JP2656155B2 - ハンドオフ時における暗号化システムの再同期 - Google Patents

ハンドオフ時における暗号化システムの再同期

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JP2656155B2 JP3516019A JP51601991A JP2656155B2 JP 2656155 B2 JP2656155 B2 JP 2656155B2 JP 3516019 A JP3516019 A JP 3516019A JP 51601991 A JP51601991 A JP 51601991A JP 2656155 B2 JP2656155 B2 JP 2656155B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本出願は、「デジタルセルラ通信用暗号化システム」
と題された係属中の米国特許出願連番第07/556,358号、
そしてまた「セルラ通信システム用連続暗号同期」と題
された係属中の米国特許出願第07/556,102号に関連する
主題を含んでおり、これらの各々はこれと同一日付に出
願され、本発明の譲受人に譲渡されたものである。この
ような出願及びその中の開示を、以下参照のためにここ
に組み入れることにする。
発明の背景 発明の分野 本発明はデジタルセルラ通信システムに関し、更に特
定すれば、このようなシステムにおけるデータ通信の暗
号化のための方法及び装置に関するものである。
従来技術の歴史 セルラ無線通信は、恐らく、全世界の遠隔通信工業に
おいて最も急成長している分野である。セルラ無線通信
システムは、現在稼働中の遠隔通信システムの小さな断
片のみを含むものであるが、この断片は着実に増加し、
そう遠くない将来において遠隔通信市場全体の大部分を
代表するようになるだろうと、広く信じられている。こ
の確信は、ネットワーク内の加入者と接続するために、
主に配線技術に頼っている従来の電話通信ネットワーク
に固有な限界に、基づくものである。標準的家庭用また
は事務所用電話は、例えば、壁の引き出し口即ち電話ジ
ャックにある最大長の電話線を介して接続されている。
同様に、電線が電話の引き出し口を、電話会社の区間内
スイッチング事務所に接続している。したがって、電話
ユーザの行動範囲は、電話線の長さだけでなく、動作可
能な電話引き出し口、即ち区間内スイッチング事務所と
接続された引き出し口の使用可能性によって、制限され
ることになる。実際、セルラ無線システムの発生は、こ
れらの制限を克服し、電話ユーザに彼の効果的に他の人
と通信する可能性を犠牲にすることなく、動き回った
り、または彼の家庭または事務所から移動する自由を与
えるという希望に依るところが大きいのかもしれない。
典型的なセルラ通信システムでは、ユーザ、またはユー
ザの車両が、比較的小さい無線装置を携帯し、これが基
地局と通信し、そしてシステム内の他の移動局及び公衆
切り換え式電話ネットワーク（PSTN）内の陸線側とユー
ザを接続する。
既存のセルラ無線通信システムの重大な不利は、アナ
ログ無線伝送が傍受され得る容易性である。特に、移動
局と基地局との間の通信のいくらか或いは全ては、認証
なしで、単に通信の単一または複数の周波数に適切な電
子式受信器を同調させることによって、モニタすること
ができるのである。したがって、このような受信機への
アクセス及び盗聴に興味を有する者はだれでも、意志が
あれば、そして全く咎めなく、事実上通信のプライバシ
ーを侵害することがてきてしまう。電子的盗聴を違法と
する努力がなされて来たが、このような行動の秘匿性
は、盗聴の全てではなくとも殆どが発見されずに済んで
しまい、したがって罰せられることも、引止められるこ
ともないことを意味する。ある競合者即ち敵が、ある人
の表面上は個人的な電話での会話に「同調させる」こと
を決心する可能性は、これまでセルラ無線通信システム
の急増を妨げ、チェックされないままであり、このよう
なシステムの実業界及び政府での用途の育成力を脅かし
続けるであろう。
最近、未来のセルラ無線遠隔通信システムが、アナロ
グ技術よりむしろデジタルを用いて実施されるであろう
ことが明確になってきた。デシタルへの切り換えは、主
として、システムの速度及び容量に関連する考慮によっ
て、命じられたものである。単一のアナログ、または音
声の無線周波数（RF）チャンネルは、４ないし６のデジ
タルまたはデータの、RFチャンネルを収容することがで
きる。したがって、音声チャンネルを介して伝送する前
に対話をデジタル化することによって、チャンネル容
量、そして結果的にシステム全体の容量は、音声チャン
ネルの帯域を増加させることなく、劇的に増加それ得る
のである。当然の結果として、システムは、大幅に低い
コストで、かなりのより大きな数の移動局を扱うことが
できる。
アナログからデジタルセルラ無線システムへの切り換
えは、基地局と移動局との間の通信の機密性が欠如する
可能性をいくらか改善するが、電子的盗聴の危険性は、
根絶からはかけ離れている。デジタル信号をデコード
し、元の対話を発生できるデジタル受信機を構成するこ
とができるからである。アナログ伝送の場合より、ハー
ドウエアはより複雑となり、手間はより高価となるだろ
うが、デジタルセルラ無線システムにおいて非常に個人
的なまたは高度な慎重さを要する会話が第三者によって
傍受され、もしかすると用いられてシステムのユーザに
損害を与え得る可能性が存続する。更に、電話の会話を
第三者が盗聴する実際の可能性が、自動的にセルラ遠隔
通信の使用を、特定の政府の用途においては、排除して
しまうことになる。特定のビジネスユーザも同様に機密
性が欠如する可能性に敏感であるかもしれない。したが
って、セルラシステムを従来の電線ネットワークに実行
可能な代替物とするためには、通信の機密性が少なくと
もいくつかの回路上で得られなければならない。
一旦デジタル情報（データ）の送信を、無許可のアク
セスから保護するよう決定したなら、データの発起元
（送信者）と意図された受け手（受信者）は、情報を暗
号化及び暗号解読するための秘密の機構について、同意
しなければならない。このような構成は、広く入手可能
であるが、当該送信者と受信者に特定の機密キーを用い
てプログラムできる、特定の暗号化装置を用いるための
相互許可を常に必要とする。同意は、しかしながら、暗
号化技術及び暗号化装置によって用いられる同期の方法
に関する選択も、含まれなければならない。
いくつかの暗号化技術が公知であり、そして従来技術
の暗号化装置によって実施されている。「ブロック置
換」として知られている、１つのこのような技術では、
秘密キービットがデータビットのブロックと混合され
て、暗号化されたデータのブロックを生成する。ブロッ
ク置換を用いて、単に１つのビットのみが異なるデータ
ビットのブロックが、平均でそれらのビット位置の半分
が異なる暗号化されたデータブロックを生成し、その逆
が行なわれる。同様に、１つのビット位置でのみ異なる
暗号化されたデータブロックが、平均でそれらのビット
位置の半分において異なる、暗号解読されたデータブロ
ックを生成する。この形式の暗号化／暗号解読は、暗号
化されたデータの送信時に起こり得るビットエラーの影
響を拡大しがちであり、したがって、デジタル無線通信
に用いるには適切な技術ではない。
別の公知の暗号化技術は、キーストリーム発生器及び
モジュラ算術または有限数学に頼っている。複数の秘密
キービット及び一連のクロックパルスがキーストリーム
発生器に印加され、これがキーストリームと呼ばれる疑
似ランダムビットのストリームを発生する。キーストリ
ームビットは、次に、送信側による送信に先立って、ビ
ット毎にデータビットにモジュロー２の加算が行なわれ
る。受信側によって同一のキーストリーム発生器が用い
られ、同一のキーストリームビットを生成し、次にこれ
が、受信された暗号化データストリームからモジュロー
２の減算を施され、元のデータを復元する。この技術を
適切に実施するには、送信側と受信側のキーストリーム
発生器が同期を取り、受信側で発生されそして暗号化さ
れたデータから減算されたキーストリームが、送信側で
発生されそして元のデータに加入されたキーストリーム
と、調和を取るようにする。
多数の複雑なキーストリームビットを発生し、そして
汎用算術及び論理ユニット（ALU）にて実施され得る暗
号化技術は、最初に述べた「デジタルセルラ通信用暗号
化システム」と題された、係属中の米国特許出願第07/5
56,358号に開示されている。本発明は、暗号化システム
の関連はあるが異なる観点、一般的には、RFリンクを通
じて送信されるデータの暗号化及び暗号解読の同期、そ
して、より具体的には、二重セルラ無線システムにおけ
る、ハンドオフ時の暗号化及び暗号解読の同期に、向け
られたものである。
同期の問題に対する種々の対策が、従来技術の暗号化
システムにおいて見出すことができる。殆どの暗号化シ
ステムでは、同期は、共通の開始状態から特定ビットの
発生までのクロックパルス数についての、送信側と受信
側との間の同意として、見られるようである。他の従来
技術の暗号化システムは、しかしながら、印加されるク
ロックパルス数の連続カウントは保持せず、代わりに、
１つのフレームの開始時においての送信側及び受信側を
同一状態に初期化すること、及びその後の同一数のクロ
ックパルスの印加に頼っている。後者の構成の欠点は、
特定のフレームの間に送信側及び受信側の同期が外れた
場合に、同期を再確立する困難さにある。
更に別の形式の暗号化システムは、既に発生されたキ
ーストリームビット、またはキーストリームビットのブ
ロック数のカウントを保持するカウンタを備えている。
このカウンタの出力ビットは、秘密キービットと組み合
わされて、キーストリームを発生する。送信側及び受信
側のカウンタが、一定に増分されるので、そしてそれ故
デジタル時間／日付クロックの特性を備えているので、
このような暗号化システムは、多くの場合タイムオブデ
イ駆動型暗号化システムと呼ばれている。
タイムオブデイ駆動型暗号化システムの利点は、受信
側カウンタが送信側カウンタとの同期外れに陥り、そし
てシステムが受信側に現在の送信側カウント値を供給す
ることができる場合、受信側カウンタは、最初に戻って
クロックパルスの全履歴を適用する代わりに、直ちに送
信側カウンタ値にリセットされるという事実にある。こ
のようなシステムの困難さは、しかしながら、十分高い
頻度で送信側のカウンタ値を供給して、比較的長い時間
の間、送信側のカウンタ値からの受信側カウンタ値の開
きが原因として起こるエラーの蓄積を回避することであ
る。
タイムオブデイ暗号化システムを同期し、かつ前述の
エラーの蓄積を防止するのに用いることができる連続同
期技術は、最初に述べた「セルラ通信システム用連続暗
号同期」と題された係属中の米国特許出願連番第07/55
6,102号に開示されている。本発明は、二重セルラ無線
システム、即ち、暗号化されたデジタル通信トラフィッ
クが基地局から移動局へ、そして移動局から基地局へ、
同時に送られる、セルラ無線システムのセル間の通信の
ハンドオフ時における、暗号化システムの再同期のため
の方法及び装置を目的としたものである。
セルラ無線システム内のセルの各々は、比較的サイズ
が小さいので、移動局の１つが１つのセルの外に出て別
のセルに移動してしまう可能性は大きい。移動局がセル
ラシステム中を移動している際、それらが１つのセルの
無線適用限度に達し、したがって他のセルによってサー
ビスを受ける方がよい場合がある。確立された通話を１
つのセルから別のものへ切り換える過程は、ハンドオフ
として知られている。セルラシステムは常に、各移動局
を追跡し、そして周囲の基地局の信号強度を定期的に測
定することにより、ハンドオフの必要性を評価してい
る。現在移動局にサービスを行なっている基地局の測定
した信号強度が、所定レベルより低くなった場合、セル
ラシステムは、隣接するセルにおいて別のチャンネルの
利用可能性を判断し、そして音声チャンネル上でのスピ
ーチ通信を中断する高速データメッセージ（ブランク及
びバーストデータメッセージ）を介して、命令を移動ス
テーションに送信し、新しいセルにおいて利用可能な周
波数に再同調を行なう。移動局はスピーチを無音化し、
ブランク及びバーストデータメッセージ内で示された無
線チャンネルに同調させる。スピーチ送信は、可動ステ
ーションが新しいチャンネルに同調させた後、再開され
る。
セルラ無線システムにおける基地局間のハンドオフ
は、基地局の無線適用範囲における限界以外の理由によ
っても起こり得るものである。例えば、１つのチャンネ
ル内での過度な妨害、１つの基地局におけるトラフィッ
クの塞がり、またはハンドオフを助言すべき或いは必要
とする他の種々の利用によって、ハンドオフが実行され
ることがある。更に、異なるセルラシステム間で、移動
局が１つのセルラシステムの無線適用範囲から別の方の
恐らく無関係なセルラシステムに移行する際に、通話を
保持するために、ハンドオフが起き得ることにも、注意
されたい。
セルラシステムにおいて送信がデジタル化されそして
暗号化されると、多くの複雑さがハンドオフの過程に導
入される。１つの基地局内の暗号化システムのカウンタ
が、別の基地局の対応するカウンタと完全に同期が外れ
ることがあるという事実から、１つの実用上の問題が生
じる。これは、商業的に別個な、そして多くの場合競合
する存在によって運営されている基地局に関して、特に
該当することである。ハンドオフに関する問題は、スピ
ーチストリームへの中断を最少にしつつ、新しい基地局
におけるカウンタ値をどのようにして確かめるかという
ことである。これについて、カウント値に関する限り
は、基地局は「マスタ」でなければならないことに、注
意されたい。そうでないと、もし移動局がマスタである
とすると、各基地局は、基地局によってサービスを受け
ている各移動局に対して１つの、多数のカウンタ値を保
持しなければならないことになる。このように、移動局
をマスタに指定すると、タイムシェアリング及びコスト
を削減したハードウエアの使用が、除外されてしまう。
一方、各基地局に単一の全体共通のカウンタ値を有し、
これを用いて基地局によってサービスを受けている移動
局の全ての同期を取るようにすることが、望ましい。要
約すれば、ハンドオフ時に、新しい基地局は、もし必要
であれば、移動局のカウンタをリセットするのに用いら
れる新しいカウンタ値を、移動局に送信しなければなら
ないのである。
暗号化された電話の会話のハンドオフを実行する際の
別の実際上の問題は、陸上ネットワークの要素間、例え
ば、基地局とセルラシステムの運営を調整する移動切り
換えセンタ（MSC）との間、の通信における送信遅れに
よって生じるものである。このような遅れは、新しい基
地局が新しいカウンタ値の同報通信を始める丁度同じ時
刻に、移動局が新しい基地局の周波数に同調させるの
を、妨げてしまうことがある。特に、移動局に新しい基
地局の周波数に同調させるように命令するブランク及び
バーストデータメッセージは、通常MSCによって旧基地
局に送られ、そして移動局に中継される。同時に、MSC
は、新しい基地局に、新しいカウンタ値の同報通信を開
始するように、指図する。しかしながら、MSCと旧基地
局との間の通信リンクにおける送信遅れは、MSCと新基
地局との間の通信リンクにおける送信遅れと必ずしも同
一ではない。例えば、前者の通信リンクは、後者の通信
リンクと同数の信号中継器を有していないかもしれな
い。したがって、移動局が新しい基地局の周波数に同調
されてくる時間から、新基地局が新しいカウンタ値の同
報通信を開始する時間までに、不確定な期間があり得る
のである。
本発明の１つの目的は、移動局を新しい基地局と迅速
に再同期させる第１の手段と、第１の迅速手段が再同期
を達成するのに失敗した場合再同期を保証する第２の手
段を設けることによって、ハンドオフ時にスピーチ即ち
音声トラフィックの流れの中断を最小にすることであ
る。ハンドオフ時のスピーチトラフィックの中断は、セ
ルラシステムが夫々の基地局の同期のための機構を備え
る本発明によって、更に最小化することができる。
発明の概要 一観点において、本発明のシステムは、デジタルセル
ラ遠隔通信ネットワーク内で暗号的にエンコードされた
データを用いた二重通信システムを含んでおり、前記ネ
ットワーク内の第１及び第２の基地局において、あるア
ルゴリズムにしたがって第１の疑似ランダムキーストリ
ームビットが発生される。基地局において、第１のキー
ストリームビットは、データストリームを暗号的にエン
コードするために基地局から１つの移動局へ送られる通
信情報を搬送するデータビットストリームと、そしてデ
ータを通信情報にデコードするために移動局から受信し
た暗号的にエンコードされたデータストリームと、組み
合わせられる。移動局において、前記アルゴリズムにし
たがって第２の疑似ランダムキーストリームビットが発
生される。前記第２のキーストリームビットは、移動局
において、データストリームを暗号的にエンコードする
ために移動局から基地局に送られる通信情報を搬送する
データビットストリームと、そしてデータを通信情報に
デコードするために基地局から受信した暗号的にエンコ
ードされたデータと、組み合わせられる。暗号的にエン
コードされたデータは、第１の基地局から移動局へ、及
び移動局から第１の基地局へ、高データレートメッセー
ジチャンネル上を送信される。第１及び第２のキースト
リームを互いに正確に同期して保持するために、同期情
報が、第１の基地局から移動局に低ビットレートチャン
ネル上を定期的に送信される。第１の基地局から第２の
基地局及び移動局へ、移動局から第２の基地局へのハン
ドオフを示す命令が送られる。ハンドオフ命令に応答し
て、非暗号的にエンコードされた同期情報が、高データ
レート制御チャンネル上を第２の基地局から移動局に、
選択された時間間隔の間送信される。前記第２の基地局
から移動局に、同期情報が低データレート制御チャンネ
ル上を定期的に送信される。移動局は、高データレート
制御チャンネルまたは低データレート制御チャンネルの
いずれかに関する第２の基地局からの同期情報を検索
し、いずれかの検出時に、第２の基地局の第１の疑似ラ
ンダムキーストリームと移動局の第２の疑似ランダムキ
ーストリームとの間の同期を確立して、移動局が暗号的
にエンコードされたデータを第２の基地局に送信するこ
とを可能とする。第２の基地局から移動局への高データ
レート制御チャンネル上の非暗号的にエンコードされた
同期情報の送信は中断され、そして移動局からの正確に
デコード可能に暗号的にエンコードされたデータの第２
の基地局による受信、または前記選択した時間期間の満
了のいずれかに応答して、暗号的にエンコードされたデ
ータの高データレートメッセージチャンネル上の送信が
開始される。
別の観点では、本発明は、デジタルセルラ遠隔通信シ
ステムの基地局と移動局との間で送信されるデジタル通
信データを暗号的にエンコード及びデコードするのに用
いられるキーストリームの発生を再同期させるための方
法及びシステムを含んでいる。同期情報が、基地局から
移動局に、定期的に低ビットレートチャンネル上を送信
されて、各移動局内のキーストリームの、通信している
基地局内のキーストリームとの正確な同期を保持する。
第２の基地局から移動局への暗号的にエンコードされた
データビットの流れを中断し、その代わりに、同期情報
を高ビットレートチャンネル上に、移動局に対して事前
に選択した時間期間の間送信することにより、移動局の
第１の基地局から第２の基地局へのハンドオフを示す信
号が応答される。同期情報は、第２の基地局から移動局
に対して低ビットレートチャンネル上を定期的に送信し
続けられる。第２の基地局による同期情報の高ビットレ
ートチャンネル上の送信を中断し、そして第２の基地局
から移動局への暗号的にエンコードされたデータビット
の送信を再開することによって、再同期が行なわれたこ
とを示す、移動局からの正確にデコード可能な暗号的に
エンコードされたデータビットの、第２の基地局による
受信、または事前に選択した時間期間の満了のいずれか
が、応答される。
図面の簡単な説明 次の図面を参照することによって、本発明はよりよく
理解され、その多数の目的及び利点は当業者には明白と
なろう。
第１図は、移動切り換えセンタ、複数の基地局及び複
数の移動局を含む、セルラ無線通信システムの図式表現
である。
第２図は、本発明のシステムの一実施例にしたがって
用いられる移動局の装備の概略ブロック図である。
第３図は、本発明のシステムの一実施例にしたがって
用いられる基地局の装備の概略ブロック図である。及び
第４図は、本発明にしたがって構成された二重暗号化シ
ステムの概略ブロック図である。
好適実施例の詳細な説明 まず第１図を参照すると、そこには本発明が全体的に
関係するタイプの、従来のセルラ無線通信システムが図
示されている。第１図において、任意の地理的領域が、
複数の連続無線適用範囲、即ちセルC1−C10に分割され
たものと、見ることができる。第１図のシステムは10個
のセルのみを含むものとして示されているが、実際には
セル数はそれより遥かに多いことは、明確に理解されよ
う。
セルC1−C10の各々に関連し、その中に配置されてい
るのは、複数の基地局B1−B10の対応する１つとして示
された基地局である。基地局B1−B10の各々は、当該技
術においてよく知られているように、送信機、受信機及
び制御器を備えている。第１図では、基地局B1−B10
は、夫々セルC1−C10の中央に配置され、全方向性アン
テナを装備されている。しかしながら、セルラ無線シス
テムの別の構成では、基地局B1−B10は、周辺近くに、
またそうでなければ、セルC1−C10の中央から離して配
置されてもよく、全指向的または単一指向的にセルC1−
C10を無線信号で照明することができる。したがって、
第１図のセルラ無線システムの表現は、例示のみの目的
のためのものであり、セルラ無線システムの可能な実施
態様における制限として意図されたものではない。
第１図への参照を続けると、複数の移動局M1−M10
が、セルC1−C10の中に見出されよう。再び、10台の移
動局のみが第１図に示されるが、実用では移動局の実際
の数はそれよりかなり大きく、基地局の数を常に超過す
ることが、理解されよう。更に、セルC1−C10のいくつ
かには、移動局M1−M10が見出されないが、移動局M1−M
10がセルC1−C10のいずれか特定の１つに存在するかし
ないかは、１つのセル内のある位置から別の位置、或い
は１つのセルから隣接または近くのセルに徘徊する移動
局M1−M10の各々の個々の望みにしたがうものと、理解
されよう。移動局M1−M10の各々は、基地局B1−B10の１
つ以上、及び移動切り換えセンタMSCを介して、電話通
話を開始または受信することができる。移動切り換えセ
ンタMSCは、通信リンク、例えばケーブルによって、例
示的な基地局B1−B10の各々及び、図示しない固定公衆
切り換え電話ネットワーク（PSTN）、または統合された
システムデジタルネットワーク（ISDN）設備を備えた同
様の固定ネットワークに接続されている。移動切り換え
センタMSCと基地局B1−B10と間、または移動切り換えセ
ンタMSCとPSTNまたはISDNとの間の関連する接続は、第
１図に完全には示されていないが、当業者にはよく知ら
れたものである。同様に、セルラ無線システムには、１
つ以上の移動切り換えセンタを備えていること、及び各
々の追加した移動切り換えセンタを、異なるグループの
基地局及び他の移動切り換えセンタに、ケーブルまたは
無線リンクを介して、接続してあることも、公知であ
る。
セルC1−C10の各々を、複数の音声即ちスピーチチャ
ンネルと少なくとも１つのアクセスまたは制御チャンネ
ルとに、割り当てる。制御チャンネルは、それらのユニ
ットへ送信それた及びから受信された情報によって、移
動局の動作を制御または監督するために、用いられる。
このような情報は、移動局が１つのセルの無線適用範囲
外に、そして別のセルの無線適用範囲内に移動する際
の、入来する通話信号、出立する通話信号、ページ信
号、ページ応答信号、位置登録信号、音声チャンネル割
り当て、保守指令、及び「ハンドオフ」指令を含むこと
ができる。制御または音声チャンネルは、アナログまた
はデジタルモード、またはそれらの組み合わせのいずれ
かで、動作することができる。デジタルモードでは、音
声または制御信号のようなアナログメッセージは、RFチ
ャンネルを通じた送信の前に、デジタル信号表現に変換
される。コンピュータによって或いはデジタル化された
音声装置によって発生されたもののような、純粋なデー
タメッセージは、デジタルチャンネルを通じて直接フォ
ーマット及び送信してもよい。
時分割多重（TDM）を用いているセルラ無線システム
では、複数のデジタルチャンネルが、共通のRFチャンネ
ルを共有することができる。RFチャンネルは、一連の
「タイムスロット」に分割され、各々異なるデータ源か
らの情報のバーストを含み、かつガードタイムによって
互いに分離されており、更にタイムスロットは、当該技
術ではよく知られているように、「フレーム」にグルー
プ化されている。フレーム当たりのタイムスロットの数
は、RFチャンネルによって収容されるよう試みられたデ
ジタルチャンネルの帯域に依存して変化する。フレーム
は、例えば３つのタイムスロットから成り、各々１つの
デジタルチャンネルに割り当てられる。ここで論じられ
る本発明の一実施例では、１フレームは、３つのタイム
スロットを含むように、指定されている。しかしなが
ら、本発明の教示は、フレーム当たりいかなる数のタイ
ムスロットを利用しているセルラ無線システムにでも、
同等に応用可能であることが、明確に理解されよう。
次に第２図を参照すると、そこには、本発明の一実施
例にしたがって使用される移動局の装備の概略ブロック
図が示されている。第２図に例示されている装備は、デ
ジタルチャンネルを通じた通信用に、用いられるもので
ある。マイクロフォン100によって検出され、移動局に
よる通信用に用いられる音声信号は、入力として、スピ
ーチコーダ101に与えられ、これがアナログ音声信号を
デジタルデータビットストリームに変換する。データビ
ットストリームは、次に、デジタル通信の時分割多重ア
クセス（TDMA）技術にしたがって、データパケット即ち
メッセージに分割される。高速関連制御チャンネル（FA
CCH）発生器102は、制御または監督メッセージを、セル
ラ無線システム内の基地局と交換する。従来のFACCH発
生器は、「ブランクアンドバースト」状に動作し、これ
によって、ユーザフレームのデータが無音化され、FACC
H発生器102によって発生された制御メッセージが高速度
で送信される。
FACCH発生器102のブランクアンドバースト動作とは対
照的に、低速関連制御チャンネル（SACCH）発生器103
は、連続的に制御メッセージを基地局と交換する。SACC
H発生器の出力は、固定バイト長、例えば、12ビットを
割り当てられ、そしてメッセージ列（フレーム）内に各
タイムスロットの一部として含まれる。チャンネルコー
ダ104、105、106は、スピーチコーダ101、FACCH発生器1
02及びSACCH発生器103に、夫々接続されている。チャン
ネルコーダ104、105、106の各々は、スピーチコード内
の重要なデータビットを保護する畳み込みエンコーディ
ングの技術と、７ビットのエラーチェックを計算するた
めに、スピーチコーダフレーム内の最上位ビット、例え
ば12ビットが用いられるサイクリックリダンダンシチェ
ック（CRC）を用いて入来データを操作することによっ
て、エラー検出及び回復を行なう。
再び第２図を参照して、チャンネルコーダ104、105
は、デジタル化した音声メッセージの、FACCH監督メッ
セージとの時分割多重化のために用いられる、マルチプ
レクサ107に接続されている。マルチプレクサ107の出力
は、２−バーストインターリーバに結合されており、こ
れが、移動局によって送信される各データメッセージ
（例えば、260ビットを含むメッセージ）を、２つの連
続タイムスロットに配置された２つの同等であるが別個
の部分（各部分は130ビットを含む）に分割する。この
ようにして、レイリー（Rayleigh）フェーディングの劣
化効果を大幅に減少させることができる。２−バースト
インターリーバ108の出力は、入力として、モジュロー
２加算器109に与えられ、ここで、送信すべきデータ
は、上記の関連米国特許出願「デジタルセルラ通信用暗
号化システム」に記載されたシステムにしたがって発生
され得る、疑似ランダムキーストリームとの論理的モジ
ュロー２の加算によって、ビット毎に暗号化される。チ
ャンネルコーダ106の出力は、入力として、22−バース
トインターリーバ110に与えられる。22−バーストイン
ターリーバ110は、SACCHデータを、22個の連続タイムス
ロットに分割するが、各々は12バイトの制御情報から成
る１バイトによって占められている。インターリーブさ
れたSACCHデータは、バースト発生器111への入力の１つ
を形成する。バースト発生器111への別の入力は、モジ
ュロー２加算器109の出力によって与えられる。バース
ト発生器111は、データの「メッセージバースト」を生
成するが、各々は、以下に更に説明するように、タイム
スロット識別子（TI）、デジタル確認カラーコード（DV
CC）、制御または監督情報、及び送信すべきデータを含
んでいる。
１フレーム中のタイムスロットの各々にて送信される
のは、タイムスロットの識別及び受信機の同期に用いら
れるタイムスロット識別子（TI）と、適切なチャンネル
がデコードされていることを保証するデジタル確認カラ
ーコード（DVCC）である。本発明のフレーム例では、１
組の３つの異なる28ビットのTIが、各タイムスロットに
対して１つ定義され、一方、同一の８ビットDVCCが３つ
のタイムスロットの各々の中で送信される。TI及びDVCC
は、第２図に示すように、バースト発生器111に接続さ
れた同期語/DVCC発生器112によって、移動局内に与えら
れる。バースト発生器111は、モジュロー２加算器109、
22−バーストインターリーバ110及び同期語/DVCC発生器
112の出力を組み合わせて、各々データ（260ビット）、
SACCH情報（12ビット）、TI（28ビット）、コード化さ
れたDVCC（12ビット）、及びEIA/TIA IS−54によって
指定されたタイムスロットフォーマットにしたがって統
合されることのできる合計324ビットに対する12の区切
りビットから成る、一連のメッセージバーストを発生す
る。
メッセージバーストの各々は、先に論じたように、１
つのフレームに含まれる３つのタイムスロットの１つの
中で送信される。バースト発生器111は、イコライザ113
に接続され、これは１つのタイムスロットの送信を、他
の２つのタイムスロットの送信と同期させるのに必要な
タイミングを与える。イコライザ113は、基地局（マス
タ）から移動局（スレーブ）に送られるタイミング信号
を検出し、それによってバースト発生器111を同期させ
る。イコライザ113は、TI及びDVCCの値をチェックする
ために用いることもできる。バースト発生器111は、20m
sのフレームカウンタ114にも接続されており、これは、
20ms毎、即ち送信されるフレーム毎に、移動局によって
印加される暗号化コードを更新するのに用いられる。暗
号化コードは、数学アルゴリズムを用い、各移動局に対
して唯一であるキー116の制御の下に、暗号化ユニット1
15によって発生される。このアルゴリズムは、関連米国
特許出願「デジタルセルラ通信用暗号化システム」に記
載されたシステムにしたがって、疑似ランダムキースト
リームを発生するのに用いることができる。
バースト発生器111によって生成されたメッセージバ
ーストは、RF変調器117に、入力として与えられる。RF
変調器117は、π/4−DQPSK技術（π/4シフトされた、差
動的エンコード直角位相シフトキー）にしたがって、搬
送波周波数を変調するために用いられる。この技術の使
用は、移動局によって送信される情報は、差動的にエン
コードされる、即ち、２つのビットシンボルが、位相の
４つの可能性のある変化、＋または−π/4及び＋または
−３π/4、として、送信されることを暗示している。選
択された送信チャンネルに対する搬送波周波数は、送信
周波数合成器118によって、RF変調器117に供給される。
RF変調器117のバースト変調された搬送波信号出力は、
出力増幅器119によって増幅され、そしてアンテナ120を
介して、基地局に送信される。
移動局は、受信機122に接続されているアンテナ121を
介して、基地局からのバースト変調された信号を受信す
る。選択された受信チャンネルに対する受信機搬送波周
波数は、受信周波数合成器123によって発生され、RF復
調器124に供給される。RF復調器124は、受信した搬送波
信号を中間周波数信号に復調するのに用いられる。この
中間周波数信号を、更にIF復調器125によって復調し、
π/4−DQPSK変調の前に存在していたような元のデジタ
ル情報を復元する。このデジタル情報は、次にイコライ
ザ113を通って、シンボル検出器126に達し、イコライザ
114によって与えられたデジタルデータの２−ビットシ
ンボルフォーマットを、単一ビットのデータストリーム
に変換する。
シンボル検出器126は、２つの別個の出力、即ち、デ
ジタル化されたスピーチデータとFACCHデータとから成
る第１の出力と、SACCHデータから成る第２の出力と
を、生成する。第１の出力は、２−バーストデインター
リーバ128に接続されているモジュロー２加算器127に供
給される。モジュロー２加算器127は、暗号化ユニット1
15に接続されており、データを暗号化するために基地局
内の送信機によって用いられる疑似ランダムキーストリ
ームを、ビット毎に、減算することによって、暗号化さ
れ送信されたデータを暗号解読するのに用いられる。モ
ジュロー２加算器127及び２−バーストデインターリー
バ128は、２つの連続したフレームのデジタルデータか
ら得られた情報を組み立てそして再構成することによっ
て、スピーチ/FACCHデータを再構築する。２−バースト
デインターリーバ128は、２つのチャンネルデコーダ12
9、130に結合されており、これらはコード化と逆の過程
を用いて畳み込み状にエンコードされたスピーチ/FACCH
データをデコードし、サイクリックリダンダンシチェッ
ク（CRC）ビットをチェックして、エラーが発生してい
ないか判断する。チャンネルデコーダ129、130は、一方
でスピーチデータ、そして他方でいずれかのFACCHデー
タ間の相違を検出し、スピーチデータ及びFACCHデータ
を、スピーチ検出器131及びFACCH検出器132に、夫々差
し向ける。スピーチ検出器131は、チャンネルデコーダ1
29によって供給されたスピーチデータを、スピーチコー
ダアルゴリズム、例えばVSELPにしたがって処理し、そ
して基地局によって送信され移動局によって受信された
スピーチ信号を表わすアナログ信号を発生する。次に、
フィルタ処理技術を用いて、スピーカ133による同報通
信に先立って、前記アナログ信号の品質を高めることも
できる。FACCH検出器132によって検出されたいかなるFA
CCHメッセージも、マイクロプロセッサ134に送られる。
シンボル検出器126の第２の出力（SACCHデータ）は、
22−バーストデインターリーバ135に供給される。22−
バーストデインターリーバ135は、22の連続フレームに
わたって広げられたSACCHデータの再組み立て及び再構
成を行なう。22−バーストデインターリーバ135の出力
は、入力として、チャンネル検出器136に与えられる。S
ACCHメッセージは、SACCH検出器137によって検出され、
制御情報がマイクロプロセッサ134に転送される。
マイクロプロセッサ134は、移動局の活動、及び移動
局と基地局との間の通信を制御するものである。基地局
から受信したメッセージにしたがって、マイクロプロセ
ッサ134によって決定が行なわれ、そして移動局によっ
て測定が行なわれる。マイクロプロセッサ134は、端末
キーボード入力及び表示出力ユニット138も、備えてい
る。キーボード及び表示ユニット138は、移動局のユー
ザが、基地局と情報を交換できるようにするものであ
る。
次に、第３図を参照すると、本発明にしたがって用い
られる基地局の装備の概略ブロック図が示されている。
第２図に示された移動局の装備を、第３図に示された基
地局機器と比較すると、移動局及び基地局によって用い
られている装備の多くは、構造及び機能において、実質
的に同一であることが、示される。このような同一の装
備は、便宜上そして一貫性のために、第２図に関連して
用いたものと同一の参照番号を第３図に付番するが、第
３図ではダッシュ（′）を付加えることによって、区別
することにする。
しかしながら、移動局と基地局装備との間には幾らか
の細かい相違がある。例えば、基地局は、１本のみでは
なく、２本の受信アンテナ121′を有する。受信アンテ
ナ121′の各々に関連するのは、受信機122′、RF復調器
124′、そしてIF復調器125′である。更に、基地局は、
プログラマブル周波数組み合わせ器（combiner）118A′
を備えており、これは送信周波数合成器118′に接続さ
れている。周波数組み合わせ器118A′と送信周波数合成
器118′は、適用可能なセルラ周波数再使用計画にした
がって、基地局によって用いられるRFチャンネルの選択
を遂行する。基地局は、しかしながら、移動局にあるユ
ーザキーボード及び表示ユニット138に類似したユーザ
キーボード及び表示ユニットを備えていない。しかし、
これは、２つの受信機122′の各々から受信した信号を
測定するため、そしてマイクロプロセッサ134′に出力
を与えるために接続された信号レベルメータ100′を備
えている。移動局と基地局との間の装備におけるその他
の相違も存在するが、それは当該技術ではよく知られた
ものである。
これまでの議論は、本発明のシステムの動作環境に焦
点を当てたものであった。本発明の一特定実施例の具体
的な説明が続く。先に開示し、以後用いられるように、
「キーストリーム」という用語は、例えば、RFチャンネ
ルのような、送信または媒体への記憶に先立ってデジタ
ル的にエンコードされた、無許可のアクセスを受けやす
い、メッセージまたはデータ信号を暗号化するのに用い
られる疑似ランダムな一連の二進ビットまたはビットブ
ロックを意味する。「キーストリーム発生器」は、複数
のビットから成る秘密キーを処理することによって、キ
ーストリームを発生する装置を意味する。暗号化は、単
に、キーストリームの暗号化されるデータへのモジュロ
ー２加算によって、実行することができる。同様に、暗
号解読は、暗号化されたデータからのキーストリームの
同一コピーのモジュロー２減算によって実行されても良
い。以下に続く説明において、用語「暗号化」、「暗号
的エンコード」、「暗号化」及び「スクランブル」、並
びにその派生語は、相互交換可能に用いられる。
総じて言えば、キーストリーム発生器は、夫々第２及
び第３図の要素115及び115′によって表わされる、比較
的小数の秘密ビット、即ち要素116及び116′で表わされ
る秘密キーを、送信（または記憶）に先立ってデータメ
ッセージを暗号化するのに用いられる、かなり大きな数
のキーストリームビットに拡張する機能を提供するもの
である。エンコードされたメッセージを暗号解読するに
は、受信機は、そのメッセージを暗号化するのに用いら
れたキーストリームビットへのインデックスを「知っ
て」いなければならない。言い換えれば、受信機は、同
一キーストリーム発生器を有し送信機と同一キーストリ
ームビットを生成するのみならず、メッセージを適切に
デコードする場合、受信機のキーストリーム発生器を送
信機のキーストリーム発生器と同期して動作させなけれ
ばならない。通常、同期は、キーストリームビットの発
生に参加したビット、ブロックまたはメッセージカウン
タのような、内部メモリ素子毎の内容を、エンコーディ
ングシステムからデコーデイングシステムまで定期的に
送信することによって、達成される。しかしながら、同
期は、二進カウンタのような算術的ビットブロックカウ
ンタを用い、キーストリームビットの新しいブロックが
生成される毎にそれらのカウンタをある量だけ増分する
ことにより、簡素化することができる。このようなカウ
ンタは、リアルタイム、即ち、時間、分、秒、のクロッ
クチェーンの一部を形成することができる。後者の形式
のカウンタに頼るキーストリーム発生器は、先に引用し
た、「タイムオブデイ」駆動型キーストリーム発生器と
して知られている。
一般的に、本発明は二重暗号キーストリーム発生器を
用いて、基地局の移動局への方向または移動局の基地局
への方向のいずれかの同期が、別の方向の同期も確立す
るようにしたものである。ハンドオフの場合、迅速第１
再同期手段が、一方向のみ、例えば、基地局から移動局
への音声チャンネルを一時的に停止して、同期情報、例
えば、新基地局のカウント値を、このような一方向に送
信する。第１再同期手段は、同期情報を送信するのを中
止し、そして成功した再同期の指示、例えば、移動局か
らの正確に暗号化されたスピーチの受信が、他方向で検
出されたら直ちに、音声チャンネルのこのような一方向
を開放する。そして、このような一方向のスピーチトラ
フィックの送信が、成功した再同期のこのような検出の
後に、再開される。成功した再同期が行なわれたが他方
向への送信不良によって検出されていない場合に、この
ような一方向を同期情報の連続送信で占領してしまうこ
とを回避するために、第１迅速同期手段がそのような一
方向を中止する時間長に、上限が設定される。このよう
な時間長（タイムアウト）は、ネットワークの遅れの不
確実性にも拘わらず、少なくとも１回の同期情報送信を
受信するに十分な程長く、移動局が新基地局に同調して
あることを保証するのに、十分なものである。タイムア
ウト後、再同期情報が、第２の再同期手段によって、よ
り遅い速度で、トラフィックデータと多重化される低速
関連制御チャンネル（SACCH）のビットストリームを通
じて、与えられる。
次に第４図を参照すると、そこには本発明にしたがっ
て構成された二重暗号化システムの概略ブロック図が示
されている。第４図に示される暗号化システムは、音声
チャンネルの両方向、即ち基地局の移動局への方向及び
移動局の基地局への方向への、スピーチトラフィックの
暗号化及び暗号解読に用いられるものである。キースト
リーム発生器201、202は、夫々移動局と基地局とにおい
て、2N個の疑似ランダム出力ビット（キーストリーム）
を生成する。疑似ランダムビットは、複数の固定ビット
と、2Nビットの各ブロック生成後に変化する複数の可変
ビットとの関数である。固定ビットは、例えば、秘密キ
ー215のビットから成るものとすることができる。可変
ビットは、ブロックカウンタ207、208の状態値からなる
ものとすることができるが、より一般的には、夫々キー
ストリーム発生器201、202に関連するフリップフロップ
即ち内部メモリ素子のいくつかまたは全ての状態値から
成るものとすることができる。通信リンクの一端、例え
ば基地局では、2Nビットのブロックの最初のＮ疑似ラン
ダムビットが暗号化に用いられ、一方２番目のＮ疑似ビ
ットが暗号解読に用いられる。他端、例えば、移動局で
は、使用法が逆転する、即ち、最初のＮビット（１から
Ｎ）が暗号解読に用いられ、そして２番目のＮビット
（Ｎ＋１から2N）が暗号化に用いられる。
暗号化及び暗号解読は、通信リンクの一端では、夫々
モジュロー２加算器203、206において、そして、他端で
は夫々モジュロー２加算器205、204において、キースト
リームビットの一連のメッセージ即ちFACCHビットへの
ビット毎のモジュロー２の加算によって、実行される。
モジュロー２加算器203、204、205、206の各々は、複数
の排他的オア（XOR）ゲートから構成することができ
る。モジュロー２の加算及びモジュロー２の減算は、同
一の演算なので、送信側で暗号化用に用いられる同一キ
ーストリームの受信側での２度めの加算で、元のメッセ
ージ即ちFACCHビットを復元する。このようなビット毎
の暗号化／暗号解読技術は、誤って受信されたビット
が、暗号解読後に結果として１ビットのエラーのみが生
じるという点において、無線通信のエラーに対する耐性
の増加を示すものである。特定の暗号化／暗号解読技術
は、しかしながら、本発明の動作と一体ではなく、例え
ば、メッセージ即ちFACCHビットが送信された信号に含
まれる順序、即ち置換（transposition）を制御するた
めに、キーストリームビットが同等に用いられてもよ
い。同様に、モジュロー２の加算と置換技術との組み合
わせは、本発明の教示から逸脱することなく、用いるこ
とができる。第４図に示した構成物の多くのものが同様
に第１−３図にも示されており、第４図に関連して論じ
ていないが、それらの動作及び機能は先に既に延べられ
ていることに気付かれよう。
移動局の旧基地局から新基地局へのハンドオフの間、
旧基地局は、先に論じたように、移動局にハンドオフ命
令を送る。ハンドオフ命令は、新基地局を認識し同調す
るために移動局によって用いられる、関連する周波数ま
たはタイムスロット数のような、ある識別情報を含んで
いる。ハンドオフ命令を受信すると、移動局は、新基地
局の周波数またはタイムスロットに同調する。いくつか
の従来技術のシステムでは、移動局も、直ちに新基地局
の周波数またはタイムスロットを通じて送信を開始し、
これによって旧基地局との全ての接触を断絶する。いか
なる場合でも、ハンドオフの終了時には、移動局は新基
地局からの送信を受信し、かつ新基地局の周波数で送信
する用意ができている。同様に、新基地局は、移動局に
送信し、かつそこからの送信を受信する用意ができてい
る。
セルラシステムが、新及び旧基地局のキーストリーム
発生器が同期していること、例えば、新基地局のブロッ
クカウンタの値が旧基地局のブロックカウンタの値と同
一であることを保証する同期機構を備えていないと、移
動局のキーストリーム発生器は、ハンドオフに続く新基
地局のキーストリーム発生器との同期が外れてしまう。
このような場合に、そして本発明にしたがって同期を回
復するには、新基地局は、同期情報、例えば、新基地局
内のブロックカウンタの現在値を、第２−３図に関連し
て既に論じたブランク及びバースト法で、高速関連制御
チャンネル（FACCH）のような高データレート制御チャ
ンネルを通じて、移動基地に送信する。同期情報は、暗
号化されずに送信されるので、暗号同期がなくても移動
局はそれを理解し、そしてそれに基づいて行動すること
ができる。加えて、新基地局は、これも第２−３図に関
連して論じたより遅い副多重化したSACCHのような、低
データレート制御チャンネルに関する同一同期情報を、
同時に送信する。移動局は、同期情報送信用のFACCH及
びSACCHを走査し、いずれかを検出した時に、同期情報
を用いて移動局のキーストリーム発生器を再同期させ、
例えば、移動局のブロックカウンタの値を更新する。移
動局は、その後、正確に暗号化されたメッセージ及び／
またはFACCHトラフィックを、高データレートメッセー
ジチャンネルを通じて新基地局に送信することができ
る。移動局からの正確に暗号化されたトラフィックの受
信を検出した時、基地局はFACCHを通じての暗号化され
ていない同期情報の送信を中止し、暗号化されたメッセ
ージまたはFACCHトラフィックの送信を、既にこのよう
なトラフィックを暗号解読することができる移動局に対
して開始する。このようにして、基地局と移動局との間
の二重通信リンクが再確立される。
いずれかの理由、例えば、逆チャンネル、即ち、移動
局の基地局への方向、のみに存在する干渉のために、移
動局から基地局への正確に暗号化されたトラフィックの
検出が遅れたとすると、ブランク及びバーストFACCH送
信フォーマットがスピーチを無音化し、両方向でトラフ
ィックの流れを中断させてしまうので、順チャンネル、
即ち、基地局から移動局がFACACHを通じて同期信号を漠
然と続けることは、望ましくない。結果的に、同期情報
の何回かのFACCH送信の後（タイムアウト期間）、基地
局は、本発明によれば、それ以上の同期情報のFACCH送
信を中止し、そして暗号化されたメッセージまたはFACC
Hトラフィックの送信を再開する。スピーチトラフィッ
クの中断を最少化するという望みの他に、後者の方法を
支援する別の理由がある。第１に、移動局から新基地局
の方向における潜在的な遅れのために、同期情報がFACC
Hを通じて移動局によって受信されているが、移動局か
らの適切に暗号化された送信が遅れているという可能性
が存在するからである。第２に、同期情報のFACCH送信
をし損ねたとしても、移動局の再同期は、しかしなが
ら、同一同期情報のSACCH送信によって、達成できるか
らである。
タイムアウトの長さは、個々の状況に適合するように
選択的に変更することができるネットワークのパラメー
タであることは、認められよう。セルラシステムが全て
の基地局全体の同期を保証する同期機構を備えているよ
うな極端な場合では、FACCHを通じての同期情報の送信
は不要である、即ち、タイムアウト長はゼロとなり、そ
してトラフィックの中断は、絶対的な最少に保持される
であろう。
基地局が互いに同期していない一般的な場合では、本
発明によるハンドオフ及び再同期の際、移動局のキース
トリーム発生器が以前の状態にリセットされる、例え
ば、移動局のブロックカウンタがリセットされること
は、起こり得ることである。以前に用いたキーストリー
ムのパターンの繰り返しを防止するために、ハンドオフ
カウンタを、基地局及び移動局の各々に備えてもよい。
このハンドオフカウンタは、通話の設定時に初期化さ
れ、各ハンドオフによって増分される。ハンドオフカウ
ンタの出力は、生成された出力ビット列が各々別のカウ
ンタ値と全く異なるようにして、入力としてキーストリ
ーム発生器に与えられる。これまでの説明は、本発明の
ある特定の実施例を示したに過ぎない。しかしながら、
当業者は、本発明の精神及び範囲から実質的に逸脱する
ことなく、多くの修正及び変更が可能であることを認め
るであろう。したがって、ここに述べた本発明の形式は
単に一例であって、以下の特許請求の範囲に規定された
本発明の範囲に対する限定として意図したものではない
ことは、明確に理解されよう。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｑ 7/28

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】デジタルセルラ遠隔通信ネットワーク内で
    暗号的にエンコードされたデータを用いた二重通信シス
    テムにおいて、 前記ネットワーク内の第１の基地局において、あるアル
    ゴリズムに従って第１の疑似ランダムキーストリームの
    ビットを発生する段階と、 前記第１の基地局において、前記第１のキーストリーム
    のビットを、データストリームを暗号的にエンコードす
    るために前記第１の基地局から１つの移動局へ送られる
    べき通信情報を搬送する前記データストリームのビット
    と組み合わせ、また、前記データを通信情報にデコード
    するために前記移動局から受信した暗号的にエンコード
    されたデータのストリームと組み合わせる段階と、 前記移動局において、前記アルゴリズムに従って第２の
    疑似ランダムキーストリームのビットを発生する段階
    と、 前記移動局において、前記第２のキーストリームのビッ
    トを、データストリームを暗号的にエンコードするため
    に前記移動局から前記第１の基地局へ送られるべき通信
    情報を搬送する前記データストリームのビットと組み合
    わせ、また、前記データを通信情報にデコードするため
    に前記第１の基地局から受信した暗号的にエンコードさ
    れたデータのストリームと組み合わせる段階と、 暗号的にエンコードされたデータを、前記第１の基地局
    から前記移動局へ、また、前記移動局から前記第１の基
    地局へ、高データレートメッセージチャンネル上で送信
    する段階と、 前記第１及び第２のキーストリームを互いに同期させる
    ために、同期情報を、前記第１の基地局から前記移動局
    へ、低データレート制御チャンネル上で周期的に送信す
    る段階と、 第２の基地局に対する前記移動局のハンドオフを示す命
    令を、前記第１の基地局から前記移動局へ送る段階と、 前記第２の基地局において、前記アルゴリズムに従って
    第３の疑似ランダムキーストリームのビットを発生する
    段階と、 前記ハンドオフ命令に応答して、前記第２と第３のキー
    ストリームを互いに同期させるために、非暗号的にエン
    コードされた同期情報を、前記第２の基地局から前記移
    動局に、高データレート制御チャンネル上で、選択され
    た時間間隔の間、送信する段階と、 前記第２と第３のキーストリームを互いに同期させるた
    めに、同期情報を、前記第２の基地局から前記移動局
    に、低データレート制御チャンネル上で周期的に送信す
    る段階と、 前記移動局において、前記第２の基地局からの同期情報
    を、前記高データレート制御チャンネルまたは前記低デ
    ータレート制御チャンネルのいずれか上で検索し、いず
    れかの検出時に、前記移動局の第２の疑似ランダムキー
    ストリームを前記第２の基地局の前記第３の疑似ランダ
    ムキーストリームに同期させる段階と、 前記第２の基地局から前記移動局への前記高データレー
    ト制御チャンネル上の非暗号的にエンコードされた同期
    情報の送信を中断し、前記移動局からの正確にデコード
    可能な暗号的にエンコードされたデータの前記第２の基
    地局による受信、または前記選択された時間間隔の満了
    のいずれかに応答して、暗号的にエンコードされたデー
    タの高データレートメッセージチャンネル上の送信を開
    始する段階と、 を含んでいる前記方法。
  2. 【請求項２】デジタルセルラ遠隔通信ネットワーク内で
    暗号的にエンコードされたデータを用いた二重通信シス
    テムにおける、請求項１記載の方法において、 前記高データレート制御チャンネルは、高速関連制御チ
    ャンネルであり、 前記低データレート制御チャンネルは、低速関連制御チ
    ャンネルである、 前記方法。
  3. 【請求項３】デジタルセルラ遠隔通信ネットワーク内で
    暗号的にエンコードされたデータを用いた二重通信シス
    テムにおける、請求項１記載の方法において、 前記事前に選択された時間間隔は、前記高データレート
    制御チャンネル上の非暗号的にエンコードされた同期情
    報の、事前に選択された送信回数によって規定される、
    前記方法。
  4. 【請求項４】デジタルセルラ遠隔通信ネットワーク内で
    暗号的にエンコードされたデータを用いた二重通信シス
    テムにおける、請求項１記載の方法において、 それぞれ前記第１及び第２の基地局における前記第１及
    び第３の疑似ランダムキーストリームが互いに同期する
    とき、前記第２の基地局から前記移動局への、前記高デ
    ータレート制御チャンネル上の非暗号的にエンコードさ
    れた同期情報の送信を中断し、暗号的にエンコードされ
    たデータの前記高データレートメッセージチャンネル上
    の送信を開始する段階をさらに含んでいる、 前記方法。
  5. 【請求項５】デジタルセルラ遠隔通信ネットワーク内で
    暗号的にエンコードされたデータを用いた二重通信シス
    テムにおける請求項１記載の方法において、 前記アルゴリズムに従って前記第１、第２、第３の疑似
    ランダムキーストリームの内の一つを発生する前記段階
    の各々は、ハンドオフカウンタ内に記憶された値を保持
    し、前記疑似ランダムキーストリームの内の一つを前記
    カウンタに記憶されている値の関数として発生し、前記
    移動局への通話設定時に前記カウンタ内に記憶されてい
    る値を初期化し、そして通話の間に該移動局が新しい基
    地局に対してハンドオフされる毎に、前記カウンタ内に
    記憶されている値を増分することを含んでいる、 前記方法。
  6. 【請求項６】デジタルセルラ遠隔通信ネットワーク内で
    暗号的にエンコードされたデータを用いた二重通信シス
    テムにおける、請求項１記載の方法において、 前記第１及び第２の基地局の内の一つから前記移動局へ
    前記低データレート制御チャンネル上で周期的に同期情
    報を送信する前記段階の各々は、それへの暗号的にエン
    コードされたデータの前記送信を、前記情報に散在させ
    ることを含んでいる、 前記方法。
  7. 【請求項７】デジタルセルラ遠隔通信ネットワーク内で
    暗号的にエンコードされたデータを用いた二重通信シス
    テムにおける、請求項１記載の方法において、 前記アルゴリズムに従って前記第１、第２、第３の疑似
    ランダムキーストリームの内の一つを発生する前記段階
    の各々は、レジスタ内に多ビットデジタル値を記憶し
    て、前記キーストリームの内の前記一つを前記レジスタ
    内に記憶した値の関数として発生することを含み、 前記第１及び第２の基地局の内の一つから前記移動局へ
    同期情報を周期的に送信する前記段階の各々は、前記基
    地局の内の前記一つのレジスタ内に記憶してある値を前
    記移動局に送信して、前記移動局のレジスタ内に記憶し
    てある値と比較し、前記基地局の内の前記一つと前記移
    動局において発生したキーストリームが互いに同期して
    いるか否かを判断することを含んでいる、 前記方法。
  8. 【請求項８】デジタルセルラ遠隔通信ネットワーク内で
    暗号的にエンコードされたデータを用いた二重通信シス
    テムにおける、請求項１記載の方法において、 前記第１、第２、第３の疑似ランダムキーストリームの
    ビットは、その順序を変えるための情報を搬送する前記
    データストリームのビットと、及び、その元の順序を復
    元するための前記暗号的にエンコードされたデータのス
    トリームと組み合わされる、 前記方法。
  9. 【請求項９】デジタルセルラ遠隔通信ネットワーク内で
    暗号的にエンコードされたデータを用いた二重通信シス
    テムにおける、請求項１記載の方法において、 前記第１、第２、第３の疑似ランダムキーストリームの
    ビットは、情報を搬送する前記データストリームのビッ
    トとモジュロ２の加算により、及び、前記暗号的にエン
    コードされたデータのストリームとモジュロ２の減算に
    より組み合わされる、 前記方法。
  10. 【請求項１０】デジタルセルラ遠隔通信システムの基地
    局と移動局との間で送信されるデジタル通信データを暗
    号的にエンコード及びデコードするのに用いられるキー
    ストリームのビットの発生を再同期させるための方法で
    あって、 前記基地局から前記移動局に、周期的に同期情報を、低
    ビットレートチャンネル上で送信して、各移動局内のキ
    ーストリームの、通信している基地局内のキーストリー
    ムとの正確な同期を保持する段階と、 前記第２の基地局から前記移動局への暗号的にエンコー
    ドされたデータビットの流れを中断し、その代わりに、
    同期情報を高ビットレートチャンネル上で、事前に選択
    した時間間隔の間に前記移動局に対して送信することに
    より、第１の基地局から第２の基地局への移動局のハン
    ドオフを示す信号に応答する段階と、 前記第２の基地局から前記移動局に対して同期情報を低
    ビットレートチャンネル上で周期的に送信し続ける段階
    と、 前記第２の基地局による同期情報の高ビットレートチャ
    ンネル上の送信を中断するとともに前記第２の基地局か
    ら前記移動局への暗号的にエンコードされたデータビッ
    トの送信を再開することによって、再同期が行われたこ
    とを示す前記移動局からの正確にデコード可能な暗号的
    にエンコードされたデータビットの前記第２の基地局に
    よる受信、または、前記事前に選択された時間間隔の満
    了のいずれかに応答する段階と、 を含んでいる前記方法。
  11. 【請求項１１】デジタルセルラ遠隔通信システムの基地
    局と移動局との間で送信されるデジタル通信データを暗
    号的にエンコード及びデコードするのに用いられるキー
    ストリームのビットの発生を再同期させるための、請求
    項10記載の方法において、 ハンドオフ後に、前記第２の基地局から前記移動局へ同
    期情報が送信される前記高ビットレートチャンネルは、
    高速関連制御チャンネルである、 前記方法。
  12. 【請求項１２】デジタルセルラ遠隔通信システムの基地
    局と移動局との間で送信されるデジタル通信データを暗
    号的にエンコード及びデコードするのに用いられるキー
    ストリームのビットの発生を再同期させるための、請求
    項10記載の方法において、 前記基地局から前記移動局へ同期情報が周期的に送信さ
    れる前記低ビットレートチャンネルは、低速関連制御チ
    ャンネルである、 前記方法。
  13. 【請求項１３】デジタルセルラ遠隔通信システムの基地
    局と移動局との間で送信されるデジタル通信データを暗
    号的にエンコード及びデコードするのに用いられるキー
    ストリームのビットの発生を再同期させるための、請求
    項10記載の方法において、 前記事前に選択された時間間隔は、前記高ビットレート
    チャンネル上の非暗号的にエンコードされた同期情報
    の、事前に選択された送信回数によって規定される、 前記方法。
  14. 【請求項１４】デジタルセルラ遠隔通信システムの基地
    局と移動局との間で送信されるデジタル通信データを暗
    号的にエンコード及びデコードするのに用いられるキー
    ストリームのビットの発生を再同期させるための、請求
    項10記載の方法において、 通話が設定されてから各移動局が一つの基地局からもう
    一つの基地局へハンドオフされた回数を示す値をハンド
    オフカウンタ内に保持する段階と、 その値を用いて前記基地局と前記移動局との間で送信さ
    れるデータビットをエンコード及びデコードするのに用
    いられるキーストリームビットを変更し、同一通話内で
    ２度の同一疑似ランダムキーストリームビットパターン
    の再使用を防止する段階と、 を含んでいる前記方法。
  15. 【請求項１５】デジタルセルラ遠隔通信システムの基地
    局と移動局との間で送信されるデジタル通信データを暗
    号的にエンコード及びデコードするのに用いられるキー
    ストリームのビットの発生を再同期させるための方法で
    あって、 前記システム内の前記基地局の各々の間でデジタル通信
    データを暗号的にエンコード及びデコードするために用
    いられるキーストリームビットの発生を同期させる段階
    と、 前記基地局から前記移動局へ同期情報を低ビットレート
    チャンネル上で周期的に送信して、各移動局内のキース
    トリームを、通信している基地局内のキーストリームと
    同期させる段階と、 前記第２の基地局から前記移動局への暗号的にエンコー
    ドされたデータビットの流れを継続させることによっ
    て、第１の基地局から第２の基地局への移動局のハンド
    オフを示す信号に応答する段階と、 前記第２の基地局から前記移動局へ、低ビットレートチ
    ャンネル上で同期情報を周期的に送信し続ける段階と、
    を含んでいる前記方法。
  16. 【請求項１６】デジタルセルラ遠隔通信システムの基地
    局と移動局との間で送信されるデジタル通信データを暗
    号的にエンコード及びデコードするのに用いられるキー
    ストリームのビットの発生を再同期させるためのシステ
    ムであって、 前記システム内の前記基地局の各々の間でデジタル通信
    データを暗号的にエンコード及びデコードするために用
    いられるキーストリームのビットの発生を同期させる手
    段と、 前記基地局から前記移動局へ同期情報を低ビットレート
    チャンネル上で周期的に送信して、各移動局内のキース
    トリームを、通信している基地局内のキーストリームと
    同期させる手段と、 前記第２の基地局から前記移動局への暗号的にエンコー
    ドされたデータビットの流れを継続させることによっ
    て、第１の基地局から第２の基地局への移動局のハンド
    オフを示す信号に応答する手段と、 前記第２の基地局から前記移動局へ、低ビットレートチ
    ャンネル上で同期情報を周期的に送信し続ける手段と、
    を含んでいる前記システム。
  17. 【請求項１７】基地局と移動局を含む無線通信システム
    において、基地局と移動局の各々は、前記基地局と前記
    移動局との間の通信を暗号化及び非暗号化するキースト
    リームを発生させるキーストリーム発生器を有し、前記
    キーストリームは、秘密キーのビットを含む複数の固定
    ビットとブロックカウンタのビットを含む複数の可変ビ
    ットとの関数として発生される、前記基地局のキースト
    リームを前記移動局のキーストリームに同期させる方法
    であって、 前記基地局に対する前記移動局のハンドオフを検出する
    段階と、 前記ハンドオフに応答して、前記基地局及び前記移動局
    の内の一方におけるブロックカウンタのビットの現在の
    値を前記基地局及び前記移動局の内の他方へ送信する段
    階と、 送信されたブロックカウンタのビットの値を用いて、前
    記基地局のキーストリームを前記移動局のキーストリー
    ムに同期させる段階と、 を含んでいる前記方法。
  18. 【請求項１８】基地局と移動局を含む無線通信システム
    において、基地局と移動局の各々は、前記基地局と前記
    移動局との間の通信を暗号化及び非暗号化するキースト
    リームを発生させるキーストリーム発生器を有し、前記
    キーストリームは、秘密キーのビットを含む複数の固定
    ビットとブロックカウンタのビットを含む複数の可変ビ
    ットとの関数として発生される、前記基地局のキースト
    リームを前記移動局のキーストリームに同期させる方法
    であって、 前記基地局に対する前記移動局のハンドオフを検出する
    段階と、 前記ハンドオフに応答して、前記基地局の該キーストリ
    ーム発生器が発生したキーストリームのブロックカウン
    タのビットの現在の値を前記移動局へ送信する段階と、 前記送信する段階において前記移動局へ送信されたブロ
    ックカウンタのビットの値を用いて、前記基地局のキー
    ストリームを前記移動局のキーストリームに同期させる
    段階と、 を含んでいる前記方法。
  19. 【請求項１９】基地局と移動局を含む無線通信システム
    において、基地局と移動局の各々は、前記基地局と前記
    移動局との間の通信を暗号化及び非暗号化するキースト
    リームを発生させるキーストリーム発生器を有し、前記
    キーストリームは、秘密キーのビットを含む複数の固定
    ビットとブロックカウンタのビットを含む複数の可変ビ
    ットとの関数として発生される、前記基地局のキースト
    リームを前記移動局のキーストリームに同期させる方法
    であって、 前記基地局に対する前記移動局のハンドオフを検出する
    段階と、 前記ハンドオフに応答して、前記基地局の該キーストリ
    ーム発生器が発生したキーストリームのブロックカウン
    タのビットの現在の値を、一時的に高データレート制御
    チャンネル上で、かつ周期的に低データレート制御チャ
    ンネル上で前記移動局へ送信する段階と、 送信された該可変ビットの値を用いて、前記基地局のキ
    ーストリームを前記移動局のキーストリームに同期させ
    る段階と、 を含んでいる前記方法。
  20. 【請求項２０】基地局と移動局を含む無線通信システム
    において、基地局と移動局の各々は、前記基地局と前記
    移動局との間の通信を暗号化及び非暗号化するキースト
    リームを発生させるキーストリーム発生器を有し、前記
    キーストリームは、秘密キーのビットを含む複数の固定
    ビットとブロックカウンタのビットを含む複数の可変ビ
    ットとの関数として発生される、前記基地局のキースト
    リームを前記移動局のキーストリームに同期させるシス
    テムであって、 前記基地局に対する前記移動局のハンドオフを検出する
    手段と、 前記ハンドオフに応答して、前記基地局及び前記移動局
    の内の一方におけるブロックカウンタのビットの現在の
    値を前記基地局及び前記移動局の内の他方へ送信する手
    段と、 送信されたブロックカウンタのビットの値を用いて、前
    記基地局のキーストリームを前記移動局のキーストリー
    ムに同期させる段階と、 を含んでいる前記システム。
  21. 【請求項２１】基地局と移動局を含む無線通信システム
    において、基地局と移動局の各々は、前記基地局と前記
    移動局との間の通信を暗号化及び非暗号化するキースト
    リームを発生させるキーストリーム発生器を有し、前記
    キーストリームは、秘密キーのビットを含む複数の固定
    ビットとブロックカウンタのビットを含む複数の可変ビ
    ットとの関数として発生される、前記基地局のキースト
    リームを前記移動局のキーストリームに同期させるシス
    テムであって、 前記基地局に対する前記移動局のハンドオフを検出する
    手段と、 前記ハンドオフに応答して、前記基地局の該キーストリ
    ーム発生器が発生したキーストリームのブロックカウン
    タのビットの現在の値を前記移動局へ送信する手段と、 送信されたブロックカウンタのビットの値を用いて、前
    記基地局のキーストリームを前記移動局のキーストリー
    ムに同期させる段階と、 を含んでいる前記システム。
  22. 【請求項２２】基地局と移動局を含む無線通信システム
    において、基地局と移動局の各々は、前記基地局と前記
    移動局との間の通信を暗号化及び非暗号化するキースト
    リームを発生させるキーストリーム発生器を有し、前記
    キーストリームは、秘密キーのビットを含む複数の固定
    ビットとブロックカウンタのビットを含む複数の可変ビ
    ットとの関数として発生される、前記基地局のキースト
    リームを前記移動局のキーストリームに同期させるシス
    テムであって、 前記基地局に対する前記移動局のハンドオフを検出する
    手段と、 前記ハンドオフに応答して、前記基地局の該キーストリ
    ーム発生器が発生したキーストリームのブロックカウン
    タのビットの現在の値を、一時的に高データレート制御
    チャンネル上で、かつ周期的に低データレート制御チャ
    ンネル上で前記移動局へ送信する手段と、 送信された該可変ビットの値を用いて、前記基地局のキ
    ーストリームを前記移動局のキーストリームに同期させ
    る段階と、 を含んでいる前記システム。
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