WO2016043054A1 - 無線通信システム、無線機、及び無線通信方法 - Google Patents

無線通信システム、無線機、及び無線通信方法 Download PDF

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雅則 工藤
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株式会社日立国際電気
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L9/08Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04MTELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M11/00Telephonic communication systems specially adapted for combination with other electrical systems

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, a wireless device, and a wireless communication method using, for example, an analog FM (frequency modulation) system, and particularly, audio signals and data (hereinafter referred to as “communication data”) communicated wirelessly. ) Is scrambled to prevent communication data from being deciphered, and a wireless communication method and a wireless communication method.
  • FIG. 5 shows the configuration of a conventional analog FM radio communication system (hereinafter referred to as “radio communication system”) 10.
  • the wireless communication system 10 includes a base station 100 as a master station and a mobile station 200 such as a plurality of mobile terminals as slave stations, and the base station 100 and the mobile station 200 communicate with each other wirelessly.
  • the DSP 20 Digital Signal Processing
  • the audio signal scramble processing unit 21 scrambles the audio signal and outputs the scrambled audio signal to the FM modulation processing unit 24.
  • the DSP 20 outputs the data to the data scramble processing unit 22
  • the data scramble processing unit 22 scrambles the data, and outputs the scrambled data to an MSK (minimum-shift keying) modulation processing unit 23.
  • the MSK modulation processing unit 23 performs minimum shift modulation that narrows the occupied band and outputs the result to the FM modulation processing unit 24.
  • the FM modulation processing unit 24 When receiving the scrambled audio signal or data, the FM modulation processing unit 24 modulates the audio signal or data into a carrier wave (radio wave) and transmits it by the antenna 25.
  • the FM demodulation processing unit 29 demodulates the carrier wave and outputs it to the audio signal descrambling processing unit 26 when the carrier wave is an audio signal.
  • the carrier wave is data
  • it is output to the MSK demodulation processing unit 28.
  • the audio signal descrambling processing unit 26 outputs the scrambled audio signal to the DSP 20.
  • the MSK demodulation processing unit 28 outputs the scrambled data to the data descrambling processing unit 27 after performing minimum shift demodulation.
  • the data descrambling processing unit 27 outputs the scrambled data to the DSP 20.
  • step S ⁇ b> 201 when base station 100 designates scramble code B, base station 100 transmits “broadcast information” in which scramble code A is set to mobile station 200.
  • the “notification information” is scrambled with a predetermined scramble code A.
  • step S ⁇ b> 202 when the mobile station 200 receives “notification information”, the mobile station 200 returns a “registration request” to the base station 100 when the mobile station 200 requests registration.
  • the “registration request” is scrambled with a predetermined scramble code A.
  • step S ⁇ b> 203 when receiving the “registration request”, the base station 100 returns a “registration response” notifying that the “registration request” is agreed to the mobile station 200.
  • the “registration response” is scrambled with the scramble code B set in “notification information”.
  • step S ⁇ b> 204 when receiving the “registration response”, the mobile station 200 returns a “response confirmation” notifying that the “registration response” has been confirmed, to the base station 100.
  • the “response confirmation” is scrambled with a scramble code B.
  • the base station 100 When the base station 100 receives the “response confirmation”, communication between the base station 100 and the mobile station 200 is established. When transmitting subsequent communication data, the base station 100 is scrambled with the scramble code B, and when receiving communication data, the scramble code is received. The scramble is released by B.
  • the base station 100 which is a host device in the wireless communication system 10, designates a scramble code, and the base station 100 and the mobile station 200 establish communication using the designated scramble code.
  • the radio terminal station changes the scramble code of the radio terminal station according to the scramble code set in the “broadcast information” transmitted from the radio base station.
  • Communication can be established with another radio base station that uses a scramble code for communication CH (channel) different from the radio system to which it originally belongs.
  • Radio waves on the transmission side using the analog FM method according to the prior art can be duplicated by a measuring instrument 30 having a functional configuration shown in FIG.
  • a procedure for measuring device 30 to replicate the radio wave of base station 100 will be described with reference to FIG.
  • the modulation analyzer 32 demodulates the radio wave of the base station 100 received from the antenna 31 and outputs the demodulated audio signal to the reception side recorder 33.
  • the receiving recorder 33 records the received audio signal as an audio signal, and duplicates the recorded audio signal to the transmitting recorder 34.
  • the transmitter recorder 34 outputs the audio signal to the signal generator 35 when the recording of the recorded audio signal is completed.
  • the signal generator 35 demodulates the input audio signal and transmits it from the antenna 31.
  • This invention is made
  • the radio communication system of the present invention is a radio communication system having a master station and a slave station that perform radio communication, wherein the master station scrambles broadcast information with a predetermined first scramble code to the slave station.
  • a registration request for transmitting information to the master station by scrambled a registration request in which a second scramble code is set with the first scramble code when receiving the broadcast information;
  • a transmission means is provided, and subsequent communication data between the master station and the slave station is scrambled with the second scramble code.
  • the second scramble code of the wireless communication system uses the individual number of the slave station. Further, the second scramble code of the wireless communication system uses a time from power-on of the slave station.
  • the radio of the present invention is a radio provided in a slave station of a radio communication system, and receives broadcast information scrambled with a predetermined first scramble code from a master station. And registration request transmission means for transmitting a registration request in which a second scramble code is set by scrambled with the first scramble code when the broadcast information is received, and subsequent communication data with the master station Is scrambled with the second scramble code.
  • the radio communication method of the present invention is a radio communication method in a slave station of a radio communication system, and receives broadcast information scrambled with a predetermined first scramble code from a master station. And a registration request transmission step of transmitting a registration request with a second scramble code scrambled with the first scramble code when receiving the broadcast information, and subsequent communication data with the master station Is scrambled with the second scramble code.
  • a wireless communication system that prevents establishment of communication with a slave station using the radio wave copied by the third party, A wireless device and a wireless communication method are provided.
  • the configuration of the radio communication system 10 in the embodiment of the present invention is the same as that of the radio communication system 10 shown in FIG. 5, and the flow of processing on the transmitting side and the receiving side of the base station 100 and the mobile station 200 is shown in FIG.
  • the procedure for delivering the scramble code of the wireless communication system 10 is different from the procedure for delivering the conventional scramble code.
  • the base station 100 is taken as an example of the master station and the mobile station 200 is taken as an example of the slave station.
  • the master station is limited to the base station. is not.
  • the master station may be a radio device that is the master of a plurality of slave stations (having a special function that the plurality of slave stations does not have), and controls and manages the mobile station 200 (for example, restricts operation). )
  • a master station radio may be used.
  • the mobile station 200 may be configured to cancel the operation restriction for a predetermined time by performing communication illustrated in FIG. 1 with the parent station.
  • a mobile station is taken as an example of a wireless terminal as a slave station.
  • a wireless device that is not necessarily a mobile station but is used in a fixed manner may be used.
  • step S is a sequence until the base station 100 and the mobile station 200 establish communication with respect to the procedure for passing the scramble code between the base station 100 and the mobile station 200 of the wireless communication system 10 according to the embodiment of the present invention.
  • the base station 100 transmits “broadcast information” to the mobile station 200.
  • the “notification information” is scrambled with a predetermined scramble code A.
  • step S102 when the mobile station 200 receives the “broadcast information”, the mobile station 200 requests registration, and when specifying the scramble code C, the mobile station 200 sends a “registration request” with the scramble code C set to the base station 100.
  • step S ⁇ b> 103 when receiving the “registration request”, the base station 100 returns a “registration response” notifying that the “registration request” is agreed to the mobile station 200.
  • the “registration response” is scrambled with the scramble code C set in the “registration request”.
  • step S104 when receiving the “registration response”, the mobile station 200 returns a “response confirmation” notifying that the “registration response” has been confirmed to the base station 100.
  • the “response confirmation” is scrambled with a scramble code C.
  • the base station 100 When the base station 100 receives the “response confirmation”, the communication between the base station 100 and the mobile station 200 is established. When transmitting subsequent communication data, the base station 100 is scrambled by the scramble code C. When receiving the communication data, the scramble code C is received. To release the scramble.
  • the scramble processing is performed by the audio signal scramble processing unit 21 or the data scramble processing unit 22 (hereinafter referred to as “scramble processing unit”) shown in FIG.
  • the descrambling process is performed by the audio signal descrambling processing unit 26 or the data descrambling processing unit 27 (hereinafter referred to as “descrambling processing unit”) shown in FIG.
  • the air format 40 includes a bit synchronization signal 41, a frame synchronization signal 42, and a message signal 43.
  • the bit synchronization signal 41 and the frame synchronization signal 42 use the analog simple radio MSK format.
  • the modulation speed is 1200 bps
  • the mark frequency is 1200 Hz Z “1”
  • the space frequency is 1800 Hz Z “0”.
  • the bit synchronization signal 41 is a 48-bit bit string composed of binary values 1 and 0 as shown in FIGS.
  • the frame synchronization signal is a 31-bit M-sequence code (Maximum period sequence) consisting of binary values 1 and 0 as shown in FIGS. 2 (1) and 2 (b) for informing the reception side of the frame detection timing of the transmitted signal. : The maximum periodic sequence code).
  • the M-sequence code is a pseudo-random sequence in a PN code (Pseudo Noise: pseudo-random code) that is an encryption key.
  • the message signal 43 is a bit string composed of a message message (64 bits) and a CRC code (16 bits) as shown in FIGS.
  • the CRC code is a generator polynomial (1 + X 5 + X 12 + X 16 ) that detects a signal error in a message message.
  • a scramble procedure for the air format 40 will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2 (2) (A), a message signal 43 composed of a message telegram and a CRC code is taken out from the air format 40. Next, the message signal 43 is scrambled by the scramble code C as shown in FIG. Next, the scrambled message signal is stored in the air format 40 as shown in FIGS.
  • the descrambling procedure is the same as the scrambling procedure of FIG. 2 except that the message signal 43 is changed to “cancel scramble by scramble code C” in FIG.
  • the scramble code A can be an arbitrary code determined in advance by the base station 100 and the mobile station 200. For example, a part of the serial number of the base station 100 or the mobile station 200 can be used as the scramble code A.
  • the scramble code C is a scramble code designated by the mobile station 200, and has a different value for each mobile station 200. Also, the same mobile station 200 has a different value every time a “registration request” is transmitted. For this reason, the initial value of the scramble code C is determined using the individual number of the mobile station 100 and the time since the power of the mobile station 100 was turned on.
  • PN (15, 14) is a bit string of 15 bits of S 14 from S 0 is provided as shown in FIG.
  • the PN (15, 14) sequentially shifted to the right bit by bit, the value of S 0 bits and S 1 bit ExOR (exclusive OR) the value of S 14 bits, one after another by repeatedly performing this A pseudo-random number is generated. That is, when the scramble code C is set as the initial value of the PN code, a pseudo random number of the scramble code C is generated.
  • Step S11 the scramble processing unit creates a scramble code C including an individual number and a count time.
  • the current count time is set as the count time.
  • the scramble code C is assigned a pattern number, and the pattern number is associated with the message signal 43 and stored in a storage unit (not shown) such as an auxiliary storage device.
  • Step S12 the scramble processing unit sets the scramble code C created in step S11 to the register initial value of PN (15, 14).
  • Step S13 the scramble processing unit sequentially outputs S 0 S 1 S 2 S 3 ... Of the bit string of the PN ( 15, 14 ) register.
  • Step S14 Next, when the scramble processing unit inputs the message signal 43, the bit of S 0 S 1 S 2 S 3 ... Of the bit string of PN ( 15, 14 ) output in step S13 from the head of the message signal 43.
  • ExOR exclusive OR
  • Step S21 the descrambling processing unit extracts the scramble code C having the pattern number corresponding to the message signal 43 from the storage unit 20a.
  • Step S22 the descrambling processing unit sets the scramble code C extracted in step S21 in the register of PN (15, 14).
  • Step S23 the descrambling processing unit sequentially outputs S 0 S 1 S 2 S 3 ... Of the bit string of PN ( 15, 14 ).
  • Step S24 Next, when the descramble processing unit inputs the scrambled message signal 43, S 0 S 1 S 2 S 3 ... Of the bit string of PN ( 15, 14 ) output in step S23 from the head of the message signal 43. ... ExOR (exclusive OR) operation for each bit is performed, and when descrambling message signal 43 is output, descrambling processing ends.
  • the base station 100 which is the host device on the transmission side, does not specify the scramble code, but the mobile station 200 specifies the scramble code. Even when the radio wave transmitted from is duplicated, the scramble code is not duplicated. Therefore, since communication with the mobile station 200 cannot be established, it is possible to prevent radio jacks in the wireless section by unauthorized third parties.
  • the scramble code C including the individual number of the mobile station 100 and the count time after the mobile station 100 is turned on has been described. It is possible to use the other data having a different value for each transmission as the scramble code C. Further, although the scramble code C is a 15-bit bit string, 3 bits are assigned to the individual number and 12 bits are assigned to the count time, the present invention is not limited to this. For example, it is possible to allocate 5 bits to the individual number and 10 bits to the count time.
  • the wireless communication system, the wireless device, and the wireless communication method of the present invention can move using a radio wave copied by a third party even when the third party replicates and transmits a radio wave from a base station. It is possible to prevent establishment of communication with a station.
  • the radio communication system of the present invention is a radio communication system having a master station and a slave station that perform radio communication, wherein the master station scrambles the broadcast information with a predetermined first scramble code.
  • Broadcast information transmission means for transmitting to the slave station, and when the broadcast station receives the broadcast information, the slave station scrambles a registration request in which a second scramble code is set with the first scramble code and transmits the registration request to the master station Registration request transmission means for scrambles subsequent communication data between the master station and the slave station with the second scramble code.
  • the wireless communication system according to (1) is characterized in that the second scramble code uses an individual number of the slave station.
  • the wireless communication system according to (1) or (2) is characterized in that the second scramble code uses time from power-on of the slave station.
  • the wireless communication system according to (3) is characterized in that the time from power-on of the slave station is counted in a predetermined unit time.
  • the wireless communication system according to any one of (1) to (4) is characterized in that the scramble is applied to an air format message signal.
  • the wireless communication system according to any one of (1) to (5) is characterized in that communication data scrambled with the first scramble code is descrambled with the first scramble code. Yes.
  • a radio apparatus is a radio apparatus provided in a slave station of a radio communication system, and receives broadcast information scrambled with a predetermined first scramble code from a master station. Receiving means and registration request transmitting means for transmitting a registration request in which a second scramble code is set by being scrambled with the first scramble code when the broadcast information is received, and subsequent communication with the master station The data is scrambled with the second scramble code.
  • a radio communication method is a radio communication method in a slave station of a radio communication system, and receives broadcast information scrambled with a predetermined first scramble code from a master station.
  • the data is scrambled with the second scramble code.
  • the present invention is suitable for a wireless communication system, a wireless device, and a wireless communication method, but is not limited to a wireless communication system, a wireless device, and a wireless communication method, and a communication system, a communication device, and a communication that perform scrambling The method is generally applicable.
  • Audio signal scramble processing unit 22 Data scramble processing unit 23: MSK modulation processing unit 24: FM Modulation processing unit 25... Antenna 26... Audio signal descrambling processing unit 27... Data descrambling processing unit 28.
  • ⁇ FM demodulation processing unit 30 Measuring instrument 31 ⁇ Antenna 32 ⁇ ⁇ ⁇ Modulation analyzer 33 ⁇ ⁇ ⁇ Receiver recorder 34 ⁇ Sending recorder 35 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Signal generator 40 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Air format 41 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Bit synchronization signal 42 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Frame synchronization signal 43 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Message signal 43a: Message telegram 43b: CRC code 100: Base station (master station) 200: Mobile station (slave station) 300 ... Radio

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Abstract

 第三者により複製された電波を用いて移動局との通信を確立できないようにする無線通信システムを提供する。 ステップS101で基地局100は、「報知情報」を移動局200に送信する。ステップS102で移動局200は、スクランブルコードCを設定した「登録要求」を基地局100に返送する。「報知情報」と「登録要求」は、予め決められているスクランブルコードAでスクランブルを施す。ステップS103で基地局100は、「登録応答」を移動局200に返送する。ステップS104で移動局200は、「応答確認」を基地局100に返送する。「登録応答」と「登録応答」は、「登録要求」に設定されたスクランブルコードCでスクランブルを施す。基地局100が「応答確認」を受信すると、基地局100と移動局200の通信が確立され、以降の信号を送信するときにはスクランブルコードCによりスクランブルが施される。

Description

無線通信システム、無線機、及び無線通信方法
 本発明は、例えばアナログFM(frequency modulation、周波数変調)方式を利用した無線通信システム、無線機、及び無線通信方法に係り、特に無線で通信される音声信号やデータ(以下、「通信データ」という)にスクランブルを施すことで通信データを解読できないようにする無線通信システム、無線機、及び無線通信方法に関する。
 例えばアナログFM方式の無線通信システムでは、近年、通信データの漏洩を防止するために様々な秘匿化を行うスクランブル処理が提供されている。このような秘匿化のための従来技術のスクランブル処理について、図面を参照して説明する。
 従来技術によるアナログFM方式の無線通信システム(以下、「無線通信システム」という)10の構成を図5に示す。無線通信システム10は、親局としての基地局100と、子局としての複数の携帯端末などの移動局200から構成され、基地局100と移動局200が無線で通信を行う。
 このような無線通信システム10における基地局100及び移動局200の無線機300の送信側及び受信側の処理について、図6を用いて説明する。
 まず、無線機300の送信側の処理について、図6(1)を用いて説明する。DSP(Digital Signal Processing)20は、音声信号を音声信号スクランブル処理部21に出力すると、音声信号スクランブル処理部21が音声信号のスクランブルを施し、スクランブルを施した音声信号をFM変調処理部24に出力する。また、DSP20がデータをデータスクランブル処理部22に出力すると、データスクランブル処理部22がデータのスクランブルを施し、スクランブルを施したデータをMSK(minimum-shift keying)変調処理部23に出力する。MSK変調処理部23は、スクランブルが施されたデータを入力すると、占有帯域を狭くする最小偏移変調を行いFM変調処理部24に出力する。このように、占有帯域を狭くする最小偏移変調を行うことで、雑音を少なくすることができる。FM変調処理部24は、スクランブルが施された音声信号またはデータを入力すると、音声信号またはデータを搬送波(電波)に変調し、アンテナ25により送信する。
 次に、無線機300の受信側の処理について、図6(2)を用いて説明する。FM復調処理部29は、アンテナ25が受信したスクランブルが施された音声信号またはデータの搬送波を入力すると、搬送波を復調し、搬送波が音声信号の場合には音声信号デスクランブル処理部26に出力し、搬送波がデータのときにはMSK復調処理部28に出力する。音声信号デスクランブル処理部26は、スクランブルが施された音声信号のスクランブルを解除すると、スクランブルを解除した音声信号をDSP20に出力する。MSK復調処理部28は、スクランブルが施されたデータを最小偏移復調すると、データデスクランブル処理部27に出力する。データデスクランブル処理部27は、スクランブルが施されたデータのスクランブルを解除すると、スクランブルを解除したデータをDSP20に出力する。
 次に、無線通信システム10の基地局100と移動局200におけるスクランブルコードを受け渡す手順について、基地局100と移動局200が通信を確立までのシーケンス図である図7を用いて説明する。図7に示すように、まず、ステップS201において、基地局100は、スクランブルコードBを指定するときには、スクランブルコードAを設定した「報知情報」を移動局200に送信する。この「報知情報」については、予め決められているスクランブルコードAでスクランブルを施す。次いで、ステップS202において、移動局200は、「報知情報」を受信すると、移動局200が登録を要求するときには「登録要求」を基地局100に返送する。この「登録要求」については、予め決められているスクランブルコードAでスクランブルを施す。次いで、ステップS203において、基地局100は、「登録要求」を受信すると、「登録要求」を同意したことを通知する「登録応答」を移動局200に返送する。この「登録応答」については、「報知情報」に設定されたスクランブルコードBでスクランブルを施す。次いで、ステップS204において、移動局200は、「登録応答」を受信すると、「登録応答」を確認したことを通知する「応答確認」を基地局100に返送する。この「応答確認」については、スクランブルコードBでスクランブルを施す。基地局100が「応答確認」を受信すると、基地局100と移動局200の通信が確立され、以降の通信データを送信するときにはスクランブルコードBによりスクランブルが施され、通信データを受信するときにはスクランブルコードBによりスクランブルが解除される。
 従来は、このように無線通信システム10における上位装置である基地局100がスクランブルコードを指定し、基地局100と移動局200はこの指定されたスクランブルコードにより通信を確立している。例えば、特許文献1のデジタル移動無線システムでは、無線端末局が無線基地局から送信される「報知情報」に設定されるスクランブルコードにより無線端末局のスクランブルコードを変更することで、無線端末局が元々属する無線システムとは異なる通信CH(チャネル)用のスクランブルコードを使用する他の無線基地局と通信を確立することができるようにしている。
特開2005-244575
 従来技術によるアナログFM方式を利用した送信側の電波は、一般的に用いられている図8に示す機能構成の測定器30により複製することができる。測定器30が基地局100の電波を複製する手順について、図8を用いて説明する。まず、モジュレーションアナライザー32がアンテナ31から受信する基地局100の電波を復調し、復調した音声信号を受信側レコーダー33に出力する。受信側レコーダー33は受信した音声信号をオーディオ信号として録音し、録音したオーディオ信号を送信側レコーダー34に複製する。送信側レコーダー34は、録音されたオーディオ信号の複製が完了すると、オーディオ信号をシグナルジェネレーター35に出力する。シグナルジェネレーター35は、入力したオーディオ信号を復調してアンテナ31から送信する。
 このように、アナログFM方式を利用した無線通信システム10において、デジタル方式と同様に送信側の上位装置である基地局100がスクランブルコードを指定した場合に、第三者が測定器30で基地局100から送信される電波を複製することができる。これにより、移動局200と通信が確立できるので、許可されていない第三者による無線区間の電波ジャックが可能になるという問題があった。
 本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決できる無線通信システム、無線機、及び無線通信方法を提供することを目的とする。
 本発明の無線通信システムは、無線通信を行う親局と子局を有する無線通信システムにおいて、前記親局は、報知情報を予め決められた第1のスクランブルコードでスクランブルを施して前記子局に送信する報知情報送信手段を備え、前記子局は、前記報知情報を受信すると第2のスクランブルコードを設定した登録要求を前記第1のスクランブルコードでスクランブルを施して前記親局に送信する登録要求送信手段を備え、前記親局と前記子局との以降の通信データを前記第2のスクランブルコードでスクランブルを施すことを特徴としている。
 また、無線通信システムの前記第2のスクランブルコードは、前記子局の個別番号を用いることを特徴としている。
 また、無線通信システムの前記第2のスクランブルコードは、前記子局の電源オンからの時間を用いることを特徴としている。
 また、無線通信システムの前記子局の電源オンからの時間は、予め決められた単位時間でカウントされることを特徴としている。
 また、本発明の無線機は、無線通信システムの子局に設けられる無線機であって、予め決められた第1のスクランブルコードでスクランブルが施された報知情報を親局から受信する報知情報受信手段と、前記報知情報を受信すると第2のスクランブルコードを設定した登録要求を前記第1のスクランブルコードでスクランブルを施して送信する登録要求送信手段とを備え、以降の前記親局との通信データを前記第2のスクランブルコードでスクランブルを施すことを特徴としている。
 また、本発明の無線通信方法は、無線通信システムの子局における無線通信方法であって、予め決められた第1のスクランブルコードでスクランブルが施された報知情報を親局から受信する報知情報受信工程と、前記報知情報を受信すると第2のスクランブルコードを設定した登録要求を前記第1のスクランブルコードでスクランブルを施して送信する登録要求送信工程とを備え、以降の前記親局との通信データを前記第2のスクランブルコードでスクランブルを施すことを特徴としている。
 本発明によれば、第三者が親局からの電波を複製して送信した場合でも、第三者により複製された電波を用いて子局との通信を確立できないようにする無線通信システム、無線機、及び無線通信方法を提供する。
本発明の実施の形態に係る基地局と移動局が通信を確立までのシーケンスを示す図である。 本発明の実施の形態係るエアフォーマットの構成とスクランブル手順を説明する図である。 本発明の実施の形態係るPN(15、14)の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係るスクランブル処理とデスクランブル処理のフローチャートである。 無線通信システムの構成を示す図である。 無線機の送信側と受信側の処理の流れを示す図である。 従来技術に係る基地局と移動局が通信を確立までのシーケンスを示す図である。 従来技術に係る測定器の機能構成を示す図である。
 本発明の実施の形態における無線通信システム10の構成は、図5に示す無線通信システム10に同じであり、基地局100及び移動局200の送信側と受信側の処理の流れは、図6に示す基地局100及び移動局200の送信側と受信側の処理の流れに同じである。本発明の実施の形態においては、無線通信システム10のスクランブルコードを受け渡す手順が、従来のスクランブルコードを受け渡す手順と異なる。なお、図5に示す実施の形態としての無線通信システム10では、親局として基地局100、子局として移動局200を例にあげているが、本発明において親局は基地局に限られるものではない。例えば、親局は、複数子局の主となる(複数子局は持っていない特別な機能を有する)無線機であってもよいし、移動局200を統制管理する(例えば動作制限等を行う)親局無線機であってもよい。親局が動作制限を行うものである場合、移動局200は親局と図1に示す通信を行うことによって所定時間動作制限を解除するように構成してもよい。また、図5の無線通信システムでは、子局としての無線端末として移動局を例にあげているが、必ずしも移動局ではなく固定的に使用される無線機であってもよい。
 まず、本発明の実施の形態における無線通信システム10の基地局100と移動局200におけるスクランブルコードを受け渡す手順について、基地局100と移動局200が通信を確立までのシーケンスである図1を用いて説明する。図1に示すように、まず、ステップS101において、基地局100は、「報知情報」を移動局200に送信する。この「報知情報」については、予め決められているスクランブルコードAでスクランブルを施す。次いで、ステップS102において、移動局200は、「報知情報」を受信すると、移動局200が登録を要求し、スクランブルコードCを指定するときには、スクランブルコードCを設定した「登録要求」を基地局100に返送する。この「登録要求」については、予め決められているスクランブルコードAでスクランブルを施す。次いで、ステップS103において、基地局100は、「登録要求」を受信すると、「登録要求」を同意したことを通知する「登録応答」を移動局200に返送する。この「登録応答」については、「登録要求」に設定されたスクランブルコードCでスクランブルを施す。次いで、ステップS104において、移動局200は、「登録応答」を受信すると、「登録応答」を確認したことを通知する「応答確認」を基地局100に返送する。この「応答確認」については、スクランブルコードCでスクランブルを施す。基地局100が「応答確認」を受信すると、基地局100と移動局200の通信が確立され、以降の通信データを送信するときにはスクランブルコードCによりスクランブルが施され、通信データを受信するとスクランブルコードCによりスクランブルが解除される。
 次に、移動局200の無線機300のスクランブル処理とデスクランブル処理について説明する。スクランブル処理は、図6(1)に示す音声信号スクランブル処理部21またはデータスクランブル処理部22(以下、「スクランブル処理部」という)により行われる。デスクランブル処理は、図6(1)に示す音声信号デスクランブル処理部26またはデータデスクランブル処理部27(以下、「デスクランブル処理部」という)により行われる。
 まず、基地局100と移動局200の無線区間で送受信される通信データの信号フォーマット(以下、「エアフォーマット」という)40について、図2(1)を用いて説明する。図2(1)に示すように、エアフォーマット40は、ビット同期信号41、フレーム同期信号42、及びメッセージ信号43から構成されている。ビット同期信号41及びフレーム同期信号42は、アナログ簡易無線のMSKフォーマットを使用する。このようなエアフォーマット40は、例えば、変調速度は1200bps、マーク周波数は1200HZ「1」、スペース周波数は1800HZ「0」である。
 ビット同期信号41は、送信される信号のビット検出タイミングを受信側に知らせるための図2(1)(a)に示すような1と0の2値からなる48ビットのビット列である。
 フレーム同期信号は、送信される信号のフレーム検出タイミングを受信側に知らせるための図2(1)(b)に示すような1と0の2値からなる31ビットのM系列符号(Maximum period sequence:最大周期系列符号)によりランダム化されたビット列である。M系列符号は、暗号化の鍵であるPN符号(Pseudo Noise:疑似ランダム符号)における疑似乱数系列である。
 メッセージ信号43は、図2(1)(c)に示すように、メッセージ電文(64ビット)とCRC符号(16ビット)から構成されるビット列である。CRC符号は、メッセージ電文の信号誤りを検出する生成多項式(1+X+X12+X16)である。
 このようなエアフォーマット40に対するスクランブル手順について、図2(2)を用いて説明する。まず、図2(2)(ア)に示すようにエアフォーマット40からメッセージ電文とCRC符号から構成されているメッセージ信号43を取り出す。次いで、図2(2)(イ)に示すようにメッセージ信号43にスクランブルコードCによりスクランブルを施す。次いで、図2(2)(ウ)に示すようにスクランブルを施したメッセージ信号をエアフォーマット40に格納する。なお、デスクランブル手順については、図2(2)(イ)において、「メッセージ信号43をスクランブルコードCによりスクランブルを解除」に変更する以外は、図(2)のスクランブル手順に同じである。
 次に、図1に示すスクランブルコードAとスクランブルコードCについて説明する。
 スクランブルコードAは、基地局100と移動局200とにより予め決められている任意のコードとすることができる。例えば、基地局100または移動局200の製造番号の一部をスクランブルコードAとすることができる。
 スクランブルコードCは、移動局200が指定するスクランブルコードであり、移動局200毎に異なる値とし、また、同一の移動局200においても「登録要求」送信の都度異なる値になるようにする。このため、移動局100の個別番号と、移動局100の電源がオンされてからの時間とを用いてスクランブルコードCの初期値を決定する。
 このような移動局100の個別番号と、移動局100の電源がオンされてからの時間から生成されるスクランブルコードCが例えば15ビットのビット列であるときに、例えば個別番号が3ビット、カウント時間が12ビットとなるように割り当てる。このような場合では、個別番号の3ビットにより8(=2)台の移動局200が識別できる。また、カウント時間の12ビット(4096=212)でカウントが行われ、1カウント時間を5msecとすると、4095×5msec=20475msec(20.475秒)で1周となる。
 また、メッセージ信号43にスクランブルを施すためには、メッセージ信号43のビット列に、初期値がスクランブルコードCである図3に示すPN符号であるPN(15、14)を掛けてメッセージ信号43のビット列のランダム化を行う。
 PN(15、14)は、図3に示すようにSからS14の15ビットが設けられているビット列である。このPN(15、14)を順に1ビットずつ右にシフトさせ、SビットとSビットのExOR(排他的論理和)の値をS14ビットの値とし、これを繰り返し行うことで次々に疑似乱数が生成される。つまり、PN符号の初期値にスクランブルコードCを設定すると、スクランブルコードCの疑似乱数が生成される。
 次に、スクランブル処理部が実行するPN(15、14)によるメッセージ信号43のスクランブル手順について、図4(1)に示すフローチャートのステップ順に説明する。
(ステップS11)
 まず、スクランブル処理部が個別番号とカウント時間からなるスクランブルコードCを作成する。カウント時間には、現在のカウント時間が設定される。なお、スクランブルコードCには、パターン番号が付けられ、パターン番号はメッセージ信号43に対応付けられて補助記憶装置などの記憶部(図示せず)に記憶される。
(ステップS12)
 次いで、スクランブル処理部がPN(15、14)のレジスタ初期値にステップS11で作成したスクランブルコードCをセットする。
(ステップS13)
 次いで、スクランブル処理部がPN(15、14)のレジスタのビット列のS・・・・・を順に出力する。
(ステップS14)
 次いで、スクランブル処理部がメッセージ信号43を入力すると、メッセージ信号43の先頭からステップS13で出力されるPN(15、14)のビット列のS・・・・・とのビット毎のExOR(排他的論理和)演算を行い、スクランブルを施したメッセージ信号43を出力すると、スクランブル処理を終了する。
 次に、デスクランブル処理部が実行するPN(15、14)によるメッセージ信号43のデスクランブル手順について、図4(2)に示すフローチャートのステップ順に説明する。
(ステップS21)
 まず、デスクランブル処理部がメッセージ信号43に対応するパターン番号のスクランブルコードCを記憶部20aから取り出す。
(ステップS22)
 次いで、デスクランブル処理部がPN(15、14)のレジスタにステップS21で取り出したスクランブルコードCをセットする。
(ステップS23)
 次いで、デスクランブル処理部がPN(15、14)のビット列のS・・・・・を順に出力する。
(ステップS24)
 次いで、デスクランブル処理部は、スクランブルが施されたメッセージ信号43を入力すると、メッセージ信号43の先頭からステップS23で出力されるPN(15、14)のビット列のS・・・・・とのビット毎のExOR(排他的論理和)演算を行い、スクランブルを解除したメッセージ信号43を出力すると、デスクランブル処理を終了する。
 以上により、無線通信システム10において、送信側の上位装置である基地局100がスクランブルコードを指定するのでなく、移動局200がスクランブルコードを指定するので、第三者が測定器30で基地局100から送信される電波を複製した場合でも、スクランブルコードを複製することがでない。従って、移動局200と通信が確立できないので、許可されていない第三者による無線区間の電波ジャックを防止することができる。
 なお、実施形態においては、移動局100の個別番号と、移動局100の電源がオンされてからのカウント時間とからなるスクランブルコードCとして説明したが、移動局200毎に異なり、また「登録要求」送信の都度異なる値となる他のデータをスクランブルコードCとすることが可能である。また、スクランブルコードCを15ビットのビット列とし、個別番号に3ビット、カウント時間に12ビットを割り当てるようにしたが、これに限定されない。例えば、個別番号に5ビット、カウント時間に10ビットを割り当てるようにすることも可能である。
 このような、本発明の無線通信システム、無線機、及び無線通信方法は、第三者が基地局からの電波を複製して送信した場合でも、第三者により複製された電波を用いて移動局との通信を確立できないようにすることができる。
 以上、具体的な実施の形態により本発明を説明したが、上記実施の形態は本発明の例示であり、この実施の形態に限定されないことは言うまでもない。
 以上の実施態様の特徴をまとめると次のようになる。
 (1)本発明の無線通信システムは、無線通信を行う親局と子局を有する無線通信システムにおいて、前記親局は、報知情報を予め決められた第1のスクランブルコードで スクランブルを施して前記子局に送信する報知情報送信手段を備え、前記子局は、前記報知情報を受信すると第2のスクランブルコードを設定した登録要求を前記第1のスクランブルコードでスクランブルを施して前記親局に送信する登録要求送信手段を備え、前記親局と前記子局との以降の通信データを前記第2のスクランブルコードでスクランブルを施すことを特徴としている。
 (2)(1)の無線通信システムは、前記第2のスクランブルコードは、前記子局の個別番号を用いることを特徴としている。
 (3)(1)または(2)の無線通信システムは、前記第2のスクランブルコードは、前記子局の電源オンからの時間を用いることを特徴としている。
 (4)(3)の無線通信システムは、前記子局の電源オンからの時間は、予め決められた単位時間でカウントされることを特徴としている。
 (5)(1)から(4)のいずれかの無線通信システムは、エアフォーマットのメッセージ信号に前記スクランブルが施されることを特徴としている。
 (6)(1)から(5)のいずれかの無線通信システムは、前記第1のスクランブルコードでスクランブルが施された通信データは、前記第1のスクランブルコードでスクランブルを解除することを特徴としている。
 (7)(1)から(5)のいずれかの無線通信システムは、前記第2のスクランブルコードでスクランブルが施された通信データは、前記第2のスクランブルコードでスクランブルを解除することを特徴としている。
 (8)本発明の無線機は、無線通信システムの子局に設けられる無線機であって、予め決められた第1のスクランブルコードでスクランブルが施された報知情報を親局から受信する報知情報受信手段と、前記報知情報を受信すると第2のスクランブルコードを設定した登録要求を前記第1のスクランブルコードでスクランブルを施して送信する登録要求送信手段とを備え、以降の前記親局との通信データを前記第2のスクランブルコードでスクランブルを施すことを特徴としている。
 (9)本発明の無線通信方法は、無線通信システムの子局における無線通信方法であって、予め決められた第1のスクランブルコードでスクランブルが施された報知情報を親局から受信する報知情報受信工程と、前記報知情報を受信すると第2のスクランブルコードを設定した登録要求を前記第1のスクランブルコードでスクランブルを施して送信する登録要求送信工程とを備え、以降の前記親局との通信データを前記第2のスクランブルコードでスクランブルを施すことを特徴としている。
 本発明は、無線通信システム、無線機、及び無線通信方法に好適であるが、無線通信システム、無線機、及び無線通信方法に限られるものではなく、スクランブルを施す通信システム、通信装置、及び通信方法一般に適用可能である。
 10・・・・・・無線通信システム
 20・・・・・・DSP
 20a・・・・・記憶部
 21・・・・・・音声信号スクランブル処理部
 22・・・・・・データスクランブル処理部
 23・・・・・・MSK変調処理部
 24・・・・・・FM変調処理部
 25・・・・・・アンテナ
 26・・・・・・音声信号デスクランブル処理部
 27・・・・・・データデスクランブル処理部
 28・・・・・・MSK復調処理部
 29・・・・・・FM復調処理部
 30・・・・・・測定器
 31・・・・・・アンテナ
 32・・・・・・モジュレーションアナライザー
 33・・・・・・受信側レコーダー
 34・・・・・・送信側レコーダー
 35・・・・・・シグナルジェネレーター
 40・・・・・・エアフォーマット
 41・・・・・・ビット同期信号
 42・・・・・・フレーム同期信号
 43・・・・・・メッセージ信号
 43a・・・・・メッセージ電文
 43b・・・・・CRC符号
 100・・・・・基地局(親局)
 200・・・・・移動局(子局)
 300・・・・・無線機

Claims (8)

  1.  無線通信を行う親局と子局を有する無線通信システムにおいて、
     前記親局は、
     報知情報を予め決められた第1のスクランブルコードでスクランブルを施して前記子局に送信する報知情報送信手段を備え、
     前記子局は、
     前記報知情報を受信すると第2のスクランブルコードを設定した登録要求を前記第1のスクランブルコードでスクランブルを施して前記親局に送信する登録要求送信手段を備え、
     前記親局と前記子局との以降の通信データを前記第2のスクランブルコードでスクランブルを施すことを特徴とする無線通信システム。
  2.  前記第2のスクランブルコードは、前記子局の個別番号を用いることを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  3.  前記第2のスクランブルコードは、前記子局の電源オンからの時間を用いることを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  4.  前記第2のスクランブルコードは、前記子局の電源オンからの時間を用いることを特徴とする請求項2に記載の無線通信システム。
  5.  前記子局の電源オンからの時間は、予め決められた単位時間でカウントされることを特徴とする請求項3に記載の無線通信システム。
  6.  前記子局の電源オンからの時間は、予め決められた単位時間でカウントされることを特徴とする請求項4に記載の無線通信システム。
  7.  無線通信システムの子局に設けられる無線機であって、
     予め決められた第1のスクランブルコードでスクランブルが施された報知情報を親局から受信する報知情報受信手段と、
     前記報知情報を受信すると第2のスクランブルコードを設定した登録要求を前記第1のスクランブルコードでスクランブルを施して送信する登録要求送信手段とを備え、
     以降の前記親局との通信データを前記第2のスクランブルコードでスクランブルを施すことを特徴とする無線機。
  8.  無線通信システムの子局における無線通信方法であって、
     予め決められた第1のスクランブルコードでスクランブルが施された報知情報を親局から受信する報知情報受信工程と、
     前記報知情報を受信すると第2のスクランブルコードを設定した登録要求を前記第1のスクランブルコードでスクランブルを施して送信する登録要求送信工程とを備え、
     以降の前記親局との通信データを前記第2のスクランブルコードでスクランブルを施すことを特徴とする無線通信方法。
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