JPWO2006025426A1 - データ通信装置 - Google Patents

Abstract

盗聴者の暗号文の解読に要する時間を著しく増大させることで、秘匿性の高いデータ通信装置を提供する。データ通信装置は、データ送信装置（１０１０１）とデータ受信装置（１０２０１）とが伝送路（１１０）によって接続されて構成される。データ送信装置（１０１０１）は、予め定められた所定の第１の初期値（鍵情報）と情報データとを入力し、レベルが略乱数的に変化する多値信号を発生し、多値信号を所定の変調形式の変調信号に変換して送信する。データ受信装置（１０２０１）は、変調信号を復調して多値信号を出力し、予め定められた所定の第２の初期値（鍵情報）と多値信号とを入力し、情報データを再生する。

Description

本発明は、第３者による不法な盗聴・傍受を防ぐ秘密通信を行う装置に関する。より特定的には、正規の送受信者間で、特定の符号化／復号化（変調／復調）方式を選択・設定してデータ通信を行う装置に関する。

従来、特定者同志でのみ通信を行うには、送信／受信間で符号化／復号化のための鍵情報を共有し、当該鍵情報に基づいて、伝送すべき情報データ（平文）を数学的に演算／逆演算することにより秘密通信を実現する方法が採用されている。図５３は、当該方法に基づく、従来のデータ送信装置の構成を示すブロック図である。図５３において、従来のデータ通信装置は、データ送信装置９０００１とデータ受信装置９０００２とが伝送路９１３によって接続された構成である。データ送信装置９０００１は、符号化部９１１と、変調部９１２とを備える。データ受信装置９０００２は、復調部９１４と、復号化部９１５とを備える。従来のデータ通信装置は、符号化部９１１に情報データ９０と第１の鍵情報９１とを入力し、復号化部９１５に第２の鍵情報９６を入力すると、復号化部９１５から情報データ９８を出力する。以下、図５３を参照しながら、従来のデータ通信装置の動作について説明する。

データ送信装置９０００１において、符号化部９１１は、第１の鍵情報９１に基づいて、情報データ９０を符号化（暗号化）する。変調部９１２は、符号化部９１１で符号化された情報データを所定の変調形式で変調して、変調信号９４として伝送路９１３を介してデータ受信装置９０００２に送出する。データ受信装置９０００２において、復調部９１４は、伝送路９１３を介して伝送されてきた変調信号９４を所定の復調方式で復調して、符号化された情報データとして出力する。復号化部９１５は、符号化部９１１との間で共有している第２の鍵情報９６に基づいて、符号化された情報データを復号化（暗号解読）して、元の情報データ９８を再生する。

ここで、盗聴者データ受信装置９０００３を用いて、第３者による盗聴行為について説明する。図５３において、盗聴者データ受信装置９０００３は、盗聴者復調部９１６と盗聴者復号化部９１７とを備える。盗聴者復調部９１６は、データ送信装置９０００１とデータ受信装置９０００２との間で伝送される変調信号（情報データ）を盗聴して、盗聴した変調信号を所定の復調方式で復調する。盗聴者復号化部９１７は、第３の鍵情報９９に基づいて、盗聴者復調部９１６が復調した信号の復号化を試みる。ここで、盗聴者復号化部９１７は、符号化部９１１との間で鍵情報を共有していないため、第１の鍵情報９１と異なる第３の鍵情報９９に基づいて、盗聴者復調部９１６が復調した信号の復号化を試みることになる。このため、盗聴者復号化部９１７は、盗聴者復調部９１６が復調した信号を正しく復号化することができず、元の情報データを再生することができない。

このような数学的な演算に基づく数理暗号（または、計算暗号、ソフトウェア暗号とも呼ばれる）技術は、例えば、特許文献１にも記されているように、アクセスシステム等に適用することができる。すなわち、１つの光送信器から送出された光信号を光カプラで分岐し、複数の光加入者宅の光受信器にそれぞれ配信するＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）構成では、各光受信器に、所望の光信号以外の他加入者に向けた信号が入力される。そこで、互いに異なる鍵情報を用いて、加入者毎の情報データを暗号化することによって、互いの情報の漏洩・盗聴を防ぎ、安全なデータ通信を実現することができる。
特開平９−２０５４２０号公報

しかしながら、数理暗号技術に基づく従来のデータ通信装置では、盗聴者は、たとえ鍵情報を共有しなくとも、暗号文（変調信号、または暗号化された情報データ）に対して、考え得る全ての組み合わせの鍵情報を用いた演算（総当たり攻撃）や、特殊な解析アルゴリズムの適用を試みれば、原理的に暗号解読が可能である。特に、近年の計算機の処理速度向上は目覚ましく、将来的に量子コンピュータ等の新しい原理による計算機が実現されれば、有限の時間内で、暗号文を盗聴できるという課題を有していた。

それ故に、本発明の目的は、盗聴者が暗号文の解析に要する時間を著しく増大させ、天文学的な計算量に基づく秘匿性の高いデータ通信装置を提供することである。

本発明は、暗号化通信を行うデータ送信装置に向けられている。そして上記目的を達成させるために、本発明のデータ送信装置は、多値符号化部と変調部とを備える。多値符号化部は、予め定められた所定の鍵情報と情報データとを入力し、信号レベルが略乱数的に変化する多値信号を発生する。変調部は、多値信号に基づいて、所定の変調形式の変調信号を発生する。多値符号化部は、鍵情報から信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、所定の処理に従って、多値符号列と情報データとを合成し、両信号レベルの組み合わせに対応したレベルを有する多値信号を生成する多値処理部とを含む。多値符号化部は、多値信号の信号点間距離を略均等に設定する。

好ましくは、多値信号の信号点間距離は、多値信号に含まれる情報データの振幅よりも小さい。多値信号の最大振幅は、多値信号に含まれる情報データの振幅の２倍以上である。

データ送信装置は、所定の疑似乱数列に基づいて、情報データのビット反転を行い、ビット反転された情報データを多値符号化部に出力するデータ反転部をさらに備えることができる。また、多値符号列と情報データとの変化レートは互いに一致する。情報データは２値信号である。

好ましくは、多値処理部は、所定の処理として、多値符号列を基準レベルとして、多値符号列に情報データを加算することで、多値信号を生成する。また、多値処理部は、所定の処理として、多値符号列を基準レベルとして、多値符号列を情報データに応じてレベル制御することで、多値信号を生成してもよい。

変調信号は、電磁界を多値信号で変調して生成される。また、変調信号は、光波を多値信号で変調して生成されてもよい。このとき光波は、コヒーレント光である。

また、データ送信装置は、多値符号化部と変調部との間に接続され、多値信号に所定の雑音を重畳して、雑音重畳多値信号として変調部に出力する雑音制御部をさらに備えてもよい。このとき、雑音制御部は、所定の雑音を発生する雑音発生部と、雑音と多値信号とを重畳する合成部とを含む。

多値符号化部は、雑音重畳多値信号において、隣り合う２つの信号点間で算出される信号対雑音電力比が略等しくなるように、多値信号の信号点間距離を配分する。また、多値符号化部は、雑音重畳多値信号において、隣り合う２つの信号点間で算出される信号対雑音電力比が略等しくなるように、多値信号の信号点間距離を非均等、または非線形に配分する。

データ送信装置は、多値符号化部と変調部との間に接続され、多値信号を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備えることができる。あるいは、データ送信装置は、情報データを所定の手段で波形等化し、波形等化された情報データを多値符号化部に出力する等化部をさらに備えてもよい。あるいは、データ送信装置において、多値符号化部は、多値符号発生部と多値処理部との間に接続され、多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備えてもよい。あるいは、データ送信装置は、変調信号を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備えてもよい。

等化部は、ローパスフィルタである。ローパスフィルタは、入力される信号の内、信号帯域の１／２以下の信号成分を濾波する。あるいは、等化部は、入力される信号から、信号に含まれる直流成分を遮断するハイパスフィルタであってもよい。あるいは、等化部は、入力される信号から、所定の周波数帯域の信号成分を濾波するバンドパスフィルタであってもよい。

また、データ送信装置は、予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、第１の変調信号と情報データとを入力し、情報データに基づいて、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、多値符号発生部の後段に接続され、多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部とを備えてもよい。

あるいは、データ送信装置は、予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、情報データを入力し、情報データに基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、第１の変調信号と多値符号列とを入力し、多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、多値符号発生部の後段に接続され、多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部とを備えてもよい。

好ましくは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、多値符号化部の前段に接続され、振幅制御信号に基づいて、情報データに振幅変調を施して、多値符号化部に出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。

また、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、多値符号化部と変調部との間に挿入され、振幅制御信号に基づいて、多値信号に振幅変調を施して、変調部に出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。

また、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、変調部の後段に接続され、振幅制御信号に基いて、変調信号に所定形式の変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。このとき、振幅変調部は、変調信号に振幅変調又は強度変調を施す。

また、データ送信装置は、予め定められた所定の鍵情報から、値が略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、情報データを入力し、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、第１の変調信号と第２の変調信号とを合波する合波部とを備えてもよい。

好ましくは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、第２の変調部の前段に挿入され、振幅制御信号に基づいて、情報データに振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える。

あるいは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、第１の変調部の前段に挿入され、振幅制御信号に基づいて、多値符号列に振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。

また、データ送信装置であって、予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、情報データを入力し、第１の変調信号を情報データで変調して、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部とを備えてもよい。

好ましくは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、第２の変調部の前段に挿入され、振幅制御信号に基づいて、情報データに振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える。

あるいは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、第１の変調部の前段に挿入され、振幅制御信号に基づいて、多値符号列に振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。

また、データ送信装置は、多値符号化部の前段に接続され、複数の情報データからなる情報データ群を、所定の処理に従って任意の進数に符号化し、Ｎ進符号化信号として多値符号化部に出力するＮ進符号化部をさらに備えてもよい。

好ましくは、Ｎ進符号化部は、情報データ群を任意の進数に符号化するのに、複数の情報データによる論理の組み合わせによって、Ｎ進符号化信号の多値レベルを変動させる。このとき、Ｎ進符号化部は、鍵情報に基づいて、情報データ群からＮ進符号化信号を出力する。また、Ｎ進符号化部は、上述した鍵情報とは異なる鍵情報に基づいて、情報データ群からＮ進符号化信号を出力してもよい。多値符号化部は、予め定められた所定の期間ごとに、予め定められた複数の多値数のうち、いずれか１つの多値数の多値信号を発生する。

また、データ送信装置は、多値信号に対応する所定の同期信号を出力する同期信号発生部と、同期信号に基づいて、多値数を指示する多値処理制御信号を出力する多値処理制御部とをさらに備えてもよい。多値符号化部は、少なくともいずれかの所定の期間において、２値の多値信号を出力する。この場合、多値符号化部は、２値の多値信号を、複数の多値数のうち、最大の多値数の多値信号の振幅以上の振幅にして、２値の多値信号を出力する。あるいは、多値符号化部は、情報データを２値の多値信号として出力する。

好ましくは、データ送信装置は、多値数に応じて、情報データ、多値符号列、または多値信号の転送レートを変更する。また、データ送信装置は、多値数が小さくなるにつれて、情報データ、多値符号列、または多値信号の転送レートを大きくする。

また、本発明は、暗号通信を行うデータ受信装置にも向けられている。そして上記目的を達成させるために、本発明のデータ受信装置は、復調部と多値復号化部とを備える。
復調部は、所定の変調形式の変調信号を復調し、多値信号を出力する。多値復号化部は、予め定められた所定の鍵情報と多値信号とを入力し、情報データを出力する。多値復号化部は、鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、多値符号列に基づいて多値信号を識別し、情報データを出力する多値識別部とを含む。

また、データ受信装置は、所定の疑似乱数列に基づいて、多値復号化部から出力される情報データのビット反転を行い、出力するデータ反転部をさらに備えてもよい。

また、多値復号化部は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部をさらに含んでもよい。また、多値識別部は、多値符号列および振幅制御信号に基づいて多値信号を識別し、情報データを出力する。

好ましくは、多値識別部は、予め定められた所定の期間において入力される多値信号の多値数に基づいて、多値信号を識別するための閾値を切り替える。

データ受信装置は、多値信号に対応する所定の同期信号を再生する同期信号発生部と、同期信号に基づいて、多値識別部における閾値を変更する多値識別制御信号とを出力する多値識別制御部をさらに備えてもよい。多値復号化部は、少なくともいずれかの所定期間において、２値の多値信号の識別を行う。

また、本発明は、データ送信装置とデータ受信装置とが暗号通信を行うデータ通信装置に向けられている。そして上記目的を達成させるために、本発明のデータ通信装置において、データ送信装置は、多値符号化部と変調部とを備える。多値符号化部は、予め定められた所定の第１の鍵情報と情報データとを入力し、信号レベルが略乱数的に変化する第１の多値信号を発生する。変調部は、第１の多値信号に基づいて、所定の変調形式の変調信号を発生する。多値符号化部は、第１の鍵情報から信号レベルが略乱数的に変化する第１の多値符号列を発生する第１の多値符号発生部と、所定の処理に従って、第１の多値符号列と情報データとを合成し、両信号レベルの組み合わせに対応したレベルを有する第１の多値信号に変換する多値処理部とを含む。第１の多値符号発生部は、第１の多値符号列の信号点間距離を略均等に設定する。

また、データ受信装置は、復調部と多値復号化部とを備える。復調部は、所定の変調形式の変調信号を復調し、第２の多値信号を出力する。多値復号化部は、予め定められた所定の第２の鍵情報と第２の多値信号とを入力し、情報データを出力する。

好ましくは、多値信号の信号点間距離は、多値信号に含まれる情報データの振幅よりも小さい。多値信号の最大振幅は、多値信号に含まれる情報データの振幅の２倍以上である。

データ送信装置は、所定の疑似乱数列に基づいて、情報データのビット反転を行い、ビット反転された情報データを多値符号化部に出力するデータ反転部をさらに備えることができる。また、多値符号列と情報データとの変化レートは互いに一致する。情報データは２値信号である。

好ましくは、多値処理部は、所定の処理として、多値符号列を基準レベルとして、多値符号列に情報データを加算することで、多値信号を生成する。また、多値処理部は、所定の処理として、多値符号列を基準レベルとして、多値符号列を情報データに応じてレベル制御することで、多値信号を生成してもよい。

変調信号は、電磁界を多値信号で変調して生成される。また、変調信号は、光波を多値信号で変調して生成されてもよい。このとき光波は、コヒーレント光である。

また、データ送信装置は、多値符号化部と変調部との間に接続され、多値信号に所定の雑音を重畳して、雑音重畳多値信号として変調部に出力する雑音制御部をさらに備えてもよい。このとき、雑音制御部は、所定の雑音を発生する雑音発生部と、雑音と多値信号とを重畳する合成部とを含む。

多値符号化部は、雑音重畳多値信号において、隣り合う２つの信号点間で算出される信号対雑音電力比が略等しくなるように、多値信号の信号点間距離を配分する。また、多値符号化部は、雑音重畳多値信号において、隣り合う２つの信号点間で算出される信号対雑音電力比が略等しくなるように、多値信号の信号点間距離を非均等、または非線形に配分する。

データ送信装置は、多値符号化部と変調部との間に接続され、多値信号を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備えることができる。あるいは、データ送信装置は、情報データを所定の手段で波形等化し、波形等化された情報データを多値符号化部に出力する等化部をさらに備えてもよい。あるいは、データ送信装置において、多値符号化部は、多値符号発生部と多値処理部との間に接続され、多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備えてもよい。あるいは、データ送信装置は、変調信号を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備えてもよい。

等化部は、ローパスフィルタである。ローパスフィルタは、入力される信号の内、信号帯域の１／２以下の信号成分を濾波する。あるいは、等化部は、入力される信号から、信号に含まれる直流成分を遮断するハイパスフィルタであってもよい。あるいは、等化部は、入力される信号から、所定の周波数帯域の信号成分を濾波するバンドパスフィルタであってもよい。

また、データ送信装置は、予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、第１の変調信号と情報データとを入力し、情報データに基づいて、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、多値符号発生部の後段に接続され、多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部とを備えてもよい。

あるいは、データ送信装置は、予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、情報データを入力し、情報データに基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、第１の変調信号と多値符号列とを入力し、多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、多値符号発生部の後段に接続され、多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部とを備えてもよい。

好ましくは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、多値符号化部の前段に接続され、振幅制御信号に基づいて、情報データに振幅変調を施して、多値符号化部に出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。

また、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、多値符号化部と変調部との間に挿入され、振幅制御信号に基づいて、多値信号に振幅変調を施して、変調部に出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。

また、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、変調部の後段に接続され、振幅制御信号に基いて、変調信号に所定形式の変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。このとき、振幅変調部は、変調信号に振幅変調又は強度変調を施す。

また、データ送信装置は、予め定められた所定の鍵情報から、値が略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、情報データを入力し、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、第１の変調信号と第２の変調信号とを合波する合波部とを備えてもよい。

好ましくは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、第２の変調部の前段に挿入され、振幅制御信号に基づいて、情報データに振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える。

あるいは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、第１の変調部の前段に挿入され、振幅制御信号に基づいて、多値符号列に振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。

また、データ送信装置であって、予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、情報データを入力し、第１の変調信号を情報データで変調して、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部とを備えてもよい。

好ましくは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、第２の変調部の前段に挿入され、振幅制御信号に基づいて、情報データに振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える。

あるいは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、第１の変調部の前段に挿入され、振幅制御信号に基づいて、多値符号列に振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。

また、データ送信装置は、多値符号化部の前段に接続され、複数の情報データからなる情報データ群を、所定の処理に従って任意の進数に符号化し、Ｎ進符号化信号として多値符号化部に出力するＮ進符号化部をさらに備えてもよい。

好ましくは、Ｎ進符号化部は、情報データ群を任意の進数に符号化するのに、複数の情報データによる論理の組み合わせによって、Ｎ進符号化信号の多値レベルを変動させる。このとき、Ｎ進符号化部は、鍵情報に基づいて、情報データ群からＮ進符号化信号を出力する。また、Ｎ進符号化部は、上述した鍵情報とは異なる鍵情報に基づいて、情報データ群からＮ進符号化信号を出力してもよい。多値符号化部は、予め定められた所定の期間ごとに、予め定められた複数の多値数のうち、いずれか１つの多値数の多値信号を発生する。

また、データ送信装置は、多値信号に対応する所定の同期信号を出力する同期信号発生部と、同期信号に基づいて、多値数を指示する多値処理制御信号を出力する多値処理制御部とをさらに備えてもよい。多値符号化部は、少なくともいずれかの所定の期間において、２値の多値信号を出力する。この場合、多値符号化部は、２値の多値信号を、複数の多値数のうち、最大の多値数の多値信号の振幅以上の振幅にして、２値の多値信号を出力する。あるいは、多値符号化部は、情報データを２値の多値信号として出力する。

好ましくは、データ送信装置は、多値数に応じて、情報データ、多値符号列、または多値信号の転送レートを変更する。また、データ送信装置は、多値数が小さくなるにつれて、情報データ、多値符号列、または多値信号の転送レートを大きくする。

本発明のデータ通信装置は、鍵情報に基づいて情報データを多値信号に符号化・変調して送信し、受信した多値信号を同一の鍵情報に基づいて復調・復号化し、多値信号の信号対雑音電力比を適正化することにより、暗号文の解析に要する時間を著しく増大させ、天文学的計算量に基づく秘匿性の高いデータ通信装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係るデータ通信装置の伝送信号の波形を説明する模式図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係るデータ通信装置の伝送信号の波形を説明する模式図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係るデータ通信装置の伝送信号品質を説明する模式図である。 図５は、本発明の第２の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。 図６は、本発明の第３の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。 図７は、本発明の第４の実施形態に係るデータ通信装置の伝送信号パラメータを説明する模式図である。 図８は、情報データ１０のアイパターンの一例を示す図である。 図９は、多値符号列１２のアイパターンの一例を示す図である。 図１０は、多値信号１３のアイパターンの一例を示す図である。 図１１は、雑音信号の一例を示す図である。 図１２は、雑音が重畳された変調信号１４のアイパターンの一例を示す図である。 図１３は、情報データ１０のアイパターンの一例を示す図である。 図１４は、多値符号列１２のアイパターンの一例を示す図である。 図１５は、多値信号１３のアイパターンの一例を示す図である。 図１６は、雑音信号の一例を示す図である。 図１７は、雑音信号が重畳された変調信号１４のアイパターンの一例を示す図である。 図１８は、多値信号１５と、多値信号１５の判定閾値との関係を示した図である。 図１９は、多値信号１５のアイパターンの一例を示す図である。 図２０Ａは、本発明の第６の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図２０Ｂは、本発明の第６の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図である。 図２０Ｃは、本発明の第６の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図である。 図２０Ｄは、本発明の第６の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図である。 図２１は、等化部１１５が出力する等化多値信号２４の波形の一例を示す図である。 図２２は、等化多値信号２５の識別動作を説明する図である。 図２３は、本発明の第７の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図２４は、本発明の第７の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図である。 図２５は、本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図２６は、本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の各部の信号波形を説明するための模式図である。 図２７は、本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の伝送信号品質を説明する模式図である。 図２８は、本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の第２の構成例を示すブロック図である。 図２９は、本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の第３の構成例を示すブロック図である。 図３０は、本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の第４の構成例を示すブロック図である。 図３１は、本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の第５の構成例を示すブロック図である。 図３２Ａは、本発明の第９の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図３２Ｂは、本発明の第９の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図である。 図３３Ａは、本発明の第９の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図である。 図３３Ｂは、本発明の第９の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図である。 図３４は、本発明の第１０の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。 図３５は、Ｎ進符号化部１３１に入力される情報データ群の波形例を示す図である。 図３６は、Ｎ進符号化部１３１から出力されるＮ進符号化信号５２の波形例を示す図である。 図３７は、多値処理部１１１ｂから出力される多値信号１３の波形例を示す図である。 図３８は、多値識別部２１２ｂにおける多値信号１５の識別動作の一例を説明する図 図３９は、雑音が重畳された多値信号１５の波形を示す図である。 図４０は、本発明の第１１の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図４１は、本発明の第１１の実施形態に係るデータ通信装置のその他の構成例を示すブロック図である。 図４２は、本発明の第１２の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。 図４３は、多値符号化部１１１から出力される信号波形を説明するための模式図である。 図４４は、本発明の第１３の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。 図４５は、本発明の第１３の実施形態に係るデータ通信装置の伝送信号は系を説明する模式図である。 図４６は、本発明の第１４の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。 図４７は、本発明の第１５の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。 図４８Ａは、本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図４８Ｂは、本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図４８Ｃは、本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図４９Ａは、本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図４９Ｂは、本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図４９Ｃは、本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図５０Ａは、本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図５０Ｂは、本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図５０Ｃは、本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図５１Ａは、本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図５１Ｂは、本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図５１Ｃは、本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図５２Ａは、本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図５２Ｂは、本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図５２Ｃは、本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図５３は、従来のデータ通信装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０、１８ 情報データ
１１、１６、３８、３９、９１、９６、９９ 鍵情報
１２、１７ 多値符号列
１３、１５ 多値信号
１４、４１、４２、９４ 変調信号
２４、２５ 等化多値信号
２７ 等化多値符号列
３５、４０ 振幅制御信号
３６ 振幅変調情報データ
３７ 振幅変調多値信号
１１０ 伝送路
１１１ 多値符号化部
１１１ａ 第１の多値符号発生部
１１１ｂ 多値処理部
１１２、１２２、１２３、９１２ 変調部
１１３ 第１のデータ反転部
１１４ 雑音制御部
１１４ａ 雑音発生部
１１４ｂ 合成部
１１５ 等化部
１１６、１２２ 第１の変調部
１１７、１２３ 第２の変調部
１２０ 振幅制御部
１２０ａ 第１の振幅信号発生部
１２０ｂ 振幅変調部
１２４ 合波部
１３１、１３２ Ｎ進符号化部
１３４ 同期信号発生部
１３５ 多値処理制御部
２１１、９１４、９１６ 復調部
２１２、２１８ 多値復号化部
２１２ａ 第２の多値符号発生部
２１２ｂ 多値識別部
２１２ｃ 第２の振幅信号発生部
２１３ 第２のデータ反転部
２２０、２２１ Ｎ進復号化部
２３３ 同期信号再生部
２３４ 多値識別制御部
２３６ 副復調部
２３７ 識別部
９１４ 符号化部
９１５、９１７ 復号化部
１０１０１〜１９１０８ データ送信装置
１０２０１〜１９２０７ データ受信装置

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図１において、第１の実施形態にデータ通信装置は、データ送信装置１０１０１とデータ受信装置１０２０１とが伝送路１１０によって接続された構成である。データ送信装置１０１０１は、多値符号化部１１１と、変調部１１２とを備える。多値符号化部１１１は、第１の多値符号発生部１１１ａと、多値処理部１１１ｂとを含む。データ受信装置１０２０１は、復調部２１１と、多値復号化部２１２とを備える。多値復号化部２１２は、第２の多値符号発生部２１２ａと、多値識別部２１２ｂとを含む。伝送路１１０には、ＬＡＮケーブルや同軸ケーブル等の金属路線や、光ファイバケーブル等の光導波路を用いることができる。また、伝送路１１０は、ＬＡＮケーブル等の有線ケーブルに限られず、無線信号を伝搬する自由な空間であってもよい。

図２及び図３は、変調部１１２から出力される変調信号の波形を説明するための模式図である。以下に、第１の実施形態に係るデータ通信装置について、図１〜３を用いながら、その動作を説明する。

第１の多値符号発生部１１１ａは、予め定められた所定の第１の鍵情報１１に基づいて、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列１２（図２（ｂ））を発生する。多値処理部１１１ｂは、多値符号列１２と情報データ１０（図２（ａ））とを入力し、所定の手順に従って両信号を合成し、両信号レベルの組み合わせに一意に対応したレベルを有する多値信号１３（図２（ｃ））を生成する。例えば、多値処理部１１１ｂは、タイムスロットｔ１／ｔ２／ｔ３／ｔ４に対して、多値符号列１２のレベルがｃ１／ｃ５／ｃ３／ｃ４と変化する場合、この多値符号列１２をバイアスレベルとして、情報データ１０を加算することで、Ｌ１／Ｌ８／Ｌ６／Ｌ４とレベルが変化する多値信号１３を生成する。

ここで、図３に示すように、情報データ１０の振幅を“情報振幅”、多値信号１３の全振幅を“多値信号振幅”、多値符号列１２のレベルｃ１／ｃ２／ｃ３／ｃ４／ｃ５に対応して多値信号１３が取り得るレベルの組（Ｌ１、Ｌ４）／（Ｌ２、Ｌ５）／（Ｌ３、Ｌ６）／（Ｌ４、Ｌ７）／（Ｌ５、Ｌ８）をそれぞれ第１〜第５の“基底”、多値信号１３の最小信号点間距離を“ステップ幅”と呼称する。

変調部１１２は、多値信号１３を所定の変調形式で変調して、変調信号１４として伝送路１１０に送出する。復調部２１１は、伝送路１１０を介して伝送されてきた変調信号１４を復調し、多値信号１５を再生する。第２の多値符号発生部２１２ａは、第１の鍵情報１１と同一の第２の鍵情報１６を予め共有しており、第２の鍵情報１６に基づいて、多値符号列１２に相当する多値符号列１７を発生する。多値識別部２１２ｂは、多値符号列１７を閾値として、多値信号１５の識別（２値判定）を行い、情報データ１８を再生する。ここで、変調部１１２と復調部２１１とが、伝送路１１０を介して送受信する所定の変調形式の変調信号１４は、電磁波（電磁界）または光波を多値信号１３で変調して得られるものである。

なお、多値処理部１１１ｂは、上述したように、多値符号列１２と情報データ１０との加算処理によって多値信号１３を生成する以外に、いかなる方法を用いて多値信号１３を生成してもよいものとする。例えば、多値処理部１１１ｂは、情報データ１０に基づいて、多値符号列１２のレベルを振幅変調することで多値信号１３を生成してもよいし、多値信号１３のレベルを予め記憶させたメモリから、情報データ１０と多値符号列１２との組み合わせに対応した多値信号１３のレベルを逐次読み出すことで多値信号１３を生成してもよい。

また、図２及び図３では、多値信号１３のレベルを８段階で表記したが、多値信号１３のレベルは、この表記に限定されるものではない。また、情報振幅を多値信号１３のステップ幅の３倍、もしくは整数倍として表記したが、情報振幅は、この表記に限定されるものではない。情報振幅は、多値信号１３のステップ幅のいかなる整数倍であってもよいし、あるいは整数倍でなくてもよい。さらに、これに関連して、図２及び図３では、多値符号列１２の各レベル（各バイアスレベル）が、多値信号１３の各レベル間の略中心になるよう配置したが、多値符号列１２の各レベルは、この配置に限定されるものではない。多値符号列１２の各レベルは、多値信号１３の各レベル間の略中心でなくてもよいし、あるいは多値信号１３の各レベルに一致してもよい。また、多値符号列１２と情報データ１０との変化レートが互いに等しく同期関係にあることを前提としたが、この限りではなく、一方の変化レートが他方より高速（または低速）であっても、あるいは非同期であってもよい。

次に、第３者による変調信号１４の盗聴動作について説明する。第３者は、正規の受信者が備えるデータ受信装置１０２０１に準じた構成、もしくはさらに高性能なデータ受信装置（盗聴者データ受信装置）を用いて変調信号を解読することが想定される。盗聴者データ受信装置は、変調信号１４を復調することにより多値信号を再生する。しかし、盗聴者データ受信装置は、データ送信装置１０１０１との間で鍵情報を共有しないため、データ受信装置１０２０１のように、鍵情報から多値符号列を発生させることができない。このため、盗聴者データ受信装置は、多値符号列を基準とした多値信号の２値判定を行うことができない。

このような場合に考えられる盗聴動作としては、多値信号の全レベルに対する識別を同時に行う方法（一般に「総当たり攻撃」と呼ばれる）がある。即ち、盗聴者データ受信装置は、多値信号が取り得る全ての信号点間に対する閾値を用意して多値信号の同時判定を行い、当該判定結果を解析することにより、正しい鍵情報または情報データの抽出を試みる。例えば、盗聴者データ受信装置は、図２に示した、多値符号列１２のレベルｃ０／ｃ１／ｃ２／ｃ３／ｃ４／ｃ５／ｃ６を閾値として用いて、多値信号に対する多値判定を行うことにより、正しい鍵情報または情報データの抽出を試みる。

しかしながら、実際の伝送系では、種々の要因により雑音が発生し、この雑音が変調信号に重畳されることによって、多値信号のレベルは、図４に示すように時間的・瞬時的に変動する。このような場合、正規受信者（データ受信装置１０２０１）が判定する被判定信号（多値信号）のＳＮ比（信号対雑音強度比）が、多値信号の情報振幅と雑音量との比によって決まるのに対して、盗聴者データ受信装置が判定する被判定信号（多値信号）のＳＮ比は、多値信号のステップ幅と雑音量との比によって決まる。

このため、被判定信号が有する雑音レベルが同一条件下においては、盗聴者受信装置において、被判定信号のＳＮ比が相対的に小さくなり、伝送特性（誤り率）が劣化することになる。すなわち、データ通信装置は、この特性を利用することで、第３者の全閾値を用いた総当たり攻撃に対して識別誤りを誘発させて、盗聴を困難にすることができる。特に、データ通信装置は、多値信号のステップ幅を、当該雑音振幅（雑音強度分布の拡がり）に対して同オーダ、もしくはより小さく設定すれば、第３者による多値判定を事実上不可能にして、理想的な盗聴防止を実現できる。

なお、被判定信号（多値信号、または変調信号）に重畳される雑音としては、変調信号に無線信号等の電磁波を用いた場合は空間場や電子部品等が有する熱雑音（ガウス性雑音）を、光波を用いた場合は熱雑音に加えて光子が発生する際の光子数ゆらぎ（量子雑音）を利用できる。特に、量子雑音を利用した信号には、その記録や複製等の信号処理を行うことができないことから、データ通信装置は、雑音量を基準にして多値信号のステップ幅を設定することで、第３者による盗聴を不可能として、データ通信の絶対的な安全性を確保することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化するとき、多値信号の信号点間距離を雑音量に対して適切に設定することで、第３者によって盗聴された受信信号に対して決定的な劣化を与えて、受信信号の解読・復号化を困難にする、安全なデータ通信装置を提供することができる。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図５において、第２の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態に係るデータ通信装置（図１）と比較して、データ送信装置１０１０２が第１のデータ反転部１１３を、データ受信装置１０２０２が第２のデータ反転部２１３をさらに備える。以下に、第２の実施形態に係るデータ通信装置について説明する。なお、本実施形態の構成は、第１の実施形態（図１）に順ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

第１のデータ反転部１１３は、情報データの有する“０”、“１”の情報と、Ｌｏｗレベル、Ｈｉｇｈレベルとの対応関係を固定せず、所定の手順で当該対応関係を略ランダムに変更する。例えば、多値符号化部１１１と同様、所定の初期値に基づいて発生させた乱数系列（疑似乱数列）との排他的論理和（Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ＯＲ）演算を行い、その演算結果を多値符号化部１１１に出力する。第２のデータ反転部２１３は、多値復号化部２１２から出力されたデータについて、第１のデータ反転部１１３と逆の手順で、当該“０／１”と“Ｌｏｗ／Ｈｉｇｈ”の対応関係を変更する。例えば、第１のデータ反転部１１３が備える初期値と同一の初期値を共有し、これに基づいて発生させた乱数のビット反転系列との排他的論理和演算を行い、その結果を情報データとして再生する。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データの反転を略ランダムに行うことにより、暗号としての多値信号の複雑性を大きくして、第３者による解読・復号化をさらに困難とし、より安全なデータ通信装置を提供することができる。

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図６において、第３の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態に係るデータ通信装置（図１）と比較して、データ通信装置１０１０３が雑音制御部１１４をさらに備える。雑音制御部１１４は、雑音発生部１１４ａと合成部１１４ｂとを含む。以下、第３の実施形態に係るデータ通信装置について説明する。なお、本実施形態の構成は、第１の実施形態（図１）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

雑音発生部１１４ａは、所定の雑音を発生する。合成部１１４ｂは、多値信号１３と雑音とを合成して、変調部１１２に出力する。即ち、図４で説明した多値信号１３のレベル変動を故意に生じさせて、多値信号１３のＳＮ比を任意の値に制御し、これにより、多値識別部２１２ｂに入力する被判定信号のＳＮ比を制御する。なお、上述したように、雑音発生部１１４ａが発生する雑音としては、熱雑音や量子雑音等が利用される。また、雑音が合成（重畳）された多値信号を雑音重畳多値信号と呼ぶことにする。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化し、そのＳＮ比を任意に制御することにより、第３者による盗聴時の受信信号品質に対して決定的な劣化を故意に与え、その解読・復号化をさらに困難にする、より安全なデータ通信装置を提供することができる。

（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態に係るデータ通信装置の伝送信号パラメータを説明する模式図である。第４の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態（図１）、または第３の実施形態（図６）に準ずる構成である。以下、図７を用いて本発明の第４の実施形態に係るデータ通信装置について説明する。

図１または図６を参照して、多値符号化部１１１は、図７に示すように、多値信号１３の各ステップ幅（Ｓ１〜Ｓ７）を、各レベルの変動量（すなわち、各レベルに重畳されている雑音強度分布）に従って設定する。具体的には、多値符号化部１１１は、多値識別部２１２ｂに入力する被判定信号の隣り合う２つの信号点間で決まるＳＮ比が略一致するように、当該信号点間距離を配分する。なお、各レベルに重畳される雑音量が等しい場合には、各ステップ幅を均等に設定する。

一般に、変調部１１２から出力される変調信号として、半導体レーザ（ＬＤ）を光源とする光強度変調信号を想定した場合、ＬＤに入力する多値信号のレベルに依存して当該変動幅（雑音量）は変化する。これは、半導体レーザが自然放出光を「種光」とした誘導放出の原理に基づいて発光することに起因しており、その雑音量は、誘導放出光量に対する自然放出光量の相対比で定義されている。励起率（ＬＤに注入するバイアス電流に対応）が高い程、誘導放出光量の割合が大きくなるため、その雑音量は小さく、逆に、励起率が低い程、自然放出光量の割合が大きく、雑音量は大きくなる。そこで、図７に示すように、多値信号のレベルが小さい領域ではステップ幅を大きく、レベルが大きい領域では小さく、非線形に設定することにより、被判定信号の隣り合う信号点間のＳＮ比を一致させる。

また、変調信号として光変調信号を利用した場合でも、上記の自然放出光による雑音や光受信器に用いる熱雑音が充分小さい条件下では、受信信号のＳＮ比は、主にショット雑音で決定される。当該条件下では、多値信号のレベルが大きい程、当該雑音量が大きくなるため、図７の場合とは逆に、多値信号のレベルが小さい領域ではステップ幅を小さく、レベルが大きい領域では大きく設定することにより、被判定信号の隣り合う信号点間のＳＮ比を一致させる。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化し、当該信号点を多値信号振幅内において略均一に配置し、あるいは、当該瞬時レベルに依らず隣り合う信号点間のＳＮ比を略均一に設定することにより、第３者による盗聴時の受信信号品質を常に劣化させ、その解読・復号化をさらに困難にする、より安全なデータ通信装置を提供することができる。

（第５の実施形態）
上記第１の実施形態では、伝送すべき情報データと、情報鍵から生成した多値符号列とを合成することによって、多値信号を生成するデータ通信装置について説明した。以下の第５の実施形態では、第３者の盗聴行為による多値信号の２値判定が著しく困難である多値信号を生成する場合を説明する。

まず、第１の実施形態において発生する問題を、図１と、図８〜図１２とを用いて説明する。なお、以下の説明において、「信号点間距離」とは、多値信号または多値符合列が取り得る任意の信号レベルと、隣接する信号レベルとのレベル差のことをいう。図８は、情報振幅が“１２”である情報データ１０のアイパターンの一例を示す図である。図９は、第１の多値符号発生部１１１ａから出力される多値符号列１２のアイパターンの一例を示す図である。図９に示す多値符号列１２は、信号点間距離が略均等に配置される。また、図９に示す多値符号列１２は、信号点間距離で正規化されており、多値数が“４”であり、最大振幅が“３”である。

多値処理部１１１ｂは、図８に示す情報データ１０及び図９に示す多値符号列１２を加算処理によって合成し、図１０に示すアイパターンを持つ多値信号１３を出力する。図１０に示す多値信号１３は、多値信号振幅が“１５”であり、情報振幅が“１２”であり、多値数が“８”となる。図１０に示す多値信号１３において、信号点間距離ａは、他の信号点間距離よりも大きくなる。つまり、多値信号１３の信号点間距離は、略均等とならない状態が発生する。

図１０に示す多値信号１３は、変調部１１２によって変調信号１４に変調され、受信部１１１０２へ伝送される。変調信号１４には、例えば図１１に示すような、熱雑音や量子雑音などの雑音信号が重畳される。図１２は、図１１に示す雑音信号が変調信号１４に重畳された場合の変調信号１４のアイパターンを示す図である。

第３者による、変調信号１４の盗聴動作について説明する。第３者は、図１２に示す変調信号１４を傍受し、変調信号１４を多値信号に復調を行う。第３者は、図１２に示す変調信号１４に対して、２値判定を試みる。図１２に示す変調信号１４において、信号点間距離ａは、変調信号１４に重畳された雑音信号の振幅よりも大きい。よって、第３者は、多値信号の２値判定に十分なＳＮ比を得ることできる。このため、第３者は、総当り攻撃などを行わなくても、容易に変調信号１４から情報データ１０を復号することができる。

このように、第１の実施形態において、多値信号の信号点間距離が略均等でない場合、第３者によって、情報データの盗聴が容易に行われてしまうという問題がある。第５の実施形態は、上記の問題を解決するものである。

本発明の第５の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態に係るデータ通信装置（図１）と同様の構成である。以下、図１と、図１３〜１９とを用いて、本発明の第５の実施形態に係るデータ通信装置を説明する。図１３は、情報振幅が“７”である情報データ１０のアイパターンの一例を示す図である。第１の多値符号発生部１１１ａは、第１の鍵情報１１から多値符号列１２へ変換を行う。第１の多値符号発生部１１１ａは、例えば、線形帰還フィードバックレジスタ（ＬＦＳＲ）等の乱数生成器を用いて構成される。図１４は、第１の多値符号発生部１１１ａから出力された多値符号列１２のアイパターンの一例を示す図である。図１４に示す多値符号列１２は、信号点間距離が略均等に配置される。また、図１４に示す多値符号列１２は、信号点間距離で正規化されており、多値数が“１０”であり、最大振幅が“９”である。このとき、図１４に示す多値符号列１２の最大振幅は、図１３に示す情報データ１０の情報振幅よりも大きいことが重要である。

図１３に示す情報データ１０と、図１４に示す多値符号列１２とは、多値処理部１１１ｂに入力される。多値処理部１１１ｂは、情報データ１０と多値符号列１２とを振幅加算して多値信号１３を出力する。図１５に、多値処理部１１１ｂから出力される多値信号１３のアイパターンを示す。図１５に示す多値信号１３は、多値信号振幅が“１６”である。多値信号１３の多値信号振幅は、図１３に示す情報データ１０の最大振幅と、図１４に示す多値符号列１２の最大振幅との和に対応する。このとき、図１５に示す多値信号１３の振幅は、多値信号振幅が“１６”であるため、図１３に示す情報データ１０の情報振幅の２倍以上となる。図１５に示すように、多値信号１３は、全ての信号点間距離の大きが“１”である。このため、図１５に示す多値信号１３は、図１０に示す多値信号１３と異なり、略均等となる。また、図１５に示す多値信号１３の全ての信号点間距離は、多値信号の情報振幅“７”よりも小さくなる。

多値信号１３は、変調部１１２によって変調され、伝送路１１０を介して、受信部１１１０２に転送される。このとき、変調信号１４には、例えば、図１６に示す雑音信号が重畳される。図１７は、雑音信号が重畳された変調信号１４のアイパターンの一例を示す図である。図１７に示すように、雑音信号の振幅は、変調信号１４の信号点間距離より大きいため、変調信号１４は、任意の信号レベルの信号と、隣接する信号レベルの信号との識別ができない状態となる。

受信部１１１０２は、伝送路１１０を介して変調信号１４が入力される。変調部２１１は、変調信号１４を復調して多値信号１５を生成し、多値識別部２１２ｂに入力する。第２の多値符号発生部２１２ａは、第２の鍵情報１６を用いて、多値符号列１７を生成し、多値識別部２１２ｂに入力する。多値符号列１７は、多値信号１５を２値判定するための識別閾値となる。多値識別部２１２ｂは、多値符号列１７を用いて、多値信号１５の２値判定を行う。この結果、多値信号１５は、図１３に示すような、２値信号の情報データ１８に復号される。図１８は、多値識別部２１２ｂに入力される多値信号１５の情報振幅と、多値識別部２１２ｂにおいて復号する際の識別閾値の関係を示す図である。図１８に示す雑音信号によって、変調信号１４の情報振幅に対するＳＮ比は劣化する。しかし、雑音信号の振幅は、変調信号の情報振幅の識別閾値を超えない。このため、受信部１１１０２において、多値識別部２１２ｂは、情報データの識別及び再生を行うことが可能となる。

次に、第３者が、盗聴動作として、図１７に示す変調信号１４を傍受し、変調信号１４を正しく多値信号１５に再生した後、多値信号１５を情報データ１８に復号する場合を考える。第３者は、図１２に示す変調信号１４のように、図１７に示す変調信号１４から２値判定を行うための識別閾値を見出すことはできない。このため、第３者は、多値符号列の全ての組み合わせを用いた総当り的な演算処理や、特殊な解析を行うことによって、有限の時間内で鍵情報を抽出し、多値信号１５の復号を試みることになる。

変調信号１４の各信号レベルを識別するためのしきい値を判定閾値とする。図１９は、変調信号１４と、変調信号１４の判定閾値との関係を示した図である。第３者は、送信部１１１０１との間で第１の鍵情報１１を共有しないため、第１の鍵情報１１に基づく多値符号列１２を生成することができない。このため、第３者は、図１９に示す全ての判定閾値を用いて、多値信号の信号レベルの識別を行う必要がある。しかし、多値信号の信号点間距離は、情報データの情報振幅よりも小さい。このため、第３者は、判定閾値を決定することが困難となる。さらに、図１９に示すように、変調信号１４に重畳された雑音信号によって、互いに隣接する信号レベルの信号の判別ができない状態となっているため、第３者は、多値信号の信号点間の判定を正確に行うことができない。このため、傍聴者は、多値信号の信号レベルを判定する際に、多値信号のレベルの判定誤りを避けることができない。さらに、第３者は、誤判定により得られる多値信号に対して２値判定を試みることになるため、正しい情報データに復号することができない。

このように、本実施形態に係る発明では、入力される情報データの情報振幅の２倍であり、多値信号の全ての信号点間距離が、略均等となる多値信号を生成する。このような多値信号は、第３者による、多値信号の２値判定による情報信号の復号と、変調信号の正確な復調あるいは判定とを困難にすることができる。このため、本実施形態に係る発明は、秘匿性の高い情報伝送を実現可能とする送信装置を提供することができる。

なお、本実施形態では、多値処理部１１１ｂにおいて、情報データ１０と多値符号列１２との加算処理によって多値信号１３を生成しているが、多値信号１３の生成は、他の方法であってもよい。例えば、メモリ上のテーブル参照等を用いてもよい。

（第６の実施形態）
図２０Ａは、本発明の第６の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図２０Ａにおいて、第６の実施形態に係るデータ通信装置は、データ送信装置１２１０５とデータ受信装置１０２０１とが伝送路１１０によって接続された構成である。データ送信装置１２１０５は、多値符号化部１１１と、変調部１１２と、等化部１１５とを備える。多値符号化部１１１は、第１の多値符号発生部１１１ａと多値処理部１１１ｂを含む。データ受信装置１０２０１は、復調部２１１と多値復号化部２１２とを備える。多値復号化部２１２は、第２の多値符号発生部２１２ａと多値識別部２１２ｂとを含む。すなわち、第５の実施形態に係るデータ送信装置１２１０５は、上述した第１の実施形態に係るデータ送信装置１０１０１（図１）と比較して、等化部１１５をさらに備える点が異なっている。

以下、等化部１１５を中心に、第６の実施形態に係るデータ通信装置について説明する。なお、本実施形態の構成は、第１の実施形態（図１）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

データ送信装置１２１０５において、等化部１１５には、多値信号１３（図２（ｃ）参照）が入力される。等化部１１５は、入力された多値信号１３を所定の手段を用いて波形等化して、等化多値信号２４を出力する。図２１は、等化部１１５が出力する等化多値信号２４の波形の一例を示す図である。なお、図２１において、点線は、等化部１１５に入力される多値信号１３の波形を示している。等化部１１５には、例えば、ローパスフィルタなどのフィルタが用いられる。等化部１１５にローパスフィルタを用い、多値信号１３の高周波数領域を帯域制限した場合には、多値信号１３の多値レベル間の遷移に係る応答時間が制限される事により符号間干渉が生じる。このような場合、等化多値信号２４は、図２１に示す様に、所定のタイムスロット（ｔ１／ｔ２／ｔ３／ｔ４／ｔ５／ｔ６）で多値信号１３の多値レベル（Ｌ１／Ｌ８／Ｌ６／Ｌ４／Ｌ４／Ｌ２）に遷移することができず、レベル変動が生じた信号として等化部１１５から出力される。等化多値信号２４は、変調部１１２に入力される。

変調部１１２は、等化多値信号２４を、伝送路１１０に適した信号形態に変換し、変調信号１４を伝送路１１０に送信する。例えば、伝送路１１０が光伝送路の場合、変調部１１２は、等化多値信号２４を光信号に変換する。

データ受信装置１０２０１において、復調部２１１は、伝送路１１０を介して変調信号１４を受信する。復調部２１１は、変調信号１４を復調して等化多値信号２５を出力する。等化多値信号２５は、多値識別部２１２ｂに入力される。多値識別部２１２ｂは、多値符号列１７を用いて等化多値信号２５の識別を行う。図２２（ａ）は、多値識別部２１２ｂにおける等化多値信号２５の識別動作を説明する図である。図２２（ａ）において、太実線が等化多値信号２５の波形例を、細実線が多値符号列１７の波形例を、点線が多値信号１３の波形例を示している。

図２２（ａ）を参照して、多値識別部２１２ｂは、多値符号列１７を閾値として、等化多値信号２４の識別（２値判定）を行い、情報データ１８を再生する。すなわち、多値識別部２１２ｂは、帯域制限に伴う符号間干渉によりレベル変動が生じた多値信号１３（すなわち、等化多値信号２５）を受信した場合も、多値符号列１７を識別レベルとして、等化多値信号２５の劣化（レベル変動の量）が識別レベルを超えない範囲で、多値信号１３を識別することができる。

次に、第３者による、変調信号１４の盗聴動作について説明する。第３者は、第１の実施形態で説明した場合と同様に、正規の受信者が備えるデータ受信装置１０２０１に準じた構成、もしくはさらに高性能なデータ受信装置（盗聴者データ受信装置）を用いて、変調信号１４を受信、解読することが想定される。しかしながら、盗聴者データ受信装置は、データ送信装置１０１０１との間で第１の鍵情報１１を共有しないため、データ受信装置１０２０１のように、当該鍵情報から発生した多値符号列１７を基準とした等化多値信号２５の識別（２値判定）を行うことができない。

このような場合、盗聴者データ受信装置は、総当たり攻撃を用いて等化多値信号２５を識別し、正しい鍵情報又は情報データ１８の再生を試みることが考えられる。図２２（ｂ）は、盗聴者データ受信装置での等化多値信号２５の識別動作を説明する図である。図２２（ｂ）において、太実線が等化多値信号２５の波形例を、太点線が多値信号１３の波形例を、細点線が多値信号１３を識別するための複数の識別レベルを示している。

総当たり攻撃を行う場合、盗聴者データ受信装置は、多値符号列１７に基づいた等化多値信号２５の識別レベルが分からないため、図２２（ｂ）の細点線で示される複数の識別レベルを用いて等化多値信号２５から多値信号１３を正確に識別・再生した後、正しい鍵情報及び情報データ１８を解析する必要がある。しかしながら、等化多値信号２５は、例えば図２２（ｂ）の丸で囲まれた部分において、帯域制限に伴う符号間干渉のため、レベル変動が生じ、多値信号１３とは異なる多値レベルの遷移を呈している。そのため、盗聴者データ受信装置で、複数の識別レベルを用いて等化多値信号２５を識別、再生した場合には、多値信号１３に対するシンボル誤り（或いは符号誤り）が不可避となり、更には、正しい鍵情報及び情報データ１８を解析することが困難となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、等化部１１５で多値信号１３にレベル変動を生じさせ、等化多値信号２４を出力する。そのため、鍵情報（第１の鍵情報１１及び第２の鍵情報１６）を共有しない第３者（盗聴者データ受信装置）は、変調信号１４を復調した等化多値信号２５から多値信号１３を正確に識別・再生することができず、総当たり攻撃等での解読が困難となる。故に、本実施形態に係る発明は、第１の実施形態に係るデータ通信装置と比較して、より秘匿性の高い情報伝送を可能とするデータ通信装置を提供することができる。

なお、本実施形態では、等化部１１５は、多値符号化部１１１と変調部１１２との間に接続される構成を説明したが、この接続位置に限られない。例えば、等化部１１５は、多値処理部１１１ｂの情報データ１０の入力側に接続され、波形等化された情報データ１０を多値処理部１１１ｂに出力してもよい（図２０Ｂ参照）。

また、等化部１１５は、多値符号発生部１１１ａと多値処理部１１１ｂとの間に接続されてもよい（図２０Ｃ参照）。この場合、等化部１１５は、多値符号列１２を波形等化して、波形等化された多値符号列１２を多値処理部１１１ｂに出力する。また、等化部１１５は、変調部１１２の出力側に接続され、変調信号１４を波形等化してもよい（図２０Ｄ参照）。本実施形態に係るデータ通信装置は、上述したどの位置に等化部１１５を接続したとしても、秘匿性の高い情報伝送を行うことができる。

また、等化部１１５に用いるローパスフィルタは、入力される信号の周波数帯域の１／２以下の信号成分を濾波するローパスフィルタであることが望ましい。例えば、等化部１１５（ローパスフィルタ）は、入力される多値信号１３の１／２以上の信号成分を濾波した場合、符号間干渉により多値レベルが大きく変動した等化多値信号２４を出力することになる。この場合、データ受信装置１０２０１は、変調信号１４から復調した等化多値信号２５の識別が困難となる。

また、等化部１１５には、ハイパスフィルタを用いてもよい。この場合も、本実施形態に係るデータ通信装置は、等化部１１５に入力される信号の直流成分、若しくは低周波成分を遮断させることで、等化部１１５から出力される信号に平均値の漂動に伴う符号干渉を生じさせ、ローパスフィルタを用いた場合と同様の効果を得ることができる。

また、等化部１１５には、バンドパスフィルタを用いてもよい。この場合も、本実施形態に係るデータ通信装置は、等化部１１５に入力される信号の内、所定の周波数帯域の信号成分を濾波することで、ローパスフィルタを用いた場合と同様の効果を得ることができる。

（第７の実施形態）
図２３は、本発明の第７の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。図２３において、第７の実施形態に係るデータ通信装置は、データ送信装置１２１０６の構成が第６の実施形態と異なる。第７の実施形態に係るデータ送信装置１２１０６は、第１の多値符号発生部１１１ａと、等化部１１５と、第１の変調部１１６と、第２の変調部１１７とを備える。なお、本実施形態の構成は、第６の実施形態（図２０Ａ）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図２３において、等化部１１５には、第１の多値符号発生部１１１ａから多値符号列１２が入力される。等化部１１５は、多値符号列１２を所定の手段で波形等化して、等化多値符号列２７を出力する。等化多値符号列２７は、第１の変調部１１６に入力される。第１の変調部１１６は、等化多値符号列２７を所定の変調形式で変調して、第１の変調信号２８を出力する。具体的には、第１の変調部１１６は、等化多値符号列２７を、例えば振幅変調することで、第１の変調信号２８を出力する。

第１の変調信号２８は、第２の変調部１１７に入力される。また、情報データ１０が第２の変調部１１７に入力される。第２の変調部１１７は、第１の変調信号２８及び情報データ１０を所定の変調形式で変調して、第２の変調信号２９を出力する。例えば、第２の変調部１１７は、第１の変調信号２８と情報データ１０とを加算処理したり、あるいは第１の変調信号２８のレベルを情報データ１０で振幅変調したりして、第２の変調信号２９を出力する。

以上説明したように、本実施形態によれば、等化部１１５で多値符号列１２に、符号間干渉によりレベル変動を生じさせ、等化多値符号列２７を出力する。そして、第１の変調部１１６で等化多値符号列２７に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号２８を出力し、第２の変調部１１７で情報データ１０に基づいて第１の変調信号２８を変調して所定の変調形式の第２の変調信号２９を出力する。そのため、鍵情報（第１の鍵情報１１及び第２の鍵情報）を共有しない第３者は、第２の変調信号２８を復調した等化多値信号２５から情報データ１０を抽出することがより困難となる。故に、本実施形態に係る発明は、第５の実施形態に係るデータ送信装置と同様に、秘匿性の高い情報伝送を可能とするデータ通信装置を提供することができる。

なお、第７の実施形態に係るデータ通信装置（図２３）は、別の構成とすることもできる。図２４は、本発明の第７の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図である。図２４において、等化部１１５には、第１の多値符号発生部１１１ａから多値符号列１２が入力される。等化部１１５は、多値符号列１２を所定の手段で波形等化して、等化多値符号列２７を出力する。第１の変調部１１６は、情報データ１０を変調して、所定の変調形式の第１の変調信号２８を出力する。等化多値符号列２７及び第１の変調信号２８は、第２の変調部１１７に入力される。第２の変調部１１７は、等化多値符号列２７及び第１の変調信号２８に基づいて、所定の変調形式の第２の変調信号２９を出力する。具体的には、第２の変調部１１７は、等化多値符号列２７と第１の変調信号２８とを加算処理したり、あるいは第１の多値符号列２８のレベルを等化多値符号列２７で振幅変調したりして、第２の変調信号２９を出力する。この場合も、本実施形態に係る発明は、第６の実施形態に係るデータ通信装置と同様に、秘匿性の高い情報伝送を可能とするデータ通信装置を提供することができる。

また、第７の実施形態に係るデータ通信装置（図２３、図２４）は、上述した第６の実施形態と同様に、等化多値信号２５にレベル変動を生じさせる構成であれば、等化部１１５をデータ送信装置１２１０６、１２１０６ｂのいずれの位置に挿入／接続しても良いものとする。図２３において、データ送信装置１２１０６は、例えば、等化部１１５を第２の変調部１１７の前段に接続して情報データ１０に所定のレベル変動を付与する構成であってもよい。また、データ送信装置１２１０６は、等化部１１５を第１の変調部１１６の後段に接続して第１の変調信号２８に所定のレベル変動を付与する構成であってもよい。

また、図２４において、データ送信装置１２１０６ｂは、例えば、等化部１１５を第１の変調部１１６の前段に接続して情報データ１０に所定のレベル変動を付与する構成であってもよい。また、データ通信装置１２１０６ｂは、等化部１１５を第２の変調部１１７の後段に接続して、第２の変調信号２９に所定のレベル変動を付与する構成であってもよい。第７の実施形態に係るデータ通信装置は、いずれの構成においても、盗聴者データ受信装置で識別される等化多値信号２５の識別を困難にすることができる。

（第８の実施形態）
図２５は、本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。図２５において、第８の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態に係るデータ通信装置（図１）と比較して、データ送信装置１４１０５が振幅制御部１２０をさらに備える点が異なっている。振幅制御部１２０は、第１の振幅制御信号発生部１２０ａと、振幅変調部１２０ｂとを含む。

図２６は、本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の各部の信号波形を説明するための模式図である。図２６（ａ）は、情報データ１０の波形の一例を示している。図２６（ｂ）は、振幅変調部１２０ｂから出力される振幅変調情報データ３６の波形の一例を示している。なお、図２６（ｂ）の点線は、図２６（ａ）で示される情報データ１０の波形である。図２６（ｃ）は、第１の多値符号発生部１１１ａから出力される多値符号列１２の波形の一例を示している。図２６（ｄ）は、多値処理部１１１ｂから出力される多値信号１３の波形の一例を示している。なお、図２６（ｄ）の点線は、図２６（ｃ）で示される多値信号１３の波形を示している。以下に、第８の実施形態に係るデータ通信装置の動作について、図２６を用いて説明する。なお、本実施例の構成は、第１の実施例（図１）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

データ送信装置１４１０５において、第１の振幅制御信号発生部１２０ａには、第１の鍵情報１１が入力される。第１の振幅制御信号発生部１２０ａは、第１の鍵情報１１に基づいて、当該値が略乱数的に変化する振幅制御信号３５を発生する。振幅制御信号３５は、振幅変調部１２０ｂに入力される。また、振幅変調部１２０ｂには、情報データ１０（図２６（ａ））が入力される。振幅変調部１２０ｂは、振幅制御信号３５に基づいて、情報データ１０（図２６（ａ））に対して略ランダムな振幅変調を施し、振幅変調情報データ３６（図２６（ｂ））を出力する。なお、振幅変調部１２０ｂは、図２６（ａ）および図２６（ｂ）に示すように、元信号である情報データ１０の振幅中心レベルを基準レベルＲとして、当該極性を変更しない範囲で振幅変調を施す。

多値処理部１１１ｂには、振幅変調情報データ３６（図２６（ｂ））と多値符号列１２（図２６（ｃ））とが入力される。多値処理部１１１ｂは、多値符号列１２のレベルを、振幅情報変調データ３６の基準レベルＲに対するバイアスレベルと見なして、多値符号列１２と振幅変調情報データ３６とを加算することで、多値信号１３（図２６（ｄ））を生成する。

データ受信装置１０２０１において、多値識別部２１２ｂは、復調部２１１から多値信号１５を受信する。多値識別部２１２ｂは、第１の鍵情報１１と同一の第２の鍵情報１６に基づいて生成された多値符号列１７（図２６（ｃ）に同じ）を閾値（基準レベル）として、多値信号１５の識別（２値判定）を行う。ここで、振幅変調部１２０ｂは、上述したように元信号（情報データ１０）の極性を変更していない。そのため、多値識別部２１２ｂは、多値符号列１２と同等の多値符号列１７を基準とした識別を行うことにより、情報データ１８を正しく再生することができる。

次に、第３者による変調信号の盗聴動作について説明する。上述したように、第３者は、データ受信装置１０２０１に準じた構成、もしくはさらに高性能なデータ受信装置（盗聴者データ受信装置）を用いて変調信号を解読することが想定される。盗聴者データ受信装置は、変調信号１４を復調することにより多値信号を再生する。しかし、盗聴者データ受信装置は、データ送信装置１０１０１との間で鍵情報を共有しないため、データ受信装置１０２０１のように、鍵情報から多値符号列を発生させることができない。このため、盗聴者データ受信装置は、多値符号列を基準とした多値信号の２値判定を行うことができない。

このような場合に考えられる盗聴動作としては、多値信号の全レベルに対する識別を同時に行う方法（一般に「総当たり攻撃」と呼ばれる）がある。即ち、盗聴者データ受信装置は、多値信号が取り得る全ての信号点間に対する閾値を用意して多値信号の同時判定を行い、当該判定結果を解析することにより、正しい鍵情報または情報データの抽出を試みる。例えば、盗聴者データ受信装置は、図２に示した、多値符号列１２のレベルｃ０／ｃ１／ｃ２／ｃ３／ｃ４／ｃ５／ｃ６を閾値として用いて、多値信号に対する多値判定を行うことにより、正しい鍵情報または情報データの抽出を試みる。

しかしながら、上述したように、実際の伝送系では、種々の要因により雑音が発生し、この雑音が変調信号に重畳されるため、多値信号のレベルは、図４に示すように時間的・瞬時的に変動する。加えて、本実施形態では、多値信号には、第１の鍵情報１１（すなわち、振幅制御信号３５）に基づいて略ランダムな振幅変調が施されている。図２７は、本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の伝送信号品質を説明する模式図である。図２７に示すように、データ受信装置１０２０１及び盗聴者データ受信装置が受信する多値信号のレベル変動幅（ゆらぎ量）は、第１の実施形態と比較してさらに大きくなっている。

盗聴者データ受信装置が判定する被判定信号（多値信号）のＳＮ比は、多値信号のステップ幅とゆらぎ量との比によって決まるため、振幅制御信号３５に基づいて施される振幅変調効果によって当該ＳＮ比はさらに減少する。このため、本実施形態のデータ通信装置は、第３者の全閾値を用いた総当たり攻撃に対して多くの識別誤りを誘発させて、盗聴を困難にすることができる。特に、データ通信装置は、振幅変調によるレベル変動幅を、多値信号のステップ幅と同等、もしくはより大きく設定すれば、第３者による多値判定を事実上不可能にして、理想的な盗聴防止を実現し、データ通信の絶対的な安全性を確保することができる。

なお、振幅制御部１２０は、盗聴者データ受信装置で判定される多値信号１５にレベル変動を生じさせ、当該ＳＮ比を制御できるのであれば、図２５とは異なるいずれの位置に挿入・接続されても良い。例えば、図２８に示すように、データ通信装置は、振幅制御部１２０を多値符号化部１１１と変調部１１２との間に挿入し、多値信号１３に所定のレベル変動を付与する構成であってもよい。

また、例えば、図２９に示すように、データ通信装置は、振幅制御部１２０を変調部１１２の後段に接続して、変調信号１４にレベル変動を付与する構成であってもよい。この場合、振幅変調部１２０ｂは、伝送路１１０を介して送信する信号の種類によって、変調信号１４を振幅変調又は強度変調することになる。第８の実施形態に係るデータ通信装置は、いずれの構成においても、多値識別時の被判定信号（多値信号）のＳＮ比を任意の値に制御できる。

また、図２５において、第１の振幅制御信号発生部１２０ａは、第１の多値符号発生部１１１ａに入力される第１の鍵情報１１に基づいて振幅制御信号３５を発生したが、図３０に示すように、第１の鍵情報１１と異なる所定の第１の振幅制御鍵情報３８に基づいて振幅制御信号３５を発生しても良い。これにより、多値符号列１２のレベル変化と、振幅変調部１２０ｂによる振幅変調動作との間の相関性を抑圧し、多値信号１３のレベル変化をよりランダム化して、盗聴者データ受信装置による多値判定動作に、より理想的な識別誤りを誘発させることができる。

なお、現実的には、振幅変調部１２０ｂによる振幅変調動作は、正規受信者のデータ受信装置１０２０１において識別（２値判定）される被判定信号のＳＮ比を劣化させる場合がある。このような振幅変調動作の影響を抑圧するために、データ受信装置１０２０１の構成を変更してもよい。例えば、図３１に示すように、データ受信装置１４２０５ｄにおいて、多値復号化部２１８は、第２の多値符号発生部２１２ａ及び多値識別部２１２ｂに加えて、第２の振幅制御信号発生部２１２ｃを含む構成とすることができる。即ち、第２の振幅制御信号発生部２１２ｃは、第１の振幅制御鍵情報３８と同一の第２の振幅制御鍵情報３９を予め共有し、第２の振幅制御鍵情報３９に基づいて、振幅制御信号３５に相当する振幅制御信号４０を発生する。多値識別部２１２ｂは、第２の多値符号発生部２１２ａから出力される多値符号列１７を閾値とし、かつ振幅制御信号４０によって多値信号１５の瞬時レベル、またはＳＮ比をモニタしながら、多値信号１５の最適識別（２値判定）を行い、情報データ１８を再生する。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化し、その変動レベル（ゆらぎ量）を任意に制御することにより、第３者による盗聴時の受信信号品質に対して決定的な劣化を故意に与えて、その解読・復号化をさらに困難にする、より安全なデータ通信装置を提供することができる。

（第９の実施形態）
図３２Ａは、本発明の第９の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係るデータ通信装置は、第８の実施形態において多値処理部１１１ｂと変調部１１２（図２５参照）とが行っていた、多値符号列１２と振幅変調情報データ３６とに基づいた変調信号１４への変換処理を別の構成で実現するものである。図３２Ａにおいて、第９の実施形態に係るデータ通信装置は、データ送信装置１４１０６とデータ受信装置１０２０１とが伝送路１１０によって接続された構成である。データ送信装置１４１０６は、第１の多値符号発生部１１１ａと、振幅制御部１２０と、第１の変調部１２２と、第２の変調部１２３と、合波部１２４とを備える。振幅制御部１２０は、第１の振幅制御信号発生部１２０ａと、振幅変調部１２０ｂとを含む。

本実施形態の構成は、第８の実施形態（図２５）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付してその説明を省略する。図３２Ａにおいて、第１の変調部１２２は、第１の多値符号発生部１１１ａから出力された多値符号列１２を元データとして、所定の変調形式に変換して第１の変調信号４１を出力する。第２の変調部１２３は、振幅変調部１２０ｂから出力された振幅変調情報データ３６を元データとして、所定の変調形式に変換して第２の変調信号４２を出力する。第１の変調信号４１と第２の変調信号４２とは、合波部１２４に入力される。合波部１２４は、第１の変調信号４１と第２の変調信号４２とを、振幅的もしくは強度的に合成して、伝送路１１０に送出する。すなわち、第９の実施形態に係るデータ通信装置は、図２５において多値処理部１１１ｂと変調部１１２とが行っていた、多値符号列１２と振幅変調情報データ３６とに基づく変調信号１４への変換処理を、第１の変調部１２２と第２の変調部１２３と合波部１２４とで、変調信号レベルで行うことにより融通性の高い回路構成を実現している。

なお、第９の実施形態に係るデータ通信装置（図３２Ａ）は、第１の変調部１２２と第２の変調部１２３とを並列的に設置し、第１の変調信号４１と第２の変調信号４２とを合波する構成としたが、別の構成とすることもできる。図３２Ｂは、本発明の第９の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図である。図３２Ｂに示すように、本実施形態に係るデータ通信装置は、第１の変調部１２２と第２の変調部１２３とを直列的に接続して、同一の搬送波を第１の変調部１２２と第２の変調部１２３とで変調する構成としてもよい。第１の変調部１２２で搬送波を多値符号列１２で変調して第１の変調信号４１を出力し、第２の変調部１２３で第１の変調信号４１を振幅変調情報データ３６で変調する構成である。すなわち、この構成のデータ通信装置は、図２５において多値処理部１１１ｂと変調部１１２とが行っていた、多値符号列１２と振幅変調情報データ３６とに基づく変調信号１４への変換処理を、第１の変調部１２２と第２の変調部１２３とで、変調信号レベルで行うものである。

図３２Ａのデータ送信装置１４１０６は、合波部１２４で第１の変調信号４１と第２の変調信号４２とを加算処理している。これに対して、図３２Ｂのデータ送信装置１４１０６ｂは、第１の変調部１２２及び第２の変調部１２３で積算処理している。そのため、図３２Ｂのデータ送信装置１４１０６ｂは、図３２Ａのデータ送信装置１４１０６と比較して、生成する変調信号１４の信号波形に若干の違いはあるが、多値符号列１２のレベルを基準として、振幅変調情報データ３６の有するレベルを重畳する点において、ほぼ同様の効果を得ることができる。

また、第９の実施形態に係るデータ通信装置は、第８の実施形態と同様に、盗聴者データ受信装置で判定される多値信号１５にレベル変動を生じさせ、当該多値信号のＳＮ比を制御できるのであれば、振幅制御部１２０を図３２Ａまたは図３３Ｂと異なるいずれの位置に挿入／接続しても良い。例えば、図３２Ａ及び図３２Ｂにおいて、第９の実施形態に係るデータ通信装置は、振幅制御部１２０を第１の変調部１２２の前段に挿入して、多値符号列１２に所定のレベル変動を付与する構成とすることもできる（図３３Ａ、図３３Ｂ参照）。また、第９の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の変調部１２２または第２の変調部１２３の後段、あるいは合波部１２４の後段に接続して、第１の変調信号４１または第２の変調信号４２、あるいはそれらの合成信号に対して、レベル変動を付与する構成としても良い。第９の実施形態に係るデータ通信装置は、いずれの構成においても、多値識別時の被判定信号（多値信号）のＳＮ比を任意の値に制御できる。

またさらに、第９の実施形態に係るデータ通信装置において、第１の振幅制御信号発生部１２０ａは、図３０と同様に、第１の鍵情報１１と異なる所定の第１の振幅制御鍵情報３８に基づいて振幅制御信号３５を発生しても良い。これにより、第９の実施形態に係るデータ通信装置は、多値符号列１２のレベル変化と、振幅変調部１２０ｂによる振幅変調動作との間の相関性を抑圧し、多値信号１５のレベル変化をよりランダム化して、盗聴者データ受信装置による多値判定動作に、より理想的な識別誤りを誘発させることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化し、その変動レベル（ゆらぎ量）を任意に制御すると共に、情報データと多値符号列とに、それぞれ個別の変調部を設けることによって、よりフレキシブルな構成で、第３者による盗聴時の受信信号品質に対して決定的な劣化を故意に与えて、その解読・復号化をさらに困難にする、より安全なデータ通信装置を提供することができる。

（第１０の実施形態）
図３４は、本発明の第１０の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図３４において、第１０の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態に係るデータ通信装置（図１）と比較して、データ送信装置１６１０５がＮ進符号化部１３１を、データ受信装置１６２０５がＮ進復号化部２２０をさらに備える点が異なっている。

以下、Ｎ進符号化部１３１及びＮ進復号化部２２０を中心に、第１０の実施形態に係るデータ通信装置について説明する。なお、本実施形態の構成は、第１の実施形態（図１）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

データ送信装置１６１０５において、Ｎ進符号化部１３１には、複数の情報データから構成される情報データ群が入力される。ここでは、情報データ群として、第１の情報データ５０及び第２の情報データ５１が入力されるものとする。図３５は、Ｎ進符号化部１３１に入力される情報データ群の波形例を示す図である。図３５（ａ）は、Ｎ進符号化部１３１に入力される第１の情報データ５０を示している。図３５（ｂ）は、Ｎ進符号化部１３１に入力される第２の情報データ５１を示している。

Ｎ進符号化部１３１は、第１の情報データ５０及び第２の情報データ５１をＮ（この例では、Ｎ＝４）進数に符号化することで、所定の多値レベルを有するＮ進符号化信号５２として出力する。なお、Ｎは任意の自然数である。これによって、Ｎ進符号化部１３１は、１タイムスロットあたりに伝送できる情報量をｌｏｇ_２Ｎ倍に増加させることができる。図３６は、Ｎ進符号化部１３１から出力されるＮ進符号化信号５２の波形例を示す図である。図３６を参照して、例えば、Ｎ進符号化部１３１は、第１の情報データ５０及び第２の情報データ５１における論理の組み合わせが、｛Ｌ、Ｌ｝の場合に多値レベル００を、｛Ｌ、Ｈ｝の場合に多値レベル０１を、｛Ｈ、Ｌ｝の場合に多値レベル１０を、｛Ｈ、Ｈ｝の場合に多値レベル１１を割り当てることで、４段階の多値レベルを有するＮ進符号化信号５２を出力することができる。Ｎ進符号化部１３１から出力されたＮ進符号化信号５２、及び第１の多値符号発生部１１１ａから出力された多値符号列１２（図２（ｂ）参照）は、多値処理部１１１ｂに入力される。

多値処理部１１１ｂは、Ｎ進符号化信号５２と多値符号列１２とを所定の手順に従って合成し、合成した信号を多値信号１３として出力する。例えば、多値処理部１１１ｂは、多値符号列１２のレベルをバイアスレベルとして、Ｎ進符号化信号５２を加算することで多値信号１３を生成する。あるいは、多値処理部１１１ｂは、多値符号列１２をＮ進符号化信号５２で振幅変調することで多値信号１３を生成してもよい。図３７は、多値処理部１１１ｂから出力された多値信号１３の波形例を示す図である。図３７において、多値信号１３の多値レベルは、所定のレベル間隔（この例では３レベル間隔）で４段階に変動している。なお、点線は、バイアスレベル（多値符号列１２）を基準として、多値信号１３の多値レベルが変動する範囲を示している。

多値処理部１１１ｂから出力された多値信号１３は、変調部１１２に入力される。変調部１１２は、多値信号１３を伝送路１１０に適した信号形態に変調し、変調した信号を変調信号１４として伝送路１１０に送信する。例えば、変調部１２は、伝送路１１０が光伝送路の場合、多値信号１３を光信号に変調する。

データ受信装置１６２０５において、復調部２１１は、伝送路１１０を介して変調信号１４を受信する。復調部２１１は、変調信号１４を復調して多値信号１５を出力する。多値信号１５は、多値識別部２１２ｂに入力される。多値識別部２１２ｂは、第２の多値符号発生部２１２ａから出力された多値符号列１７を用いて多値信号１５を識別することで、Ｎ進符号化信号５３を出力する。図３８は、多値識別部２１２ｂにおける多値信号１５の識別動作の一例を説明する図である。図３８において、太実線が多値信号１５の波形を、細実線及び点線が多値信号１５を識別するための判定波形を示している。なお、細実線（判定波形２）は、多値符号列１７の波形である。

図３８を参照して、多値識別部２１２ｂは、多値符号列１７（判定波形２）を中心として、多値符号列１７を所定のレベル間隔だけ上にずらした波形（判定波形１）と、所定のレベル間隔だけ下にずらした波形（判定波形３）とを生成する。なお、この所定のレベル間隔は、データ送信装置１６１０５における多値処理部１１１ｂとの間で予め定まっているものであり、この例では、３レベル間隔である。そして、多値識別部２１２ｂは、判定波形１〜３を用いて多値信号１５を識別する。

多値識別部２１２ｂは、タイムスロットｔ１において、判定波形１と多値信号１５とを比較して、多値信号１５が判定波形１よりもＬｏｗレベルであると判定する。また、判定波形２と多値信号１５とを比較して、多値信号１５が判定波形２よりもＬｏｗレベルであると判定する。また、判定波形３と多値信号１５とを比較して、多値信号１５が判定波形３よりもＨｉｇｈレベルであると判定する。すなわち、多値識別部２１２ｂは、タイムスロットｔ１において、多値信号１５を｛Ｌｏｗ、Ｌｏｗ、Ｈｉｇｈ｝と判定する。同様に、多値識別部２１２ｂは、タイムスロットｔ２で多値信号１５を｛Ｌｏｗ、Ｈｉｇｈ、Ｈｉｇｈ｝と、タイムスロットｔ３で多値信号１５を｛Ｌｏｗ、Ｌｏｗ、Ｌｏｗ｝と判定する。タイムスロットｔ４以降の動作は省略するが同様である。

そして、多値識別部２１２ｂは、判定したＬｏｗ及びＨｉｇｈの数と、Ｎ進符号化信号５２の多値レベルとを対応させることで、Ｎ進符号化信号５２を再生する。例えば、多値識別部２１２ｂは、｛Ｌｏｗ、Ｌｏｗ、Ｌｏｗ｝を多値レベル００に、｛Ｌｏｗ、Ｌｏｗ、Ｈｉｇｈ｝を多値レベル０１に、｛Ｌｏｗ、Ｈｉｇｈ、Ｈｉｇｈ｝を多値レベル１０に、｛Ｈｉｇｈ、Ｈｉｇｈ、Ｈｉｇｈ｝を多値レベル１１に対応させることで、Ｎ進符号化信号５３を再生することができる。多値識別部２１２ｂで再生されたＮ進符号化信号５３は、Ｎ進復号化部２２０に入力される。

Ｎ進復号化部２２０は、Ｎ進符号化信号５２を復号化して、情報データ群として出力する。具体的には、Ｎ進復号化部２２０は、Ｎ進符号化部１３１と逆の動作を行うことで、Ｎ進符号化信号５２から第１の情報データ５４及び第２の情報データ５５を出力する。

次に、第３者による変調信号１４の盗聴動作について説明する。第３者は、第１の実施形態で説明した場合と同様に、データ送信装置１６１０５との間で第１の鍵情報１１を共有していないため、盗聴した変調信号１４から第１の情報データ５４及び第２の情報データ５５を再生することができない。また、実際の伝送系では、種々の要因により雑音が発生し、この雑音が変調信号１４に重畳されることになる。すなわち、変調信号１４を復調した多値信号１５にも雑音が重畳されることになる。図３９は、雑音が重畳された多値信号１５の波形を示す図である。図３９を参照して、第１０の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態で説明した場合と同様に、多値信号１５に重畳された雑音のために、第３者の全しきい値を用いた総当たり攻撃に対して識別誤りを誘発させて、盗聴をより困難にすることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、Ｎ進符号化部１３１で情報データ群を一括してＮ進符号化信号５２に変換し、Ｎ進復号化部２２０でＮ進符号化信号５３から情報データ群を一括して再生する。これによって、本実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態に係るデータ通信装置と比較して、１タイムスロットあたりに伝送できる情報量を増やすことができる。また、情報データ群をＮ進符号化信号５２に変換することで、より秘匿性の高いデータ伝送を実現することができる。

（第１１の実施形態）
図４０は、本発明の第１１の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。図４０において、第１１の実施形態に係るデータ通信装置は、第１０の実施形態（図３４）と比較して、Ｎ進符号化部１３２及びＮ進復号化部２２１の動作が異なる。第１１の実施形態において、Ｎ進符号化部１３２は、第１の鍵情報１１に基づいて、情報データ群からＮ進符号化信号５２を生成する。また、Ｎ進復号化部２２１は、第２の鍵情報１６に基づいて、Ｎ進符号化信号５３から情報データ群を生成する。以下、Ｎ進符号化部１３２及びＮ進復号化部２２１を中心に、第１１の実施形態に係るデータ通信装置について説明する。なお、本実施形態の構成は、第１０の実施形態（図３４）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

データ送信装置１６１０６において、Ｎ進符号化部１３２には、第１の鍵情報１１が入力される。Ｎ進符号化部１３２は、第１の鍵情報１１に基づいて、情報データ群からＮ進符号化信号５２を生成する。例えば、Ｎ進符号化部１３２は、第１の鍵情報１１によって、第１の情報データ５０及び第２の情報データ５１における論理の組み合わせと、Ｎ進符号化信号５２の多値レベルとの対応関係を変更する。Ｎ進符号化部１３２から出力されたＮ進符号化信号５２は、多値処理部１１１ｂに入力される。

データ受信装置１６２０６において、多値識別部２１２ｂから出力されたＮ進符号化信号５３は、Ｎ進復号化部２２１に入力される。また、Ｎ進復号化部２２１には、第２の鍵情報１６が入力される。Ｎ進復号化部２２１は、第２の鍵情報１６に基づいて、Ｎ進符号化信号５３から情報データ群を出力する。具体的には、Ｎ進復号化部２２１は、Ｎ進符号化部１３２と逆の動作を行うことで、Ｎ進符号化信号５３から第１の情報データ５４と第２の情報データ５５とを出力する。

以上説明したように、本実施形態によれば、Ｎ進符号化部１３２が第１の鍵情報１１に基づいて、情報データ群からＮ進符号化信号５２を生成し、Ｎ進復号化部２２１が第２の鍵情報１６に基づいて、Ｎ進符号化部１３２と逆の動作でＮ進符号化信号５３から情報データ群を再生する。これによって、本実施形態に係るデータ通信装置は、第１０の実施形態に係るデータ通信装置と比較して、より盗聴が困難なデータ通信を実現することができる。

なお、第１１の実施形態に係るデータ通信装置において、Ｎ進符号化部１３２は、第１の鍵情報１１と異なる第３の鍵情報５６を用いて、情報データ群からＮ進符号化信号５２を生成してもよいものとする。また同様に、Ｎ進復号化部２２１は、第２の鍵情報１６と異なる第４の鍵情報５７を用いて、Ｎ進符号化信号５３から情報データ群を再生してもよいものとする（図４１参照）。ただし、第３の鍵情報５６と第４の鍵情報５７とは、同じ鍵情報である。これによって、本実施形態に係るデータ通信装置は、多値処理部１１１ｂで用いる鍵情報とＮ進符号化部１３２で用いる鍵情報とを分けることができ、より盗聴が困難なデータ通信を実現することができる。

（第１２の実施形態）
図４２は、本発明の第１２の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図４２において、第１２の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態（図１）と比較して、データ送信装置１９１０５が同期信号発生部１３４と多値処理制御部１３５とを、データ受信装置１９２０５が同期信号再生部２３３と多値識別制御部２３４とをさらに備える点が異なっている。

図４３は、多値符号化部１１１から出力される信号波形を説明するための模式図である。以下、第５の実施形態に係るデータ通信装置について、図４２および図４３を用いて説明する。なお、本実施形態の構成は、第１の実施形態（図１）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図４２において、同期信号発生部１３４は、所定周期の同期信号６４を発生して、多値処理制御部１３５に出力する。多値処理制御部１３５は、同期信号６４に基づいて、多値処理制御信号６５を発生し、多値処理部１１１ｂに出力する。多値処理制御信号６５は、多値処理部１１１ｂが出力する多値信号１３のレベル数（以下、多値数という）を指定する信号である。多値処理部１１１ｂは、多値処理制御信号６５と多値符号列１２とに基づいて、情報データ１０から多値信号を生成するとともに、生成した多値信号の多値数を切り替えた信号を多値信号１３として出力する。例えば、図４３に示すように、多値処理部１１１ｂは、期間ＡおよびＣにおいて多値数“８”値の多値信号を出力し、期間Ｂにおいて多値数“２”値の信号を出力する。より、具体的には、多値処理部１１１ｂは、期間ＡおよびＣでは、情報データ１０と多値符号列１２とを合成して出力し、期間Ｂでは、情報データ１０をそのまま出力しても良い。

同期信号再生部２３３は、前記同期信号６４に対応する同期信号６６を再生して、多値識別制御部２３４に出力する。多値識別制御部２３４は、同期信号６６に基づいて、多値識別制御信号６７を発生し、多値識別部２１２ｂに出力する。多値識別部２１２ｂは、多値識別制御信号６７に基づいて、復調部２１１から出力される多値信号１５に対する閾値（多値符号列１７）を切り替えて識別を行い、情報データ１８を再生する。例えば、図４３に示すように、多値識別部２１２ｂは、期間ＡおよびＣにおいて多値数“８”値の多値信号に対して、当該レベルが逐次変化する多値符号列１７を閾値として識別し、期間Ｂにおいて２値信号に対して所定の一定閾値に基づく識別を行う。

なお、図４３では、期間Ｂの２値信号に対する閾値（平均レベル）を、期間ＡおよびＣの多値信号の平均レベル（Ｃ３）に一致させているが、この限りではなく、いかなるレベルに設定しても良い。また、図４３では、期間Ｂにおける２値信号の振幅を、情報データ１０の振幅（情報振幅）に一致させているが、この限りではなく、多値識別部２１２ｂにおいて一定閾値で識別できる大きさであれば、いかなる振幅に設定しても良い。さらに、図４３では、期間ＡおよびＣと、期間Ｂとにおける多値信号の転送レートを同一としているが、この限りではなく、異なる転送レートとしても良い。特に、多値数が少ない程、転送レートを大きくすることが、伝送効率の点で好ましい。

また、図４３において、多値処理部１１１ｂは、多値数が８の多値信号と２値信号とを切り替えた多値信号１３を出力している。しかし、多値信号１３の多値数の組み合わせは、これに限られず、いかなる多値数の組み合わせでもよい。例えば、多値処理部１１１ｂは、多値数“８”の多値信号と多値数“４”の多値信号とを切り替えて出力してもよい。さらに、図４２に示すデータ通信装置は、多値数の値に応じて、情報データ１０および１８と、多値符号列１２および１７と、多値信号１３および１５との転送レートを変更してもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化して、第３者による盗聴時の受信信号品質に対して決定的な劣化を与え、特定の受信者のみに対する安全な通信路を確保すると共に、当該多値数を適宜減少させることにより、安全性を必要としない通信を選択的に実現する。これにより、同一の変復調系および伝送系を利用して、秘匿通信サービスと一般通信サービスを混在して提供し、効率的な通信装置を提供することができる。

（第１３の実施形態）
図４４は、本発明の第１３の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図４４において、第１３の実施形態に係るデータ通信装置は、第１２の実施形態（図４２）と比較して、データ受信装置１０２０１が、同期信号再生部２３３と多値識別制御部２３４とを備えない点が異なっている。

図４５は、多値符号化部１１１から出力される信号波形を説明するための模式図である。以下、第１３の実施形態に係るデータ通信装置について、図４４及び図４５を用いて説明する。なお、本実施例の構成は、第１２の実施形態（図４２）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

図４４において、多値処理部１１１ｂは、多値処理制御信号６５に基づいて、当該出力信号である多値信号１３の多値数を切り替えて出力すると共に、多値信号１３の多値数を小さくする場合には、当該多値信号振幅を大きく設定する。例えば、図４５に示すように、期間ＡおよびＣにおける多値数“８”に対して、期間Ｂには、多値数“２”とする一方で、当該振幅を充分大きくする。より、具体的には、期間Ｂの２値信号振幅を、期間ＡおよびＣにおける多値信号振幅と同等もしくはそれ以上に設定して出力する。

多値識別部２１２ｂは、復調部２１１から出力される多値信号１５を、当該多値数に関わらず、多値符号列１７を閾値として識別（２値判定）し、情報データ１８を再生する。例えば、図４５に示すように、期間ＡおよびＣでは、総レベル数“８”の多値信号に対して、当該レベルが逐次変化する多値符号列１７を閾値として識別を行い、期間Ｂにおいても、多値符号列１７に基づいて、２値信号を識別する。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化して、第３者による盗聴時の受信信号品質に対して決定的な劣化を与え、特定の受信者のみに対する安全な通信路を確保すると共に、当該多値数を適宜減少させると同時に、当該振幅を増大することにより、多値信号受信時の閾値制御を容易にして、より簡便な構成で、安全性を必要としない通信を選択的に実現する。これにより、同一の変復調系および伝送系を利用して、秘匿通信サービスと一般通信サービスを混在して提供し、効率的かつ経済的な通信装置を提供することができる。

（第１４の実施形態）
図４６は、本発明の第１４の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図４６において、第１４の実施形態に係るデータ通信装置は、データ送信装置１９１０５とデータ受信装置１０２０１と副データ受信装置１９２０７とが、伝送路１１０と分岐部２３５とによって接続された構成である。第１４の実施形態に係るデータ通信装置は、第１３の実施形態（図４４）と比較して、分岐部２３５と副データ受信装置１９２０７とをさらに備えている点が異なっている。なお、図４６においては省略されているが、多値復号化部２１２は、第２の多値符号発生部２１２ａと多値識別部２１２ｂとを含んでいる。以下、第１４の実施形態に係るデータ通信装置について説明する。なお、本実施形態の構成は、第１３の実施形態（図４４）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の番号を付して、その説明を省略する。

図４６において、データ送信装置１９１０５は、図４５に示す多値信号を変調した変調信号１４を送信する。分岐部２３５は、伝送路１１０を介して伝送されてきた変調信号１４を複数ｍ（ｍは、２以上の整数。図４６では、ｍ＝２）に分岐し、出力する。データ受信装置１０２０１は、分岐部５２０から出力されるｍの変調信号の内、ｎ（ｎは、ｍ以下の整数。図４６では、ｎ＝１）の変調信号に対応して設けられる。データ受信装置１０２０１は、期間ＡおよびＣにおいて、前記第１の鍵情報１１と同一鍵として共有する第２の鍵情報１６に基づいて、当該変調信号を復調および復号化して、情報データ１８を再生する。なお、データ受信装置１０２０１は、期間Ｂにおいて、２値信号の識別を行ってもよい。

副データ受信装置１９２０７は、分岐部２３５から出力されるｍの変調信号の内、ｍ−ｎ（図４６では、ｍ−ｎ＝２−１＝１）の変調信号に対応して設けられる。副復調部２３６は、当該変調信号を復調し、前記多値信号１５を再生する。識別部２３７は、対応する復調部２３６から出力される多値信号１５を、所定の一定閾値に基づいて識別し、図４５に示す期間Ｂのみにおける情報データ（部分情報データ６８）を再生する。

なお、図４６では、分岐部２３５における分岐数ｍ＝２とし、その内ｎ＝１の変調信号に対応してデータ受信装置１０２０１を設け、ｍ−ｎ＝１の変調信号に対応して副データ受信装置１９２０７を設ける構成としたが、この限りではなく、ｍ≧ｎであれば、それぞれいかなる数にも設定し、対応する数のデータ受信装置および副データ受信装置を用意すれば良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化して、第３者による盗聴時の受信信号品質に対して決定的な劣化を与え、特定の受信者のみに対する安全な通信路を確保すると共に、当該多値数を適宜減少させることにより、不特定多数の受信者に対する一斉通信を選択的に実現する。これにより、同一の変復調系および伝送系を利用して、秘匿通信サービスと一斉同報通信や放送等の通信サービスを混在して提供し、効率的な通信装置を提供することができる。

（第１５の実施形態）
図４７は、本発明の第１５の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図４７において、第１５の実施形態に係るデータ通信装置は、データ送信装置１９１０８と、複数のデータ受信装置１０２０１ａ〜ｂと、副データ受信装置１９２０７とが、伝送路１１０と分岐部２３５とによって接続された構成である。データ送信装置１９１０８は、第１４の実施形態（図４６）と比較して、鍵情報選択部１３６をさらに備えている。なお、図４７においては省略されているが、多値復号化部２１２は、第２の多値符号発生部２１２ａと多値識別部２１２ｂとを含んでいる。以下、第１５の実施形態に係るデータ通信装置について説明する。なお、本実施形態の構成は、第１４の実施形態（図４６）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の番号を付して、その説明を省略する。

図４７において、鍵情報選択部１３６は、予め定められた複数ｎの所定の鍵情報（図４７では、ｎ＝２。第１の鍵情報１１ａおよび第３の鍵情報１１ｂ）からいずれかを選択する。多値符号化部１１１は、当該選択された鍵情報に基づいて、図４５に示すような多値信号１３を生成する。データ受信装置は、分岐部２３５によって分岐出力されたｍ（図４７では、ｍ＝３）の変調信号の内、ｎの変調信号に対応してｎ個設けられ（１０２０１ａおよび１０２０１ｂ）、それぞれ対応する前記第１の鍵情報１１ａおよび前記第３の鍵情報１１ｂと同一鍵として共有する第２の鍵情報１６ａと第４の鍵情報１６ｂに基づいて、当該変調信号を復調および復号化して、それぞれ対応する情報データ（１８ａおよび１８ｂ）を再生する。

具体的には、図４５において、データ送信装置１９１０８が、期間Ａにおいて第１の鍵情報１１ａを用いて多値信号１３を生成した場合、データ受信装置１０２０１ａは、期間Ａに入力された変調信号を復調して、第２の鍵情報１６ａを用いて情報データ１８ａを再生する。また、データ送信装置１９１０８が、期間Ｃにおいて第３の鍵情報１１ｂを用いて多値信号１３を生成した場合、データ受信装置１０２０１ｂは、期間Ｃに入力された変調信号を復調して、第４の鍵情報１６ｂを用いて情報データ１８ｂを再生する。なお、データ受信装置１０２０１ａ及び１０２０１ｂは、期間Ｂにおいて入力される変調信号を復調して、部分情報データ５８の再生を行ってもよい。

副データ受信装置１９２０７は、分岐部２３５から出力されるｍの変調信号の内、ｍ−ｎ（図４７では、ｍ−ｎ＝３−２＝１）の変調信号に対応して設けられ、当該変調信号を復調し、所定の一定閾値に基づいて識別して、図４５に示す期間Ｂのみにおける情報データ（部分情報データ５８）を再生する。

なお、図４７では、分岐部２３５における分岐数ｍ＝３とし、その内ｎ＝２の変調信号に対応してデータ受信装置１０２０１を設け、ｍ−ｎ＝１の変調信号に対応して副データ受信装置１９２０７を設ける構成としたが、この限りではなく、ｍ≧ｎであれば、それぞれいかなる数にも設定し、対応する数のデータ受信装置および副データ受信装置を用意すれば良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化して、第３者による盗聴時の受信信号品質に対して決定的な劣化を与え、さらに鍵情報を複数用意して切換使用することにより、特定の複数受信者のみに対する安全な通信路をそれぞれ確保すると共に、当該多値数を適宜減少させることにより、不特定多数の受信者に対する一斉通信を選択的に実現する。これにより、同一の変復調系および伝送系を利用して、秘匿通信サービスと一斉同報通信や放送等の通信サービスを混在して提供し、効率的な通信装置を提供することができる。

なお、上述した第２〜１５に係るデータ通信装置は、各実施形態の特徴を互いに組み合わせて備えることができるものとする。例えば、第２〜７、９〜１５の実施形態に係るデータ通信装置は、第８の実施形態の特徴を備えてもよい（例えば、図４８Ａ〜図４８Ｃ参照）。例えば、第２〜９、１１〜１５の実施形態に係るデータ通信装置は、第１０の実施形態の特徴を備えてもよい（例えば、図４９Ａ〜４９Ｃ参照）。例えば、第２〜１１、１３〜１５の実施形態に係るデータ通信装置は、第１２の実施形態の特徴を備えてもよい（例えば、図５０Ａ〜図５０Ｃ参照）。例えば、第２〜７、９〜１５の実施形態に係るデータ通信装置は、第８及び第１２の実施形態の特徴を備えてもよい（例えば、図５１Ａ〜図５１Ｃ参照）。例えば、第２〜９、１１〜１５の実施形態に係るデータ通信装置は、第１０及び第１２の実施形態の特徴を備えてもよい（例えば、図５２Ａ〜図５２Ｃ参照）。

また、上述した第１〜第１５の実施形態に係るデータ送信装置、データ受信装置、及びデータ通信装置が行うそれぞれの処理は、一連の処理手順を与えるデータ送信方法、データ受信方法、及びデータ通信方法としても捉えることができる。

また、上述したデータ通信方法、データ受信方法、及びデータ通信方法は、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述した処理手順を実施可能な所定のプログラムデータが、ＣＰＵによって解釈実行されることで実現される。この場合、プログラムデータは、記憶媒体を介して記憶装置内に導入されてもよいし、記憶媒体上から直接実行されてもよい。なお、記憶媒体は、ＲＯＭやＲＡＭやフラッシュメモリ等の半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクメモリ、ＣＲ−ＲＯＭやＤＶＤやＢＤ等の光ディスクメモリ、及びメモリカード等をいう。また、記憶媒体は、電話回線や搬送路等の通信媒体も含む概念である。

本発明に係るデータ通信装置は、盗聴・傍受を受けない安全な秘密通信装置として有用である。

本発明は、第３者による不法な盗聴・傍受を防ぐ秘密通信を行う装置に関する。より特定的には、正規の送受信者間で、特定の符号化／復号化（変調／復調）方式を選択・設定してデータ通信を行う装置に関する。

従来、特定者同志でのみ通信を行うには、送信／受信間で符号化／復号化のための鍵情報を共有し、当該鍵情報に基づいて、伝送すべき情報データ（平文）を数学的に演算／逆演算することにより秘密通信を実現する方法が採用されている。図５３は、当該方法に基づく、従来のデータ送信装置の構成を示すブロック図である。図５３において、従来のデータ通信装置は、データ送信装置９０００１とデータ受信装置９０００２とが伝送路９１３によって接続された構成である。データ送信装置９０００１は、符号化部９１１と、変調部９１２とを備える。データ受信装置９０００２は、復調部９１４と、復号化部９１５とを備える。従来のデータ通信装置は、符号化部９１１に情報データ９０と第１の鍵情報９１とを入力し、復号化部９１５に第２の鍵情報９６を入力すると、復号化部９１５から情報データ９８を出力する。以下、図５３を参照しながら、従来のデータ通信装置の動作について説明する。

データ送信装置９０００１において、符号化部９１１は、第１の鍵情報９１に基づいて、情報データ９０を符号化（暗号化）する。変調部９１２は、符号化部９１１で符号化された情報データを所定の変調形式で変調して、変調信号９４として伝送路９１３を介してデータ受信装置９０００２に送出する。データ受信装置９０００２において、復調部９１４は、伝送路９１３を介して伝送されてきた変調信号９４を所定の復調方式で復調して、符号化された情報データとして出力する。復号化部９１５は、符号化部９１１との間で共有している第２の鍵情報９６に基づいて、符号化された情報データを復号化（暗号解読）して、元の情報データ９８を再生する。

ここで、盗聴者データ受信装置９０００３を用いて、第３者による盗聴行為について説明する。図５３において、盗聴者データ受信装置９０００３は、盗聴者復調部９１６と盗聴者復号化部９１７とを備える。盗聴者復調部９１６は、データ送信装置９０００１とデータ受信装置９０００２との間で伝送される変調信号（情報データ）を盗聴して、盗聴した変調信号を所定の復調方式で復調する。盗聴者復号化部９１７は、第３の鍵情報９９に基づいて、盗聴者復調部９１６が復調した信号の復号化を試みる。ここで、盗聴者復号化部９１７は、符号化部９１１との間で鍵情報を共有していないため、第１の鍵情報９１と異なる第３の鍵情報９９に基づいて、盗聴者復調部９１６が復調した信号の復号化を試みることになる。このため、盗聴者復号化部９１７は、盗聴者復調部９１６が復調した信号を正しく復号化することができず、元の情報データを再生することができない。

このような数学的な演算に基づく数理暗号（または、計算暗号、ソフトウェア暗号とも呼ばれる）技術は、例えば、特許文献１にも記されているように、アクセスシステム等に適用することができる。すなわち、１つの光送信器から送出された光信号を光カプラで分岐し、複数の光加入者宅の光受信器にそれぞれ配信するＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）構成では、各光受信器に、所望の光信号以外の他加入者に向けた信号が入力される。そこで、互いに異なる鍵情報を用いて、加入者毎の情報データを暗号化することによって、互いの情報の漏洩・盗聴を防ぎ、安全なデータ通信を実現することができる。
特開平９−２０５４２０号公報

しかしながら、数理暗号技術に基づく従来のデータ通信装置では、盗聴者は、たとえ鍵情報を共有しなくとも、暗号文（変調信号、または暗号化された情報データ）に対して、考え得る全ての組み合わせの鍵情報を用いた演算（総当たり攻撃）や、特殊な解析アルゴリズムの適用を試みれば、原理的に暗号解読が可能である。特に、近年の計算機の処理速度向上は目覚ましく、将来的に量子コンピュータ等の新しい原理による計算機が実現されれば、有限の時間内で、暗号文を盗聴できるという課題を有していた。

それ故に、本発明の目的は、盗聴者が暗号文の解析に要する時間を著しく増大させ、天文学的な計算量に基づく秘匿性の高いデータ通信装置を提供することである。

本発明は、暗号化通信を行うデータ送信装置に向けられている。そして上記目的を達成させるために、本発明のデータ送信装置は、多値符号化部と変調部とを備える。多値符号化部は、予め定められた所定の鍵情報と情報データとを入力し、信号レベルが略乱数的に変化する多値信号を発生する。変調部は、多値信号に基づいて、所定の変調形式の変調信号を発生する。多値符号化部は、鍵情報から信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、所定の処理に従って、多値符号列と情報データとを合成し、両信号レベルの組み合わせに対応したレベルを有する多値信号を生成する多値処理部とを含む。多値符号化部は、多値信号の信号点間距離を略均等に設定する。

好ましくは、多値信号の信号点間距離は、多値信号に含まれる情報データの振幅よりも小さい。多値信号の最大振幅は、多値信号に含まれる情報データの振幅の２倍以上である。

データ送信装置は、所定の疑似乱数列に基づいて、情報データのビット反転を行い、ビット反転された情報データを多値符号化部に出力するデータ反転部をさらに備えることができる。また、多値符号列と情報データとの変化レートは互いに一致する。情報データは２値信号である。

好ましくは、多値処理部は、所定の処理として、多値符号列を基準レベルとして、多値符号列に情報データを加算することで、多値信号を生成する。また、多値処理部は、所定の処理として、多値符号列を基準レベルとして、多値符号列を情報データに応じてレベル制御することで、多値信号を生成してもよい。

変調信号は、電磁界を多値信号で変調して生成される。また、変調信号は、光波を多値信号で変調して生成されてもよい。このとき光波は、コヒーレント光である。

また、データ送信装置は、多値符号化部と変調部との間に接続され、多値信号に所定の雑音を重畳して、雑音重畳多値信号として変調部に出力する雑音制御部をさらに備えてもよい。このとき、雑音制御部は、所定の雑音を発生する雑音発生部と、雑音と多値信号とを重畳する合成部とを含む。

多値符号化部は、雑音重畳多値信号において、隣り合う２つの信号点間で算出される信号対雑音電力比が略等しくなるように、多値信号の信号点間距離を配分する。また、多値符号化部は、雑音重畳多値信号において、隣り合う２つの信号点間で算出される信号対雑音電力比が略等しくなるように、多値信号の信号点間距離を非均等、または非線形に配分する。

データ送信装置は、多値符号化部と変調部との間に接続され、多値信号を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備えることができる。あるいは、データ送信装置は、情報データを所定の手段で波形等化し、波形等化された情報データを多値符号化部に出力する等化部をさらに備えてもよい。あるいは、データ送信装置において、多値符号化部は、多値符号発生部と多値処理部との間に接続され、多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備えてもよい。あるいは、データ送信装置は、変調信号を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備えてもよい。

等化部は、ローパスフィルタである。ローパスフィルタは、入力される信号の内、信号帯域の１／２以下の信号成分を濾波する。あるいは、等化部は、入力される信号から、信号に含まれる直流成分を遮断するハイパスフィルタであってもよい。あるいは、等化部は、入力される信号から、所定の周波数帯域の信号成分を濾波するバンドパスフィルタであってもよい。

また、データ送信装置は、予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、第１の変調信号と情報データとを入力し、情報データに基づいて、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、多値符号発生部の後段に接続され、多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部とを備えてもよい。

あるいは、データ送信装置は、予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、情報データを入力し、情報データに基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、第１の変調信号と多値符号列とを入力し、多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、多値符号発生部の後段に接続され、多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部とを備えてもよい。

好ましくは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、多値符号化部の前段に接続され、振幅制御信号に基づいて、情報データに振幅変調を施して、多値符号化部に出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。

また、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、多値符号化部と変調部との間に挿入され、振幅制御信号に基づいて、多値信号に振幅変調を施して、変調部に出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。

また、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、変調部の後段に接続され、振幅制御信号に基いて、変調信号に所定形式の変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。このとき、振幅変調部は、変調信号に振幅変調又は強度変調を施す。

また、データ送信装置は、予め定められた所定の鍵情報から、値が略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、情報データを入力し、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、第１の変調信号と第２の変調信号とを合波する合波部とを備えてもよい。

好ましくは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、第２の変調部の前段に挿入され、振幅制御信号に基づいて、情報データに振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える。

あるいは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、第１の変調部の前段に挿入され、振幅制御信号に基づいて、多値符号列に振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。

また、データ送信装置であって、予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、情報データを入力し、第１の変調信号を情報データで変調して、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部とを備えてもよい。

好ましくは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、第２の変調部の前段に挿入され、振幅制御信号に基づいて、情報データに振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える。

あるいは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、第１の変調部の前段に挿入され、振幅制御信号に基づいて、多値符号列に振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。

また、データ送信装置は、多値符号化部の前段に接続され、複数の情報データからなる情報データ群を、所定の処理に従って任意の進数に符号化し、Ｎ進符号化信号として多値符号化部に出力するＮ進符号化部をさらに備えてもよい。

好ましくは、Ｎ進符号化部は、情報データ群を任意の進数に符号化するのに、複数の情報データによる論理の組み合わせによって、Ｎ進符号化信号の多値レベルを変動させる。このとき、Ｎ進符号化部は、鍵情報に基づいて、情報データ群からＮ進符号化信号を出力する。また、Ｎ進符号化部は、上述した鍵情報とは異なる鍵情報に基づいて、情報データ群からＮ進符号化信号を出力してもよい。多値符号化部は、予め定められた所定の期間ごとに、予め定められた複数の多値数のうち、いずれか１つの多値数の多値信号を発生する。

また、データ送信装置は、多値信号に対応する所定の同期信号を出力する同期信号発生部と、同期信号に基づいて、多値数を指示する多値処理制御信号を出力する多値処理制御部とをさらに備えてもよい。多値符号化部は、少なくともいずれかの所定の期間において、２値の多値信号を出力する。この場合、多値符号化部は、２値の多値信号を、複数の多値数のうち、最大の多値数の多値信号の振幅以上の振幅にして、２値の多値信号を出力する。あるいは、多値符号化部は、情報データを２値の多値信号として出力する。

好ましくは、データ送信装置は、多値数に応じて、情報データ、多値符号列、または多値信号の転送レートを変更する。また、データ送信装置は、多値数が小さくなるにつれて、情報データ、多値符号列、または多値信号の転送レートを大きくする。

また、本発明は、暗号通信を行うデータ受信装置にも向けられている。そして上記目的を達成させるために、本発明のデータ受信装置は、復調部と多値復号化部とを備える。
復調部は、所定の変調形式の変調信号を復調し、多値信号を出力する。多値復号化部は、予め定められた所定の鍵情報と多値信号とを入力し、情報データを出力する。多値復号化部は、鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、多値符号列に基づいて多値信号を識別し、情報データを出力する多値識別部とを含む。

また、データ受信装置は、所定の疑似乱数列に基づいて、多値復号化部から出力される情報データのビット反転を行い、出力するデータ反転部をさらに備えてもよい。

また、多値復号化部は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部をさらに含んでもよい。また、多値識別部は、多値符号列および振幅制御信号に基づいて多値信号を識別し、情報データを出力する。

好ましくは、多値識別部は、予め定められた所定の期間において入力される多値信号の多値数に基づいて、多値信号を識別するための閾値を切り替える。

データ受信装置は、多値信号に対応する所定の同期信号を再生する同期信号発生部と、同期信号に基づいて、多値識別部における閾値を変更する多値識別制御信号とを出力する多値識別制御部をさらに備えてもよい。多値復号化部は、少なくともいずれかの所定期間において、２値の多値信号の識別を行う。

また、本発明は、データ送信装置とデータ受信装置とが暗号通信を行うデータ通信装置に向けられている。そして上記目的を達成させるために、本発明のデータ通信装置において、データ送信装置は、多値符号化部と変調部とを備える。多値符号化部は、予め定められた所定の第１の鍵情報と情報データとを入力し、信号レベルが略乱数的に変化する第１の多値信号を発生する。変調部は、第１の多値信号に基づいて、所定の変調形式の変調信号を発生する。多値符号化部は、第１の鍵情報から信号レベルが略乱数的に変化する第１の多値符号列を発生する第１の多値符号発生部と、所定の処理に従って、第１の多値符号列と情報データとを合成し、両信号レベルの組み合わせに対応したレベルを有する第１の多値信号に変換する多値処理部とを含む。第１の多値符号発生部は、第１の多値符号列の信号点間距離を略均等に設定する。

また、データ受信装置は、復調部と多値復号化部とを備える。復調部は、所定の変調形式の変調信号を復調し、第２の多値信号を出力する。多値復号化部は、予め定められた所定の第２の鍵情報と第２の多値信号とを入力し、情報データを出力する。

好ましくは、多値信号の信号点間距離は、多値信号に含まれる情報データの振幅よりも小さい。多値信号の最大振幅は、多値信号に含まれる情報データの振幅の２倍以上である。

データ送信装置は、所定の疑似乱数列に基づいて、情報データのビット反転を行い、ビット反転された情報データを多値符号化部に出力するデータ反転部をさらに備えることができる。また、多値符号列と情報データとの変化レートは互いに一致する。情報データは２値信号である。

好ましくは、多値処理部は、所定の処理として、多値符号列を基準レベルとして、多値符号列に情報データを加算することで、多値信号を生成する。また、多値処理部は、所定の処理として、多値符号列を基準レベルとして、多値符号列を情報データに応じてレベル制御することで、多値信号を生成してもよい。

変調信号は、電磁界を多値信号で変調して生成される。また、変調信号は、光波を多値信号で変調して生成されてもよい。このとき光波は、コヒーレント光である。

また、データ送信装置は、多値符号化部と変調部との間に接続され、多値信号に所定の雑音を重畳して、雑音重畳多値信号として変調部に出力する雑音制御部をさらに備えてもよい。このとき、雑音制御部は、所定の雑音を発生する雑音発生部と、雑音と多値信号とを重畳する合成部とを含む。

多値符号化部は、雑音重畳多値信号において、隣り合う２つの信号点間で算出される信号対雑音電力比が略等しくなるように、多値信号の信号点間距離を配分する。また、多値符号化部は、雑音重畳多値信号において、隣り合う２つの信号点間で算出される信号対雑音電力比が略等しくなるように、多値信号の信号点間距離を非均等、または非線形に配分する。

データ送信装置は、多値符号化部と変調部との間に接続され、多値信号を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備えることができる。あるいは、データ送信装置は、情報データを所定の手段で波形等化し、波形等化された情報データを多値符号化部に出力する等化部をさらに備えてもよい。あるいは、データ送信装置において、多値符号化部は、多値符号発生部と多値処理部との間に接続され、多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備えてもよい。あるいは、データ送信装置は、変調信号を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備えてもよい。

等化部は、ローパスフィルタである。ローパスフィルタは、入力される信号の内、信号帯域の１／２以下の信号成分を濾波する。あるいは、等化部は、入力される信号から、信号に含まれる直流成分を遮断するハイパスフィルタであってもよい。あるいは、等化部は、入力される信号から、所定の周波数帯域の信号成分を濾波するバンドパスフィルタであってもよい。

また、データ送信装置は、予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、第１の変調信号と情報データとを入力し、情報データに基づいて、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、多値符号発生部の後段に接続され、多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部とを備えてもよい。

あるいは、データ送信装置は、予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、情報データを入力し、情報データに基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、第１の変調信号と多値符号列とを入力し、多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、多値符号発生部の後段に接続され、多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部とを備えてもよい。

好ましくは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、多値符号化部の前段に接続され、振幅制御信号に基づいて、情報データに振幅変調を施して、多値符号化部に出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。

また、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、多値符号化部と変調部との間に挿入され、振幅制御信号に基づいて、多値信号に振幅変調を施して、変調部に出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。

また、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、変調部の後段に接続され、振幅制御信号に基いて、変調信号に所定形式の変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。このとき、振幅変調部は、変調信号に振幅変調又は強度変調を施す。

また、データ送信装置は、予め定められた所定の鍵情報から、値が略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、情報データを入力し、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、第１の変調信号と第２の変調信号とを合波する合波部とを備えてもよい。

好ましくは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、第２の変調部の前段に挿入され、振幅制御信号に基づいて、情報データに振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える。

あるいは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、第１の変調部の前段に挿入され、振幅制御信号に基づいて、多値符号列に振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。

また、データ送信装置であって、予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、情報データを入力し、第１の変調信号を情報データで変調して、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部とを備えてもよい。

好ましくは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、第２の変調部の前段に挿入され、振幅制御信号に基づいて、情報データに振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える。

あるいは、データ送信装置は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、第１の変調部の前段に挿入され、振幅制御信号に基づいて、多値符号列に振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備えてもよい。

また、データ送信装置は、多値符号化部の前段に接続され、複数の情報データからなる情報データ群を、所定の処理に従って任意の進数に符号化し、Ｎ進符号化信号として多値符号化部に出力するＮ進符号化部をさらに備えてもよい。

好ましくは、Ｎ進符号化部は、情報データ群を任意の進数に符号化するのに、複数の情報データによる論理の組み合わせによって、Ｎ進符号化信号の多値レベルを変動させる。このとき、Ｎ進符号化部は、鍵情報に基づいて、情報データ群からＮ進符号化信号を出力する。また、Ｎ進符号化部は、上述した鍵情報とは異なる鍵情報に基づいて、情報データ群からＮ進符号化信号を出力してもよい。多値符号化部は、予め定められた所定の期間ごとに、予め定められた複数の多値数のうち、いずれか１つの多値数の多値信号を発生する。

また、データ送信装置は、多値信号に対応する所定の同期信号を出力する同期信号発生部と、同期信号に基づいて、多値数を指示する多値処理制御信号を出力する多値処理制御部とをさらに備えてもよい。多値符号化部は、少なくともいずれかの所定の期間において、２値の多値信号を出力する。この場合、多値符号化部は、２値の多値信号を、複数の多値数のうち、最大の多値数の多値信号の振幅以上の振幅にして、２値の多値信号を出力する。あるいは、多値符号化部は、情報データを２値の多値信号として出力する。

好ましくは、データ送信装置は、多値数に応じて、情報データ、多値符号列、または多値信号の転送レートを変更する。また、データ送信装置は、多値数が小さくなるにつれて、情報データ、多値符号列、または多値信号の転送レートを大きくする。

本発明のデータ通信装置は、鍵情報に基づいて情報データを多値信号に符号化・変調して送信し、受信した多値信号を同一の鍵情報に基づいて復調・復号化し、多値信号の信号対雑音電力比を適正化することにより、暗号文の解析に要する時間を著しく増大させ、天文学的計算量に基づく秘匿性の高いデータ通信装置を提供することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図１において、第１の実施形態に係るデータ通信装置は、データ送信装置１０１０１とデータ受信装置１０２０１とが伝送路１１０によって接続された構成である。データ送信装置１０１０１は、多値符号化部１１１と、変調部１１２とを備える。多値符号化部１１１は、第１の多値符号発生部１１１ａと、多値処理部１１１ｂとを含む。データ受信装置１０２０１は、復調部２１１と、多値復号化部２１２とを備える。多値復号化部２１２は、第２の多値符号発生部２１２ａと、多値識別部２１２ｂとを含む。伝送路１１０には、ＬＡＮケーブルや同軸ケーブル等の金属路線や、光ファイバケーブル等の光導波路を用いることができる。また、伝送路１１０は、ＬＡＮケーブル等の有線ケーブルに限られず、無線信号を伝搬する自由な空間であってもよい。

図２及び図３は、変調部１１２から出力される変調信号の波形を説明するための模式図である。以下に、第１の実施形態に係るデータ通信装置について、図１〜３を用いながら、その動作を説明する。

第１の多値符号発生部１１１ａは、予め定められた所定の第１の鍵情報１１に基づいて、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列１２（図２（ｂ））を発生する。多値処理部１１１ｂは、多値符号列１２と情報データ１０（図２（ａ））とを入力し、所定の手順に従って両信号を合成し、両信号レベルの組み合わせに一意に対応したレベルを有する多値信号１３（図２（ｃ））を生成する。例えば、多値処理部１１１ｂは、タイムスロットｔ１／ｔ２／ｔ３／ｔ４に対して、多値符号列１２のレベルがｃ１／ｃ５／ｃ３／ｃ４と変化する場合、この多値符号列１２をバイアスレベルとして、情報データ１０を加算することで、Ｌ１／Ｌ８／Ｌ６／Ｌ４とレベルが変化する多値信号１３を生成する。

ここで、図３に示すように、情報データ１０の振幅を“情報振幅”、多値信号１３の全振幅を“多値信号振幅”、多値符号列１２のレベルｃ１／ｃ２／ｃ３／ｃ４／ｃ５に対応して多値信号１３が取り得るレベルの組（Ｌ１、Ｌ４）／（Ｌ２、Ｌ５）／（Ｌ３、Ｌ６）／（Ｌ４、Ｌ７）／（Ｌ５、Ｌ８）をそれぞれ第１〜第５の“基底”、多値信号１３の最小信号点間距離を“ステップ幅”と呼称する。

変調部１１２は、多値信号１３を所定の変調形式で変調して、変調信号１４として伝送路１１０に送出する。復調部２１１は、伝送路１１０を介して伝送されてきた変調信号１４を復調し、多値信号１５を再生する。第２の多値符号発生部２１２ａは、第１の鍵情報１１と同一の第２の鍵情報１６を予め共有しており、第２の鍵情報１６に基づいて、多値符号列１２に相当する多値符号列１７を発生する。多値識別部２１２ｂは、多値符号列１７を閾値として、多値信号１５の識別（２値判定）を行い、情報データ１８を再生する。ここで、変調部１１２と復調部２１１とが、伝送路１１０を介して送受信する所定の変調形式の変調信号１４は、電磁波（電磁界）または光波を多値信号１３で変調して得られるものである。

なお、多値処理部１１１ｂは、上述したように、多値符号列１２と情報データ１０との加算処理によって多値信号１３を生成する以外に、いかなる方法を用いて多値信号１３を生成してもよいものとする。例えば、多値処理部１１１ｂは、情報データ１０に基づいて、多値符号列１２のレベルを振幅変調することで多値信号１３を生成してもよいし、多値信号１３のレベルを予め記憶させたメモリから、情報データ１０と多値符号列１２との組み合わせに対応した多値信号１３のレベルを逐次読み出すことで多値信号１３を生成してもよい。

また、図２及び図３では、多値信号１３のレベルを８段階で表記したが、多値信号１３のレベルは、この表記に限定されるものではない。また、情報振幅を多値信号１３のステップ幅の３倍、もしくは整数倍として表記したが、情報振幅は、この表記に限定されるものではない。情報振幅は、多値信号１３のステップ幅のいかなる整数倍であってもよいし、あるいは整数倍でなくてもよい。さらに、これに関連して、図２及び図３では、多値符号列１２の各レベル（各バイアスレベル）が、多値信号１３の各レベル間の略中心になるよう配置したが、多値符号列１２の各レベルは、この配置に限定されるものではない。多値符号列１２の各レベルは、多値信号１３の各レベル間の略中心でなくてもよいし、あるいは多値信号１３の各レベルに一致してもよい。また、多値符号列１２と情報データ１０との変化レートが互いに等しく同期関係にあることを前提としたが、この限りではなく、一方の変化レートが他方より高速（または低速）であっても、あるいは非同期であってもよい。

次に、第３者による変調信号１４の盗聴動作について説明する。第３者は、正規の受信者が備えるデータ受信装置１０２０１に準じた構成、もしくはさらに高性能なデータ受信装置（盗聴者データ受信装置）を用いて変調信号を解読することが想定される。盗聴者データ受信装置は、変調信号１４を復調することにより多値信号を再生する。しかし、盗聴者データ受信装置は、データ送信装置１０１０１との間で鍵情報を共有しないため、データ受信装置１０２０１のように、鍵情報から多値符号列を発生させることができない。このため、盗聴者データ受信装置は、多値符号列を基準とした多値信号の２値判定を行うことができない。

このような場合に考えられる盗聴動作としては、多値信号の全レベルに対する識別を同時に行う方法（一般に「総当たり攻撃」と呼ばれる）がある。即ち、盗聴者データ受信装置は、多値信号が取り得る全ての信号点間に対する閾値を用意して多値信号の同時判定を行い、当該判定結果を解析することにより、正しい鍵情報または情報データの抽出を試みる。例えば、盗聴者データ受信装置は、図２に示した、多値符号列１２のレベルｃ０／ｃ１／ｃ２／ｃ３／ｃ４／ｃ５／ｃ６を閾値として用いて、多値信号に対する多値判定を行うことにより、正しい鍵情報または情報データの抽出を試みる。

しかしながら、実際の伝送系では、種々の要因により雑音が発生し、この雑音が変調信号に重畳されることによって、多値信号のレベルは、図４に示すように時間的・瞬時的に変動する。このような場合、正規受信者（データ受信装置１０２０１）が判定する被判定信号（多値信号）のＳＮ比（信号対雑音強度比）が、多値信号の情報振幅と雑音量との比によって決まるのに対して、盗聴者データ受信装置が判定する被判定信号（多値信号）のＳＮ比は、多値信号のステップ幅と雑音量との比によって決まる。

このため、被判定信号が有する雑音レベルが同一条件下においては、盗聴者受信装置において、被判定信号のＳＮ比が相対的に小さくなり、伝送特性（誤り率）が劣化することになる。すなわち、データ通信装置は、この特性を利用することで、第３者の全閾値を用いた総当たり攻撃に対して識別誤りを誘発させて、盗聴を困難にすることができる。特に、データ通信装置は、多値信号のステップ幅を、当該雑音振幅（雑音強度分布の拡がり）に対して同オーダ、もしくはより小さく設定すれば、第３者による多値判定を事実上不可能にして、理想的な盗聴防止を実現できる。

なお、被判定信号（多値信号、または変調信号）に重畳される雑音としては、変調信号に無線信号等の電磁波を用いた場合は空間場や電子部品等が有する熱雑音（ガウス性雑音）を、光波を用いた場合は熱雑音に加えて光子が発生する際の光子数ゆらぎ（量子雑音）を利用できる。特に、量子雑音を利用した信号には、その記録や複製等の信号処理を行うことができないことから、データ通信装置は、雑音量を基準にして多値信号のステップ幅を設定することで、第３者による盗聴を不可能として、データ通信の絶対的な安全性を確保することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化するとき、多値信号の信号点間距離を雑音量に対して適切に設定することで、第３者によって盗聴された受信信号に対して決定的な劣化を与えて、受信信号の解読・復号化を困難にする、安全なデータ通信装置を提供することができる。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図５において、第２の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態に係るデータ通信装置（図１）と比較して、データ送信装置１０１０２が第１のデータ反転部１１３を、データ受信装置１０２０２が第２のデータ反転部２１３をさらに備える。以下に、第２の実施形態に係るデータ通信装置について説明する。なお、本実施形態の構成は、第１の実施形態（図１）に順ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

第１のデータ反転部１１３は、情報データの有する“０”、“１”の情報と、Ｌｏｗレベル、Ｈｉｇｈレベルとの対応関係を固定せず、所定の手順で当該対応関係を略ランダムに変更する。例えば、多値符号化部１１１と同様、所定の初期値に基づいて発生させた乱数系列（疑似乱数列）との排他的論理和（Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ＯＲ）演算を行い、その演算結果を多値符号化部１１１に出力する。第２のデータ反転部２１３は、多値復号化部２１２から出力されたデータについて、第１のデータ反転部１１３と逆の手順で、当該“０／１”と“Ｌｏｗ／Ｈｉｇｈ”の対応関係を変更する。例えば、第１のデータ反転部１１３が備える初期値と同一の初期値を共有し、これに基づいて発生させた乱数のビット反転系列との排他的論理和演算を行い、その結果を情報データとして再生する。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データの反転を略ランダムに行うことにより、暗号としての多値信号の複雑性を大きくして、第３者による解読・復号化をさらに困難とし、より安全なデータ通信装置を提供することができる。

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図６において、第３の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態に係るデータ通信装置（図１）と比較して、データ通信装置１０１０３が雑音制御部１１４をさらに備える。雑音制御部１１４は、雑音発生部１１４ａと合成部１１４ｂとを含む。以下、第３の実施形態に係るデータ通信装置について説明する。なお、本実施形態の構成は、第１の実施形態（図１）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

雑音発生部１１４ａは、所定の雑音を発生する。合成部１１４ｂは、多値信号１３と雑音とを合成して、変調部１１２に出力する。即ち、図４で説明した多値信号１３のレベル変動を故意に生じさせて、多値信号１３のＳＮ比を任意の値に制御し、これにより、多値識別部２１２ｂに入力する被判定信号のＳＮ比を制御する。なお、上述したように、雑音発生部１１４ａが発生する雑音としては、熱雑音や量子雑音等が利用される。また、雑音が合成（重畳）された多値信号を雑音重畳多値信号と呼ぶことにする。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化し、そのＳＮ比を任意に制御することにより、第３者による盗聴時の受信信号品質に対して決定的な劣化を故意に与え、その解読・復号化をさらに困難にする、より安全なデータ通信装置を提供することができる。

（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態に係るデータ通信装置の伝送信号パラメータを説明する模式図である。第４の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態（図１）、または第３の実施形態（図６）に準ずる構成である。以下、図７を用いて本発明の第４の実施形態に係るデータ通信装置について説明する。

図１または図６を参照して、多値符号化部１１１は、図７に示すように、多値信号１３の各ステップ幅（Ｓ１〜Ｓ７）を、各レベルの変動量（すなわち、各レベルに重畳されている雑音強度分布）に従って設定する。具体的には、多値符号化部１１１は、多値識別部２１２ｂに入力する被判定信号の隣り合う２つの信号点間で決まるＳＮ比が略一致するように、当該信号点間距離を配分する。なお、各レベルに重畳される雑音量が等しい場合には、各ステップ幅を均等に設定する。

一般に、変調部１１２から出力される変調信号として、半導体レーザ（ＬＤ）を光源とする光強度変調信号を想定した場合、ＬＤに入力する多値信号のレベルに依存して当該変動幅（雑音量）は変化する。これは、半導体レーザが自然放出光を「種光」とした誘導放出の原理に基づいて発光することに起因しており、その雑音量は、誘導放出光量に対する自然放出光量の相対比で定義されている。励起率（ＬＤに注入するバイアス電流に対応）が高い程、誘導放出光量の割合が大きくなるため、その雑音量は小さく、逆に、励起率が低い程、自然放出光量の割合が大きく、雑音量は大きくなる。そこで、図７に示すように、多値信号のレベルが小さい領域ではステップ幅を大きく、レベルが大きい領域では小さく、非線形に設定することにより、被判定信号の隣り合う信号点間のＳＮ比を一致させる。

また、変調信号として光変調信号を利用した場合でも、上記の自然放出光による雑音や光受信器に用いる熱雑音が充分小さい条件下では、受信信号のＳＮ比は、主にショット雑音で決定される。当該条件下では、多値信号のレベルが大きい程、当該雑音量が大きくなるため、図７の場合とは逆に、多値信号のレベルが小さい領域ではステップ幅を小さく、レベルが大きい領域では大きく設定することにより、被判定信号の隣り合う信号点間のＳＮ比を一致させる。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化し、当該信号点を多値信号振幅内において略均一に配置し、あるいは、当該瞬時レベルに依らず隣り合う信号点間のＳＮ比を略均一に設定することにより、第３者による盗聴時の受信信号品質を常に劣化させ、その解読・復号化をさらに困難にする、より安全なデータ通信装置を提供することができる。

（第５の実施形態）
上記第１の実施形態では、伝送すべき情報データと、情報鍵から生成した多値符号列とを合成することによって、多値信号を生成するデータ通信装置について説明した。以下の第５の実施形態では、第３者の盗聴行為による多値信号の２値判定が著しく困難である多値信号を生成する場合を説明する。

まず、第１の実施形態において発生する問題を、図１と、図８〜図１２とを用いて説明する。なお、以下の説明において、「信号点間距離」とは、多値信号または多値符合列が取り得る任意の信号レベルと、隣接する信号レベルとのレベル差のことをいう。図８は、情報振幅が“１２”である情報データ１０のアイパターンの一例を示す図である。図９は、第１の多値符号発生部１１１ａから出力される多値符号列１２のアイパターンの一例を示す図である。図９に示す多値符号列１２は、信号点間距離が略均等に配置される。また、図９に示す多値符号列１２は、信号点間距離で正規化されており、多値数が“４”であり、最大振幅が“３”である。

多値処理部１１１ｂは、図８に示す情報データ１０及び図９に示す多値符号列１２を加算処理によって合成し、図１０に示すアイパターンを持つ多値信号１３を出力する。図１０に示す多値信号１３は、多値信号振幅が“１５”であり、情報振幅が“１２”であり、多値数が“８”となる。図１０に示す多値信号１３において、信号点間距離ａは、他の信号点間距離よりも大きくなる。つまり、多値信号１３の信号点間距離は、略均等とならない状態が発生する。

図１０に示す多値信号１３は、変調部１１２によって変調信号１４に変調され、受信部１１１０２へ伝送される。変調信号１４には、例えば図１１に示すような、熱雑音や量子雑音などの雑音信号が重畳される。図１２は、図１１に示す雑音信号が変調信号１４に重畳された場合の変調信号１４のアイパターンを示す図である。

第３者による、変調信号１４の盗聴動作について説明する。第３者は、図１２に示す変調信号１４を傍受し、変調信号１４を多値信号に復調を行う。第３者は、図１２に示す変調信号１４に対して、２値判定を試みる。図１２に示す変調信号１４において、信号点間距離ａは、変調信号１４に重畳された雑音信号の振幅よりも大きい。よって、第３者は、多値信号の２値判定に十分なＳＮ比を得ることできる。このため、第３者は、総当り攻撃などを行わなくても、容易に変調信号１４から情報データ１０を復号することができる。

このように、第１の実施形態において、多値信号の信号点間距離が略均等でない場合、第３者によって、情報データの盗聴が容易に行われてしまうという問題がある。第５の実施形態は、上記の問題を解決するものである。

本発明の第５の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態に係るデータ通信装置（図１）と同様の構成である。以下、図１と、図１３〜１９とを用いて、本発明の第５の実施形態に係るデータ通信装置を説明する。図１３は、情報振幅が“７”である情報データ１０のアイパターンの一例を示す図である。第１の多値符号発生部１１１ａは、第１の鍵情報１１から多値符号列１２へ変換を行う。第１の多値符号発生部１１１ａは、例えば、線形帰還フィードバックレジスタ（ＬＦＳＲ）等の乱数生成器を用いて構成される。図１４は、第１の多値符号発生部１１１ａから出力された多値符号列１２のアイパターンの一例を示す図である。図１４に示す多値符号列１２は、信号点間距離が略均等に配置される。また、図１４に示す多値符号列１２は、信号点間距離で正規化されており、多値数が“１０”であり、最大振幅が“９”である。このとき、図１４に示す多値符号列１２の最大振幅は、図１３に示す情報データ１０の情報振幅よりも大きいことが重要である。

図１３に示す情報データ１０と、図１４に示す多値符号列１２とは、多値処理部１１１ｂに入力される。多値処理部１１１ｂは、情報データ１０と多値符号列１２とを振幅加算して多値信号１３を出力する。図１５に、多値処理部１１１ｂから出力される多値信号１３のアイパターンを示す。図１５に示す多値信号１３は、多値信号振幅が“１６”である。多値信号１３の多値信号振幅は、図１３に示す情報データ１０の最大振幅と、図１４に示す多値符号列１２の最大振幅との和に対応する。このとき、図１５に示す多値信号１３の振幅は、多値信号振幅が“１６”であるため、図１３に示す情報データ１０の情報振幅の２倍以上となる。図１５に示すように、多値信号１３は、全ての信号点間距離の大きが“１”である。このため、図１５に示す多値信号１３は、図１０に示す多値信号１３と異なり、略均等となる。また、図１５に示す多値信号１３の全ての信号点間距離は、多値信号の情報振幅“７”よりも小さくなる。

多値信号１３は、変調部１１２によって変調され、伝送路１１０を介して、受信部１１１０２に転送される。このとき、変調信号１４には、例えば、図１６に示す雑音信号が重畳される。図１７は、雑音信号が重畳された変調信号１４のアイパターンの一例を示す図である。図１７に示すように、雑音信号の振幅は、変調信号１４の信号点間距離より大きいため、変調信号１４は、任意の信号レベルの信号と、隣接する信号レベルの信号との識別ができない状態となる。

受信部１１１０２は、伝送路１１０を介して変調信号１４が入力される。変調部２１１は、変調信号１４を復調して多値信号１５を生成し、多値識別部２１２ｂに入力する。第２の多値符号発生部２１２ａは、第２の鍵情報１６を用いて、多値符号列１７を生成し、多値識別部２１２ｂに入力する。多値符号列１７は、多値信号１５を２値判定するための識別閾値となる。多値識別部２１２ｂは、多値符号列１７を用いて、多値信号１５の２値判定を行う。この結果、多値信号１５は、図１３に示すような、２値信号の情報データ１８に復号される。図１８は、多値識別部２１２ｂに入力される多値信号１５の情報振幅と、多値識別部２１２ｂにおいて復号する際の識別閾値の関係を示す図である。図１８に示す雑音信号によって、変調信号１４の情報振幅に対するＳＮ比は劣化する。しかし、雑音信号の振幅は、変調信号の情報振幅の識別閾値を超えない。このため、受信部１１１０２において、多値識別部２１２ｂは、情報データの識別及び再生を行うことが可能となる。

次に、第３者が、盗聴動作として、図１７に示す変調信号１４を傍受し、変調信号１４を正しく多値信号１５に再生した後、多値信号１５を情報データ１８に復号する場合を考える。第３者は、図１２に示す変調信号１４のように、図１７に示す変調信号１４から２値判定を行うための識別閾値を見出すことはできない。このため、第３者は、多値符号列の全ての組み合わせを用いた総当り的な演算処理や、特殊な解析を行うことによって、有限の時間内で鍵情報を抽出し、多値信号１５の復号を試みることになる。

変調信号１４の各信号レベルを識別するためのしきい値を判定閾値とする。図１９は、変調信号１４と、変調信号１４の判定閾値との関係を示した図である。第３者は、送信部１１１０１との間で第１の鍵情報１１を共有しないため、第１の鍵情報１１に基づく多値符号列１２を生成することができない。このため、第３者は、図１９に示す全ての判定閾値を用いて、多値信号の信号レベルの識別を行う必要がある。しかし、多値信号の信号点間距離は、情報データの情報振幅よりも小さい。このため、第３者は、判定閾値を決定することが困難となる。さらに、図１９に示すように、変調信号１４に重畳された雑音信号によって、互いに隣接する信号レベルの信号の判別ができない状態となっているため、第３者は、多値信号の信号点間の判定を正確に行うことができない。このため、第３者は、多値信号の信号レベルを判定する際に、多値信号のレベルの判定誤りを避けることができない。さらに、第３者は、誤判定により得られる多値信号に対して２値判定を試みることになるため、正しい情報データに復号することができない。

このように、本実施形態に係る発明では、入力される情報データの情報振幅の２倍であり、多値信号の全ての信号点間距離が、略均等となる多値信号を生成する。このような多値信号は、第３者による、多値信号の２値判定による情報信号の復号と、変調信号の正確な復調あるいは判定とを困難にすることができる。このため、本実施形態に係る発明は、秘匿性の高い情報伝送を実現可能とする送信装置を提供することができる。

なお、本実施形態では、多値処理部１１１ｂにおいて、情報データ１０と多値符号列１２との加算処理によって多値信号１３を生成しているが、多値信号１３の生成は、他の方法であってもよい。例えば、メモリ上のテーブル参照等を用いてもよい。

（第６の実施形態）
図２０Ａは、本発明の第６の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図２０Ａにおいて、第６の実施形態に係るデータ通信装置は、データ送信装置１２１０５とデータ受信装置１０２０１とが伝送路１１０によって接続された構成である。データ送信装置１２１０５は、多値符号化部１１１と、変調部１１２と、等化部１１５とを備える。多値符号化部１１１は、第１の多値符号発生部１１１ａと多値処理部１１１ｂを含む。データ受信装置１０２０１は、復調部２１１と多値復号化部２１２とを備える。多値復号化部２１２は、第２の多値符号発生部２１２ａと多値識別部２１２ｂとを含む。すなわち、第５の実施形態に係るデータ送信装置１２１０５は、上述した第１の実施形態に係るデータ送信装置１０１０１（図１）と比較して、等化部１１５をさらに備える点が異なっている。

以下、等化部１１５を中心に、第６の実施形態に係るデータ通信装置について説明する。なお、本実施形態の構成は、第１の実施形態（図１）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

データ送信装置１２１０５において、等化部１１５には、多値信号１３（図２（ｃ）参照）が入力される。等化部１１５は、入力された多値信号１３を所定の手段を用いて波形等化して、等化多値信号２４を出力する。図２１は、等化部１１５が出力する等化多値信号２４の波形の一例を示す図である。なお、図２１において、点線は、等化部１１５に入力される多値信号１３の波形を示している。等化部１１５には、例えば、ローパスフィルタなどのフィルタが用いられる。等化部１１５にローパスフィルタを用い、多値信号１３の高周波数領域を帯域制限した場合には、多値信号１３の多値レベル間の遷移に係る応答時間が制限される事により符号間干渉が生じる。このような場合、等化多値信号２４は、図２１に示す様に、所定のタイムスロット（ｔ１／ｔ２／ｔ３／ｔ４／ｔ５／ｔ６）で多値信号１３の多値レベル（Ｌ１／Ｌ８／Ｌ６／Ｌ４／Ｌ４／Ｌ２）に遷移することができず、レベル変動が生じた信号として等化部１１５から出力される。等化多値信号２４は、変調部１１２に入力される。

変調部１１２は、等化多値信号２４を、伝送路１１０に適した信号形態に変換し、変調信号１４を伝送路１１０に送信する。例えば、伝送路１１０が光伝送路の場合、変調部１１２は、等化多値信号２４を光信号に変換する。

データ受信装置１０２０１において、復調部２１１は、伝送路１１０を介して変調信号１４を受信する。復調部２１１は、変調信号１４を復調して等化多値信号２５を出力する。等化多値信号２５は、多値識別部２１２ｂに入力される。多値識別部２１２ｂは、多値符号列１７を用いて等化多値信号２５の識別を行う。図２２（ａ）は、多値識別部２１２ｂにおける等化多値信号２５の識別動作を説明する図である。図２２（ａ）において、太実線が等化多値信号２５の波形例を、細実線が多値符号列１７の波形例を、点線が多値信号１３の波形例を示している。

図２２（ａ）を参照して、多値識別部２１２ｂは、多値符号列１７を閾値として、等化多値信号２４の識別（２値判定）を行い、情報データ１８を再生する。すなわち、多値識別部２１２ｂは、帯域制限に伴う符号間干渉によりレベル変動が生じた多値信号１３（すなわち、等化多値信号２５）を受信した場合も、多値符号列１７を識別レベルとして、等化多値信号２５の劣化（レベル変動の量）が識別レベルを超えない範囲で、多値信号１３を識別することができる。

次に、第３者による、変調信号１４の盗聴動作について説明する。第３者は、第１の実施形態で説明した場合と同様に、正規の受信者が備えるデータ受信装置１０２０１に準じた構成、もしくはさらに高性能なデータ受信装置（盗聴者データ受信装置）を用いて、変調信号１４を受信、解読することが想定される。しかしながら、盗聴者データ受信装置は、データ送信装置１０１０１との間で第１の鍵情報１１を共有しないため、データ受信装置１０２０１のように、当該鍵情報から発生した多値符号列１７を基準とした等化多値信号２５の識別（２値判定）を行うことができない。

このような場合、盗聴者データ受信装置は、総当たり攻撃を用いて等化多値信号２５を識別し、正しい鍵情報又は情報データ１８の再生を試みることが考えられる。図２２（ｂ）は、盗聴者データ受信装置での等化多値信号２５の識別動作を説明する図である。図２２（ｂ）において、太実線が等化多値信号２５の波形例を、太点線が多値信号１３の波形例を、細点線が多値信号１３を識別するための複数の識別レベルを示している。

総当たり攻撃を行う場合、盗聴者データ受信装置は、多値符号列１７に基づいた等化多値信号２５の識別レベルが分からないため、図２２（ｂ）の細点線で示される複数の識別レベルを用いて等化多値信号２５から多値信号１３を正確に識別・再生した後、正しい鍵情報及び情報データ１８を解析する必要がある。しかしながら、等化多値信号２５は、例えば図２２（ｂ）の丸で囲まれた部分において、帯域制限に伴う符号間干渉のため、レベル変動が生じ、多値信号１３とは異なる多値レベルの遷移を呈している。そのため、盗聴者データ受信装置で、複数の識別レベルを用いて等化多値信号２５を識別、再生した場合には、多値信号１３に対するシンボル誤り（或いは符号誤り）が不可避となり、更には、正しい鍵情報及び情報データ１８を解析することが困難となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、等化部１１５で多値信号１３にレベル変動を生じさせ、等化多値信号２４を出力する。そのため、鍵情報（第１の鍵情報１１及び第２の鍵情報１６）を共有しない第３者（盗聴者データ受信装置）は、変調信号１４を復調した等化多値信号２５から多値信号１３を正確に識別・再生することができず、総当たり攻撃等での解読が困難となる。故に、本実施形態に係る発明は、第１の実施形態に係るデータ通信装置と比較して、より秘匿性の高い情報伝送を可能とするデータ通信装置を提供することができる。

なお、本実施形態では、等化部１１５は、多値符号化部１１１と変調部１１２との間に接続される構成を説明したが、この接続位置に限られない。例えば、等化部１１５は、多値処理部１１１ｂの情報データ１０の入力側に接続され、波形等化された情報データ１０を多値処理部１１１ｂに出力してもよい（図２０Ｂ参照）。

また、等化部１１５は、第１の多値符号発生部１１１ａと多値処理部１１１ｂとの間に接続されてもよい（図２０Ｃ参照）。この場合、等化部１１５は、多値符号列１２を波形等化して、波形等化された多値符号列１２を多値処理部１１１ｂに出力する。また、等化部１１５は、変調部１１２の出力側に接続され、変調信号１４を波形等化してもよい（図２０Ｄ参照）。本実施形態に係るデータ通信装置は、上述したどの位置に等化部１１５を接続したとしても、秘匿性の高い情報伝送を行うことができる。

また、等化部１１５に用いるローパスフィルタは、入力される信号の周波数帯域の１／２以下の信号成分を濾波するローパスフィルタであることが望ましい。例えば、等化部１１５（ローパスフィルタ）は、入力される多値信号１３の１／２以上の信号成分を濾波した場合、符号間干渉により多値レベルが大きく変動した等化多値信号２４を出力することになる。この場合、データ受信装置１０２０１は、変調信号１４から復調した等化多値信号２５の識別が困難となる。

また、等化部１１５には、ハイパスフィルタを用いてもよい。この場合も、本実施形態に係るデータ通信装置は、等化部１１５に入力される信号の直流成分、若しくは低周波成分を遮断させることで、等化部１１５から出力される信号に平均値の漂動に伴う符号干渉を生じさせ、ローパスフィルタを用いた場合と同様の効果を得ることができる。

また、等化部１１５には、バンドパスフィルタを用いてもよい。この場合も、本実施形態に係るデータ通信装置は、等化部１１５に入力される信号の内、所定の周波数帯域の信号成分を濾波することで、ローパスフィルタを用いた場合と同様の効果を得ることができる。

（第７の実施形態）
図２３は、本発明の第７の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。図２３において、第７の実施形態に係るデータ通信装置は、データ送信装置１２１０６の構成が第６の実施形態と異なる。第７の実施形態に係るデータ送信装置１２１０６は、第１の多値符号発生部１１１ａと、等化部１１５と、第１の変調部１１６と、第２の変調部１１７とを備える。なお、本実施形態の構成は、第６の実施形態（図２０Ａ）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図２３において、等化部１１５には、第１の多値符号発生部１１１ａから多値符号列１２が入力される。等化部１１５は、多値符号列１２を所定の手段で波形等化して、等化多値符号列２７を出力する。等化多値符号列２７は、第１の変調部１１６に入力される。第１の変調部１１６は、等化多値符号列２７を所定の変調形式で変調して、第１の変調信号２８を出力する。具体的には、第１の変調部１１６は、等化多値符号列２７を、例えば振幅変調することで、第１の変調信号２８を出力する。

第１の変調信号２８は、第２の変調部１１７に入力される。また、情報データ１０が第２の変調部１１７に入力される。第２の変調部１１７は、第１の変調信号２８及び情報データ１０を所定の変調形式で変調して、第２の変調信号２９を出力する。例えば、第２の変調部１１７は、第１の変調信号２８と情報データ１０とを加算処理したり、あるいは第１の変調信号２８のレベルを情報データ１０で振幅変調したりして、第２の変調信号２９を出力する。

以上説明したように、本実施形態によれば、等化部１１５で多値符号列１２に、符号間干渉によりレベル変動を生じさせ、等化多値符号列２７を出力する。そして、第１の変調部１１６で等化多値符号列２７に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号２８を出力し、第２の変調部１１７で情報データ１０に基づいて第１の変調信号２８を変調して所定の変調形式の第２の変調信号２９を出力する。そのため、鍵情報（第１の鍵情報１１及び第２の鍵情報）を共有しない第３者は、第２の変調信号２８を復調した等化多値信号２５から情報データ１０を抽出することがより困難となる。故に、本実施形態に係る発明は、第５の実施形態に係るデータ送信装置と同様に、秘匿性の高い情報伝送を可能とするデータ通信装置を提供することができる。

なお、第７の実施形態に係るデータ通信装置（図２３）は、別の構成とすることもできる。図２４は、本発明の第７の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図である。図２４において、等化部１１５には、第１の多値符号発生部１１１ａから多値符号列１２が入力される。等化部１１５は、多値符号列１２を所定の手段で波形等化して、等化多値符号列２７を出力する。第１の変調部１１６は、情報データ１０を変調して、所定の変調形式の第１の変調信号２８を出力する。等化多値符号列２７及び第１の変調信号２８は、第２の変調部１１７に入力される。第２の変調部１１７は、等化多値符号列２７及び第１の変調信号２８に基づいて、所定の変調形式の第２の変調信号２９を出力する。具体的には、第２の変調部１１７は、等化多値符号列２７と第１の変調信号２８とを加算処理したり、あるいは第１の多値符号列２８のレベルを等化多値符号列２７で振幅変調したりして、第２の変調信号２９を出力する。この場合も、本実施形態に係る発明は、第６の実施形態に係るデータ通信装置と同様に、秘匿性の高い情報伝送を可能とするデータ通信装置を提供することができる。

また、第７の実施形態に係るデータ通信装置（図２３、図２４）は、上述した第６の実施形態と同様に、等化多値信号２５にレベル変動を生じさせる構成であれば、等化部１１５をデータ送信装置１２１０６、１２１０６ｂのいずれの位置に挿入／接続しても良いものとする。図２３において、データ送信装置１２１０６は、例えば、等化部１１５を第２の変調部１１７の前段に接続して情報データ１０に所定のレベル変動を付与する構成であってもよい。また、データ送信装置１２１０６は、等化部１１５を第１の変調部１１６の後段に接続して第１の変調信号２８に所定のレベル変動を付与する構成であってもよい。

また、図２４において、データ送信装置１２１０６ｂは、例えば、等化部１１５を第１の変調部１１６の前段に接続して情報データ１０に所定のレベル変動を付与する構成であってもよい。また、データ送信装置１２１０６ｂは、等化部１１５を第２の変調部１１７の後段に接続して、第２の変調信号２９に所定のレベル変動を付与する構成であってもよい。第７の実施形態に係るデータ通信装置は、いずれの構成においても、盗聴者データ受信装置で識別される等化多値信号２５の識別を困難にすることができる。

（第８の実施形態）
図２５は、本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。図２５において、第８の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態に係るデータ通信装置（図１）と比較して、データ送信装置１４１０５が振幅制御部１２０をさらに備える点が異なっている。振幅制御部１２０は、第１の振幅制御信号発生部１２０ａと、振幅変調部１２０ｂとを含む。

図２６は、本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の各部の信号波形を説明するための模式図である。図２６（ａ）は、情報データ１０の波形の一例を示している。図２６（ｂ）は、振幅変調部１２０ｂから出力される振幅変調情報データ３６の波形の一例を示している。なお、図２６（ｂ）の点線は、図２６（ａ）で示される情報データ１０の波形である。図２６（ｃ）は、第１の多値符号発生部１１１ａから出力される多値符号列１２の波形の一例を示している。図２６（ｄ）は、多値処理部１１１ｂから出力される多値信号１３の波形の一例を示している。なお、図２６（ｄ）の点線は、図２６（ｃ）で示される多値信号１３の波形を示している。以下に、第８の実施形態に係るデータ通信装置の動作について、図２６を用いて説明する。なお、本実施例の構成は、第１の実施例（図１）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

データ送信装置１４１０５において、第１の振幅制御信号発生部１２０ａには、第１の鍵情報１１が入力される。第１の振幅制御信号発生部１２０ａは、第１の鍵情報１１に基づいて、当該値が略乱数的に変化する振幅制御信号３５を発生する。振幅制御信号３５は、振幅変調部１２０ｂに入力される。また、振幅変調部１２０ｂには、情報データ１０（図２６（ａ））が入力される。振幅変調部１２０ｂは、振幅制御信号３５に基づいて、情報データ１０（図２６（ａ））に対して略ランダムな振幅変調を施し、振幅変調情報データ３６（図２６（ｂ））を出力する。なお、振幅変調部１２０ｂは、図２６（ａ）および図２６（ｂ）に示すように、元信号である情報データ１０の振幅中心レベルを基準レベルＲとして、当該極性を変更しない範囲で振幅変調を施す。

多値処理部１１１ｂには、振幅変調情報データ３６（図２６（ｂ））と多値符号列１２（図２６（ｃ））とが入力される。多値処理部１１１ｂは、多値符号列１２のレベルを、振幅情報変調データ３６の基準レベルＲに対するバイアスレベルと見なして、多値符号列１２と振幅変調情報データ３６とを加算することで、多値信号１３（図２６（ｄ））を生成する。

データ受信装置１０２０１において、多値識別部２１２ｂは、復調部２１１から多値信号１５を受信する。多値識別部２１２ｂは、第１の鍵情報１１と同一の第２の鍵情報１６に基づいて生成された多値符号列１７（図２６（ｃ）に同じ）を閾値（基準レベル）として、多値信号１５の識別（２値判定）を行う。ここで、振幅変調部１２０ｂは、上述したように元信号（情報データ１０）の極性を変更していない。そのため、多値識別部２１２ｂは、多値符号列１２と同等の多値符号列１７を基準とした識別を行うことにより、情報データ１８を正しく再生することができる。

次に、第３者による変調信号の盗聴動作について説明する。上述したように、第３者は、データ受信装置１０２０１に準じた構成、もしくはさらに高性能なデータ受信装置（盗聴者データ受信装置）を用いて変調信号を解読することが想定される。盗聴者データ受信装置は、変調信号１４を復調することにより多値信号を再生する。しかし、盗聴者データ受信装置は、データ送信装置１０１０１との間で鍵情報を共有しないため、データ受信装置１０２０１のように、鍵情報から多値符号列を発生させることができない。このため、盗聴者データ受信装置は、多値符号列を基準とした多値信号の２値判定を行うことができない。

このような場合に考えられる盗聴動作としては、多値信号の全レベルに対する識別を同時に行う方法（一般に「総当たり攻撃」と呼ばれる）がある。即ち、盗聴者データ受信装置は、多値信号が取り得る全ての信号点間に対する閾値を用意して多値信号の同時判定を行い、当該判定結果を解析することにより、正しい鍵情報または情報データの抽出を試みる。例えば、盗聴者データ受信装置は、図２に示した、多値符号列１２のレベルｃ０／ｃ１／ｃ２／ｃ３／ｃ４／ｃ５／ｃ６を閾値として用いて、多値信号に対する多値判定を行うことにより、正しい鍵情報または情報データの抽出を試みる。

しかしながら、上述したように、実際の伝送系では、種々の要因により雑音が発生し、この雑音が変調信号に重畳されるため、多値信号のレベルは、図４に示すように時間的・瞬時的に変動する。加えて、本実施形態では、多値信号には、第１の鍵情報１１（すなわち、振幅制御信号３５）に基づいて略ランダムな振幅変調が施されている。図２７は、本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の伝送信号品質を説明する模式図である。図２７に示すように、データ受信装置１０２０１及び盗聴者データ受信装置が受信する多値信号のレベル変動幅（ゆらぎ量）は、第１の実施形態と比較してさらに大きくなっている。

盗聴者データ受信装置が判定する被判定信号（多値信号）のＳＮ比は、多値信号のステップ幅とゆらぎ量との比によって決まるため、振幅制御信号３５に基づいて施される振幅変調効果によって当該ＳＮ比はさらに減少する。このため、本実施形態のデータ通信装置は、第３者の全閾値を用いた総当たり攻撃に対して多くの識別誤りを誘発させて、盗聴を困難にすることができる。特に、データ通信装置は、振幅変調によるレベル変動幅を、多値信号のステップ幅と同等、もしくはより大きく設定すれば、第３者による多値判定を事実上不可能にして、理想的な盗聴防止を実現し、データ通信の絶対的な安全性を確保することができる。

なお、振幅制御部１２０は、盗聴者データ受信装置で判定される多値信号１５にレベル変動を生じさせ、当該ＳＮ比を制御できるのであれば、図２５とは異なるいずれの位置に挿入・接続されても良い。例えば、図２８に示すように、データ通信装置は、振幅制御部１２０を多値符号化部１１１と変調部１１２との間に挿入し、多値信号１３に所定のレベル変動を付与する構成であってもよい。

また、例えば、図２９に示すように、データ通信装置は、振幅制御部１２０を変調部１１２の後段に接続して、変調信号１４にレベル変動を付与する構成であってもよい。この場合、振幅変調部１２０ｂは、伝送路１１０を介して送信する信号の種類によって、変調信号１４を振幅変調又は強度変調することになる。第８の実施形態に係るデータ通信装置は、いずれの構成においても、多値識別時の被判定信号（多値信号）のＳＮ比を任意の値に制御できる。

また、図２５において、第１の振幅制御信号発生部１２０ａは、第１の多値符号発生部１１１ａに入力される第１の鍵情報１１に基づいて振幅制御信号３５を発生したが、図３０に示すように、第１の鍵情報１１と異なる所定の第１の振幅制御鍵情報３８に基づいて振幅制御信号３５を発生しても良い。これにより、多値符号列１２のレベル変化と、振幅変調部１２０ｂによる振幅変調動作との間の相関性を抑圧し、多値信号１３のレベル変化をよりランダム化して、盗聴者データ受信装置による多値判定動作に、より理想的な識別誤りを誘発させることができる。

なお、現実的には、振幅変調部１２０ｂによる振幅変調動作は、正規受信者のデータ受信装置１０２０１において識別（２値判定）される被判定信号のＳＮ比を劣化させる場合がある。このような振幅変調動作の影響を抑圧するために、データ受信装置１０２０１の構成を変更してもよい。例えば、図３１に示すように、データ受信装置１４２０５ｄにおいて、多値復号化部２１８は、第２の多値符号発生部２１２ａ及び多値識別部２１２ｂに加えて、第２の振幅制御信号発生部２１２ｃを含む構成とすることができる。即ち、第２の振幅制御信号発生部２１２ｃは、第１の振幅制御鍵情報３８と同一の第２の振幅制御鍵情報３９を予め共有し、第２の振幅制御鍵情報３９に基づいて、振幅制御信号３５に相当する振幅制御信号４０を発生する。多値識別部２１２ｂは、第２の多値符号発生部２１２ａから出力される多値符号列１７を閾値とし、かつ振幅制御信号４０によって多値信号１５の瞬時レベル、またはＳＮ比をモニタしながら、多値信号１５の最適識別（２値判定）を行い、情報データ１８を再生する。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化し、その変動レベル（ゆらぎ量）を任意に制御することにより、第３者による盗聴時の受信信号品質に対して決定的な劣化を故意に与えて、その解読・復号化をさらに困難にする、より安全なデータ通信装置を提供することができる。

（第９の実施形態）
図３２Ａは、本発明の第９の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係るデータ通信装置は、第８の実施形態において多値処理部１１１ｂと変調部１１２（図２５参照）とが行っていた、多値符号列１２と振幅変調情報データ３６とに基づいた変調信号１４への変換処理を別の構成で実現するものである。図３２Ａにおいて、第９の実施形態に係るデータ通信装置は、データ送信装置１４１０６とデータ受信装置１０２０１とが伝送路１１０によって接続された構成である。データ送信装置１４１０６は、第１の多値符号発生部１１１ａと、振幅制御部１２０と、第１の変調部１２２と、第２の変調部１２３と、合波部１２４とを備える。振幅制御部１２０は、第１の振幅制御信号発生部１２０ａと、振幅変調部１２０ｂとを含む。

本実施形態の構成は、第８の実施形態（図２５）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付してその説明を省略する。図３２Ａにおいて、第１の変調部１２２は、第１の多値符号発生部１１１ａから出力された多値符号列１２を元データとして、所定の変調形式に変換して第１の変調信号４１を出力する。第２の変調部１２３は、振幅変調部１２０ｂから出力された振幅変調情報データ３６を元データとして、所定の変調形式に変換して第２の変調信号４２を出力する。第１の変調信号４１と第２の変調信号４２とは、合波部１２４に入力される。合波部１２４は、第１の変調信号４１と第２の変調信号４２とを、振幅的もしくは強度的に合成して、伝送路１１０に送出する。すなわち、第９の実施形態に係るデータ通信装置は、図２５において多値処理部１１１ｂと変調部１１２とが行っていた、多値符号列１２と振幅変調情報データ３６とに基づく変調信号１４への変換処理を、第１の変調部１２２と第２の変調部１２３と合波部１２４とで、変調信号レベルで行うことにより融通性の高い回路構成を実現している。

なお、第９の実施形態に係るデータ通信装置（図３２Ａ）は、第１の変調部１２２と第２の変調部１２３とを並列的に設置し、第１の変調信号４１と第２の変調信号４２とを合波する構成としたが、別の構成とすることもできる。図３２Ｂは、本発明の第９の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図である。図３２Ｂに示すように、本実施形態に係るデータ通信装置は、第１の変調部１２２と第２の変調部１２３とを直列的に接続して、同一の搬送波を第１の変調部１２２と第２の変調部１２３とで変調する構成としてもよい。第１の変調部１２２で搬送波を多値符号列１２で変調して第１の変調信号４１を出力し、第２の変調部１２３で第１の変調信号４１を振幅変調情報データ３６で変調する構成である。すなわち、この構成のデータ通信装置は、図２５において多値処理部１１１ｂと変調部１１２とが行っていた、多値符号列１２と振幅変調情報データ３６とに基づく変調信号１４への変換処理を、第１の変調部１２２と第２の変調部１２３とで、変調信号レベルで行うものである。

図３２Ａのデータ送信装置１４１０６は、合波部１２４で第１の変調信号４１と第２の変調信号４２とを加算処理している。これに対して、図３２Ｂのデータ送信装置１４１０６ｂは、第１の変調部１２２及び第２の変調部１２３で積算処理している。そのため、図３２Ｂのデータ送信装置１４１０６ｂは、図３２Ａのデータ送信装置１４１０６と比較して、生成する変調信号１４の信号波形に若干の違いはあるが、多値符号列１２のレベルを基準として、振幅変調情報データ３６の有するレベルを重畳する点において、ほぼ同様の効果を得ることができる。

また、第９の実施形態に係るデータ通信装置は、第８の実施形態と同様に、盗聴者データ受信装置で判定される多値信号１５にレベル変動を生じさせ、当該多値信号のＳＮ比を制御できるのであれば、振幅制御部１２０を図３２Ａまたは図３３Ｂと異なるいずれの位置に挿入／接続しても良い。例えば、図３２Ａ及び図３２Ｂにおいて、第９の実施形態に係るデータ通信装置は、振幅制御部１２０を第１の変調部１２２の前段に挿入して、多値符号列１２に所定のレベル変動を付与する構成とすることもできる（図３３Ａ、図３３Ｂ参照）。また、第９の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の変調部１２２または第２の変調部１２３の後段、あるいは合波部１２４の後段に接続して、第１の変調信号４１または第２の変調信号４２、あるいはそれらの合成信号に対して、レベル変動を付与する構成としても良い。第９の実施形態に係るデータ通信装置は、いずれの構成においても、多値識別時の被判定信号（多値信号）のＳＮ比を任意の値に制御できる。

またさらに、第９の実施形態に係るデータ通信装置において、第１の振幅制御信号発生部１２０ａは、図３０と同様に、第１の鍵情報１１と異なる所定の第１の振幅制御鍵情報３８に基づいて振幅制御信号３５を発生しても良い。これにより、第９の実施形態に係るデータ通信装置は、多値符号列１２のレベル変化と、振幅変調部１２０ｂによる振幅変調動作との間の相関性を抑圧し、多値信号１５のレベル変化をよりランダム化して、盗聴者データ受信装置による多値判定動作に、より理想的な識別誤りを誘発させることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化し、その変動レベル（ゆらぎ量）を任意に制御すると共に、情報データと多値符号列とに、それぞれ個別の変調部を設けることによって、よりフレキシブルな構成で、第３者による盗聴時の受信信号品質に対して決定的な劣化を故意に与えて、その解読・復号化をさらに困難にする、より安全なデータ通信装置を提供することができる。

（第１０の実施形態）
図３４は、本発明の第１０の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図３４において、第１０の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態に係るデータ通信装置（図１）と比較して、データ送信装置１６１０５がＮ進符号化部１３１を、データ受信装置１６２０５がＮ進復号化部２２０をさらに備える点が異なっている。

以下、Ｎ進符号化部１３１及びＮ進復号化部２２０を中心に、第１０の実施形態に係るデータ通信装置について説明する。なお、本実施形態の構成は、第１の実施形態（図１）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

データ送信装置１６１０５において、Ｎ進符号化部１３１には、複数の情報データから構成される情報データ群が入力される。ここでは、情報データ群として、第１の情報データ５０及び第２の情報データ５１が入力されるものとする。図３５は、Ｎ進符号化部１３１に入力される情報データ群の波形例を示す図である。図３５（ａ）は、Ｎ進符号化部１３１に入力される第１の情報データ５０を示している。図３５（ｂ）は、Ｎ進符号化部１３１に入力される第２の情報データ５１を示している。

Ｎ進符号化部１３１は、第１の情報データ５０及び第２の情報データ５１をＮ（この例では、Ｎ＝４）進数に符号化することで、所定の多値レベルを有するＮ進符号化信号５２として出力する。なお、Ｎは任意の自然数である。これによって、Ｎ進符号化部１３１は、１タイムスロットあたりに伝送できる情報量をｌｏｇ₂Ｎ倍に増加させることができる。図３６は、Ｎ進符号化部１３１から出力されるＮ進符号化信号５２の波形例を示す図である。図３６を参照して、例えば、Ｎ進符号化部１３１は、第１の情報データ５０及び第２の情報データ５１における論理の組み合わせが、｛Ｌ、Ｌ｝の場合に多値レベル００を、｛Ｌ、Ｈ｝の場合に多値レベル０１を、｛Ｈ、Ｌ｝の場合に多値レベル１０を、｛Ｈ、Ｈ｝の場合に多値レベル１１を割り当てることで、４段階の多値レベルを有するＮ進符号化信号５２を出力することができる。Ｎ進符号化部１３１から出力されたＮ進符号化信号５２、及び第１の多値符号発生部１１１ａから出力された多値符号列１２（図２（ｂ）参照）は、多値処理部１１１ｂに入力される。

多値処理部１１１ｂは、Ｎ進符号化信号５２と多値符号列１２とを所定の手順に従って合成し、合成した信号を多値信号１３として出力する。例えば、多値処理部１１１ｂは、多値符号列１２のレベルをバイアスレベルとして、Ｎ進符号化信号５２を加算することで多値信号１３を生成する。あるいは、多値処理部１１１ｂは、多値符号列１２をＮ進符号化信号５２で振幅変調することで多値信号１３を生成してもよい。図３７は、多値処理部１１１ｂから出力された多値信号１３の波形例を示す図である。図３７において、多値信号１３の多値レベルは、所定のレベル間隔（この例では３レベル間隔）で４段階に変動している。なお、点線は、バイアスレベル（多値符号列１２）を基準として、多値信号１３の多値レベルが変動する範囲を示している。

多値処理部１１１ｂから出力された多値信号１３は、変調部１１２に入力される。変調部１１２は、多値信号１３を伝送路１１０に適した信号形態に変調し、変調した信号を変調信号１４として伝送路１１０に送信する。例えば、変調部１２は、伝送路１１０が光伝送路の場合、多値信号１３を光信号に変調する。

データ受信装置１６２０５において、復調部２１１は、伝送路１１０を介して変調信号１４を受信する。復調部２１１は、変調信号１４を復調して多値信号１５を出力する。多値信号１５は、多値識別部２１２ｂに入力される。多値識別部２１２ｂは、第２の多値符号発生部２１２ａから出力された多値符号列１７を用いて多値信号１５を識別することで、Ｎ進符号化信号５３を出力する。図３８は、多値識別部２１２ｂにおける多値信号１５の識別動作の一例を説明する図である。図３８において、太実線が多値信号１５の波形を、細実線及び点線が多値信号１５を識別するための判定波形を示している。なお、細実線（判定波形２）は、多値符号列１７の波形である。

図３８を参照して、多値識別部２１２ｂは、多値符号列１７（判定波形２）を中心として、多値符号列１７を所定のレベル間隔だけ上にずらした波形（判定波形１）と、所定のレベル間隔だけ下にずらした波形（判定波形３）とを生成する。なお、この所定のレベル間隔は、データ送信装置１６１０５における多値処理部１１１ｂとの間で予め定まっているものであり、この例では、３レベル間隔である。そして、多値識別部２１２ｂは、判定波形１〜３を用いて多値信号１５を識別する。

多値識別部２１２ｂは、タイムスロットｔ１において、判定波形１と多値信号１５とを比較して、多値信号１５が判定波形１よりもＬｏｗレベルであると判定する。また、判定波形２と多値信号１５とを比較して、多値信号１５が判定波形２よりもＬｏｗレベルであると判定する。また、判定波形３と多値信号１５とを比較して、多値信号１５が判定波形３よりもＨｉｇｈレベルであると判定する。すなわち、多値識別部２１２ｂは、タイムスロットｔ１において、多値信号１５を｛Ｌｏｗ、Ｌｏｗ、Ｈｉｇｈ｝と判定する。同様に、多値識別部２１２ｂは、タイムスロットｔ２で多値信号１５を｛Ｌｏｗ、Ｈｉｇｈ、Ｈｉｇｈ｝と、タイムスロットｔ３で多値信号１５を｛Ｌｏｗ、Ｌｏｗ、Ｌｏｗ｝と判定する。タイムスロットｔ４以降の動作は省略するが同様である。

そして、多値識別部２１２ｂは、判定したＬｏｗ及びＨｉｇｈの数と、Ｎ進符号化信号５２の多値レベルとを対応させることで、Ｎ進符号化信号５２を再生する。例えば、多値識別部２１２ｂは、｛Ｌｏｗ、Ｌｏｗ、Ｌｏｗ｝を多値レベル００に、｛Ｌｏｗ、Ｌｏｗ、Ｈｉｇｈ｝を多値レベル０１に、｛Ｌｏｗ、Ｈｉｇｈ、Ｈｉｇｈ｝を多値レベル１０に、｛Ｈｉｇｈ、Ｈｉｇｈ、Ｈｉｇｈ｝を多値レベル１１に対応させることで、Ｎ進符号化信号５３を再生することができる。多値識別部２１２ｂで再生されたＮ進符号化信号５３は、Ｎ進復号化部２２０に入力される。

Ｎ進復号化部２２０は、Ｎ進符号化信号５２を復号化して、情報データ群として出力する。具体的には、Ｎ進復号化部２２０は、Ｎ進符号化部１３１と逆の動作を行うことで、Ｎ進符号化信号５２から第１の情報データ５４及び第２の情報データ５５を出力する。

次に、第３者による変調信号１４の盗聴動作について説明する。第３者は、第１の実施形態で説明した場合と同様に、データ送信装置１６１０５との間で第１の鍵情報１１を共有していないため、盗聴した変調信号１４から第１の情報データ５４及び第２の情報データ５５を再生することができない。また、実際の伝送系では、種々の要因により雑音が発生し、この雑音が変調信号１４に重畳されることになる。すなわち、変調信号１４を復調した多値信号１５にも雑音が重畳されることになる。図３９は、雑音が重畳された多値信号１５の波形を示す図である。図３９を参照して、第１０の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態で説明した場合と同様に、多値信号１５に重畳された雑音のために、第３者の全しきい値を用いた総当たり攻撃に対して識別誤りを誘発させて、盗聴をより困難にすることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、Ｎ進符号化部１３１で情報データ群を一括してＮ進符号化信号５２に変換し、Ｎ進復号化部２２０でＮ進符号化信号５３から情報データ群を一括して再生する。これによって、本実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態に係るデータ通信装置と比較して、１タイムスロットあたりに伝送できる情報量を増やすことができる。また、情報データ群をＮ進符号化信号５２に変換することで、より秘匿性の高いデータ伝送を実現することができる。

（第１１の実施形態）
図４０は、本発明の第１１の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。図４０において、第１１の実施形態に係るデータ通信装置は、第１０の実施形態（図３４）と比較して、Ｎ進符号化部１３２及びＮ進復号化部２２１の動作が異なる。第１１の実施形態において、Ｎ進符号化部１３２は、第１の鍵情報１１に基づいて、情報データ群からＮ進符号化信号５２を生成する。また、Ｎ進復号化部２２１は、第２の鍵情報１６に基づいて、Ｎ進符号化信号５３から情報データ群を生成する。以下、Ｎ進符号化部１３２及びＮ進復号化部２２１を中心に、第１１の実施形態に係るデータ通信装置について説明する。なお、本実施形態の構成は、第１０の実施形態（図３４）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

データ送信装置１６１０６において、Ｎ進符号化部１３２には、第１の鍵情報１１が入力される。Ｎ進符号化部１３２は、第１の鍵情報１１に基づいて、情報データ群からＮ進符号化信号５２を生成する。例えば、Ｎ進符号化部１３２は、第１の鍵情報１１によって、第１の情報データ５０及び第２の情報データ５１における論理の組み合わせと、Ｎ進符号化信号５２の多値レベルとの対応関係を変更する。Ｎ進符号化部１３２から出力されたＮ進符号化信号５２は、多値処理部１１１ｂに入力される。

データ受信装置１６２０６において、多値識別部２１２ｂから出力されたＮ進符号化信号５３は、Ｎ進復号化部２２１に入力される。また、Ｎ進復号化部２２１には、第２の鍵情報１６が入力される。Ｎ進復号化部２２１は、第２の鍵情報１６に基づいて、Ｎ進符号化信号５３から情報データ群を出力する。具体的には、Ｎ進復号化部２２１は、Ｎ進符号化部１３２と逆の動作を行うことで、Ｎ進符号化信号５３から第１の情報データ５４と第２の情報データ５５とを出力する。

以上説明したように、本実施形態によれば、Ｎ進符号化部１３２が第１の鍵情報１１に基づいて、情報データ群からＮ進符号化信号５２を生成し、Ｎ進復号化部２２１が第２の鍵情報１６に基づいて、Ｎ進符号化部１３２と逆の動作でＮ進符号化信号５３から情報データ群を再生する。これによって、本実施形態に係るデータ通信装置は、第１０の実施形態に係るデータ通信装置と比較して、より盗聴が困難なデータ通信を実現することができる。

なお、第１１の実施形態に係るデータ通信装置において、Ｎ進符号化部１３２は、第１の鍵情報１１と異なる第３の鍵情報５６を用いて、情報データ群からＮ進符号化信号５２を生成してもよいものとする。また同様に、Ｎ進復号化部２２１は、第２の鍵情報１６と異なる第４の鍵情報５７を用いて、Ｎ進符号化信号５３から情報データ群を再生してもよいものとする（図４１参照）。ただし、第３の鍵情報５６と第４の鍵情報５７とは、同じ鍵情報である。これによって、本実施形態に係るデータ通信装置は、多値処理部１１１ｂで用いる鍵情報とＮ進符号化部１３２で用いる鍵情報とを分けることができ、より盗聴が困難なデータ通信を実現することができる。

（第１２の実施形態）
図４２は、本発明の第１２の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図４２において、第１２の実施形態に係るデータ通信装置は、第１の実施形態（図１）と比較して、データ送信装置１９１０５が同期信号発生部１３４と多値処理制御部１３５とを、データ受信装置１９２０５が同期信号再生部２３３と多値識別制御部２３４とをさらに備える点が異なっている。

図４３は、多値符号化部１１１から出力される信号波形を説明するための模式図である。以下、第１２の実施形態に係るデータ通信装置について、図４２および図４３を用いて説明する。なお、本実施形態の構成は、第１の実施形態（図１）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図４２において、同期信号発生部１３４は、所定周期の同期信号６４を発生して、多値処理制御部１３５に出力する。多値処理制御部１３５は、同期信号６４に基づいて、多値処理制御信号６５を発生し、多値処理部１１１ｂに出力する。多値処理制御信号６５は、多値処理部１１１ｂが出力する多値信号１３のレベル数（以下、多値数という）を指定する信号である。多値処理部１１１ｂは、多値処理制御信号６５と多値符号列１２とに基づいて、情報データ１０から多値信号を生成するとともに、生成した多値信号の多値数を切り替えた信号を多値信号１３として出力する。例えば、図４３に示すように、多値処理部１１１ｂは、期間ＡおよびＣにおいて多値数“８”値の多値信号を出力し、期間Ｂにおいて多値数“２”値の信号を出力する。より、具体的には、多値処理部１１１ｂは、期間ＡおよびＣでは、情報データ１０と多値符号列１２とを合成して出力し、期間Ｂでは、情報データ１０をそのまま出力しても良い。

同期信号再生部２３３は、前記同期信号６４に対応する同期信号６６を再生して、多値識別制御部２３４に出力する。多値識別制御部２３４は、同期信号６６に基づいて、多値識別制御信号６７を発生し、多値識別部２１２ｂに出力する。多値識別部２１２ｂは、多値識別制御信号６７に基づいて、復調部２１１から出力される多値信号１５に対する閾値（多値符号列１７）を切り替えて識別を行い、情報データ１８を再生する。例えば、図４３に示すように、多値識別部２１２ｂは、期間ＡおよびＣにおいて多値数“８”値の多値信号に対して、当該レベルが逐次変化する多値符号列１７を閾値として識別し、期間Ｂにおいて２値信号に対して所定の一定閾値に基づく識別を行う。

なお、図４３では、期間Ｂの２値信号に対する閾値（平均レベル）を、期間ＡおよびＣの多値信号の平均レベル（Ｃ３）に一致させているが、この限りではなく、いかなるレベルに設定しても良い。また、図４３では、期間Ｂにおける２値信号の振幅を、情報データ１０の振幅（情報振幅）に一致させているが、この限りではなく、多値識別部２１２ｂにおいて一定閾値で識別できる大きさであれば、いかなる振幅に設定しても良い。さらに、図４３では、期間ＡおよびＣと、期間Ｂとにおける多値信号の転送レートを同一としているが、この限りではなく、異なる転送レートとしても良い。特に、多値数が少ない程、転送レートを大きくすることが、伝送効率の点で好ましい。

また、図４３において、多値処理部１１１ｂは、多値数が８の多値信号と２値信号とを切り替えた多値信号１３を出力している。しかし、多値信号１３の多値数の組み合わせは、これに限られず、いかなる多値数の組み合わせでもよい。例えば、多値処理部１１１ｂは、多値数“８”の多値信号と多値数“４”の多値信号とを切り替えて出力してもよい。さらに、図４２に示すデータ通信装置は、多値数の値に応じて、情報データ１０および１８と、多値符号列１２および１７と、多値信号１３および１５との転送レートを変更してもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化して、第３者による盗聴時の受信信号品質に対して決定的な劣化を与え、特定の受信者のみに対する安全な通信路を確保すると共に、当該多値数を適宜減少させることにより、安全性を必要としない通信を選択的に実現する。これにより、同一の変復調系および伝送系を利用して、秘匿通信サービスと一般通信サービスを混在して提供し、効率的な通信装置を提供することができる。

（第１３の実施形態）
図４４は、本発明の第１３の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図４４において、第１３の実施形態に係るデータ通信装置は、第１２の実施形態（図４２）と比較して、データ受信装置１０２０１が、同期信号再生部２３３と多値識別制御部２３４とを備えない点が異なっている。

図４５は、多値符号化部１１１から出力される信号波形を説明するための模式図である。以下、第１３の実施形態に係るデータ通信装置について、図４４及び図４５を用いて説明する。なお、本実施例の構成は、第１２の実施形態（図４２）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

図４４において、多値処理部１１１ｂは、多値処理制御信号６５に基づいて、当該出力信号である多値信号１３の多値数を切り替えて出力すると共に、多値信号１３の多値数を小さくする場合には、当該多値信号振幅を大きく設定する。例えば、図４５に示すように、期間ＡおよびＣにおける多値数“８”に対して、期間Ｂには、多値数“２”とする一方で、当該振幅を充分大きくする。より、具体的には、期間Ｂの２値信号振幅を、期間ＡおよびＣにおける多値信号振幅と同等もしくはそれ以上に設定して出力する。

多値識別部２１２ｂは、復調部２１１から出力される多値信号１５を、当該多値数に関わらず、多値符号列１７を閾値として識別（２値判定）し、情報データ１８を再生する。例えば、図４５に示すように、期間ＡおよびＣでは、総レベル数“８”の多値信号に対して、当該レベルが逐次変化する多値符号列１７を閾値として識別を行い、期間Ｂにおいても、多値符号列１７に基づいて、２値信号を識別する。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化して、第３者による盗聴時の受信信号品質に対して決定的な劣化を与え、特定の受信者のみに対する安全な通信路を確保すると共に、当該多値数を適宜減少させると同時に、当該振幅を増大することにより、多値信号受信時の閾値制御を容易にして、より簡便な構成で、安全性を必要としない通信を選択的に実現する。これにより、同一の変復調系および伝送系を利用して、秘匿通信サービスと一般通信サービスを混在して提供し、効率的かつ経済的な通信装置を提供することができる。

（第１４の実施形態）
図４６は、本発明の第１４の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図４６において、第１４の実施形態に係るデータ通信装置は、データ送信装置１９１０５とデータ受信装置１０２０１と副データ受信装置１９２０７とが、伝送路１１０と分岐部２３５とによって接続された構成である。第１４の実施形態に係るデータ通信装置は、第１３の実施形態（図４４）と比較して、分岐部２３５と副データ受信装置１９２０７とをさらに備えている点が異なっている。なお、図４６においては省略されているが、多値復号化部２１２は、第２の多値符号発生部２１２ａと多値識別部２１２ｂとを含んでいる。以下、第１４の実施形態に係るデータ通信装置について説明する。なお、本実施形態の構成は、第１３の実施形態（図４４）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の番号を付して、その説明を省略する。

図４６において、データ送信装置１９１０５は、図４５に示す多値信号を変調した変調信号１４を送信する。分岐部２３５は、伝送路１１０を介して伝送されてきた変調信号１４を複数ｍ（ｍは、２以上の整数。図４６では、ｍ＝２）に分岐し、出力する。データ受信装置１０２０１は、分岐部２３５から出力されるｍの変調信号の内、ｎ（ｎは、ｍ以下の整数。図４６では、ｎ＝１）の変調信号に対応して設けられる。データ受信装置１０２０１は、期間ＡおよびＣにおいて、前記第１の鍵情報１１と同一鍵として共有する第２の鍵情報１６に基づいて、当該変調信号を復調および復号化して、情報データ１８を再生する。なお、データ受信装置１０２０１は、期間Ｂにおいて、２値信号の識別を行ってもよい。

副データ受信装置１９２０７は、分岐部２３５から出力されるｍの変調信号の内、ｍ−ｎ（図４６では、ｍ−ｎ＝２−１＝１）の変調信号に対応して設けられる。副復調部２３６は、当該変調信号を復調し、前記多値信号１５を再生する。識別部２３７は、対応する復調部２３６から出力される多値信号１５を、所定の一定閾値に基づいて識別し、図４５に示す期間Ｂのみにおける情報データ（部分情報データ６８）を再生する。

なお、図４６では、分岐部２３５における分岐数ｍ＝２とし、その内ｎ＝１の変調信号に対応してデータ受信装置１０２０１を設け、ｍ−ｎ＝１の変調信号に対応して副データ受信装置１９２０７を設ける構成としたが、この限りではなく、ｍ≧ｎであれば、それぞれいかなる数にも設定し、対応する数のデータ受信装置および副データ受信装置を用意すれば良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化して、第３者による盗聴時の受信信号品質に対して決定的な劣化を与え、特定の受信者のみに対する安全な通信路を確保すると共に、当該多値数を適宜減少させることにより、不特定多数の受信者に対する一斉通信を選択的に実現する。これにより、同一の変復調系および伝送系を利用して、秘匿通信サービスと一斉同報通信や放送等の通信サービスを混在して提供し、効率的な通信装置を提供することができる。

（第１５の実施形態）
図４７は、本発明の第１５の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図である。図４７において、第１５の実施形態に係るデータ通信装置は、データ送信装置１９１０８と、複数のデータ受信装置１０２０１ａ〜ｂと、副データ受信装置１９２０７とが、伝送路１１０と分岐部２３５とによって接続された構成である。データ送信装置１９１０８は、第１４の実施形態（図４６）と比較して、鍵情報選択部１３６をさらに備えている。なお、図４７においては省略されているが、多値復号化部２１２は、第２の多値符号発生部２１２ａと多値識別部２１２ｂとを含んでいる。以下、第１５の実施形態に係るデータ通信装置について説明する。なお、本実施形態の構成は、第１４の実施形態（図４６）に準ずるため、同一の動作を行うブロックに関しては、同一の番号を付して、その説明を省略する。

図４７において、鍵情報選択部１３６は、予め定められた複数ｎの所定の鍵情報（図４７では、ｎ＝２。第１の鍵情報１１ａおよび第３の鍵情報１１ｂ）からいずれかを選択する。多値符号化部１１１は、当該選択された鍵情報に基づいて、図４５に示すような多値信号１３を生成する。データ受信装置は、分岐部２３５によって分岐出力されたｍ（図４７では、ｍ＝３）の変調信号の内、ｎの変調信号に対応してｎ個設けられ（１０２０１ａおよび１０２０１ｂ）、それぞれ対応する前記第１の鍵情報１１ａおよび前記第３の鍵情報１１ｂと同一鍵として共有する第２の鍵情報１６ａと第４の鍵情報１６ｂに基づいて、当該変調信号を復調および復号化して、それぞれ対応する情報データ（１８ａおよび１８ｂ）を再生する。

具体的には、図４５において、データ送信装置１９１０８が、期間Ａにおいて第１の鍵情報１１ａを用いて多値信号１３を生成した場合、データ受信装置１０２０１ａは、期間Ａに入力された変調信号を復調して、第２の鍵情報１６ａを用いて情報データ１８ａを再生する。また、データ送信装置１９１０８が、期間Ｃにおいて第３の鍵情報１１ｂを用いて多値信号１３を生成した場合、データ受信装置１０２０１ｂは、期間Ｃに入力された変調信号を復調して、第４の鍵情報１６ｂを用いて情報データ１８ｂを再生する。なお、データ受信装置１０２０１ａ及び１０２０１ｂは、期間Ｂにおいて入力される変調信号を復調して、部分情報データ５８の再生を行ってもよい。

副データ受信装置１９２０７は、分岐部２３５から出力されるｍの変調信号の内、ｍ−ｎ（図４７では、ｍ−ｎ＝３−２＝１）の変調信号に対応して設けられ、当該変調信号を復調し、所定の一定閾値に基づいて識別して、図４５に示す期間Ｂのみにおける情報データ（部分情報データ５８）を再生する。

なお、図４７では、分岐部２３５における分岐数ｍ＝３とし、その内ｎ＝２の変調信号に対応してデータ受信装置１０２０１を設け、ｍ−ｎ＝１の変調信号に対応して副データ受信装置１９２０７を設ける構成としたが、この限りではなく、ｍ≧ｎであれば、それぞれいかなる数にも設定し、対応する数のデータ受信装置および副データ受信装置を用意すれば良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、伝送すべき情報データを多値信号として符号化して、第３者による盗聴時の受信信号品質に対して決定的な劣化を与え、さらに鍵情報を複数用意して切換使用することにより、特定の複数受信者のみに対する安全な通信路をそれぞれ確保すると共に、当該多値数を適宜減少させることにより、不特定多数の受信者に対する一斉通信を選択的に実現する。これにより、同一の変復調系および伝送系を利用して、秘匿通信サービスと一斉同報通信や放送等の通信サービスを混在して提供し、効率的な通信装置を提供することができる。

なお、上述した第２〜１５に係るデータ通信装置は、各実施形態の特徴を互いに組み合わせて備えることができるものとする。例えば、第２〜７、９〜１５の実施形態に係るデータ通信装置は、第８の実施形態の特徴を備えてもよい（例えば、図４８Ａ〜図４８Ｃ参照）。例えば、第２〜９、１１〜１５の実施形態に係るデータ通信装置は、第１０の実施形態の特徴を備えてもよい（例えば、図４９Ａ〜４９Ｃ参照）。例えば、第２〜１１、１３〜１５の実施形態に係るデータ通信装置は、第１２の実施形態の特徴を備えてもよい（例えば、図５０Ａ〜図５０Ｃ参照）。例えば、第２〜７、９〜１５の実施形態に係るデータ通信装置は、第８及び第１２の実施形態の特徴を備えてもよい（例えば、図５１Ａ〜図５１Ｃ参照）。例えば、第２〜９、１１〜１５の実施形態に係るデータ通信装置は、第１０及び第１２の実施形態の特徴を備えてもよい（例えば、図５２Ａ〜図５２Ｃ参照）。

また、上述した第１〜第１５の実施形態に係るデータ送信装置、データ受信装置、及びデータ通信装置が行うそれぞれの処理は、一連の処理手順を与えるデータ送信方法、データ受信方法、及びデータ通信方法としても捉えることができる。

また、上述したデータ送信方法、データ受信方法、及びデータ通信方法は、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述した処理手順を実施可能な所定のプログラムデータが、ＣＰＵによって解釈実行されることで実現される。この場合、プログラムデータは、記憶媒体を介して記憶装置内に導入されてもよいし、記憶媒体上から直接実行されてもよい。なお、記憶媒体は、ＲＯＭやＲＡＭやフラッシュメモリ等の半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤやＢＤ等の光ディスクメモリ、及びメモリカード等をいう。また、記憶媒体は、電話回線や搬送路等の通信媒体も含む概念である。

本発明に係るデータ通信装置は、盗聴・傍受を受けない安全な秘密通信装置として有用である。

本発明の第１の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図 本発明の第１の実施形態に係るデータ通信装置の伝送信号の波形を説明する模式図 本発明の第１の実施形態に係るデータ通信装置の伝送信号の波形を説明する模式図 本発明の第１の実施形態に係るデータ通信装置の伝送信号品質を説明する模式図 本発明の第２の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図 本発明の第３の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図 本発明の第４の実施形態に係るデータ通信装置の伝送信号パラメータを説明する模式図 情報データ１０のアイパターンの一例を示す図 多値符号列１２のアイパターンの一例を示す図 多値信号１３のアイパターンの一例を示す図 雑音信号の一例を示す図 雑音が重畳された変調信号１４のアイパターンの一例を示す図 情報データ１０のアイパターンの一例を示す図 多値符号列１２のアイパターンの一例を示す図 多値信号１３のアイパターンの一例を示す図 雑音信号の一例を示す図 雑音信号が重畳された変調信号１４のアイパターンの一例を示す図 多値信号１５と、多値信号１５の判定閾値との関係を示した図 多値信号１５のアイパターンの一例を示す図 本発明の第６の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の第６の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図 本発明の第６の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図 本発明の第６の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図 等化部１１５が出力する等化多値信号２４の波形の一例を示す図 等化多値信号２５の識別動作を説明する図 本発明の第７の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の第７の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図 本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の各部の信号波形を説明するための模式図 本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の伝送信号品質を説明する模式図 本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の第２の構成例を示すブロック図 本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の第３の構成例を示すブロック図 本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の第４の構成例を示すブロック図 本発明の第８の実施形態に係るデータ通信装置の第５の構成例を示すブロック図 本発明の第９の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の第９の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図 本発明の第９の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図 本発明の第９の実施形態に係るデータ通信装置の別の構成例を示すブロック図 本発明の第１０の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図 Ｎ進符号化部１３１に入力される情報データ群の波形例を示す図 Ｎ進符号化部１３１から出力されるＮ進符号化信号５２の波形例を示す図 多値処理部１１１ｂから出力される多値信号１３の波形例を示す図 多値識別部２１２ｂにおける多値信号１５の識別動作の一例を説明する図 雑音が重畳された多値信号１５の波形を示す図 本発明の第１１の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の第１１の実施形態に係るデータ通信装置のその他の構成例を示すブロック図 本発明の第１２の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図 多値符号化部１１１から出力される信号波形を説明するための模式図 本発明の第１３の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図 本発明の第１３の実施形態に係るデータ通信装置の伝送信号波形を説明する模式図 本発明の第１４の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図 本発明の第１５の実施形態に係るデータ通信装置の構成を示すブロック図 本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図 本発明の各実施形態の特徴を組み合わせたデータ通信装置の構成例を示すブロック図 従来のデータ通信装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１０、１８ 情報データ
１１、１６、３８、３９、９１、９６、９９ 鍵情報
１２、１７ 多値符号列
１３、１５ 多値信号
１４、４１、４２、９４ 変調信号
２４、２５ 等化多値信号
２７ 等化多値符号列
３５、４０ 振幅制御信号
３６ 振幅変調情報データ
３７ 振幅変調多値信号
１１０ 伝送路
１１１ 多値符号化部
１１１ａ 第１の多値符号発生部
１１１ｂ 多値処理部
１１２、１２２、１２３、９１２ 変調部
１１３ 第１のデータ反転部
１１４ 雑音制御部
１１４ａ 雑音発生部
１１４ｂ 合成部
１１５ 等化部
１１６、１２２ 第１の変調部
１１７、１２３ 第２の変調部
１２０ 振幅制御部
１２０ａ 第１の振幅制御信号発生部
１２０ｂ 振幅変調部
１２４ 合波部
１３１、１３２ Ｎ進符号化部
１３４ 同期信号発生部
１３５ 多値処理制御部
２１１、９１４、９１６ 復調部
２１２、２１８ 多値復号化部
２１２ａ 第２の多値符号発生部
２１２ｂ 多値識別部
２１２ｃ 第２の振幅制御信号発生部
２１３ 第２のデータ反転部
２２０、２２１ Ｎ進復号化部
２３３ 同期信号再生部
２３４ 多値識別制御部
２３６ 副復調部
２３７ 識別部
９１１ 符号化部
９１５、９１７ 復号化部
１０１０１〜１９１０８ データ送信装置
１０２０１〜１９２０７ データ受信装置

Claims (98)

1. 暗号通信を行うデータ送信装置であって、
   予め定められた所定の鍵情報と情報データとを入力し、信号レベルが略乱数的に変化する多値信号を発生する多値符号化部と、
   前記多値信号に基づいて、所定の変調形式の変調信号を発生する変調部とを備え、
   前記多値符号化部は、
   前記鍵情報から信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、
   所定の処理に従って、前記多値符号列と前記情報データとを合成し、両信号レベルの組み合わせに対応したレベルを有する多値信号を生成する多値処理部とを含み、
   前記多値符号化部は、前記多値信号の信号点間距離を略均等に設定する、データ送信装置。
2. 前記多値信号の信号点間距離は、当該多値信号に含まれる情報データの振幅よりも小さい、請求項１に記載のデータ送信装置。
3. 前記多値信号の最大振幅は、当該多値信号に含まれる情報データの振幅の２倍以上である、請求項１に記載のデータ送信装置。
4. 所定の疑似乱数列に基づいて、前記情報データのビット反転を行い、当該ビット反転された情報データを前記多値符号化部に出力するデータ反転部をさらに備える、請求項１に記載のデータ送信装置。
5. 前記多値符号列と前記情報データとの変化レートは、互いに一致する、請求項１に記載のデータ送信装置。
6. 前記情報データは、２値信号である、請求項１に記載のデータ送信装置。
7. 前記多値処理部は、前記所定の処理として、前記多値符号列を基準レベルとして、前記多値符号列に前記情報データを加算することで、前記多値信号を生成する、請求項１に記載のデータ送信装置。
8. 前記多値処理部は、前記所定の処理として、前記多値符号列を基準レベルとして、前記多値符号列を前記情報データに応じてレベル制御することで、前記多値信号を生成する、請求項１に記載のデータ送信装置。
9. 前記変調信号は、電磁界を前記多値信号で変調して生成される、請求項１に記載のデータ送信装置。
10. 前記変調信号は、光波を前記多値信号で変調して生成される、請求項１に記載のデータ送信装置。
11. 前記光波は、コヒーレント光である、請求項１０に記載のデータ送信装置。
12. 前記多値符号化部と前記変調部との間に接続され、前記多値信号に所定の雑音を重畳して、雑音重畳多値信号として前記変調部に出力する雑音制御部をさらに備える、請求項１に記載のデータ送信装置。
13. 前記雑音制御部は、
    所定の雑音を発生する雑音発生部と、
    前記雑音と前記多値信号とを重畳する合成部とを含む、請求項１２に記載のデータ送信装置。
14. 前記多値符号化部は、
    前記雑音重畳多値信号において、隣り合う２つの信号点間で算出される信号対雑音電力比が略等しくなるように、前記多値信号の信号点間距離を配分する、請求項１２に記載のデータ送信装置。
15. 前記多値符号化部は、
    前記雑音重畳多値信号において、隣り合う２つの信号点間で算出される信号対雑音電力比が略等しくなるように、前記多値信号の信号点間距離を非均等、または非線形に配分する、請求項１２に記載のデータ送信装置。
16. 前記多値符号化部と前記変調部との間に接続され、前記多値信号を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備える、請求項１に記載のデータ送信装置。
17. 前記情報データを所定の手段で波形等化し、当該波形等化された情報データを前記多値符号化部に出力する等化部をさらに備える、請求項１に記載のデータ送信装置。
18. 前記多値符号化部は、前記多値符号発生部と前記多値処理部との間に接続され、前記多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備える、請求項１記載のデータ送信装置。
19. 前記変調信号を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備える、請求項１に記載のデータ送信装置。
20. 前記等化部は、ローパスフィルタである、請求項１６〜１９のいずれかに記載のデータ送信装置。
21. 前記ローパスフィルタは、入力される信号の内、当該信号帯域の１／２以下の信号成分を濾波する、請求項２０に記載のデータ送信装置。
22. 前記等化部は、入力される信号から、当該信号に含まれる直流成分を遮断するハイパスフィルタである、請求項１６〜１９のいずれかに記載のデータ送信装置。
23. 前記等化部は、入力される信号から、所定の周波数帯域の信号成分を濾波するバンドパスフィルタである、請求項１６〜１９のいずれかに記載のデータ送信装置。
24. 暗号通信を行うデータ送信装置であって、
    予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、
    前記多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、
    前記第１の変調信号と情報データとを入力し、前記情報データに基づいて、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、
    前記多値符号発生部の後段に接続され、前記多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部とを備える、データ送信装置。
25. 暗号通信を行うデータ送信装置であって、
    予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、
    情報データを入力し、当該情報データに基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、
    前記第１の変調信号と前記多値符号列とを入力し、前記多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、
    前記多値符号発生部の後段に接続され、前記多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部とを備える、データ送信装置。
26. 予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、
    前記多値符号化部の前段に接続され、前記振幅制御信号に基づいて、前記情報データに振幅変調を施して、前記多値符号化部に出力する振幅変調部とをさらに備える、請求項１に記載のデータ送信装置。
27. 予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、
    前記多値符号化部と前記変調部との間に挿入され、前記振幅制御信号に基づいて、前記多値信号に振幅変調を施して、前記変調部に出力する振幅変調部とをさらに備える、請求項１に記載のデータ送信装置。
28. 予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、
    前記変調部の後段に接続され、前記振幅制御信号に基いて、前記変調信号に所定形式の変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える、請求項１に記載のデータ送信装置。
29. 前記振幅変調部は、前記変調信号に振幅変調又は強度変調を施す、請求項２８に記載のデータ送信装置。
30. 暗号通信を行うデータ送信装置であって、
    予め定められた所定の鍵情報から、値が略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、
    前記多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、
    情報データを入力し、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、
    前記第１の変調信号と前記第２の変調信号とを合波する合波部とを備える、データ送信装置。
31. 予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、
    前記第２の変調部の前段に挿入され、前記振幅制御信号に基づいて、前記情報データに振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える、請求項３０に記載のデータ送信装置。
32. 予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、
    前記第１の変調部の前段に挿入され、前記振幅制御信号に基づいて、前記多値符号列に振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える、請求項３０に記載のデータ送信装置。
33. 暗号通信を行うデータ送信装置であって、
    予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、
    前記多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、
    情報データを入力し、前記第１の変調信号を前記情報データで変調して、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部とを備える、データ送信装置。
34. 予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、
    前記第２の変調部の前段に挿入され、前記振幅制御信号に基づいて、前記情報データに振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える、請求項３３に記載のデータ送信装置。
35. 予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、
    前記第１の変調部の前段に挿入され、前記振幅制御信号に基づいて、前記多値符号列に振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える、請求項３３に記載のデータ送信装置。
36. 前記多値符号化部の前段に接続され、複数の前記情報データからなる情報データ群を、所定の処理に従って任意の進数に符号化し、Ｎ進符号化信号として前記多値符号化部に出力するＮ進符号化部をさらに備える、請求項１に記載のデータ送信装置。
37. 前記Ｎ進符号化部は、前記情報データ群を任意の進数に符号化するのに、前記複数の情報データによる論理の組み合わせによって、前記Ｎ進符号化信号の多値レベルを変動させる、請求項３６に記載のデータ送信装置。
38. 前記Ｎ進符号化部は、前記鍵情報に基づいて、前記情報データ群から前記Ｎ進符号化信号を出力する、請求項３６に記載のデータ送信装置。
39. 前記Ｎ進符号化部は、前記鍵情報とは異なる鍵情報に基づいて、前記情報データ群から前記Ｎ進符号化信号を出力する、請求項３６に記載のデータ送信装置。
40. 前記多値符号化部は、予め定められた所定の期間ごとに、予め定められた複数の多値数のうち、いずれか１つの多値数の前記多値信号を発生する、請求項１に記載のデータ送信装置。
41. 前記多値信号に対応する所定の同期信号を出力する同期信号発生部と、
    前記同期信号に基づいて、前記多値数を指示する多値処理制御信号を出力する多値処理制御部とをさらに備える、請求項４０に記載のデータ送信装置。
42. 前記多値符号化部は、少なくともいずれかの前記所定の期間において、２値の多値信号を出力する、請求項４０または４１に記載のデータ送信装置。
43. 前記多値符号化部は、前記２値の多値信号を、前記複数の多値数のうち、最大の多値数の多値信号の振幅以上の振幅にして、前記２値の多値信号を出力する、請求項４２に記載のデータ送信装置。
44. 前記多値符号化部は、前記情報データを前記２値の多値信号として出力する、請求項４２に記載のデータ送信装置。
45. 前記多値数に応じて、前記情報データ、前記多値符号列、または前記多値信号の転送レートを変更する、請求項４１に記載のデータ送信装置。
46. 前記多値数が小さくなるにつれて、前記情報データ、前記多値符号列、または前記多値信号の転送レートを大きくする、請求項４５に記載のデータ送信装置。
47. 暗号通信を行うデータ受信装置であって、
    所定の変調形式の変調信号を復調し、多値信号を出力する復調部と、
    予め定められた所定の鍵情報と前記多値信号とを入力し、情報データを出力する多値復号化部とを備え、
    前記多値復号化部は、
    前記鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、
    前記多値符号列に基づいて前記多値信号を識別し、前記情報データを出力する多値識別部とを含む、データ受信装置。
48. 所定の疑似乱数列に基づいて、前記多値復号化部から出力される情報データのビット反転を行い、出力するデータ反転部をさらに備える、請求項４７に記載のデータ受信装置。
49. 前記多値復号化部は、予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部をさらに含み、
    前記多値識別部は、前記多値符号列および前記振幅制御信号に基づいて前記多値信号を識別し、前記情報データを出力する、請求項４７に記載のデータ受信装置。
50. 前記多値識別部は、予め定められた所定の期間において入力される前記多値信号の多値数に基づいて、前記多値信号を識別するための閾値を切り替える、請求項４７に記載のデータ受信装置。
51. 前記多値信号に対応する所定の同期信号を再生する同期信号発生部と、
    前記同期信号に基づいて、前記多値識別部における閾値を変更する多値識別制御信号とを出力する多値識別制御部をさらに備える、請求項５０に記載のデータ受信装置。
52. 前記多値復号化部は、少なくともいずれかの前記所定期間において、２値の前記多値信号の識別を行う、請求項５０または５１に記載のデータ受信装置。
53. データ送信装置とデータ受信装置とが暗号通信を行うデータ通信装置であって、
    前記データ送信装置は、
    予め定められた所定の第１の鍵情報と情報データとを入力し、信号レベルが略乱数的に変化する第１の多値信号を発生する多値符号化部と、
    前記第１の多値信号に基づいて、所定の変調形式の変調信号を発生する変調部とを備え、
    前記多値符号化部は、
    前記第１の鍵情報から信号レベルが略乱数的に変化する第１の多値符号列を発生する第１の多値符号発生部と、
    所定の処理に従って、前記第１の多値符号列と前記情報データとを合成し、両信号レベルの組み合わせに対応したレベルを有する前記第１の多値信号に変換する多値処理部とを含み、
    前記第１の多値符号発生部は、前記第１の多値符号列の信号点間距離を略均等に設定し、
    前記データ受信装置は、
    所定の変調形式の変調信号を復調し、第２の多値信号を出力する復調部と、
    予め定められた所定の第２の鍵情報と前記第２の多値信号とを入力し、情報データを出力する多値復号化部とを備え、
    前記多値復号化部は、
    前記第２の鍵情報から信号レベルが略乱数的に変化する第２の多値符号列を発生する第２の多値符号発生部と、
    前記第２の多値符号列に基づいて前記第２の多値信号を識別し、前記情報データを出力する多値識別部とを含む、データ通信装置。
54. 前記多値信号の信号点間距離は、当該多値信号に含まれる情報データの振幅よりも小さい、請求項５３に記載のデータ通信装置。
55. 前記多値信号の最大振幅は、当該多値信号に含まれる情報データの振幅の２倍以上である、請求項５３に記載のデータ通信装置。
56. 所定の疑似乱数列に基づいて、前記情報データのビット反転を行い、当該ビット反転された情報データを前記多値符号化部に出力するデータ反転部をさらに備える、請求項５３に記載のデータ通信装置。
57. 前記多値符号列と前記情報データとの変化レートは、互いに一致する、請求項５３に記載のデータ通信装置。
58. 前記情報データは、２値信号である、請求項５３に記載のデータ通信装置。
59. 前記多値処理部は、前記所定の処理として、前記多値符号列を基準レベルとして、前記多値符号列に前記情報データを加算することで、前記多値信号を生成する、請求項５３に記載のデータ通信装置。
60. 前記多値処理部は、前記所定の処理として、前記多値符号列を基準レベルとして、前記多値符号列を前記情報データに応じてレベル制御することで、前記多値信号を生成する、請求項５３に記載のデータ通信装置。
61. 前記変調信号は、電磁界を前記多値信号で変調して生成される、請求項５３に記載のデータ通信装置。
62. 前記変調信号は、光波を前記多値信号で変調して生成される、請求項５３に記載のデータ通信装置。
63. 前記光波は、コヒーレント光である、請求項６２に記載のデータ通信装置。
64. 前記多値符号化部と前記変調部との間に接続され、前記多値信号に所定の雑音を重畳して、雑音重畳多値信号として前記変調部に出力する雑音制御部をさらに備える、請求項５３に記載のデータ通信装置。
65. 前記雑音制御部は、
    所定の雑音を発生する雑音発生部と、
    前記雑音と前記多値信号とを重畳する合成部とを含む、請求項６４に記載のデータ通信装置。
66. 前記多値符号化部は、
    前記雑音重畳多値信号において、隣り合う２つの信号点間で算出される信号対雑音電力比が略等しくなるように、前記多値信号の信号点間距離を配分する、請求項６４に記載のデータ通信装置。
67. 前記多値符号化部は、
    前記雑音重畳多値信号において、隣り合う２つの信号点間で算出される信号対雑音電力比が略等しくなるように、前記多値信号の信号点間距離を非均等、または非線形に配分する、請求項６４に記載のデータ通信装置。
68. 前記多値符号化部と前記変調部との間に接続され、前記多値信号を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備える、請求項５３に記載のデータ通信装置。
69. 前記情報データを所定の手段で波形等化し、当該波形等化された情報データを前記多値符号化部に出力する等化部をさらに備える、請求項５３に記載のデータ通信装置。
70. 前記多値符号化部は、前記多値符号発生部と前記多値処理部との間に接続され、前記多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備える、請求項５３記載のデータ通信装置。
71. 前記変調信号を所定の手段で波形等化する等化部をさらに備える、請求項５３に記載のデータ通信装置。
72. 前記等化部は、ローパスフィルタである、請求項６８〜７１のいずれかに記載のデータ通信装置。
73. 前記ローパスフィルタは、入力される信号の内、当該信号帯域の１／２以下の信号成分を濾波する、請求項７２に記載のデータ通信装置。
74. 前記等化部は、入力される信号から、当該信号に含まれる直流成分を遮断するハイパスフィルタである、請求項６８〜７１のいずれかに記載のデータ通信装置。
75. 前記等化部は、入力される信号から、所定の周波数帯域の信号成分を濾波するバンドパスフィルタである、請求項６８〜７１のいずれかに記載のデータ通信装置。
76. データ送信装置とデータ受信装置とが暗号通信を行うデータ通信装置であって、
    前記データ送信装置は、
    予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、
    前記多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、
    前記第１の変調信号と情報データとを入力し、前記情報データに基づいて、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、
    前記多値符号発生部の後段に接続され、前記多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部とを備え、
    前記データ受信装置は、
    所定の変調形式の変調信号を復調し、第２の多値信号を出力する復調部と、
    予め定められた所定の第２の鍵情報と前記第２の多値信号とを入力し、情報データを出力する多値復号化部とを備え、
    前記多値復号化部は、
    前記第２の鍵情報から信号レベルが略乱数的に変化する第２の多値符号列を発生する第２の多値符号発生部と、
    前記第２の多値符号列に基づいて前記第２の多値信号を識別し、前記情報データを出力する多値識別部とを含む、データ通信装置。
77. データ送信装置とデータ受信装置とが暗号通信を行うデータ通信装置であって、
    前記データ送信装置は、
    予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、
    情報データを入力し、当該情報データに基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、
    前記第１の変調信号と前記多値符号列とを入力し、前記多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、
    前記多値符号発生部の後段に接続され、前記多値符号列を所定の手段で波形等化する等化部とを備え、
    前記データ受信装置は、
    所定の変調形式の変調信号を復調し、第２の多値信号を出力する復調部と、
    予め定められた所定の第２の鍵情報と前記第２の多値信号とを入力し、情報データを出力する多値復号化部とを備え、
    前記多値復号化部は、
    前記第２の鍵情報から信号レベルが略乱数的に変化する第２の多値符号列を発生する第２の多値符号発生部と、
    前記第２の多値符号列に基づいて前記第２の多値信号を識別し、前記情報データを出力する多値識別部とを含む、データ通信装置。
78. 予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、
    前記多値符号化部の前段に接続され、前記振幅制御信号に基づいて、前記情報データに振幅変調を施して、前記多値符号化部に出力する振幅変調部とをさらに備える、請求項５３に記載のデータ通信装置。
79. 予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、
    前記多値符号化部と前記変調部との間に挿入され、前記振幅制御信号に基づいて、前記多値信号に振幅変調を施して、前記変調部に出力する振幅変調部とをさらに備える、請求項５３に記載のデータ通信装置。
80. 予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、
    前記変調部の後段に接続され、前記振幅制御信号に基いて、前記変調信号に所定形式の変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える、請求項５３に記載のデータ通信装置。
81. 前記振幅変調部は、前記変調信号に振幅変調又は強度変調を施す、請求項８０に記載のデータ通信装置。
82. データ送信装置とデータ受信装置とが暗号通信を行うデータ通信装置であって、
    前記データ送信装置は、
    予め定められた所定の鍵情報から、値が略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、
    前記多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、
    情報データを入力し、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部と、
    前記第１の変調信号と前記第２の変調信号とを合波する合波部とを備え、
    前記データ受信装置は、
    所定の変調形式の変調信号を復調し、第２の多値信号を出力する復調部と、
    予め定められた所定の第２の鍵情報と前記第２の多値信号とを入力し、情報データを出力する多値復号化部とを備え、
    前記多値復号化部は、
    前記第２の鍵情報から信号レベルが略乱数的に変化する第２の多値符号列を発生する第２の多値符号発生部と、
    前記第２の多値符号列に基づいて前記第２の多値信号を識別し、前記情報データを出力する多値識別部とを含む、データ通信装置。
83. 予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、
    前記第２の変調部の前段に挿入され、前記振幅制御信号に基づいて、前記情報データに振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える、請求項８２に記載のデータ通信装置。
84. 予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、
    前記第１の変調部の前段に挿入され、前記振幅制御信号に基づいて、前記多値符号列に振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える、請求項８２に記載のデータ通信装置。
85. データ送信装置とデータ受信装置とが暗号通信を行うデータ通信装置であって、
    前記データ送信装置は、
    予め定められた所定の鍵情報から、信号レベルが略乱数的に変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、
    前記多値符号列に基づいて、所定の変調形式の第１の変調信号を発生する第１の変調部と、
    情報データを入力し、前記第１の変調信号を前記情報データで変調して、所定の変調形式の第２の変調信号を発生する第２の変調部とを備え、
    前記データ受信装置は、
    所定の変調形式の変調信号を復調し、第２の多値信号を出力する復調部と、
    予め定められた所定の第２の鍵情報と前記第２の多値信号とを入力し、情報データを出力する多値復号化部とを備え、
    前記多値復号化部は、
    前記第２の鍵情報から信号レベルが略乱数的に変化する第２の多値符号列を発生する第２の多値符号発生部と、
    前記第２の多値符号列に基づいて前記第２の多値信号を識別し、前記情報データを出力する多値識別部とを含む、データ通信装置。
86. 予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、
    前記第２の変調部の前段に挿入され、前記振幅制御信号に基づいて、前記情報データに振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える、請求項８５に記載のデータ通信装置。
87. 予め定められた所定の振幅制御鍵情報から、値が略乱数的に変化する振幅制御信号を発生する振幅制御信号発生部と、
    前記第１の変調部の前段に挿入され、前記振幅制御信号に基づいて、前記多値符号列に振幅変調を施して、出力する振幅変調部とをさらに備える、請求項８５に記載のデータ通信装置。
88. 前記多値符号化部の前段に接続され、複数の前記情報データからなる情報データ群を、所定の処理に従って任意の進数に符号化し、Ｎ進符号化信号として前記多値符号化部に出力するＮ進符号化部をさらに備える、請求項５３に記載のデータ通信装置。
89. 前記Ｎ進符号化部は、前記情報データ群を任意の進数に符号化するのに、前記複数の情報データによる論理の組み合わせによって、前記Ｎ進符号化信号の多値レベルを変動させる、請求項８８に記載のデータ通信装置。
90. 前記Ｎ進符号化部は、前記鍵情報に基づいて、前記情報データ群から前記Ｎ進符号化信号を出力する、請求項８８に記載のデータ通信装置。
91. 前記Ｎ進符号化部は、前記鍵情報とは異なる鍵情報に基づいて、前記情報データ群から前記Ｎ進符号化信号を出力する、請求項８８に記載のデータ通信装置。
92. 前記多値符号化部は、予め定められた所定の期間ごとに、予め定められた複数の多値数のうち、いずれか１つの多値数の前記多値信号を発生する、請求項５３に記載のデータ通信装置。
93. 前記多値信号に対応する所定の同期信号を出力する同期信号発生部と、
    前記同期信号に基づいて、前記多値数を指示する多値処理制御信号を出力する多値処理制御部とをさらに備える、請求項９２に記載のデータ通信装置。
94. 前記多値符号化部は、少なくともいずれかの前記所定の期間において、２値の多値信号を出力する、請求項９２または９３に記載のデータ通信装置。
95. 前記多値符号化部は、前記２値の多値信号を、前記複数の多値数のうち、最大の多値数の多値信号の振幅以上の振幅にして、前記２値の多値信号を出力する、請求項９４に記載のデータ通信装置。
96. 前記多値符号化部は、前記情報データを前記２値の多値信号として出力する、請求項９４に記載のデータ通信装置。
97. 前記多値数に応じて、前記情報データ、前記多値符号列、または前記多値信号の転送レートを変更する、請求項９３に記載のデータ通信装置。
98. 前記多値数が小さくなるにつれて、前記情報データ、前記多値符号列、または前記多値信号の転送レートを大きくする、請求項９７に記載のデータ通信装置。

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