JPH0666758B2 - 秘話装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、有線と無線を問わず、音声を電気信号にし
て通話する形式において、第３者による盗聴を防止する
ための秘話装置に関するものである。

〔従来の技術〕

音声の電気信号による通話においては、基本的には送話
側ではマイクロホンにより音波の強弱を電気量の大小に
直して、電線を通すか電波を変調して送出し、受話側で
は変調波は復調して音声信号にもどして、スピーカによ
り音波振動に直して受話するものである。従って有線通
信では通話線に受話装置を結合することにより、また無
線通信では受信電波を送話側と同じ変調形式の復調を行
うことにより容易に通話内容を聞くことが可能であり、
このことは放送無線およびアマチュア無線を除く一般電
気通信にとって望ましくないことである。そこで重要な
通話回線には第３者による傍聴を防止するための秘話方
式が採用されている。

本発明に関連するアナログ信号方式の秘話方式の基本は
音波スペクトラムを変形することにより傍聴者の了解を
不可能とするにあり、その方法としては音声スペクトラ
ムパターンの周波数シフト、周波数反転周波数帯の分割
入れ替え等があるが、これだけでは内容を理解できる程
度の復元は比較的容易であるので上記各種のパターンを
組み合わせて時分割で送出する方法がある。この方法で
あると、個々のパターンの復元は出来ても送出パターン
の順序が判らなければ全体の復元が出来ないから秘話性
は極めて高くなるため送受話者間では同一に設定するパ
ターンの順序を秘話キーと称し、さらに受話側秘話キー
の動作のタイミングを送話側と同一に保つために送話の
開始時に同期信号を発生し、同期信号の終了と同時に秘
話キーの第１パターンが動作するというのが普通であ
る。

無線通信あるいは搬送通信においては、特殊の変調形式
による秘話がある例えばSSB波は通常のAM受信機では了
解できないため、初期には一種の秘話方式とされたが、
検波にはBFOキャリアを注入することにより復調できる
ので、キャリア周波数を周期的に変動するウォブリング
（Wobbling）を加えた秘話方式は長らく国際電信に使用
されていたものである。

ただこの程度の秘話は現在では比較的容易に復調が可能
であり、乱数的秘話キー方式が必要となるが、SSB波の
発生および復調の技術は本発明の秘話装置の構成に重要
な関係があるので以下にSSB波の発生および復調方法に
つき述べる。

SSBは詳しくはSingle Side Band Suppresed Carrie
rの略であり、通常の復調変調波からキャリアを除去
し、上下側帯波のいずれか一方のみを取り出したもので
ある。その発生方式は３種あるが最も実用的なものは、
第３図のフイルタ方式である。

第３図において音声信号とキャリアとを平衡変調器（以
下BMと略記する。）に加えるとその出力はキャリアを20
dB程度抑圧された振幅変調波であり、これを帯域フィル
タ（以下BPFと略記する。）を通して上下のいづか一方
の側帯波のみを取り出し、キャリアもさらに20dB程度抑
圧される。このようにして作られた側帯波（SSB）は音
声のスペクトラム配列は元の音声と全く同一であるが、
周波数はキャリア周波数に±の関係であるので単にエン
ベロープ検波しただけでは音声として復調されず、キャ
リアを加えてプロダクト検波をすることにより元の音声
が復元されるのである。

その際に加えるキャリア周波数が元の周波数より側帯波
に近ければ復調音は低いピッチとなり、逆に遠ければ高
ピットとなり、その差が100Hzを越すと了解が困難とな
ることはSSB波の受信時に経験するところであり、ま
た、復調時のキャリア周波数を側帯波の反対側までずら
すと、検派出力は音声スペクトラムが反転した形状とな
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の従来のSSB波を用いたアナログ信号方式の秘話装
置は、回路が複雑であり、かつ比較的容易に解読されや
すいものであった。

本発明はこのような点に鑑み創案されたもので高度の秘
話方式を実現し得る比較的簡易な構成の秘話装置を提供
することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は音声の電気通信による通話において第１図に
示すように、正常な周波数スペクトラムパターンと、
その周波数をシフトしたスペクトラムパターンと、周
波数スペクトラムを反転したパターンと、周波数を反
転およびシフトしたスペクトラムパターンの４種のパ
ターン状態を予め設定した順列の秘話キーに従って時分
割で送出し、受話側では送話側と同一の秘話キーの順列
に従って受話信号の周波数スペクトラムパターンに復元
する機能を有する秘話装置において、前記秘話キーから
の信号を送信側CPUに取り込み送信開始信号としては送
信電源電圧の立ち上りを利用し、前記秘話キーのリセッ
ト信号として音声周波数帯の特定周波数を各パターンを
共に100msに設定した秘話キーサイクルの第１パターン
期間だけ秘話信号出力回路に送出し、該リセット信号の
終了時に前記CPUは秘話キーサイクルの第２パターンの
設定データを第２キャリア発振器に与え、以後は100ms
のピッチで秘話キーに順う秘話パターンを送出する送信
側秘話回路と、入力信号はリセット信号検出回路を通し
てリセット信号を受信側CPUに取り込み、リセット信号
の終了に同期して秘話キーの第２パターンをスタートさ
せて前記受信側CPUは第２パターン設定データを第１キ
ャリア発振器に与え、以後は秘話キーは100msピッチで
同期して動作する受信側秘話回路を具備し、更に、送信
側、受信側の平衡変調器、帯域フィルタ、平衡復調器、
キャリア発振器、CPUなどの部材を同一とし、送信受信
を共用できるようにした秘話装置である。

〔実施例〕

本発明は、音声信号をSSB信号に変換後秘話信号に合成
するスペクトラムパターンと周波数をシフトしたスペク
トラムパターン周波数スペクトラムを反転したパターン
と、周波数を反転およびシフトしたスペクトラムパター
ンの４種のパターン状態を予め設定した順列の秘話キー
に従って、送受信するものであって、第２図は、送信側
と、受信側の秘話キーの同期について、少なくとも送信
のスタート時に秘話キーの動作のリセット信号を秘話キ
ーの第１のパターンに加えて送出する構成を示してい
る。

すなわち第２図において、第（Ｉ）列は送受話の信号を
表わし、受話状態または休止状態から送話スイッチを入
れると、先づ秘話キー動作のリセット信号を送出して自
機（送話側）と受話側の秘話キー回路に加えて同時にス
タートさせることにより、送話側と受話側の秘話キー動
作を同期させるものである。このリセット信号としては
単発パルスでもよいが、通話系ではライン雑音による誤
動作の可能性があるので、バースト信号あるいはパルス
群によるリセット信号を用い、その持続時間は秘話キー
の１パターンと等しくするのが適当である。

第２の第（II）列第（III）列は秘話パターンの配列の
タイミングを示し、〜のパターンはそれぞれ第１図
の〜のパターンと同一である。図では便宜上の
の順に配列してあるが、秘話キーの１サイクル内で
のパターンの配列は乱数とすることにより秘話キーが成
立するのであり、秘話キーの容量さえ許せば秘話キーサ
イクル内のパターンの重複組合わせにより秘話キーの高
度化が可能である。

第２図の第（II）列ではリセット信号の終了時から秘話
キーの最初のパターンが動作を開始するのであるが、
長時間の送話継続時には予定の時間間隔ごとに送話秘話
音声に同期信号を挿入する場合には、予定時間間隔ごと
にリセット信号に合わせて秘話キーサイクルがスタート
することになるが、実際には同期がずれていないので無
理に同期を掛け直すのは不自然であるし、秘話キーサイ
クルの終了時にはリセット信号を入れても次の秘話キー
サイクルは同期期間だけ遅れてスタートすることにな
り、もし受話側でリセット信号の動作が抜けると同期が
狂ってしまうことになる。

これに対して第（III）列ではリセット信号の発生に伴
い秘話キーの最初のパターンが動作を開始し、リセッ
ト信号の終了時に第２のパターンに切換わる構成であ
り、中間のリセット信号も秘話キーの最初のパターン
の期間に挿入すれば、リセット信号により秘話キーは同
期性を修正するだけで動作順列は変わらないから、中間
リセット信号の動作抜けがあっても受話に大きな支障を
生ずることは無い。

送話から受話に移る際には、先方が送話の最初に発生す
るリセット信号を受けて秘話キーの同期が行なわれるの
である。

第３図は送話側の秘話パターンの作出回路の構成であっ
て、第１のBM1にマイクロホン２よりの音声信号20と第
１の局部発振器３よりの第１のキャリア31とを加えて、
その出力の両側帯波11をBPF4を通してSSB波41を取り出
しこれを第２のBM5に第２の局部発振器６よりの第２の
キャリア61とを加えて、その出力51に音声スペクトラム
の変形された秘話パターンを得る構成である。この回路
において、 （Ａ）第４図上段に例示のように、音声信号のスペクト
ラム20は第１のBM1の出力において第１のキャリア31の
上下に対称形のサイドバンドとして分布し、BPF4を通し
て片方（図では上サイドバンド）のみを取り出し、第４
図中段のSSB信号41を得て、第２のBM5において第２のキ
ャリア61の周波数を第１のキャリア31と同じ周波数61a
とすることにより第４図下段のごとく正常な音声スペ
クトラムパターンを得る。

（Ｂ）前記（Ａ）と同様にして得たSSB信号41と共に第
２のBM5に加える第２のキャリア61の周波数を第１のキ
ャリア31からf₁だけシフトしたキャリア61bとすること
により第４図下段のごとき周波数をシフトした音声ス
ペクトラムパターンを得る。

（Ｃ）前記（Ａ）と同様にして得たSSB信号41と共に第
２のBM5に加える第２のキャリア61の周波数をサイドバ
ンド41の反対位置に設定した第２のキャリア周波数61c
とすることにより、第４図下段のごとき音声スペクト
ラムを反転したパターンを得る。

（Ｄ）前記（Ａ）と同様にして得たSSB信号41と共に第
２のBM5に加える第２のキャリア61の周波数をサイドバ
ンド41の反対位置からさらにf₂だけシフトした第２のキ
ャリア周波数61aとすることにより、第４図下段のご
とき音声スペクトラムを反転およびシフトしたパターン
を得る。

第５図は、秘話パターンの復元再生回路の構成を示した
ものであって、秘話パターン作成手順を逆行するという
秘話復元再生の原則に従い、受信した秘話信号51は第１
の平衡復調器（以下BDと略記する。）25を通して両サイ
ドバンド波251を得て、BPF24を通してSSB信号241とし、
第２のBD21で復調して音声信号20を再元する。BPF24は
第３図のBPF4と同一特性であり、キャリア発振器26,23
はそれぞれ第３図の６と３と等しく取るのを原則とし、
26と23の周波数を入れ換えた場合には第４図のとの
パターンにおいて、シフト周波数分だけBPFのパター
ンにおいて、シフト周波数分だけBPF24の帯域幅を広く
する必要がある。

キャリア発振器3,6,23,26のうち、固定周波数は水晶発
振器により、可変周波数は周波数設定と安定度の点から
PLL（Phase Locked Loop）制御発振器により構成する
のが普通でありPLL制御発振器は数値入力により周波数
設定ができるので、これを秘話キー7,27の出力で制御
し、送話側秘話キー７と受話側秘話キー27の動作の同期
は少なくとも送信のスタート時に秘話キー動作のリセッ
ト信号を送出することにより行うものである。

（Ａ）で述べるように、４種の秘話パターンの中ので
は第３図および第５図の入力音声信号20（51）と出力音
声信号51（20）とは全く同形であるので、このような秘
話回路を通す必要は無いのであるが、前記４種の秘話パ
ターンの作成と復元は秘話キーによりキャリア周波数を
制御するのみで行えるので構成上も動作上も全く不利は
無い。

第６図は第２キャリア発振器の周波数を秘話キーにより
直接設定する代わりに、CPU（Central Proccessing U
nit）を用いて制御する例であり、第1BM・BPF・第2BMの
構成は第３図と同一であり、CPUに秘話キーを取り込ん
で送信開始信号としては送信電源電圧の立ち上りを利用
し、秘話キーのリセット信号として音声周波数帯内の特
定周波数を秘話キーサイクルの第１パターン期間（この
場合は各パターン共に100msに設定）だけ秘話信号出力
回路に送出し、該リセット信号の終了時にCPUは秘話キ
ーサイクルの第２パターンの設定データを第２キャリア
発振器に与え以後は100msのピッチで秘話キーに順う秘
話パターンを送出する。

受信側秘話回路は、第1BD・BPF・第2BDの構成は第５図
と同一であり、入力信号はリセット信号検出回路を通し
てリセット信号をCPUに取り込み、リセット信号の終了
に同期して秘話キーの第２パターンをスタートさせて、
CPUは第２パターン設定データを第１キャリア発振器に
与え、以後は秘話キーは100msピッチで周期して動作す
るのである。なお前記リセット信号検出回路としては特
定周波数のみを鋭敏に検出する機械共振のマイクロフォ
ークや周波数デコーダIC等が実用されている。

第７図は、本発明の構成におけるBMとBDを同一部材と
し、BPFを同一特性として、これらを送話時と受話時に
共用した例を示している。

秘話回路は送話時には入力スイッチS₁と出力スイッチS₂
をＴ側に倒し、第1BM／BDはBMとして動作し、第１キャ
リアを固定周波数であり、第2BM／BDもBMとして動作
し、第２キャリアは秘話キーデータを取り込んだCPUの
出力データにより第２キャリア周波数を設定する。

受話時にはスイッチS₁とS₂をＲ側に倒し、第１と第２の
BM／BDはBDとして動作し、第１キャリアは秘話キーデー
タを取り込んだCPUの出力データにより第１キャリア周
波数を設定する。

送話側と受話側の秘話キー動作の同期には、送信開始時
にCPUは送／受信号の送信信号の立上りで音声帯域内の
特定周波数のリセット信号を秘話信号出力ラインに出力
し、受話側では秘話信号入力ラインよりリセット検出回
路を通して受信リセット信号をCPUに取り込んで秘話キ
ー動作のタイミングを送話側と一致させる構成である。

第８図にCPUのフローチャートを示す。まず、電源オン
もしくはリセットでスタートし、始めに秘話キーデータ
を取り込み次に送信が受信かをチェックし、受信なら同
期捕捉動作を行ない、送信側から送られたリセット信号
を同期信号として調歩する。次に秘話キーパターンの１
ステップ周期のタイマ（この場合は100msに設定）を経
て次のパターンに切りかえる動作を継続する。

〔発明の効果〕

秘話通信においてはその目的である通話内容の秘密保持
が最も重要であるが、移動通信機や局数の多い加入者電
話等では費用やスペースの点から装置の簡易性と付加装
置として通信機本体に外付できることが望ましく、本発
明は、秘話装置回路としては４種の秘話パターンの作成
を同一の回路でキャリア周波数を変えるだけで出来る
し、実用上はその他の実施例の第７図の回路のように送
話装置と受話装置を同一の回路で構成できるので、全装
置の所要部材はほぼ半減でき小形にまとめられるので、
従来の通信機にアダプタとして外付するのに便利であ
る。

なお、送受両用回路としてはBM／BDにダイオードを用い
た両方向回路を用いて例えば第６図の送話側秘話回路に
受信秘話信号を逆方向に通すことにより、全く同一の回
路で送／受秘話装置を構成することも可能である。

以上のごとく本発明の秘話装置においては、比較的簡単
な秘話回路の構成により高度の秘話性を保持し得る効果
があるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は４種の秘話パターンの音声スペクトラム構成
図、第２図は秘話キーパターンサイクルの構成図、第３
図は送話側秘話キーパターンサイクルの構成図、第４図
は第３図における秘話パターン作成の説明図、第５図は
受話側秘話装置構成図、第６図は本発明の秘話装置の実
施例の構成図、第７図は本発明の他の実施例の構成図、
第８図は第７図中のCPUのフローチャート。 1,5……平衡変調器、２……マイクロホン、3,6,23,26…
…キャリア発振器、4,24……帯域フィルタ、21,25……
平衡復調器、7,27……秘話キー。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音声信号をSSB信号に変換後秘話信号に合
   成する周波数スペクトラムパターンと、その周波数をシ
   フトしたスペクトラムパターンと、周波数スペクトラム
   を反転したスペクトラムパターンと周波数を反転および
   シフトしたスペクトラムパターンの４種のパターン状態
   を予め設定した順列の秘話キーに従って、時分割で送出
   し受話側では送話側と同一の秘話キーの順列に従って、
   受話信号の周波数スペクトラムパターンを正常な周波数
   スペクトラムパターンに復元する秘話装置において、 前記秘話キーからの信号を送信側CPUに取り込み送信開
   始信号としては送信電源電圧の立ち上りを利用し、秘話
   キーのリセット信号として音声周波数帯内の特定周波数
   を秘話キーサイクルの各パターンを100msに設定した第
   １パターン期間だけを秘話信号出力回路に送出し、該リ
   セット信号の終了時に前記CPUは秘話キーサイクルの第
   ２パターンの設定データを第２キャリア発振器に与え、
   以後は100msのピッチで秘話キーに順う秘話パターンを
   送出する送信側秘話回路と、受信信号はリセット信号検
   出回路を通してリセット信号を受信側CPUに取り込み、
   リセット信号の終了に同期して秘話キーの第２パターン
   をスタートさせて前記CPUは第２パターン設定データを
   第１キャリア発振器に与え、以後は秘話キーは100msピ
   ッチで同期して動作する受信側秘話回路を具備したこと
   を特徴とする秘話装置。
2. 【請求項２】上記送信側秘話回路と上記受信側秘話回路
   とを切換え接続して共用することを特徴とした特許請求
   の範囲第１項記載の秘話装置。