JPH0422235A - マルチキャリア通信システムの暗号化通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 伝送帯域に多数のキャリアを配置し、キャリア毎のビッ
ト割当数に従ったビットデータで同時変調して高速伝送
するマルチキャリア通信システムの暗号化通信方式に関
し、 簡単に伝送データを暗号化して守秘性を確保することを
目的とし、 トレーニング受信により各キャリア毎の割当ビット数を
決定して相手方に送信する際に、割当ビット情報に暗号
コードを加算する暗号化を施すことで、第３者による受
信を不能にするように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、伝送帯域に多数のキャリアを配置し、キャリ
ア毎のビット割当数に従ったビットデータで同時変調し
て高速伝送するマルチキャリア通信システムの暗号化通
信方式に関する。

近年、データ伝送は日常茶飯事に行われているが、近年
になってデータ（情報）の盗聴問題がクローズアップさ
れている。

例えばファクシミリ装置の普及により重要な書類をファ
クシミリ伝送する機会も増えているが、産業スパイ等が
これを盗聴し、さらにファクシミリ装置により電文を出
力させることが比較的容易にできることが知れらている
。

このような場合に、何らかの秘話対策が必要となる。

［従来技術］ 従来、電話回線を使用しまたデータ伝送システムにあっ
ては、モデムに１本のキャリア（半二重通信）又は２本
のキャリア（全二重通信）を割当て、このキャリアを送
信データに基づく例えばＱＡＭ方式により変調して送信
（７、受信側で復調している。データ伝送速度は変調速
度を一定とすると１−変調当りのビット数で決まり、ビ
ット数を増加させるためにはＱＡＭ変調の信号点の数を
増加しなければなない。しかし、実用可能な信号点数に
は限界があり、高速伝送のネックとなっている。

このような従来のモデムを使用したデータ伝送における
秘話対策としては、高価な暗号機を購入するか、あるい
は重要な書類は郵送や人の手によって運ぶといった方法
が取られている。

［発明が解決［７ようとする課題」 しかしながら、暗号機の使用は極めて専門的且つ特殊な
用途であり、重要な情報だからといってファクシミリ伝
送等の日常的なデータ通信に使用することは事実上不可
能である。

一方、近年においてマルチキャリア通信システムとして
知られた高速通信方式が知られている。

このマルチキャリア通信システムに使用するモデムは、
伝送帯域に多数のキャリアを配置し、キャリア毎に回線
品質に応じたビット数を割当て、各キャリアをビットデ
ータで同時にＱＡＭ変調して伝送回線に送出する。

例えば０〜４０００Ｈｚの伝送帯域に５１２本のキャリ
アを配置し、実用伝送帯域３００〜３４００Ｈｚでは４
００本程度のキャリアを確保でき、理想的な状態では１
８にビット／秒の高速通信速度が得られる。

このマルチキャリアモデムでは、受信側でキャリア毎の
回線品質を監視して伝送可能なキャリアビット数を決め
、このキャリアビット数を送信側に送ってキャリア毎の
ビット割当数を設定するようにしている。

従って、受信側で決定したビット数割当て情報が分から
なければ正常なデータ通信はてきない。

本発明は、このようなマルチキャリア通信システムに着
目して成されたもので、マルチキャリア通信システムの
技術を利用して解読困難な暗号化を安価に実現できるマ
ルチキャリア通信システムの暗号化通信方式を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理説明図である。

まず本発明は、マルチキャリアモデム１０−１゜１０−
２を伝送回線１２を介１７て接続したマルチキャリア通
信システムを対象とする。

このようなマルチキャリア通信システムのマルチキャリ
アモデム１０−１．１０−２は、伝送帯域内に複数のキ
ャリア周波数を配置し、送信データをキャリア毎に定め
られたビット数に区切って同時変調して前記伝送回線１
−２に送出する変調手段１４と、伝送回線１２から受信
した変調キャリアから各キャリア毎のビットデータを復
調して出力する復調手段１６と、トレーニング信号を受
信した際に復調手段１６の復調信号に基づいて各キャリ
ア毎のキャリアビット数を決定して相手方に通知するキ
ャリアビット数判定手段１８とを備える。

この、ようなマルチキャリア通信システムに対し本発明
にあっては、マルチキャリアモデム１０１．１０−２の
キャリアビット数判定手段１８で決定したキャリア毎の
ビット数情報について予め定められた特定数のキャリア
を暗号化して変調手段１４によりトレーニング信号送信
側に通知させると共に、復調手段１６で復調された暗号
化ビット数情報を解読してキャリア毎のビット数を変調
手段１４に設定する暗号化手段２０を新たに設けたもの
である。

マルチキャリアモデム１０−１．１０−２に設けられる
暗号化手段２０は、各キャリア毎に割当てられるビット
数をｎとした時、予め定めた暗号コードにより該ビット
数ｎに（ｎ−１−１）進数の加算を施して加算結果を相
手型に通知させる暗号変換手段と、受信した（ｎ＋１−
）進数の暗号化ビット数から前記暗号コードのビット数
を減算して各キャリア毎のビット数ｎを復元する暗号復
元手段とを備える。

例えば暗号化手段２０は、各キャリア毎に割当てられる
最大ビット数を７ビツトとした時、同じく最大ビット数
が７ビツトとなる予め定めた暗号コードのビット数に加
算を施して８進数の加算結果を相手方に通知させる暗号
変換手段と、受信した８進数の暗号化ビット数から前記
暗号コードのビット数を減算して最大７ビツトとなる各
キャリア毎のビット数を復元する暗号復元手段とを備え
る。

更に暗号化手段２０は、予め定めた特定数のキャリアに
対しビット数の暗号化と暗号解読を行なえばよい。具体
的には暗号コードを０とすることで暗号化と解読を不要
にできる。

更にまた、暗号化手段（２０）は、暗号化されたキャリ
アビット数情報を（ｎ＋１）進数で表現し、且つ該暗号
化を施すキャリアの本数をＸとした場合に、 １、／（ｎ＋１）Ｘ として定義される暗号化率が規定値以下となるように暗
号化を施すキャリア本数Ｘを決定する。

一方、マルチキャリアモデム１０−１．１．０−２の変
調手段１４は、キャリア毎の割当ビット数に区切られた
送信データをＱＡＭ変調の信号点座標（Ｘ　ｎ、　　Ｙ
　ｎ）に変換した後に、各キャリア周波数に基づく逆フ
ーリエ変換を行って得た１周期分の時系列信号を送信す
る。

更にマルチキャリアモデム１０−１．１０−２の復調手
段１６は、伝送回線１２から受信したの１周期分の受信
信号系列をフーリエ変換して各キャリア毎のＱＡＭ変調
の信号点座標（Ｘ　ｎ、　Ｙ　ｎ）を復元し、該信号点
座標（Ｘ　ｎ、　Ｙ　ｎ）からビットデータを復元する
。

［作用コ このような構成を備えた本発明によるマルチキャリア通
信システムの暗号化通信方式によれば、第１図（ｂ）の
ように、暗号化された伝送コードを（ｎ＋１）進数で表
現しているため、暗号化を行うキャリアの本数をＸ本と
した場合、無作為に試行した時の暗号が解ける確率とし
て定義される暗号化率は、 １／（ｎ＋１）Ｘ となる。

例えばキャリアビット数ｎをｎ＝７ビツト、キャリア本
数ＸをＸ＝１２本とした場合、暗号化率は、約０．１５
Ｘ１０−１２となる。この数値は、事実上、解読負荷可
能な十分に暗号化を達成しており、略完全な守秘対策を
実現できる。

［実施例］ 第２図は本発明の一実施例を示した実施例構成図である
。

第２図において、１０−１．１０−２はマルチキャリア
モデムであり、アナログ公衆電話回線１２を介して接続
される。公衆電話回線１２は３゜Ｏ〜３４００Ｈｚの伝
送帯域をもつ。

マルチキャリアモデム１０−１．１０−２には変調部１
４と復調部１６が設けられ、変調部１４の出力と復調部
１６の入力はハイブリッドトランス等を用いた切替器２
２を介して公衆電話回線１２に接続される。

変調部１４は第３図に示すように公衆電話回線１２の伝
送回線３００Ｈｚ　〜３．４ＫＨｚ内に複数のキャリア
（搬送波）を配置し、送信データＳＤをキャリアピット
アサイメントによりキャリア毎に定められたビット割当
て数に区切ってＱＡＭ方式（直交振幅変調方式）により
同時変調して伝送回線１２に送出する。この変調部１２
によるマルチキャリア変調は、後の説明で明らかにする
ように、フーリエ逆変換により実現される。

復調部１６は切替器２２を介して公衆電話回線１２から
受信した変調キャリアから各キャリア毎のビットデータ
を復調して受信データＲＤとして出力する。この復調部
１６にも第３図（ｂ）に示すように、同図（ａ）に示す
送信側と同じキャリアピットアサイメントによるキャリ
ア毎のビット割当て数が設定されおり、このビット割当
て数に基づいて受信した変調キャリアを復調することが
できる。

更に、マルチキャリアモデム１０−１．１．０−２には
キャリアピットアサイメント判定部１−８が設けられる
。キャリアピットアサイメント判定部１８は通信開始時
に受信側に位置するキャリアピットアサイメント判定部
Ｊ８が機能し、送信側から最初に送られてくるトレーニ
ング信号を受信した際の復調部１６からの復調出方に基
づき、各キャリア毎の伝送ビット数を決定するキャリア
ビット数判定手段としての機能を有する。

例えば第２図において、マルチキャリアモデム１０−１
を送信側、マルチキャリアモデム１゜２を受信側とする
と、通信開始時にマルチキャリアモデム１０−１からま
ずトレーニング信号が送出されて受信側のマルチキャリ
アモデム１０−２で受信され、このトレーニング信号の
復調部１６からの復調出力に基づき、キャリアピットア
サイメント判定部１−８で伝送品質に基づいてキャリア
毎のピット割当て数を判定し、変調部１４によりキャリ
アピットアサイメント情報を変調して送信側のマルチキ
ャリアモデム１０−１に通知してくる。

本発明にあっては、この受信側から送信側に対するキャ
リアピットアサイメント情報の通知について暗号化を施
すことを特徴とする。

即ち、マルチキャリアモデム１０〜１，１．０−２のキ
ャリアピットアサイメント判定部１８の出力は暗号化部
２０に与えられ、暗号化部２０において外部設定された
暗号コードＣＤにより暗号化され、暗号化されたキャリ
アピットアサイメント情報を変調部１４よりトレーニン
グ信号送信側に通知するようになる。

同時に、暗号化部２０は相手側から暗号化されて送られ
てきたキャリアピットアサイメント情報を解読する暗号
解読機能を有する。

暗号化部２０による暗号化及び暗号解読を、第４図を参
照して説明すると次のようになる。

第４図（ａ）キャリアピットアサイメント情報の送信側
、即ちｌ・レーニング信号の受信側で行なわれる暗号化
処理を示す。

今、図示のように伝送帯域３００Ｈｚ〜３．４ＫＨｚに
所定周波数間隔で１−〜ｎ本のキャリアが配置されてお
り、トレーニング信号の受信に基づきキャリアピットア
サイメント判定部１８で各キャリア毎のピットアサイメ
ントＢＮＩ〜ＢＮｎとして図示のようにｒ５．　６．　
７．　　・・・、　　７．　７゜３」が決定されたとす
る。

このキャリアピットアサイメントＢＮＩ〜ＢＮｎに対し
同じ最大ビット数７をもつ数値Ｏ〜７を使用した暗号コ
ードＣＤ１〜ＣＤｎが予め設定されている。

暗号化部２０はキャリアピットアサイメントＢＮ　ｌ〜
Ｂ　Ｎ　ｎに暗号コードＣＤ１−〜ＣＤｎを加算する暗
号化処理を施し、最大ビット数７に１−を加えた８進数
の暗号化されたキャリアピットアサイメントト、即ち伝
送コードＣＢＮＩ〜ＣＢＮｎを生成し、これを相手先に
送信する。具体的には、暗号コードＣＤ１〜ＣＤｎとし
てｒ４，５，２゜・・、　　０．　７．　　ＩＪが設定
されていたとすると、キャリアピットアサイメントＢＮ
Ｉ〜ＢＮｎの各キャリア毎のビット数値とコード数値の
加算によりＣＢ　Ｎ　１〜ＣＢ　Ｎ　ｎとしてｒｌ、　
　３．　１．　−−７、　６．　４Ｊを得ることができ
る。

一方、第４図（ｂ）の受信側にあっては、送信側と同じ
暗号コードＣＤＩ〜ＣＤｎとして［４゜５．２．・・・
、　　０．　７．　　ＩＪが設定されており、受信した
伝送コードＣＢＮＩ　〜ＣＢＮｎ　ｒｌ、３゜１、・・
・、７．６．４Ｊに対し暗号コードＣＤ１〜ＣＤｎによ
る逆算、即ち減算を施すことにより解読し、正しいキャ
リアピットアサイメントＢＮ　１〜Ｂ　Ｎ　ｎとしてｒ
５．　６．７．　−−−、　７゜７．３」を再現するこ
とができる。

この第４図に示す暗号化及び暗号解読を更に一般的に述
べるならば、各キャリア毎に割り当てられるキャリアピ
ットアサイメントのビット数をｎとしたとき、予め定め
た暗号コードのビット数によりキャリアピットアサイメ
ントのビット数ｎに（ｎ＋１）進数の加算を施して加算
結果を相手方に通知させる暗号変換を行なう。一方、暗
号復元（暗号解読）については、受信した（ｎ＋１）進
数の暗号化ビット数から送信側と同し暗号コードのビッ
ト数を減算して各キャリア毎のビット数ｎを復元するこ
とになる。

このように、キャリアピットアサイメントのビット数ｎ
に暗号コードによる加算を施して（ｎ＋１）進数で表現
する暗号化にあっては、暗号化を行なうキャリアの本数
をＸとした場合、暗号化率（無作為に試行したときの暗
号か解ける確率）は、１／（ｎ＋１）” となる。

例えば、キャリアピットアサイメントのビット数ｎをｎ
＝７ビツト、暗号化を行なうキャリアの本数ＸをＸ＝１
２本としたときの暗号化率は約０゜１５Ｘ１０−”とな
る。この暗号化率の数値は実用上解読不可能といえる十
分な暗号化を達成した数値といえる。

ここで、第４図に示す暗号コードの中の数値Ｏについて
は、キャリアピットアサイメントに暗号コードを加算し
ても、結果として得られる暗号コードは同じ値であり、
従・って暗号コードＯについては暗号化が行なわれてい
ないことを意味する。

従って、例えば前述ｊ７たようにキャリアビット数ｎ＝
７ビツト、暗号化を行なうキャリア本数Ｘ１２とした場
合には、キャリアピットアサイメントの中の割当てビッ
ト数が７となる１−２本のキャリアを選択し、選択した
１２本のキャリアに対応する暗号コードの値として」〜
７の数値を割り当て、選択した］−２本以外のキャリア
については暗号コードＯを設定するようにしてもよい。

このような特定のキャリアについてのみ有効暗号数値１
〜７を加えられることで、暗号化のための加算、及び暗
号解読のための減算処理量を低減して高速処理を図るこ
とができる。即ち、暗号化及び暗号解読において暗号コ
ードが無効数値０となる部分については加算または減算
を行なわさせずにキャリアピットアサイメントをそのま
ま暗号コードまたは解読コードとして使用できるからで
ある。

勿論、キャリアピットアサイメントの全てについて有効
暗号数値１〜７を割り当てるようにしてもよいことは勿
論である。

次に、第２図の実施例における通信処理を第５図のタイ
ミングチャートを参照して説明する。

今、マルチキャリアモデム１０−１からマルチキャリア
モデム］０−２に、ある送信データＳＤを送信するもの
とする。送信側のマルチキャリアモデム１０−１からの
呼出しにより受信側のマルチキャリアモデム１０−２の
公衆電話回線１−２に対する接続が確立すると、送信側
のマルチキャリアモデム１０−１はまずトレーニング信
号を送信する。このトレーニング信号は複数のキャリア
を配置した３００Ｈｚ〜３．４ＫＨｚの全域に亘ってフ
ラットな信号となる。尚、トレーニング信号送出時の各
キャリア毎のキャリアピットアサイメントの値は、例え
ば全てのキャリアについて最大ビット数７が割り当てら
れている。

モデム１０−１からのトレーニング信号ＴＲＮは受信側
のマルチキャリアモデム１０−２の復調部１６で復調さ
れ、各キャリア毎の復調出力、具体的にはＱＡＭ方式の
信号点座標を示すベクトル成分（Ｘｉ、Ｙｉ）がキャリ
アピットアサイメント判定部１８に与えられる。但し、
ｉ＝１〜ｎてキャリア番号を示す。キャリアピットアサ
イメント判定部１８はキャリア毎のトレーニング信号復
調出力から伝送劣化の度合いを判断し、伝送品質に応じ
たピット割当て数、即ちキャリアピットアサイメントＢ
ＮＩ〜ＢＮｎを設定する。尚、割当てビット数が０とな
るキャリアは使用されないことを意味する。

キャリアピットアサイメント判定部１８で決定されたキ
ャリアピットアサイメント情報ＢＮＩ〜ＢＮｎは暗号化
部２０に与えられ、第４図（ａ）に示したように予め設
定された暗号コードＣＤＩ〜ＣＤｎによる加算が施され
、（ｎ＋１）進数としての加算結果が暗号化コードＣＢ
ＮＩ〜ＣＢＮｎとして変調部１４に与えられ、変調部１
４で変調してキャリアピットアサイメントＣＡとしてト
レーニング信号を送信したマルチキャリアモデム１０−
１−に通知する。受信側からのキャリアピットアサイメ
ントＣＡはマルチキャリアモデム】−０〜１の復調部１
．６で受信データＲＤとして復調され、暗号化部２０に
与えられる。暗号化部２０は受信したキャリアピットア
サイメント情報ＣＢＮ１〜ＣＢＮｎに対し、第４図（ｂ
）に示すように、文字暗号コードＣＤＩ〜ＣＤｎを使用
した減算を施すことで、正しいキャリアピットアサイメ
ントＢＮＩ〜ＢＮｎを解読し、この解読結果を変調部１
４及び復調部１−６に設定する。

尚、受信側のマルチキャリアモデム１０−２のキャリア
ピットアサイメント判定部１８は、決定したキャリアピ
ットアサイメント情報ＢＮＩ〜ＢＮｎを暗号化して、ト
レーニング信号送信先に通知した後、自らの変調部１４
及び復調部Ｊ６に対しても決定したキャリアピットアサ
イメント情報ＢＮＩ〜ＢＮｎを設定する。

このようなトレーニング信号ＴＲＮに対するキャリアピ
ットアサイメントＣＡの応答によりモデム１０−１．１
０−２の変調部１４及び復調部１６にはそのときの公衆
電話回線１２の伝送品質に基づくキャリア毎の割当てビ
ット数ＢＮＩ〜ＢＮｎが共通に設定された通信可能状態
となる。続いて、送信側のマルチキャリアモデムＪＯ−
１の変調部１４は同期信号ＳＹＮを送信して受信側のマ
ルチキャリアモデム１０−２との同期を確立ｌ７、同期
信号ＳＹＮに続いて送信データＳＤでマルチキャリア変
調を行なって、マルチキャリアモデム１０−２側に送信
するようになる。

第６図は第２図のモデム１０−１．１０−２に設けられ
た変調部１４の実施例構成図である。

第６図において、変調部１４の入力側には切替スイッチ
２４が設けられ、切替スイッチ２４の切替端子Ａには外
部から送信データＳＤが与えられ、切替端子Ｂには同期
信号発生器２６から同期信号ＳＹＮが与えられ、切替端
子Ｃには暗号化部２０より暗号化されたキャリアピット
アサイメント情報ＣＢＮ１〜ＣＢＮｎが与えられている
。切替スイッチ２４はトレーニング信号受信時に切替端
子Ｃに切り替わって暗号化部２０からの暗号化されたキ
ャリアピットアサイメント情報ＣＢＮＩ〜ＣＢＮｎを入
力する。また、送信開始時に切替端子Ｂに切り替わって
同期信号発生器２６からの同期信号ＳＹＮを入力する。

同期信号ＳＹＨの送信か終了すると切替端子Ａに切り替
わって送信データＳＤを取り込む。

切替スイッチ２４に続いてはバッファメモリ（以下単に
「バッファ」という）２８が設けられ、１回の送信骨の
送信データＳＤの送信ビ・ｙ　Ｉ−ｂ　１〜ｂｎが格納
される。バッファ２８に続いては信号点ベクトル発生部
３０が設けられる。信号点ベクトル発生部３０に対して
はキャリアピットアサイメント判定部１８（受信側モデ
ムの場合）、または暗号化部２０（送信側モデムの場合
）からキャリアピットアサイメント情報ＢＮＩ〜ＢＮｎ
か与えられている。信号点ベクトル発生部３０はキャリ
アピットアサイメント情報ＢＮＩ〜ＢＮｎに基づく各キ
ャリア毎の割当てビット数に従ってＱＡＭ方式における
信号点数を判別し、信号点数に対応して予め準備されて
いるマツピング回路を選択し、割当てピット数分の送信
データビットをバッファ２８から引き出してマツピング
回路により信号点座標（Ｘｉ、Ｙｉ）で成るベクトル成
分を発生する。

例えば、割当てビット数０については使用しないキャリ
アと判別し、ビット数２では信号点数４のマツピング回
路を選択し、割当てビット数３では信号点数１６のマツ
ピング回路を選択し、割当てビット数４では信号点数３
２のマツピング回路を選択し、ビット数５では信号点数
６４のマツピング回路を選択し、ビット数６では信号点
数１２８のマツピング回路を選択し、更に割当てビット
数７では信号点数２５６のマツピング回路を選択する。

信号点ベクトル発生部３０で各キャリア毎に発生された
信号点ベクトル成分（Ｘｒ　、Ｙ＋　）〜（Ｘｎ、Ｙｎ
）はベクトルテーブルバッファ３２に格納される。ベク
トルテーブルバッファ３２に続いては切替スイッチ３４
が設けられ、切替スイッチ３４はトレーニング信号発生
器３６の出力とベクトルテーブルバッファ３２の出力を
替える。

即ち、送信側モデムの最初の送信開始時に切替スイッチ
３４を切替端子Ａに切り替えてトレーニング信号発生器
３６からのトレーニング信号ＴＲＮを選択する。トレー
ニング信号発生器３６からのトレーニング信号ＴＲＮは
信号点座標の特定の信号点（Ｘ　ｏ、　Ｙ　ｏ）に固定
したベクトル成分であり、全てのキャリアについて同じ
信号点ベクトルによる変調を行なうことになる。

トレーニング信号の送出により相手先からキャリアピッ
トアサイメントが受信されて信号点ベクトル発生部３０
に対し正Ｉ７いキャリアピットアサイメント情報ＢＮＩ
〜ＢＮｎが設定された後の送信時には、切替スイッチ３
４は切替端子Ｂ側に切り替えられ、ベクトルテーブルバ
ッファ３２に格納された各キャリア毎の信号点ベクトル
成分（Ｘｒ　、Ｙ＋　）　〜（Ｘｎ、Ｙｎ）を順次取り
出す。

切替スイッチ３４の出力は逆フーリエ変換部３８に与え
られる。

逆フーリエ変換部３８は伝送帯域に設定されたキャリア
周波数と各キャリア毎のベクトル成分、即ち実数成分Ｘ
ｉと虚数成分Ｙｉとに基づく逆フーリエ変換を行なって
１周期分の時系列信号を発生する。

具体的に説明すると、逆フーリエ変換のためにＯ〜４Ｋ
Ｈ２の伝送帯域に例えば７．８１２５Ｈｚ間隔で５１−
２本のキャリアを配置し、基本周波数を７８１２５Ｈｚ
として残り５１１本のキャリアを２次〜５１２次の高次
周波数とし、１次から５１２次の実数成分Ｘ　］、〜Ｘ
ｎと虚数成分Ｙ１〜Ｙｎとに基づく逆フーリエ変換によ
り例えば１０２４のフーリエ変換ポイントを示す時系列
データを作り出す。

逆フーリエ変換部３８で生成された時系列データＤ１〜
Ｄ２ｎは時系列バッファ４０に格納される。そして、最
終的にＤ／Ａコンバータ４２により１周期分のアナログ
ＱＡＭ信号波形に変換して公衆電話回線に送出するよう
になる。

第７図は第２図のマルチキャリアモデム１−０１、］、
、０−２に設けられた復調部１６の実施例構成図である
。

第７図において、復調部１−６はＤ／Ａコンバータ４４
、受信時系列バッファ４６、フーリエ変換部４８、受信
ベクトルテーブルバッファ５０、ビット列発生部５２及
び受信バッファ５４で構成される。

即ち、公衆電話回線５２から受信されたアナログ波形は
Ｄ／Ａコンバータ４４に与えられ、Ｄ／Ａコンバータ４
４は入力したアナログ波形をフーリエ変換のピッチ周期
を１０２４点に分けてサンプリングしてデジタルデータ
に変換し、１０２４点の時系列データＤ１〜Ｄ２ｎとし
て受信時系列バッファ４６に格納する。受信時系列バッ
ファ４６に格納された１０２４点のサンプリングデータ
はフーリエ変換部４８によるフーリエ変換で各キャリア
周波数毎のベクトル成分（Ｘｌ　、ｙ、）〜（Ｘ　ｎ、
　Ｙ　ｎ）に変換されて受信ベクトルテーブルバッファ
５０に格納される。

受信ベクトルテーブルバッファ５０の格納データは順次
ビット列発生部５２に与えられ、ビット列の復調が行な
われる。即ち、ビット列発生部５２に対しては各キャリ
ア毎のビット数を示すキャリアビットアサイメント情報
ＢＮ↑〜ＢＮｎがキャリアビットアサイメント判定部１
８（受信側の場合）または暗号化部２０（送信側の場合
）から設定されており、例えば最初の信号点ベクトル成
分（ＸＩ　、　Ｙｌ　）のビット割当て数がＢＮ１＝４
ビットであったとすると、信号点数１６の逆ピットマツ
ピング変換回路を選択し、４ビツトデータを復元して受
信バッファ５４に格納する。受信バッファ５４に１回の
マルチキャリア通信で得られたベクトル分のビットデー
タが格納されるか、ある所定量のビットデータが格納さ
れると、順次受信データＲＤとして出力される。

第８図は第２図のマルチキャリアモデム１〇−１，１０
−２に設けられキャリアピットアサイメント判定部１８
の実施例構成図である。

第８図において、キャリアピットアサイメント判定部１
８は基準ベクトル発生器５６、割算器５８．６０、ビッ
ト数判定部６２及びビットアサイメントバッファ６４で
構成される。

基準ベクトル発生器５６はトレーニング信号の信号点座
標（Ｘ　ｏ、　Ｙ　ｏ）を発生して割算器５８゜６０に
出力する。割算器５８は実数ベクトル成分Ｘｉ用に設け
られ、また割算器６０はベクトル虚数成分Ｙｉ用に設け
られている。割算器５８，６０に対しては第７図の復調
部１６に設けられた受信ベクトルテーブルバッファ５０
に格納されたトレーニング信号受信時の信号点ベクトル
成分（ＸＩ、Ｙｌ）〜（Ｘｎ、Ｙｎ）が順次与えられる
。

このようなトレーニング信号の受信に基づく信号点ベク
トル成分（Ｘｉ、Ｙｉ）を基準ベクトル発生部５６から
の基準ベクトル成分（Ｘｏ、Ｙｏ）のそれぞれで割るこ
とにより、割算器５８．６０から正規化されたベクトル
成分をビット数判定部６２に出力する。

ビット数判定部６２は、例えば第９図に示すような判定
処理に基づいて各キャリア毎の割当てビット数ＢＮｉを
決定する。

第９図において、ベクトル６６は基準ベクトル成分（Ｘ
　ｏ、　Ｙ　ｏ）で定まる正規化された基準ベクトルで
あり、基準ベクトル６６の先端で決まる信号点６８を中
心に各ピット毎に許容エラー領域を設定している。即ぢ
、信号点数が２５６となる７ビツト領域が最も狭く、６
ビツト領域、５ビツト領域、４ビツト領域と順次領域が
広がっている。

今、任意のキャリアに対応したトレーニング信号の受信
ベクトル成分（Ｘｉ、Ｙｉ）の基準ベクトルに基づく正
規化ベクトルが破線のベクトル７０であり、図示のよう
に信号点７２が６ビツト領域と５ビツト領域の間に位置
した場合、このベクトル７０が得られたキャリアについ
てはビット数５を割り当てる。具体的には、基準ベクト
ル６６に対する受信ベクトル７０の距離差で与えられる
硬判定エラーを求め、この硬判定エラーが１〜７ビツト
の許容エラー範囲に収まるか否かでキャリア毎のピット
割当て数を決定する。

尚、第９図の場合には信号点座標の特定信号点（Ｘ　ｏ
、　　Ｙ　ｏ）についてのみトレーニング信号を送って
キャリアピットアサイメントを決定しているが、信号点
座標の各象現について定められた信号点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ
を順次トレーニング信号としで送り、各象現で決定され
た割当てビット数を総合的に判断してキャリア毎の割当
てビット数を決めるようにしてもよい。

第１０図は第２図のマルチキャリアモデム１０１．１０
−２に設けられた暗号化部２０の実施例構成図である。

第１０図において、暗号化部２０には加算器７４と減算
器７６が設けられる。加算器７４及び減算器７６に対し
ては、予め設定したキャリア本数分の暗号データＣＤＩ
〜ＣＤｎが与えられている。

加算器７４は暗号変換手段としての機能をもち、トレー
ニング信号の受信側のキャリアピットアサイメント判定
部１８で得られた送信キャリアピットアサイメント信号
ＢＮＩ〜ＢＮｎを入力して、第４図（ａ）に示した加算
処理結果を変調部１４に出力してトレーニング信号送信
側に通知する。

一方、減算器７６は暗号解読手段としての機能を有し、
トレーニング信号の送出に対し相手方から通知されてき
た受信キャリアヒツトアサイメント信号ＣＢ　Ｎ　１〜
ＣＢ　Ｎ　ｎを入力して第４図（ｂ）に示すように暗号
データＣＤ↑〜ＣＤｎによる減算を施して正しいキャリ
アピットアサイメント情報を復元して復調部１６及び変
調部１４に設定する。このように、本発明におけるキャ
リアヒツトアサイメントの暗号化及び暗号解読は暗号デ
ータの加算または減算であることから、ハード構成及び
処理が極めて簡単にできる。

［発明の効果コ 以上説明してきたように、本発明によれば、トレーニン
グ信号に基づいて決定されるキャリアピットアサイメン
ト情報を暗号化して相手先に送って暗号解読により送信
側及び受信側で回線品質に応じた各キャリア毎のビット
数割当てを行なっているため、暗号コードが分からない
第３者がキャリアピットアサイメントを受信してビット
割当て数を設定しても、割当てビット数自体が暗号化さ
れているため、その後に送信されるデータを受信復調し
ても有効な受信データは得られず、データ伝送の発展に
伴い増大する秘話性の要求に大きく寄与することができ
る。

また、キャリアピットアサイメントの暗号化は暗号コー
ドの加算、解読は暗号コードの減算という簡単な処理で
済み、暗号化を行なうキャリアの本数を増やすことによ
り解読不能な暗号化を簡単に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図； 第２図は本発明の実施例構成図； 第３図は本発明のマルチキャリア通信の説明図；第４図
は本発明の暗号化及び暗号解読説明図；第５図は本発明
の通信タイミングチャート；第６図は本発明の変調部実
施例構成図；第７図は本発明の復調部実施例構成図；第
８図は本発明のキャリアピットアサイメント判定部の実
施例構成図； 第９図は第８図のビット数判定処理の説明図；第１ ０図は本発明の暗号化部実施例構成図である。 図中、 １０−１．１０−２：マルチキャリアモデム１２・伝送
回線（公衆電話回線） １−４＝変調手段（変調部） １６：復調手段（復調部） Ｊ８：キャリアビット数判定手段 （キャリアピットアサイメント判定部）２０：暗号化手
段（暗号化部） ２２：切替器 ２４．３４：切替スイッチ ２６：同期信号発生器 ２８：バッファ ３０・信号点ベクトル発生部 ３２：ベクトルバッファ ３６：トレーニング信号発生器 ３８：逆フーリエ変換部 ４０：時系列バッファ ４２：Ｄ／Ａコンバータ ４４　：　Ａ／Ｄコンバータ ４６：受信時系列バッファ ４８：フーリエ変換部 ５０：受信ベクトルバッファ ５２：ビット列発生部 ５４：受信バッファ ５６二基準ベクトル発生器 ５８．６０：割算器 ６２：ビット数判定部 ６４：ビットキャリアアサイメント ６６：基準ベクトル ７０：受信ベクトル ７４：加算器 ７６：減算器 φバッファ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）マルチキャリアモデム（１０−１、１０−２）を
   伝送回線（１２）を介して接続したマルチキャリア通信
   システムに於いて、 前記マルチキャリアモデム（１０−１、１０−２）の各
   々に、 伝送帯域内に複数のキャリアを配置し、送信データをキ
   ャリア毎に定められたビット数に区切って同時変調して
   前記伝送回線（１２）に送出する変調手段（１４）と； 前記伝送回線（１２）から受信した変調キャリアから前
   記各キャリア毎のビットデータを復調して出力する復調
   手段（１６）と； トレーニング信号を受信した際に前記復調手段（１６）
   の復調出力に基づいて各キャリア毎の伝送ビット数を決
   定するキャリアビット数判定手段（１８）と； 該キャリアビット数判定手段（１８）で決定したキャリ
   ア毎のビット数情報について予め定められた特定数のキ
   ャリアを暗号化して前記変調手段（１４）によりトレー
   ニング信号送信側に送信させると共に、前記復調手段（
   １６）で復調された暗号化ビット数情報を解読してキャ
   リア毎のビット数を前記変調部（１４）に設定する暗号
   化手段（２０）、；を備えたことを特徴とするマルチキ
   ャリア通信システムの暗号化通信方式。
2. （２）請求項１記載のマルチキャリア通信システムの暗
   号化通信方式に於いて、 前記暗号化手段（２０）は、 前記各キャリア毎に割当てられるビット数をｎとした時
   、予め定めた暗号コードのビット数により該ビット数ｎ
   に（ｎ＋１）進数の加算を施して加算結果を相手方に通
   知させる暗号変換手段と；受信した（ｎ＋１）進数の暗
   号化ビット数から前記暗号コードのビット数を減算して
   各キャリア毎のビット数ｎを復元する暗号復元手段と；
   を備えたことを特徴とする通信システムの暗号化通信方
   式。
3. （３）請求項２記載のマルチキャリア通信システムに於
   いて、 前記暗号化手段（２０）は、暗号化されたキャリアビッ
   ト数情報を（ｎ＋１）進数で表現し、且つ該暗号化を施
   すキャリアの本数をＸとした場合に、１／（ｎ＋１）＾
   Ｘ として定義される暗号化率が規定値以下となるように暗
   号化を施すキャリア本数Ｘを決定することを特徴とする
   マルチキャリア通信システムの暗号化方式。
4. （４）請求項１記載のマルチキャリア通信システムの暗
   号化通信方式に於いて、 前記変調手段（１４）は、キャリア毎のビット数に区切
   られた送信データをＱＡＭ変調の信号点座標（Ｘｎ、Ｙ
   ｎ）に変換した後に、各キャリア周波数に基づく逆フー
   リエ変換を行って得た１周期分の時系列信号を送信する
   ことを特徴とするマルチキャリア通信システムの暗号化
   通信方式。
5. （５）請求項１記載のマルチキャリア通信システムの暗
   号化通信方式に於いて、 前記復調手段（１６）は、前記伝送回線（１２）から受
   信した１周期分の受信信号系列をフーリエ変換して各キ
   ャリア毎のＱＡＭ変調の信号点座標（Ｘｎ、Ｙｎ）を復
   元し、該信号点座標（Ｘｎ、Ｙｎ）からビットデータを
   復元することを特徴とするマルチキャリア通信システム
   の暗号化通信方式。