JP3561574B2 - Fm多重放送のデータ加工装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はFM多重放送における、スクランブルまたはデスクランブル、特に通信データのプリフィックスに含まれるデータを使用してスクランブルまたはデスクランブルを行う装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
FM多重放送において、所定のサービスについては、スクランブルして放送することが検討されている。現在、スクランブルが具体的に行われようとしているのは、財団法人 道路交通情報通信システムセンター(以下VICS)が行う渋滞情報・交通規制・事故情報等の道路交通情報である。
【0003】
FM多重放送を使用した情報伝達はVICSばかりでなく、例えば、ページャー、DGPS(ディファレンシャル・グローバル・ポジショニング・システム)情報のサービス等も考えられている。また、欧米でも日本のDARC(データ・ラジオ・チャンネル)方式のFM多重放送が行われる予定である。さらに、欧米ではページャー、株価等の各種の個人向けの情報やDGPS情報をFM多重データに乗せたサービスも考えられている。これらのサービスでは有料放送が前提となるため各々のサービスに、スクランブルなしの無料サービスも含め、異なるスクランブルを掛ける必要がある。従って、同一の放送局におけるFM多重放送においても、スクランブルなしとスクランブルあり(複数種類のスクランブルを含む)の放送とが混在する可能性がある。
【0004】
「関連技術」
本出願人は、特願平7−72740号において、FM多重放送に適したスクランブル及びデスクランブルの方法について提案した。この方式において、送信側では、先ずデータパケットの一部に含ませるキーデータを決定し、このキーデータを基にスクランブルキーを発生する。次に、このスクランブルキーを初期値として所定の乱数を発生し、更にデータパッケト番号で修正制御される非線形ロジックによりPN符号を作成し、このPN符号によりデータをスクランブルする。
【0005】
一方、受信側では、受信した伝送データの中からキーデータ等を取り出し、送信側と同様な方法でスクランブルキー、PN符号を発生し、受信したデータパケットの所定範囲データをデスクランブルする。これによって、FM多重放送における好適なスクランブル、デスクランブルを行うことが出来る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述のように、同一の放送局でスクランブルを掛けたり、掛けなかったりする場合、これを何らかの手段でこれを識別しなければならない。しかし、本出願人が提案した上記の発明を含め、このような場合におけるスクランブル制御の具体的な方法は提案されていない。また、このような事態に対応するためには、スクランブルの有無を示す符号を設けれる等、各種の方法が考えられるが、そのために送信側、受信側共に特別の機構が必要になるなど各種の問題が生じる。
【0007】
さらに、スクランブルする放送の中でも、サービス(放送内容)の種類によって、スクランブルするためのPN符号を変更しておけば、ユーザをサービスにより区別できる。そこで、サービスの種類によって、PN符号を変更したいという要望もあるが、これについての具体的な方法も提案されていなかった。
【0008】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、放送局及び受信側に負担の少なく、良好なスクランブル制御が行える装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、FM多重放送の送受信において、データのスクランブルまたはデスクランブルを行うデータ加工装置であって、通信データに含まれる所定のスクランブルキーデータに基づいて初期値を決定し、乱数を発生する乱数発生回路と、発生された乱数と、送信または受信データとの論理演算を行う論理回路と、通信データに含まれるFM多重放送のサービス内容を示すサービス識別符号により、前記論理回路における論理演算を制御する制御回路と、を有するとともに、上記乱数発生回路は、上記スクランブルキーデータを利用して乱数を発生する第2の乱数発生回路と、第2の乱数発生回路から発生される第2の乱数に基づき複数ビットのPN信号を発生するPN信号発生回路と、このPN信号発生回路からのPN信号を入力とし所定の論理演算を行う非線形ロジック回路と、を有し、上記制御回路は、非線形ロジック回路における論理演算をサービス識別符号に基づいて変更することで、サービス識別符号の内容に応じて上記乱数発生回路の発生する乱数を変更することを特徴とする。
【0010】
また、上記サービス識別符号は、FM多重放送における通信データのデータパケット中のスクランブルの対象にならない部分であるプリフィックスに含まれることを特徴とする。
【0012】
また、上記論理回路は、論理演算により、送信または受信データのスクランブルまたはデスクランブルを行うものであり、上記制御回路は、サービス識別符号の内容に応じて、論理回路を制御し、スクランブルまたはデスクランブルを行うか否かを制御することを特徴とする。
【0015】
また、上記第2の乱数発生回路は、上記スクランブルキーデータと、FM多重放送のデータパケットにおけるプリフィックスに含まれるデータの所定の単位毎の番号であるデータグループ番号及びデータパケット番号に基づいて乱数を発生することを特徴とする。
【0016】
また、上記制御回路は、サービス識別符号とデータバケットを特定するデータパケット番号とを入力信号とするゲート回路を有し、このゲート回路の出力に基づいて上記非線形ロジック回路の論理演算を制御することを特徴とする。
【0017】
また、上記ゲート回路は、サービス識別符号とデータパケット番号の排他的論理和をとるエクスクルーシブオア回路からなることを特徴とする。
【0018】
このように、本発明は、FM多重放送の送受信データに含まれるサービス識別符号の内容に応じてスクランブルの制御を行うことを特徴とする。
【0019】
ここで、DARC方式のFM多重放送において、サービス識別符号(以下SI)とは、表1に示すように、主に番組内容の識別を行う情報のことであり、データパケットのプリフィックスに含まれている。
【0020】
【表1】
例えば、SI=1、2、3は一般の情報であり、現在JFN系列で行われている「見えるラジオ」の情報はこれに属する。SI=4、5、6は道路交通情報、SI=Dは放送局名・時刻等の付加情報、SI=Eは番組索引データ等の補助情報、SI=Fは放送局が運用上必要な場合に送出するデータである。更に、ぺ一ジャー、DGPS等のサービスに対してもそれぞれに対応するSIを付加することが考えられる。
【0021】
従って、サービス識別符号(Sl)は、FM多重放送のサービス内容を表すものであり、このSIの値に応じてスクランブル制御を行うことで、サービスの内容に応じてスクランブルを制御できる。従って、新しい識別符号などを別途導入する必要がなく、放送局及び受信側に負担の少ない良好なスクランブル制御が行えると考えられる。
【0022】
例えば、同一放送局においてスクランブルを掛けないSI=2の一般情報レベル1とスクランブルを掛けたSI=5の交通情報レベル2を混在させて送信する様にした場合、送信側ではSIに応じてスクランブルを掛けるか掛けないかを決定でき、受信側でもSIによりスクランブルが掛かっているかいないかが判定できる。また、SI=6の交通情報レベル3にもスクランブルを掛ける場合、SI=5と同一のスクフンブルキーデータ等を使用しても前記非線形ロジック回路の処理をSIに基づいて行うため異なるスクランブル用の乱数を発生できる。
【0023】
以上のように、FM多重放送の基本フォーマットを有効に活用して効果的なスクランブル制御を行うことができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に好適な実施の形態(以下、実施形態という)について、図面に基づいて説明する。
【0025】
「全体構成」
図1は、本実施形態のデータ加工装置100の概略構成を示すブロック図である。第1乱数発生器101は、第1制御回路103により制御されたスクランブル又はデスクランブルするための乱数を出力する。第2乱数発生器102は、FM多重放送のデータに含まれるスクランブルキーデータに基づいて初期値を決定しプリフィックスに含まれるデータグループ番号及びデータパケット番号により、第1乱数発生器101の入力データとなる乱数を発生する。第1制御回路103は、サービス識別符号(SI)とデータパケット番号の下位4ビットのエクスクルーシブオアをとり、出力を非線形ロジック(109〜111)に入力する。第2制御回路104は、サービス識別(SI)により、第1乱数発生器101の出力を有効にするか無効(0出力)にするかを制御する。
【0026】
ゲート回路105は、FM多重放送のデータと第2制御回路104の出力のエクスクルーシブオアをとる。PN発生器106、107、108は、それぞれ第2乱数発生器の出力を基にL、M、NビットのPN信号を発生する。非線形ロジック回路109、110、111は、それぞれPN発生器106、107、108の出力と第1制御回路の出力を入力信号とし、これらの論理演算結果を出力する。スイッチ回路112は、非線形ロジック回路110によって制御され、非線形ロジック回路109又は111によって修正制御されたPN信号を出力する。
【0027】
このような回路において、送信しようとするデータ、または受信したデータから、SI、データパケット番号、データグループ番号、スクランブルキーデータが決定され、これらがデータ加工装置に入力される。第2乱数発生器102は、スクランブルキーデータ、データグループ番号、データパケット番号に基づいて、所定の乱数を発生する。
【0028】
この第2乱数発生器102において発生された乱数は、この例では3分割され、PN発生器106、107、108に供給される。これらPN発生器106、107、108は、供給された乱数の一部を利用して対応するPN符号をそれぞれ独立して生成する。
【0029】
PN発生器106、107、108の出力は、それぞれ非線形ロジック回路109、110、111に入力される。この非線形ロジック回路109、110、111には、第1制御回路103からの信号がそれぞれ入力されており、それぞれが入力されてくる2つの信号の所定の論理和をとり、それぞれ1ビットの信号を出力する。
【0030】
ここで、第1制御回路103は、データパケット番号(下位4ビット)から信号を生成するものであり、生成された信号によって、非線形ロジック回路109、110、111の出力が異なったものになる。
【0031】
特に、SIの値が異なると、第1制御回路103の出力が異なったものになり、従って非線形ロジック回路109、110、111からの出力が異なったものになる。
【0032】
次に、非線形ロジック回路109、110、111からの出力は、スイッチ回路112に入力される。このスイッチ回路112は、非線形ロジック回路110の値に応じて、非線形ロジック回路109、110のいずれかの出力を選択する。従って、スイッチ回路112から1ビット幅の乱数が第1乱数発生器101の出力として順次出力される。そして、この乱数は、SIの値によって変更される。
【0033】
また、第1乱数発生器101の出力は第2制御回路104に入力される。この第2制御回路104には、SIが供給されている。そして、第2制御回路104は、第1乱数発生器101からの乱数を出力するか否かをSIの値によって制御する。
【0034】
そして、第2制御回路104の出力は、ゲート回路105に供給され、ここで入力データと掛けられる。すなわち、送信側であればスクランブルを掛けたい送信データ、受信側であればデスクランブルしたい受信データが入力データであり、これに第2制御回路104からの乱数が掛けられ、スクランブルまたはデスクランブルが行われる。
【0035】
ここで、上述のように、第2制御回路は、SIの値によって、第1乱数発生器101からの乱数を出力するか否かを制御する。そこで、スクランブルの行われないサービスであれば、SIの値に応じて第2制御回路104が、乱数の出力を禁止する。そこで、ゲート回路105では、スクランブルまたはデスクランブルが行われず、入力データがそのまま出力される。
【0036】
一方、SIの値によって、スクランブルが行われるサービスであれば、第2制御回路104が、第1乱数発生器101からの乱数をゲート回路105に供給する。そこで、ゲート回路105において、スクランブルまたはデスクランブルが行われる。
【0037】
さらに、第1制御回路103は、SIの値によって、その出力信号を変更する。従って、第1乱数発生器101から出力される乱数がSIの値によって、変更される。そこで、スクランブルに利用する乱数をサービスの内容に応じて、容易に変更することができる。
【0038】
「第1制御回路及び非線形ロジック回路」
図2は、第1制御回路103及び非線形ロジック回路109の具体的回路例を示すものである。なお、非線形ロジック回路110、111も同様の構成にできる。
【0039】
第1制御回路103は、4つのエクスクルーシブオア回路201、202、203、204からなっている。そして、各エクスクルーシブオア回路201、202、203、204には、4ビットのサービス識別符号(b1、b2、b3、b4)とデータパケット番号の下位4ビット(b23、b24、b25、b26)とが入力され、各々がエクスクルーシブオアをとり出力をC1、C2、C3、C4とする。従って、出力C1、C2、C3、C4は、SIと、データパケット番号(下位4ビット)の値によって、それぞれ決定される。
【0040】
非線形ロジック内には、4つのアンドゲート205、206、207、208があり、これらが非線形ロジック回路109内の信号とC1、C2、C3、C4の論理積をとる。アンドゲート205はC1とPN発生器106の第2ビット目の信号をインバータ211で反転した信号とのアンドをとり、アンドゲート206はC2とPN発生器106の第f、gビット目の信号とのアンドをとり、アンドゲート207はC3とPN発生器106の第iビット目の信号をインバータ212で反転した信号とのアンドをとり、アンドゲート208はC4とPN発生器106の第j、kビット目の信号とのアンドゲートをとる。
【0041】
また、アンドゲート206、207の出力はオアゲート209に入力され、アンドゲート208の出力とPN発生器106の第lビット目の信号がオアゲート210に入力される。
【0042】
そして、PN発生器106の第1ビット目の信号と、アンドゲート205、206の出力と、オアゲート209、210の出力と、がエクスクルーシブオア回路213に入力され、ここでこれら5つの信号のエクスクルーシブオアがとられ、これが非線形ロジック回路109の出力になる。このような論理演算によって、PN発生器106の出力に、SIに応じた修飾が施される。
【0043】
「データパケット」
図3は、データパケットの構成例を示す。このように、176ビットのデータパケットの内、前方32ビット(b1〜b32)がプリフィックス部、後ろの144ビットがデータブロック部を構成している。
【0044】
そして、プリフィックス部のb1〜b4がサービス識別符号(SI)、b9〜b22がデータグループ番号、b23〜b32がデータパケット番号になっている。
【0045】
そこで、送信側では、送信しようとするデータにより、SI、データグループ番号、データパケット番号が決定され、これを利用してこのデータパケットに対するスクランブル用の乱数が発生される。一方、受信側では、受信データのプリフィックスからこれらの値が取り出され、これを利用してそのデータパケットに対するスクランブル用の乱数が発生される。なお、スクランブルキーデータもスクランブルが掛けられない部分に記載されている。
【0046】
「第1制御回路の動作」
図4(A)(B)は、図2の第1制御回路103の動作説明するための真理値表である。この例では、SI=5及びSI=6の場合に異なるスクランブルを掛けるようになっているため、SI=5及びSI=6の場合の第1制御回路の出力(C1、C2、C3、C4)を示す。なお、ここでは、データパケット番号の下位4ビットが4種類だけの場合を示している。
【0047】
これより、SI=5の場合に、4種類の別の出力(C1、C2、C3、C4)が得られ、またSI=6の場合にも4種類の別の出力(C1、C2、C3、C4)が得られ、かつこれらが全て異なっていることが分かる。
【0048】
そこで、これを非線形ロジック回路109、110、111に入力すれば、当然異なった非線形ロジック出力が得られる。
【0049】
「第2制御回路」
図5は、第2制御回路104の具体的回路例を示すものであり、インバータ501、エクスクルーシブオア回路502、アンドゲート503、504からなっている。SIのb1及びb2はエクスクルーシブオア回路502に入力され、出力がアンドゲート503に入力される。また、b3はそのままアンドゲート503に入力され、b4はインバータ501で反転されてからアンドゲート503に入力される。また、アンドゲート503は、入力される3つの信号のアンドをとり、出力信号SC2を出力する。
【0050】
そして、アンドゲート503の出力SC2と第1乱数発生器101の出力がアンドゲート504に入力され、ここで両者のアンドがとられる。
【0051】
図6は、この第2制御回路の動作を説明するための真理値表である。本例ではSI=5及びSI=6以外ではSC2=0となるため、当然出力SC1=0となる。また、SI=5及びSI=6の場合はSC2=1となり、SC1=(第1乱数発生器の出力)となる。従って、エクスクルーシブオア回路105において、SI=5、6の時に、スクランブルまたはデスクランブルが行われる。
【0052】
「システム全体構成」
図7は、本実施形態のデータ加工装置を用いたFM多重放送受信機のブロック図である。この図は、受信側のデスクランブル適用例を示している。但し、放送局の送信側のスクランブルも上述の方法とほぼ同様である。すなわち、送信の場合は、データ加工装置の出力結果を変調し送信し、受信の場合は受信データに乱数を掛けデスクランブルが行われる。
【0053】
まず、アンテナ701で受信された希望局の信号は、フロントエンド702で中間周波数(IF)信号として取り出され、IF増幅器703、FM検波回路704で増幅検波される。通常のFM放送の信号は、FM検波回路704から出力される。一方、検波信号は、76kHzのバンドパスフィルタ(BPF)705にも供給され、ここでFM多重データの信号が抽出される。バンドパスフィルタ705の出力は、L−MSK復調部706で復調され、同期再生回路707、誤り訂正回路708で、再生誤り訂正され、パケットデータとしてデータ加工装置100に供給される。ここで、上述のような必要に応じたデスクランブルが行われる。
【0054】
データ加工装置100の出力は、アプリケーションマイコン709に供給され、ここで必要な処理が行われ、表示器710に受信したFM多重データが表示される。
【0055】
「第1制御回路の他の構成例」
また、上述の例では、第1制御回路103を4つのエクスクルーシブオア回路で構成した。しかし、これに限定されることはなく、アンド、オア等のゲート回路の組み合わせ、さらにフリップフロップ回路とゲート回路を組み合わせて構成しても良い。
【0056】
図8に第1制御回路103の他の構成例(例2)を示す。この例は、SIのみで制御を行う出力信号C1、C2、C3、C4を得る。すなわち、この回路は、SIを初期値とするPN発生回路(X4 +X+1)である。
【0057】
この第1制御回路103は、タイミング発生回路801、フリップフロップ回路802、803、804、805、及びエクスクルーシブオア回路806により構成されている。
【0058】
タイミング発生回路801は、データ発生の初期のタイミング(第1乱数発生器101と同期したタイミング)を設定するプリセットクロックPと、データクロックに同期したクロックCKを各フリップフロップ802〜805のプリセット端及びクロック入力端に供給する。また、SIのb1〜b4は各フリップフロップ回路802〜805の初期値入力端に供給される。また、フリップフロップ回路802〜805の出力は、それぞれC1〜C4になっている。
【0059】
フリップフロップ回路805の出力は、フリップフロップ回路802のデータ入力端に入力される。フリップフロップ回路802の出力は、エクスクルーシブオア回路806に入力される。このエスクルーシブオア回路806には、フリップフロップ回路805の出力も入力されており、両信号のエクスクルーシブオアがとられ、その出力がフリップフロップ回路803に入力される。フリップフロップ回路803の出力は、フリップフロップ回路804に入力され、フリップフロップ回路804の出力はフリップフロップ回路805に入力される。
【0060】
このような構成において、例えば、SI=5(b1=1、b2=0、b3=1、b4=0)を初期値としてプリセットされた場合、出力状態(C1、C2、C3、C4)がクロックCKの入力毎に変化し第1クロックで(0、1、0、1)、第2クロックで(1、1、1、0)となり、16クロック目で元に戻る。
【0061】
図9は、この構成の第1制御回路103の状態遷移表である。
【0062】
「その他の構成」
また、図1の例では非線形ロジック回路109、110、111を同一の第1制御回路103で制御しているが、各非線形ロジック回路109、110、111を異なる形式の第1制御回路103で制御しても何等問題ない。
【0063】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スクランブル用の乱数信号がFM多重放送のデータに含まれるサービス識別特号により制御できる。このため、送信及び受信側に負担が少なく且つ解読され難い安全性の高いスクランブルが行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態のデータ加工装置100の全体構成を示すブロック図である。
【図2】第1制御回路103及び非線形ロジック回路109の具体的回路例を示す図である。
【図3】データパケットの構成例を示す図である。
【図4】第1制御回路(103)の動作説明するための真理値表を示す図である。
【図5】第2制御回路(104)の具体的回路例を示す図である。
【図6】第2制御回路の動作を説明するための真理値表を示す図である。
【図7】本考案データ加工装置を用いたFM多重放送受信機のブロック図である。
【図8】第1制御回路の他の構成例を示す図である。
【図9】図8の第1制御回路の状態遷移を示す図である。
【符号の説明】
101 第1乱数発生器、102 第2乱数発生器、103 第1制御回路、104 第2制御回路、105 ゲート回路、106,107,108 PN発生器、109,110,111 非線形ロジック回路、112 スイッチ回路。
Claims (4)
- FM多重放送の送受信において、データのスクランブルまたはデスクランブルを行うデータ加工装置であって、
通信データに含まれる所定のスクランブルキーデータに基づいて初期値を決定し、乱数を発生する乱数発生回路と、
発生された乱数と、送信または受信データとの論理演算を行う論理回路と、
通信データに含まれるFM多重放送のサービス内容を示すサービス識別符号により、前記論理回路における論理演算を制御する制御回路と、
を有するとともに、
上記乱数発生回路は、
上記スクランブルキーデータを利用して乱数を発生する第2の乱数発生回路と、
第2の乱数発生回路から発生される第2の乱数に基づき複数ビットのPN信号を発生するPN信号発生回路と、
このPN信号発生回路からのPN信号を入力とし所定の論理演算を行う非線形ロジック回路と、
を有し、
上記制御回路は、非線形ロジック回路における論理演算をサービス識別符号に基づいて変更することで、サービス識別符号の内容に応じて上記乱数発生回路の発生する乱数を変更することを特徴とするFM多重放送のデータ加工装置。 - 請求項1に記載の装置において、
上記第2の乱数発生回路は、上記スクランブルキーデータと、FM多重放送のデータパケットにおけるプリフィックスに含まれるデータの所定の単位毎の番号であるデータグループ番号及びデータパケット番号に基づいて乱数を発生することを特徴とするFM多重放送のデータ加工装置。 - 請求項1または2に記載の装置において、
上記制御回路は、サービス識別符号とデータバケットを特定するデータパケット番号とを入力信号とするゲート回路を有し、
このゲート回路の出力に基づいて上記非線形ロジック回路の論理演算を制御することを特徴とするFM多重放送のデータ加工装置。 - 請求項3に記載の装置において、
上記ゲート回路は、サービス符号とデータパケット番号の排他的論理和をとるエクスクルーシブオア回路からなることを特徴とするFM多重放送のデータ加工装置。
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