JPH07115414A - スクランブル伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 映像データの伝送に際して、その再生者を限
定するためのスクランブル伝送装置に関し、伝送時のビ
ット誤りに強いスクランブル伝送装置を提供する。 【構成】 撹拌鍵発生装置１は、スライス毎にでるコー
ド検出信号からの撹拌鍵リクエスト信号を受け取る毎に
スクランブル鍵Ｋをもとに乱数を発生させ、それを撹拌
鍵とし、乱数発生装置２を初期化し、乱数発生装置２
は、コード検出装置３のスクランブル命令出力時のみ乱
数を生成し、論理和回路４を介して原信号に乱数を付加
し、さらに、スクランブル鍵Ｋが多重化装置５で多重化
されて伝送される信号となる。受信側でも同様に、スク
ランブル鍵Ｋをもとに撹拌鍵発生装置６で、撹拌鍵を生
成し乱数発生装置７を初期化し再生する。従って、ビッ
ト誤りが生じてもスクランブル鍵の更新周期よりも短い
時間で再生が復帰できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル符号化され
た信号の伝送あるいは保管に際し、信号を撹拌し、復号
手順を許可されたものだけに与えることによって、再生
できる者を限定する信号撹拌を行うスクランブル装置お
よびそれを再生するデスクランブル装置に関するもので
あり、特に、再生するまでに起こる誤りに対して高い再
生復帰能力をもつスクランブル伝送装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来のスクランブル伝送装置の
構成図を示すものである。図３において、１１,１４
は、乱数発生装置、１２,１５は、排他的論理和回路、
１３は、多重化装置、１６は、多重分離装置である。

【０００３】以上のように構成された従来のスクランブ
ル伝送装置について以下その動作を説明する。原信号
は、排他的論理和回路１２に順に入力される。排他的論
理和回路１２のもう一方の入力は、乱数発生装置１１の
出力が与えられる。乱数発生装置１１では、スクランブ
ル鍵が更新周期毎に与えられ、スクランブル鍵を用いて
初期化し、乱数列を原信号と等しいレートで出力する。
従って、原信号には、乱数発生装置１１で生成された乱
数が排他的論理和演算されて撹拌される。乱数発生装置
１２に入力されたスクランブル鍵は、多重化装置１３に
おいて、伝送される信号中に多重化されて送られる。

【０００４】受信側では、多重分離装置１６で伝送され
てきた信号中からスクランブル鍵が分離され、スクラン
ブルされた信号が排他的論理和回路１５に入力される。
分離されたスクランブルブル鍵は、乱数発生装置１４に
入力される。乱数発生装置１４は、スクランブル鍵を用
いて初期化し、送信側で用いた乱数列と同じ乱数を生成
し、排他的論理和回路１５にスクランブル信号と同じレ
ートで入力する。したがって、スクランブル信号には、
送信側と同じ乱数が加えられ、もとの信号に戻り再生信
号となる。

【０００５】この際、スクランブル鍵は、更に上位の暗
号化鍵で暗号化され伝送されることが多く、受信側でそ
れを解読してスクランブル鍵を得る。乱数発生装置は、
スクランブル鍵で初期化されるため、万一送信側受信側
の同期がはずれた場合には、次のスクランブル鍵によっ
て乱数発生装置が初期化されるときに同期が復帰するこ
とになる。ただし、伝送されてくる信号において単純に
ビット誤りが生じた場合には、そのビットのみが誤って
再生されるだけで、残りのビットは、正しく再生され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記のよ
うな従来の構成では、原信号が可変長符号を含むような
信号で信号の撹拌処理も有料放送におけるスクランブル
効果制御といった特定の符号のみを撹拌の対象とするこ
とで音声や画像の聞こえ方、見え方を制御する場合、伝
送途中でビット誤りが生じたときその撹拌の対象となる
ビットやビット数などが受信者側で誤って検出された
り、その位置が決定不能となるため、乱数発生装置の同
期がはずれてしまい、次のスクランブル鍵によって初期
化されるまで同期が復帰しない。

【０００７】そのため、ビット誤りに対する誤り伝搬を
スクランブルしない場合と同等にするためには、スクラ
ンブル鍵を更新する周期を可変長符号を復号する際の復
号の同期に一致させる必要があるが、可変長符号を用い
て符号化されているＭＰＥＧ標準に準拠した映像信号に
おいても、その周期は１０ｍｓｅｃ以下となり、スクラ
ンブル鍵を更新する周期としては、従来からあるスクラ
ンブルシステムでのスクランブル鍵の更新周期が１秒前
後であるのに比べて現実的ではなく、現実的なスクラン
ブル鍵の更新周期では、ビット誤りがあった場合の再生
復帰能力が極端に低下してしまうという問題点を有して
いた。

【０００８】本発明はかかる点に鑑み、原信号が可変長
符号を含んだ信号であってもビット誤りが生じたとき、
再生が復帰するまでの期間が、スクランブル処理をしな
い場合と同等なスクランブル伝送装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、可変長符号を
含むディジタルデータを所定の撹拌鍵によって決定する
規約に基づき撹拌処理する撹拌処理手段と前記撹拌処理
手段に前記撹拌鍵を与える撹拌鍵更新手段からなり、撹
拌鍵は、前記スクランブル鍵に基づき生成可能であっ
て、前記撹拌鍵更新手段が、入力データ中で再生の同期
がとれる最小のデータ単位毎に新たな撹拌鍵を撹拌処理
手段に与えるスクランブル装置と、可変長符号を含むデ
ィジタルデータ中のスクランブルされたデータを撹拌鍵
によって決定する規約に基づきデスクランブル処理する
逆変換処理手段と、前記逆変換処理手段に前記撹拌鍵を
与える撹拌鍵更新手段からなり、撹拌鍵更新手段が伝送
されてくるスクランブル鍵をもとに撹拌鍵を生成する撹
拌鍵生成手段を有し、生成された撹拌鍵を入力データ中
で再生の同期がとれる最小のデータ単位毎に新たな撹拌
鍵を逆変換処理手段に与えるデスクランブル装置とを具
備した構成である。

【００１０】

【作用】本発明は前記した構成により、撹拌鍵が、信号
の最小同期単位で更新されるため、伝送中のビット誤り
に対しても、その再生が正しく復帰するまでの期間がス
クランブルしない場合と同等になり、また、受信側で伝
送するスクランブル鍵から、複数の撹拌鍵を生成できる
ので、伝送される鍵は、スクランブル鍵でよく撹拌鍵を
全て送る必要がないため、現実的な鍵の伝送レートで、
ビット誤りに強いスクランブル伝送装置が提供できる。

【００１１】

【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ス
クランブル伝送装置の構成を示すものである。

【００１２】図１において、１,６は、乱数発生装置か
らなりスクランブル鍵より乱数を撹拌鍵として生成する
撹拌鍵発生装置、２,７は、撹拌鍵をもとに乱数を発生
させる乱数発生装置、３,８は、入力信号中のスクラン
ブルの対象となるコードを検出するコード検出装置、
４,９は、排他的論理和回路、５は、スクランブル信号
にそれを解くためのスクランブル鍵を多重する多重化装
置、１０は、スクランブル信号から多重されたスクラン
ブル鍵を分離する多重分離装置である。

【００１３】以上のように構成されたこの実施例のスク
ランブル伝送装置において、以下その動作を説明する。
原信号は、ＭＰＥＧ（Moving Picture Expert Group:国
際標準化機構ＩＳＯと国際電気標準会議ＩＥＣの合同の
作業グループ）標準に準拠した映像信号である。ＭＰＥ
Ｇ標準については、例えば、ISO/IEC IS 11172(1993),I
SO-IEC/JCT1/SC29/WG11 NO328:Test Model3等の規格書
およびドラフトがある。以下図２を用いてＭＰＥＧ標準
に準拠した映像信号の概要について説明する。

【００１４】図２に示すように、データ構造はシーケン
ス層（レイヤ）からなり、シーケンス層は一つの動画像
シーケンス表わし、ヘッダ部分にはシーケンス開始コー
ドをはじめ、各種パラメータとデータを含み、一つ以上
のＧＯＰ（グループオブピクチャー(Group of pictur
e)）、ピクチャー（画像）群の符号化データを含んでい
る。

【００１５】また、ＧＯＰ層は、任意の長さのフレーム
で構成され、ＧＯＰの開始コード(Start-code)を含むヘ
ッダー部分と、一つ以上のピクチャーの符号化データ等
を含んでいる。次に、前述のピクチャー層は、ピクチャ
ーの開始コード(Start-code)を含むヘッダー部分と、一
つ以上のスライスの符号化データ等を含んでおり、この
スライス層は、スライスの開始コード(Start-code)を含
んだヘッダー部と、一つ以上のマクロブロックの符号化
データを含み、任意のマクロブロックを含むことができ
る。

【００１６】さらにマクロブロックについて説明する
と、このマクロブロックは、１６×１６画素の領域のデ
ータであり、基本符号化処理単位である８×８画素のブ
ロックが輝度４つと、その領域に存在する色差を示すい
くつかの８×８画素ブロックからなり、これらの大半
は、可変長符号である。したがって、ビット誤りが生じ
た場合には、それ以降のデータは、読み取り不能とな
り、再生が復帰するのは、開始コードがある次のスライ
スの先頭となる。

【００１７】原データはスクランブル鍵Ｋによって撹拌
処理される。撹拌鍵発生装置１は、スクランブル鍵Ｋを
もとにコード検出装置３からの撹拌鍵リクエスト信号を
受け取る毎に３２ビット乱数を発生させ、それを撹拌鍵
とし、乱数発生装置２へ送る。コード検出装置３は、原
信号の各符号を読み取り、スクランブルの対象となる信
号が入力されてきたとき、スクランブル命令を乱数発生
装置２へ送る。この際、スライス層の先頭コードを検出
したとき、撹拌鍵発生装置１へ、撹拌鍵リクエスト信号
を送るとともに、乱数発生装置２へ、初期化命令を送
る。

【００１８】乱数発生装置２は、コード検出装置３から
の初期化命令を受けると撹拌鍵発生装置１からの乱数を
撹拌鍵として受け取り、内部状態を初期化する。そし
て、コード検出装置３からのスクランブル命令が出力さ
れているときだけ、乱数を生成し、それを排他的論理和
回路４に出力することによって、原信号に乱数を付加す
る。なお、スクランブル命令が出力されていないとき、
乱数発生装置２は、０を出力する。このようにして、原
信号に乱数が付加されてスクランブル信号となり、これ
に、スクランブル鍵Ｋが多重化装置５でＧＯＰ層のヘッ
ダー部のユーザーデータ領域に多重化されて伝送される
信号となる。

【００１９】受信側では、多重分離装置１０でＧＯＰ層
のユーザーデータ領域毎にあるスクランブル鍵Ｋが分離
され、撹拌鍵発生装置６へ入力される。撹拌鍵発生装置
６では、スクランブル鍵Ｋで内部状態を初期化し、コー
ド検出装置８からの撹拌鍵リクエスト信号が入力される
毎に乱数を発生し、撹拌鍵として乱数発生装置７へ出力
する。コード検出装置８は、スクランブル信号の各符号
を読み取り、スクランブルの対象となった信号が入力さ
れてきたとき、スクランブル命令を乱数発生装置７へ送
る。

【００２０】この際、スライス層の先頭コードを検出し
たとき、撹拌鍵発生装置６へ、撹拌鍵リクエスト信号を
送るとともに、乱数発生装置７へ、初期化命令を送る。
乱数発生装置７は、コード検出装置８からの初期化命令
を受けると撹拌鍵発生装置６からの乱数を撹拌鍵として
受け取り、内部状態を初期化する。そして、コード検出
装置８からのスクランブル命令が出力されているときだ
け、乱数を生成し、それを排他的論理和回路９に出力す
ることによって、スクランブル信号に乱数発生装置２が
原信号に付加したのと同じ乱数を付加し、再生信号をえ
る。

【００２１】以上のような構成において、伝送途中でビ
ット誤りが生じた場合をスクランブルしない場合と比べ
る。まず、スクランブルしていない場合、伝送されてく
る信号は、可変長符号を用いているので、最悪の場合、
ビット誤り以降の信号は読み取り不能となり、再生装置
は、次の予約語を検出するまで、再生処理不可能とな
り、次の予約語をもって再生の同期を回復するため、再
生は、次のスライスより復帰する。

【００２２】一方、スクランブルしている場合、ビット
誤りが生じるとコード検出装置１０がコード検出不可能
となり、その後のスクランブル信号については、そのス
クランブルされて位置が検出できず、乱数の同期もはず
れてしまい、再生不可能となる。コード検出装置８は、
再生装置と同様、次の予約後を検出することで、その後
のコード検出処理が可能となり、次のスライスの信号か
ら、スクランブル位置の検出が可能となる。ところで、
乱数発生装置７は、次のスライスの先頭で、初期化命令
が入力され、撹拌鍵発生装置６からの撹拌鍵で初期化さ
れるため、乱数の同期も同時に回復され、スクランブル
処理も次のスライスの先頭から復帰することになり、ス
クランブルを行わない場合と同等の誤り復帰能力が実現
できる。

【００２３】以上のようにこの実施例によれば、コード
検出装置３で、原信号のスライスの先頭コードを検出
し、その信号したがって、乱数発生装置２を初期化する
ことにより、原信号は、スライスの先頭毎に初期化され
る乱数列でスクランブルされることになり、再生同期の
復帰能力の高いスクランブル伝送装置が実現できる。

【００２４】なお、本実施例においては、スクランブル
鍵から生成する撹拌鍵の生成手段として、乱数発生装置
を用いたが、スクランブル鍵から生成可能であって、生
成された撹拌鍵からスクランブル鍵を求めることが困難
であるようなものであれば、どのような構成をとっても
よい。

【００２５】また、本実施例では、コード検出装置から
の撹拌鍵リクエスト信号にしたがって、撹拌鍵を生成
し、乱数発生装置へ与えたが、コード検出装置８が、ス
ライスのアドレス情報も同時に撹拌鍵発生装置６へ伝送
すれば、ビット誤りが、複数のスライスにまたがった場
合においても、復帰したスライスのアドレス情報に基づ
いて、復帰出来なかったスライスの撹拌鍵を撹拌鍵発生
装置６内で破棄し、乱数発生装置７へ復帰したスライス
に対応したスクランブル鍵を与えることが可能となり、
より信頼性の高いものとすることができる。

【００２６】またスクランブル鍵Ｋは、通常、さらに上
位の暗号化鍵によって暗号化されることが多く、伝送手
段も、本実施例のように同じ伝送路を用いて行う以外に
も、別の伝送路を用いて、予め共有する手段なども考え
られ、スクランブル鍵が受信側が所有できるものであれ
ばどのようなものでもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スクランブル鍵を用いて、スクランブルを行わない場合
に再生の同期がとれる期間毎に更新する撹拌鍵を生成す
ることにより、再生の同期と同等の安定性をもつスクラ
ンブル伝送装置が実現でき、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スクランブル伝送装
置の構成を示すブロック図

【図２】ＭＰＥＧ標準に準拠した映像信号の概要図

【図３】従来のスクランブル伝送装置の構成を示すブロ
ック図

【符号の説明】

１,６ 撹拌鍵発生装置 ２,７ 乱数発生装置 ３,８ コード検出装置 ４,９ 排他的論理和回路 ５ 多重化装置 １０ 多重分離装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 誠司 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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可変長符号を含むディジタルデータをスク
   ランブル鍵に基づきスクランブル処理するスクランブル
   装置と前記スクランブル鍵に基づき再生処理するデスク
   ランブル装置とスクランブル鍵伝送手段とからなり、 前記スクランブル装置は、可変長符号を含むディジタル
   データを所定の撹拌鍵によって決定する規約に基づき撹
   拌処理する撹拌処理手段と前記撹拌処理手段に前記撹拌
   鍵を与えるスクランブル処理側の撹拌鍵更新手段とから
   なり、前記撹拌鍵は、前記スクランブル鍵に基づき生成
   可能であって、前記撹拌鍵更新手段が、入力データ中で
   再生の同期がとれる最小のデータ単位毎に新たな撹拌鍵
   を撹拌処理手段に与えるスクランブル装置であり、 前記デスクランブル装置は、可変長符号を含むディジタ
   ルデータ中のスクランブルされたデータを撹拌鍵によっ
   て決定する規約に基づきデスクランブル処理する逆変換
   処理手段と前記逆変換処理手段に前記撹拌鍵を与えるデ
   スクランブル処理側の撹拌鍵更新手段とからなり、 前記撹拌鍵更新手段が伝送されてくるスクランブル鍵を
   もとに撹拌鍵を生成する撹拌鍵生成手段を有し、生成さ
   れた撹拌鍵を入力データ中で再生の同期がとれる最小の
   データ単位毎に新たな撹拌鍵を逆変換処理手段に与える
   デスクランブル装置であることを特徴とするスクランブ
   ル伝送装置。
2. 【請求項２】伝送データがＭＰＥＧ標準に準拠したデー
   タであって、スクランブル鍵更新手段が、グループオブ
   ピクチャのユーザデータ領域にスクランブル鍵情報を埋
   め込む埋め込み手段を有することを特徴とする請求項１
   記載のスクランブル伝送装置。
3. 【請求項３】可変長符号を含むディジタルデータを所定
   の撹拌鍵によって決定する規約に基づき撹拌処理する撹
   拌処理手段と、前記撹拌処理手段に前記撹拌鍵を与える
   撹拌鍵更新手段からなり、前記撹拌鍵は、スクランブル
   鍵に基づき生成可能であって、前記撹拌鍵更新手段が、
   入力データ中で再生の同期がとれる最小のデータ単位毎
   に新たな撹拌鍵を撹拌処理手段に与えることを特徴とす
   るスクランブル装置。
4. 【請求項４】入力データが、ＭＰＥＧ標準に準拠した映
   像信号であって、撹拌鍵更新手段が、入力データ中のス
   ライス単位毎に新たな撹拌鍵を撹拌装置に与えることを
   特徴とする請求項３記載のスクランブル装置。
5. 【請求項５】可変長符号を含むディジタルデータ中のス
   クランブルされたデータを撹拌鍵によって決定する規約
   に基づきデスクランブル処理する逆変換処理手段と前記
   逆変換処理手段に前記撹拌鍵を与える撹拌鍵更新手段か
   らなり、 前記撹拌鍵更新手段が伝送されてくるスクランブル鍵を
   もとに撹拌鍵を生成する撹拌鍵生成手段を有し、生成さ
   れた撹拌鍵を入力データ中で再生の同期がとれる最小の
   データ単位毎に新たな撹拌鍵を逆変換処理手段に与える
   ことを特徴とするデスクランブル装置。
6. 【請求項６】撹拌鍵更新手段が、生成した撹拌鍵を入力
   データのスライス単位毎に逆変換処理装置に与えること
   を特徴とする請求項５記載のデスクランブル装置。