JPH06303610A - デスクランブル受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディジタル映像信号や音声信号を有線や無
線、あるいは蓄積メディアにより通信する場合に用いる
デスクランブル装置に関するもので、適用する通信シス
テムの受信装置において補間処理が行われた場合に、そ
の補間処理の目的である誤りの補間が実現でき、さらに
デスクランブル受信装置への拡張性が高いデスクランブ
ル受信装置を提供することを目的とする。 【構成】 受信装置12において、入力データから誤り検
出復号化装置111で誤りの位置として検出した補間位置
データにより第１補間装置112及び第２補間装置122にお
いて補間処理が行われる。これらにより、第１補間装置
112で補間処理が行われた補間データ単位は、デスクラ
ンブル後にも第２補間装置122で補間処理が行われるの
で、受信装置の補間処理の目的である誤りの補間が実現
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル映像信号や
ディジタル音声信号を有線や無線、あるいは蓄積メディ
アを用いて、秘密に通信あるいは記録再生する場合に用
いるデスクランブル受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のディジタル映像信号やディジタル
音声信号を暗号化して通信するスクランブルは、疑似乱
数（以下ＰＮという）の加算で行われていた。デジタル
音声のＰＮ加算のスクランブルは、例えば「暗号と情報
セキュリティ」（昭晃堂出；辻井重男ら編著）のｐ．１
７８からｐ．１７９に紹介されている。図２に従来のス
クランブル装置を示す。ここで、２１は乱数発生装置、
２２は排他的論理和装置である。

【０００３】以上のように構成された従来のスクランブ
ル装置では、乱数発生装置２１が乱数の種を元にしてＰ
Ｎを発生し、排他的論理和装置２２が映像あるいは音声
データと前記ＰＮをビットごとの排他的論理和した結果
を、スクランブルされたデータとして出力する。

【０００４】また、従来のデスクランブル装置は前記従
来例のスクランブル装置と同一の構成であり、乱数発生
装置２１および排他的論理和装置２２から構成される。
以上のように構成される従来のデスクランブル装置の動
作を以下に簡単に説明する。まず、乱数発生装置２１が
乱数の種を元にしてＰＮを発生し、排他的論理和装置２
２がスクランブルされた後の映像あるいは音声データと
前記ＰＮをビットごとの排他的論理和した結果を、デス
クランブルされたデータとして出力する。ここで、乱数
発生装置２１で用いられる乱数の種は、従来例のスクラ
ンブル装置における乱数発生装置２１で用いられる乱数
の種と同じものを用いる。

【０００５】このとき、スクランブルされるデータを
Ａ、スクランブルに用いるＰＮをｒで表すと、排他的論
理和の性質より、

【０００６】

【数１】

【０００７】となるので、デスクランブル装置で入力デ
ータにＰＮを排他的論理和してデスクランブルするとき
には、デスクランブルされる入力データがスクランブル
装置でスクランブルされるときに用いられたのと同じＰ
Ｎを、同じビットごとの対応でデスクランブルされる入
力データにビットごとの排他的論理和する場合にのみ、
正しくスクランブルされる。

【０００８】例えば、データが（１０１１０１１０）
で、ＰＮが（１０１０１０１０）のとき、データとＰＮ
をビットごとの排他的論理和した結果、即ちスクランブ
ル後のデータは（０００１１１００）となる。これをデ
スクランブルするためには、同じＰＮを同じビット対応
でビット毎の排他的論理和しなければならない。即ち、
スクランブル後のデータ（０００１１１００）にＰＮ
（１０１０１０１０）をビットごとの排他的論理和した
結果、デスクランブル後のデータは（１０１１０１１
０）となり、正しくデスクランブルされることがわか
る。

【０００９】具体的な例として、複数のフレームデータ
から構成される映像データを図２に示した従来のスクラ
ンブル装置でスクランブル処理する場合の処理例を図５
に示す。ここで、スクランブルされる前の各フレームデ
ータは分割データＤa,bに分割されているものとし、ｂ
はフレームを、ａはフレーム内の分割データの位置を示
す。また、Ｄa,bのそれぞれの位置を（ａ，ｂ）で表
す。すなわちＤ1,2の位置を（１，２）と表す。同様に
ＰＮをＰＮa,bで、スクランブル後のデータをＣa,bで表
すものとする。

【００１０】図５を用いて、スクランブル処理の概要を
説明する。まず、スクランブル装置では図５（ａ）に示
すような映像データに図５（ｂ）に示すＰＮを対応させ
て、ビットごとの排他的論理和によってスクランブル
し、その結果として図５（ｃ）に示すスクランブル後の
映像データＣa,bを得るものとする。

【００１１】

【数２】

【００１２】即ち、Ｄ1,1にはＰＮ1,1を、Ｄ1,2にはＰ
Ｎ1,2をビットごとの排他的論理和してスクランブル
し、Ｃ1,1とＣ1,2を得る。デスクランブルするときに
は、分割データＣa,bが図５（ｃ）に示すようにスクラ
ンブルしたときと同じ順序で並んでいるとすると、図５
（ｂ）に示すＰＮを用いてデスクランブルするので、各
分割データＣa,bのデスクランブルにはその分割データ
Ｃa,bがスクランブルされるときに用いられたのと同じ
ＰＮa,bが用いられるので、正しくデスクランブルされ
る。

【００１３】

【数３】

【００１４】ところで、映像データや音声データを送受
信する通信システムの従来の受信装置では、映像データ
や音声データは近傍のデータと相関が高いという性質を
利用した補間処理が行われることがある。この補間処理
とは、通信路で誤りが多重された場合に、誤りのあるデ
ータを近傍のデータより算出された補間データで置き換
えるという処理である。このような補間処理を行う従来
例の受信装置を図３に示した。図３において、３１は誤
り検出復号装置、３２は補間装置である。

【００１５】以上のように構成された従来例の受信装置
の動作を、以下に説明する。受信装置は、送信装置で誤
り検出符号化された後で、通信路を通じて通信されたデ
ータを入力データとする。

【００１６】まず、誤り検出復号装置３１は、入力デー
タを誤り検出復号処理し、誤り検出復号処理後のデータ
を誤り検出復号後データとして出力する。さらに、誤り
検出復号処理によって検出された誤りのある位置を示す
補間位置データとして出力する。

【００１７】次に補間装置３２は誤り検出復号後データ
のなかで、補間位置データによって示される誤りのある
位置のデータを、その近傍のデータを用いて補間処理す
る。この補間処理には大きく分けて近傍データでそのま
ま置き換える補間処理と、近傍データより算出された補
間データで置き換える補間処理の２種類がある。

【００１８】また、補間処理はある大きさのデータ単位
で行われる。以下、この補間のデータ単位を補間データ
単位と呼ぶ。例として複数のフレームにより構成される
映像データの補間処理の場合を考えると、いくつかの画
素をまとめたものが補間データ単位として用いられる。

【００１９】この場合、前者の補間処理としては、例え
ば、誤りのある補間データ単位をその直前のフレームの
同じ位置にある補間データ単位で補間する処理がある。
また後者としては、例えば、誤りのある補間データ単位
を、その前と後ろのフレームの同じ場所の補間データ単
位の平均値で補間する処理がある。

【００２０】図２に示したデスクランブル装置と、図３
に示した受信装置を用いて構成されるデスクランブル受
信装置を図４（ａ）と図４（ｂ）に示す。図４（ａ）と
図４（ｂ）に示したデスクランブル受信装置は、スクラ
ンブルされた後で誤り訂正符号化された信号を受信し、
受信処理及びデスクランブル処理を行う。図４（ａ）に
おいて、３１は誤り検出復号装置、３２は補間装置、４
１はデスクランブル装置、４２は受信装置である。

【００２１】また図４（ｂ）において、３１は誤り検出
復号装置、４１はデスクランブル装置、３２は補間装置
である。図４（ａ）および図４（ｂ）に示した従来のデ
スクランブル受信装置において、誤り検出復号装置３１
および補間装置３２は、図３に示した従来の受信装置に
おける同じ番号を付した装置と全く同じ動作をするもの
である。また、デスクランブル装置４１は図２に示した
従来のデスクランブル装置と全く同じ動作をするもので
ある。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４
（ａ）に示したような従来の構成のデスクランブル受信
装置では、補間処理の目的である誤りの補間が実現でき
ないという課題を有していた。また図４（ｂ）に示した
ような従来の構成のデスクランブル受信装置では、デス
クランブル受信装置への拡張性が低いという課題があっ
た。この理由を以下に説明する。

【００２３】まず、図４（ａ）に示した従来例のデスク
ランブル受信装置における課題を説明する。図４（ａ）
に示すデスクランブル受信装置において、受信装置では
誤りのある補間データ単位が検出され、近傍の補間デー
タ単位で置き換えられる。その後、受信装置より出力さ
れるデータがデスクランブル装置でデスクランブルされ
る。このデスクランブル装置は前記したように、送信側
のスクランブル装置でデータに排他的論理和されたＰＮ
と、全く同じＰＮを同じビット対応で排他的論理和する
ことにより実現している。

【００２４】このとき、ＰＮの周期は複数の補間データ
単位にまたがるので、補間データ単位ごとに対応するＰ
Ｎは異なる。このため、誤りがなく補間されなかった補
間データ単位は、スクランブルされたときと同じＰＮが
同じビット対応でビットごとの排他的論理和されるの
で、正しくデスクランブルされる。しかし、補間が行わ
れてできた補間データ単位については、近傍の補間デー
タ単位で置き換えられているので、スクランブル装置で
用いたＰＮを乱数の種より作り、ビットごとの排他的論
理和したとしても、補間に用いた近傍の補間データ単位
がスクランブルされたときに用いられたＰＮと異なるこ
とになる。

【００２５】具体的に、図５（ｃ）に示される従来のス
クランブル装置により処理された後のデータ中のＣa,b
に誤りが起こった場合について以下に説明する。ここ
で、各フレームデータは分割データとして補間データ単
位Ｄa,bに分割されているものとする。また、補間処理
は誤りのある分割データを直前のフレームの同じ位置に
ある分割データで置き換える処理とする。前記のよう
に、スクランブルされた分割データは、図５（ｃ）のよ
うに並んでおり、図５（ｃ）のように並んでいるデータ
は、図５（ｂ）に示したＰＮを用いてスクランブルされ
たものである。

【００２６】図６は、図５（ｃ）のデータＣa,bに誤り
があり、誤りを直前のフレームの同じ位置のデータで補
間したときのデータを示す図である。図６を用いて課題
を説明する。図５（ｃ）において、Ｃ1,2とＣ2,2とＣ3,
3とＣn,3に誤りがあると、その直前のフレームの同じ位
置のデータＣ1,1とＣ2,1とＣ3,2とＣn,2で補間され、図
６に示すようなデータとなる。したがって、この後、図
５（ｂ）に示すＰＮを用いてデスクランブルしたとして
も、例えば補間された（１，２）の位置にあるデータＤ
1,1は、ＰＮ1,2を用いてデスクランブルされることにな
る。

【００２７】しかし、Ｄ1,1はＰＮ1,1を用いてスクラン
ブルされているので、ＰＮ1,2をビットごとの排他的論
理和しても正しくデスクランブルされない。以下同様に
（２，２）、（３，３）、（ｎ，３）の位置にあるデー
タについても正しくデスクランブルされない。以上のよ
うに、補間された位置の補間データ単位は正しくデスク
ランブルされないため、補間処理の目的である誤りの補
間が実現できないという課題があった。

【００２８】次に、図４（ｂ）に示した従来例のデスク
ランブル受信装置における課題を説明する。図４（ｂ）
に示すデスクランブル受信装置を用いる場合には、通信
システムにおいて、デスクランブル装置を必要としない
受信者に対しては図３に示したような受信装置を用意
し、デスクランブル装置を必要とする受信者に対しては
図４（ｂ）に示したデスクランブル受信装置を用意する
必要があった。

【００２９】さらに、図３に示した従来例の受信装置を
持っている受信者が、後でデスクランブル装置が必要と
なり、図４（ｂ）に示した従来例のデスクランブル受信
装置への拡張を希望した場合には、図３に示した受信装
置を取り除き、図４（ｂ）に示したデスクランブル受信
装置で置き換える必要があり、受信装置が無駄になって
いた。以上のように、受信者の用途や好みなどに応じた
装置構成や装置の拡張を行う場合に、デスクランブル受
信装置への拡張性に対する課題があった。

【００３０】本発明はかかる点に鑑み、用いる通信シス
テムの受信装置において補間処理が行われる場合に、通
信システムが補間処理によりめざす誤りの補間が実現で
き、さらにデスクランブル受信装置への拡張性が高いよ
うなデスクランブル受信装置を提供することを目的とす
る。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明は、スクランブル
処理と誤り検出用符号化が行われた後のデータを受信装
置入力データとし、受信装置とデスクランブル装置から
構成され、前記受信装置は、前記受信装置入力データに
対して誤り検出復号処理を行い、誤り検出処理後のデー
タおよび検出した誤りの位置を示す補間位置データを出
力する誤り検出復号装置と、前記誤り検出後のデータの
中で補間位置データにより指示される位置のデータを近
傍のデータを用いて補間し、受信データとして出力する
第１補間装置とから構成され、前記デスクランブル装置
は前記受信データと前記補間位置データを入力し、前記
受信データをデスクランブルして復号化データとして出
力する復号化装置と、前記復号化データの中で前記補間
位置データにより指示される位置のデータを近傍のデー
タを用いて補間する第２補間装置から構成される。

【００３２】

【作用】本発明のデスクランブル受信装置は前記した構
成により、補間処理された後のデータを復号化処理した
後で、誤りのある部分を近傍のデータを用いて補間処理
を行う。これにより、デスクランブル装置の前で補間さ
れてできた分割データがスクランブルとデスクランブル
のために正しく復号されなかったとしても、デスクラン
ブル後に、誤りのあった分割データを検出し、デスクラ
ンブル装置で正しく復号された近傍データを用いて補間
処理するので、通信システムの受信装置の補間処理の目
的である誤りの補間が実現できる。

【００３３】さらに、受信装置とデスクランブル装置を
分離しているので、デスクランブル装置を持たない受信
者と持つ受信者とで、受信装置を共有することができる
ので、デスクランブル受信装置への拡張性が高い。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の一実施例におけるデ
スクランブル受信装置の構成図を示すものである。

【００３５】図１において、１１は受信装置、１２はデ
スクランブル装置、１１１は誤り検出復号装置、１１２
は第１補間装置、１２１は復号化装置、１２２は第２補
間装置である。

【００３６】以上のように構成された本実施例のデスク
ランブル受信装置において、以下にその動作を説明す
る。まず受信装置１１はスクランブル処理と誤り訂正符
号化が行われたデータを入力データとし、受信処理を行
った結果として受信データと補間位置データを出力す
る。次にデスクランブル装置１２は受信装置１１より出
力される受信データと補間位置データを入力とし、デス
クランブル処理を行った結果を出力データとして出力す
る。

【００３７】以下に本実施例のデスクランブル受信装置
における受信装置１１の動作を説明する。受信装置１１
に入力した入力データは、まず誤り検出復号装置１１１
に入力される。誤り検出復号装置１１１は、入力データ
を誤り検出復号処理し、誤り検出復号処理後のデータを
誤り検出復号後データとして出力する。さらに、誤り検
出復号処理によって検出された誤りのある位置を示す補
間位置データとして出力する。

【００３８】次に、第１補間装置１１２は誤り検出復号
後データのなかで、補間位置データによって示される誤
りのある位置の補間データ単位を、その近傍の補間デー
タ単位を用いて補間して出力し、誤りのない位置の補間
データ単位には何も処理を行わずにそのまま出力する。
ここで、第１補間装置１１２は、処理された後のデータ
を受信データとして出力する。その後、誤り検出復号装
置１１１より出力される補間位置データと、第１補間装
置１１２より出力される受信データが、受信装置１１の
出力として出力される。

【００３９】以下に本実施例のデスクランブル受信装置
におけるデスクランブル装置１２の動作を説明する。デ
スクランブル装置１２には、受信データと補間位置デー
タが入力される。まず、復号化装置１２１はＰＮ加算に
より暗号化されて送信されてくる受信データにスクラン
ブル時の暗号化と同じＰＮを加算することにより復号
し、復号化データとして出力する。

【００４０】次に第２補間装置１２２は復号化装置１２
１より出力される復号後データと、受信装置１１より出
力される補間位置データを入力とし、補間位置データに
より示される誤りのある位置の補間データ単位を、その
近傍の補間データ単位を用いて補間して出力し、誤りの
ない位置の補間データ単位には何も処理を行わずそのま
ま出力する。

【００４１】ここで、第２補間装置１２２によって処理
されて出力されるデータを出力データとして出力する。
その後、第２補間装置１２２より出力される出力データ
が、デスクランブル装置１２の出力として出力される。

【００４２】以上のように本実施例によれば、スクラン
ブル処理とデスクランブル処理により補間処理の目的で
ある誤りの補間が実現できなかったとしても、デスクラ
ンブルの後で再び同様の補間処理を行うことにより、誤
りの補間が実現できる。

【００４３】また、本実施例によれば、受信装置とデス
クランブル装置が分離された構成になっているため、デ
スクランブル装置を必要としない受信者に対しては、図
１に示されるデスクランブル受信装置における受信装置
１１を用意し、デスクランブル装置を必要とする受信者
に対しては、図１に示されるデスクランブル受信装置に
おける受信装置１１およびデスクランブル装置１２を用
意すれば良く、受信装置として１種類を用意するだけで
よい。

【００４４】さらに、デスクランブル装置を持っていな
い受信者が、後でデスクランブル装置を必要とし、デス
クランブル受信装置への拡張を希望する場合、図１に示
されるデスクランブル受信装置におけるデスクランブル
装置１２を受信装置１１の後ろに接続するだけで良く、
デスクランブル受信装置への拡張が用意である。このよ
うに、デスクランブル受信装置への拡張性が高いデスク
ランブル受信装置を実現できる。

【００４５】なお、本実施例のデスクランブル受信装置
における復号化装置ではＰＮ加算により暗号化された信
号の復号化を行っているが、データを数十ビットのブロ
ック単位に分割し、鍵の指示によってそのブロックの中
でビットの置換や入れ替えを行うようなブロック暗号の
復号化装置を用いても同様の効果が得られる。

【００４６】なお、本実施例のデスクランブル受信装置
における復号化装置として、任意の暗号化方式に対応し
た復号化装置を用いても同様の効果が得られる。

【００４７】また、本実施例のデスクランブル受信装置
における第１補間装置および第２補間装置として、近傍
の補間データ単位でそのまま置き換える補間処理方式、
近傍の補間データ単位より算出される補間データ単位で
置き換える補間処理方式、などの任意の補間処理方式に
対応したものを用いても同様の効果が得られる。

【００４８】さらに、本実施例のデスクランブル受信装
置のデスクランブル装置１２において、受信データを入
力し、受信データ内の補間データ単位間の相関を計算す
ることにより、近傍の補間データ単位との間の相関が低
い分割データを誤りのある補間データ単位として検出
し、検出結果として、誤りのあるデータの位置を示す補
間位置データを出力するような誤り検出装置を付加し、
前記誤り検出装置より出力される補間位置データを第２
補間装置１３に入力するような構成にすれば、同様の効
果が得られることはもちろんであるが、さらに受信装置
１１からデスクランブル装置へ補間位置データを入力す
る必要がなくなるという効果が得られる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、誤
りの補間の目的で受信装置において補間処理を行ってい
るような通信システムにおいて、受信装置で補間処理を
行った後のデータを処理の対象とし、通信システムが目
的としている誤りの補間を実現できるデスクランブル装
置を構成することができ、その実用的効果は大きい。

【００５０】さらに、デスクランブル受信装置への拡張
性が高いデスクランブル受信装置を構成することがで
き、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるデスクランブル受信
装置の構成図

【図２】従来のスクランブル装置の構成図

【図３】従来の受信装置の構成図

【図４】従来のデスクランブル受信装置の構成図

【図５】従来のスクランブル装置におけるスクランブル
処理のデータ例を示す図

【図６】従来の受信装置で補間処理した後のデータ例を
示す図

【符号の説明】

１１ 受信装置 １２ デスクランブル装置 １１１ 誤り検出復号装置 １１２ 第１補間装置 １２１ 復号化装置 １２２ 第２補間装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｌ 9/10 9/12 (72)発明者 村上 弘規 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スクランブル処理と誤り検出用符号化が行
   われた後のデータを受信装置入力データとし、受信装置
   とデスクランブル装置から構成され、前記受信装置は、
   前記受信装置入力データに対して誤り検出復号処理を行
   い、誤り検出処理後のデータおよび検出した誤りの位置
   を示す補間位置データを出力する誤り検出復号装置と、
   前記誤り検出後のデータの中で補間位置データにより指
   示される位置のデータを近傍のデータを用いて補間し、
   受信データとして出力する第１補間装置とから構成さ
   れ、前記デスクランブル装置は前記受信データと前記補
   間位置データを入力し、前記受信データをデスクランブ
   ルして復号化データとして出力する復号化装置と、前記
   復号化データのなかで前記補間位置データにより指示さ
   れる位置のデータを近傍のデータを用いて補間する第２
   補間装置から構成されることを特徴とするデスクランブ
   ル受信装置。