JPH08307392A - 情報伝送方法および情報伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同期カオスの原理に基づいて高速に秘話通信
を行い、送信と受信の両方の機能を併せ持つ情報伝送方
法および情報伝送装置を提供することを目的としてい
る。 【構成】 送受信機３-１ａ（３-１ｂ）が有するスイッ
チ３-５によって送受信機３-１ａ（３-１ｂ）の有する
ＯＰＬＬ＃１が出力する駆動カオス信号ｖ(t)を選択し
てＯＰＬＬ＃２に供給した場合、ＯＰＬＬ＃２は情報信
号ｍ(t)を入力して駆動カオス信号ｖ(t)ならびに送信カ
オス信号ｗｍ(t)を送信する。一方スイッチ３-５によっ
て送受信機３-１ｂ（３-１ａ）の有するＯＰＬＬ＃１が
出力する駆動カオス信号ｖ(t)を選択してＯＰＬＬ＃２
に供給した場合、ＯＰＬＬ＃２は駆動カオス信号ｖ(t)
ならびに送信カオス信号ｗｍ(t)を受信して復調し、情
報信号ｍ(t)を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高度な守秘性が要求
される秘話通信や、ＶＯＤ（Ｖideo Ｏn Ｄemand）のペ
イＴＶ（有料ＴＶ放送）等の放送に用いて好適な情報伝
送方法および情報伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆるカオスとは、決定論的な法則に
従う系において現われるランダムな挙動のことである。
このカオスは、鋭敏な初期値依存性を有するため、僅か
な初期条件の差異が、予測不可能な出力変動につなが
る。ところで、カオスの同期は一見、こういったカオス
の概念とは相反するロバスト性を有している（参考文献
１：L.M.Pecora&T.L.Carroll,Phys.Rev.Lett.64,821(19
91)）。

【０００３】図６は、従来の同期カオスの原理に基づく
情報伝送装置の概念的構成を示すブロック図である。図
６において１-１は送信機（駆動系）であり、サブシス
テムＡ（１-５）とサブシステムＢ（１-６）とから構成
されている。一方１-２は受信機（応答系）であり、サ
ブシステムＡ'（１-７）とサブシステムＢ'（１-８）、
および合波器１-３とＬＰＦ（低域通過フィルタ）１-９
と閾値（しきい値）回路１-10とから構成されている。
また送信機１-１と受信機１-２とは、伝送路１-４によ
って接続されている。

【０００４】図６に示す構成において、サブシステムＢ
に情報信号ｍ(t)（１-11）を入力することによって、送
信機１-１からカオス信号に情報信号ｍ(t)を重畳した送
信信号ｖｍ(t)（１-12）を送信する。受信機１-２で
は、送信信号ｖｍ(t)をサブシステムＢ'と合波器１-３
とに供給し、送信信号ｖｍ(t)からサブシステムＡ'が出
力するカオス信号ｖｒ(t)（１-13）を減じて位相差信号
ｅ(t)（１-14）を求める。位相差信号ｅ(t)がＬＰＦ１-
９と閾値回路１-10を通過することによって情報信号ｍ
(t)（１-11a）が取り出される。

【０００５】即ち、送信信号ｖｍ(t)をサブシステムＢ'
に入力してサブシステムＢとの同期を取り、これによっ
て同期カオス信号ｖｒ(t)を発生させ、送信信号ｖｍ(t)
との位相差信号ｅ(t)を検出することによって、情報信
号ｍ(t)を復調する。このように、サブシステムＢとサ
ブシステムＢ'へサブシステムＡのカオス的な状態を入
力すると、ある条件（後述）の下ではサブシステムＢと
サブシステムＢ'のカオス的な振る舞いが、各時刻にお
いて等しくなる。このような現象をカオスの同期とい
う。上述の「ある条件」とは、サブシステムＡ、Ａ'な
らびにＢ、Ｂ’に関する連立常微分方程式の条件付きリ
アプノフ指数が全て負となることである（参考文献２：
T.Endo＆L.Chua,IEEE Trans.Circuits Syst.38,1580(19
91)）。

【０００６】カオスの同期（参考文献１）については前
述の通りであるが、注目すべき特徴はカオスの同期がロ
バスト性を有していることである。即ち、この同期はサ
ブシステムの回路パラメータに摂動が加わっても固有の
カオスを維持するというものであり、サブシステム＃２
と＃２'が全く同一でなくても、“双子”のような類似
度があれば同期が得られるということを意味している。
この性質が実用上重要であり、カオスの同期を応用した
システムを実際のデバイスを用いて実現できることを保
証するものである。

【０００７】図７は、図６に示すカオス秘話通信（暗
号）の論理を示したブロック図である。図７に示す秘話
通信の論理によると、第３者が盗聴を行うためには、情
報がカオスに埋め込まれた送信信号を傍受し、その観測
データからカオス信号を逐次再現する必要がある。しか
しカオスの本来の性質上、有限時間内に観測データから
カオス信号を解読することは事実上困難であるため、こ
の通信方式は高い秘話性が保証されているといえる。

【０００８】この秘話通信方式は、暗号アルゴリズム上
の分類では、いわゆる公開鍵暗号系にあたり、ビット毎
に逐次暗号化するので、同期式ストリーム暗号系に分類
できる。同期式ストリーム暗号では、一般にＭ系列符号
のような乱数が用いられるが、Ｍ系列ではＬＦＳＲ（Ｌ
inear Ｆeedback Ｓhift Ｒegister）の初期状態とｎ−
１本の結線状態（ｎ：段数）が暗号の鍵となり、段数が
線形複雑度として暗号学的な強さを表わす目安となる。
カオスは、このＭ系列符号に比べて非線形性、長周期性
および無相関性に優れているので、より解読に強い暗号
ということができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来のカオスの同期論
理に基づく通信装置としては、カオス発生に用いる回路
として、ローレンツ型やＣｈｕａの回路等の非線形電子
回路や、ＰＬＬ（ＰhaseＬocked Ｌoop）回路を用いた
もの等が種々試みられている。しかし、何れの場合にあ
っても専用の送受信機を用いていないため、これらに類
似した装置を、送信機および受信機として最低各一台ず
つ必要とした。

【００１０】即ち前述の構成では、送信機１-１と受信
機１-２の各々にサブシステムを備える必要があり、こ
れら装置の小型化と経済化を妨げる要因になっていた。
また、従来はキャリア周波数がｋＨｚと低く、高速のビ
ットレートの情報を担うことが本質的に不可能であっ
た。本発明は前述の欠点を艦みてなされたものであり、
同期カオスの原理に基づいて高速に秘話通信を行い、送
信と受信の両方の機能を併せ持つ情報伝送方法および情
報伝送装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の発明にあっては、第１の駆動
カオス信号ならびに２値の情報信号を含む送信カオス信
号を送信する送信機能と、第２の駆動カオス信号ならび
に情報信号を含む送信カオス信号を受信する受信機能と
を有する送受信機を、伝送路の両端に設置した情報伝送
装置であって、前記送受信機の各々は、基準となる信号
を発振する発振器と、前記発振器が出力する信号と位相
が同期した前記第１の駆動カオス信号を出力する第１の
位相同期回路と、前記第１の駆動カオス信号と、対応す
る送受信機が有する第１の位相同期回路が出力する第２
の駆動カオス信号との何れかを選択する選択手段と、前
記送信カオス信号、あるいは前記選択手段によって選択
された第２の前記駆動カオス信号と位相が同期した応答
カオス信号の何れかを出力する第２の位相同期回路と、
前記応答信号と、対応する送受信機が有する第２の位相
同期回路が出力する送信カオス信号とを混合して、その
位相差信号を出力する混合回路と、前記位相差信号から
前記情報信号を取り出す復調回路とを具備することを特
徴とする。

【００１２】また、請求項２に記載の発明にあっては、
請求項１に記載の情報伝送装置では、前記復調回路は、
前記位相差信号を所定の継続時間で積分する積分回路
と、前記積分回路の出力を２値判定する閾値素子とから
構成されることを特徴とする。

【００１３】また、請求項３に記載の発明にあっては、
請求項２に記載の情報伝送装置では、前記積分回路とし
て低域通過フィルタを用いることを特徴とする。

【００１４】また、請求項４に記載の発明にあっては、
請求項１ないし請求項３の何れかに記載の情報伝送装置
では、前記送受信機が（Ａ）送信する際には、前記選択
手段は第１の位相同期回路が出力する前記第１の駆動カ
オス信号を選択し、前記第２の位相同期回路は前記情報
信号を入力して前記送信カオス信号を出力し、（Ｂ）受
信する際には、前記選択手段は対応する送受信機が有す
る第１の位相同期回路が出力する前記第２の駆動カオス
信号を選択し、前記第２の位相同期回路は前記応答カオ
ス信号を出力することを特徴とする。

【００１５】また、請求項５に記載の発明にあっては、
請求項１ないし請求項４の何れかに記載の情報伝送装置
では、前記伝送路は、一対の伝送線路群から構成され、
前記伝送線路群の各々は、前記第１あるいは第２の駆動
カオス信号を伝送する第１の伝送線路と、前記送信カオ
ス信号を伝送する第２の伝送線路とから構成されること
を特徴とする。

【００１６】また、請求項６に記載の発明にあっては、
請求項１に記載の情報伝送装置では、前記発振器にはレ
ーザ励振器を用い、前記第１および第２の位相同期回路
には各々光位相同期回路を用い、前記混合回路には光ミ
キサを用い、前記復調回路には光信号復調回路を用いる
ことを特徴とする。

【００１７】また、請求項７に記載の発明にあっては、
請求項６に記載の情報伝送装置では、前記伝送路は、一
対の光多重伝送線路から構成され、前記光多重伝送線路
の各々は、前記第１あるいは第２の駆動カオス信号と前
記送信カオス信号とを偏波多重により伝送することを特
徴とする。

【００１８】また、請求項８に記載の発明にあっては、
請求項６に記載の情報伝送装置では、前記伝送路は、一
対の光伝送線路群から構成され、前記光伝送線路群の各
々は、前記第１あるいは第２の駆動カオス信号を伝送す
る第１の伝送線路と、前記送信カオス信号を伝送する第
２の伝送線路とから構成されることを特徴とする。

【００１９】また、請求項９に記載の発明にあっては、
伝送路の両端に設置された送受信機の各々によって第１
の駆動カオス信号ならびに２値の情報信号を含む送信カ
オス信号を送信し、または第２の駆動カオス信号ならび
に情報信号を含む送信カオス信号を受信する情報伝送方
法であって、発振器により基準となる信号を発振し、第
１の位相同期回路によって前記発振器が出力する信号と
位相が同期した前記第１の駆動カオス信号を出力し、前
記送受信機によって（Ａ）送信する際には、選択手段に
よって前記第１の位相同期回路が出力する前記第１の駆
動カオス信号を選択し、前記第２の位相同期回路によっ
て前記選択手段により選択された前記第１の駆動カオス
信号と前記情報信号とを入力して前記送信カオス信号を
出力し、（Ｂ）受信する際には、前記選択手段によって
対応する送受信機が有する第１の位相同期回路が出力す
る第２の駆動カオス信号を選択し、前記第２の位相同期
回路によって前記第２の駆動カオス信号と位相が同期し
た応答信号を出力し、混合回路によって前記応答信号と
対応する送受信機が有する第２の位相同期回路が出力す
る送信カオス信号とを混合してその位相差信号を出力
し、復調回路によって前記位相差信号から前記情報信号
を取り出すことを特徴とする。

【００２０】

【作用】この発明によれば、送受信機が有する選択手段
によって該送受信機が有する第１の位相同期回路が出力
する第１の駆動カオス信号を選択して第２の位相同期回
路に供給した場合、該送受信機は情報信号を入力して第
１の駆動カオス信号ならびに２値の情報信号を含む送信
カオス信号を送信する。一方選択手段により対応する送
受信機が有する第１の位相同期回路が出力する第２の駆
動カオス信号を選択して第２の位相同期回路に供給した
場合、該送受信機は第２の駆動カオス信号ならびに２値
の情報信号を含む送信カオス信号を受信して復調し、情
報信号を出力する。また２つの送受信機の間を、光伝送
路群によって接続する。

【００２１】

【実施例】以下に図面を参照して、本発明の一実施例に
かかる情報伝送装置について説明する。図１は、本実施
例の情報伝送装置の構成を示す概略構成図である。なお
本実施例では、光によって情報を伝送する情報伝送装置
に適用した例を示している。

【００２２】Ａ．構成 図１において３-１ａおよび３-１ｂは送受信機であり、
これら送受信機３-１ａと送受信機３-１ｂとは伝送路３
-２によって接続されている。この伝送路３-２は、２本
の光ファイバから構成されており、１本は送受信機３-
１ａが出力する駆動カオス信号ｖ(t)と送信カオス信号
ｗｍ(t)とを偏波多重伝送によって送受信機３-１ｂに伝
送する。他の１本は、送受信機３-１ｂが出力する駆動
カオス信号ｖ(t)と送信カオス信号ｗｍ(t)とを偏波多重
伝送によって送受信機３-１ａに伝送する。また、送受
信機３-１ａと送受信機３-１ｂとは、その構成が同一で
あるので、以下に送受信機３-１ａの構成について説明
する。

【００２３】３-３は光源である。このような光による
通信装置にあっては、一般にレーザ光が用いられてお
り、本実施例にあっても、光源としてＬＤ（レーザダイ
オード）を用いている。光源３-３が出力するレーザ光
はＯＰＬＬ（Ｏptical ＰＬＬ：光ＰＬＬ）＃１（３−
４）に供給される。このＯＰＬＬは、ＰＬＬを光デバイ
スで置き換えたものであり動作原理は変わらないが、Ｖ
ＣＯとして半導体レーザを用いるとロックレンジが広く
微弱な注入パワーでも位相同期がとれる。図２は、ＯＰ
ＬＬ＃１の内部構成を示すブロック図である。

【００２４】図２において、入力された光信号は合波器
５-２に入力される。合波器５-２には、この他に後述す
るＬＤ５-５の出力光が入力される。合波器５-２の出力
光は、ＰＤ（Ｐhoto Ｄetector：光検波器）５-３によ
って電気信号に変えられ、ループフィルタ５-４に供給
される。ループフィルタ５-４の出力はＬＤ５-５を駆動
し、ＬＤ５-５が光信号を発生する。この光信号はＯＰ
ＬＬ＃１から出力されるとともに、前述の合波器５-２
に供給される。

【００２５】一般にＰＬＬは、後述するようにある条件
の下では、ＶＣＯの出力がカオス的な振る舞いを示すこ
とが知られている。一方ＯＰＬＬにあっても、ＰＬＬと
同様の動作原理に基づいてカオス的な振る舞いを示すこ
とが論理的に明らかにされている。即ち、このＯＰＬＬ
＃１の動作原理は電気のＰＬＬと同様であり、ＬＤ５-
５がＶＣＯ（Ｖoltage Ｃontroled Ｏscillator：電圧
制御発振器）に相当し、位相検出にＰＤ５-３が用いら
れている。即ち、入力光とＶＣＯに相当するレーザ光の
位相差を検出し、これをＬＤに帰還し位相同期を行う。

【００２６】ＯＰＬＬ＃１が出力する駆動カオス信号ｖ
(t)は、伝送路３-２によって送受信機３-１ｂへ伝送さ
れるとともに、スイッチ３-５の接点３-５ｂに接続され
ている。このスイッチ３-５の接点３-５ａには、通信相
手（送受信機３-１ｂ）のＯＰＬＬ＃１が出力する駆動
カオス信号ｖ(t)が接続され、コモン接点３-５ｃは送信
あるいは受信に応じて、接点３-５ａと接点３-５ｂの何
れかに接続される。即ちスイッチ３-５は、送受信機３-
１ａのＯＰＬＬ＃１が出力する駆動カオス信号ｖ(t)と
送受信機３-１ｂのＯＰＬＬ＃１が出力する駆動カオス
信号ｖ(t)の内、何れかを選択する。

【００２７】スイッチ３-５によって選択された駆動カ
オス信号ｖ(t)はＯＰＬＬ＃２（３-６）に供給される。
また、ＯＰＬＬ＃２には情報信号ｍ(t)も入力され、応
答カオス信号ｗｒ(t)あるいは送信カオス信号ｗｍ(t)を
出力する。この応答カオス信号ｗｒ(t)および送信カオ
ス信号ｗｍ(t)は、送受信機３-１ａおよび送受信機３-
１ｂが有する光ミキサ３-７に供給される。

【００２８】光ミキサ３-７は、送信カオス信号ｗｍ(t)
と応答カオス信号ｗｒ(t)とを混合して出力し、この出
力信号はＬＰＦ３-８に供給される。ＬＰＦ３-８の出力
信号は閾値素子３-９に供給され、閾値素子３-９からは
復調された情報信号ｍ(t)が出力される。

【００２９】Ｂ．動作 （ａ）以下に、本実施例の情報伝送装置におけるカオス
の同期について説明する。前述の通り送受信機３-１ａ
と送受信機３-１ｂとは互いに同一の構成であり、互い
に有するＯＰＬＬ＃１同志、あるいはＯＰＬＬ＃２同志
は等しい回路パラメータを有している。また、送受信機
３-１ａおよび送受信機３-１ｂが有するスイッチ３-５
は、各々実線矢印側に接続されている。即ち、送受信機
３-１ａを送信機として、また送受信機３-１ｂを受信機
として動作させる場合を例に挙げて説明する。

【００３０】まず、送受信機３-１ａ側のＯＰＬＬ＃１
にＦＭ変調した光信号を入力し、カオス信号を出力させ
る。このとき、このカオス信号を駆動信号としてＯＰＬ
Ｌ＃２にカオス的な振る舞いをさせるため、入力光ＦＭ
信号の光キャリア周波数をＯＰＬＬ＃１のロックレンジ
のやや外側に設定する。

【００３１】ここで、送受信機３-１ａのＯＰＬＬ＃１
が出力するカオス的な位相を有するレーザ光を駆動信号
ｖ(t)として、送受信機３-１ａのＯＰＬＬ＃２と送受信
機３-１ｂのＯＰＬＬ＃２とに入力する。これにより、
これら各ＯＰＬＬ＃２は同期し、ほぼ等しいカオス的な
位相を有するレーザ光を出力する。

【００３２】なお、逆に送受信機３-１ａを受信機とし
て、送受信機３-１ｂを送信機として動作させる場合、
送受信機３-１ｂのＯＰＬＬ＃１のカオス的な位相を有
する出力レーザ光を、駆動信号ｖ(t)として各々ＯＰＬ
Ｌ＃２に入力すると、これら各ＯＰＬＬ＃２の出力信号
のカオス的な位相は同期する。

【００３３】（ｂ）次にカオス信号をディジタル情報信
号によってディジタル変調する方法について説明する。
送受信機３-１ａにおいて、ＯＰＬＬ＃２の回路パラメ
ータに摂動を加えると、固有のカオスを維持した状態の
ままで、摂動に応じて出力信号がわずかに変動する。従
って、送受信機３-１ａのＯＰＬＬ＃２の回路パラメー
タを、情報信号ｍ(t)によって変調することで、カオス
出力に情報を埋め込むことが可能である。

【００３４】この場合、変調を加える回路パラメータと
しては、例えば図２に示すループフィルタ５-４の時定
数等がある。さてここで、情報信号ｍ(t)として２値の
情報ビット列によってループフィルタの時定数を変調す
ると、情報信号ｍ(t)の“０”に対しては無摂動のカオ
ス的な振る舞いを示す。一方、情報信号ｍ(t)の“１”
に対するカオスには僅かな変化が生じる。即ち結果的に
は、カオス的な位相が情報信号ｍ(t)で変調され、位相
成分がｗｍ(t)であるような送信信号が得られる。

【００３５】送受信機３-１ｂでは、供給されたされた
駆動信号ｖ(t)によってＯＰＬＬ＃２は送受信機３-１ａ
のＯＰＬＬ＃２と同期し、正規の（摂動のない）位相成
分がｗｒ(t)であるようなカオス信号を出力する。この
とき、送信信号ｗｍ(t)とｗｒ(t)との位相差、即ち同期
誤差信号ｅ(t)は、情報ｍ(t)と一致する。ここでｅ
(t)、即ちｗｍ(t)−ｗｒ(t)は光信号の位相であるか
ら、光検波器を用いて自乗検波すれば情報信号ｍ(t)が
得られる。

【００３６】送受信機３-１ｂではこうして得られた電
気信号を、ＬＰＦ３-８によって１ビットの継続時間に
亙り積分し、閾値素子３-９によって閾値処理すること
により“０”または“１”を判定する。これによって２
値の原情報（情報信号ｍ(t)）の再生受信が完了する。

【００３７】図３は、この変調方式に基づく数値シミュ
レーションの一例を示す図であり、図３（ａ）は情報信
号ｍ(t)の送信波形、図３（ｂ）はｅ(t)、即ち復調波形
を示している。本実施例では、駆動信号と情報が埋め込
まれた送信信号の２信号を共に伝送する必要があるが、
伝送路として偏波保存単一モード光ファイバを用いる
と、この２つの信号光を互いに直交する偏波で同時に伝
送することが可能である。この場合、２つの偏波間の漏
話は、実際上極めて小さいので、互いの信号の干渉は無
視できる。

【００３８】ところで一般のＰＬＬ回路の場合には、Ｖ
ＣＯの離調度がカオスの同期にとって最も重要な回路パ
ラメータの一つになる。図４は、送信側の送受信機３-
１ａと受信側の送受信機３-１ｂの各々が有するＰＬＬ
＃２の、正規化自由発振周波数ωｖｃｏの差δに対する
条件付きリアプノフ指数の状態を示す図である。

【００３９】ここで、送受信機３-１ａと受信機３-１ｂ
の各々において、ＰＬＬ＃１とＰＬＬ＃２のωｖｃｏは
等しいものとし、図４（ａ）はダンピング係数が小さい
場合、図４（ｂ）はダンピング係数が大きい場合を示し
ている。図４（ａ）によると、δ＝０．０５の時点にお
いて一方のリアプノフ指数の符号が負から正に転じてい
る。これに対して図４（ｂ）では、δ＜０．３の範囲で
リアプノフ指数は共に負となり、カオスの同期が保証さ
れることがわかる。

【００４０】次に、これら送受信機３-１ａ、３-１ｂを
備えた情報伝送装置において、特定の２ノード（送受信
機）間で通信を行うためのプロトコル（手順）について
述べる。図５は、このプロトコルを時空間ダイアグラム
で示した図である。なお、図５では送受信機３-１ａか
ら送受信機３-１ｂへのアクセス（通信接続）を示して
いる。また図中のＬは距離、ｖは光の伝播速度である。

【００４１】（１）まず、送受信機３-１ａのＯＰＬＬ
＃２と送受信機３-１ｂのＯＰＬＬ＃２とで、ＶＣＯの
ωｖｃｏを同調させる。

【００４２】（２）次に送受信機３-１ａは、情報信号
ｍ(t)の送信に先立って、ＯＰＬＬ＃１から駆動信号ｖ
(t)のみをプローブとして送信し、送受信機３-１ｂに同
期カオスを発生させる。このとき、送受信機３-１ｂは
同期カオスを発生させるためにＴｓの時間を要する。そ
こで送受信機３-１ａは、時間Ｔｓの間は駆動信号ｖ(t)
を送信し、時間Ｔｓ経過後さらに後述する時間Ｔａの
後、情報信号ｍ(t)の送信を開始する。

【００４３】（３）送受信機３-１ａが送信を開始して
からＬ／ｖ＋Ｔｓの時間が経過すると、送受信機３-１
ｂにおいてプローブ信号の受信が成立する。このとき受
信機３-１ｂは、送受信機３-１ａ対して受信可能である
ことを知らせるａcknowledgment信号（受信可能を知ら
せるメッセージ）の返送を開始する。このａcknowledgm
ent信号の返送開始に際して、前述の時間Ｔａを要す
る。

【００４４】なおこの場合、送受信機３-１ｂのＯＰＬ
Ｌ＃１は送信機として動作し、送受信機３-１ａは２・Ｌ
／ｖ＋Ｔｓの時間が経過した後に、ＯＰＬＬ＃１を受信
機として動作させ、ａcknowledgment信号を確認する。
また、送受信機３-１ａのＯＰＬＬ＃１と送受信機３-１
ｂのＯＰＬＬ＃１とは既に同調しているので、ωｖｃｏ
を変化させる必要はない。

【００４５】（４）このようにして送受信機３-１ａ
が、Ｔｓ＋Ｔａ＋２・Ｌ／ｖの時間が経過した後に、ａc
knowledgment信号の返信を確認できたときには、情報信
号ｍ(t)の送信を最後まで実行する。

【００４６】（５）一方送受信機３-１ａが、Ｔｓ＋Ｔ
ａ＋２・Ｌ／ｖの時間が経過した後に、ａcknowledgment
信号の返信を受信できなかったときには、直ちに送信を
停止し、手順（１）に戻る。

【００４７】なお、以上とは逆に送受信機３-１ｂから
送受信機３-１ａへのアクセスの場合にあっても、以上
に説明したプロトコルと同様であるので、その説明は省
略する。

【００４８】以上の実施例に示した本発明の情報伝送方
式は、ＶＣＯの発振周波数を掃引するという点において
は、基本的にはＷＤＭＡと同じである。しかし、周波数
の同調範囲がＷＤＭＡと比して極めて狭く、例えばＯＰ
ＬＬの自然周波数ωｎを４×１０⁶ｒａｄ／ｓとする
と、δ＝０．０３に対して△ω_vco,2に相当する周波数
は約１９ｋＨｚとなる。従って、通常ＷＤＭＡに用いら
れる音響光学（ＡＯ）フィルタの帯域に比べると、その
同調幅は約１／（３×１０⁶）である。即ちこれは、Ｏ
ＰＬＬ自体が極めて鋭敏な光周波数フィルタであること
に他ならない。

【００４９】従って、情報信号の多重数は、究極的には
ＯＰＬＬの周波数選択性ではなく、信号帯域で決まるこ
とになり、「真の意味」の光ＦＤＭ（Ｆrequency Ｄivi
sionＭultipleaccess）が実現できる。この場合、１.５
５μｍ帯においてはＥＤＦＡの帯域が約４ＴＨｚである
ことを考慮すると、１０Ｇｂ／ｓのビットレートで２０
０チャネル確保できることになる。

【００５０】また、通常用いられているＯＰＬＬは、図
２に示すように判定帰還型ＰＬＬである。その論理に基
づけば、所要のＢＥＲを達成するための要求されるレー
ザのスペクトル線幅は、そのビットレートに比例する。
半導体レーザのスペクトル線幅は元来広いため、この条
件は半導体レーザをＶＣＯとして用いる場合には、ビッ
トレートの低速化には限界がある。しかしこれが、ビッ
トレートの高速化の制約にはならないことを意味する。

【００５１】従って本発明では、光をキャリア（搬送
波）としているため、ビットレートはＯＰＬＬのループ
を構成する電子デバイスの応答速度の限界まで高速化が
可能となり、これがＰＬＬを光化することの最大のメリ
ットである。上記のような数々の利点に加えて、本発明
の情報伝送装置では送信機と受信機の機能を併せ持つ送
受信機を使用するため、ハードウェアが半分に削減で
き、装置の小型化が計れ、コストダウンも可能である。

【００５２】なお、駆動カオス信号ｖ(t)と送信カオス
信号ｗｍ(t)とを、別々の伝送媒体を用いて通信するこ
とも考えられる。即ち、ケーブル化された２本の単一モ
ード光ファイバによって、それぞれ駆動カオス信号ｖ
(t)あるいは送信カオス信号ｗｍ(t)を伝送させることも
可能である。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
送受信機が有する選択手段によって該送受信機が有する
第１の位相同期回路が出力する駆動カオス信号を選択し
て第２の位相同期回路に供給した場合、該送受信機は情
報信号を入力して駆動カオス信号ならびに２値の情報信
号を含む送信カオス信号を送信する。一方選択手段によ
り対応する送受信機が有する第１の位相同期回路が出力
する駆動カオス信号を選択して第２の位相同期回路に供
給した場合、該送受信機は駆動カオス信号ならびに２値
の情報信号を含む送信カオス信号を受信して復調し、情
報信号を出力するので、同期カオスの原理に基づいて秘
話通信を行い、送信と受信の両方の機能を併せ持つ情報
伝送方法および情報伝送装置が実現可能であり、また２
つの送受信機の間を光伝送路群で接続することによって
情報ビットレートの高速化が可能になるという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる情報伝送装置の構成
を示す概略構成図である。

【図２】同実施例において、ＯＰＬＬ＃１の内部構成を
示すブロック図である。

【図３】本発明の変調方式に基づく数値シミュレーショ
ンの一例を示す図である。

【図４】同実施例において、各ＰＬＬ＃２の正規化自由
発振周波数ωｖｃｏの差δに対する条件付きリアプノフ
指数の状態を示す図である。

【図５】同実施例のプロトコルを時空間ダイアグラムで
示した図である。

【図６】従来の同期カオスの原理に基づく情報伝送装置
の概念的構成を示すブロック図である。

【図７】図６に示すカオス情報伝送の論理を示したブロ
ック図である。

【符号の説明】

３-１ａ、３-１ｂ 送受信機 ３-２ 伝送路 ３-３ 光源 ３-４ ＯＰＬＬ＃１ ３-５ スイッチ ３-６ ＯＰＬＬ＃２ ３-７ 光ミキサ ３-８ ＬＰＦ ３-９ 閾値素子 ５-２ 合波器 ５-３ ＰＤ ５-４ ループフィルタ ５-５ ＬＤ ｍ(t) 情報信号 ｖ(t) 駆動カオス信号 ｗｍ(t) 送信カオス信号 ｗｒ(t) 応答カオス信号

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の駆動カオス信号ならびに２値の情
   報信号を含む送信カオス信号を送信する送信機能と、第
   ２の駆動カオス信号ならびに情報信号を含む送信カオス
   信号を受信する受信機能とを有する送受信機を、伝送路
   の両端に設置した情報伝送装置であって、前記送受信機
   の各々は、 基準となる信号を発振する発振器と、 前記発振器が出力する信号と位相が同期した前記第１の
   駆動カオス信号を出力する第１の位相同期回路と、 前記第１の駆動カオス信号と、対応する送受信機が有す
   る第１の位相同期回路が出力する第２の駆動カオス信号
   との何れかを選択する選択手段と、 前記送信カオス信号、あるいは前記選択手段によって選
   択された第２の前記駆動カオス信号と位相が同期した応
   答カオス信号の何れかを出力する第２の位相同期回路
   と、 前記応答信号と、対応する送受信機が有する第２の位相
   同期回路が出力する送信カオス信号とを混合して、その
   位相差信号を出力する混合回路と、 前記位相差信号から前記情報信号を取り出す復調回路と
   を具備することを特徴とする情報伝送装置。
2. 【請求項２】 前記復調回路は、 前記位相差信号を所定の継続時間で積分する積分回路
   と、 前記積分回路の出力を２値判定する閾値素子とから構成
   されることを特徴とする請求項１に記載の情報伝送装
   置。
3. 【請求項３】 前記積分回路として低域通過フィルタを
   用いることを特徴とする請求項２に記載の情報伝送装
   置。
4. 【請求項４】 前記送受信機が（Ａ）送信する際には、 前記選択手段は第１の位相同期回路が出力する前記第１
   の駆動カオス信号を選択し、 前記第２の位相同期回路は前記情報信号を入力して前記
   送信カオス信号を出力し、（Ｂ）受信する際には、 前記選択手段は対応する送受信機が有する第１の位相同
   期回路が出力する前記第２の駆動カオス信号を選択し、 前記第２の位相同期回路は前記応答カオス信号を出力す
   ることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに
   記載の情報伝送装置。
5. 【請求項５】 前記伝送路は、 一対の伝送線路群から構成され、 前記伝送線路群の各々は、 前記第１あるいは第２の駆動カオス信号を伝送する第１
   の伝送線路と、 前記送信カオス信号を伝送する第２の伝送線路とから構
   成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何
   れかに記載の情報伝送装置。
6. 【請求項６】 前記発振器にはレーザ励振器を用い、 前記第１および第２の位相同期回路には各々光位相同期
   回路を用い、 前記混合回路には光ミキサを用い、 前記復調回路には光信号復調回路を用いることを特徴と
   する請求項１に記載の情報伝送装置。
7. 【請求項７】 前記伝送路は、 一対の光多重伝送線路から構成され、 前記光多重伝送線路の各々は、 前記第１あるいは第２の駆動カオス信号と前記送信カオ
   ス信号とを偏波多重により伝送することを特徴とする請
   求項６に記載の情報伝送装置。
8. 【請求項８】 前記伝送路は、 一対の光伝送線路群から構成され、 前記光伝送線路群の各々は、 前記第１あるいは第２の駆動カオス信号を伝送する第１
   の伝送線路と、 前記送信カオス信号を伝送する第２の伝送線路とから構
   成されることを特徴とする請求項６に記載の情報伝送装
   置。
9. 【請求項９】 伝送路の両端に設置された送受信機の各
   々によって第１の駆動カオス信号ならびに２値の情報信
   号を含む送信カオス信号を送信し、または第２の駆動カ
   オス信号ならびに情報信号を含む送信カオス信号を受信
   する情報伝送方法であって、 発振器により基準となる信号を発振し、 第１の位相同期回路によって前記発振器が出力する信号
   と位相が同期した前記第１の駆動カオス信号を出力し、 前記送受信機によって（Ａ）送信する際には、 選択手段によって前記第１の位相同期回路が出力する前
   記第１の駆動カオス信号を選択し、 前記第２の位相同期回路によって前記選択手段により選
   択された前記第１の駆動カオス信号と前記情報信号とを
   入力して前記送信カオス信号を出力し、（Ｂ）受信する
   際には、 前記選択手段によって対応する送受信機が有する第１の
   位相同期回路が出力する第２の駆動カオス信号を選択
   し、 前記第２の位相同期回路によって前記第２の駆動カオス
   信号と位相が同期した応答信号を出力し、 混合回路によって前記応答信号と対応する送受信機が有
   する第２の位相同期回路が出力する送信カオス信号とを
   混合してその位相差信号を出力し、 復調回路によって前記位相差信号から前記情報信号を取
   り出すことを特徴とする情報伝送方法。