JPH0683183B2 - 秘話通信装置の同期回路 - 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通信において通話の秘話性を保持
するための秘話通信装置に関するものであり、更に詳述
すると、秘話通信装置の信号同期回路に関するものであ
る。

（ロ）従来の技術 有線或は無線通信においては、適当な受信装置を用いれ
ば、通信の内容が誰にでも傍受され、通話の秘話性が損
われるという問題が本質的にある。この問題を解決する
方法として、音声信号をスクランブル処理して送出し、
これを第三者に受信されても、そのままでは内容がわか
らないようにしておき、この処理信号を再生する回路
（テスクランブル処理回路）を持つ受信者だけが音声信
号に復元できるいわゆるスクランブル技術が従来から用
いられている。

従来からある秘話通信方式としては、例えば、電子通信
学会誌（1982年８月）「秘話技術」（P832〜P834）、電
子通信学会技報CS80-149（1980年11月）「秘話方式につ
いて」において、各種方式が紹介されている。音声情報
はスペクトル及びこれの時間変化から構成されているの
で、スペクトル構造を変化させるスクランブル処理によ
って、音声としての了解性を低下させることができる。
この観点からこれまでに実用化されたスクランブル方式
としてはスペクトル反転法や周波数分割置換法等があげ
られる。例えば、特公昭58-8621（H04K1/04）「周波数
補正機能をもつ秘話方式」や特開昭58-148541（H04K1/0
6）「秘話装置」は所定のスペクトルに分割後、信号処
理を施す方式に関し、また前記電子通信学会技報CS-80-
149は音声信号を一旦デイジタル信号に変換後、FFT処理
によって周波数変換処置を施す方式に関し、それぞれ改
良を図る方法を提案しているものである。然し乍ら、ス
ペクトル反転法では秘話の為の組み合せ数（鍵数）が充
分にはとれない。また、後の二者の方式では、鍵数は多
いが、フイルタを多用したり、FFT処理回路が必要で回
路規模が大きくなり、コストも高い。又消費電力も大き
いなどの問題があった。

これらの観点から、鍵数が多くとれて秘話性能に優れ、
しかも回路構成が簡単なスクランブル方式として本件出
願人は先に特願昭57-164763号「秘話通信方法及びその
装置」（昭和57年９月20日出願）、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
日出願）や特願昭58-19702「秘話通信装置」（昭和58年
10月20日出願）を提案した。これらは、BBDやRAM等の記
憶素子をアクセスするクロツクの周波数を制御する手法
により可変遅延回路として動作させ、該可変遅延回路を
用いてその遅延時間を制御するクロツクの周波数を周期
的に時間変化させ、時間軸の圧縮・伸長を反復して、音
声信号をスクランブル処理して送出し、受信側でデスク
ランブル処理を施す方法である。

この方式において受信側で元の音声に正しく復元させる
ためには、送信側と逆の時間軸処理を行わせるように可
変遅延回路に印加するクロツクの動作を送信側と受信側
で同期させておく必要がある。そのためには同期信号を
音声帯域外の高域側に設け、該同期信号を常時送信側か
ら受信側へ送ればよいが、伝送帯域の広がりを生じる。
従って、伝送帯域を広げることなく、送受信側で同期を
とる方法が要求される。

斯る問題に対して伝送帯域を広げることなく、送受信側
の同期をとる回路方式として、本出願人は先に特願昭61
-115070号「秘話通信装置の同期回路」（H04K1/06）昭
和61年５月20日出願）を提案した。この方式は送信側で
音声信号送出区間を時間圧縮して、同期信号を時分割多
重方式で重畳して送出し、受信側では該同期信号に基づ
いて音声信号区間の時間軸伸長を行い、秘話の復元処理
を行う方法である。

さて、受信側で同期をとる場合、一般にノイズの重畳、
伝送系の歪等に起因して同期ずれが生じる。この場合、
前記出願（特願昭61-115070号）にて提案した方法では
同期ずれに伴い、音声信号との接続付近の同期信号が復
元音声信号に混入してノイズを発生し、復元音声の音質
劣化をきたす問題があった。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明は斯る秘話通信回路において若干の同期ずれが発
生しても、受信側の信号復元時の同期信号の混入を抑制
し、音質の劣化を抑える方法を提供するものである。

（ニ）問題点を解決するための手段 クロツク周波数制御回路により記憶手段の書き込み時の
サンプリングクロツク周波数と読み出し時のサンプリン
グクロツク周波を変えることによって信号周波数を変化
させて信号を秘話状態にし、且つ送信側で前記記憶手段
からの出力信号に時間的間隙を設け、該間隙の期間に同
期信号を時分割多重して送出する際に、該間隙の直前の
音声信号の一部域は直後の音声信号の一部をも同期信号
と一緒に該間隙の期間に送出することにより同期信号の
挿入時間が多少ずれても、受信側の信号復元時に該間隙
の前後の音声信号に同期信号が混入してノイズが発生し
たりすることを防止する。

（ホ）作用 本発明の方式によると、帯域を広げることなく同期信号
を送出して送受信側の同期を制御でき、更に受信側で若
干の（｜δ｜≦Δｔ）同期ずれに対しても、同期信号の
混入に伴う音質劣化の問題を解決することができる。

（ヘ）実施例 先ず本発明の原理を第１図に示す。図において、（ａ）
は送信段における音声区間の時間圧縮動作及び同期信号
挿入動作を示す図である。圧縮処理により区間（ｔ）の
分だけ音声区間〔１〕と〔２〕の間に時間間隙が生じ
る。同期信号はこの区間に挿入されるわけであるが、本
発明では単に同期信号を挿入するのではなく、図のよう
に音声区間〔１〕と〔２〕の接合部における時間間隙
（ｔ）の直後の音声区間〔２〕の所定の区間２Δｔ分の
音声情報を、この同期信号区間ｔ内に音声区間〔１〕の
後に続けて重複し、区間ｔの残りの区間に同期信号を挿
入する方法をとる。また、逆に時間間隙（ｔ）の直前の
音声区間〔１〕の音声信号２Δｔを音声区間〔２〕の前
頭に続けて重複し、この際に前に同期信号を挿入するよ
うにしてもよい。

次に第１図（ｂ）は受信側の時間軸伸長処理を示すもの
であり、音声区間〔１〕と〔２〕は次のように接続され
る。即ち、図において、Ａは音声区間〔１〕に音声区間
〔２〕の所定の区間Δｔ分だけ続いたタイミングであ
り、またＢは音声区間〔２〕の先頭からΔｔ分だけ後の
タイミングであり、このＡとＢとのタイミングを接続す
ることで、元の音声区間に戻すことができる。

次に受信側で同期ずれが発生した場合の動作を第２図に
示す。同期ずれの大きさをδとすると、同期ずれに伴
い、音声信号は図のようにＡ′とＢ′とが接続される。
図の例ではＡ′は音声区間〔２〕において、Δ＋δ分だ
け後のタイミングであり、またＢ′は音声区間〔２〕の
先頭から（Δ＋δ）分だけ後のタイミングであるので、
このＡ′とＢ′との接続により、元の音声区間に戻され
る。このように同期ずれの大きさが｜δ｜≦Δｔの条件
を満足する限りは、同期ずれに伴う音声区間への同期信
号の混入が妨げる。尚、同期ずれにより秘話処理におけ
る同期ずれの問題が発生するが、この影響の度合は同期
信号を時分割多重しない場合と同じ条件に帰される。

第３図に本発明の実施例を示す。一例として、可変遅延
回路の記憶素子としてRAMを用い、このRAMの書き込み及
び読み出しのクロツクの周波数及びアドレスを制御する
ことにより遅延時間を制御する方法について、本発明の
説明を行う。第３図において（１）は送信段のRAM、（2
1）は受信段のRAM、（２）及び（22）はそれぞれ送信段
および受信段におけるRAMの書き込みアドレス制御回路
である。又、（３）及び（33）はそれぞれ送信段および
受信段のRAMの読み出しアドレスの制御回路である。
（４）はクロツク１（Cl_１）の周波数制御回路であり、
クロツク１はRAM1の書き込み制御及びA/D変換回路
（８）の制御を行う。（５）はクロツク２（Cl_２）の周
波数制御回路であり、クロツク２はRAM1の読み出し制御
及びD/A変換回路（９）の制御を行う。このクロツク２
は前記RAM1の読み出し、D/A変換回路（９）の変換動作
の他、同期信号パターンを格納したROM（10）の読み出
し動作の制御も行う。（６）は前記クロツク１を計数す
る計数回路であり、これの計数値に応じて前記クロツク
１周波数制御回路（４）におけるクロツク１の周波数並
びにRAM書き込みアドレス制御回路（２）におけるアド
レス値が制御される。（７）はクロツク２周波数制御回
路（５）におけるクロツク２の計数回路であり、これの
計数値に応じて、クロツク２の周波数及びRAM読み出し
アドレス制御回路（３）が制御される。（11）は同期パ
ターン格納ROM（10）の出力値とRAM1の読み出し出力値
とを選択するマルチブレクサであり、選択制御は計数回
路（７）によって制御されるMPX選択制御回路（12）よ
り行われる。また同期パターン格納ROM（10）からの同
期信号読み出しはROMアドレス制御回路（13）及びクロ
ツク２により制御される。アドレス制御回路（13）は計
数回路（７）によって制御される。

ここで、クロツク１とクロツク２の周波数を適宜制御
し、RAM1への書き込み時と読み出し時のクロツク周波数
を変化させると、音声信号は時間軸圧伸処理をうけ、秘
話処理が行われる。

次に受信側において、（25）はクロツク２の周波数制御
回路であり、クロツク２はRAM2の書き込み及びA/D変換
回路（28）を制御する。（24）はクロツク１の周波数制
御回路であり、クロツク１はRAM2の読み出し及びD/A変
換回路（29）を制御する。ここで、送受信側が同期がと
れている場合には、送信側と、受信側とで、クロツク１
及びクロツク２は各々所定の遅延時間をもたせて同じ周
波数変化を行うように同期制御される。

次に（22）および（23）はそれぞれRAM2の書き込みおよ
び読み出しアドレス制御回路であり、（26）および（2
7）はそれぞれクロツク１およびクロツク２の計数回路
であり、送信側と同様にこの計数回路の値に応じてクロ
ツク１および２の周波数及びRAM2のアドレスが制御され
る。

次に（30）は受信信号から音声信号に重畳した同期信号
を抽出し、同期タイミングを検出する同期信号検出回路
であり、A/D回路（28）の変換前のアナログ信号の段階
で検出処理を行う他、A/D変換後RAM2に格納された受信
信号に対してデイジタル的に処理を行ってもよい。この
同期検出回路（30）からの同期タイミングパルスに基づ
いて、計数回路（26）（27）の値が制御され、これによ
りクロツク１および２の周波数及びRAM2をアクセスする
アドレスが制御され、時間軸伸長による音声区間の抽
出、同期信号区間の除去及び秘話の復号処理が行われ
る。

次に第４図のタイムチヤートに従って本発明の動作を説
明する。尚、説明の便宜上、又実用上、回路構成を簡易
にする場合の例として、第３図におけるクロツク２は周
波数が一定、又クロツク１については、その周波数変化
が第５図に示すように周期Ｔをもって反復動作する場合
を考える。なお、第５図はクロツク周波数特性を示し、
縦軸はクロツク周波数（fc）、横軸は時間（ｔ）であ
る。ここで一周期Ｔの区間において送信側で音声信号が
クロツク１によりサンプリングされるサンプル数をｍと
する。

さて、第４図のタイムチヤートにおいて、Aiは音声信号
のサンプリング値を時系列的に表わし、又SiはROM（1
0）より出力される同期信号を時系列で表わす（i;整
数）。送信段において音声信号はクロツク１に従ってRA
M（１）に書き込まれる。ここでクロツク１の計数回路
（６）の値がｉのときのクロツク１によりRAM（１）に
読み込まれるサンプリング値をAiとかくことにする。ま
た計数回路（６）はｍ進計数器（m:一周期Ｔ内のサンプ
リング数）とする。この場合、サンプリング値Ajm＋ｉ
は計数回路（６）の計数値がｉの場合に対応する（i,j;
整数）。

次にRAM1への読みとりは、計数回路（６）の値がＰ＋１
（P;整数）のときに、第４図に示すように音声信号列の
Am＋１に対応するアドレスを選択（即ち、この時点では
RAMへの書き込みアドレスに対してＰ個分前のアドレス
を選択）して、Am＋１を読み出し、以降クロツク２の入
力に応じてAm＋1,Am＋２…を読み出していく。また、計
数回路（６）の値がＰの時点で、クロツク２の計数回路
（７）はリセツトされる。この場合、計数回路（７）の
値がｉとなる時点ではAjm＋１に対応する信号がRAM1よ
り読み出される（計数回路（７）は回路（６）と同じく
ｍ進計数器で構成される）。ここで時間軸伸長処理を行
う為に、一周期Ｔ内に発生するクロツク２の数はｍより
大きくなるようにクロツク２の周波数は設定される。従
って図のようにクロツク２の計数回路（７）の値がｍと
なるのは計数回路（６）がＰとなる時刻よりも時間ｔだ
け先行する。

RAM1の読み出し動作を更に詳しく説明すると、計数回路
（７）の値がｍとなった後、引き続き2kサンプル分音声
信号（Am＋１〜Am＋ｋ）が読み出され、次いでマルチブ
レクサ（11）により、同期信号パターン格納ROM（10）
を選択して同期信号（Ｓ_１Ｓ_２……）が読み出される。
次いで計数回路（６）がＰとなる時点でマルチブレクサ
（11）は再びRAM出力選択に切替り、また同時に計数回
路（７）はリセツトされ、これに伴い以降音声信号Am＋
1,Am＋2,……が読み出される。これらの手順により同期
信号がｔ区間に挿入されると共に、音声信号のAm＋１〜
Am＋ｋのｋサンブル分が重複して送出される。

次に受信側のRAMアクセスを同第４図を用いて説明す
る。受信側ではクロツク（２）に従って受信信号がA/D
変換され、RAM2に書き込まれる。また、同期検出回路
（30）により、RAM2に同期信号が書き込まれるアドレス
値が検出される（一例として、同期信号Ｓ_１が書き込ま
れたRAMのアドレス値をｈとする）。尚、同期制御動作
については後で詳しく説明を行うこととし、まず同期が
とれた時点でのRAMアクセスを説明する。RAM2の読み出
しはアドレス制御回路（23）及び周波数制御回路（24）
からのクロツク１に従って動作し、計数回路（ｍ進計数
器）（26）の値がｉのとき、Aiの音声情報をRAM2に書き
込んだアドレスを選択して読み出し動作を行う。次に計
数回路（26）の値がｋとなると、次のステツプでRAM2の
アドレスを2k＋ｌサンブル分ジヤンプさせて読み出しを
行うが、この場合図で示すように同期信号分をとばして
音声信号Am＋ｋ＋1,Am＋ｋ＋2,……が読み出される。こ
の動作により同期信号分の除去及び音声区間の接続を正
しく行うことができる。また、計数回路（クロツク１）
（26）の値がｍとなった時点で計数回路（クロツク２）
（27）もリセツトされ、それぞれの計数回路はそれぞれ
クロツク１およびクロツク２の印加に伴い歩進する。こ
の動作を行うことにより計数回路（26）がｍとなった時
点の計数回路（27）（リセツト前）の値は、同期信号区
間ｔ内におけるクロツク２の数（RAM2への書き込みサン
プリング数）である2k＋ｌの値となる。ここで、ｋは予
め定めた値であるが、ｌは一般には秘話の為の鍵を構成
する場合のクロツク１とクロツク２の組み合せで決まる
ものであり、すべての鍵に対して固定したものではない
が、上記の計数回数のリセツト動作を用いることによ
り、受信側で（2k＋ｌ）の値が求まるわけであり、従っ
て前記RAM2のアドレスジヤンプ動作に所要の（2k＋ｌ）
の値を設定することができる。

次に同期の制御方法について説明を行う。前記のように
同期信号検出により同期パターンＳ_１をRAM2に書き込ん
だアドレスｈがわかる。従って、RAM2の読み出しは、計
数回路（26）の値がｉのとき、RAMのアドレスとしてｈ
＋ｉ−2kをアクセスするように動作すればよい。この動
作によりｉのとき丁度音声信号のAiが読み出される。尚
図に示すように計数回路（26）の計数値がｍのときAmが
読み出され、次の計数回路（26）がリセツト後ｉの値に
対しては、Am＋ｉが引き続いて読み出されることは勿論
である。また音声信号Aiの読み出しは書き込みに対して
遅延時間をもたせて行うので、前記同期信号の検出タイ
ミングより、計数回路（26）を所定の値にプリセツトす
ることにより、これの制御が行える。尚一般に同期がと
れている段階では、このプリセツトタイミングにおける
計数回路（26）のプリセツト前の値はｍ進計数器を構成
しているので、プリセツト用の前記所定の値とは等し
い。このことはノイズの重畳等でときたま同期検出信号
の欠落が存在しても、復号動作に支障をきたさないよう
に構成できることを示している。

次に同期ずれが発生した場合の動作を説明する。ここで
同期ずれとしてｋδサンプル分（クロツク１に対して）
同期タイミングの発生が遅れた場合を説明する。この場
合、計数回路（26）の値がｉの場合、RAM2から読み出さ
れる値はｋδサンプル分後のサンプル値Ai＋ｋδに対応
する値となる。従って、音声信号はAm＋ｋ＋ｋδまで読
み出された後2k＋ｌだけアドレスをジヤンプして、以降
Am＋ｋ＋１＋ｋδ,Am＋ｋ＋２＋ｋδ……が読み出され
ることで、音声の接続が行われる。この場合、ｋ＋ｋδ
≦2kの条件を満足する同期ずれｋδの範囲では、音声区
間は元通りに復元される。尚、この場合においても、音
声信号Aiをアクセスするクロツク１の周波数は対応する
計数回路の値がｋδ個分ずれているので、秘話の復号に
対しては、この同期ずれの影響は発生するが、この影響
度は時分割多重をしない場合と同じ条件に帰して考えれ
ばよい。以上のように、本発明の方法によれば、同期ず
れが発生しても、ｋδ≦ｋの範囲ならば、これに伴う同
期信号の音声区間への混入を防ぐことができる。

（ホ）発明の効果 このように本発明による同期回路を用いれば、帯域を広
げることなく、同期信号処理ができ、且つ若干の同期ず
れに対しても同期信号成分の音声帯域への混入を防止で
き、秘話通信装置として非常に有益である。

【図面の簡単な説明】 第１図および第２図は本発明の原理を説明するための図
面、第３図は本発明の秘話通信装置の同期回路のブロツ
ク回路図、第４図は本発明の実施例の動作を説明するた
めのタイムチヤート図、第５図は本発明実施例で用いる
クロツク周波数の特性図である。 （１）（21）…RAM、（２）（22）…書き込みアドレス
制御回路、（３）（23）…読出しアドレス制御回路、
（４）（24）および（５）（25）…クロツト１及び２の
周波数制御回路、（６）（26）および（７）（27）…ク
ロツト１及び２の計数回路、（８）（28）…A/D変換回
路、（９）（29）…D/A変換回路、（10）…同期信号格
納ROM、（11）…マルチブレクサ、（12）…MPX選択制御
回路、（13）…ROMアドレス制御回路、（30）…同期信
号検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音声信号をA/D変換するA/D変換回路と、該
   A/D変換回路の出力を記憶し且つ出力する記憶手段と、
   該記憶手段の出力信号をD/A変換するD/A変換回路と、前
   記A/D変換回路、D/A変換回路及び記憶手段を制御するク
   ロツクの周波数を制御するクロツク周波数制御回路とを
   通信系の送信側と受信側とに備え、該クロツク周波数制
   御回路により前記記憶手段の書き込み時のサンプリング
   クロツク周波数と読み出し時のサンプリングクロツク周
   波数を変えることによって音声信号の周波数を変化させ
   て送信側で該音声信号を秘話状態にすると共に、前記記
   憶手段からの出力信号に時間間隙を設けて、該間隙の期
   間に送受信側のクロツク周波数を同期制御するための同
   期信号と前記間隙の少くとも直前或は直後の音声信号の
   一部とを時分割多重して送出し、受信側では該同期信号
   を検出して、この検出信号に基づいて受信側のクロツク
   周波数制御回路を送信側と同期させて受信側の記憶手段
   を制御し、前記同期信号及び音声信号の重復部分を除く
   ように時間軸処理を行ない音声信号を復元することを特
   徴とする秘話通信装置の同期回路。