JPH046142B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の属する技術分野］ 本発明は、PCM音声信号のスクランブル方式
に関するものである。

更に詳述すれば、本発明は、受信機がデスクラ
ンブルを備えていない場合、あるいはデスクラン
ブルを備えていたとしても正規の鍵情報が得られ
ないためにデスクランブルを行うことができない
場合など、対象外の受信機で受信された場合に対
処して、内容の秘匿の程度（すなわち、スクラン
ブルの程度）を広範囲にわたつて制御し得るよう
にしたものである。

［従来技術とその問題点］ 従来から、スクランブル放送を行うために、例
えば第１０図に示すようなスクランブル方式、す
なわち擬似ランダム信号加算によるPCM音声信
号のスクランブル方式が知られている。

ここで、スクランブル放送とは、放送受信契約
による契約条件に適合した受信者に対してのみに
放送番組を提供し、それ以外の受信者に対しては
番組を秘匿して視聴できないようにするために、
音声や映像の信号を『撹拌』（スクランブル）し
て伝送する放送のことをいう。

第１１図は、スクランブル放送の概念を示す図
である。本図から明らかなように、契約を結んだ
受信者に対してはそのスクランブルの規則情報が
与えられるので、スクランブルされた信号を復元
（デスクランブル）してもとの放送番組を視聴す
ることができる。この規則情報は鍵情報と呼ば
れ、種々の方法により契約者に配付される。

一方、この鍵情報を持たない未契約受信者や、
契約は結んでいるものの条件が適合しない受信者
（すなわち、適合した鍵を持つていない受信者）
は、スクランブルの規則が分からないので信号を
復元することができず、番組を正規の状態で視聴
することはできない。

いま、未契約受信者や契約条件の適合しない受
信者がデスクランブラを備えていない受信機で受
信した場合、あるいは、デスクランブラを備えて
はいるが適合した鍵情報が得られないためにデス
クランブルを行うことができない受信機（以下、
これら受信機を対象外の受信機という）で受信し
た場合について考える。

このような場合には、音声や映像が正規の状態
で受信できないので、番組が損なわれ、その内容
を完全に視聴することができない。この番組の損
なわれ方・内容の分からなくなり方として、内容
が全く分からない状態（ホワイトノイズを受信し
たような状態）や、観賞するには耐えないが内容
は一応判別することができる状態など、様々な程
度が考えられる。以下、この程度を秘匿度と呼
ぶ。

一般論によれば、未契約受信者に対して番組を
視聴できないようにするためには、秘匿度は高い
方が好ましいことになる。しかし一方では、未契
約受信者に契約意欲を興こさせるために、秘匿度
を低くして番組内容をある程度わかるようにする
ことも考えらる。

こういつた両者の立場から適当な秘匿度が決め
られる訳であるが、それは番組によつて、あるい
は一つの番組の中でも部分によつて様々に変化す
る。したがつて、必要に応じて秘匿度を変化させ
ることができるスクランブル方式が望まれている
ところである。

ところが、従来のスクランブル方式では、その
方式固有の秘匿度が固定的に決定されてしまうの
で、適宜それを変化させることはできないという
欠点がみられた。

［発明の目的］ 本発明の目的は、PCM化した音声情報にスク
ランブルをかけて伝送情報を秘匿するにあたり、
その秘匿度を可変とした音声スクランブル方式を
提供することにある。

［発明の構成］ 本発明では、PCM音声信号に擬似ランダム信
号を作用させてスクランブルをかける音声スクラ
ンブル方式において、鍵情報に従つてゲート信号
のデユーテイ比を特定し、ゲート信号に応じて擬
似ランダム信号を制御することにより、所定の秘
匿度を得るようにする。

より具体的には、PCM化した音声信号に擬似
ランダム信号（以下、PN信号という）を２を法
として加算するなど作用させてスクランブルをか
ける方式において、PCM音声信号に加えるPN信
号の時間比率を制御するために、所定サンプル周
期を単位として変化するゲート信号を設け、この
ゲート信号に応じてPN信号を制御したのち、
PCM信号に作用させる。そして、このゲート信
号の時間比率（デユーテイ比）を別途に伝送する
鍵情報（キー信号）により制御し、もつてスクラ
ンブルの秘匿度を制御するものである。

また、１サンプルの内である割合のビツトに対
して論理「１」にするなど、ゲート信号の変化の
単位をサンプル周期以外に設定する場合もある。
しかし、この場合には秘匿度の制御には必ずしも
適するものではない。

［実施例］ 以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の基本的な一実施例を示すブ
ロツク図である。

従来例として第１０図に示したスクランブル方
式（すなわち、PN信号（疑似ランダム信号）加
算によるPCM音声信号のスクランブル方式）に
よれば、対象外の受信機で受信される音声信号は
ホワイトノイズとなり、プログラムの内容は全く
了解できない状態となる。そこで、本実施例で
は、このPN信号加算を行う状態と、原信号をそ
のまま通過させる状態とを適当な時間率で切換え
ることにより、対象外の受信機で受信した場合に
も内容がある程度了解できる状態を作り出そうと
するものである。そして、鍵情報を用いて、PN
信号加算を行う時間率を０％〜100％の間で制御
し、了解度が「無し」から「原音と同じ」の間、
換言すれば秘匿度「完全」から「無し」の間で変
化させようとするものである。

次に、第２図１〜８に示す波形図を用いて、第
１図に示した基本的実施例の動作を説明する。

まず、第２図１に示すようなアナログ入力信号
に対して、例えば５ビツトのPCM符号化を行う
と、第２図２に示すデジタル信号が得られる。

一方、PN信号は、例えば第２図３に示す波形
であつたものとする。

かかる条件の下において、従来のPN加算方式
でスクランブルを行つた場合、スクランブル信号
は第２図５に示すようになり、これを復調すると
第２図６に示すようなアナログ信号が得られる。
従つて、それぞれのサンプル点はもとの信号と全
く相関の無い値をとり、内容を了解することがで
きない。

そこで、本実施例では第２図４に示すようなゲ
ート信号を発生させ、このゲート信号によりPN
信号（第２図３に示す）をゲートしたものを原信
号に加算している。なお、このゲート信号の時間
軸は、サンプル毎を単位としたものである。

このようにしてスクランブルされた信号は第２
図７に示すようになり、これを復調することによ
り第２図８に示すようなアナログ信号が得られ
る。ここで、ゲート信号が論理「１」を呈すると
きのサンプルは、従来方式と同様に、元の信号と
の相関が無くなつているが、ゲート信号が論理
「０」を呈するときのサンプルは元のままである。
すなわち、時間的に平均して見れば、元の信号と
の相関が残つており、内容はある程度了解できる
ことになる。

そして、ゲート信号が常時「０」ならば全サン
プルともスクランブルされずに「秘匿性無し」の
状態になり、またゲート信号が常時「１」ならば
全サンプルがスクランブルされて「秘匿性完全」
の状態になる。かくして、ゲート信号のデユーテ
イ比（論理「１」の値をとる時間率）に応じて
様々な秘匿の程度を得ることができる。

第３図は本発明を適用した第２の実施例を示す
ブロツク図、第４図１〜５は第３図に示した実施
例の動作を説明するための波形図である。本実施
例では、Ｎ進カウンタ３０と、トリガ信号を導入
してＭクロツクサイクル期間だけ論理「１」のパ
ルスを発生する回路２６（以下、Ｍクロツク・ワ
ンシヨツト回路という）とを用いてゲート信号を
発生させ、もつて、ＮサンプルのうちＭサンプル
についてPN信号を加算するようにしたものであ
る。

本実施例において、PN信号発生器２４のクロ
ツクとしてはビツト単位のクロツクが、またＮ進
カウンタ３０およびＭクロツク・ワンシヨツト回
路２６のクロツクとしてはサンプル単位のクロツ
クが入力されている。

PN信号発生器２４のPN初期値設定パラメー
タ、Ｎ進カウンタ３０における“Ｎ”の値および
Ｍクロツク・ワンシヨツト回路２６における
“Ｍ”の値は鍵情報として与えられる。そして、
これらの値はタイミング信号によつて各部にロー
ドされる。

これと同時に、Ｎ進カウンタは０からカウント
を開始し、Ｎサンプルごとにキヤリー信号を送出
する。このキヤリー信号によつてＭクロツク・ワ
ンシヨツト回路２６がトリガされ、その時点から
Ｍサンプルの間だけゲート信号が論理「１」を呈
する。すなわち、毎Ｎサンプルのうち前半Ｍサン
プルの間だけゲート信号は論理「１」になり、後
半Ｎ−Ｍサンプルの間は論理「０」になる（第４
図参照）。

そして、上記ゲート信号とPN信号の論理積を
求め、PCM信号に２を法として加算し、送出す
る。

受信側では、送信側から送られて来る鍵情報に
より全く同じタイミングでPN信号・ゲート信号
を発生させ、もう一度ゲートされたPN信号をス
クランブル信号に加算してデスクランブルを行う
ことができる。

一方、このスクランブル信号をデスクランブル
せずにそのまま復調すると、毎Ｎサンプルのうち
Ｍサンプルがスクランブルされているので、おお
よそＭ／Ｎのノイズと（Ｎ−Ｍ）／Ｎの原音とが
混じつたように聞こえる。このように、鍵情報の
ＮおよびＭの値を変化させることにより、上記ノ
イズと原音の割合を変化させることができる。

第５図は、本発明を適用した第３の実施例を示
すブロツク図である。第３図に示した第２の実施
例が周期的にＮサンプル中のＭサンプルをゲート
していたのに対し、第５図に示す第３の実施例で
は、擬似ランダム的にゲート信号を発生させ、そ
の平均デユーテイ比がＭ／Ｎになるようにしよう
とするものである。

本実施例には、ゲート信号発生専用のPN信号
発生器４４，４６を設けてある。すなわち、ビツ
ト単位のクロツクで動くPN信号用の第1PN信号
発生器４４とは別に、サンプル単位のクロツクで
動くゲート信号用の第2PN信号発生器４６を備
える。ここで、第2PN信号発生器４６は、 ０≦Ｘ＜Ｎ（Ｘ：整数） なる一様乱数Ｘを発生するものとする。例えば、
ｍ次Ｍ系列シフトレジスタから（ｍ＞ｎなる）ｎ
ビツトの出力を取り出せば、おおよそ ０≦Ｘ＜Ｎ＝2ⁿ なる一様乱数が得られる。

このＸをしきい値Ｍと比較し、Ｘ＜Ｍの判定出
力をゲート信号とする。このゲート信号は、 ０≦Ｘ＜Ｎ の範囲で一様に分布するＸのうち ０≦Ｘ＜Ｍ のとき「１」の値をとるので、確率的にみてデユ
ーテイ比はＭ／Ｎとなる。

第５図に示した構成では、鍵情報として、PN
信号発生器４４，４６のそれぞれの初期値および
しきい値Ｍを与えることになる。このＭの値を ０≦Ｍ≦Ｎ の範囲で変化させれば、秘匿度を「無」から「完
全」にわたつて変化させることができる。

上述した第３の実施例に対して、第６図に示す
第４の実施例では、PN信号発生器を共用してい
る。すなわち、ゲート信号用PN信号発生器の代
わりに、PN信号用のPN信号発生器出力をサン
プル単位のクロツクでラツチして使用する。その
他の動作は、第５図に示した実施例の場合と同様
である。

第７図は、本発明をランダム極性反転による音
声スクランブル方式に応用した場合の一実施例で
ある。このランダム極性反転を行うために、本実
施例では、サンプルを単位とするクロツクで駆動
されるPN信号発生器８４を備えている。さら
に、サンプルを単位とするクロツクで駆動される
ゲート信号発生器８６を備え、このゲート信号と
上記PN信号の論理積信号を求め、この論理積信
号をPCM信号に加算する。

上記論理積信号は、元のPN信号と比べて
「１」をとる確率が減り、「０」をとる確率が多く
なつた信号であるので、ランダム性が減少してお
り、スクランブル信号にも了解性が出てくる。も
ちろんこの場合においても、ゲート信号のデユー
テイ比を変化させることによつて、秘匿性・了解
性を変化させることが可能である。

第８図は本発明をブロツク内サンプル入れ替え
によるスクランブル方式に応用した場合の一実施
例である。ここでは、４サンプルを１ブロツクと
し、この中でサンプルを入れ替える場合について
説明する。

まず、サンプル入れ替えそのものの動作は、ブ
ロツク（４サンプル）を単位とするクロツクで駆
動されるPN信号発生器９２、そのPN信号から
入れ替えの順番を決定する入れ替えテーブル９
６、および、その順にサンプルを入れ替えるサン
プル入れ替え器９０によつて行われる。

一方、秘匿度の制御を行うためにゲート信号発
生器９４を有し、ゲート信号が「１」のときはサ
ンプル入れ替え器９０を通過した信号を、またゲ
ート信号が「０」のときはサンプル入れ替え器を
通過しない原信号をそれぞれスクランブル信号と
して選択出力する。

但し、サンプル入れ替え器９０での処理のため
に１ブロツクの遅延が生じるので、原信号の方も
この遅延と合わせるため、１ブロツク・デイレイ
回路８８を通過させている。この場合の処理の単
位はブロツク毎であるので、ゲート信号発生器９
４はブロツクを単位とするクロツクで駆動され
る。

第９図１〜３に示す波形図は、第８図の実施例
における原信号とスクランブル信号の関係を表わ
している。すなわち、ゲート信号が論理「０」を
呈する期間には原信号がそのままスクランブル信
号として出力され、他方、ゲート信号が論理
「１」を呈する期間にはサンプル入れ替えが行わ
れた信号がスクランブル信号として出力される。
なお、本図では説明のため各信号の位相を揃えて
描いてあるが、実際には処理に要する時間（１ブ
ロツク）だけ原信号が他の信号に先行している。

［発明の効果］ 本発明を実施することにより、番組の内容ある
いは進行状態に応じて音声情報の秘匿性を制御す
ることができるので、視聴者の視聴意欲を興こさ
せることができる。

すなわち、本発明に従つた音声スクランブルを
行うことにより、対象外の受信機で受信した場合
にも、放送内容の秘匿の程度を下限（「秘匿性無
し」すなわち原信号と全く同じ状態）から上限
（「秘匿性完全」すなわち全く了解できない状態）
まで広い範囲にわたつて変化させることができ
る。よつて、故意に秘匿度を下げて内容を漏らす
ことにより視聴意欲を興こさせたり、番組の進行
と共に徐々に秘匿度を増して行くと云つたような
効果を作り出したりすることができる。

第３図に示した第２の実施例では、鍵情報のう
ちＮとＭの値を変えることにより、秘匿度を制御
することができる。

しきい値Ｍによつて秘匿度を同様に制御するこ
とができる第３および第４の実施例（第５図、第
６図参照）では、スクランブルされずに伝送され
るサンプルが時間的に間引かれているために生じ
る折返しひずみのスペクトルも分散されるので、
聞きづらいビートが発生しないと云う利点もあ
る。

なお、本発明ではPN信号加算によるスクラン
ブル方式を基本としたものであるが、他のスクラ
ンブル方式と組み合わせて実施するという応用例
も考えられる。例えば、ランダム極性反転に対し
て組み合わせることによつて、第７図に示したよ
うなスクランブル方式を実現することができる。
また、ブロツク内サンプル入れ替えに対して組み
合わせることによつて、第８図に示したような方
式も実現することができる。いずれの場合にも、
秘匿度を変化させることができる範囲は、「秘匿
性無し」から「基本としたスクランブル方式の秘
匿度」までの間となる。

なお、PCM伝送を行う方式であれば、例えば
テレビジヨン放送にも本発明に係る方式を適用す
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な一実施例を示すブロ
ツク図、第２図１〜８は第１図に示した実施例の
動作を説明する波形図、第３図は第２の実施例を
示すブロツク図、第４図１〜５は第３図に示した
実施例の動作を説明する波形図、第５図ないし第
８図はそれぞれ本発明の別実施例を示すブロツク
図、第９図１〜３は第８図に示した実施例の動作
を説明する波形図、第１０図および第１１図は従
来技術を説明する図である。 ２，１０……加算器、４，１２……ANDゲー
ト、６，１４……PN（擬似ランダム）信号発生
器、８，１６……ゲート信号発生器、２０……加
算器、２２……ANDゲート、２４……PN信号
発生器、２６……Ｍクロツク・ワンシヨツト回
路、２８……ORゲート、３０……Ｎ進カウン
タ、４０……加算器、４２……ANDゲート、４
４，４６……PN信号発生器、４８……しきい値
ラツチ、５０……比較器、６０……加算器、６２
……ANDゲート、６４……PN信号発生器、６
６……PN信号ラツチ、６８……しきい値ラツ
チ、７０……比較器、８０……加算器、８２……
ANDゲート、８４……PN信号発生器、８６…
…ゲート信号発生器、８８……１ブロツク・デイ
レイ回路、９０……サンプル入れ替え器、９２…
…PN信号発生器、９４……ゲート信号発生器、
９６……入れ替えテーブル、９８……電子スイツ
チ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ PCM音声信号に擬似ランダム信号を作用さ
   せてスクランブルをかける音声スクランブル方式
   において、 第１の期間中は前記PCM音声信号をそのまま
   通過させ、第２の期間中は前記PCM音声信号に
   前記擬似ランダム信号を作用させて出力させるゲ
   ート手段と、 前記PCM音声信号に前記擬似ランダム信号を
   作用させる時間率を０％〜100％の間で可変指定
   する鍵情報に基づいて、前記第１および第２の期
   間を特定するためのゲート制御信号を発生し、前
   記ゲート手段に供給するゲート信号発生手段 を具備したことを特徴とする音声スクランブル方
   式。 ２ 前記第１および第２の期間を時間の経過に伴
   つて変化させることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の音声スクランブル方式。