JPH082047B2 - Confidential device - Google Patents

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JPH082047B2
JPH082047B2 JP63251338A JP25133888A JPH082047B2 JP H082047 B2 JPH082047 B2 JP H082047B2 JP 63251338 A JP63251338 A JP 63251338A JP 25133888 A JP25133888 A JP 25133888A JP H082047 B2 JPH082047 B2 JP H082047B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は秘話装置に関し、特に音声信号を送信側で変
形し受信側で復元する秘話装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a secret talk device, and more particularly to a secret talk device that transforms a voice signal at a transmission side and restores it at a reception side.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

秘話装置に求められることは、例えば公衆通信電話回
線といった、与えられた伝送路の伝送容量の制限下での
音質の高品質性及び高秘話性であり、これらのトレード
オフの関係にある。
What is demanded of the confidential device is high quality and high confidentiality of sound quality under the limitation of the transmission capacity of a given transmission line such as a public communication telephone line, and there is a trade-off relationship between them.

秘話のための音声信号の変形処理及び復元処理は線形
演算処理であり、高秘話性が要求され複雑な処理が必要
な場合、例えばFFT等、ブロック的な処理が伴う。
The transformation process and the restoration process of the audio signal for the confidential talk are linear arithmetic processing, and when highly confidentiality is required and complicated processing is required, for example, block-wise processing such as FFT is involved.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

ブロック的な複雑な処理を伴う従来の秘話装置は、例
えば第2図(a)に示す波形の音声信号を変形し伝送し
復元すると、演算量の制約や伝送路の非線形性等に起因
して波形の再現性に限度があることから、第2図(b)
に示すように、復元された音声信号にブロックの境界で
は波形の不連続が生じ、音質がよくない欠点がある。
In a conventional confidential communication device involving block-like complicated processing, for example, when a voice signal having a waveform shown in FIG. 2 (a) is transformed, transmitted, and restored, due to restrictions on the amount of calculation and non-linearity of the transmission path. Since there is a limit to the reproducibility of the waveform, Fig. 2 (b)
As shown in, the restored audio signal has a waveform discontinuity at a block boundary, resulting in a poor sound quality.

本発明の目的は、高秘話性を得るためブロック的な処
理を行いながら、復元した音声信号にブロックの境界で
波形の不連続がなく音質のよい秘話装置を提供すること
にある。
An object of the present invention is to provide a secret-speaking device having good sound quality without block discontinuity at a block boundary in a restored voice signal while performing block-like processing to obtain high secrecy.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の秘話装置は、ブロック的な処理により音声波
形をスクランブルし秘話化波形として送信側から受信側
に送出する秘話装置であって、音声信号の線形予測係数
を算出する第1の手段と、この第1の手段から入力した
算出結果を用いて前記音声信号を逆フィルタリングする
第2の手段と、この第2の手段から入力した信号のあら
かじめ定めた周波数区間を除去する第3の手段と、前記
第1の手段から入力した前記算出結果を前記あらかじめ
定めた周波数区間内で表現する第4の手段と、この第4
の手段及び前記第3の手段から入力した信号を合成する
第5の手段とを備えている。
The secret-speaking device of the present invention is a secret-speaking device that scrambles a voice waveform by block-like processing and sends it as a secretized waveform from a transmission side to a reception side, and first means for calculating a linear prediction coefficient of a voice signal, Second means for inverse filtering the audio signal using the calculation result input from the first means, and third means for removing a predetermined frequency section of the signal input from the second means, A fourth means for expressing the calculation result input from the first means within the predetermined frequency section;
And means for synthesizing the signals input from the third means.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.

第1図に示す実施例は、A/D変換器,ハミング窓2,自
己相関算出器3,LPC分析器4,LPC逆フィルタ5,帯域除去フ
ィルタ6,変換回路7,合成回路8,スクランブル回路9,D/A
変換器10,A/D変換器11,ディスクランブル回路12,分離回
路13,逆変換回路14,LPC合成フィルタ15及びD/A変換器16
を備えて構成されている。
The embodiment shown in FIG. 1 is an A / D converter, a Hamming window 2, an autocorrelation calculator 3, an LPC analyzer 4, an LPC inverse filter 5, a band elimination filter 6, a conversion circuit 7, a synthesis circuit 8, a scramble circuit. 9, D / A
Converter 10, A / D converter 11, descramble circuit 12, separation circuit 13, inverse conversion circuit 14, LPC synthesis filter 15 and D / A converter 16
It is configured with.

伝送すべき音節信号Siは4KHz以下に帯域制限された信
号であり、A/D変換器1によってサンプリング周波数8KH
zでサンプリングされ、所要のビット数に量子化され
る。
The syllable signal Si to be transmitted is a signal whose band is limited to 4 KHz or less, and the sampling frequency is 8 KH by the A / D converter 1.
It is sampled at z and quantized to the required number of bits.

ハミング窓2は、A/D変換器1の出力信号に窓長30ms
のハミング窓関数を掛ける窓処理を周期20msごと(繰返
し周波数は50Hz)に行う。自己相関算出器3は、ハミン
グ窓2でブロック化された信号波形の自己相関係数列を
算出する。この自己相関係数列を用いてLPC分析器5は
信号波形の各ブロックの線形予測(Linear Predictive
Coding;LPC)係数であるαパラメータを算出する。
The Hamming window 2 has a window length of 30 ms for the output signal of the A / D converter 1.
The window processing for multiplying the Hamming window function of is performed every 20 ms period (repetition frequency is 50 Hz). The autocorrelation calculator 3 calculates the autocorrelation coefficient sequence of the signal waveform blocked by the Hamming window 2. The LPC analyzer 5 uses this autocorrelation coefficient sequence to perform linear prediction of each block of the signal waveform.
The α parameter which is a Coding (LPC) coefficient is calculated.

LPC分析器4が出力したαパラメータを係数とするLPC
逆フィルタ5は、A/D変換器1の出力信号を逆フィルタ
リングし、LPC分析器4によるLPC分析の残差信号を出力
する。
LPC with the α parameter output from the LPC analyzer 4 as a coefficient
The inverse filter 5 inversely filters the output signal of the A / D converter 1 and outputs the residual signal of the LPC analysis by the LPC analyzer 4.

帯域除去フィルタ6は、LPC逆フィルタ5から入力し
た残差信号から周波数区間1500〜2125Hzの成分を除去し
てその他の成分を出力する。なお、成分の除去による音
質への影響が少い周波数区間として1500〜2125Hzが選定
されている。
The band elimination filter 6 removes the components in the frequency section 1500 to 2125 Hz from the residual signal input from the LPC inverse filter 5 and outputs the other components. It should be noted that 1500 to 2125 Hz is selected as a frequency section in which the removal of components has little influence on the sound quality.

変換回路7は、LPC分析器4から入力したαパラメー
タを周波数区間1500〜2125Hz内で表現する信号波形を出
力する。
The conversion circuit 7 outputs a signal waveform that expresses the α parameter input from the LPC analyzer 4 in the frequency section 1500 to 2125 Hz.

合成回路8は、帯域除去フィルタ6及び変換回路7か
ら入力した信号を合成する。
The synthesis circuit 8 synthesizes the signals input from the band elimination filter 6 and the conversion circuit 7.

合成回路8が出力した合成信号は、スクランブル回路
9において、例えばFFTスクランブルにより、周波軸上
でスクランブルされ、D/A変換器10でアナログ化された
後、伝送路(図示せず)へ送出される。
The combined signal output from the combining circuit 8 is scrambled on the frequency axis by, for example, FFT scrambling in the scramble circuit 9, is analogized by the D / A converter 10, and is then sent to a transmission line (not shown). It

伝送路により受信側に伝送された信号は、A/D変換器1
1でディジタル化され、ディスクランブル回路12でディ
スクランブルされる。分離回路13は、ディスクランブル
回路12から入力した信号を、αパラメータの波形表現で
ある周波数区間1500〜2125Hzの成分と、この周波数区間
の成分を除いた残差信号とに分離する。逆変換回路14
は、変換回路7による変換の逆変換を行い、分離回路13
から入力した周波数区間1500〜2125Hzの成分からなる信
号波形をαパラメータに逆変換する。このαパラメータ
を係数とするとLPC合成フィルタ15は、分離回路13から
の残差信号を入力してディジタル音声信号を合成し、こ
のディジタル音声信号がD/A変換器16でアナログ化さ
れ、音声信号S0として出力される。
The signal transmitted to the receiving side through the transmission line is the A / D converter 1
It is digitized by 1 and descrambled by the descramble circuit 12. The separation circuit 13 separates the signal input from the descrambling circuit 12 into a component in the frequency section 1500 to 2125 Hz, which is a waveform representation of the α parameter, and a residual signal excluding the components in this frequency section. Inversion circuit 14
Performs the inverse conversion of the conversion by the conversion circuit 7, and the separation circuit 13
The signal waveform consisting of the components in the frequency range 1500 to 2125 Hz input from is inversely converted to the α parameter. When this α parameter is used as a coefficient, the LPC synthesis filter 15 inputs the residual signal from the separation circuit 13 and synthesizes a digital voice signal, and this digital voice signal is analogized by the D / A converter 16 and the voice signal Output as S 0 .

送信側においてLPC逆フィルタ5から出力された残差
信号の波形が第3図(a)の如くであったとすると、受
信側で復元され分離回路13から出力された残差信号は、
第3図(b)に示すように、ブロックの境界で波形に不
連続がある。しかし、この不連続はLPC合成フィルタ15
のフィルタリングにより平滑化されるので、出力された
音声信号S0は、第3図(c)に示すように、ブロックの
境界でも波形が滑かであり、従って音質がよい。
If the waveform of the residual signal output from the LPC inverse filter 5 on the transmitting side is as shown in FIG. 3 (a), the residual signal restored on the receiving side and output from the separation circuit 13 is
As shown in FIG. 3B, the waveform has discontinuity at the block boundary. However, this discontinuity is caused by the LPC synthesis filter 15
Since the output voice signal S 0 is smoothed by the filtering, the waveform of the output voice signal S 0 is smooth even at the boundaries of the blocks as shown in FIG.

以上、第1図に示す実施例について説明した。 The embodiment shown in FIG. 1 has been described above.

第1図に示す実施例は、音声信号Siをそのスペクトル
包絡情報であるLPC係数とスペクトル微細構造情報であ
る残差信号とに分離した後、全ての処理を波形レベルで
行っている。以下に説明する第2の実施例は、大部分の
処理をスペクトルレベルで行う実施例である。
In the embodiment shown in FIG. 1, the speech signal Si is separated into an LPC coefficient, which is spectral envelope information, and a residual signal, which is spectral fine structure information, and then all processing is performed at the waveform level. The second embodiment described below is an embodiment in which most of the processing is performed at the spectrum level.

第4図は本発明の第2の実施例を示すブロック図であ
る。但し、送信側のみを図示し、受信側については図示
を省略した。
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. However, only the transmitting side is shown and the receiving side is omitted.

第4図に示す実施例は、A/D変換器1,ハミング窓2,自
己相関算出器3,LPC分析器4,LPC逆フィルタ5,矩形窓17,D
FT回路18,帯域除去器19,LPC分析器20,補間器21,周波数
変換器22,合成回路23,周波数入替回路24,IDFT回路25,D/
A変換器26及び受信側(図示せず)を備えて構成されて
いる。
The embodiment shown in FIG. 4 has an A / D converter 1, a Hamming window 2, an autocorrelation calculator 3, an LPC analyzer 4, an LPC inverse filter 5, a rectangular window 17, D.
FT circuit 18, band remover 19, LPC analyzer 20, interpolator 21, frequency converter 22, synthesis circuit 23, frequency replacement circuit 24, IDFT circuit 25, D /
It is provided with an A converter 26 and a receiving side (not shown).

LPC分析器4がαパラメータを出力し、LPC逆フィルタ
5が残差信号を出力することは第1図に示す実施例にお
けると同じである。
The LPC analyzer 4 outputs the α parameter and the LPC inverse filter 5 outputs the residual signal, as in the embodiment shown in FIG.

矩形窓17は、LPC逆フィルタ5から入力した残差信号
を32msごと(繰返し周波数は31.25Hz)に矩形窓処理し
てブロック化する。
The rectangular window 17 blocks the residual signal input from the LPC inverse filter 5 every 32 ms (repetition frequency is 31.25 Hz) by rectangular window processing.

DFT回路18は、矩形窓17でブロック化した信号波形を
(8000÷31.25=)256点で離散フーリエ変換して周波数
スペクトルに変換する。帯域除去器19は、DFT回路18か
ら入力した周波数スペクトルの周波数区間1500〜2125Hz
におけるスペクトル密度を0にして出力する。
The DFT circuit 18 transforms the signal waveform blocked by the rectangular window 17 into a frequency spectrum by performing a discrete Fourier transform at (8000 / 31.25 =) 256 points. The band remover 19 is a frequency section 1500 to 2125 Hz of the frequency spectrum input from the DFT circuit 18.
The spectral density at is output as 0.

LSP分析器20は、LPC分析器4から入力したαパラメー
タ(の列)をそれぞれ線スペクトルを表すLSP(line sp
ectrum pair)係数(の列)に変換する。LSP分析器20が
出力したLSP係数は、補間器21によって31.25Hz間隔で補
間され、補間された0〜4KHzのLSP係数は周波数変換器2
2によって周波数区間1500〜2125Hz内に周波数変換され
る。
The LSP analyzer 20 uses the LSP (line sp
ectrum pair) Convert to (column of). The LSP coefficient output from the LSP analyzer 20 is interpolated at an interval of 31.25 Hz by the interpolator 21, and the interpolated LSP coefficient of 0 to 4 KHz is the frequency converter 2
The frequency is converted into the frequency range 1500 to 2125 Hz by 2.

合成回路23は、帯域除去器19及び周波数変換器22から
入力した信号を合成する。
The combining circuit 23 combines the signals input from the band remover 19 and the frequency converter 22.

合成回路23が出力した合成信号は、周波数入替回路24
で周波数入替の変形処理を受け、IDFT回路25で離散フー
リエ逆変換されて周波数領域の信号から時間領域の信
号、いいかえれば、信号波形に変換され、D/A変換器で
アナログ化されて伝送路へ送出される。
The combined signal output from the combining circuit 23 is the frequency replacement circuit 24.
In the IDFT circuit 25, the inverse Fourier transform is applied to the frequency replacement signal, and the signal in the frequency domain is converted into the signal in the time domain, in other words, the signal waveform is converted into an analog signal with the D / A converter and the transmission line is converted. Sent to.

受信側では、伝送されてきた信号から(帯域除去器19
によって周波数区間1500〜2150Hzの成分が除去されてい
る)残差信号と(補間器21で補間された)LSP係数とを
復元し、復元したLSP係数を用いたLSP合成フィルタによ
り、復元した残差信号から音声信号を合成する。復元さ
れた残差信号のブロック境界における波形の不連続がLS
P合成フィルタで平滑され、その結果、合成された音声
信号の音質がよくなることは第1図に示す実施例におけ
ると同じである。
On the receiving side, the band remover 19
The residual signal and the LSP coefficient (interpolated by the interpolator 21) are restored by the LSP synthesis filter using the restored LSP coefficient, and the restored residual error A voice signal is synthesized from the signal. The waveform discontinuity at the block boundary of the restored residual signal is LS
It is the same as in the embodiment shown in FIG. 1 that the sound quality of the synthesized voice signal is improved as a result of being smoothed by the P synthesis filter.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、第1の手段によりLPC
係数を得、第2の手段により残差信号を得、第3の手段
により残差信号の特定の周波数区間を除去し、第4の手
段によりLPC係数を特定の周波数区間で表現し、第3の
手段及び第4の手段の出力信号を第5の手段で合成する
ことにより、第5の手段が出力した合成信号から残差信
号及びLPC係数を復元し、復元したLPC係数を用いる合成
フィルタによって残差信号から音声信号を合成して信号
処理のブロックの境界での波形の不連続をなくすことが
でき、その結果、音質を向上できる効果がある。
As described above, the present invention provides the LPC by the first means.
A coefficient, the second means obtains a residual signal, the third means removes a specific frequency section of the residual signal, and the fourth means expresses the LPC coefficient in a specific frequency section. By combining the output signals of the means and the fourth means by the fifth means, the residual signal and the LPC coefficient are restored from the synthesized signal output by the fifth means, and the synthesized filter using the restored LPC coefficient is used. By synthesizing the voice signal from the residual signal, it is possible to eliminate the discontinuity of the waveform at the boundary of the signal processing block, and as a result, it is possible to improve the sound quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例を示すブロック図、第2
図は従来の秘話装置における問題点を説明するための波
形図、第3図は第1図に示す実施例の動作を説明するた
めの波形図、第4図は本発明の第2の実施例を示すブロ
ック図である。 2……ハミング窓、3……自己相関算出器、4……LPC
分析器、5……LPC逆フィルタ、6……帯域除去フィル
タ、7……変換回路、8……合成回路、13……分離回
路、14……逆変換回路、15……LPC合成フィルタ、17…
…矩形窓、18……DFT回路、19……帯域除去器、20……L
SP分析器、21……補間器、22……周波数変換器、23……
合成回路。
FIG. 1 is a block diagram showing the first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the problems in the conventional confidential communication device, FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a second embodiment of the present invention. It is a block diagram showing. 2 ... Hamming window, 3 ... Autocorrelation calculator, 4 ... LPC
Analyzer, 5 LPC inverse filter, 6 band elimination filter, 7 conversion circuit, 8 synthesis circuit, 13 separation circuit, 14 inverse conversion circuit, 15 LPC synthesis filter, 17 …
… Rectangular window, 18 …… DFT circuit, 19 …… Band eliminator, 20 …… L
SP analyzer, 21 ... Interpolator, 22 ... Frequency converter, 23 ...
Synthesis circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ブロック的な処理により音声波形をスクラ
ンブルし秘話化波形として送信側から受信側に送出する
秘話装置であって、音声信号の線形予測係数を算出する
第1の手段と、この第1の手段から入力した算出結果を
用いて前記音声信号を逆フィルタリングする第2の手段
と、この第2の手段から入力した信号のあらかじめ定め
た周波数区間を除去する第3の手段と、前記第1の手段
から入力した前記算出結果を前記あらかじめ定めた周波
数区間内で表現する第4の手段と、この第4の手段及び
前記第3の手段から入力した信号を合成する第5の手段
とを備えたことを特徴とする秘話装置。
Claims: What is claimed is: 1. A secret-talking device for scrambling a speech waveform by block-like processing and sending it as a confidential waveform from a transmitting side to a receiving side, comprising first means for calculating a linear prediction coefficient of a speech signal, and A second means for inversely filtering the audio signal using the calculation result input from the first means; a third means for removing a predetermined frequency section of the signal input from the second means; A fourth means for expressing the calculation result input from the first means within the predetermined frequency section and a fifth means for combining the signals input from the fourth means and the third means. A secret-talking device characterized by being equipped.
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