輝度信号成分と色信号成分部分を連続した部
   分内において、上記カットポイントの前後の部分を入れ
   替えて伝送し、受信側で逆に入れ替えて復元するスクラ
   ンブル方式において、 当該カットポイントの位置を指示する擬似ランダムな値
   における上位桁を第１のスクランブル鍵に基づき発生し
   た第１のＰＮ信号より与え、下位桁を第２のスクランブ
   ル鍵に基づき発生した第２のＰＮ信号より与えることを
   特徴とする信号スクランブル伝送方式。 ５）映像信号の各走査線内に輝度信号成分と色信号成分
   が時分割多重化されて伝送される方式において、輝度信
   号成分あるいは色信号成分の少なくともいずれか１つ以
   上の成分の中にそれぞれ１点ずつカットポイントを設け
   、当該カットポイントを有する全ての成分において、そ
   れぞれの成分の中の当該カットポイントの前後の部分を
   入れ替えて伝送し、受信側で逆に入れ替えて復元するス
   クランブル方式において、 それぞれの成分の中で当該カットポイントの位置を指示
   する擬似ランダムな値における上位桁を第１のスクラン
   ブル鍵に基づき発生した第１のＰＮ信号より与え、下位
   桁を第２のスクランブル鍵に基づき発生した第２のＰＮ
   信号より与えることを特徴とする信号スクランブル伝送
   方式。 ６）映像信号の各走査線において、有効画面内のある固
   定した位置にカットポイントを設けその前後の有効画面
   内の部分を入れ替えるか否か、あるいは、各走査線内の
   有効画面部分の極性を反転するか否か、あるいは、各走
   査線内の有効画面内の走査方向を逆転するか否か、各走
   査線の同期信号を抑圧するか否かを、走査線ごとに擬似
   ランダムに指定することによりスクランブルを行なって
   伝送し、受信側でそれぞれ逆の操作を行なって復元する
   スクランブル方式において、 画面内の全走査線をある定まった割合で２つのグループ
   に分け、第１のグループにおける前記擬似ランダムな指
   定を前記第１のＰＮ信号で指定し、第２のグループにお
   ける前記擬似ランダムな指定を前記第２のＰＮ信号で指
   定することを特徴とする信号スクランブル伝送方式。 ７）映像信号の走査線の順序を入れ替えて伝送し、受信
   側で元の順序に戻すスクランブル方式において、 受信した走査線を書き込むメモリのアドレスを指定する
   値、あるいは、走査線の転移距離を指定する値について
   、下位桁と上位桁に分けて使用し、それぞれを別個のス
   クランブル鍵に基づいて生成されるＰＮ信号を用いて指
   定することを特徴とする信号スクランブル伝送方式。 ８）音声信号をディジタル化して、ディジタル化された
   音声サンプルに、ＰＮ信号系列を加算（排他的論理和）
   して伝送し、受信側で対応するＰＮ信号を加算して復元
   するスクランブル方式においディジタル化された音声サ
   ンプルを一定の時間的割合いで２つの部分に分割し、そ
   れぞれの部分に別個のスクランブル鍵に基づいて生成さ
   れるＰＮ信号系列を加算することを特徴とする信号スク
   ランブル伝送方式。 ９）音声信号をディジタル化して、ディジタル化された
   音声サンプルに、ＰＮ信号系列を加算（排他的論理和）
   して伝送し、受信側で対応するＰＮ信号を加算して復元
   するスクランブル方式において、 ディジタル化された各音声サンプルのビット配列におい
   て、これをそれぞれ２つの部分に分割し、それぞれの部
   分に別個のスクランブル鍵に基づいて生成されるＰＮ信
   号系列を加算することを特徴とする信号スクランブル伝
   送方式。 １０）原信号に対して擬似ランダム（ＰＮ）信号を作用
   させることによりスクランブルを施して伝送し、受信側
   で対応するＰＮ信号を受信された信号に作用させてデス
   クランブルを施す信号スクランブル伝送方式に用いる送
   信装置において、 複数のスクランブル鍵に基づいて発生した複数のＰＮ信
   号を組合わせてスクランブルを施すスクランブル手段と
   、 前記複数のスクランブル鍵をそれぞれ別個の手段を用い
   て受信側に伝送する伝送手段と を具備したことを特徴とする信号スクランブル伝送用送
   信装置。 １１）第１のＰＮ信号を発生させるＰＮ信号発生回路を
   制御する第１のスクランブル鍵を予め受信側へ伝送する
   第１手段と、 第２のＰＮ信号を発生させるＰＮ信号発生回路を制御す
   る第２のスクランブル鍵を時間の経過とともに変化させ
   、スクランブルされた信号とともに受信側へ伝送する第
   ２手段と を具備したことを特徴とする信号スクランブル伝送用送
   信装置。 １２）原信号に対して擬似ランダム（ＰＮ）信号を作用
   させることによりスクランブルを施して伝送し、受信側
   で対応するＰＮ信号を受信された信号に作用させてデス
   クランブルを施す信号スクランブル伝送方式に用いる受
   信装置において、 別個の手段を用いて受信側に伝送された複数の（デ）ス
   クランブル鍵に基づいて発生した複数のＰＮ信号を組合
   わせてデスクランブルを施す手段を具備したことを特徴
   とする信号スクランブル伝送用受信装置。 １３）第１のＰＮ信号を発生させるためのＰＮ信号発生
   回路を制御する第１のスクランブル鍵を予め受信する第
   １手段と、 第２のＰＮ信号を発生させるＰＮ信号発生回路を制御す
   る第２のスクランブル鍵を時間の経過とともに変化させ
   、スクランブルされた信号とともに伝送された第２のス
   クランブル鍵を受信する第２手段と を具備したことを特徴とする信号スクランブル伝送用受
   信装置。 １４）原信号に対して擬似ランダム（ＰＮ）信号を作用
   させることによりスクランブルを施して伝送し、受信側
   で対応するＰＮ信号を受信された信号に作用させてデス
   クランブルを施す信号スクランブル伝送方式において、 複数のスクランブル鍵の各々に基づいて発生したＰＮ信
   号により順次スクランブルを施して伝送し、受信側で送
   信側と逆の順序で各々対応するＰＮ信号で順次デスクラ
   ンブルを施し、前記複数のスクランブル鍵をそれぞれ別
   個の手段を用いて受信側へ伝送することを特徴とする信
   号スクランブル伝送方式。 １５）原信号に対して擬似ランダム（ＰＮ）信号を作用
   させることによりスクランブルを施して伝送し、受信側
   で対応するＰＮ信号を受信された信号に作用させてデス
   クランブルを施す信号スクランブル伝送方式に用いる送
   信装置において、 複数のスクランブル鍵の各々に基づいて発生したＰＮ信
   号により順次スクランブルを施して伝送するスクランブ
   ル手段と、 前記複数のスクランブル鍵をそれぞれ別個の手段を用い
   て受信側へ伝送する伝送手段と を具備したことを特徴とする信号スクランブル伝送用送
   信装置。 １６）原信号に対して擬似ランダム（ＰＮ）信号を作用
   させることによりスクランブルを施して伝送し、受信側
   で対応するＰＮ信号を受信された信号に作用させてデス
   クランブルを施す信号スクランブル伝送方式に用いる受
   信装置において、 送信側で順次施されたスクランブルと逆の順序で各々対
   応するＰＮ信号で順次デスクランブルを施すデスクラン
   ブル手段を具備したことを特徴とする信号スクランブル
   伝送用受信装置。