WO2006036010A1 - スクランブラ、スクランブル処理方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

　パターン生成部１１にて生成されたスクランブルパターンを構成する２進数ビット列に含まれる各ビットのビット値に対応して、正値あるいは負値の乗算値を乗算値決定部１２によって決定する。乗算処理部１３は、絶対値が等しい所定の正値と負値の組を値域に含んだ多値シンボルで構成されるシンボルデータ列における各シンボル値を表すシンボルデータと、乗算値決定部１２にて決定された乗算値との乗算を実行する。このとき、乗算処理部１３は、１シンボル分のシンボルデータと、スクランブルパターンに含まれる１ビットのビット値に対応して決定された乗算値との乗算を、シンボルデータ列が表すシンボル数に達するまで、順次に実行する。本発明は、簡素な操作でデータ列にスクランブルを施し、また、機能チャネルの内容が変化したときにも簡単な処理でスクランブルを施す。

Description

明細書 スクランプラ、 スクランブル処理方法及びプログラム 技術分野

本発明は、 スクランブラ、 ベースバンド信号生成装置、'スクラン ブル処理方法、ベースバンド信号生成方法及びプログラムに関する。 背景技術

例えば 4値 F S K (Frequency Shift Keying) 変調などといった 多値デジタル変調方式を用いて通信を行うときには、 一時的に 2値 (または通常よりも少ない値） の変調とすることにより、 重要なビ ッ ト要素におけるユークリツ ド距離を、 比較的に重要でない他のビ ッ ト要素に比べてなるべく大きく取るようにすることがある。 こう した処理を施すことで、 伝送する対象のデータに誤り訂正を施した のと実質的に同等の機能を持たせることができる。

また、 変調の偏りによるエネルギーの集中を避けることや、 情報 に秘匿性を持たせることなどを目的として'、 伝送路上のデータにス クランブルをかけることが多い。 このようにデータにスクランブル をかけることで、 例えば元の情報データが全て同じ値 （具体的な一 例として、 全て " 0 " を示すデータ） であるときにも、 変調信号を 擬似ノイズ （ P N ； Pseudo Noise) のように分散させることができ る。 従来、 データにスクランブルをかける際には、 対象となる情報 デ一夕と、 予め用意されたビッ ト列であるスクランブルパターンと の排他的論理和 （E x OR) を、 論理演算回路などにより求めてい た （例えば、 社団法人電波産業会著 「狭帯域デジタル通信方式 （S C P C/F DMA) 標準規格 AR I B S TD— T 6 1 1. 0版 第 2分冊」 、 平成 1 1年 5月 2 7 日、 p . 1 4 2— 1 4 3参 照） 。 ここで、 スクランブルパター ンは、 P N符号系列などとして 生成することが多い。 そして、 P N符号の生成器に与える初期値を スクランブルコードとして可変に設定することで、 様々なスクラン ブルパターンを生成できるように設計することが一般的である。 一例として、 同期ワードや、 機能チャネルとなる情報デ一夕集合 から構成されるフレーム構造のデータ伝送方式において、 1 フレ一 ム中における所定のデータ列に対してスクランブルをかける手順に ついて説明する。 ここで、 同期ヮ一 ドは、 復号の際のタイミング信 号となり、 情報データ集合は、 例え 音声データや通信制御用のデ 一夕などのように、 機能毎に分類されたデータの集合である。

この場合、 1つのフレームに含ませる機能チャネル毎に独立に誤 り訂正符号化が施された後、 各機能チャネルを 1つに合成してフレ ームの組立を行い、非スクランブル^態のフレームが完成してから、 所定のデ一夕列とスクランブルパターンとの排他的論理和を求める ことで、 伝送用のデータ列を作成する。 こうして作成した伝送用の データ列は、 シンボルデ一夕に変換された後、 変調用データとして 搬送波の変調などに用いられ、 伝送路上に送出される。 伝送デ一夕 を受信する側では、 伝送データの復調を行った後、 スクランブルを かけたときと逆の手順となるデスクランブルを施すことで、 元の情 報データ集合などを復元することができる。

このように、 1 フレームを構成するデータ列に対するスクランプ ルは、 シンポルデータへの変換が行われる直前にて各ビッ ト値に対 して施されることになる。

前述のように重要なビッ ト要素におけるユークリ ッ ド距離を他の ビッ ト要素に比べて大きく取るためには、 シンボルデータにおける 各データの配置が重要となる。 そのため、 従来のように、 シンポル データへの変換が行われる以前の各ビッ ト値に対してスクランブル を施してしまうと、 重要なビッ ト要素におけるユークリ ッ ド距離を 十分に大きく取ることが困難になる。

そこで、 データ列に対してスクランブルを施した後に、 重要なビ ッ ト要素に該当する部分に所定の処理を施すことで、 その部分の誤 り耐性を向上させることが考えられる。 もっとち、 この場合には、 一度フレームの組立を行った後に再び機能チャ ル毎に処理を行う 必要がある。 そのため、 例えば音声デ一夕が通信制御用のデータに 変更された場合のように、 機能チャネルの内容が変化して重要なビ ッ ト要素の位置が変更されたときには、 処理が煩雑になるという問 題がある。

発明の開示

本発明は、 上記実状に鑑みてなされたものであ り、 多値変調方式 を利用して誤り耐性を向上させるときに、 簡素な操作でデータ列に 対してスクランブルを施し、 また、 機能チャネルの内容が変化した ときにも簡単な処理でスクランブルを施すことができるスクランプ ラなどを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、 本発明の第 1の観点に係るスクラン ブラは、 スクランブルパ夕一ンを生成するパ夕一 ン生成手段と、 前 記パ夕一ン生成手段によって生成されたスクランブルパターンを構 成する 2進数ビッ ト列に含まれる各ビッ トのビッ ト値に対応して、 正値あるいは負値の乗算値を決定する乗算値決定手段と、 絶対値が 等しい所定の正値と負値を値域に少なくとも 1組含んだ多値シンポ ルの列を表すシンポルデータ列における各シンボルデータと、 前記 乗算値決定手段によってスクランブルパターンにおける各ビッ トの ビッ ト値に対応して決定された乗算値との乗算を実行する乗算処理 手段とを基本的に備える。

そして、 前記乗算値決定手段は、 好適には、 スクランブルパター ンに含まれるビッ ト値が反転作用値として予め定めたピソ ト値であ るときに、 一 1 を乗算値に決定し、 前記スクランブルパターンに含 まれるビッ 卜値が非反転作用値として予め定めたビッ ト ί直であると きに、 + 1 を乗算値に決定するよう動作する。

本発明の第 2の観点に係るベースバンド信号生成装置は、 重要度 の高低が予め定められたデータの供給を受けて、 重要度力 S高いビッ トデータの各ビッ トを分割して冗長ビッ トデータを付加する一方で、 重要度が低いビッ トデ一夕については所定ビッ ト数で分 すること により、 絶対値が等しい所定の正値と負値を値域に少なく とも 1組 含んだ多値シンボルを表すシンポルデータを生成するシンボルデ一 タ生成手段と、 スクランブルパターンを生成するパターン生成手段 と、 前記パターン生成手段によって生成されたスクランブルパター ンを構成する 2進数ビッ ト列に含まれる各ビッ トのビッ ト値に対応 して、 正値あるいは負値の乗算値を決定する乗算値決定手段と、 前 記シンポルデータ生成手段によって生成された各シンポルデータと、 前記乗算値決定手段によって決定された乗算値との乗算を実行する 乗算処理手段と、 前記乗算処理手段による乗算の結果として得られ た多値シンポルの列を表すベースバンド信号を生成するべ一スパン ド信号生成手段とを備える。

そして、 前記シンボルデータ生成手段は、 好適には、 冗長ビッ ト データとして、 前記ベースバンド信号生成手段により生成されるべ ースバンド信号のうちで、 当該冗長ビッ トデータを含んで値が互い に異なる 2個のシンボルを表す 2個の点の瞬時値の差の最小値が、 当該冗長ビッ トデ一タを含まない互いに異なる 2個のシンポルを表 す 2個の点の瞬時値の差の最小値より大きくなるようなビッ トデー 夕を、 重要度が高いビッ トデ一夕の各ピッ トに付加するよう動作す る。

本発明の第 3の観点に係るスクランブル処理方法は、 データ処理 装置によるスクランブル処理方法であって、 スクランブルパターン を生成するパターン生成ステツプと、 前記パターン生成ステップに て生成したスクランブルパターンを構成する. 2進数ビッ ト列に含ま れる各ビッ トのビッ ト値に対応して、 正値あるいは負値の乗算値を 決定する乗算値決定ステツプと、 絶対値が等しい所定の正値と負値 を値域に少なくとも 1組含んだ多値シンポルの列を表すシンボルデ 一夕列における各シンボルデータと、 前記乗算値決定ステツプにて スクランブルパターンにおける各ビッ トのビッ ト値に対応して決定 した乗算値との乗算を実行する乗算処理ステツプとを含む。

本発明の第 4の観点に係るベースバンド信号生成方法は、 多値シ ンボルの列を表すベースバンド信号を生成するベースバンド信号生 成装置によるべ一スパンド信号生成方法であって、 重要度の高低が 予め定められたデータの供給を受けて、 重要度が高いビッ トデ一夕 の各ビッ トを分割して冗長ビッ トデータを付加する一方で、 重要度 が低いビッ トデータについては所定ビッ ト数で分割することにより、 絶対値が等しい所定の正値と負値を値域に少なく とも 1組含んだ多 値シンポルを表すシンポルデータを生成するシンボルデータ生成ス テツプと、 スクランブルパターンを生成するパターン生成ステップ と、 前記パターン生成ステップにて生成したスクランブルパターン を構成する 2進数ビッ ト列に含まれる各ビッ トのビッ ト値に対応し て、 正値あるいは負値の乗算値を決定する乗算値決定ステツプと、 前記シンボルデータ生成ステップにて生成した各シンボルデ一夕と、 前記乗算値決定ステツプにて決定した乗算値との乗算を実行する乗 算処理ステツプと、 前記乗算処理ステツプにおける乗算の結果とし て得られた多値シンポルの列を表すべ一スバンド信号を生成するべ ースバンド信号生成ステップとを含む。

本発明の第 5の観点に係るプログラムは、 コンピュータに、 スク ランブルパターンを生成するパターン生成ステツプと、 前記パ夕一 ン生成ステップにて生成したスクランブルパターンを構成する 2進 数ビッ ト列に含まれる各ビッ 卜のビッ ト値に対応して、 正値あるい は負値の乗算値を決定する乗算値決定ステツプと、 絶対値が等しい 所定の正値と負値を値域に少なくとも 1組含んだ多値シンポルの列 を表すシンボルデ一夕列における各シンポルデータと、 前記乗算値 決定ステップにてスクランブルパターンにおける各ビッ 卜のビッ ト 値に対応して決定した乗算値との乗算を実行する乗算処理ステツプ、 からなる処理を実行させるものである。

本発明の第 6の観点に係るプログラムは、 コンピュータに、 重要 度の高低が予め定められたデータの供給を受けて、 重要度が高いビ ッ トデータの各ビッ トを分割して冗長ビッ トデ一夕を付加する一方 で、 重要度が低いビッ トデ一夕については所定ビッ ト数で分割する ことにより、 絶対値が等しい所定の正値と負値を値域に少なくとも 1組含んだ多値シンポルを表すシンボルデ一夕を生成するシンポル データ生成ステツプと、 スクランブルパターンを生成するパターン 生成ステップと、 前記パターン生成ステップにて生成したスクラン ブルパターンを構成する 2進数ビッ ト列に含まれる各ビッ トのビッ ト値に対応して、 正値あるいは負値の乗算値を決定する乗算値決定 ステップと、 前記シンボルデ一夕生成ステップにて生成した各シン ポルデータと、 前記乗算値決定ステツプにて決定した乗算値との乗 算を実行する乗算処理ステツプと、 前記乗算処理ステツプにおける 乗算の結果として得られた多値シンポルの列を表すベースバンド信 号を生成するべ一スバンド信号生成ステップ、 からなる処理を実行 させるものである。

本発明によれば、 簡素な操作でデータ列に対してスクランブルを 施し、 また、 機能チャネルの内容が変化したときにも簡単な処理で スクランブルを施すことができる。

図面の簡単な説明

第 i図は、 本発明の実施の形態に係るスクランブラの一構成例を 示す図である。

第 2図は、 スクランブラにて実行される処理の一例を示すフロー チャートである。

第 3図は、 第 2図に示すステツプ S 1 0 2及びステツプ S 1 0 3 の処理を実現するためのプログラムの一例を示す図である。

第 4図は、 スクランブラが適用される送受信機を含んだ送受信シ ステムの構成例を示す図である。

第 5図は、 情報データにィン夕ーリーブを施す処理を模式的に示 す図である。

第 6図は、 ベースバンド信号が形成するアイパターンの一例を示 す図である。

第 7図は、 スクランブラの各部位における出力値の具体的な一例 を示す図である。

第 8図は、 ベースパンド信号を生成する動作の具体的な一例を示 す図である。

発明を実施するための最良の形態

以下に、 図面を参照して、 この発明の実施の形態に係るスクラン ブラについて詳細に説明する。

第 1図は、 この発明の実施の形態に係るスクランブラ 1 0 0の一 構成例を示す図である。 第 1図に示す各構成は、 例えば 4値 F S K (Frequency Shift Keying) 変調などといった多値変調方式を用い て通信を行 う 通信機器 に搭載さ れた L S I ( Large Scale Integration) などのマイクロコンピュータシステムにおいて、 C P U (Central Processing Unit) もしくは D S P (Digital Signal Processor)などから構成されたデータ処理装置が R O M (Read Only Memory) に予め格納されたプログラムを実行することでソフトゥェ ァにより実現されたものや、 F P GA (Field-Programmable Gate Array ) も し く は A S I C ( Application Specific Integrated Circuit)などを用いて構成されたハードウエアのデータ処理装置に より実現されたもの、 あるいは、 所定のハードウェア構成とソフト ウェア構成とを組み合わせたデータ処理装置によって実現されたも のなどであればよい。第 1図に示すように、スクランブラ 1 0 0は、 データ入力部 1 0 と、パターン生成部 1 1 と、乗算値決定部 1 2と、 乗算処理部 1 3 と、 データ出力部 1 4とを備えている。

デ一夕入力部 1 0は、スクランブルを施す対象となるデータ列を、 スクランブル対象データとして外部からスクランブラ 1 0 0へと取 り込む。 ここで、 データ入力部 1 0が取り込むデ一夕列は、 絶対値 が等しい所定の正値と負値を値域に少なくとも 1組含んだ多値シン ポルで構成されるシンボルデータ列である。 このようなシンボルデ 一夕列の具体的な一例としては、 シンボル値が （+ 3 ) 、 （ + 1 ) 、

(― 1 ) 、 （一 3 ) の各値を取り得るシンボルデータ列であればよ い。 このシンボルデ一夕列では、 絶対値が 3である正値 （+ 3 ) 及 び負値 （一 3 ) と、 絶対値が 1である正値 （ + 1 ) 及び負値 （一 1 ) の 2組を、 値域に含んでいることになる。 データ入力部 1 0は、 例 えば所定のフレームバッファゃメモリなどに格納されたフレーム構 造を有するデータのうちから、 スクランブルを施す対象となる所定 領域のデータを 1シンポル分ずつ順次に読み出して、 乗算処理部 1 3に供給してもよい。

パターン生成部 1 1は、 例えば P N符号を生成するための論理回 路などから構成され、 " 1 " 及び " 0 " の 2進数ビッ ト列からなる スクランブルパターンを生成する。 パターン生成部 1 1にて生成さ れたスクランブルパターンは、 例えば 1 ビッ トずつ順次に、 乗算値 決定部 1 2へと供給される。

乗算値決定部 1 2は、 パターン生成部 1 1 にて生成されたスクラ ンブルパターンを構成する 2進数ビッ ト列に含まれる各ビッ トにお けるビッ ト値に対応して、 スクランブル対象データに対してスクラ ンブルを施すために用いる乗算値を決定する。 ここで、 乗算値決定 部 1 2は、 スクランブルパターンを構成する 2進数ビッ ト列に含ま れる各ビッ トにおけるビッ ト値に対応して、 正値あるいは負値の乗 算値を決定する。 具体的な一例として、 乗算値決定部 1 2は、 スク ランブルパターン内の各ビッ トに対応して、 ビッ ト値が " 1 " であ れば " + 1 " を乗算値に決定し、 ビッ ト値が " 0 " であれば "— 1 " を乗算値に決定する。 すなわち、 乗算値決定部 1 2は、 スクランプ ルパターンに含まれる 2進数の各ビッ 卜における値が予め非反転作 用値として規定した値 （例えば " 1 " ) であるときに、 乗算値を正 値である " + 1 " に決定し、 スクランブルパターンに含まれる各ビ ッ トにおける値が予め反転作用値として規定した値 （例えば " 0 " ) であるときに、 乗算値を負値である に決定する。 乗算値決 定部 1 2によって決定された乗算値は、 乗算処理部 1 3に通知され る。

乗算処理部 1 3は、 データ入力部 1 0から供給されたシンボルデ 一夕列に含まれる各シンボルデ一夕と、 乗算値決定部 1 2によって 決定された乗算値との乗算を実行する。 乗算処理部 1 3での乗算に より得られたデ一夕は、 データ出力部 1 4によって、 例えばデ一夕 入力部 1 0が読み出したフレームバッファのアドレスに格納するな どして、 スクランブルが施されたデータとしてスクランブラ 1 0 0 から出力される。

次に、 上記構成を有するスクランブラ 1 0 0の動作について説明 する。 第 2図は、 スクランブラ 1 0 0にて実行される処理の一例を 示すフローチャートである。 第 2図に示す処理が開始されると、 ま ず、 データ入力部 1 0は、 多値シンポルにシンポル化されたデータ (シンボルデ一夕） を、 スクランブル対象データとして外部からス クランブラ 1 0 0へと入力する （ステップ S 1 0 0 ) 。 また、 パ夕 —ン生成部 1 1は、 スクランブルパターンとなる P N符号系列など を生成する （ステップ S 1 0 1 ) 。 乗算値決定部 1 2は、 例えばステツプ S 1 0 1にてパターン生成 部 1 1 により生成されたスクランブルパターンが 1 ビッ トずつ順次 に供給されたときに、 その供給されたビッ トの値に対応して、 スク ランブル対象データであるシンポルデータにスクランブルを施すた めの乗算値を決定する （ステップ S 1 0 2 ) 。 続いて、 乗算処理部 1 3は、 ステップ S 1 0 0にてデータ入力部 1 0により取り込まれ たスクランブル対象データと、 ステップ S 1 0 2にて乗算値決定部 1 2により決定された乗算値との乗算を実行する （ステップ S 1 0 3 ) 。 このとき、 乗算処理部 1 3は、 1 シンポル分のスクランブル 対象デ一夕と、 スクランブルパターンに含まれる 1 ビッ トのビッ ト 値に対応して決定された乗算値との乗算を、 スクランブル対象デー 夕が表すシンポル数に達するまで、 順次に実行する。

例えば、 データ入力部 1 0から乗算処理部 1 3に供給される Nシ ンポル分のシンポルデータ （スクランブル対象デ一夕） を In[i] (N は自然数、 また、 0≤iく N) とし、 乗算処理部 1 3からデ一夕出力部 1 4へと送られる N シンボル分のシンボルデ一夕を Out [i]とする。 また、 パターン生成部 1 1から乗算値決定部 1 2に供給される Nビ ッ トのスクランブルパターンを S[i]とする。 この場合、 ステップ S 1 0 2及びステップ S 1 0 3の処理は、 例えば C P Uを備えたマイ クロコンピュー夕システムが、 第 3図に示すようなプログラムを実 行することで実現可能である。 なお、 第 3図に示すプログラムは、 プログラミング言語として C言語を用いた場合のソースプログラム を示している。

乗算処理部 1 3が乗算を実行したことにより得られた値を示すデ 一夕は、 スクランブルが施されたシンボルデ一夕として、 データ出 力部 1 4によりスクランブラ 1 0 0から出力される （ステップ S 1 0 4 ) 。 なお、 第 2図に示す各ステップの処理は、 いずれか 1つの 処理のみが逐次に選択されて実行されなければならないものではな く、 スクランブラ 1 0 0の各部位が処理を分担することで、 複数の 処理が並行して実行されてもよい。

以上のような構成及び動作を実現するスクランブラ 1 0 0は、 例 えば第 4図に示すような送受信システムを構成する送受信機 1 0 1 及び 1 0 2などに適用することができる。 以下に、 スクランブラ 1 0 0を送受信機 1 0 1及び 1 0 2に適用した具体例について説明す る。

送受信機 1 0 1及び 1 0 2は、 互いに実質的に同一の構成を有し ており、外部のパケッ ト網などを含む外部の伝送路 1 1 0を介して、 例えば音声や画像を示す情報デ一夕の送受信を、 両者相互の間で行 うものである。 送受信機 1 0 1及び 1 0 2はそれぞれ、 送信装置 2 0 と、 受信装置 3 0とを備えている。 送信装置 2 0は、 例えば所定 周波数を有する搬送波に対して 4値 F S K変調などの多値変調を施 した被変調波信号を生成し、 伝送路 1 1 0を介して相手先の受信装 置 3 0に宛てて送信する。 受信装置 3 0は、 送信元の送信装置 2 0 から伝送路 1 1 0を介して伝送された被変調波信号を受信して、 音 声や画像を示す情報データなどを復元する。

送受信機 1 0 1及び 1 0 2の送信装置 2 0は、 それぞれ、 第 4図 に示すように、 前述したスクランブラ 1 0 0の他に、 情報データ生 成部 2 1 と、 ィンターリーブ処理部 2 2 と、 ベースバンド信号生成 部 2 3 と、変調部 2 4と、高周波出力部 2 5とを備えている。また、 送受信機 1 0 1及び 1 0 2の受信装置 3 0は、 それぞれ、 第 4図に 示すよう に、 高周波入力部 3 1 と、 復調部 3 2 と、 シンポル判定部 3 3と、 デスクランブラ 3 4と、 ディン夕一リーブ処理部 3 5と、 情報データ復元部 3 6 とを備えている。

情報データ生成部 2 1は、 例えば外部環境や外部装置から取り込 んだ音声や画像を示す情報データを生成する。 あるいは、 情報デー 夕生成 2 1 は、 所定の記憶装置に予め記憶された情報データを読 み出すこ とにより、 情報デ一夕を出力するものであってもよい。 こ こで、 '膚報データ生成部 2 1にて生成される情報デ一夕は、 複数の フレームの列に分解されていてもよい。例えば、各々のフレームは、 音声や面像を一定の周期 （例えば 2 0ミリ秒毎） で区切って得られ る音声皮形や画素データを表す音声データや画像デ一夕からなる。 また、 情報データ生成部 2 1は、 各々のフレームに含まれる情報 デ一夕を、 予め定められた所定の手順に従って、 重要度が高いビッ トデータ と、 重要度が低いビッ トデータとに分類する。 具体的な一 例として、 音片を符号化して得られる 4 4ビッ トのデ一夕 （符号化 音声データ） のうちで、 所定の基準に従って特定される聴覚上の重 要度が最も高い 1 8 ビッ トの部分データは、 重要度が高いビッ トデ 一夕である最重要音声デ一夕に分類される。 その一方で、 符号化音 声データ のうちで最重要音声データに次いで聴覚上の重要度が高い 2 6ビッ 卜の部分データは、 重要度が低いビッ トデ一夕である非保 護音声デ一夕に分類される。

1フレームの情報データとしては、 最重要音声データや非保護音 声デ一夕 の他に、 2 3ビッ トの保護用データや、 5ビッ トの誤り検 出用データなどが含まれている。 誤り検出用デ一夕は、 重要度が高 ぃビッ ト データに分類される。 保護用データは、 1 8ビッ トの音声 保護用データと、 5 ビッ トの誤り検出用データ保護用データとを含 んでいる。 保護用データを構成する各ビッ トの値は、 いずれも " 1 " であればよい。

インタ—リーブ処理部 _{2 2}は、 情報データ生成部 2 1 にて生成さ れた情報デ一夕にインターリーブを施す。 この際、 イン夕一リーブ 処理部 2 2は、 情報データ生成部 2 1から受けた情報データに基づ いて、 4値 F S K変調におけるシンポルに相当する 2 ビッ トのシン ボルデ一夕を生成する。

より詳細には、 重要度が高いビッ トデータについては、 保護され るデータであると して、 第 5図 （A ) に示すように、 各ビッ トを分 割する。 そして、 第 5図 （B ) に示すように、 保護用データを構成 する各ビッ トとを 1対 1 に結合することにより、 2 ビッ トのデータ を生成する。 この とき生成するデータにおいては、 保護用データを 構成する方のビッ トが下位ビッ トとなるように結合すればよい。 こ れに対して、 重要度が低いビッ トデータについては、 保護されない デ一夕であるとして、 第 5図 （A ) に示すように、 2 ビッ トを 1組 として分割する。 インターリーブ処理部 2 2は、 第 5図 （C ) に示 すように、 保護されるデータに対する分割処理及び冗長ビッ トデー 夕の付加処理で得 られた 2 ビッ トデータと、 保護されないデータに 対する分割処理で得られた 2 ビッ トデ一夕とが交互に並ぶ部分を含 むような所定の順序で、 スクランブラ 1 0 0へとシンボルデ一タ列 を供給する。

スクランブラ 1 0 0は、 こうしてインターリーブ処理部 2 2から シンボルデ一夕列の供給を受けて、 例えば 1シンポル分及びスクラ ンブルパターンの 1 ビッ ト分ずつ順次に、 第 2図に示すような処理 を実行することにより、 シンポルデータ列に対してスクランブルを 施す。 スクランブラ 1 0 0 にてスクランブルが施されたシンボルデ —夕列は、 ベースバンド信号生成部 2 3に供給される。

ベースバンド信号生成部 2 3は、 スクランブラ 1 0 0にてスクラ ンブルが施されたシンポ Jレデ一夕列を、 4値のルートナイキスト F S K変調に用いられるベースバンド信号へと変換する。 例えば、 ベ —スパンド信号生成部 2 3 にて生成されるベースバンド信号は、 第 6図に示すようなアイパターンを形成する。 第 6図に示すベ一スバ ンド信号は、 1 シンポル区間 （シンポル 1個分の情報を表す区間） 内の一定の位相の点 （ナイキスト点） で、 瞬時値が 4個の値のいず れかへと収束する。 これらの 4個の値 （シンポル値） は、 大きい方 から 2番目の値を （+ 1 ) とすると、 大きい方から順に （+ 3 ) 、

(+ 1 ) 、 （— 1 ) 、 （一 3 ) の各値をとつて等間隔で並ぶもので ある。

例えば、 ベースパンド信号生成部 2 3は、 第 6図に示すように、 シンポルデータ列に含まれるシンボル " 1 1 " (値 " 1 1 " を有す る 2ビッ トデータ） を、 シンボル値が （— 3 ) であるシンボル区間 へと変換し、 シンボル " 1 0 " を、 シンポル値が （一 1 ) であるシ ンポル区間へと変換し、 シンボル " 0 0 " を、 シンボル値が （+ 1 ) であるシンポル区間へと変換し、 シンポル " 0 1 " を、 シンポル値 が （+ 3) であるシンボリレ区間へと変換する。 この変換により、 4 種類のシンポルは、 シンポル値が高い順 （又は低い順） に配列した 場合に、 隣り合うシンポ レ間のハミング距離がいずれも 1 となるグ レイ符号の系列をなすよ 5になる。 また、 この変換により、 下位 1 桁が " 1 " であるシンボ レに対応して、 シンポル値が （— 3 ) 又は ( + 3 ) であるシンボル区間が形成される。

ここで、 保護用データを構成する各ビッ トの値がいずれも " 1 " であることから、 重要度が高いビッ トデ一夕を含んだシンボルは、 いずれも、 シンボル値が （+ 3 ) 又は （一 3 ) であるシンポル区間 へと変換される。 すなわち、 重要度が高いビッ トデータに冗長ビッ トデータとしての保護用デ一夕を付加することで得られたシンポル のシンポル値は、 互いに異なる 2 ί固のシンポルのシンポル値の差の 最小値が、 冗長ビッ トデ一夕を付お口せずにシンボルを生成した場合 における最小値よりも大きくなるように設定されている。すなわち、 保護されるデ一夕におけるュ一ク U ッ ド距離は、 保護されないデー 夕に比べて大きくなるように設定されている。 第 6図に示す具体的 な一例では、 冗長ビッ トデータを付加することで得られたシンポル のシンポル値は、 値域の最大値又 fま最小値を取り得るのに対して、 冗長ビッ トデ一夕を付加せずに得られたシンポルのシンポル値は、 値域に含まれる全ての値を取り得る。

このように重要度が高いビットデ一夕には冗長ビッ トデータとし て保護用データを付加することで、 取り得るシンポル値が限定され る一方で、 シンボル値の間隔 （ユークリ ッ ド距離） が実質的に拡大 されている。これにより、信号対雑音比を向上させることができる。 また、 インターリーブ処理部 2 2での処理により、 重要度が高いビ ッ トデ一夕を含んだシンポルデータに対応するシンポル区間と、 重 要度が低いビッ トデ一夕を含んだシンボルデ一夕に対応するシンポ ル区間とが交互に並ぶ部分を含むことになる。 これにより、 重要度 が高いピッ トデ一夕がベースバンド信号内にて分散され、 被変調波 信号が伝送中にフェージング等の影響を受けた場合でも、 重要度が 高いビッ トデ一夕が多数まとめて欠落する危険性を低下させること ができる。

こうしてベースバンド信号生成部 2 3にて生成されたべ一スバン ド信号は、 変調部 2 4へと供給される。 変調部 2 4は、 ベースバン ド信号生成部 2 3にて生成されたベースバン ド信号を用いて搬送波 を周波数変調 （ 4値 R S K変調） する。 このときに得られた被変調 波信号は、高周波出力部 2 5へと供給される。高周波出力部 2 5は、 変調部 2 4から供給された被変調波信号の電力増幅などを行って、 伝送路 1 1 0へと送出する。

受信装置 3 0において、 高周波入力部 3 1 は、 伝送路 1 1 0を介 して受信した信号の増幅を行うなどして、 箧調部 3 2に供給する。 復調部 3 2は、 高周波入力部 3 1から供給された受信信号を検波す ることにより、 ベースバンド信号を復元する。 このベースバンド信 号は、 シンボル判定部 3 3に供給される。

シンボル判定部 3 3は、 復調部 3 2から受けたベースバンド信号 の各ナイキス ト点における瞬時値に基づいて、 それぞれのナイキス ト点を含むシンポル区間が表すシンポルを半 [J定する。 この判定結果 に基づいて、スクランブルが施されたシンポ レデ一夕列を再生する。 このときに再生されたシンボルデ一夕列は、 デスクランブラ 3 4に 供給される。

デスクランブラ 3 4は、 シンポル判定部 3 3から受けたシンポル データ列に対して、 スクランブラ 1 0 0 と同様にスクランブルパ夕 ーンに対応した乗算値との乗算を実行することにより、 インターリ ーブ処理部 2 2によりインタ一リーブが施された状態のシンボルデ 一夕列を再生する。 こうしてデスクランブヲ 3 4により再生された シンボルデータ列は、 ディン夕一リーブ処理部 3 5 に供給される。 ディン夕ーリーブ処理部 3 5は、 デスクランブラ 3 4から受けた シンボルデ一夕列にインタ一リーブ処理部 2 2 とは 手順の処理を 施すことで、 情報デ一夕列を再生する。 例えば、 ディ ンターリーブ 処理部 3 5は、 フレ一ム内での各々のシンポルの順 に基づいて、 各シンボルデ一夕が重要度の高いビッ トデ一夕に分類されるのか、 重要度の低いビッ トデータに分類されるのかを判定する。 このとき に重要度の高いビッ トデ一夕に分類されたシンボルデータについて は、 例えば上位 1 ビッ トと下位 1 ビッ トとに分離して、 上位 1 ビッ トのデータを抽出する。 これに対して、 重要度の低いビッ トデ一タ に分類されたシンポルデータについては、 2 ビッ トデ一夕全体を抽 出する。 こうして抽出したデータを互いに対応付けて、 情報データ 復元部 3 6に供給する。

情報データ復元部 3 6は、 ディンターリーブ処理部 3 5から受け たデータ列を情報デ一夕として構成して復元する。 例えば、 情報デ 一夕復元部 3 6は、 ディンターリーブ処理部 3 5から受けたデータ 列と情報データとの対応関係を記述したルツクァップテーブルを有 しており、 このテ一ブルを参照することで、 デインタ一リーブ処理 部 3 5から受けたデ一夕列に対応する情報データを復元する。

以上に述べたようなスクランブラ 1 0 0が適用された送信装置 2 0において、インターリーブ処理部 2 2からスクランブラ 1 0 0に、 第 7図（ A )に示すようなシンポルデータが供給されたものとする。 ここで、 第 7図 （A ) に示すようなシンポルデータにスクランブル を施すことなく、 ベースバンド信号生成部 2 3によりベースバンド 信号への変換を行った場合には、 第 8図 （A ) に示すような波形の ベースバンド信号が得られる。 第 8図 （A ) に示すような波形のベ ースバンド信号では、 信号レベルが正の領域に偏っている。 こ のた め、 変調部 2 4による変調に偏りが生じ、 被変調波信号におい てェ ネルギ一の集中が発生することになる。

そこで、 スクランブラ 1 0 0では、 パターン生成部 1 1が、 例え ば第 7図 （B ) に示すようなスクランブルパターンを生成する 。 こ のスクランブルパターンに対応して、 乗算値決定部 1 2は、 例えば 第 7図 （C ) に示すような乗算値を決定して、 乗算処理部 1 3 に通 知する。 乗算処理部 1 3は、 第 7図 （A ) に示すようなシンポルデ 一夕における各シンポル値と、 第 7図 （C ) に示すような各乗算値 との乗算を実行する。 この乗算結果に基づいて、 データ出力部 1 4 は、 例えば第 7図 （D ) に示すような出力シンポルを示すシンポル データを、 ベースバンド信号生成部 2 3へと送出する。

こうしてスクランブルが施された後のシンボルデータをべ一スバ ンド信号生成部 2 3にてベースバンド信号へと変換した場合には、 第 8図 （B ) に示すような波形のベースバンド信号が得られる。 第 8図 （B ) に示すような波形のベースバンド信号では、 信号レベル が正負双方の領域に分散している。 これにより、 変調部 2 4による 変調での偏りをなくすことができ、 被変調波信号におけるェ木ルギ 一を分散させることができる。 また、 スクランブルが施された後の シンボルデ一夕は、 スクランブルが施される前のシンポルデータと は大きく異なっている。 そして、 受信側の受信装置 3 0では、 送信 側の送信装置 2 0が備えるパターン生成部 1 1にて生成されたスク ランプルパターンを知ることができなければ、 シンポルデ一ダを正 しく復元することができない。 これにより、 情報の秘匿性を藤保す ることができる。

以上説明したように、 この発明によれば、 パターン生成部 1 1に て生成されたスクランブルパターンを構成する 2進数ビッ ト列に含 まれる各ビッ トのビッ ト値に対応して、 " + 1 " あるいは "— 1 " といった、 正値あるいは負値の乗算値を決定する。 そして、 乗算処 理部 1 3は、 例えば （+ 3 ) 、 （ + 1 ) 、 （_ 1 ) 、 （一 3 ) とい つた、 絶対値が等しい所定の； ^値と負値の組を値域に含んだ多値シ ンポルで構成されるシンボルデ一夕列における各シンボル値を表す シンポルデータと、 乗算値決定部 1 2にて決定された乗算値との乗 算を実行する。 これにより、 シンポル値に対する乗算値の乗算とい う簡単な操作により、 シンポルデータ列にスクランブルを施すこと ができる。 また、 ビッ ト単位ではなくシンポル単位で乗算を実行す るので、 例えば音声データが通信制御用のデータに変更された場合 のように、 機能チャネルの内容が変化して重要なビッ ト要素の位置 が変更されたときであっても、 処理内容を変更することなく簡単な 処理でスクランブルを施すことができる。

なお、 上記実施の形態では、 多値変調方式として 4値のルー卜ナ ィキスト F S K変調方式を用いるものとして説明したが、 これに限 定されるものではなく、 例えば 4値以上の多値変調方式や、 P S K ( Phas e Sh i f t Key i ng) 変調方式などのように、 任意の多値変調方 式を用いる場合にも適用することができる。

また、 本発明に係るスクランブラ 1 0 0は、 専用のシステムによ らず、 通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。 例え ば、 多値変調方式を用いて通信を行う通信機器に搭載されたマイク 口コンピュータシステムに、 上述のスクランブラ 1 0 0 としての構 成及び機能を実現するためのプログラムを格納した記録媒体 （例え ば光ディスク、 光磁気ディスク、 磁気ディスク、 I Cメモリなど） から、 該プログラムをインス トールする。 これにより、 上述の処理 を実行するスクランブラ 1 0 0を構成することができる。

さらに、 例えば、 電気通信ネッ トワーク上の情報処理装置 （例え ばサーバ装置） に、 これらのプログラムをアップロードし、 通信回 線を介して配信してもよく、 また、 これらのプログラムを表す電気 信号により搬送波を変調し、 得られた被変調波信号を伝送して、 こ の被変調波信号を受信した装置が復調を行って該プログラムを取得 するようにしてもよい。 そして、 これらのプログラムを起動し、 所 定の O S ( Oper a t i ng Sys t em) の制御下に、 他のアプリケーション プログラムと同様に実行することにより、 上述の処理を実行するこ とができる。

なお、 〇 Sが処理の一部を分担する場合、 あるいは〇 Sが本発明 の構成要素の一部を形成するような場合には、 その部分をのぞいた プログラムを記録媒体に格納してもよい。この場合も、本発明では、 コンピュータが実行する各機能又はステツプを実行するためのプロ グラムが記録媒体に格納されているものとする。

産業上の利用可能性

簡単な信号処理操作でありながら、 誤り耐性の優れたデジタル情 報の通信システムを実現することが 能となる。

Claims

請求の範 ,

1 . スクランブルパ夕一ンを生成するパターン生成手段と、 前記パターン生成手段によって生成されたスクランブルパターン を構成する 2進数ビッ ト列に含まれる各ビッ 卜のビッ ト値に対応し て、 正値あるいは負値の乗算値を決定する乗算値決定手段と、 絶対値が等しい所定の正値と負値を値域に少なくとも 1組含んだ 多値シンポルの列を表すシンボルデ一夕列における各シンボルデ一 夕と、 前記乗算値決定手段によってスクランブルパターンにおける 各ビッ 卜のビッ ト値に対応して決定された乗算値との乗算を実行す る乗算処理手段とを備える、

ことを特徴とするスクランブラ。

2 . 請求項 1 .に記載のスクランブラにおいて、

前記乗算値決定手段は、 スクランブルパター に含まれるビッ ト 値が反転作用値として予め定めたビッ ト値であるときに、 _ 1を乗 算値に決定し、 前記スクランブルパターンに含まれるビッ ト値が非 反転作用値として予め定めたビッ ト値であるときに、 + 1を乗算値 に決定するよう動作するスクランブラ。

3 . 重要度の高低が予め定められたデ一夕の供給を受けて、 重 要度が高いビッ トデ一夕の各ビッ トを分割して冗長ビッ トデータを 付加する一方で、 重要度が低いビッ トデータについては所定ビッ ト 数で分割することにより、 絶対値が等しい所定の正値と負値を値域 に少なくとも 1組含んだ多値シンポルを表すシンボルデータを生成 するシンボルデータ生成手段と、

スクランブルパターンを生成するパターン生成手段と、

前記パターン生成手段によって生成されたスクランブルパターン を構成する 2進数ビッ ト列に含まれる各ビッ トのピッ ト値に対応し て、 正値あるいは負値の乗算値を決定する乗算値決定手段と、

前記シンポルデータ生成手段によって生成された各シンボルデ一 夕と、 前記乗算値決定手段によって決定された乗算値との乗算を実 行する乗算処理手段と、

前記乗算処理手段による乗算の結果として得られた多値シンボル の列を表すべ一スバンド信号を生成するベースバンド信号生成手段 とを備える、

ことを特徴とするベースバンド信号生成装置。

4 . 請求項 3に記載のベースバンド信号生成装置において、 前記シンボルデ一夕生成手段は、 冗長ビッ トデータとして、 前記 ベースバンド信号生成手段により生成されるベースバンド信号のう ちで、 当該冗長ビッ トデ一夕を含んで値が互いに異なる 2個のシン ポルを表す 2個の点の瞬時値の差の最小値が、 当該冗長ビッ トデ一 夕を含まない互いに異なる 2個のシンボルを表す 2個の点の瞬時値 の差の最小値より大きくなるようなビッ トデ一夕を、 重要度が高い ビッ トデータの各ビッ トに付加するよう動作するべ一スバンド信号 生成装置。

5 . データ処理装置によるスクランブル処理方法であって、 スクランブルパターンを生成するパターン生成ステツプと、 前記パターン生成ステップにて生成したスクランブルパターンを 構成する 2進数ビッ ト列に含まれる各ビッ 卜のビッ ト値に対応して、 正値あるいは負値の乗算値を決定する乗算値決定ステツプと、 絶対値が等しい所定の正値と負値を値域に少なく とも 1組含んだ 多値シンポルの列を表すシンボルデ一夕列における各シンボルデ一 夕と、 前記乗算値決定ステツプにてスクランブルパターンにおける 各ビッ 卜のビッ ト値に対応して決定した乗算値との乗算を実行する 乗算処理ステップとを含む、

ことを特徴とするスクランブル処理方法。

6 . 多値シンポルの列を表すベースパンド信号を生成するべ一 スバンド信号生成装置によるべ一スバンド信号生成方法であって、 重要度の高低が予め定められたデータの供給を受けて、 重要度が 高いビッ トデ一夕の各ビッ トを分割して冗長ビッ トデ一夕を付加す る一方で、 重要度が低いビッ トデータについては所定ビッ ト数で分 割することにより、 絶対値が等しい所定の正値と負値を値域に少な くとも 1組含んだ多値シンポルを表すシンポルデータを生成するシ ンボルデ一夕生成ステップと、

スクランブルパターンを生成するパターン生成ステップと、 前記パターン生成ステップにて生成したスクランブルパターンを 構成する 2進数ビッ ト列に含まれる各ビッ トのビッ ト値に対応して、 正値あるいは負値の乗算値を決定する乗算値決定ステツプと、 前記シンボルデータ生成ステップにて生成した各シンボルデ一夕 と、 前記乗算値決定ステツプにて決定した乗算値との乗算を実行す る乗算処理ステツプと、

前記乗算処理ステツプにおける乗算の結果として得られた多値シ ンポルの列を表すベースバンド信号を生成するベースバンド信号生 成ステップとを含む、

ことを特徴とするベースバンド信号生成方法。

7 . コンピュータに、

スクランブルパターンを生成するパターン生成ステツプと、 前記パターン生成ステップにて生成したスクランブルパターンを 構成する 2進数ビッ ト列に含まれる各ピッ トのビッ ト値に対応して、 正値あるいは負値の乗算値を決定する乗算値決定ステツプと、

絶対値が等しい所定の正値と負値を値域に少なくとも 1組含んだ 多値シンポルの列を表すシンボルデ一夕列における各シンボルデ一 夕と、 前記乗算値決定ステップにてスクランブルパターンにおける 各ビッ 卜のビッ ト値に対応して決定した乗算値との乗算を実行する 乗算処理ステツプ、

からなる処理を実行させるためのプログラム。

8 . コンピュータに、

重要度の高低が予め定められたデ一夕の供給を受けて、 重要度が 高いビッ 卜データの各ビッ トを分割して冗長ビッ トデ一夕を付加す る一方で、 重要度が低いビッ トデータについては所定ビッ ト数で分 割することにより、 絶対値が等しい所定の正値と負値を値域に少な く とも 1組含んだ多値シンポルを表すシンポルデータを生成するシ ンボルデ一夕生成ステップと、

スクランブルパターンを生成するパターン生成ステツプと、 前記パターン生成ステップにて生成したスクランブルパターンを 構成する 2進数ビッ ト列に含まれる各ビッ トのビッ ト値に対応して、 正値あるいは負値の乗算値を決定する乗算値決定ステツプと、

前記シンボルデ一夕生成ステツプにて生成した各シンポルデータ と、 前記乗算値決定ステツプにて決定した乗算値との乗算を実行す る乗算処理ステップと、

前記乗算処理ステツプにおける乗算の結果として得られた多値シ ンボルの列を表すベースバンド信号を生成するベースパンド信号生 成ステツプ、

からなる処理を実行させるためのプログラム。