JPH034143B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は多重伝送路秘話装置に関し、特に周波
数分割多重（以下FMDと略称する）回線による
多重伝送路を介して秘話通信を行なう多重伝送路
秘話装置に関する。

〔従来技術〕

伝送周波数帯域を互いに周波数領域が重複しな
い複数のチヤネルに分割し、このチヤネルを介し
て複数の信号の送受信を実施するFMD通信方式
はよく知られており、またこのFMD回線を利用
して実施する音声秘匿通信も種種行なわれてい
る。

しかしながら、音声を極めて複雑巧緻に暗号化
した高水準の秘話とするためには音声を高ビツト
レートで量子化するデジタル化を必要とし従つて
伝送効率が低下し易く、また、特に回線品質の劣
悪な搬送回線、たとえばＯ／Ｈ（見通し外）通信
のような場合には誤り率の増大を招き易いという
欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上述した欠点を除去し、FDM
回線による多重伝送路を介して秘匿通信を行なう
多重伝送路秘話装置において、送信側には送信周
波数のスペクトル変換手段を、また受信側にはこ
れを受信したのち周波数スペクトル変換前に戻す
スペクトル逆変換手段を備えるとともにさらにこ
のスペクトル変換の内容を複雑化して秘匿通信を
実施するという手段によつて回線品質の劣悪な
FDM回線にあつても複雑巧緻な高水準の秘話通
信が良好な伝送効率のもとで実現できる多重伝送
路秘話装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明の装置は、FDM回線による多重伝送路
を介して秘匿通信を行なう多重伝送路秘話装置に
おいて、送信側では周波数多重回線を構成する各
チヤネルごとの周波数スペクトルを変換して送信
し受信側ではこれをふたたびもこの周波数スペク
トルに逆変換して出力するものとしかつこの場合
前記各チヤネルごとの周波数スペクトル変換特性
が互いに異なりまた同一チヤネルであつてもその
周波数スペクトル変換特性が時間とともに絶えず
変化し、かつこの時間変化特性が送信側と受信側
との間で予め設定したキーコードに対応して任意
に変化しうる周波数スペクトル変換。逆変換手段
を備えて構成される。

〔実施例〕

次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロツク
図である。

第１図に示す第１の実施例はスペクトル変換回
路１−１，１−２，……１−Ｎ、搬送送信端局
２、スペクトルメモリ３、PN（Pseudo Noise、
擬似雑音）発生回路４およびキーイング回路５を
有する送信側と、搬送受信端局６と、スペクトル
逆変換回路７−１，７−２，……７−Ｎ、スペク
トルメモリ８、PN信号発生回路９およびキーイ
ング回路１０を有する受信側とを備えて構成され
る。

送信側の各スペクトル変換回路１−１〜１−Ｎ
はFMDを構成するＮ個のチヤネルCH１，CH
２，……CHNの送信信号の周波数スペクトルを
変換するものである。この周波数スペクトル変換
の目的は各チヤネルを利用して送信される各音声
信号を第三者に対して秘匿することにある。スペ
クトル変換回路１−１〜１−Ｎは音声信号の周波
数スペクトルを変換することにより固有の特徴の
消去を図つている。

音声信号は人間の声帯特性と声道特性とに依存
してその特性が決定される。この特性はまた巨視
的特徴を示すスペクトル包絡と微細構造を示す音
源情報とによつて代表されることはよく知られて
いる。上述した音源情報は音声信号からスペクト
ル包絡情報を除去したものであり、ピツチ情報、
有声／無声／無声情報、音源の強さ等の諸情報を
含んでいる。従つて音声の特徴を消去するにはス
ペクトル包絡情報もしくは音源情報のいずれか一
方もしくは両方の特徴変換によつて可能となる。
しかしながら音声の微細構造としての音源情報を
変換すると正確な再生が本質的に困難である場合
が多く、従つて本実施例においてはスペクトル包
絡の変形という方法で周波数スペクトルの変換を
行なつている。

このようなスペクトル包絡の変形は受信側でこ
の変形の復元が可能である限り任意にその変形パ
ターンを利用しうる。このように各チヤネルの音
声信号のスペクトルを送信側で変換したうえ受信
側でふたたび変換前の状態に復元する逆変換を実
施する手法は種種考えられるが、たとえば送信側
に所望の変換用スペクトル包絡データに対応して
決定される伝達関数Ｈ（Ｚ）を有する変換フイル
タを備え、この変換フイルタを通した各チヤネル
の音声信号を受信側で伝達関数がＨ（Ｚ）の逆数
H^-1（Ｚ）である逆変換フイルタに通すことによ
つて再び変換前の音声信号信号に復元することが
でき、伝送中は音声信号のスペクトル変換が行な
われた秘匿状態の保持が可能となる。

上述した変逆、逆変換フイルタはたとえばトラ
ンスバーサル形式のフイルタ、巡回形式の逆フイ
ルタによつて容易に実施することが可能であり、
本実施例においてもトランスパーサルフイルタ構
成と巡回フイルタ構成を利用してこれらを実現し
スペクトル変換回路１−１〜１−Ｎ、およびスペ
クトル逆変換回路７−１〜７−Ｎに備えている。

第２図は第１図の実施例におけるスペクトル変
換回路Ａおよびスペクトル逆変換回路Ｂの基本的
構成を示すブロツク図である。

第２図Ａは単位遅延量Z^-1（Ｚ＝expjwT、ａ＝
ω＝2π，は周波数スペクトル周波数、Ｔは周
波数サンプリング周期）の遅延素子Ｄ(1)，Ｄ(2)，
Ｄ(3)……Ｄ（Ｎ）、重み係数α₁，α₂，……α_o-1，α
_o
を乗算する乗算器Ｐ(1)，Ｐ(2)，……Ｐ（ｎ−１），
Ｐ（ｎ）および加算器Ｓ１によつて構成される伝
達関数Ｈ（Ｚ）のトランスパーサルフイルタであ
る。重み係数α₁，α₂……α_o-1，α_oはスペクトルメ
モリ３から供給を受ける線形予測係数としてのｎ
次のパラメータであり、スペクトルメモリ３には
このようなｎ次のαパラメータの組がｍ種類用意
されている。このｍ種類のｎ次のαパラメータは
音声資料等のLPC（Linear Prediction
Coefficient，線形予測係数）分析を介して予め
抽出されたものであるが、これはｋパラメータ
（偏自己相関係数）等の他のLPCを利用してもよ
い。このような変換フイルタの入力ラインから供
給される音声信号は伝達関数Ｈ（Ｚ）との畳み込
み積分を行され、その周波数スペクトルが変換さ
れ、出力ラインに送出される。

さて、第２図Ｂに示すスペクトル逆変換回路は
第２図Ａのスペクトル変換回路による出力をふた
たび入力側に帰還し入力信号と加算して遅延素子
群に供給する加算器Ｓ２ならびに関連帰還ライン
を有し、Ｈ（Ｚ）の逆伝達関数H^-1（Ｚ）を有す
る。従つて伝達関数Ｈ（Ｚ）によつて畳み込み積
分を受けた音声信号はこの逆変換フイルタを通す
ことによつてふたたび変換前の状態に復元され
る。送信側のスペクトル変換回路１−１〜１−Ｎ
および受信側のスペクトル逆変換回路７−１〜７
−Ｎはそれぞれこのようなスペクトル変換および
逆変換フイルタを備えてスペクトル成分の変換お
よび復元を実施するものである。

第１図において、スペクトル変換回路１−１〜
１−ＮはそれぞれCH１〜CHNの各チヤネルから
入力する音声信号に対してスペクトルメモリ３か
ら受けるフイルタ重み係数データを入力しつつ上
述したスペクトル変換を実施しそれぞれ出力を搬
送信信端局２に送出する。

スペクトルメモリ３は送、受信の処理単位等に
対応した時間単位で予め音声資料等にもとづいて
抽出、設定したｍ種類のｎ次のαパラメータの組
をストアしている。ここでｍ≫Ｎである。

こうしてストアされているｍ種類のｎ次αパラ
メータの組のそれぞれはPN信号発生回路４から
送出されるPN信号の生起タイミングで次次にラ
ンダムに読出され、互いに異なるスペクトル包絡
情報がスペクトル変換回路１−１〜１−Ｎに供給
する。

PN信号発生回路４はｎのシフトレジスタと、
その複数個の段の状態の論理的結合をシフトレジ
スタの入力側へ帰還する論理回路とで構成され、
2ⁿ−１ビツトの最長系列、いわゆるＭ系列の符号
をPN信号として発生する。また、PN信号発生
回路４はその論理回路を予め特定するキーイング
符号でキーイング回路５によつてキーイングされ
た状態で前記PN信号を発生する。

かくしてFDMを構成する各チヤネルごとに異
なるスペクトル変換特性を付与され、しかも同一
チヤネルでも時時刻刻そのスペクトル変換特性が
変化せしめられたものとなるうえ、さらにこれら
スペクトル変換のパタンが送信側と受信側のオペ
レータのみが知るキーイング符号による制御のも
とに実施されることとなる。

スペクトル変換回路１−１〜１−Ｎからはこの
ようにして形成されるＮチヤネルの周波数スペク
トル変換音声信号が搬送送信端局２に供給され、
またPN信号発生回路４からは動作同期信号が供
給され、これらの入力は所定の形式の送信信号、
本実施例ではSSB（Single Side Band）方式の搬
送送信波として伝送路２０１を介して受信側に送
信される。

受信側ではこうして伝送された送信信号を搬送
受信端局６で受けて周波数スペクトル変換音声信
号を抽出、これをスペクトル逆変換回路７−１，
７−２，……７−Ｎに、また動作同期信号はPN
信号発生回路９へとそれぞれ供給する。

スペクトル逆変換回路７−１〜７−Ｎは送信側
で実施したスペクトル変換をもとの状態に戻すス
ペクトル逆変換を実施するものでありそれぞれス
ペクトル変換回路１−１〜１−Ｎの逆伝達関数を
もつスペクトル逆変換フイルタを有し送信側で周
波数スペクトル変換を受け音声信号の畳み込み積
分を解除する逆フイルタリング処理を実行し、周
波数スペクトル変換前の音声信号を復元、出力す
る。

上述した逆変換フイルタリング処理において必
要とするスペクトル逆変換巡回型フイルタのフイ
ルタ係数はスペクトルメモリ３と同じ内容のスペ
クトルメモリ８からPN信号発生回路９の出力す
るPN信号を構成する符号生起のタイミングで各
スペクトル逆変換回路に対しそれぞれランダムに
読出されるが、PN信号発生回路９は送信側の
PN信号発生回路４と同一の動作同期信号ならび
に構成内容よつてその符号発生のタイミングおよ
び符号内容は同一であり、またキーイング回路５
と同じキーイング回路１０による制御を受けるの
で送信側の各スペクトル変換回路１−１〜１−Ｎ
におけるスペクトル処理のためにスペクトルメモ
リ３から読出されるスペクトル包絡データは、受
信側の各スペクトル逆変換回路７−１〜７−Ｎに
おけるスペクトル逆変換処理のためスペクトルメ
モリ８から読出されるスペクトル包絡データと常
に同一のものが利用されることとなる。

このようにして複雑かつ巧緻な高水準の秘匿性
を確保した通信が、たかだかPN符号発生用の同
期信号データ伝送の増大程度だけで基本的な伝送
効率の低下を招くことなく回線品質の劣悪な搬送
回線にあつても容易に実施しうる。

第３図は本発明の第２の実施例における多重伝
送路秘話装置の構成を示すブロツク図である。

第３図に示す第２の実施例の構成は送信側にお
ける周波数入替回路１１、および受信側における
周波数逆入替回路１２のみが第１図に示す第１の
実施例に付加されており、その他の同一の記号番
号の内容は同一であるのでこれらに関する詳細な
説明は省略する。

第３図に示す第２の実施例は第１の実施例にお
いてFMDを構成する各チヤネルの周波数帯域を
音声のピツチ構造が判別できない程度の微細な周
波数間隔に細分割したうえ各チヤネル間のこれら
細分割区間相互間でチヤネルを越えて周波数の入
替を行ない、秘匿の水準をさらに複雑、巧緻化し
たものである。観点を変えてみると、第１の実施
例ではスペクトル包絡特性の変換を介して声道特
性の秘匿化を図つたものであり第２の実施例はさ
らにピツチ構造もわからないようにして声道特性
も秘匿せんとするものである。

第４図は第２の実施例におけるチヤネル細分割
構造の内容を説明するためのチヤネル細分割構造
説明図である。

第４図はCH１〜CHNのＮ個のFMDチヤネル
のうちの任意の３チヤネル、CHI，CHJおよび
CHKチヤネルの細分割構造の一例、ならびにこ
れら３チヤネルの細分割構造における周波数を入
替え利用した一例としてのチヤネルCH１の細分
割構造を示すものである。以下に第４図を参照し
ながら第３図の実施例について説明する。

周波数入替回路１１はスペクトル変換回路１−
１〜１−Ｎからのスペクトル変換音声信号を入力
するとこれをフイルタバンクに通しチヤネル細分
割を実施する。本実施例においては伝送周波数帯
域0.3kHz〜3.4kHzの音声信号が4kHz幅の各チヤネ
ルを介して伝送されるが、チヤネルの細分割は対
象とする最大ピツチ数によるピツチ間隔がほぼ不
明となつてしまう程度、本実施例ではチヤネル帯
域をほぼ最大ピツチ周波数で除した値の１３を細
分割数として構成される13個のフイルタによつて
構成されるフイルタバンクによつて実施してい
る。

第４図に示すＦはこのようなフイルタバンクに
よつて形成される13個の連続する細分割帯域群を
示し、CHI〜CHKを利用する各音声信号のスペ
クトル包絡Si，SjおよびSk、ならびにPi，Pjお
よびPkはそれぞれこのような細分割帯域に分割
される。なお細分割帯域群Ｆを構成する各細分割
帯域はその特性が互いに重畳し全体として0.3kHz
から3.4kHzまでをぼぼ一様な通過特性で通過せし
めるように設定している。

このようにしてCHI〜CHKを利用する各音声
信号のスペクトル包絡、ピツチ情報はそれぞれフ
イルタバンクによつて細分割され、このあとこれ
ら細分割情報はチヤネルを越えて互いに次のよう
にして周波数入替を実施される。

フイルタバンクによつて細分割されたスペクト
ル包絡情報とピツチ情報とは、いつたんメモリに
ストアされたあとROMに予め内蔵したプログラ
ムの制御のもとに次次にその指定内容に従つて読
出される。第４図に示すCH１の細分割構造はこ
のようにして周波数入替を実施した一例を示すも
のであり、CH１の13個の細分割帯域に対し、
CHKの７番目の細分割帯域CHK７によつて細分
割されたスペクトル包絡ならびにピツチ情報が
CH１の１番目の細分割帯域に、CHJの５番目の
細分割帯域CHJ５の内容がCH１の２番目の細分
割帯域に、またCHI１の３番目の細分割帯域CHI
３の内容がCH１の３番目の細分割帯域にそれぞ
れ割当てられるようにしてチヤネルを越えた周波
数入替が次次に実施される。CH２〜CHNの各チ
ヤネルに対してもこのようにしてチヤネルを越え
た周波数入替が実施される。なお、この周波数入
替は各チヤネルの細分割帯域すべてについて実施
することも、また細分割帯域の１部に対して実施
することもいずれも可能であり、いずれを適用す
るかは所望に応じ任意に設定できる。

このようにして、ピツチ構造が秘匿できる程度
の時間間隔で分割したチヤネルごとの細分割帯域
単位で周波数入替を実施したのち各チヤネルの出
力は搬送送信端局２に送出され、所定の送信方
式、本実施例においてはSSB（Single Side
Band）方式によつて搬送送信信号として伝送路
２０１を介して受信側に送信される。

受信側においては搬送受信端局６によつて搬送
送信信号を受けるとこれから各チヤネルごとのベ
ースバンド信号、すなわち周波数入替回路１１の
出力を抽出しこれを周波数逆入替回路１２に供給
する。

周波数逆入替回路２は各チヤネルごとの細分割
帯域入力をチヤネルバンクを介していたんメモリ
にストアしつつ内蔵ROMのプログラムの制御の
もとに周波数入替操作前の状態、すなわち第３図
に示すCHI〜CHKの如き細分割構造状態に復元
し、スペクトル包絡Si〜Sk、ピツチPi〜Pk等を
得てこのあとは第１図に示す第１の実施例とほぼ
同様にしてCH１〜CHNの各チヤネルに音声出力
を送出する。このようにして、第２の実施例では
ピツチ情報を損なうことなく秘匿化したうえ、さ
らに各チヤネルを細分割してこの細分割単位でチ
ヤネルを越えた周波数入替を実施するという手段
で第１の実施例の秘匿化の内容をさらに複雑、巧
緻なものとしている。

なお、第１図および第３図に示す第１および第
２の実施例ではスペクトル変換のタイミング設定
をＭ系列符号によるPN信号を利用しているが、
これはＭ系列以外の他の符号、たとえば双子素子
系列等を利用してもよく、また第２の実施例にお
けるチヤネル細分割数は13としているが、これも
音声伝送帯域、対象最大ピツチ数等を勘案し任意
に設定しうる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、FDM回線
を利用する多重伝送路秘話装置において、送信周
波数のスペクトル変換ならびにその逆変換手段を
備えるとともに、さらにこのスペクトル変換を内
容を複雑化して秘匿通信を実施するという手段を
備えることによつて回線品質の劣悪なFDM回線
にあつても著しく複雑かつ巧緻な秘匿通信が良好
な伝送効率のもとで実施できる多重伝送路秘話装
置が実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による多重伝送路秘話装置の第
１の実施例の構成を示すブロツク図、第２図は第
１図の実施例におけるスペクトル変換回路Ａおよ
びスペクトル逆変換回路Ｂの基本的構成を示すブ
ロツク図、第３図は本発明による多重伝送路秘話
装置の第２の実施例の構成を示すブロツク図、第
４図は第２の実施例におけるチヤネル細分割構造
の内容を説明するためのチヤネル細分割構造説明
図である。 １−１〜１−Ｎ……スペクトル変換回路、２…
…搬送送信端局、３……スペクトルメモリ、４…
…PN信号発生回路、５……キーイング回路、６
……搬送受信端局、７−１〜７−Ｎ……スペクト
ル逆変換回路、８……スペクトルメモリ、９……
PN信号発生回路、１０……キーイング回路、１
１……周波数入替回路、１２……周波数逆入替回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周波数分割多重回線による多重伝送路を介し
   て秘匿通信を行なう多重伝送路秘話装置におい
   て、送信側では周波数多重回線を構成する各チヤ
   ネルごとの周波数スペクトルを変換して送信し受
   信側ではこれをふたたびもこの周波数スペクトル
   に逆変換して出力するものとしかつこの場合前記
   各チヤネルごとの周波数スペクトル変換特性が互
   いに異なりまた同一チヤネルであつてもその周波
   数スペクトル変換特性が時間とともに絶えず変化
   しかつこの時間変化特性が送信側と受信側との間
   で予め設定したキーコードに対応して任意に変化
   しうる周波数スペクトル変換。逆変換手段を備え
   て秘匿通信を実施することを特徴とする多重伝送
   路秘話装置。 ２ 前記周波数多重回線を構成する各チヤネルの
   周波数帯域を通信音声のピツチ構造が判別できな
   い程度の微細な周波数間隔で細分割したうえこれ
   ら各チヤネルの細分割帯域相互間でチヤネルを越
   えて周波数の入替を実施して秘匿通信を実施する
   こと特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多重
   伝送路秘話装置。