JPH03504313A - 複合画像信号のスクランブル化／スクランブル複調化方法およびその実施化装置 - 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】 複合画像信号のスクランブル化／スクランブル復調化方法およびその実施装置 この発明は、複合画像信号のスクランブル化／スクランブル復調化方法およびそ の実施装置に関する。

特に有料テレビ放送の分野で、画像信号をスクランブル化するために現在使用さ れている方法は、画像信号と同時に全受像機に有効なアクセスメツセージを伝送 する一方で、郵便や電話など異なる方法で各受像機に特定の許可メツセージを定 期的に伝送することを特徴としている。こうした伝送方法のために、これらの許 可メツセージの伝送周期性は、例えば１力月などと比較的長くならざるをえない 。これほど長期の期間は、“違法受信者”によって容易につけ込まれ、彼等がス クランブル復調化キーを発見し、それを利用するのに十分な時間となる。

さらに、この公知の方法は、その番組放送の全体に関心がない場合、有料テレビ チャンネルでの番組の一部だけについての加入の支払いを不可能にしている。

この発明の主題は、そのスクランブル復調化キーが実際上極めて高価な手段を用 いなくては発見することがで。

きず、また、いわゆる“ペイ・バー・ビュー”　（自由選択番組）形式の加入を 含むすべての公知の加入方法を可能にする、複合画像信号のスクランブル化／ス クランブル復調化方法である。

この発明の主題はまた、この方法を実施する装置でもある。

この発明に従った複合画像信号のスクランブル化／スクランブル復調化方法は、 これに従えば、スクランブル化は線置換によって実行され疑似ランダムシーケン スによって制御され、スクランブル復調化はスクランブル化に使用されたものと 同一であり同期されている疑似ランダムシーケンスによって制御され、疑似ラン ダムシーケンスは符号化値が複合画像信号に組み込まれている制御ワード（ＣＷ ）に応じて異なるものであって、伝送画像の少なくとも一部の未使用線に異なる アクセスメツセージに一致する符号化ディジタルデータパケットが含まれている こと、受信時にこれらのアクセスメツセージデータは画像信号の受像機に供給さ れるデータと秘密の方法で組み合わされること、および、この組合せから、ディ ジタル画像スクランブル復調化回路を制御する疑似ランダム発生器のための制御 ワードが生成されることを特徴としている。

この発明の方法の１面に従えば、画像信号の受像機に供給されるデータは、マイ クロプロセッサカードに含まれたものでなければならない。

この発明の方法の別の面に従えば、前記の組合せは、その無許可の復調化からの 保護の保障が使用回数の関数として増大する組合せ法を用いて、特にディジタル シグナチャーの識別の会話的方法、好ましくはシャミアのアルゴリズムを用いる 方法によって、実行される。

この発明に従った複合画像信号のスクランブル化／スクランブル復調化装置は、 １送信機および複数の受像機を含む画像伝送システムで使用されるものであって 、システムのスクランブル化部は、送信機内に、制御装置によって制御される疑 似ランダムシーケンス発生器に接続されたディジタルスクランブル化回路を含み 、また、スクランブル復調化部は、各受像機内に、制御装置によって制御される 疑似ランダムシーケンス発生器に接続されたディジタルスクランブル復調化回路 を有するデコーダを含んでおり、さらに、この発明に従えば、送信機の制御装置 は、アクセスメツセージを生成する装置を含み、各デコーダの制御装置は、マイ クロプロセッサカード読取装置にそれ自体接続されているコードチェッカーに接 続されている。

この発明の有利な特性に従えば、各デコーダ内の制御装置とコードチェッカーと のインターフェースは、パラレルインターフェースである。

この発明は、限定的でない例および添付図面によって例示された実施態様の詳細 な説明を読むことによって、よりいっそう理解されるであろう。

第１図は、この発明の方法に従ってスクランブル化された有料テレビ番組の送信 機および、それらの番組を受信し、対応するスクランブル復調化装置を含む１受 像機の略ブロック図、 第２図は、第１図の送信機によって伝送された画像の一定の第１の線に関するス クランブル復調化に必要な各種データの配列を示す信号のタイミング図、第３図 は、１０．２４秒の周期で、第１図の送信機によって伝送されたデータパケット の構造を示すタイミング図、 第４図および第５図は、この発明に従ったデコーダで交換される信号のタイミン グ図である。

以下に説明する有料テレビ番組の放送システムは、１砂場たり２５の完全画像を 有するヨーロッパ伝送規格に関係しているが、当然、当業者にとって明白である 修正を加えることによっていずれかの他の規格にも適用できる。さらに、この伝 送は、当然、一定の番組についてのみスクランブル化され得るのであって、その 他の番組については普通に伝送されることができる。

送信機およびテレビ受像機１は、それらの回路のほとんどがそれ自体公知である ので、以下にごく簡略に説明する。この発明に含まれる唯一の事物は、送信機内 の、アクセスメツセージパケットを生成するための回路とスクランブル化される 画像の一定の線にこれらのデータパケットを挿入するための回路および、受像機 内のスクランブル復調化回路である。

送信機１は、複合画像信号を供給する画像ソースを含む。その出力は、アナログ ／ディジタル変換器３を経て、それ自体公知である形式の中間画像スクランブル 化回路４に接続される。この回路４は、疑似ランダムシーケンス発生器６を介し て制御装置５によって制御され、画像信号に一致する同期信号をこの制御装置に 送信する。回路４は、ディジタル／アナログ変換器７を介して、送信アンテナに 参照番号９が付けられている出力送信機８に接続されている。

第１図には、送信機１からの伝送を受信でき、この発明に従ったスクランブル復 調化回路を備えたテレビ受像機の一つのブロック図が示されている。この受像機 には参照番号１０が付けられている。受像機１０は、同調器１２に接続されてい る受信アンテナ１１、同調器以後、アナログ／ディジタル変換器１３、ディジタ ル画像スクランブル復調化回路１４、その出力１６にスクランブル復調化画像信 号が出るディジタル／アナログ変換器１５を含む。

回路１２の出力は、増幅器１７、フィルタ１８およびピーク値検出器１９を介し て、シフトレジスタ２０の直列入力にも接続されている。レジスタ２０の並列出 力は、バッファレジスタ２１を介して、ＥＦ６８０５形式のマイクロプロセッサ などのマイクロプロセッサコンピュータ２２のデータ入力に接続されている。

コンピュータ２２は、機密保護コードチェッカー２３に双方向性で接続されてい る。このチェッカー２３は、“チップカード”　（原文のまま）（“スマートカ ード”としても周知のマイクロプロセッサカード（原文のまま））読取装置２４ に接続されている。コンピュータ２２はまた、回路１４にそれ自体接続されてい る疑似ランダムシーケンス発生器２５にも接続されている。

送信機１において、画像ソース２から来る、変換器３によってディジタル化され た画像信号は、発生器６によって生成された信号の疑似ランダムシーケンスの制 御のもとて回路４でスクランブル化される。画像信号の連続線と同期していると みられる１シーケンスめ連続する二進数のそれぞれは、対応する線のブレークポ イントを決定し、このブレークポイントは線のいずれの位置にも置くことができ る。スクランブル化は、このブレークポイントのいずれかの側にある線の区間を 置換することにある。このスクランブル化方法は、“線置換によるスクランブル 化°と呼ばれ、それ自体公知であるので、これ以上詳細には説明しない。

疑似ランダム発生器６のシーケンスは、２．５６．５．１２または１０．２４秒 という、比較的短いサイクルを有している。２．５６秒サイクルは、スイッチオ ン時にデコーダのロックオン時間を制限するために特に有利である。前述のシー ケンスの各種の値は、送信機内で動的に選択される。これらのシーケンスは、全 受像機に共通な、＋＋　テはＥ　ＣＭ　（Ｅｎｔｉｔｌｅｗｅｎｔ　Ｃｈｅｃｋ ｉｎｇＭｅｓｓａｇｅ　　（資格検査メツセージ〕）と呼ばれる、番組メツセー ジへのアクセスの関数として制御装置５によって制御される。公知の有料テレビ 方式では、許可メツセージは、郵便、モデムまたはその他の通信装置によって加 入者に連絡される。従って、このアクセスメツセージは、比較的長時間の間隔（ 通常、数週間）でしか変更できず、これは、“違法受信者“がその次の変更の十 分以前にメツセージを発見することを許す（これらのメツセージは１．２日で発 見できると推定されている）。

この発明に従えば、送信機の制御装置５は、（変換器７の入力で）複合画像信号 にアクセスメツセージを挿入する。この中央処理装置５（原文のまま）は、特に 、画像計数器関数（ＦＣＮＴ）を付与する。この計数器は、回路４によって送信 された画像信号の画像同期パルスを用いて、１フレームおきに１単位だけ増分さ れる。例えば、各完全画像で（５０Ｈｚインタレースのフレーム規格について４ Ｃ１ｓｓごとに）といったように。この場合、計数器は２５５の最大計数状態を 有する（８ビツト計数器）。この最大状態に達すると、計数器は、０に戻り、そ の符号化された部分が前記のアクセスメツセージである制御ワード（ＣＷ）の同 期を可能にする。この制御ワードは、例えば、６０ビツトの長さを持つことがで き、ランダム形式で選択される。この制御ワードは発生器６の新しいサイクルを 決定する。

さらに、制御装置５は、特定の瞬間に、回路７に以下のデータを送信する。計数 器の状態（ＦＣＮＴ）　、アクセスメツセージヘッダ（ＨｌおよびＨ２）、伝送 システムの状態に関するデータ（スクランブル化されているかいないか、無料ア クセスか有料アクセスか、メツセージデータ転送速度）、チェックデータ（″チ ェックサム“、ＣＲＣなど）。この中実装置は、画像によって使用されない線の 伝送中にこれらのデータを送信する。

ＣＣＥＴＴの６２５線規格によれば、２３番目の線以前および３１０番目の線量 後に可視画像によって使用されない線がある。この例では、画像によって使用さ れない線のうちの４本が符号化に使用される。例えば、第２図に示すように、線 １２〜１５がフィールドＦ１に、線３２５　３２８がフィールドＦ２といったよ うにである。

これらの線のそれぞれにおいて、線の有効期間において、中央処理装置は、符号 化データ５バイトを送信し、従って線当たり４０ビツト、４線の各フィールド当 たり２０バイトを送信する。二進値０は黒レベルに対応し、１は自レベルに対応 する。従って、各完全画像の開始時（上記の例では４０ｍ５ごと）に、（４０バ イトの）データパケットは送信機１によって伝送される複合画像信号に組み込ま れる。

ＥＣＭＩおよびＥＣＭ２という、２種類の異なったデータパケットが伝送される 。これらのパケット形式のそれぞれの構造の例は第２図に示す。好ましくは、こ れらのデータパケットは、混信から良好に保護するために、例えば８−４ハミン グコードで符号化される。この発明の別の例に従えば、各パケットの異なるバイ トは、混信からの保護を改善するためにそのパケット内でインクレースすること ができる。当然、これらはすべて、各デコーダで相応にデインタレースされる。

第２図のタイミング図では、異なるパケットＥＣＭＩおよびＥＣＭ２は、それぞ れ、識別ヘッダＨ１およびＨ２を含んで゛いる。これらのヘッダは、以下の関係 によって、ＥＣＭＩパケットとＥＣＭ２パケットとの識別を可能にする。

（Ｑ　　十〇　　）　　　　−（Ｑ　　＋Ｑ　　）　　　　−ＦＨＬ　　ＥＣＭ Ｉ　　　　ＨＬ　　ＥＣＭ２　　　ｈｅｘａ式中、ＱＨとＱＬの関係はヘッダの ４ビツトバイトである。

例えば、ＥＣＭＩのＨｌ−Ａ５　　　　であれば、ｅ　ｘａ ＥＣＭ２はＨ２−５Ａ　　　　を持つことが必要になり、ｅ　ｘａ Ａ＋５−Ｆ　　　　が検査される。

ｅ　ｘａ そして、データパケットＥＣＭＩおよびＥＣＭ２は、フィードルＦ１では、チェ ッカーの１６バイトの有効データＤＵ、２バイトの“チェックサム２、また、フ ィールドＦ２では、ＦＣＮＴの２バイト、チェッカーの１６バイトの有効データ ＤＵ、２バイトの“チェックサム″を含んでいる。ＥＣＭ２の場合は、ＦＣＮＴ がシステム状態データのＥＳに代わる。

第３図は、第２の線で、０から２５５の画像計数器ＦＯＮＴの計数サイクル、つ まり１０．２４秒の時間を示す。この時間の間に、中実装置５は、第３図の第１ の線に示すように、交代して繰り返す値ＥＣＭＩおよびＥＣＭ２を連続して生成 する。ＦＣＮＴの１サイクルの間、中実装置５は、それぞれがパケット当たりＥ ＣＭｌ４回、ＥＣＭ２　４回を含む８パケツトを生成することができる。この第 ３図において、略語ＣＮＣＷおよびＴＭＴＶは、それぞれ、新しい制御ワードＣ Ｗをロードする″および“チェッカーの最大処理時間”を示す。

ＦＣＮＴのこの期間において、コードワードＣＷを４回、２回または１回、すな わち、第３図の第３の線、第４の線、第５の線に示すように、それぞれ、２．５ ６秒、５．１２秒または１０．２４秒の期間にもとづいて、変更することができ る。

第１の例（２，５６秒の期間）では、中央処理装置５は、２．５６秒の期間ごと に最低１のデコーディングパケットを送信し、チェッカー２３には次のコードワ ードのローディング前にその処理を実行するために２．２秒の最大時間を残す。

第２の例では、中央処理装置５は、５．１２秒の各期間に最低４のデコーディン グパケットを送信し、チェッカーには、３．８秒の最大処理時間を残す。第３の 例では、中央処理装置５は、１０．２４秒の各期間に最低８のデコーディングパ ケットを送信し、チェッカーには３．８秒の最大処理時間を残す。これらの異な る期間の値は、Ｅ、　　Ｓ、バイトのデータによって与えられる。

第１図に示す受像機１０のような各受像機では、回路１２の出力から受は取られ た複合画像信号は、増幅され、フィルタをかけられ、検出され（それぞれ、１７ ．　１８および１９において）、こうして検出された連続データバイトは、バッ ファ２１を介して中央処理装置に転送される。シフトレジスタ２０の充填は、中 央処理装置２２によって生成されたクロック信号（ＣＫ）の率によって実行され る。

レジスタ２１から中央処理装置２２に来たデータは、当然、ＥＣＭＩおよびＥＣ Ｍ２である。中央処理装置２２は、ＥＣＭｌまたはＥＣＭ２パケットを（そのヘ ッダがＨｌかＨ２かによって）認識すると、ＥＣＭｌから、必要に応じてその画 像計数器の計数状態を補正する（この中央処理装置のサブルーチン）ために装置 によって使用される値ＦＣＮＴを引き出す。中央処理装置２２は、ＦＣＮＴを生 成するためにフリーホイールを使用し、好ましくはハミングコードで符号化され る、ＦＣＮＴの真の現在値を与える線３２５のバイト２１および２２にロックす る。

画像計数器のゼロ状態（４０ａ＋ｓごとに生じる）は、中央処理装置による処理 段階および疑似ランダムシーケンス発生器のローディングを決定する。疑似ラン ダムシーケンス発生器のアクティブウィンドウは、画像の有効線において生じる 。すなわち、６２５線（ＣＣＥＴＴ　（原文のまま）規格）の場合、線２３〜３ １０および３３６〜６２３（各画像のそれぞれ第１フレームおよび第２フレーム について）である。中央処理装置２２は、ＦＣＮＴのゼロ復帰の瞬間ごとに、受 信すべき線１２から始まるデータパケットを受信できるように約２０線の期間の 待ちループを生じる。データ受信ウィンドウは、線１２〜１５および線３２５〜 ３２８に及ぶ。これらのウィンドウの外部、はぼＦＣＮＴの次のゼロまでは、中 央処理装置は、データパケットの処理に専門にあたる。

処理装置２２とチェッカー２３との間の対話は、メツセージの処理時間を最小に し、実時間で処理を実行できるように（１バイトについて）並列伝送によって実 行される。

有効データ（ＤＡＴＡ″）ＥＣＭＩおよびＥ　ＣＭ２に加え（−例では合計３２ バイト）、処理装置２２は、ＲＷＮ　（読み書き）および５ＥＮＤＮ　（データ ローディング）というデータをチェッカー２３に送信しく第４図参照）、チェッ カーからはＡＣＫＮ　（受信応答）を受信する。

チェッカー２３は、８バイトの制御ワードＣＷの他に、ＲＷＮ　（読み書き）お よび５ＥＮＤＮ　（データローディング）というデータを処理装置２２に送信し く第５図参照）、チェッカーからはＡＣＫＮ　（受信応答）を受信する。

チェッカー２３は、データＥＣＭＩおよびＥＣＭ２を、使用者によって読取装置 ２４に挿入されたマイクロプロセッサカードＣに含まれたデータと組み合わせる 。チェッカーの機能は、一方でこのチェッカーと処理装置２２との間での、他方 でチェッカーと読取装置２４との間での秘密を保持しながら、マイクロプロセッ サカード内部の実行される処理の妥当性を検査することである。

前記の組合せは、ディジタルシグナチャー原理の会話形識別にもとづくことがで きる。マイクロプロセッサカードとチェッカー２３との間の対話は、デコーダが 実際に探索される秘密の値を有しているかを検査することを可能にしなければな らないが、これは実際にその値を明らかにすることなく行わなければならない。

その基本原理は、大きな数の因数分解の積の結果が各デコーダのレベルでわかっ ていれば、これらの２数を知ることは極めて難しいことであると言えることにあ る。従って、ｖ７τｍｏｄ（ｎ））　　が伝送される場合、これが特定の係数を 持つ一連の因数の積によって表すことができれば、この数Ｘを見つけることはま すます困難になる。伝送をスクランブル復調化できるように、デコーダは、実際 にその値を明らかにすることなく秘密の値ｙ−Ｖマ］習τｄ（ｎ））の自己の知 識を証明しなければならない。従って読取装置は、乱数Ｒを選択した後、Ｔ−Ｒ ２（ｍｏｄ　（ｎ））を計算し、Ｔを以下の間でランダムに選択するチェッカー に送信する。

に４〒　−ＲであるようなＲを与えることを読取装置に要求し、Ｒ２＝Ｔ　（ｍ ｏｄ　（ｎ））であることを確認する； ２　：　ＶＴＸ−ＲＹ　（ｍｏ　ｄ　（ｎ）　）を与えることを読取装置に要求 する φ７／４〒　−Ｖマ 従って、チェッカーと読取装置との間の対話は、数の転送として要約でき、平方 根または平方の計算は、所定の時間にもとづいて、特定の係数を用いて実行され ることがわかる。こうして、“違法受信者″にとってアクセス可能であるマイク ロプロセッサカードとデコーダとの間のメツセージは、システムの機能と矛盾す ることなく、しかも、あまりに高額すぎるためにいかなる違法受信も不利にする ような、相当の手段を用いた異常な計算力を用いず規定される時間内にメツセー ジを解読することはできない。

ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５ 平成　３年　６月７　日 特許庁長官　　植　松　　　敏　　殿 １　事件の表示 ３　補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 発送日　　平成　３年　５月　１４日 国際調査報告 国際調査報告 ：ｒｌ＋：’ＩＩ：二′；：；ニア：、ｊＰ”°“ｓ＋＋ｏｎｌＰｔｌｅｍｂｍ ＋ｌＨ″′″°“＊＋＋ｅ＋＋ｌ−−−−−−−土一：−二一−−一一−−上一 ：二

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．複合画像信号のスクランプル化／スクランプル復調化方法であって、スクラ ンプル化は線の置換によって実行され、疑似ランダムシーケンス発生器によって 制御されるものであり、スクランプル復調化はスクランプル化に使用されたシー ケンスと同一かっ同期された疑似ランダムシーケンスによって制御されるもので あり、疑似ランダムスクランプル化シーケンスは符号化値が複合画像信号に組み 入れられている制御ワード（ＣＷ）によって異なるものであり、伝送画像の少な くとも一部の、未使用線に、各種アクセスメッセージに対応する符号化ディジタ ルデータパケット（ＥＣＭ１、ＥＣＭ２）が含まれることと、受信時にこれらの アクセスメツセージデータが画像信号の受像機に供給されるデータ（Ｃ，２４） と秘密に組み合わせられることと、この組合せから制御ワード（ＣＷ）はディジ タル画像スクランプル復調化回路（１４）を制御する疑似ランダム発生器（２５ ）のために生成されることを特徴とする、複合画像信号のスクランブル化／スク ランプル復調化方法。
2. ２．請求項１記載の方法であって、画像信号の受像機に供給されるデータがマイ クロプロセッサカード（Ｃ）に含まれていなければならないことを特徴とする方 法。
3. ３．請求項１または２記載の方法であって、組合せは、無許可の復調化からの保 護の保障が使用回路の関数として増大する組合せ法を用いて実行されることを特 徴とする方法。
4. ４．請求項３記載の方法であって、組合せ法はディジタルシグナチャーの識別の 会話形方法であることを特徴とする方法。
5. ５．請求項３または４記載の方法であって、組合せ法がシャミアのアルゴリズム を使用することを特徴とする方法。
6. ６．複合画像信号のスクランプル化／スクランプル復調化装置であって、送信機 および受像機を包含する画像伝送システムについて、装置のスクランプル化部は 送信機内に制御装置（５）によって制御される疑似ランダムシーケンス発生器（ ６）に接続されたディジタルスクランブル化回路（４）を有しており、スクラン プル復調化部は各受像機内に制御装置（２２）（原文のまま）によって制御され る疑似ランダムシーケンス発生器（２４）に接続されたディジタルスクランプル 復調化回路（１４）を有しており、送信機の制御装置はアクセスメッセージを生 成する装置（５）を含んでいることと、各デコーダの制御装置（２２）（原文の まま）はそれ自体マイクロプロセッサカード読取装置（２２）（原文のまま）に 接続されたコードチェッカー２３に接続されていることを特徴とする装置。
7. ７．請求項６記載の装置であって、各デコーダ内の制御装置とコードチェッカー とのインターフェースがパラレルインターフェースであることを特徴とする装置 。