JPH0281531A

JPH0281531A - 秘話装置

Info

Publication number: JPH0281531A
Application number: JP23148088A
Authority: JP
Inventors: Naoya Torii; 直哉鳥居; Ryota Akiyama; 良太秋山; Mitsuhiro Azuma; 充宏東; Takayuki Hasebe; 高行長谷部; Hideji Suzuki; 秀治鈴木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-09-17
Filing date: 1988-09-17
Publication date: 1990-03-22

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〕帯域分割置換方式による秘話装置に関し、秘話性を向上
させると共に、復号品質を改善することを目的とし、送信部に、入力音声信号の高域側を強調するエンファシ
ス回路と、該エンファシス回路の出力信号を帯域分割置
換処理により秘話信号とするスクランブラとを設け、受
信部に、前記秘話信号を前記帯域分割置換処理と逆の処
理により復号するデスクランブラと、該デスクランブラ
の出力信号の高域側を抑圧するデエンファシス回路とを
設けて構成した。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、帯域分割置換方式による秘話装置に関するも
のである。

近年、コードレスホンや自動車電話等の無線を用いた音
声通信は、有′ＩＩＡ通信のような場所的な制約を受け
ない利点があるから、その利用者が増加している。しか
し、その反面、不正な盗聴や傍受が容易となるから、音
声信号を秘話信号に変換して伝送する秘話装置が提案さ
れている。このような秘話装置は、構成が簡単で廉価で
あり、且つ秘話性に優れていると共に、復号された音声
信号の品質が劣化しないことが要望されている。

〔従来の技術〕

秘話方式としては既に各種の方式が提案されており、音
声信号を複数の帯域に分割し、分割帯域を置換する帯域
分割置換方式が、時間軸上で音声信号を置換する方式に
比較して遅延が少なく、又回路構成の実現が容易である
から、開発が進められている。第６図は帯域分割置換方
式の説明図であり、入力音声信号の例えば０．３〜３．
３　Ｋ　Ｈｚの周波数帯域を１〜５に分割し、分割帯域
１〜５を鍵に従って置換し、例えば、分割帯域５．　４
．　２．３．１の順序に周波数軸上に配列した秘話信号
とするものであり、その場合に、例えば、分割帯域２，
４．５はスペクトル反転を行っている。そして、受信側
に於いては、受信秘話信号の帯域を分割し、各分割帯域
を鍵に従って置換すると共に、スペクトル反転した分割
帯域２，４．５については元のスペクトルとなるように
反転処理して、音声信号を復元するものである。

第７図は、先に提案した帯域分割置換部の要部ブロック
図であり、乗算器７１−１〜７１−５とバンドパスフィ
ルタ７２−１〜７２−５により帯域分割部を構成し、乗
算器７３−１〜７３−５とスイッチ７４−１〜７４−５
と正転加算部７５と反転加算部７６とにより帯域置換部
を構成し、バンドパスフィルタ７７と乗算器７８と加算
部７９とにより合成部を構成している。

入力音声信号は、帯域分割部の乗算器７１−１〜７１−
５にそれぞれ入力され、分割帯域に対応した周波数間隔
の周波数ｆ１〜ｆ５のキャリア信号と乗算されて、それ
ぞれ同一の通過帯域特性のバンドパスフィルタ７２−１
〜７２−５に加エラれ、図示の構成の場合には、入力音
声信号の周波数帯域は５分割されることになる。この場
合、入力音声信号を、例えば、図示を省略したバンドパ
スフィルタにより、０．３〜３．３　Ｋ　Ｈｚの帯域に
制限し、６００Ｈｚの帯域幅で、第６図に示すように帯
域分割を行うことができる。

バンドパスフィルタ７２−１〜７２−５からの各分割帯
域の信号は、それぞれ乗算器７３−１〜７３−５に入力
され、置換すべき帯域に対応した周波数Ｆ１〜Ｆ５のキ
ャリア信号と乗算され、スイッチ７４−１〜７４−５に
より正転加算部７５と反転加算部７６との何れかに乗算
結果が入力される。第６図に示す秘話信号を形成する場
合、スイッチ７４−１〜７４−５は図示の状態に切替え
られ、乗算器７３−１．７３−２から正転加算部７５に
乗算結果が入力され、又乗算器７３−３〜７３−５から
反転加算部７６に乗算結果が入力される。

正転加算部７５で加算された分割帯域の信号はそのまま
加算部７９に加えられ、反転加算部７６で加算された分
割帯域の信号は、バンドパスフィルタ７７により不要帯
域が除去され、乗算器７８に於いて周波数ＦＯのキャリ
ア信号と乗算され、正転加算部７５で加算された分割帯
域の信号に対して、スペクトルが反転した分割帯域の信
号を加算部７９に加えて加算することにより、第６図に
示すように、帯域分割置換を行い、且つ選択的にスペク
トル反転を行った秘話信号が出力され、図示を省略した
バンドパスフィルタにより不要帯域を除去して伝送路に
送出することになる。

なお、スイッチ７４−１〜７４−５と、正転加算部７５
と、反転加算部７６と、バンドパスフィルタ７７と、乗
算器７８と、加算部７９とからなる構成に代えて、乗算
器７３−１〜７３−５の出力信号を加えるバンドパスフ
ィルタと１．各バンドパスフィルタの出力信号を加える
乗算器と、各乗算器の出力信号を加える加算部とを設け
、乗算器に加えるキャリア信号を選択して、帯域分割信
号のスペクトル反転を行う構成とすることも可能である
。

帯域分割置換により形成された秘話信号を、了解可能の
音声信号に復号するには、帯域分割置換の鍵が必要とな
り、この鍵が判らない場合は、秘話信号の復号は困難で
あるから、盗聴や傍受されても、通話内容を秘匿するこ
とができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

帯域分割置換方式による秘話信号に於いて、スペクトル
分布が一様でないと、音声信号のスペクトル分布の統計
的性質から秘話の鍵を解読することが可能となる。従っ
て、秘話信号のスペクトル分布は−様であることが必要
となる。しかし、音声信号のスペクトル分布は、統計的
性質として、低域側ではレベルが高く、高域側ではレベ
ルが低い三角形状となる。これを、ゲインが−様な帯域
分割部により帯域分割し、帯域置換部により分割帯域を
置換して、合成部により合成する従来例の方式で秘話信
号を形成すると、分割帯域のレベルが異なることから、
置換パターンを推測することが可能となる。

例えば、第８図に於いて、横軸を周波数ｆ、１軸を振幅
として示す入力音声信号の周波数帯域を５分割して分割
帯域信号Ｂ１〜Ｂ５とした時、前述のように、音声信号
の統計的性質から低域側の分割帯域信号Ｂ１の振幅が最
も大きく、高域側の分割帯域信号Ｂ５の振幅が最も小さ
くなる。そして、分割帯域信号８１〜Ｂ５を低域側から
順に、例えば、Ｂ３．Ｂ５．Ｂ２．Ｂｌ、Ｂ４となるよ
うに帯域置換を行ったとすると、図示のように、スペク
トルアナライザ等を用いて観察することにより、最大振
幅の低域側の分割帯域信号Ｂ１の置換位置及び最小振幅
の高域側の分割帯域信号Ｂ５の置換位置等は容易に識別
できることから、帯域置換の鍵を推定することが可能と
なる欠点があった。

又受信側で復号した音声信号の音質を劣化させない為に
は、背景雑音を抑圧する必要がある。帯域分割置換方式
に於ける秘話信号の背景雑音として主なものは、（１）乗算器のキャリア漏れ、（２）分割帯域間の信号の漏れ、がある。（１）による背景雑音は、例えば、第７図に於
ける乗算器７３−１〜７３−５のキャリア信号の漏れが
受信側で復号する時に再生される雑音であり、最大入力
をＯｄＢとした時に、−６０ｄＢ以下でないと、無通話
時の背景雑音として聞こえることになる。しかし、キャ
リア信号の漏れを、このように−６０ｄＢ以下にするこ
とは、高精度の回路素子を必要とし、又回路が複雑とな
り、コストアップとなる問題がある。

又前述の（２）による雑音は、成る分割帯域の信号成分
が他の分割帯域に混入して生じるもので、例えば、第８
図に於いて、分割帯域信号Ｂｌ中の信号成分Ｓ１につい
てみると、この信号成分Ｓ１の一部の信号成分Ｓ２は分
割帯域信号Ｂ２中に含まれることになり、帯域置換によ
り秘話信号とした時に、分割帯域信号Ｂ２にこの信号成
分Ｓ２が分離されて含まれることになる。

そして、受信側に於いて受信秘話信号を復号すると、復
号音声信号の分割帯域信号Ｂ１に最初の信号成分Ｓ１が
含まれることは勿論であるが、秘話信号としての分割帯
域信号Ｂ１に隣接する分割帯域信号Ｂ４に、信号成分Ｓ
１の一部の信号成分Ｓ３が混入することになり、又秘話
信号としての分割帯域信号Ｂ２に隣接する分割帯域信号
Ｂ５に、信号成分Ｓ２の一部の信号成分Ｓ４が混入する
ことになる。

前述のように、入力音声信号を帯域分割し、帯域置換に
より秘話信号とし、受信側で復号して復号音声信号とし
た時、入力音声信号の分割帯域信号Ｂ１に含まれる信号
成分Ｓ１は、復号音声信号の分割帯域信号Ｂ３．Ｂ５に
、それぞれ信号成分Ｓ３．Ｓ４として混入することにな
り、この信号成分３３．３４は、分割帯域信号Ｂｌ中の
信号成分Ｓ１の一部であるから雑音となる。

帯域分割部に於けるバンドパスフィルタ７２−１〜７２
−５を理想的な周波数特性として、隣接分割帯域信号の
周波数の重なりが生じないようにすれば、前述のような
信号成分の混入による雑音を防止することができるが、
バンドパスフィルタ７２−１〜７２−５を理想的な特性
とすることは困難であり、又理想的特性に近い特性とす
ると、構成が複雑となって高価となる欠点がある。

更に、音声信号のスペクトル分布の統計的性質から、入
力音声信号のスペクト分布は、第８図の入力音声信号と
して示すように、低域側で高く、高域側で低くなる。従
って、復号音声信号の高域側の分割帯域信号Ｂ５に混入
した信号成分Ｓ４のレベルが無視できないものとなり、
前述のような雑音となって、復号音声信号の品質を低下
させることになる。

本発明は、秘話性を向上させると共に、復号品質を改善
することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の秘話装置は、入力音声信号の高域側を強調して
帯域分割置換を行って秘話信号とし、受信側では秘話信
号を帯域分割置換により復号し、且つ高域側を抑圧して
音声信号を再生するものであり、第１図を参照して説明
する。

送信部１に、人力音声信号の高域側を強調するエンファ
シス回路２と、帯域分割置換処理により秘話信号とする
スクランブラ３とを設け、受信部４に、秘話信号を帯域
分割置換処理と逆の処理により復号するデスクランブラ
５と、復号された信号の高域側を抑圧するデエンファシ
ス回路６とを設けたものである。

〔作用〕

送信部１に於いては、エンファシス回路２により入力音
声信号（ａ）の高域側を強調して、振幅がほぼ同一の信
号（ｂ）としてスクランブラ３に入力し、スクランブラ
３ば、信号（ｂ）を帯域分割して信号（Ｃ１とし、更に
鍵に従って分割帯域信号を置換して秘話信号（ｄｌとす
る。従って、秘話信号スペクトル分布はほぼ一様となり
、秘話性が向上する。

受信部４に於いては、デスクランブラ５により受信秘話
信号の帯域を分割して信号（ｅ）とし、更に鍵に従って
分割帯域信号を置換して復号信号（ｆ）とする。この復
号信号（「）をデエンファシス回路６に入力し、入力信
号（ｇ）の高域側を抑圧して信号ｆｈ）とする。従って
、高域側の分割帯域信号に混入して雑音となる信号成分
も抑圧され、復号音声信号の品質劣化を防止することが
できる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。

第２図は本発明の実施例のブロック図であり、１１は送
信部、１２はエンファシス回路、１３はスクランブラ、
１４は受信部、１５はデスクランブラ、１６はデエンフ
ァシス回路、１７．２４は演算増幅器、１８は帯域分割
部、１９は帯域置換部、２０は合成部、２１は帯域分割
部、２２は帯域置換部、２３は合成部、０１〜Ｃ３はコ
ンデンサ、Ｒ１−Ｒ４は抵抗である。

エンファシス回路１２は、演算増幅器１７と、コンデン
サＣ１，Ｃ２と、抵抗Ｒ１，Ｒ２とからなり、演算増幅
器１７の正端子を接地し、負端子と出力端子との間に帰
還用の抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２とを接続し、又入力音
声信号をコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１との直列回路を介し
て演算増幅器１７の負端子に入力する構成とした場合を
示し、例えば、第３図に示すように、０．３　Ｋ　Ｈｚ
の利得をＯｄＢとした時、３ＫＨｚの利得を２０ｄＢと
するように直線的に高域側を強調する周波数特性とする
ものである。

又スクランブラ１３は、帯域分割部１８と帯域置換部１
９と合成部２０とからなり、例えば、第７図に示す構成
を有するものである。

又受信部１４のデスクランブラ１５は、帯域分割部２１
と帯域置換部２２と合成部２３とからなり、スクランブ
ラ１３と逆の処理により秘話信号の復号を行うものであ
る。

又デエンファシス回路１６は、演算増幅器２４と、コン
デンサＣ３と、抵抗Ｒ３，Ｒ４とからなり、演算増幅器
２４の負端子を接地し、正端子と出力端子との間に帰還
用の抵抗Ｒ４とコンデンサＣ３とを接続し、デスクラン
ブラ１５の出力信号を抵抗Ｒ３を介して正端子に人力す
る構成とした場合を示し、エンファシス回路１２と逆の
特性となるように構成したものであり、例えば、第４図
に示すように、０．３　Ｋ　Ｈｚの利得をＯｄＢとした
時、３ＫＨｚの利得を一２０ｄＢとなるように直線的に
高域側を抑圧する周波数特性とするものである。

人力音声信号は、統計的性質から前述のように低域側の
振幅が大きく、高域側の振幅が小さいものであるが、エ
ンファシス回路１２により高域側を強調することにより
、入力音声信号のスペクトル分布を一様としてスクラン
ブラ１３に入力するものである。

スクランブラ１３は、従来例と同様に、帯域分割部１８
により音声信号の周波数帯域を分割し、帯域置換部１９
により分割帯域信号を鍵に従って置換し、更には、スペ
クトル反転を行い、合成部２０により分割帯域信号を合
成して秘話信号とするもので、この秘話信号を相手に送
信する。

受信部１４に於いては、相手からの秘話信号をデスクラ
ンブラ１５に加えて、帯域分割部２１により、送信部１
１のスクランブラ１３の帯域分割部１８と同様に秘話信
号の周波数帯域を分割し、帯域置換部２２によりスクラ
ンブラ１３の帯域置換部１９と逆の帯域置換を行い、合
成部２３により分割帯域信号を加算して復号し、デエン
ファシス回路１６に入力する。

デエンファシス回路１６は、エンファシス回路１２と逆
の周波数特性により、復号音声信号の高域側を抑圧し、
受信音声信号とする。

第５図は本発明の実施例の動作説明図であり、横軸は周
波数「、縦軸は振幅を示し、入力音声信号は、前述のよ
うに、低域側の振幅が大きく、高域側の振幅が小さいも
のであり、その入力音声信号をそのまま分割すると、第
８図に示す場合と同様な振幅の分割帯域信号Ｂ１〜Ｂ５
となる（ａｌ。

又入力音声信号の高域をエンファシス回路１２により強
調した後に、スクランブラ１３により帯域分割を行うと
、分割帯域信号Ｂ１〜Ｂ５の振幅はほぼ等しくなり、帯
域置換を行うことにより、ｆｂ）に示す秘話信号となる
。

この秘話信号は、各分割帯域信号３１〜Ｂ５の振幅がほ
ぼ等しいことから、音声信号の統計的性質を利用して解
読することは困難となる。又分割帯域信号Ｂ１に含まれ
る信号成分Ｓａの一部は、分割帯域信号Ｂ２に信号成分
ｓｂとして混入し、分割帯域信号Ｂ２はエンファシス回
路１２により僅か強調されるから、信号成分ｓｂは、第
８図に於ける分割帯域信号Ｂ２中の信号成分Ｓ２により
僅か大きくなる。

受信側に於いては、デスクランブラ１５により秘話信号
の帯域分割を行い、帯域置換により（Ｃ１に示すように
、最初の分割帯域信号８１〜Ｂ５の配列に戻す。その場
合に、分割帯域信号Ｂ４．Ｂ５に信号成分Ｓｃ、Ｓｄが
混入する。そして、デエンファシス回路１６により高域
側が抑圧されるから、＋ｄ）に示すように、高域側の分
割帯域信号８４Ｂ５に混入した信号成分Ｓｃ、３ｄの振
幅は、分割帯域信号Ｂ４．Ｂ５の振幅に比較して非常に
小さくなり、復号音声信号の品質の劣化を防止すること
ができる。

本発明は、前述の実施例にのみ限定されるものではなく
、種々付加変更することができるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、送信部１にエンファシ
ス回路２とスクランブラ３を設け、受信部４にデスクラ
ンブラ５とデエンファシス回路６とを設けたものであり
、入力音声信号の高域側をエンファシス回路２により強
調して、スクランブラ３により帯域分割置換処理を行っ
て秘話信号とすることにより、秘話信号のスペクトル分
布はほぼ−様な振幅となるから、音声信号の統計的性質
を利用しても鍵を見つけることは困難となり、秘話性を
向上することができる利点がある。

又低域側の分割帯域信号に含まれる信号成分の一部が、
帯域分割置換により高域側の分割帯域信号に混入しても
、受信側ではデエンファシス回路６により高域側を抑圧
するので、高域側の分割帯域信号に混入した信号成分の
振幅も抑圧される。

即ち、雑音を抑圧することができる。従って、復号音声
信号の品質劣化を防止することができる利点がある。

【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
のブロック図、第３図はエンファシス回路の特性説明図
、第４図はデエンファシス回路の特性説明図、第５図は
本発明の実施例の動作説明図、第６図は帯域分割置換方
式の説明図、第７図は帯域分割置換部の要部ブロック図
、第８図は従来例の問題点の説明図である。１は送信部、２はエンファシス回路、３はスクランブラ
、４は受信部、５はデスクランブラ、６はデエンファシ
ス回路である。本完明のＮ理説明図第１図周波数〔にＨｚ）エンファシス回路の特性説明図第３図周波数（ＫＨ２〕テエンファシス回路の特性説明図第４図／−−Ｎ＜＋−！爛ＩＩ！［１贈明−儒の黴−μｓ第５図帯域分割置換方式の説明図帯域分割Ｍ換部の要部ブロック図

Claims

【特許請求の範囲】送信部（１）に、入力音声信号の高域側を強調するエン
ファシス回路（２）と、該エンファシス回路（２）の出
力信号を帯域分割置換処理により秘話信号とするスクラ
ンブラ（３）とを設け、受信部（４）に、前記秘話信号
を前記帯域分割置換処理と逆の処理により復号するデス
クランブラ（５）と、該デスクランブラ（５）の出力信
号の高域側を抑圧するデエンファシス回路（６）とを設
けたことを特徴とする秘話装置。