JPH0245858B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は有線或は無線の秘話通信装置に関する
ものである。

有線或は無線通信においては適当な受信装置を
使用すれば、通信内容が誰にでも傍受されるとい
う問題がある。そこで送信信号に特殊な信号処理
を施こして送信し、これが傍受されても内容が理
解できない様にし、前記処理信号の再生手段を有
する特定の受信者のみがこれを受信し得るような
いわゆる秘話（Scramble）回路方式が必要に応
じて用いられる。

(ロ) 従来技術 このような秘話方式としては、従来より周波数
反転方式や周波数分割反転方式などがよく知られ
ており、かつ広く用いられている。しかし乍らこ
れらの秘話方式は回路が比較的複雑で規模の大き
な装置となり、携帯電話や自動車電話等可搬性を
要求される移動通信には適していない。

そこで、出願人は比較的単純な回路構成で高い
秘話性能が得られる新規な秘話方式として、特願
昭57−164763号「秘話通信方法及びその装置」
（昭和57年９月20日付出願）、および特願昭57−
184916号「秘話通信システムのクロツク回路」
（昭和57年10月20日付出願）を提案し、伝送音声
信号の周波数を周期的に変化させて伝送する秘話
通信方法を提供した。

(ハ) 目的 本発明は本願出願人が先に提供した秘話通信方
法およびその装置を更に改良せんとするものであ
る。

すなわち、本発明は音声信号をクロツクに従つ
てサンプリングし、クロツクに従つて音声を出力
する記憶回路を用い、これら入出力クロツク周波
数が等しくなければ、この比に応じて該記憶回路
を通過する音声信号の周波数が変化することを利
用し、通信の送受側にかかる記憶回路を設けて送
信側と受信側で相補な周波数変換処理を行うもの
である。即ち本発明は送受信に同期して動作する
周波数変換回路を設け、周波数変換された音声信
号を伝送すると共に送受全体としては周波数変化
を復元するものである。

(ニ) 構成および実施例 次に図面と共に本発明の装置について詳説す
る。

第１図は本発明装置の原理を説明するブロツク
図であつて、Ａは送信側、Ｂは受信側を示す。ま
ず第１図Ａに於て、１は音声入力端子、２は
LPFである。３は記憶回路であり、クロツク回
路（CP₁）４のクロツクに従つて音声をサンプリ
ングして記憶すると同時に、Ｍ標本時点以前にサ
ンプリング記憶されたサンプリング値を順次出力
するＭ個のサンプリング値を常時記憶する記憶回
路である。換言すれば、記憶回路３にサンプリン
グされたサンプル値はＭクロツク後に該記憶回路
より出力する。該記憶回路の出力は、LPF５を
経た後、後述する同期信号回路６の出力と加算回
路７により加算され、続いて伝送の為の変調増幅
を行う送信回路８を伝送系９に送出される。

第１図Ｂの受信側に於ては、前記伝送系９を経
た受信信号は、増幅、復調回路を含む受信回路１
０で復調後、LPF１１を介して、クロツク回路
（CP₂）１２のクロツクに従つて該受信音声をサ
ンプリングして記憶すると同時に、Ｎ標本時点以
前にサンプリング記憶されたサンプリング値を順
次LPF１３を介して出力するＮサンプル記憶回
路１４に記憶される。同様に記憶回路１４にサン
プリングされたサンプル値は、Ｎクロツク後に出
力する。ここで送受側のクロツク回路４及び１２
は、共にそのクロツクが周波数ｆ（ｔ）（ｔは時
間）であつて、かつ標本時点（ti）に於けるクロ
ツク周波数ｆ（ti）（ｉは整数）について ｆ（ti）＝ｆ（ti＋Ｍ＋Ｎ） ……(1) ｆ（ti）≠ｆ（ti＋Ｍ） ……(2) なる周期性及び非周期性を有するものである。即
ちｆ（ｔ）はＭ＋Ｎクロツク毎に同じクロツク周
波数を繰り返すもので、その繰り返し周期をＴと
すると、(1)式は ｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ＋Ｔ） ……(3) で示され、ＴとＭ＋Ｎとは次の関係式(4)で結ばれ
る。

Ｍ＋Ｎ＝∫^t+T _tｆ（ｔ）dt ……(4) 送信側と受信側の同期は、送信側の同期信号発
生回路(6)より送られる同期信号信号を受信信号よ
り分離し、これにより受信側のクロツクを送信側
のそれと完全に同期せしめる同期分離回路１５に
より行なわれる。

さて、上記の本発明の構成によれば、伝送系９
に時間遅れ要素がなければ、任意の時刻にサンプ
リングされた入力端子１の音声は（Ｍ＋Ｎ）クロ
ツク後あるいはＴ秒受信側の出力端子１６にクロ
ツクアウトされるのであるが、この時(1)又は(3)式
が示す様にサンプリングクロツクと出力クロツク
は必ず等しい関係にあるので、クロツク周波数ｆ
（ｔ）がいかなる時変関数であつても、その最低
クロツク周波数（fmin）が伝送音声帯域の少な
くとも２倍以上あれば（つまりサンプリング定理
が満たされれば）、これら入出力端子間に於て周
波数的な変化は無く、単なる時間遅れ（Ｔ）のみ
で音声は再現される。しかしながら、入力端子１
に入力され、メモリ３でサンプリングして記憶さ
れた音声がＭビツト記憶回路３よりクロツク出力
されて伝送系９に伝送された状態に於いては、(2)
式により入出力クロツクは必ずしも一致しないの
で、伝送系における音声周波数はｆ（ti＋Ｍ）／
ｆ（ti）なる比で変化する。

よく知られている様に信号の周波数が変化する
場合、信号が楽音信号ならば、その周波数が一様
に変化しても単に音の高さが変るだけであるが、
人間の音声信号の周波数が変化すると、その程度
に応じて音声として理解できなくなる。その理由
は音声情報の大部分がそのスペクトル構造の中に
含まれるからである。現実にはｆ（ti＋Ｍ）／ｆ
（ti）が平均して1.5あるいは0.7程度であれば、充
分な秘話効果が得られる。尚、以上の本発明の説
明図である第１図Ａ，Ｂに於いて、記憶回路３或
は１４の各入力側のLPF２及び１１はこの種サ
ンプリング回路で不可避の折り返し雑音を除去す
る為に必要であり、また、出力側のLPF５及び
１３は出力信号に含まれる高調波成分を除去する
音声帯域フイルタとしてそれぞれ必要である。

上述の如く、本発明の基本的概念は、送信側お
よび受信側にそれぞれ記憶手段３および１４を設
け、記憶手段の入出力クロツクを変えることによ
り時間軸を圧縮または伸長する際、送信側の記憶
手段３へのサンプリングクロツク周波数と、該サ
ンプル値が送受双方の記憶手段を経て受信側の記
憶手段１４より出力する時の出力クロツク周波数
とを等しくすることにより、送受系全体としては
音声周波数に周波数変化がなく、かつ送信側から
受信側に伝送される状態では音声周波数が変動し
て秘話されるようにするものである。

かかる時間軸の圧縮伸長を可能とする記憶手段
としては、アナログログログシフトレジスタのほ
か音声信号をデジタル化して順次転送するデジタ
ルシフトレジスタ、或はランダムアクセスメモリ
（RAM）などを用いることが出来ることは言う
までもない。第１図における記憶手段３、及び１
４がランダムアクセスメモリの場合、送信側およ
び受信側のクロツク制御回路４及び１２はそれぞ
れ書き込みクロツク及び読み出しクロツクを出力
して該各RAM３および１４をクロツク制御する
ことになるが、この場合送信側のRAM３への書
き込みクロツク（周波数をf1とする）と、受信側
のRAM１４の読み出しクロツク（周波数をf3と
する）についてf1＝f3（必ずしも一定でなくても
良い）とし、RAM３からの読み出しクロツクと
RAM１４への書き込みクロツクを同一周波数f2
として、f1（f3）に対してf2を変化させれば、本
願の目的は達成される。記憶手段３，１４がアナ
ログまたはデジタルのシフトレジスタの場合はそ
れぞれ単一のクロツクにより制御されるが、この
場合はクロツク周波数を(1)式又は(2)式の様に決め
れば、同様に本願の目的は達成されるものであ
る。

次に本発明の詳細な説明を、前述のシフトレジ
スタを用いた場合について第２図および第３図の
具体的実施例にもとづいて行う。

第２図は本発明の装置の送信側を示すものであ
る。図に於て２０は送信音声信号の入力端子、２
１はLPF、２２は記憶容量Ｍのアナログシフト
レジスタである。該シフトレジスタはクロツクに
従つて入力信号をサンプリングし、これを順次転
送して出力するものであつて、ここではBBD
（Bcket Brigade Device）電荷転送電子を用い
ている。このBBD２２はクロツク周波数（f1）
又は（f2）（f1、f2：一定）のクロツク回路
（CP₁）２３又は（CP₂）２４のいずれかのクロツ
ク出力が、ANDゲート２５とORゲート２６或い
はANDゲート２７と前記ORゲート２６を介して
与えられる。かつこれらANDゲートは前記クロ
ツクを（Ｍ＋Ｎ）クロツク（Ｎは後述するように
受信側のBBDの記憶容量）する度に立上り、Ｋ
クロツクする度に立下るカウンタ回路２８の
（Ｑ）、（）出力により制御されて、前記クロツ
ク回路２３，２４の出力を交互に切替えるもので
ある。ここでＫは Ｋ＜Ｍ＋Ｎ ……(5) なる整数である。これらクロツク信号のタイムチ
ヤートを第４図に示す。同第４図ａ図はクロツク
数、同ｂ図はシフトレジスタ２２，４５のクロツ
ク、同ｃ図はクロツク周波数、同ｄ図はカウンタ
回路２８の（Ｑ）、同期制御回路４３の（Ｑ）′、
同ｅ図はＤ図と同様にそれら回路の（）、
（）′、ｆは時間周期、ｇは周波数変換比を示す
ものである。

次にアナログシフトレジスタ２２よりクロツク
に従つて出力したサンプルデータは、出力側の
LPF２９を経て、増巾器および変調回路を含む
送信回路３０で変調および増巾等の処理を受け、
送信アンテナ３１より空中に放射される。

次にこの送信信号に同期信号を重畳する方法に
ついて説明する。第２図に於て、３２は発振周波
数fpの定振幅単一正弦波発振器である。この出力
は前記Ｑ出力で制御される可変利得回路
（Variable Gain Circuit）３３により、カウンタ
回路２８のＱ出力に応動して、例えばＱ＝１の時
の振巾がＨ、また＝１（Ｑ＝０）のときの幅巾
がH′（＝0.5〜0.1H）となる様な振巾変調を受け
て前記LPF２９の出力に加算回路３４で重畳さ
れる。この同期信号周波数fpは例えば伝送音声信
号帯域（例えば100〜3800HZ）より充分高い８〜
10KHZ程度に選ばれる。

さて第３図の受信側では、受信アンテナ４０で
受信され、縦続する受信回路４１で増巾、同調、
復調されたベースバンド信号から前記同期信号が
中心周波数fpのBPF４２で分離され、続いてこ
れが波形整形されて同期制御回路４３に供給され
る。そして同期制御回路から受信時の振巾値Ｈに
対応する入力振巾に対しQ′出力端子に“１”が
出力し、また入力振巾Ｈに対し同様に“０”を出
力する。即ちこの同期制御回路の（Ｑ）′、
（）′出力端子には、第２図における前記送信側
のカウンタ回路２８の（Ｑ）、（）出力端子と同
期した制御信号が、第４図ｄに示す様に得られ
る。

一方、受信ベースバンド信号は、音声帯域
LPF４４を経て、記憶容量Ｎのアナログシフト
レジスタ４５にクロツクに従つて入力する。該ク
ロツクは送信側と同様、クロツク周波数（f1）、
（f2）のクロツク回路４６，４７の出力がANDゲ
ート４８とORゲート４９、或いはANDゲート５
０とORゲート４９を介して与えられる。ここで
これらANDゲート４８，５０は前記同期制御回
路４３の（Ｑ）′、（）′出力により制御されて
いるので、前記アナログシフトレジスタ４５のク
ロツクは送信側のアナログシフトレジスタ２２と
同等のものが与えられる。（厳密にはクロツク回
路２３と４６、或は２４と４７の位相差がある
が、本発明の要旨には関係ないので無視する。） 以上の如き構成をすると、これらアナログシフ
トレジスタ２２及び４５をクロツク制御するクロ
ツク周波数ｆ（ｔ）は第４図ｂに示す様に（Ｍ＋
Ｎ）クロツクを周期とする周期関数であつて、(1)
式を満足するものであるから、アナログシフトレ
ジスタ４５の出力側LPF５１を介して出力端子
５２に得られる受信音声出力は、周波数的には第
２図における入力端子２０の送信音声となんら変
ることは無い。しかし、送信側のアナログシフト
レジスタ２２を出力し、伝送系である無線通信路
にある状態では、例えば仮に Ｍ＞Ｋ＞Ｎ ……(6) とすれば、送信側のカウンタ回路２８の（Ｑ）出
力が立上つた時点をサンプリングポイントの基
準、即ち（t1）とすれば、次のようになる。即
ち、 (1) t1〜tK−Ｎの期間：クロツク（f1）でこれよ
りＭクロツク以前にサンプリングされたデータ
が（Ｋ−Ｎ）サンプル出力する。これらのサン
プリングデータのクロツクは（f1）であるか
ら、この期間の周波数変換比はf1／f1＝１、即
ち変化なし、 (2) tK−Ｎ＋１〜tKの期間：クロツクは（f1）、
しかしサンプリングデータは（f2）でクロツク
されたものであるから、周波数変換比はf1／
f2、 (3) tK＋１〜tMの期間：クロツクは（f2）、サン
プリングデータのクロツクも（f2）、従つて周
波数変換比f2／f2＝１、 (4) tM＋１〜tM＋Ｎの期間：クロツクは（f2）、
サンプリングデータのクロツクは（f1）、従つ
て周波数変換比f2／f1。

これらの様子を模式的に第４図ｂに示した（た
だし、f1＞f2と仮定している）。この様な周波数
処理を行うことにより、伝送系に於てこれを直接
傍受しても聴取理解されることは無い。又、本発
明の装置を用いることによる音声信号の時間遅延
は、Ｍ＝Ｎ＝Ｋの最も簡略で実際的な場合、 f1＝15KHz、f2＝10KHz、Ｍ＝Ｎ＝256 とすれば、音声信号のうける全遅延量は 256／15×10^-3＋256／10×10^-3＝43ｍsec であつて、実用上まつたく問題にならないことが
わかる。

このように、本発明においては、送信側Ａおよ
び受信側Ｂに各記憶手段２２，４５を設け、記憶
手段の入出力クロツクを変えることにより時間軸
を圧縮または伸長するときに、送信側の記憶手段
２２への入力クロツク（f₁）と受信側を記憶手段
４５の出力クロツク（f₃）との間に一定の関係を
持たせるものであつて、送信側の出力クロツク
（f₂）即ち受信側の入力クロツクには制限を設け
ない、換言すれば、自由に選択できることを可能
にするものである。従つて、本発明の場合音声信
号を必ずしも交互に圧伸することにはならない。

更に詳説すると、送信側Ａにおいて記憶手段２
２に印加される音声の書き込みサンプリングクロ
ツクの周波数を（f₁）、読み出しクロツクの周波
数を（f₂）とし、受信側Ｂにおいて記憶手段４５
の書き込みクロツクの周波数を（f₂）、読み出し
クロツクの周波数を（f₃）とすると、f₁とf₃の間
の条件づけが本発明の特徴であり、f₁に対し一定
クロツク後（又は一定時間後）のクロツク（f₃）
が等しい関係にある様にf₁、f₃を選べば良いこと
を示している。また、本発明の場合、その原理か
ら判かる如く、送信、受信側の記憶手段としては
アナログシフトレジスタに限らず、RAM等のデ
ジタルメモリなど広範囲にわたつて適用し得る。
本発明の最も簡単な実施例としては、記憶手段と
してRAMを用い、f₁＝f₃＝一定クロツクとし、
送信側のRAM記憶内容がメモリ容量に達したと
き、高速クロツク（f₂）で送信側より受信側にメ
モリ内容を高速転送するものがある。この場合、
送信側より受信側に伝送される音声信号は常に圧
縮されることになる。

この音声信号の圧縮について更に説明すると、
送信側の記憶手段（RAM）に印加される入力音
声信号をクロツク周波数（f₁）で書き込み、記憶
手段の記憶容量が一杯になつたとき（満杯までの
時間Tw）、クロツク周波数（f₁）よりも周波数の
高い高速のクロツク周波数（f₂）でこの記憶手段
のメモリ内容を読み出し（読み出しに要する時間
Tr）、送信側から受信側に伝送する場合には、記
憶手段の書き込み時間（Tw）よりも短い時間
（Tr）で記憶手段の記憶内容は読み出されること
になり、記憶手段へ入力さた音声信号は時間的に
圧縮された形、即ち、入力音声信号よりも高い周
波数に変換されて記憶手段から出力され、この信
号が受信側へ伝送されることになる。

(ホ) 効果 このように本発明の装置は通信系の受信側の音
声信号をクロツクに従つてサンプリングし、或は
出力する記憶回路を中心として構成されるもので
あつて、比較的単純な回路構成で性能の高い秘話
回路を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の原理を説明するための
ブロツク回路図、第２図は本発明の秘話通信装置
の送信側を説明するためのブロツク回路図、第３
図は同装置の受信側を説明するためのブロツク回
路図、第４図は第２図および第３図の動作を説明
するための各部の波形図である。 １，２０……入力端、２，５，１１，１３，２
１，２９，４４，５１……LPF、３，１４，２
２，４５……記憶回路、４，１２，２３，２４，
４６，４７……クロツク回路、６……同期回路、
７，５４……加算回路、８，３０……送信回路、
９……伝送系、１０，４１……受信回路、１５…
…同期信号分離回路、１６，５２……出力端、２
５，２７，４８，５０……ANDゲート、２６，
４９……ORゲート、２８……カウンタ回路、３
１……送信アンテナ、３２……発振回路、３３…
…可変利得回路、４０……受信アンテナ、４３…
…同期制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 信号をクロツクに従つて順次サンプリン
   グして記憶すると同時に出力する信号の記憶手
   段と、 (b) 該記憶手段をクロツク制御すると共に該クロ
   ツクのクロツク周波数が送受共にｆ（ｔ）（ｔは
   時間）である周期クロツク発生手段と、 (c) 該クロツク発生手段を送受側で同期させる同
   期手段とを通信系の送信側と受信側とに備え、 前記送受側の記憶手段の記憶容量をそれぞれ
   Ｍ、Ｎ（整数）としたとき、任意のサンプリング
   ポイントti（ｉは整数）に対しｆ（ti）をｆ（ti＋Ｍ
   ＋Ｎ）に常時等しく、かつｆ（ti＋Ｍ）と常には
   等しくない時間関数とすることにより、送信信号
   の周波数を変換して送信側から伝送系に送出し、
   受信側に於て信号の周波数を相補に変換して送受
   全体として周波数変化のない信号を再生すること
   を特徴とする秘話通信装置。