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JP-2026077672-A - 通信システム、通信方法及び通信プログラム

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Abstract

【課題】傍受されたくない内容の情報を秘匿しつつ通信する。 【解決手段】無線電波発信局から所定の周波数帯のダミー信号電波を発信しつつ、傍受されたくない内容の情報を含む通信信号電波を所定の周波数帯に含まれる周波数で発信する。無線電波受信局においてダミー信号電波及び通信信号電波を含む複合電波を受信し、複合電波からダミー信号電波を取り除いて通信信号電波を抽出する。また、無線電波発信局が、ダミー信号電波を発信している時間帯の中の一部の時間枠において通信信号電波を発信する。 【選択図】図１

Inventors

  • 大塚 将真

Assignees

  • 日本電気株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20260206

Claims (9)

  1. ダミー信号電波の元となるダミー信号を無線電波発信局に対して送信する管制局と、 所定の周波数帯のダミー信号電波を発信しつつ、傍受されたくない内容の情報を含む通信信号電波を前記所定の周波数帯に含まれる周波数で発信する無線電波発信局と、 前記ダミー信号電波及び前記通信信号電波を含む複合電波を受信し、前記複合電波から前記ダミー信号電波を取り除いて前記通信信号電波を抽出する無線電波受信局と、 を含み、 ダミー信号電波は少なくとも通信信号電波の周波数をカバーし、かつダミー信号電波の電力密度は通信信号電波の電力密度よりも高い、 通信システム。
  2. 前記無線電波発信局が、前記ダミー信号電波を発信している時間帯の中の一部の時間枠において前記通信信号電波を発信する、請求項１に記載の通信システム。
  3. 前記無線電波発信局が、秘匿ルールに準じて前記ダミー信号電波の内容、及び／又は、前記ダミー信号電波の周波数を変えつつ前記ダミー信号電波を発信し、 前記無線電波受信局が、予め知らされた前記秘匿ルールに基づいて、前記複合電波から前記ダミー信号電波を取り除いて前記通信信号電波を抽出する、請求項１又は２に記載の通信システム。
  4. 前記無線電波発信局が地球上に電波を照射する通信衛星であり、前記通信信号電波の照射領域の内の一部の領域に前記ダミー信号電波を照射する、請求項１～３のいずれか１項に記載の通信システム。
  5. 管制局からダミー信号電波の元となるダミー信号を無線電波発信局に対して送信するステップと、 無線電波発信局から所定の周波数帯のダミー信号電波を発信しつつ、傍受されたくない内容の情報を含む通信信号電波を前記所定の周波数帯に含まれる周波数で発信するステップと、 無線電波受信局において前記ダミー信号電波及び前記通信信号電波を含む複合電波を受信し、前記複合電波から前記ダミー信号電波を取り除いて前記通信信号電波を抽出するステップと、 を含み、 ダミー信号電波は少なくとも通信信号電波の周波数をカバーし、かつダミー信号電波の電力密度は通信信号電波の電力密度よりも高い、 通信方法。
  6. 前記ダミー信号電波を発信している時間帯の中の一部の時間枠において前記通信信号電波を発信する、請求項５に記載の通信方法。
  7. 秘匿ルールに準じて前記ダミー信号電波の内容、及び／又は、前記ダミー信号電波の周波数を変えつつ前記ダミー信号電波を発信し、 予め知らされた前記秘匿ルールに基づいて、前記複合電波から前記ダミー信号電波を取り除いて前記通信信号電波を抽出する、請求項５又は６に記載の通信方法。
  8. 地球上に電波を照射する通信衛星から、前記通信信号電波の照射領域の内の一部の領域に前記ダミー信号電波を照射する、請求項５～７のいずれか１項に記載の通信方法。
  9. 管制局としてのコンピュータに、ダミー信号電波の元となるダミー信号を無線電波発信局に対して送信する処理を実行させ、 無線電波発信局としてのコンピュータに、所定の周波数帯のダミー信号電波を発信しつつ、傍受されたくない内容の情報を含む通信信号電波を前記所定の周波数帯に含まれる周波数で発信する処理を実行させ、 無線電波受信局としてのコンピュータに、前記ダミー信号電波及び前記通信信号電波を含む複合電波を受信し、前記複合電波から前記ダミー信号電波を取り除いて前記通信信号電波を抽出する処理を実行させ、 ダミー信号電波は少なくとも通信信号電波の周波数をカバーし、かつダミー信号電波の電力密度は通信信号電波の電力密度よりも高い、 通信プログラム。

Description

本発明は、通信システム、通信方法及び通信プログラムに関する。特に、傍受されたくない内容の情報を秘匿（concealing）しつつ通信する通信システム、通信方法及び通信プログラムに関する。 例えば、特許文献１に開示されるように、傍受されたくない内容の情報を秘匿しつつ無線通信するための技術が存在する。 特開２０００－２７８１９４号公報 本発明の一概要を説明するための図である。実施形態１の通信システム１０を示す図である。通信衛星（無線電波発信局１００）の構成を示すブロック図である。船舶移動局（無線電波受信局２００）の構成を示すブロック図である。通信システム１０における処理の流れを示すフローチャート図である。無線電波発信局１００としてのコンピュータの一例を示す図である。無線電波受信局２００としてのコンピュータの一例を示す図である。 本発明のとり得る好適な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の記載に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。また、各図におけるブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。さらに、本願開示に示す回路図、ブロック図、内部構成図、接続図などにおいて、明示は省略するが、入力ポート及び出力ポートが各接続線の入力端及び出力端のそれぞれに存在する。入出力インターフェイスも同様である。 先ず、本発明の一概要について説明する。本発明の通信システム１０は、図１に示すように、無線電波発信局１００と、無線電波受信局２００とを含む。無線電波発信局１００は、所定の周波数帯のダミー信号電波を発信しつつ、傍受されたくない内容の情報を含む通信信号電波を所定の周波数帯に含まれる周波数で発信する。無線電波受信局２００は、ダミー信号電波及び通信信号電波を含む複合電波を受信し、複合電波からダミー信号電波を取り除いて通信信号電波を抽出する。ここで、無線電波発信局１００は、ダミー信号電波を発信している時間帯の中の一部の時間枠において通信信号電波を発信しても良い。 このような通信システム１０では、ダミー信号電波の中に通信信号電波が混ざり込むため、通信信号電波がどの周波数であるか、かつ、通信信号電波がいつ発信されるのかが分からなくなる。結果として通信システム１０によれば、傍受されたくない内容の情報を秘匿（concealing）しつつ通信することが可能になる。 ［実施形態１］ 実施形態１では、上記概要の通信システム１０について具体的一例を挙げて説明する。実施形態１の通信システム１０は、図２に示すように、無線電波発信局１００としての通信衛星、無線電波受信局２００としての船舶移動局、管制局及び地上局を含む。 管制局は、通信衛星の軌道や姿勢などを制御するための管制信号及びダミー信号電波の元となるダミー信号を通信衛星に対して送信する。地上局は、通信信号電波の元となる通信信号を通信衛星に対して送信する。管制局及び地上局は、衛星管理局や通信局などによって例示されるため、詳細な説明を省く。なお、管制局から送信されるダミー信号及び地上局から送信される通信信号は傍受不可能であるものとする。 通信衛星（無線電波発信局１００）は、図３に示すように、ダミー信号電波発信部１１０、通信信号電波発信部１２０、発信制御部１３０を備える。通信衛星は、更に、管制局及び地上局から信号を受信するアンテナ、受信信号を増幅する増幅器、受信信号を電波に変換する変換器、記憶媒体などを備え得るが、それらについてはテレビ放送用の人工衛星の構成と変わらないため、詳細な説明を省く。 ダミー信号電波発信部１１０は所定の周波数帯のダミー信号電波を発信するアンテナであり、通信信号電波発信部１２０は通信信号電波を発信するアンテナである。発信制御部１３０は、管制局及び地上局から受信した信号からダミー信号電波及び通信信号電波を作成し、ダミー信号電波発信部１１０及び通信信号電波発信部１２０を介して発信する。具体的には、発信制御部１３０は、ダミー信号電波を発信している時間帯の中の一部の時間枠において、ダミー信号電波の周波数帯に含まれる周波数で通信信号電波を発信する。特に、発信制御部１３０は、秘匿ルールに準じてダミー信号電波の内容、及び／又は、ダミー信号電波の周波数を変えつつダミー信号電波を発信する。 船舶移動局（無線電波受信局２００）は、図４に示すように、無線受信部２１０及び信号抽出部２２０を備える。船舶移動局は、更に、分波器、増幅器、周波数混合器、変調器、ノイズキャンセラ、復調器、出力器、記憶媒体などを備え得るが、一般的な無線電波受信局の構成と変わらないため、詳細な説明を省く。なお船舶移動局は、船舶に限られず車両などの移動局であってもよいし、移動しない固定局であっても良い。 無線受信部２１０は、ダミー信号電波及び通信信号電波を含む複合電波を受信するアンテナである。信号抽出部２２０は、複合電波からダミー信号電波を取り除いて通信信号電波を抽出する。特に無線受信部２１０は、予め知らされた秘匿ルールに基づいて、複合電波からダミー信号電波を取り除いて通信信号電波を抽出する。なお、通信信号電波は、複合電波にダミー信号電波の逆位相波を加えて抽出しても良いし、複合電波をデジタル化した後に逐次干渉除去（ＳＩＣ：Successive Interference Cancellation）技術を用いて抽出しても良い。 以下では、ダミー信号電波、通信信号電波及び複合電波について概念的に説明する。 ダミー信号電波は第三者に傍受されることを前提とした電波である。通信信号電波は、第三者に傍受されたくない内容の情報を含む電波である。複合電波は、個別に発信されたダミー信号電波及び通信信号電波を含む電波である。ここで、本発明の本質は、ダミー信号電波という森の中に、通信信号電波という１本の木（１枚の木の葉）を隠す（concealing）ことにある。 例えば、通信衛星が複数の周波数でダミー信号電波を発信しつつ、特定の周波数で通信信号電波を発信するものとする。理想的には人工衛星を利用した通信で用いられる周波数の帯域を全てカバーするように通信衛星が複数の周波数でダミー信号電波を発信する。この場合に、ダミー信号電波と通信信号電波とが干渉し合い、複合電波に含まれる通信信号電波が暗号化された状態になり得る。第三者は複合電波を傍受したとしても、複合電波から通信信号電波を抽出するために、ダミー信号電波がどのようなものであるかを知る必要がある。ここで、ダミー信号電波は、通信信号電波による干渉を受け、さらにダミー信号電波同士も干渉し合うため、ダミー信号電波も暗号化された状態になり得る。そのため、個々の周波数のダミー信号電波に戻すこと、つまりダミー信号電波がどのようなものであるかを知ることは非常に困難となり、結果として通信信号電波の傍受が困難になる。また、第三者にとってはどの周波数の電波が通信信号電波であるのかも分からないので、通信衛星が通信信号電波と同一周波数のダミー信号電波を同時に発信するようにして、第三者にダミー信号電波しか発信されていないと誤解させることも可能である。 また、通信衛星が周波数を変えつつダミー信号電波を発信しても良い。この場合には、電波同士の干渉が生じる時と、生じない時が発生するため、通信信号電波及びダミー信号電波の暗号化が更に複雑になる。 また、例えば、通信衛星がコンテンツを含むダミー信号電波を２４時間発信しつつ、一瞬のみ通信信号電波を発信するものとする。この場合には、通信信号電波はダミー信号電波のノイズのように見える。さらにダミー信号電波に含まれるコンテンツにあえてノイズを加えた場合には、どのノイズが通信信号電波であるのかも分からなくなる。もちろんダミー信号電波はコンテンツを含まなくても良いし、むしろコンテンツを含まない方が良い。第三者にとっては、ダミー信号電波をほぼ２４時間受信し続ける中で、一瞬のみ通信信号電波を含む複合電波を受信することになる。ここで、通信信号電波はノイズのように見えるので、一般的なノイズキャンセラを用いると通信信号電波がノイズとして除去されることになる。そのため、第三者にとってはノイズキャンセリングできない状態でダミー信号電波がどのようなものであるかを解析しなければならず、結果として通信信号電波の傍受が困難になる。 通信衛星が秘匿ルールに準じてダミー信号電波の内容、及び／又は、ダミー信号電波の周波数を変えつつダミー信号電波を発信しても良い。この場合には、ダミー信号電波がどのようなものであるかの解析が困難になるため、結果として通信信号電波の傍受が困難になる。 なお、ここで言う「暗号化」は、通信信号の意図的な改変による暗号化とは異なり、電波同士の干渉による結果として生じる暗号化である。そのため、通信信号電波を発信する側としても通信信号電波がどのように暗号化されるのかは予測不可能であるため、ロジカルな暗号解析は不可能である。しかしながら、通信信号そのものの暗号化を行うことも本発明の範疇内である。 一方で、船舶移動局（無線電波受信局２００）は、ダミー信号電波及び秘匿ルールを予め知っているため、複合電波からダミー信号電波を取り除いて通信信号電波を抽出することができる。ダミー信号電波同士が干渉し合うとしても干渉した後のダミー信号電波を船舶移動局が予め知っていれば何ら問題ない。なお、船舶移動局に備えられるノイズキャンセラは、抽出した通信信号電波からノイズを除去するために使用される。 次に、通信システム１０による処理の流れの一例を説明する。図５に示すように、通信衛星は管制局からダミー信号を受信し、ダミー信号電波を生成して発信する（ステップＳ０１）。ここで船舶移動局は、ダミー信号電波を受信したとしても何ら処理を行わなくて良い。なお、ダミー信号電波の発信はステップＳ０１以降、継続して行われる。 続いて通信衛星は地上局から通信信号を受信し、通信信号電波を生成して発信する。ダミー信号電波の発信を継続して行っているため、通信衛星はダミー信号電波の発信と通信信号電波の発信とを同時に行うことになる（ステップＳ０２）。通信衛星から発信されたダミー信号電波及び通信信号電波は途中で混ざり合って複合電波となる。なお、ダミー信号電波の発信はステップＳ０２以降も、継続して行われる。 船舶移動局は、複合電波を受信し、ダミー信号電波を取り除いて通信信号電波を抽出する（ステップＳ０３）。 以上のように、本発明の通信システム１０によれば、傍受されたくない内容の情報を秘匿しつつ通信することが可能になる。 ［変化形態］ 以下では、種々の変化形態について説明する。例えば、無線電波発信局１００が地球上に電波を照射する通信衛星である場合には、通信信号電波の照射領域の内の一部の領域にダミー信号電波を照射しても良い。すなわち、通信衛星は、通信信号電波を傍受しようとする第三者が存在する領域のみに絞ってダミー信号電波を照射すれば良い。ダミー信号電波を照射する領域を絞ることにより、通信衛星が消費する電力などを抑えることができる。また、ダミー信号電波を照射しない領域では通信信号電波を直接受信できるため、複合電波からの通信信号電波の抽出も不要となる。 ダミー信号電波は、通信で用いられる周波数の帯域を全てカバーするように無線電波発信局１００から発信することが望ましいが、少なくとも通信信号電波の周波数をカバーする周波数帯であれば良い。 無線電波発信局１００は、高い電力密度のダミー信号電波を発信しつつ、低い電力密度の通信信号電波を発信しても良い。ＳＮ比（シグナルノイズ比）という観点で説明すると、本発明では本質的には通信信号電波がシグナルでありダミー信号電波がノイズ