JP5064011B2 - データ送信装置及びデータ受信装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係るデータ通信装置1の構成の一例を示すブロック図である。図1に示す通り、データ通信装置1は、データ送信装置(以下、送信部という)101と、データ受信装置(以下、受信部という)201とが、伝送路110を介して接続された構成である。送信部101は、第1の多値符号発生部111と、多値処理部113と、第1の切替乱数発生部114と、第1の信号点配置切替部115と、変調部116とで構成される。受信部201は、復調部211と、第2の多値符号発生部212と、第2の切替乱数発生部214と、第2の信号点配置切替部215と、識別部216とで構成される。なお、伝送路110は、LANケーブル及び同軸ケーブル等の金属路線、又は、光ファイバケーブル等の光導波路であってもよく、また、これらの有線ケーブルに限られず、無線信号を伝搬することが可能な自由空間であってもよい。また、盗聴受信部301は、傍受者が用いる装置であり、データ通信装置1を構成するものではない。
なお、信号フォーマットA及び信号フォーマットBは、図示したものには限られず、一方は、レベル及び多値符号列の値の昇順と降順との関係が互いに同じであればよく、他方は、レベル及び多値符号列の値の昇順と降順との関係が互いに逆であればよい。ここで、信号フォーマットAのようにレベル及び多値符号列の値の昇順と降順との関係が互いに同じである信号フォーマットと、信号フォーマットBのようにレベル及び多値符号列の値の昇順と降順との関係が互いに逆である信号フォーマットとは、以下の説明において、信号フォーマットの極性が互いに逆であるという。
第2の実施形態では、第1の実施形態で説明した多値信号変調部112の第1の信号点配置切替部115及び変調部116(図1を参照)を具体的な装置によって構成する一例について説明する。なお、多値信号変調部112を除く他の構成の説明は、第1の実施形態において記載した構成と同様であるで、省略する。図6は、本発明の第2の実施形態に係る多値信号変調部125の構成の一例を示す図である。図6に示す通り、多値信号変調部125は、多値処理部113と、切替乱数発生部114と、光変調部121とで構成される。光変調部121は、極性反転信号発生部122と、半導体レーザ123と、マッハツェンダ光変調器124と、加算器126とで構成される。
1.同一の出力レベルに対応した少なくとも2つの異なる入力レベル領域をもつ。
2.これら2つの入力レベル領域は、入力の増加に対する出力の増減関係が互いに逆である。
図9は、本発明の第3の実施形態に係るデータ通信装置3の構成の一例を示すブロック図である。ここで、第1の実施形態のデータ通信装置1は、多値処理部113が出力した多値信号13の信号点配置を変換することによって、信号点配置が変換された変換多値信号23を生成する。これに対して、データ通信装置3は、多値符号列12を変換して多値処理部113に入力することによって、信号点配置が変換された変換多値信号23を生成する。図9に示す通り、データ通信装置3は、データ送信装置(以下、送信部という)103と、データ受信装置(以下、受信部という)203とが、伝送路110を介して接続された構成である。送信部103は、第1の多値符号発生部111と、多値処理部113と、第1の切替乱数発生部114と、第1の符号切替部131と、変調部116とで構成される。受信部203は、復調部211と、第2の多値符号発生部212と、第2の切替乱数発生部214と、第2の符号切替部231と、識別部216とで構成される。なお、第3の実施形態では、第1の実施形態で説明した構成要素と同じ構成要素については同じ参照符号を付してその説明は省略する。
10、18、90、98 情報データ
11、16、91、96 鍵情報
12、17、92、97 多値符号列
13、15、41、81、93、95 多値信号
14、94 変調信号
21、31 切替鍵情報
22、32 切替乱数
23、33 変換多値信号
24 極性反転信号
25 無変調光
26、36 変換多値符号列
35、99 反転信号
42、82 受信系列
101、103、901 送信部
201、203、902 受信部
110、910 伝送路
111、212、911、914 多値符号発生部
112 多値信号変調部
113、912 多値処理部
114、214 切替乱数発生部
115、215 信号点配置切替部
116、913 変調部
121 光変調部
122 極性反転信号発生部
123 半導体レーザ
124、127 マッハツェンダ光変調器
131、231 符号切替部
1321〜132N 排他的論理和回路
133 D/A変換部
211、311、915、921 復調部
213 信号再生部
216、312、916 識別部
301、903 盗聴受信部
313、923 解読処理部
Claims (18)
- 所定の鍵情報を用いて情報データを多値化し、受信装置との間で秘密通信を行うデータ送信装置であって、
前記所定の鍵情報を用いて、略乱数的に値が変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、
前記受信装置との共有情報と前記多値符号列と前記情報データとに基づいて変換多値信号を生成し、前記変換多値信号を所定の変調形式で変調し、変調信号として出力する多値信号変調部とを備え、
前記変換多値信号は、互いに異なる複数の信号点配置を有する信号であり、
前記複数の信号点配置は、前記多値符号列に対応した複数の信号レベルを有する第1の信号点配置と第2の信号点配置とを少なくとも含み、
前記第1の信号点配置と前記第2の信号点配置とは、前記多値符号列に対応した前記複数の信号レベルの昇降順序を表す極性を互いに反転させた関係であり、
前記多値信号変調部は、前記受信装置との共有情報に従って、前記変換多値信号の複数の信号点配置を切替えることを特徴とする、データ送信装置。 - 前記第1の信号点配置は、第1の信号フォーマットに基づいて形成され、
前記第2の信号点配置は、第2の信号フォーマットに基づいて形成され、
前記第1の信号フォーマット及び前記第2の信号フォーマットは、
前記多値符号列に、前記情報データの値と前記複数の信号レベルとを割当てた信号フォーマットであり、
前記多値符号列及び前記複数の信号レベルの昇降順序の関係が互いに逆であることを特徴とする、請求項1に記載のデータ送信装置。 - 前記第1の信号フォーマット及び前記第2の信号フォーマットの同一の信号レベルは、それぞれ、互いに異なる前記情報データの値に割当てられることを特徴とする、請求項2に記載のデータ送信装置。
- 前記多値信号変調部は、
前記第1の信号フォーマットに従って、前記情報データ及び前記多値符号列に基づいた多値信号を生成する多値処理部と、
前記受信装置との共有情報である切替鍵情報に基づき、2値の乱数である切替乱数を発生する切替乱数発生部と、
前記多値信号を、前記切替乱数に応じて前記第2の信号フォーマットに従った多値信号に切替えて、前記変換多値信号として出力する信号点配置切替部と、
前記変換多値信号を変調して、前記変調信号として出力する変調部とを備えることを特徴とする、請求項2に記載のデータ送信装置。 - 前記多値信号変調部は、
前記第1の信号フォーマットに従って、前記情報データ及び前記多値符号列に基づいて、前記多値信号を生成する多値処理部と、
前記受信装置との共有情報である切替鍵情報に基づき、2値の乱数である切替乱数を発生する切替乱数発生部と、
電気信号である前記多値信号を、前記切替乱数に応じて前記第2の信号フォーマットに従った多値信号に切替えて、光信号である変調信号に変換する光変調部とを含み、
前記光変調部は、
同一の出力レベル領域に対応した少なくとも2つの異なる入力レベル領域を有し、前記2つの入力レベル領域は、入力の増加に対する出力の増減関係が互いに逆であり、
前記切替乱数に従い、前記2つの入力レベル領域を切替えて使用することを特徴とする、請求項2に記載のデータ送信装置。 - 前記光変調部は、
前記切替乱数を、2つの異なる電圧レベルを有する極性反転信号に変換する極性反転信号発生部と、
無変調光を出力する半導体レーザと、
前記無変調光を、前記多値信号及び前記極性反転信号によって変調し、変調信号として出力するマッハツェンダ光変調器とを含み、
前記極性反転信号の2つの電圧レベルの差を前記マッハツェンダ光変調器の半波長電圧に略等しくすることで、前記多値信号を前記第2の信号フォーマットに従った多値信号に切替えることを特徴とする、請求項5に記載のデータ送信装置。 - 前記多値信号と前記極性反転信号とは、合波された後に、前記マッハツェンダ光変調器の同一の変調用電極に入力されることを特徴とする、請求項6に記載のデータ送信装置。
- 前記マッハツェンダ光変調器は、内部の干渉計のそれぞれの経路に対応した2つの変調用電極を有し、
前記多値信号は一方の変調用電極に入力され、前記極性反転信号は他方の変調用電極に入力されることを特徴とする、請求項6に記載のデータ送信装置。 - 前記多値信号変調部は、
前記受信装置との共有情報である切替鍵情報に基づき、2値の乱数である切替乱数を発生する切替乱数発生部と、
前記多値符号列の符号を、前記切替乱数に応じて変換して、変換多値符号列として出力する符号切替部と、
前記変換多値符号列に、前記情報データの値と前記複数の信号レベルとを割当てた信号フォーマットに従って、前記情報データ及び前記変換多値符号列に基づいて、前記変換多値信号を生成する多値処理部と、
前記変換多値信号を所定の変調形式で変調して、前記変調信号として出力する変調部とを備え、
前記変換が行われる場合の前記多値符号列の値と前記変換多値符号列の値との和は、常に前記多値符号列の最大値と最小値との和に等しいことを特徴とする、請求項1に記載のデータ送信装置。 - 前記多値符号列は、2値のパラレル信号であって、
前記符号切替部は、
前記多値符号列のビット数に等しい数の排他的論理和回路と、
前記排他的論理和回路の出力信号を一括してD/A変換し、前記変換多値符号列として出力するD/A変換部とを有し、
前記排他的論理和回路は、前記多値符号列の各ビットと前記切替乱数との排他的論理和演算を行い出力することを特徴とする、請求項9に記載のデータ送信装置。 - 所定の鍵情報を用いて、受信した変調信号から情報データを再生し、送信装置との間で秘密通信を行うデータ受信装置であって、
前記所定の鍵情報を用いて、略乱数的に値が変化する多値符号列を発生する多値符号発生部と、
前記変調信号を復調して変換多値信号を出力する復調部と、
前記送信装置との共有情報と前記多値符号列と前記変換多値信号とに基づいて前記情報データを再生する信号再生部とを備え、
前記変換多値信号は、互いに異なる複数の信号点配置を有する信号であり、
前記複数の信号点配置は、前記多値符号列に対応した複数の信号レベルを有する第1の信号点配置と第2の信号点配置とを少なくとも含み、
前記第1の信号点配置と前記第2の信号点配置とは、前記多値符号列に対応した前記複数の信号レベルの昇降順序を表す極性を互いに反転させた関係であり、
前記信号再生部は、前記送信装置との共有情報に従って、前記変換多値信号の複数の信号点配置を切替えることを特徴とする、データ受信装置。 - 前記第1の信号点配置は、第1の信号フォーマットに基づいて形成され、
前記第2の信号点配置は、第2の信号フォーマットに基づいて形成され、
前記第1の信号フォーマット及び前記第2の信号フォーマットは、
前記多値符号列に、前記情報データの値と前記複数の信号レベルとを割当てた信号フォーマットであり、
前記多値符号列及び前記複数の信号レベルの昇降順序の関係が互いに逆であることを特徴とする、請求項11に記載のデータ受信装置。 - 前記第1の信号フォーマット及び前記第2の信号フォーマットの同一の信号レベルは、それぞれ、互いに異なる前記情報データの値に割当てられることを特徴とする、請求項12に記載のデータ送信装置。
- 前記信号再生部は、
前記送信装置との共有情報である切替鍵情報に基づき、2値の乱数である切替乱数を発生する切替乱数発生部と、
前記変換多値信号を、前記切替乱数に応じて前記第1の信号フォーマットに従った信号に切替えて、多値信号として出力する信号点配置切替部と、
前記多値符号列に基づいて前記多値信号を2値識別して、前記情報データとして出力する識別部とを備えることを特徴とする、請求項12に記載のデータ受信装置。 - 前記信号再生部は、
前記送信装置との共有情報である切替鍵情報に基づき、2値の乱数である切替乱数を発生する切替乱数発生部と、
前記多値符号列の符号を、前記切替乱数に応じて変換して、変換多値符号列を出力する符号切替部と、
前記変換多値符号列に、前記情報データの値と前記複数の信号レベルとを割当てた信号フォーマットに従って、前記変換多値符号列に基づいて、前記変換多値信号を2値識別して、前記情報データとして出力する識別部とを含み、
前記変換が行われる場合の前記多値符号列の値と前記変換多値符号列の値との和は、常に前記多値符号列の最大値と最小値との和に等しいことを特徴とする、請求項11に記載のデータ受信装置。 - 前記多値符号列は、2値のパラレル信号であって、
前記符号切替部は、
前記多値符号列のビット数に等しい数の排他的論理和回路と、
前記排他的論理和回路の出力信号を一括してD/A変換し、前記変換多値符号列として出力するD/A変換部とを有し、
前記排他的論理和回路は、前記多値符号列の各ビットと前記切替乱数との排他的論理和演算を行い出力することを特徴とする、請求項15に記載のデータ受信装置。 - 所定の鍵情報を用いて情報データを多値化し、受信装置との間で秘密通信を行うデータ送信装置のデータ送信方法であって、
前記データ送信装置の多値符号発生部により、前記所定の鍵情報を用いて、略乱数的に値が変化する多値符号列を発生するステップと、
前記データ送信装置の多値信号変調部により、前記受信装置との共有情報と前記多値符号列と前記情報データとに基づいて変換多値信号を生成し、前記変換多値信号を所定の変調形式で変調し、変調信号として出力するステップとを備え、
前記変換多値信号は、互いに異なる複数の信号点配置を有する信号であり、
前記複数の信号点配置は、前記多値符号列に対応した複数の信号レベルを有する第1の信号点配置と第2の信号点配置とを少なくとも含み、
前記第1の信号点配置と前記第2の信号点配置とは、前記多値符号列に対応した前記複数の信号レベルの昇降順序を表す極性を互いに反転させた関係であり、
前記変換多値信号の複数の信号点配置は、前記受信装置との共有情報に従って切替えられることを特徴とする、データ送信方法。 - 所定の鍵情報を用いて、受信した変調信号から情報データを再生し、送信装置との間で秘密通信を行うデータ受信装置のデータ受信方法であって、
前記データ受信装置の多値符号発生部により、前記所定の鍵情報を用いて、略乱数的に値が変化する多値符号列を発生するステップと、
前記データ受信装置の復調部により、前記変調信号を復調して変換多値信号を出力するステップと、
前記送信装置との共有情報と前記多値符号列と前記変換多値信号とに基づいて前記情報データを再生するステップとを備え、
前記変換多値信号は、互いに異なる複数の信号点配置を有する信号であり、
前記複数の信号点配置は、前記多値符号列に対応した複数の信号レベルを有する第1の信号点配置と第2の信号点配置とを少なくとも含み、
前記第1の信号点配置と前記第2の信号点配置とは、前記多値符号列に対応した前記複数の信号レベルの昇降順序を表す極性を互いに反転させた関係であり、
前記変換多値信号の複数の信号点配置は、前記送信装置との共有情報に従って切替えられることを特徴とする、データ受信方法。
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