JPS6216639A - 秘話音声信号送出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、音声信号の秘話方式に係り、特に、高速フー
リエ変換技術もしくは高速アダマール変換技術を用いた
秘話方式に関するものである。

（従来技術とその問題点） 秘話方式としては、従来から、周波数反転法や、音声信
号を周波数軸上で複数の周波数スロットに分割して、こ
れらのスロットを入換えたリス口・ノド内で周波数反転
を行う方式等の如く周波数軸上で信号処理する方式と、
音声信号を時間的にブロックで区切って１ブロツク内で
サンプル値の順を入換える方法、サンプル値の極性を変
える方法等の如く時間軸上の処理による方法が広く知ら
れている。

また、近年では、周波数軸上の信号処理と時間軸上の信
号処理とを組合わせた方式や直交変換を利用した方式等
が提案されている。

この種の従来例には、特開昭５６−１５３８６２号公開
特許公報に開示された方式がある。この方式は、信号に
高速フーリエ変換もしくは高速アダマール変換を施して
得られたスペクトラムの配列を予め定められた規則に従
って、入換え、これに逆変換を施して信号を伝送する方
式である。

上述した従来技術は、スペクトラム入換えのための規則
、すなわち暗号化キーの種類が多くたとえ秘話信号を傍
聴してもその秘話信号に採用されているスペクトラム入
換え規則を検知してこれを正確に適用して正しく音声信
号を復号することは困難で、−見秘話性が高いといえる
。しかしながら、従来技術は、原音声信号のスペクトラ
ムを単に大変える操作だけであるから、秘話操作の前後
における信号のエネルギー総量は何らの変化を受けてい
ない。従って、秘話操作が施された秘話音声信号にも原
音声の抑揚はそのまま残留する。このため、秘話信号か
ら原音声の強弱または原音声中の無音区間を容易に識別
することができる。例えば、定形的な会話を行う通信に
おいて秘話操作をしでも、その内容を経験的に判断して
理解可能なこともある。また、秘話音声から直接通話内
容を判別できない場合でも、暗号解読の対象とすべき有
音区間は容易に識別できる。このように、従来の秘話信
号は秘話性が低いという大きな欠点を有している。

さらに、従来技術がスペクトラムを入換えるだけの操作
であることから、話頭９語尾など音声のエネルギーが少
ない場合や、摩擦音のようにエネルギーが少なくスペク
トラムが平坦に近い場合には、秘話効果が少ない。

（発明の目的と特徴） 本発明は、上述した従来技術の欠点に鑑みなされたもの
で、無音区間や摩擦音の識別が困錐であり、抑揚の残留
することのない秘話音声が得られ秘話性の高い音声信号
の秘話方式を提供することを目的とする。

本発明では、この目的達成のために、音声信号に高速フ
ーリエ変換や高速アダマール変換などの直交変換を施し
て得られたスペクトラム上で、音声品質に影響のない程
度に電力の低い帯域部分を適応的に選択して削除し、擬
似スペクトラムと置換した後にスペクトラムの配列を入
換え、逆直交変換により時間軸信号に変換して伝送する
□ことを特徴とする。受信側では、受信信号に直交変換
を施し、得られたスペクトラムに対し送信側とは逆の入
換えを行い、擬似スペクトラムを一１除した後、逆直交
変換することにより一号音声を得ることができる。

擬似スペクトラムは、実際の音声スペクトラムには出現
しないような電力分布を持ち、受信側で正しい暗号化キ
ーで復号した場合にのみ識別可能である。′ 削除されるスペクトラム部分は、本業の音声にとって影
響の少ない部分であるので、復号後め音声品質に影響を
与えない。一方、挿入される一偵スペクトラムはある範
囲内の電力を持つので、入換え後は妨害成分として働き
、原音声の抑揚を制ｉし、本来の音量が小さい場合には
音声情報を÷スフする効果を持つ。

（発明の構成と作用） 以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。

なお、以下の説明では、信号の直交変換手段として高速
フーリエ変換を採用する。第１図は本発明の一実施例を
示す。第１図において、ｌは送信音声信号あ入力端子、
２はＡ／Ｄ変換器、３は高速フーリエ変換回ＩＩＩＩ（
ＦＦ１回路）、４は擬似スペクトラム挿入回路、５はス
ペクトラム入換回路、６は逆高速フーリエ変換回路（Ｉ
ＦＦＴ回路）７ははＤ／Ａ変換回路、自は合成回路、９
は出力端子、１０はス′ペクトラム入換制御回路、１１
は同期用信号発生回路、１２はタイミング発生回路を示
す。

入力端子１から入力された４　ｋＨｚ帯域の音声信号は
、Ａ／Ｄ変換器２によりディジタル信号に変換され、Ｆ
ＦＴ回路３により高速フーリエ変換を施され、周波数軸
上の信号に変換される。擬似スペクトラ去挿入回路４は
、ＦＦＴ回路３によって得られたスペクトラムを複数の
係数を単位として帯域を複岐ブロックに分割しブロック
毎の総電力を計算し、ある一定め閾値以下の場合には、
そのブロックを擬似スペクトラムと置換する。この闇値
は、原音声のスペクトラムを削除しても復号音声品質に
影響が無いように選ぶ必要がある。挿入される擬似スペ
クトラムは、一定範囲の電力を持つ係数と電力“Ｏ”の
係数から成り、これらの係数が現実の音声スペクトラム
ではあり得ないような順で配列されている。擬似スペク
トラムの一例として、係数の間で入換えを行うとき、５
係数を１ブロツクとして１７ブロソクに分割し、第３図
に示すように、１ブロツク内の５係数のうち１係数おき
の３係数を閾値ＴＨ↓より大きく闇値ＴＨ２より小さい
値の係数に入換え、他の２係数を“０”にすることがで
きる。しかも、３係数の値は乱数を用いて無相関として
おく。このようにすれば、現実の音声スペクトラムの連
続する係数はある程度の相関を持っていることから、受
信側において擬似スペクトラムと音声スペクトラムとを
容易に判別することができる。

擬似スペクトラムを挿入された周波数軸上の信号は、ス
ペクトラム入換回路５において、スペクトラム入換制御
回路１０が指示する予め定められた規則により入換えら
れる。この入換え規則としては、前述した従来技術（特
開昭５６−１５３８６２号）に開示されたように、１係
数を単位として入換えることが秘話性を高める上で有効
な方法である。

スペクトラム入換えを受けた周波数軸上の信号は、ＩＦ
ＦＴ回路６により時間軸信号に変換される。その１＆Ｄ
　／　Ａ変換回路７によりアナログ信号に変換され、さ
らに同期用信号発生回路１１で発生された各フレームを
識別するための同期用信号と合成回路８で合成され出力
端子９から出力される。

同期信号としては、アナログ信号を標本化するためのサ
ンプル同期とＦＦＴの１フレ一ム分の同期をとるフレー
ム同期が必要となる。本実施例では、第４図に示す如く
、音声信号の帯域外にフレーム同期で変調したパイロッ
ト信号ｆ５を挿入する方法をとる。第４図において、ｆ
、を音声信号下限周波数、ｆ２を音声信号上限周波数、
ｆ３を伝送路の伝送帯域上限周波数とするとき、前記パ
イロット信号ｆｓ′をｆ２とｆ３との間に挿入する。

なお、本実施例において、ＦＦＴ回路３とＩ　ＦＦＴ回
路６は、同一機能であるから、一つの回路を時分割で使
用することもできる。

第５図に擬似スペクトラム挿入回路４の構成例を示す。

本図中電力計算回路４−１は、原音声スペクトラムのブ
ロック毎の総電力を計算し、擬イ以スペクトラムと置換
すべきかの判断を下す。擬似スペクトラム発生回路４−
２は、一定範囲内の電力を持つ擬似スペクトラムを発生
する。係数の値は一定の範囲内で、乱数発生回路４−３
の発生する乱数に従って定められる。高速フーリエ変換
回路３の出力をとるか擬似スペクトラム発生回路４−２
の出力をとるかの動作は、電力計算回路４−１の制御の
下でセレクタ４−４が行う。

次に、本発明方式により伝送された秘話信号を受信する
受信側の一例について説明する。

第２図に受信側における回路の一例を示す。図において
、１３は入力端子、１４は同期信号除去のためのフィル
タ、１６は擬似スペクトラム除去回路、１７は出力端子
、２０は同期信号抽出回路であり、他の符号２ａ。

３ａ、　５ａ、　６ａ、　７ａ、　ＩＯａ、　１２ａの
回路は第１図の２，３゜５、６．７．１０．１２の回路
と、それぞれ同様である。

入力端子１３に加えられた信号は、フィルタ１４により
同期信号成分を除去され、ＦＦＴ回路３ａにより周波数
軸上の信号に変換され、スペクトラム入換回路５ａにお
いて、送信側と逆の入換を施される。擬似スペクトラム
除去回路１６では並べ換えられた周波数軸上の信号を各
ブロック毎に、擬イ以スペクトラムが否かを判定し、擬
似スペクトラムは除去し、全て“ｏ″のスペクトラムと
置換する。この後、ＩＦＦＴ回路６ａにより、時系列信
号に変換された信号は、Ｄ／Ａ変換記７ａを経てアナロ
グ信号となり、出力端子Ｉ７より出力される。なお、各
部のタイミングは同期出力抽出回路２０により分離され
た同期信号からタイミング発生回路１２ａが作り出す同
期タイミング信号により潅Ｈ卸されている。

次に、この受信側の具体例に用いられている擬似スペク
トラム除去回路１６について詳説する。

第６図に擬似スペクトラム除去回路１６の構成例を示す
。本図中、擬似スペクトラム判定回路１６−１は各ブロ
ック内のＦＦＴ係数間の相関を計算し、相関が一定値未
満の場合に擬似スペクトラムと判定し、全スペクトラム
発生部から発生される全て０”のスペクトラムとセレク
タ１６−３を用いて置換する。

−例として、以下の（１）式で定められる係数Ｃを導入
し、擬似スペクトラムを判断する。

式＋１１では、１ブロツクが５係数からなるとし、５Ｓ
（ｉ＝１〜５）は１ブロツク内におけるＦＦＴ係数の値
（複素数値）を示す。前記第３図の場合において、雑音
の影響を無視したとき、擬似スペクトラムに対するＣは
“０″となる。一方、現実の音声スペクトラムでは、隣
接する係数は何らかの相関を持ち、Ｃはｌに近い値を示
すので、判定が可能になる。擬似スペクトラムブロック
内の係数の配列は、当係散Ｃが小さくなるような配列で
あれば、特に前記第３図の例に従う必要はなく、各ブロ
ック毎に独立に定めてもよい。

なお、擬似スペクトラムブロック内の係数の配列が、特
定の数種に限定される場杏には、２通りの閾値との比較
によってブロック内のスペクトラムの有無をｖ２１！ｌ
ａして擬似スペクトラムを判定する判定回路を、上記の
代りに採用してもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、音声スペ
クトラムのうちのエネルギーの小さな部分を擬似スペク
トラムと置換することにより、秘話音声に原音声の抑揚
、無声、摩擦音といった特徴を残留させることがないの
で、秘話効果を一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は本
発明により伝送された秘話信号を受信する受信側の構成
例を示すブロック図、第３図は本発明において採用され
る擬似スペクトラムの挿入規則を説明するための周波数
スペクトラム配列図、第４図は本発明に用いられる同期
信号の伝送を説明するための周波数配列図、第５図は第
１図の実施例に用いられる擬似スペクトラム挿入回路の
具体例を説明するためのブロック図、第６図は第２図の
受信側構成例に用いられる擬似スペクトラム除去回路の
１例を朱すブロック図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）時系列信号である音声に直交変換を施して得られ
   る周波数スペクトラムを周波数軸上で複数のブロックに
   分割し、各ブロックのうち予め定めた電力値より小さな
   電力値を有するブロックを適応的に擬似スペクトラムと
   置換して得られるスペクトラムに対して予め定めた規則
   に従って周波数軸でスペクトラムの入換えを行い、その
   入換えを施されたスペクトラムに対し逆直交変換を施し
   て得られる時系列信号を伝送することを特徴とする秘話
   方式。
2. （２）前記直交変換が高速フーリエ変換（ＦＦＴ）であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の秘話方
   式。
3. （３）前記直交変換が高速アダマール変換であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の秘話方式。