JP5716600B2 - Satellite communication system, transmitter and receiver thereof - Google Patents
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Description
本発明は、衛星通信システムにおける、秘匿性の高い回線の高速化に関するものである。 The present invention relates to speeding up a highly confidential line in a satellite communication system.
衛星通信システムは、放送、防災、デジタルデバイド対策など、さまざまな分野で利用されている。しかしその特徴のひとつである広域性のため、傍受による情報漏洩の恐れがある。これを解決する手段として、変復調装置のスクランブル技術や、暗号化技術が利用されているが、傍受そのものを回避するために、スペクトル拡散通信方式を利用することが多い。しかしスペクトル拡散通信は、本来伝送に必要な、周波数範囲よりも広い周波数を利用することになり、周波数利用効率が低く、高速・大容量通信には適してない。このため、伝送速度高速化のためには、秘匿性を犠牲にし、非スペクトル拡散通信方式にて、高速通信を実施している。 Satellite communication systems are used in various fields such as broadcasting, disaster prevention, and digital divide countermeasures. However, due to the wide area that is one of its features, there is a risk of information leakage due to interception. As means for solving this, scramble technology and encryption technology of the modem are used, but spread spectrum communication is often used in order to avoid interception itself. However, the spread spectrum communication uses a frequency wider than the frequency range that is originally required for transmission, has low frequency use efficiency, and is not suitable for high-speed and large-capacity communication. For this reason, in order to increase the transmission speed, high-speed communication is performed using a non-spread spectrum communication method at the expense of confidentiality.
特許文献1では、スペクトル拡散した拡散変調信号とスペクトル拡散しない情報変調信号とを同一周波数帯域に多重化して送信する。受信側では、まずスペクトル拡散変調信号を復調する。次に、拡散変調信号のレプリカ信号を生成し、多重化信号からレプリカ信号を除去することでスペクトル拡散されていない情報信号を抽出している。この結果、同一周波数帯域で多くの情報信号を伝送した場合でも、受信側でそれらを良好に分離復調できるという効果を奏している。 In Patent Document 1, a spread spectrum signal that is spread spectrum and an information modulation signal that is not spread spectrum are multiplexed and transmitted in the same frequency band. On the receiving side, first, the spread spectrum modulation signal is demodulated. Next, a replica signal of the spread modulation signal is generated, and the replica signal is removed from the multiplexed signal to extract an information signal that has not been spread spectrum. As a result, even when many information signals are transmitted in the same frequency band, the receiving side can effectively separate and demodulate them.
特許文献1は、限られた周波数帯域でより多くの情報を伝送でき、周波数利用効率を向上する効果を奏するものの、電波傍受による情報漏洩に関しては、考慮されていない。本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、スペクトル拡散通信方式と非スペクトル拡散通信方式を組み合わせて利用することにより、スペクトル拡散通信方式の秘匿性を維持しつつ、高速通信を実現することを目的とする。 Although Patent Document 1 can transmit more information in a limited frequency band and has an effect of improving frequency utilization efficiency, information leakage due to radio wave interception is not considered. The present invention was made to solve such problems, and by using a combination of a spread spectrum communication method and a non-spread spectrum communication method, while maintaining the confidentiality of the spread spectrum communication method, The purpose is to realize high-speed communication.
請求項1に係る衛星通信システムは、スペクトル拡散通信と非スペクトル拡散通信を利用し衛星回線を介してデータを伝送する衛星通信システムであって、前記スペクトル拡散通信用に設定された拡散コードをもとに決定された分割パターンに従い、前記データをスペクトル拡散通信用の第1データと非スペクトル拡散通信用の第2データとに分割して、前記第1データを前記拡散コードによる拡散処理を実施しスペクトル拡散変調しスペクトル拡散通信回線へ、前記第2データを非スペクトル拡散変調し非スペクトル拡散通信回線へそれぞれ送信する送信装置と、前記スペクトル拡散通信回線を介して受信した信号を前記拡散コードによる逆拡散処理を実施しスペクトル拡散復調した前記第1データと、前記非スペクトル拡散通信回線を介して受信した信号を非スペクトル拡散復調した前記第2データとを、前記拡散コードをもとに決定された結合パターンに従い結合し前記データを復元する受信装置とを備えたことを特徴とするものである。 Satellite communication system according to claim 1 is a satellite communications system for transmitting data through the satellite line using spread spectrum communications and non spread spectrum communication, also the set spreading code for the spread spectrum communication The data is divided into first data for spread spectrum communication and second data for non-spread spectrum communication, and the first data is subjected to spreading processing using the spreading code. to spectrum spread modulation by the spread spectrum communication line, wherein the transmitting device a second data non-spread spectrum modulation and transmits each to the non-spread-spectrum communication line, reversing the signal received via the spread spectrum communication line by said spreading code It said first data was carried out spreading processing by spread spectrum demodulation, through the non-spread spectrum communication line And said second data non spread spectrum demodulating the received signal Te, the spreading code characterized in that a receiving device attached in accordance with binding patterns determined on the basis of reconstructing the data is there.
本発明によれば、非スペクトル拡散通信で伝送するデータのみでは、有意なデータにならないため秘匿性に優れており、また信号の分割・統合処理する際に、冗長なデータ伝送を行わないため、通信速度を高速化できる効果を奏する。 According to the present invention, only the data transmitted by non-spread spectrum communication is excellent in secrecy because it does not become significant data, and since redundant data transmission is not performed during signal division / integration processing, There is an effect that the communication speed can be increased.
実施の形態1.
図1には、本実施の形態に係る衛星通信システムの全体構成を示す機能ブロック図を示す。図において、通信局Aにおける送信装置22が送信した電波信号は衛星回線11を経由して通信局Bの受信装置23が受信する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a functional block diagram showing the overall configuration of the satellite communication system according to the present embodiment. In the figure, the radio signal transmitted from the
通信局Aにおける送信装置22は、端末A1、信号分割部2、分割管理部24、SS変調部3(スペクトル拡散通信変調部)、NSS変調部4(非スペクトル拡散通信変調部)、送信機5を備えている。通信局Bの受信装置23は、端末B6、信号結合部7、結合管理部25、SS復調部8(スペクトル拡散通信変調部)、NSS復調部9(非スペクトル拡散散通信変調部)、受信機10を備えている。
The
図2には、本実施の形態に係るスペクトル拡散通信と非スペクトル拡散通信のイメージ図を示す。図において、通信局Aにおける送信装置22が送信した電波信号は、人工衛星局17を介して通信局Bの受信装置23が受信する。
18はスペクトル拡散通信の周波数スペクトル、19は非スペクトル拡散通信の周波数スペクトル、20はスペクトル拡散通信の通信波の流れ、21は非スペクトル拡散通信の通信波の流れを表している。
FIG. 2 shows an image diagram of spread spectrum communication and non-spread spectrum communication according to the present embodiment. In the figure, the radio signal transmitted by the
図3には、データの分割・結合処理の概要を表すイメージ図を示す。スペクトル拡散通信と非スペクトル拡散通信で有意なデータZ(aバイト)を通信局Aの送信装置から通信局Bの受信装置へ伝送する場合には、データZをデータX(a−bバイト)とデータY(bバイト)に分割する。このときの分割方法は、スペクトル拡散通信で使用する拡散コードを利用して決定する。 FIG. 3 is an image diagram showing an outline of data division / combination processing. In the case where significant data Z (a byte) is transmitted from the transmitting device of the communication station A to the receiving device of the communication station B in the spread spectrum communication and the non-spread spectrum communication, the data Z is converted into the data X (ab byte). Divide into data Y (b bytes). The division method at this time is determined using a spreading code used in spread spectrum communication.
図において、12は端末A1から出力されるデータ及び端末Bへ入力されるデータZ、13は信号分割部2からSS変調部3へ出力されるデータX及びSS復調部8から信号結合部7へ入力されるデータX、14は信号分割部2からNSS変調部4へ出力されるデータY及びNSS復調部9から信号結合部7へ入力されるデータY、15はSS変調部3から送信機5へ出力されるデータX’の周波数スペクトル及び受信機10からSS復調部8へ入力されるデータX’の周波数スペクトル、16はNSS変調部4から送信機5へ出力されるデータY’の周波数スペクトル及び受信機10からNSS復調部9へ入力されるデータY’の周波数スペクトルである。
In the figure, 12 is data output from the terminal A1 and data Z input to the terminal B, 13 is data X output from the signal division unit 2 to the
データXは、変調処理及びスペクトル拡散通信による拡散コードによる拡散処理を実施し、データX’として、衛星回線を介して通信局Bの受信装置23へ、データYは、非スペクトル拡散通信により変調処理されデータY’として衛星回線を介して通信局Bの受信装置へ送信される。通信局Bの受信装置では、スペクトル拡散通信で伝送されたデータX’に逆拡散処理及び、復調処理を施しデータXを復元する。また、非スペクトル拡散通信で伝送されたのデータY’に復調処理を行ないデータYを復元する。その後、スペクトル拡散通信で使用した拡散コードを用いて、データXとデータYを結合して、データZを復元する。
Data X is subjected to modulation processing and spread processing using a spread code by spread spectrum communication, and as data X ′, data Y is modulated by non-spread spread communication to the
次に、図1に示す各要素について詳細に動作を説明する。まず、通信局Aにおける送信装置22において、端末A1から有意なデータを受信した信号分割部2は、スペクトル拡散通信の変調を行うSS変調部3と非スペクトル拡散通信の変調を行うNSS変調部4へ、データを分割して出力する。
Next, the operation of each element shown in FIG. 1 will be described in detail. First, in the
この際、分割単位で有意なデータが復号できないように、入力データに同期しない分割を行うために、通常の無線通信システム同様、通信制御局を介した回線制御シーケンスによって自動で、もしくは、通信端局の運用者によって、手動にて設定される拡散コードを用いてデータを分割する。従がって通常は、変調部及び復調部にのみ設定される拡散コードを信号分割部2及び信号結合部7にも設定する。
At this time, in order to perform division that is not synchronized with input data so that significant data cannot be decoded in units of division, as in a normal wireless communication system, automatically by a line control sequence via a communication control station, or a communication terminal The data is divided using a spreading code set manually by the station operator. Therefore, normally, a spreading code set only in the modulation unit and the demodulation unit is also set in the signal division unit 2 and the
分割管理部24は、スペクトル拡散通信用に設定された拡散コードと拡散通信と非拡散通信の速度比を元に、分割パターンを決定する。信号分割部2は、分割管理部24から指示された分割パターンに従いデータを分割し、SS変調部3及びNSS変調部4へ出力する。SS変調部3及びNSS変調部4にてそれぞれスペクトル拡散変調、非スペクトル拡散変調された後、送信機5から送信する。このとき、分割管理部24には、SS変調部3及びNSS変調部4から、各変調を行う際のフレーム処理のタイミングが入力されるものとし、そのフレーム処理のタイミングをトリガーに分割パターンの初期化を行う。
The
通信局Bの受信装置23において、結合管理部25は、拡散通信用に設定された拡散コードと拡散通信と非拡散通信の速度比を元に、結合パターンを決定する。信号結合部7は、結合管理部25から指示された結合パターンに従い、SS復調部8及びNSS復調部9から入力されたデータを結合し、端末B6へ出力する。このとき、SS復調部8及びNSS復調部9から入力されるフレーム処理のタイミングに従い、結合パターンの初期化を実施する。
In the
図4には、信号データ分割・結合の一実施例を示す。図4(a)は、分割前のデータ系列であるデータZである。図4(b)は、拡散コードがαである場合の、分割例である。拡散コードαに対応して、分割管理部24から指示された分割パターンに従い、データZからデータXとして、10と37を選択する。データYとして残りのデータ系列を選択し、分割する。復調する際には、同じ拡散コードαに対応して、結合管理部25から指示された結合パターンに従い、データXとデータYを結合する。
FIG. 4 shows an embodiment of signal data division / combination. FIG. 4A shows data Z that is a data series before division. FIG. 4B shows an example of division when the spreading code is α. Corresponding to the spreading code α, 10 and 37 are selected as data X to data X according to the division pattern instructed by the
図4(c)は、拡散コードがβである場合の、分割例である。拡散コードβに対応して、分割管理部24から指示された分割パターンに従いデータXとして、E4と72を選択する。データYとして残りのデータ系列を選択し、分割する。復調する際には、同じ拡散コードβに対応して、結合管理部25から指示された結合パターンに従い、データXとデータYを結合する。
FIG. 4C shows an example of division when the spreading code is β. Corresponding to the spread code β, E4 and 72 are selected as data X according to the division pattern instructed from the
図5(a)には、信号分割部2、図5(b)には信号結合部7の詳細を示すブロック図を示す。図5(a)において、信号分割部2は、入力データバッファ部51、信号選択部52、拡散コード保持部53を備えている。信号選択部52は、入力バッファ部51からの入力データを、通信回線を確立するために予め設定した拡散コードを利用し、結合管理部25から指示された結合パターンに従い、データZを、データXとデータYに分割して出力する。振り分けるデータ量は拡散通信と非拡散通信の速度比によって決定される。また、振り分ける順番は、拡散コードによって決定する。
FIG. 5A shows a block diagram showing details of the signal dividing unit 2 and FIG. 5B shows the details of the
図5(b)において、信号結合部7は、出力データバッファ部71、信号選択部72、拡散コード保持部73を有する。信号選択部72は、通信回線を確立するために予め設定した拡散コードに従って、結合管理部25から指示された結合パターンに従い、データXとデータYを結合してデータZを作成し、出力データバッファ部71から出力する。
In FIG. 5B, the
以上のように、スペクトル拡散通信を衛星通信回線上で確立するためにはお互いの通信局で同一の拡散コード保持しているため、分割・結合処理のために、新たな情報を通信局間で伝送する必要がなく、また、SS変調部3、NSS変調部4、SS復調部8及びNSS復調部9から、フレーム処理のタイミングを利用し、分割パターン及び結合パターンを初期化することにより、通信局Aの送信装置22から通信局Bの受信装置23へデータ伝送に必要なデータ以外のデータを伝送することなく、分割したデータX及びデータYの総計データサイズは、データZのデータサイズと同等とすることが可能である。
As described above, in order to establish spread spectrum communication on a satellite communication line, each communication station holds the same spreading code, so that new information is transmitted between communication stations for division / combination processing. There is no need for transmission, and the
この結果、データZ(aバイト)以上の情報を伝送しなくとも、分割・結合の処理が可能であるため、高速化を実現できるという格別の効果を奏する。また、非スペクトル拡散通信で伝送されるデータX’だけでは、有意なデータとならず、更に、単一の伝送路では全てのデータを送付していないため、単一の伝送路のみでデータを送付する場合よりも、秘匿性を向上させることができる。 As a result, it is possible to perform the division / combination processing without transmitting information of data Z (a bytes) or more, so that it is possible to achieve a high speed. In addition, only data X ′ transmitted by non-spread spectrum communication is not significant data, and furthermore, not all data is sent on a single transmission path, so data can be transmitted only on a single transmission path. The confidentiality can be improved as compared with the case of sending.
1 端末A
2 信号分割部
3 SS変調部(スペクトル拡散変調部)
4 NSS変調部(非スペクトル拡散変調部)
5 送信機
6 端末B
7 信号結合部
8 SS復調部(スペクトル拡散復調部)
9 NSS復調部(非スペクトル拡散復調部)
10 受信機
11 衛星回線
12 データZ
13 データX
14 データY
15 データX’の周波数スペクトル
16 データY’の周波数スペクトル
17 人工衛星局
18 スペクトル拡散通信の周波数スペクトル
19 非スペクトル拡散通信の周波数スペクトル
20 非スペクトル拡散通信の通信波の流れ
21 スペクトル拡散通信の通信波の流れ
22 通信局Aの送信装置
23 通信局Bの受信装置
24 分割管理部
25 結合管理部
51 入力データバッファ部
52 信号選択部
53 拡散コード保持部
71 出力データバッファ部
72 信号選択部
73 拡散コード保持部
1 Terminal A
2
4 NSS modulator (non-spread spectrum modulator)
5 Transmitter 6 Terminal B
7 Signal combiner 8 SS demodulator (spread spectrum demodulator)
9 NSS demodulator (non-spread spectrum demodulator)
10
13 Data X
14 Data Y
15 Frequency spectrum of data X ′ 16 Frequency spectrum of data Y ′ 17
Claims (5)
前記スペクトル拡散通信用に設定された拡散コードをもとに決定された分割パターンに従い、前記データをスペクトル拡散通信用の第1データと非スペクトル拡散通信用の第2データとに分割して、前記第1データを前記拡散コードによる拡散処理を実施しスペクトル拡散変調しスペクトル拡散通信回線へ、前記第2データを非スペクトル拡散変調し非スペクトル拡散通信回線へそれぞれ送信する送信装置と、
前記スペクトル拡散通信回線を介して受信した信号を前記拡散コードによる逆拡散処理を実施しスペクトル拡散復調した前記第1データと、前記非スペクトル拡散通信回線を介して受信した信号を非スペクトル拡散復調した前記第2データとを、前記拡散コードをもとに決定された結合パターンに従い結合し前記データを復元する受信装置と
を備えたことを特徴とする衛星通信システム。 A satellite communication system for transmitting data via a satellite line using spread spectrum communication and non-spread spectrum communication,
The data is divided into first data for spread spectrum communication and second data for non-spread spectrum communication according to a division pattern determined based on a spreading code set for the spread spectrum communication , A transmitter for performing spread processing on the first data by the spread code and performing spread spectrum modulation to the spread spectrum communication line, and transmitting the second data to the non -spread spread communication line by non-spread spread modulation;
The signal received via the spread spectrum communication line is subjected to despreading processing by the spreading code and spread spectrum demodulated, and the signal received via the non-spread spectrum communication line is subjected to non-spread spread demodulation. A satellite communication system comprising: a receiving device that combines the second data according to a combination pattern determined based on the spreading code and restores the data .
前記スペクトル拡散通信用に設定された拡散コードをもとに決定された分割パターンに従い、前記データをスペクトル拡散通信用の第1データと非スペクトル拡散通信用の第2データとに分割する信号分割部と、
前記第1データを前記拡散コードによる拡散処理を実施しスペクトル拡散変調するスペクトル拡散変調部と、
前記第2データを非スペクトル拡散変調する非スペクトル拡散変調部と、
スペクトル拡散変調された前記第1データをスペクトル拡散通信回線へ、非スペクトル拡散変調された前記第2データを非スペクトル拡散通信回線へそれぞれ送信する送信機と
を備えたことを特徴とする衛星通信システムの送信装置。 A transmission device of a satellite communication system that transmits data via a satellite line using spread spectrum communication and non-spread spectrum communication,
A signal divider for dividing the data into first data for spread spectrum communication and second data for non-spread spectrum communication according to a division pattern determined based on a spread code set for the spread spectrum communication When,
A spread spectrum modulation unit that performs spread spectrum modulation on the first data by the spreading code ;
A non-spread spectrum modulator for non -spread spectrum modulation of the second data;
A satellite communication system comprising: a transmitter for transmitting the first data subjected to spread spectrum modulation to a spread spectrum communication line and the second data subjected to non-spread spectrum modulation to a non -spread communication line. Transmitter.
スペクトル拡散通信回線を介して伝送された信号と非スペクトル拡散通信回線を介して伝送された信号を受信する受信機と、
前記スペクトル拡散通信回線を介して受信された信号を拡散コードによる逆拡散処理を実施しスペクトル拡散復調した第1データを復元するスペクトル拡散復調部と、
前記非スペクトル拡散通信回線を介して受信された信号を非スペクトル拡散復調した第2データを復元する非スペクトル拡散復調部と、
前記拡散コードをもとに決定された結合パターンに従い、前記第1データと前記第2データを結合し、前記データを復元する信号結合部と
を備えたことを特徴とする衛星通信システムの受信装置。 A receiver for a satellite communication system that transmits data via a satellite line using spread spectrum communication and non-spread spectrum communication,
A receiver for receiving a signal transmitted via a spread spectrum communication line and a signal transmitted via a non-spread spectrum communication line ;
A spread spectrum demodulator that performs despreading processing on a signal received via the spread spectrum communication line with a spread code to restore the first data that has been spread spectrum demodulated;
A non-spread spectrum demodulator for restoring second data obtained by non-spread spectrum demodulation of a signal received via the non-spread spectrum communication line ;
A receiver for a satellite communication system, comprising: a signal combining unit that combines the first data and the second data and restores the data according to a combination pattern determined based on the spreading code. .
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