JPS593910B2 - ディジタル乱数を用いた通信の同期方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はたとえは短波回線のように伝送品質の悪い無線
通信回線において、アナログ信号をディジタル化しさら
にこれに秘匿のための乱数をかけて固定局と広い地域に
存在する複数の移動局間または移動局相互間のディジタ
ル符号伝送を行う場合の乱数同期の設定方式に関するも
のである。

本方式を実施すれは伝送に当つてあらかじめ特定の乱数
同期パターン（同期信号とその伝送順序）を一定にとり
きめておく必要がなく、かつ複数の移動局が固定局から
送信される乱数ディジタル符号（その組合わせによる伝
送順序はとりきめてあるが循環的にどこから始まるか不
定）によつて容易に乱数同期設定ができ、しかもこのと
き乱数同期設定ができなかつた移動局も次に固定局から
送信される最初と異る位置から始まる乱数ディジタル符
号によつて容易に乱数同期設定ができるようにしたこと
が特徴で、伝送品質が良好でないことが多い無線通信回
線では著しい効果が得られる。従来はアナログ信号をデ
ィジタル化した後に乱数をかけて固定局と複数の移動局
間および移動局相互のディジタル符号伝送を行う場合に
は、固定局からあらかじめ決められた時間に一定の符号
パターンを一定時間送信し、移動局はこのパターンを受
信して乱数同期を設定しディジタル符号の送受信を行つ
ていた。しかしこのような方法では固定局から送信する
乱数同期設定のパターンを特定のものに取決めておく必
要があり、またこの乱数同期パターンを受信できなかつ
た移動局が少くない場合があるが、これらの移動局は固
定局から再び送信する乱数同期設定のパターンをとりき
めてから受信しない限り、すでに乱数同期を設定した移
動局とはディジタル符号伝送ができないという欠点があ
つた。本発明はこのような欠点を除いたもので以下詳細
に説明する。第１図は音声信号などの原情報アナログ信
号をディジタル信号に変換し符号処理を行つた後秘匿の
ために本発明方式の乱数をかけて無線回線で送信する装
置の回路構成例図で、固定局と移動局とは送信電力が前
者が大きいだけで構成は同一と考えてよい。

第２図は無線回線で受信された乱数デイジタル信号につ
いて本発明方式によつて乱数同期を送信局に合わせた後
に翻訳し、デイジタル信号をアナログ信号に変換するた
めの受信装置の回路構成例図で、固定局と移動局とは同
じ構成になる。

第３図は本発明を実施した場合の固定局Ａ，と複数移動
局Ｂ，〜Ｂ４相互間の通信系統図、第４図は第１図の各
部波形図、第５図は第２図の各部波形図、第６図は５ビ
ツト構成の乱数同期符号の一例図である。次にこれらの
図について動作を説明する。まず送信側の動作について
述べる。

第１図において線路等からアナログ信号１が入力すると
２のアナログーデイジタル変換器（Ａ／Ｄ）ではこれを
デイジタル信号に変換する。この変換は入力アナログ信
号を受信側で復元するのに最適なパラメータによつてデ
イジタル化すればよいが、たとえは第４図の１−Ｔのよ
うなアナログ信号をＴ，，ｔ２，ｔ３，・・・・・・Ｔ
ｎ，ｔｎ＋，・・・・・・のような微小時間毎に分割し
てそのレベルまたは周波数などをパラメータとして適宜
なデイジタル信号に変換する方法が用いられる。第１図
の３は２のＡ／Ｄの出力をタイミングクロツクにて符号
処理する回路（ＤＴｌ）で、あらかじめ送受信局間で１
ワードまたは１フレームのビツト長をとり決めておき、
１フレーム毎のデイジタル信号を直列に１０１００１の
ように２進符号で順次配列して次段に出力する。第４図
２−Ｔはこの出力信号波形を示し、Ｓｌ，Ｓ２，Ｓ３，
・・・・・・Ｓｎ，Ｓｎ＋１・・・・・・が１フレーム
毎の直列デイジタル信号である。第１図の４は同期信号
付加装置（ＳＴｌ）で、送受信局のデイジタル信号のフ
レーム同期をとるため（フレーム同期を一定時間毎に合
わせればビツト同期もとれる）に設けてあり、１フレー
ム毎の制御信号が与えられたら各フレームのデイジタル
信号（Ｓｌ，Ｓ２，・・・・・・Ｓｎ，Ｓｎ＋１・・・
・・・）の前に同期信号Ｎを遂次付加する。第４図の３
−Ｔはこの同期信号を付加したデイジタル信号で、この
うちＳｌ，Ｓ２，・・・・・・Ｓｎ，Ｓｎ＋１・・・・
・・の部分がデイジタル情報である。同期信号Ｎはすべ
ての信号に共通で第４図の例では５ビツトで構成した１
０１１０が示してある。次に５（ＣＰＴｌ）および６（
ＣＴｌ）は一体として上記の同期信号を付加したデイジ
タル信号に乱数をかける乱数発生装置で、ＣＰＴｌは乱
数発生器、ＣＴｌはその制御器と呼ぶことができる。こ
こで乱数をかけたデイジタル信号の一例を第４図の４−
Ｔで示した。この乱数同期符号の変更は必ず同期信号Ｎ
の位置で行うようにする。すなわち３−ＴＯ）Ｎ（１０
１１０）は４−ＴではＮＸｌ（１０００１）、Ｎｘ２（
１０１０１）、ＮＸ３（０００１０），・・・・・・Ｎ
ｘｎ（０１０１０），ＮＸｎ＋１（００１１１）のよう
に変換する。またデイジタル情報については乱数同期符
号毎にあらかじめ送受信局間でとりきめてある規約に従
つて３−Ｔのデイジタル情報Ｓｌ，Ｓ２・・・・・・Ｓ
ｎ，Ｓｎ＋１・・・・・・を４−ＴのようにそれぞれＳ
Ｘｌ，ＳＸ２，・・・・・・ＳＸｎ，ＳＸ（ｎ＋，）・
・・・・・に変換する。乱数同期符号Ｎｘ，，Ｎｘ２・
・・・・・の種類は５ビツトの場合には２５＝３２種類
あり、乱数のかけ方はこの３２種類の乱数同期符号のい
くつかを使つてそれに応じてデイジタル情報を遂次変更
するということである。たマしもとのデイジタル情報に
乱数をかけてもそのビツトの増減はないようにする。ま
たこの乱数同期符号がどのような順序で送出されるかと
いう組合わせがあり、これをあわせると乱数のかけ方は
（２５）！＝３２！＝２，６３１３０８３×１０３５通
りある。また４−Ｔの例では１フレーム毎の乱数同期符
号をＮの位置で変更してデイジタル情報に乱数をかけて
いるが、２フレーム、３フレーム、・・・・・・ｎフレ
ーム、・・・に１回乱数同期符号を変更するという組合
わせも考えられる。なお上記３２種類の乱数同期符号の
一例は第６図に示してあり、０００００（１）より１１
１１１（３２）まである。さて送受信局でデイジタル符
号伝送を行う際は上記３２種類の乱数同期符号のうち何
種類を用いかつどのような順序で送出するという組合わ
せをあらかじめとり決めて、第７図で示した乱数発生ま
たは翻訳装置（第１図のＣＰＴｌとＣＴｌまたは第２図
のＣＰＲｌとＣＲｌ）の外形図中のデイジタルスイツチ
（群）Ａ，Ｂであらかじめ送受双方が設定しておく。

なおデイジタルスイツチは市販品があり公知である。第
１図の場合はＣＴｌのデイジタルスイツチで採用する乱
数同期符号およびその送出順序を設定すれは３−Ｔのデ
イジタル信号は５の乱数発生装置ＣＰＴｌにおいて乱数
をかけられた４−Ｔとなつて出力されこれによつて次段
の変調器（ＭＯＤ）７で搬送波を適宜な変調方式で変調
したものが送信機８およびアンテナＡＴを経て無線回線
に送出される。次にこのようにして送信された乱数デイ
ジタル信号を受信した局が乱数同期をとる方法を説明す
る。

いま第３図において固定局Ａ１が無線回線の送信を開始
してから移動局Ｂｌ，Ｂ２，Ｂ３が途中で受信を開始し
本発明方式によつて乱数同期があわせられかつこれによ
つて乱数をかける前のフレーム同期がとれ、固定局と移
動局、移動局相互の乱数をかけたデイジタル符号の送、
受信が可能となる場合を考えることにする。このとき固
定局Ａ１から第４図４−Ｔの乱数デイジタル信号を無線
周波数ｆ１で一定時間送信するとＢｌ，Ｂ２，Ｂ３の各
移動局は第５図の受信開始時刻を表わした１−ＲＯ）Ｓ
の位置で受信を開始しまた前記のように送受信局間では
第７図Ａ，Ｂのデイジタルスイツチの規約による乱数設
定は同じものとする。第２図の受信装置ではアンテナＡ
Ｒにて受信し受信部９、復調器（ＤＥＭｌ）１０を経た
復調乱数デイジタル信号は第５図２−Ｒ波形となり乱数
翻訳装置１１に入力する。乱数翻訳装置１１（ＣＰＲｌ
）はその制御器１２（ＣＲｌ）と一体となつて翻訳動作
をするがこのときは送信局との乱数同期がとれてないの
で翻訳はできない。従つて乱数をかける前のフレームの
同期符号Ｎも送信側に合わせることができずアナログ信
号は復元できない。しかし１１（ＣＰＲｌ）は第５図１
−ＲのＳ以後の２−Ｒの１ビツト目、すなわち図示のａ
ビツトが入力したらこれを含めた前５ビツト（乱数同期
符号は５ビツト構成であるため）の受信符号を検査する
。このとき固定局より送信はされているが受信部よりは
１−ＲのＳ以前の入力がなくａの前のビツトはすべてゼ
ロで受信符号は０００００となる。いまもしａビツトの
位置が乱数同期符号ＮＸＩＴ］（ｍは１，２，３，・・
・・・・Ｎ，ｎ＋１，・・・）の最後のビツトすなわち
５ビツト目と考えれ（ば第６図の乱数同期符号中の（１
）０００００であるから第８図のＡ，Ｂデイジタルスイ
ツチの設定パターンから次に何ビツト目にどの乱数同期
符号が到来すべきかが予想できる。なお第８図はノあら
かじめ設定された第７図のＡ，Ｂデイジタルスイツチに
より乱数同期符号がＳ１からスタートしてＡｌ，Ａ２を
経由して１周することを示したものである。

すなわち第５図ａビツトに対し次に予測される乱数同期
信号の５ビツトの該当位置までのビツト長は第５図２−
Ｒ波形の１である。従つて少なくともこの１ビツト長の
データは第２図の乱数翻訳回路１１（ＣＰＲｌ）に記憶
させておき第５図２−Ｒのビツトｆを含む前５ビツトを
検査する、第５図ではこれは１００１０（最後がビツト
ｆに当る）である。これをあらかじめ第７図のデイジタ
ルスイツチＡ，Ｂで設定した乱数同期符号の到来規則（
パターンと比較して異なる場合には第５図２−Ｒのビツ
トａの位置は乱数同期の区切り点ではないことになる。
このような上記の動作は次のビツトｇを受信する前に検
査を終了することが必要である。次にｂビツトについて
も同様にｂを含む前５ビツトを検査して（この場合の乱
数同期符号は００００１と仮定しよう）ビツトｂに対す
る２のビツト長に対して乱数同期判定をビツトａと同様
に実行する。

このように順にＣ，ｄ，ｅの各ビツトに対してそれぞれ
３，４，５のビツト長で乱数同期判定を行う。たとえは
ｅのビツトに対してはこれを含めた前５ビツトを検査す
るとＡｂｃｄｅ＝０１０１０となりこれに対して５のビ
ツト長では次の乱数同期符号がＦｇｈｉｊ−０００１０
となるがこれが第７図Ａ，Ｂによる乱数同期符号到来規
則と一致すればｅとｊおのおのを含むその５ビツト前ま
での符号は乱数同期符号であると判定し（第５図の例で
はｅに対してはＮｘ２，ｊに対してはＮｘ３）つぎにビ
ツトｊの次に予測される６のビツト長に対してもその最
後から前５ビツトを検査して乱数同期符号か否かの判定
をする。このように受信した乱数同期符号を連続復数個
（たとえは１０個）検査してそのうちの７０％（上の例
では７個）一致すれは乱数同期符号であると判定してこ
れに同期をとり次のビツトからは次々と受信される乱数
同期符号には無関係に第７図Ａ，Ｂで設定された乱数規
則に従つて受信デイジタル情報を翻訳してゆく。すなわ
ち受信局側で乱数同期が一度設定され乱数同期符号とデ
イジタル情報の区切り点の判定が確立するとそれ以後は
乱数同期符号の誤りが無線回線で発生してもそれに関係
なく翻訳が行われる。

さらに具体的に説明すると第５図の３−Ｒ波形図上のＴ
，の位置で到来した受信情報の乱数同期がとれたとすれ
ばこれ以後のどのビツト位置で乱数同期符号が到来する
かは第７図Ａ，Ｂの設定によつて受信局ではわかつてい
るので乱数同期符号はすべてＮ（この例では１０１１０
）に変更し、かつ乱数デイジタル信号を翻訳する。この
例では翻訳されたデイジタル情報が第５図３−ＲＯ）Ｓ
ｎ−１，Ｓｎ，Ｓｎ＋！，・・・・・・となつている。
さて第５図３−Ｒ信号は第２図の１３（ＳＲｌ）に入力
するがこのＳＲｌは乱数同期符号Ｎから送、受信のフレ
ームおよびビツト同期をとる回路である。同期された１
３（ＳＲｌ）の出力は１４の符号処理回路（ＤＲｌ）に
おいてアナログ情報に戻すためのタイミング等の符号処
理をした後に１５のデイジタルーアナログ変換回路（Ｄ
／Ａ）に送られここで同期符号を除いたデイジタル信号
はアナログ信号に変換されその出力１６には第５図４−
Ｒのように送信側の入力信号１がほマ復元される。なお
短波回線では受信電界が送信周波数、送受間距離、通信
季節と時刻等で変動するがこのように伝送品質の悪い回
線ではすべての移動局の乱数同期設定を１固定局にあわ
せることが困難なことがある。

そのような回線では異なる地点Ａ，Ｂ，Ｃ・・・・・・
等に設けた固定局からそれぞれ異なる周波数Ｆ，，ｆ２
，ｆ３・・・・・・等を用いて送信すれはよく、移動局
はそれらの送信波から最適周波数を選んで受信し乱数同
期をとれば固定局と移動局、移動局相互の乱数デイジタ
ル符号の送受信の回線品質の向上が得られる。次に最初
固定局から定められた時刻に一定時間送信される乱数デ
イジタル符号を受信しなかつた移動局が後に遅れてすで
に乱数同期が互いにとれて通信網を形成している移動局
と送受信を行なおうとする場合の動作を説明する。

この場合はたとえば第３図の移動局Ｂ４がＢｌ，Ｂ２，
Ｂ３またはＡ１と送受信を行なおうとする場合である。
第３図の実線で結んだ回線は上記の手法ですでに乱数同
期がとれているものとする。まずＢ４のデイジタルスロ
ツチＡ，Ｂの乱数規正はＡｌ，Ｂｌ，Ｂ２，Ｂ３各局の
乱数規正と同じにセツトしておく。固定局Ａ１からはた
とえば１日のうち定めてある時刻毎に何回かは秘匿効果
を高めるためどの乱数同期符号から始まるかは不定であ
るが一定時間あらかじめ定めてある乱数規則によるデイ
ジタル信号を送信するようにしておけばＢ４局はこの固
定局が送信する時刻にＢｌ，Ｂ２，Ｂ３各局が乱数同期
設定を行つた時と同様の手法で乱数同期をとればよく、
Ｂ４局と他の移動局との乱数同期は同じになつて相互の
送受信が可能となる。なお上記固定局の乱数パターンは
第８図で説明するとＳ，からＴ，時にスタートしており
Ｂｌ，Ｂ２，Ｂ３各局はＡ１近辺、Ｂ４局はＡ２近辺そ
れぞれの乱数パターンで乱数同期設定が行われ次に乱数
規約の変更があるまではこの繰り返し回転する乱数パタ
ーンに従つてそれぞれ独立に乱数同期あわせができるこ
とになる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明を実施した送信装
置および受信装置の回路構成例図、第３図は固定局と移
動局間の通信系統図、第４図は第１図の各部波形図、第
５図は第２図の各部波形図、第６図は５ビツト構成の乱
数同期符号の一例図、第７図は乱数発生装置および乱数
翻訳装置の外観図、第８図は乱数の移動説明図である。 １・・・・・・入力アナログ信号、２・・・・・・Ａ／
Ｄ変換器、３・・・・・・符号処理回路（ＤＴｌ）、４
・・・・・・同期信号付加装置（ＳＴｌ）、５，６・・
・・・・乱数発生装置（ＣＰＴｌ＋ＣＴｌ）、７・・・
・・・変調器、８・・・・・・送信部、９・・・・・・
受信部、１０・・・・・・復調器、１１，１２・・・・
・・乱数翻訳装置（ＣＰＲｌ＋ＣＲｌ）、１３・・・・
・・同期回路（ＳＲｌ）、１４・・・・・・符号処理回
路（ＤＲｌ）、１５・・・・・・Ｄ／Ａ変換器、１６・
・・・・・アナログ復元信号出力。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原情報アナログ信号をディジタル情報符号としこれ
   に秘匿のために乱数をかけて固定局と複数の移動局間お
   よび移動局相互間に無線回線によるディジタル符号伝送
   を行う場合に、固定局より循環送信する乱数同期符号の
   組合わせ内容、その送出順序および乱数同期符号毎の乱
   数をかけたディジタル情報符号の復元方法を各局間で規
   定しておくと共に、固定局よりは上記ディジタル情報符
   号をその１〜数フレーム毎に挿入し定められた順に変わ
   る上記乱数同期符号とこの乱数同期符号に対して規定し
   てある乱数規則によつて変更されたディジタル情報符号
   を直列にした乱数同期ディジタル信号としてあらかじめ
   定めた時刻にあるいは定めた時刻毎に最初に送出する乱
   数同期符号を任意に選んで一定時間送信し、移動局は受
   信復調した上記乱数同期ディジタル信号から規定の符号
   に合致しかつ規定の順序に合致した一定％以上の乱数同
   期符号を検出した場合これを乱数同期符号と判定して同
   期をとり、その後受信される信号を規定してある乱数規
   則によつて原ディジタル情報符号に翻訳しさらにアナロ
   グ信号に復元することを特徴とするディジタル乱数を用
   いた通信の同期方式。