JPH06237248A - ディジタル通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通信中の暗号鍵の変更を、通信を中断するこ
となく行う。 【構成】 送信側から特殊パタンを含む同期用信号を送
信し、受信側からフレーム同期が確立したことを示す同
期用信号２を受信し、現フレームから超フレームの開始
までのフレーム数を同期用信号３で送信し、これを受信
したことを示す確認の同期用信号４を受信し、その後、
暗号鍵を指定して送信し、その受信を確認後、鍵変更タ
イミングを、超フレーム内の先行するフレーム位置とし
て送信し、これを受信したことを確認後、先の変更タイ
ミングで先に指定した暗号鍵による暗号に切替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディジタル信号に暗
号化等の演算処理を行って伝送し、しかもその演算の方
法、つまり暗号化方法や暗号化の鍵を通信途中で変更す
るようにしたディジタル通信方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば移動通信方式として一定周期のフ
レームを構成し、そのフレーム内のビット配置により通
信チャネル情報と制御チャネル情報とを多重化して伝送
する無線ディジタル通信方式があり、その通信チャネル
情報と制御チャネル情報との両者の情報内容を暗号化し
て伝送することがあるが、その際に、複数のフレームで
超フレームを構成し、その超フレーム同期タイミングを
暗号化処理の同期に用いる。この超フレーム周期を極め
て長くし、かつ、通信を開始する際のフレーム同期手順
でタイミングに関する情報をやりとりして、超フレーム
の開始タイミングの同期を同時に確立する方法がある。

【０００３】この方法を採用して前記例では共通制御チ
ャネルを利用して移動局が基地局と制御信号のやりとり
を行って無線周波数の割り当てを受け、同期を確立し、
通信中になった後に、つまり加入者番号（それまで移動
局番号) による通信に入るが、同一の移動局を複数の加
入者が利用するため、通信の安全性の点から、暗号化の
鍵を変更する場合、両通信ノードでの鍵の変更が食い違
うと通信中の制御チャネル情報による制御信号のやりと
りも不可能になり、通信はもとより制御不能状態に陥
る。

【０００４】従ってこのように通信中に確実に鍵を変更
するためには、通信中の制御チャネル情報を利用して次
に使用する鍵を指定し、その後、無線チャネルの再割当
てを要求、つまり、通信中チャネル切替えを要求し、こ
の通信中チャネル切替えの手順をふんで同期を確立し、
その際に新たな鍵を用いることが考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように通信中チャ
ネル切替え手順で同期を確立すると同時に暗号化の鍵を
変更する方法を採用した場合、暗号化の鍵を変更する際
に、一時的に同期がはずれ再度同期が確立するまでの
間、通信が中断するという欠点が生じる。この発明の目
的は、通信中に暗号化等の演算処理方法を変更する際に
通信が中断することのないディジタル通信方法を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】通常、暗号化のような演
算処理は、通信相手と周期の同期を確立し、その周期内
の時間的位置に対応した演算を情報に施して送信し、受
信側では上記周期内の同一時間的位置に上記演算の逆演
算を受信信号に行って元の情報を得るが、この発明では
演算方法を変更するタイミング情報を上記周期内の先行
する時間的位置情報として通信相手に送信し、そのタイ
ミングに関する情報を通信相手が受信したことを確認し
た後、上記タイミングに関する情報に基づいたタイミン
グで演算方法の変更を行う。

【０００７】

【実施例】送信側において通信チャネル情報と制御チャ
ネル情報が符号化回路１に入力される。符号化回路１で
は、その入力された通信チャネル情報と制御チャネル情
報を、タイムベース２で定められた一定の長さ毎に区切
り、多重化し、誤り訂正符号化、フレーム同期信号付与
等を行う。その符号化回路１の出力は演算回路３で情報
ビットに対して演算鍵設定回路４からの演算鍵に応じた
予め定められた演算処理を行う。この演算鍵は制御回路
５から指定設定される。演算回路３の演算処理は、一般
には毎フレーム同一の演算ではなく、フレーム毎に異な
る。即ち、タイムベース２からのフレームタイミングを
計数するカウンタ６から入力されるフレーム数により時
間経過を認識し、そのフレーム数に応じた演算処理を行
う。例えば、この演算は暗号化処理であり、非常に長い
周期の超フレーム内のフレーム位置で処理が定まる。演
算回路３の出力は、送信回路７により、無線信号に変換
されて送信される。

【０００８】受信側は、送信側と超フレームの同期を最
初に確立してあり、受信回路８で受信された信号はフレ
ーム検出回路９に入力され、フレーム同期信号の検出等
によりフレームタイミングが検出される。一方、受信さ
れた信号は演算回路１０にも入力され、演算鍵設定回路
１１からの演算鍵に応じた演算処理が施される。演算鍵
設定回路１１は制御回路１２から演算鍵が指定設定され
る。この演算鍵は、予め送信側との制御信号の授受によ
り同じ演算鍵を設定し、演算処理は、送信側の処理の逆
演算処理を行う。しかも超フレーム中の同一フレームに
対して送信側の演算と逆の演算を行うため、カウンタ１
３によりフレーム検出回路９で検出したフレームのタイ
ミングを計数し、その計数したフレーム数を演算回路１
０及び制御回路１２へ供給する。これにより、送信側の
元の情報に復元された情報が演算回路１０から得られ、
この情報は符号回路１４により、誤り訂正符号の復号処
理や通信チャネル情報と制御チャネル情報との分離が行
われる。図には示していないが実際には双方向通信に適
用され、図中の送信側に受信側と同様の構成がまた受信
側に送信側と同様の構成が設けられ、逆方向の通信につ
いても、全く同様の処理が行われ、制御チャネル情報の
双方向通信が行われる。

【０００９】図２に、フレーム信号の構成例を示す。特
定のビットパタンであるフレーム同期信号でフレーム位
置を認識できるようにし、そのフレーム同期信号からの
定められた相対位置に制御チャネル情報と通信チャネル
情報とを配置することにより多重化する。一般に通信チ
ャネル情報は、通話している音声をディジタル符号化し
たものや、データサービス用の情報であり、制御チャネ
ル情報は、無線通信のための周波数の再指定等、通信回
線を維持するために必要な制御のための情報である。

【００１０】図３はこの発明の実施例における通信中の
演算鍵の変更手順を示す。通信を開始するために、通信
用の無線チャネルを設定する際に、ある特定パタンの同
期用信号を授受して、ビット同期やフレーム同期を確立
する。この同期用信号の中に超フレームに関する情報を
含めて送受し、超フレームの同期を同時に確立する。こ
れは、例えば、同期用信号１で特定パタンの同期用信号
を送り、これと同期し、つまりフレーム同期した確認を
同期用信号２で受信し、同期用信号３で現フレームから
超フレームの開始位置までのフレーム数を送り、同期用
信号４で同期用信号３の受信フレーム位置から算出され
る超フレームの開始位置までのフレーム数を送り、受信
側で超フレームの同期が確立したことを確認してから、
同期用信号を授受する状態から通常の通信状態に遷移す
ることにより実現できる。一般には同期用信号の受信を
受信失敗する場合があり、同じ同期用信号３や同期用信
号４を連続送信することにより対処するが、超フレーム
の開始位置までのフレーム数は、送信フレーム毎にカウ
ントダウンした値を送る。同期用信号３や同期用信号４
などは制御チャネル情報に対して演算鍵による演算がな
された状態で授受される。

【００１１】以上のように同期が確立して通信状態に遷
移すると、通信状態に入る前に設定された演算鍵に基づ
いた演算、及び逆演算を図１中の演算回路３，１０で実
施する。演算鍵の変更に先立ち、制御チャネル情報で一
方から新しい演算鍵を送り、相手からのその受信確認を
受信する。その制御チャネル情報による送受はそれまで
の演算鍵で演算処理して行う。なおこの新しい演算鍵の
指定（送信) においては、直接演算鍵を転送するのでは
なく、ある値を転送し、両通信ノードに予め設定した秘
密鍵と転送されたある値との定められた演算結果を演算
鍵としてもよい。

【００１２】次に、一方から演算処理の変更タイミング
を示す情報を送信し、その確認を受信してからその変更
タイミングを示す情報に基づくタイミングで演算鍵を変
更した演算に切り替える。変更タイミングを示す情報と
して、変更するフレームの超フレーム内の先行する（現
フレームより先の) フレーム位置を表す値で示せばよ
い。また現フレームから変更するまでのフレーム数で示
し、送信するフレーム毎にカウントダウンする方法でも
よい。一般には、これらの信号の授受の際に信号受信に
失敗する場合があり、それに対処するための確認のとり
かたとして、確認信号が一定時間内に来ない場合に再送
する方法や、確認信号が来るまでは指定信号を無条件に
連続送信する方法等がある。

【００１３】最初に示した変更タイミングまでに信号授
受が成功しそうにないことを検出した場合には、指定動
作の途中に変更タイミングを変更すればよい。演算鍵を
変更した後、変更タイミングに不一致があれば、制御チ
ャネル情報の授受もできなくなるので、フレーム同期用
信号が受信できても制御チャネル情報や通信チャネル情
報の授受ができない場合には、一定時間経過後、元の演
算鍵に戻して、再度変更タイミングの指定を行う等の動
作により、変更の確実性を増すことができる。

【００１４】演算処理が、演算鍵と時刻（超フレーム開
始タイミングからの経過フレーム数) の入力だけで定ま
る場合は、前記実施例を容易に実施できるが、演算処理
が前フレームの演算結果を次フレームの処理に用いる等
の逐次処理をしている場合、即ち、前記２入力だけで即
時に演算できない処理の場合は、変更タイミングを確認
しあってから実際の変更までの間に、変更前の鍵による
通信を継続しながら変更後の演算処理の準備をすること
によりこの発明の実施可能となる。

【００１５】なおこの発明は移動通信における前記移動
局番号による通信から加入者番号による通信への変更に
適用する場合に限らず、一般に通信中に鍵変更のように
演算方法を変更する場合に適用できる。また超フレーム
としては演算処理により、最初の状態に戻らない無限大
周期となる場合もある。しかしその超周期上の時間的位
置、前記例では超フレーム内のフレーム位置は、送信側
及び受信側で同期しているようにされる。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、変
更タイミングを超周期内の時間的位置の情報として送信
し、これを通信相手が受信したことを確認して変更タイ
ミングで演算方法を変更するため通信が中断することな
く通信中に暗号化等の演算処理を変更することができ、
しかもその確実性も高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を実行する通信ノードの構成
を示すブロック図。

【図２】信号のフレーム構成例を示す図。

【図３】この発明の実施例における演算鍵の変更手順を
示す図。

フロントページの続き (72)発明者 今栄 清志 東京都港区虎ノ門二丁目10番１号 エヌ・ ティ・ティ移動通信網株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信側で通信相手と周期の同期を確立
   し、当該周期内の時間的位置に対応した演算を情報に施
   して送信し、受信側で上記周期内の同一時間的位置で上
   記演算の逆演算を受信信号に施して元の情報を得るディ
   ジタル通信方法において、 上記演算の方法を変更するタイミングに関する情報を上
   記周期内の先行する時間的位置情報として上記通信相手
   に送信し、 上記タイミングに関する情報を上記通信相手が受信した
   ことを確認した後、 上記タイミングに関する情報に基づいたタイミングで上
   記演算の方法を変更するディジタル通信方法。