JPH05505919A - デスクランブラの疑似ランダム二進シーケンスの同期方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 デスクランブラの 疑似ランダム二進シーケンスの同期方法本発明はデジタル的にデータを暗号化す る通信、特にデータか送信前に二進シーケンスに従って、スクランブルされるシ ステムに関する。後述するように本発明はビデオ信号の暗号化に関して特に有益 である八けでなく、異なった形のデータにも適用可能であることか認められてい る。

ＸＯＲゲートでコーグとＰＲＢＳ　（疑似ランダム二進シーケンス）発生器との 出力を組合わせることにより送信前に暗号化されたビデオデータのスクランブル が従来提案されてきた。スクランブルされたデータは整合されるデスクランブラ を有する受信機でのみ解読されることができる。コーグは例えば、Ｍ、　Ｃ，Ｗ 　Ｖａｎ　Ｂｕｕ１氏による論文”Ｈｙｂｒｉｄ　Ｄ−ＰＣＭ、＾Ｃｏｍｂｉｎ ａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＤＰＣＭ　ａｎｄ　ＦＣＭ　”　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、ｏ ｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｖｏｌ、　Ｃ０Ｍ−２６，Ｎｏ、　３．３ ／７８３６２−８頁に記載されているように５ビット混成りＰＣＭ（差動パルス コード変調）を使用して人力信号を暗号化する。このようなコーグによって並列 の５ビットのコードワード出力は疑似ランダムコードシーケンスによりスクラン ブルされる前に直列のビット流に変換される。

その後、受信機において直列のデータは５ビツトコードワードに組立てられる前 に調節されるＰＲＢＳ発生器を使用してスクランブルから戻され、この５ビツト コードワードはオリジナルのビデオ信号を再構成するために解読される。

データを正確にデスクランブルするため、受信機のＰＲＢＳ発生器が送信機の発 生器と整列し、疑似ランダムシーケンスの対応するビットがスクランブラおよび デスクランブラの同じデータ要素に適用されることが重要である。本出願人の出 願した英国特許第８８０４５５２号および８７２１６０３号明細書に記載されて いるように、このことはビデオラ゛イン同期化またはフレーム整列ワード、また は受信したデータの予め定められ、固定した構成部分を探索し、および、ＰＲＢ Ｓ発生器を整列することにより達成される。このことは直列のデータの適切なデ スクライムを確実にするのに十分であるが、データの故障を回避するため、共に 直列のデータの並列５ビットワードへの変換が送信機と正確に整列して実行され ることを確保することも必要である。このことは付加的な同期ビットをビデオデ ータに加えることにより達成されるが、送信率の不所望なオーバーヘッドになる 。変わりに、ビデオ信号の重要でない下位桁のビットのいくつかを同期ワードに 置き換えることが提案されてきた。しかし、これはビデオ信号が再構成されると き、ビデオ信号に可視できる小さいが規則的なエラーをもたらす。

本発明によると、データを送信機から受信機に通信する方法が提供され、この方 法は入力信号をｎを整数としてｎビットコードワードによりコード化し、ｎビッ トコードワードを直列ビット流に変換し、送信機中の疑似ランダム二進シーケン ス発生器により固定した長さのｍを整数としてｎＸｍビットの疑似ランダム二進 シーケンスを生成し、また前記送信機の疑似ランダム二進シーケンス発生器で疑 似ランダム二進シーケンスの各反復における予め定められた点で同期信号も生成 し、ワード同期信号に応じて入力信号のコード化を同期化し、直列ビット流を疑 似ランダム二進シーケンスによりスクランブルし、スクランブルしたデータを受 信機に送信し、受信機の疑似ランダム二進シーケンス発生器で、対応する二進シ ーケンスおよび対応する二進シーケンスの各反復に対する対応したワード整列も 生成し、受信機においてデータを対応する二進シーケンスにデスクランブルし、 対応する二進シーケンスを送信機のスクランブルされたシーケンスに同期化し、 前記対応するワード整列信号に応じてデスクランブルしたデータをｎビットワー ドに組立て、その結果、送信機と受信機の間のワード整列を維持する。

本発明の方法はコードワードの整数倍の固定した長さを有する繰返しのＰＲＢＳ を用いてデータをスクランブルする。

例えば、前述の５ビツトコードワードの場合、２５５ビツトのＰＲＢＳ長が使用 され、１６の直交するＰＲＢＳシーケンスを提供する。整数のコードワードは各 ＰＲＢＳフレーム内に適合されるため、固定した位相関係がコードワードとＰＲ ＢＳフレームの間で維持されることができる。例えば、ＰＲＢＳ発生器とコード ワードを出力する暗号器はＰＲＢＳシーケンスの第１のビットが常に、コードワ ードの第１のビットに対応するように整列されることが可能である。これは受信 機でワード整列がデコーダを単にデスクランブルされたＰＲＢＳシーケンスに同 期化することにより維持できるという重要な結果を有する。従って、デコーダの 付加的な同期方法の必要性および付加的な送信オバーヘッドの結果としての欠点 またはデータにおける劣化は回避される。

受信機の疑似ランダム二進シーケンス発生器は制御可能な発振器手段により駆動 され、前記対応する二進シーケンスの同期は受信したデータ中の予め定められた 要素を受信機において検出することにより得られ、予め定められた要素の検出に 応答して発振器の周波数をロックすることが好ましい。

予め定められた要素はビットパターンに固定されるか或いは代りにアナログ領域 の標識信号に重畳される。

本発明の別の観点によると、送信機と受信機を具備するデータ通信システムが提 供され、このシステムの送信機は人力信号をｎを整数としてｎビットコードワー ドにコード化し、ｎビットコードワードを直列ビット流に変換するよう構成され たコーグと、疑似ランダム二進シーケンス発生器を含み、直列ビット流をｍを整 数として固定した長さのｎＸｍビットの疑似ランダム二進シーケンスによりスク ランブルし、スクランブルしたデータを出力し、疑似ランダム二進シーケンスの 各反復の予め定められた点でワード同期信号を提供するように構成されたスクラ ンブル手段とを具備し、コーグはワード同期信号に応じて入力信号のコード化を 同期するように構成され、受信機は、スクランブルされたデータを受信するよう に構成され、疑似ランダム二進シーケンス発生器を有し、データを対応する二進 シーケンスによりデスクランブルし、対応する二進シーケンスの各反復の予め定 められた点て対応するワード同期信号を提供するように構成されているデスクラ ンブル手段と、デスクランブル手段をスクランブル手段と同期させる手段と、デ スクランブルしたデータを対応するワード整列信号に応じてｎビットワードに組 立てるように構成されているデコーダ手段とを具備し、それによって、送信機と 受信機の間のワード整列を維持する。

受信機の疑似ランダム二進シーケンス発生器は制御可能の発振器手段により駆動 され、受信機は受信したデータの予め定められた要素を受信機において検出する ように構成されている監視手段を備え、発振器手段は予め定められた要素の検出 に応答して周波数をロックするために監視手段の出力に応答することが好ましい 。

本発明の方法、システムは以下の図面を伴って詳細に説明される。

図１はデータ送信機のブロック図である。

図２はデータ受信機のブロック図である。

図１で示されているように、ビデオ信号はこの実施例ではハイブリッド差動パル スコード変調（ＨＤＰＣＭ）方式を使用してデータをコード化するコーグ１に入 力される。コード化する方式は並列直列コンバータ２により直列ビット流へ変換 される５ビツトコードワードを生成する。結果として得られた直列データはＰＲ ＢＳ発生器４による固定した長さの疑似ランダム二進シーケンス出力とＸＯＲゲ ート３で結合される。これは文献”Ｃ１ｐｈｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　”　、Ｂ！ｋ ｕ　Ｈ，＆　Ｐｉｐｅｒ　Ｆ、、Ｎｏｒｔｈｖｏｏｄ　Ｂｏｏｋ、　１９８２． １８０−１９８頁に記載されている暗号流スクランブル技術を使用することによ り出力データをスクランブルする。スクランブルされたデータはこの例実施例で は受動の先ネットワーク（図示せず）である送信チャンネルに出力される。

この実施例では、発生器４により使用されているＰＲＢ　Ｓシーケンスは２５５ ビツトの長さである。長さは整数のビデオフレームが各ＰＲＢＳフレームの中に 適合するように選択されている。２５５ビツトのシーケンスは１６の直交するＰ ＲＢＳシーケンスを可能にし、このシステムが１６の異なったチャンネルを支持 することができるようにする。他のシーケンス長も可能である。５ビツトコーダ における次に長い適切なシーケンスは４０９５ビツトであり、これはさらに多数 の異なったチャンネルを支持する。本発明は他の符号化複合化ワード長にも適用 されるが、奇数だけのビットはｋは整数である長さ２ｋ　ｉのシーケンスによる 使用に好適である。例えば、３ビット符号化複合化は６３ビツト、２５５ビツト 、１０２３ビツトまたは４０９５ビツトのＰＲＢＳにより使用され、７ビツト符 号化複合化および９ビット符号化複合化は４０９５ビツトＰＲＢＳにより使用さ れる。全ての場合にＰＲＢＳシーケンス長はワード長の整数倍であり、ワードレ ベルにおいてＰＲＢＳ発生器とコーグの間の固定した位相関係の維持を可能にす る。従って、二進シーケンスの各反復における固定した点でワード整列パルスを 発生することによりＰＲＢＳ発生器をコーグ１をクロックするために使用するこ とが可能である。このことはシーケンスの末尾点を検出する論理回路の使用によ り達成され、反復か生じ、従って、パルスを生成する。

図２は送信機中のＰＲＢＳに一致するＰＲＢＳ発生器５およびデコーダ６を使用 して送信チャンネルから受信したデータをデスクランブルし、解読するデータ受 信機を示している。

受信機はデコーダ６用のビット率クロックを生成する電圧制御水晶発振器（ＶＣ ＸＯ）７を含んでいる。

到来する直立データはＶＣＸＯ７によりクロックされる２つのＤ型ラッチ８．９ に並列に供給されるが、それらの間ではビット期間の半分の位相差を伴う。１つ のラッチ８からの出力はＸＯＲゲート１０に運ばれ、ここで受信機のＰＲＢＳ発 生器５の出力に結合される。ＸＯＲゲートｌＯから出たデスクランブルされたデ ータはデコーダ６に入力され、ここで５ビツトワードに組立てられ、コーグ１に 採用された過程と補足的な過程を使用して解読される。ビデオ信号は再構成され 、出力される。

他方のラッチ９からのデータは受信機のＰＲＢＳ発生器５をデータをスクランブ ルするために送信機１で使用されているＰＲＢＳ発生器に同期するために使用さ れる。このラッチ９からの出力は別のＸＯＲゲー［１でＰＲＢＳ発生器５からの 出力と結合される。ＸＯＲゲー［１からの出力は同期検出１２により分析され、 本発明の監視手段を構成し、この監視手段はコーグ１のビデオデータに付加され ている予め定められた同期ワードの発生を検出するためデータを監視するように 構成されている。代りにライン同期信号が検出されてもよい。

このようなワードが存在しないことは送信機および受信機のＰＲＢＳ発生器４． ５の間の整列におけるエラーによりデータが破壊されていることを示している。

予め定められたワードが検出される度に、監視装置１２はループフィルタ１３に 論理“１″制御パルスを与える。制御ループの安定性を確実にするよう設計され ているループフィルタ１３は位相を進相または遅相させるため人力信号の時間平 均をＶＣＸＯ７に与え、発振器の周波数のロックを達成する。このようにして位 相のエラーは補正され、受信機のＰＲＢＳ発生器５は送信機の発生器４と整列し てロックされる。ＶＣＸＯ７およびループフィルタ１３は共に本発明の制御可能 な発振器手段を構成する。

前述した装置の代りとして、監視装置１２はスクランブルされたデータを受信し 、これらのスクランブルされたデータの検出した特徴に基づいてＰＲＢＳ発生器 を整列する。

送信機と同様に、固定した位相関係はデコーダ６と発生器５との間でコードワー ド長の整数倍であ・るＰＲＢＳ発生器フレームの結果として維持されることがで きる。受信機のＰＲＢＳ発生器５がワードレベルでコーグ１と整列する送信機の 発生器４に同期されるので、システムを横切ってワード整列を達成するためデコ ーダ６を発生器５に整列することで十分である。送信機について前述した方法と 同様に、デコーダ６はワード整列パルスを発生するために論理回路を用いて発生 器５に整列される。

２５５ビツトスクランブルを有するＢＰＯＮシステム中の送信機要約上 データ通信システム中で、信号はｎを整数としてｎビットコードワードにより１ １８号化される。コードワードは直列ビット流に変換され、ＰＲＢＳ発生器（４ ）からのＰＲＢＳ　（疑似ランダム二進シーケンス）を用いてスクランブルされ る。

ＰＲＢＳシーケンスはｍを整数としてｎｘｍの長さをｈ“する。

受信機において、ｎ列データはＰＲＢＳ発生器（５）からの対応する二進シーケ ンスを用いてデスクランブルされ、送信機中のスクランブルシーケンスに開明す る。デスクランブルしたデータは発生器（５）中の二進シーケンスと同！ｔｌＪ 　してデコーダ（６）で解読され、送信機と受ｆ５ｆｉの間のワード整列を維持 する。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成４年９月１４日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号をｎを整数としてｎビットコードワードによりコード化し、ｎビ ットコードワードを直列ビット流に変換し、送信機の疑似ランダム二進シーケン ス発生器でｍを整数として固定した長さのｎ×ｍビットランダム二進シーケンス 発生器を生し、前記送信機の疑似ランダム二進シーケンス発生器における疑似ラ ンダム二進シーケンスの各反復の予め定められた点でワード同期信号も発生し、 ワード同期信号に応じて入力信号のコード化を同期し、直列のビット流を疑似ラ ンダム二進シーケンスによりスクランプルし、スクランプルしたデータを受信機 に送信し、受信機の疑似ランダム二進シーケンス発生器で、対応する二進シーケ ンスおよび対応する二進シーケンスの各反復のための対応するワード整列信号を 発生し、受信機においてデータを対応する二進シーケンスによりデスクランプル し、対応する二進シーケンスを送信機中のスクランプルシーケンスに同期し、前 記対応するワード整列信号に応じてデスクランプルされたデータをｎビットワー ドに組立て、それによって、送信機と受信機の間のワード整列を維持する送信機 から受信機へのデータ通信方法。
2. （２）受信機疑似ランダム二進シーケンス発生器が制御可能な発振器手段により 駆動され、前記対応する二進シーケンスの同期は受信したデータの予め定められ た要素を受信機で検出することにより得られ、予め定められた要素の検出に応答 して発振器手段の周波数をロックする請求項１記載の方法。
3. （３）送信機は、入力信号をｎを整数としてｎビットコードワードによりコード 化し、ｎビットコードワードを直列ビット流に変換するために配列されたコーダ と、疑似ランダム二進シーケンス発生器を含み、直列ビット流をｍを整数として 固定した長さのｎ×ｍビット疑似ランダム二進シーケンスにスクランプルし、ス クランプルしたデータを出力し、疑似ランダム二進シーケンスの各反復の予め定 められた点でワード同期信号を出力するように構成されたスクランプル手段とを 具備し、コーダはワード同期信号に応じて入力信号のコード化を同期するように 構成され、受信機は、スクランプルされたデータを受信するように構成され、疑 似ランダム二進シーケンス発生器を有し、データを対応する二進シーケンスにデ スクランプルし、対応する二進シーケンスの各反復の予め定められた点で対応す るワード同期信号を出力するように構成されているデスクランプル手段と、デス クランプル手段をスクランプル手段に同期する手段と、デスクランプルされたデ ータを対応するワード整列信号に応じてｎビットワードに組立てるように構成さ れているデコーダ手段とを具備し、それによって、送信機と受信機の間のワード 整列を維持しているデータ通信システム。
4. （４）受信機疑似ランダム二進シーケンス発生器が制御可能な発振器手段により 駆動され、さらに受信機は受信したデータの予め定められた要素を受信機におい て検出するように構成された監視手段を具備し、発振器手段は予め定められた要 素の検出に応答して周波数をロックするために監視手段の出力に応答する請求項 ３記載のシステム。