JPS624021B2 - - Google Patents

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JPS624021B2
JPS624021B2 JP55055509A JP5550980A JPS624021B2 JP S624021 B2 JPS624021 B2 JP S624021B2 JP 55055509 A JP55055509 A JP 55055509A JP 5550980 A JP5550980 A JP 5550980A JP S624021 B2 JPS624021 B2 JP S624021B2
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JP
Japan
Prior art keywords
circuit
output
spectrum
signal
obtaining
Prior art date
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Expired
Application number
JP55055509A
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Japanese (ja)
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JPS56153862A (en
Inventor
Keiichi Sakurai
Keiichiro Koga
Takuo Muratani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KDDI Corp
Original Assignee
Kokusai Denshin Denwa KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Kokusai Denshin Denwa KK filed Critical Kokusai Denshin Denwa KK
Priority to JP5550980A priority Critical patent/JPS56153862A/en
Publication of JPS56153862A publication Critical patent/JPS56153862A/en
Publication of JPS624021B2 publication Critical patent/JPS624021B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04KSECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K1/00Secret communication
    • H04K1/04Secret communication by frequency scrambling, i.e. by transposing or inverting parts of the frequency band or by inverting the whole band

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はスペクトル入換による音声信号の秘話
伝送装置に係り、特に高い秘話性を要求される通
信に適した秘話伝送装置に関する。 従来の秘話伝送装置には、大別して時間軸上で
スクランブルを行う装置と周波数軸上でスクラン
ブルを行う装置の2つがある。 前者の装置として、(i)…音声信号を時間的にブ
ロツクに区切つて1ブロツク内でサンプル値の順
序を入換える装置、(ii)…サンプル値の極性を変え
る装置等があり、さらに後者の装置に属するもの
として、(iii)…周波数反転法による装置、(iv)…音声
信号を周波数軸上で複数個の周波数スロツトに分
割し、これらのスロツトを予め定められた規則に
従つて入換えたり、1つのスロツト内で周波数を
反転する装置、(v)前記の(iv)の入換の規則を時間的
に変える装置等がある。 秘話装置の特性を評価する基準として、暗号
化キーおよび復号化キーの選択の多様性、暗号
化キーと復号化キーとが対応しない場合の秘話
性、暗号化キーに対して復号化キーが正しく選
択されて復号された場合の音声の品質、装置の
規模等が考えられる。 上述した従来装置の(i)、(ii)の場合、秘話性を高
めるための順序の入換や極性の反転の頻度を大き
くすると、スクランブルを行つたスクランブル出
力信号は白色雑音になり、伝送路の周波数特性に
よりデスクランブルを行つた音声の明瞭度が悪く
なるという欠点がある。また、(iii)の周波数反転法
は解読が簡単であり、(iv)の装置は、秘話性を高め
ようとする周波数スロツトの帯域幅を小さくしな
ければならないので、鋭い周波数特性を持つフイ
ルターが多数必要となるため回路の規模が大きく
なるという欠点がある。さらに、(v)のようにスロ
ツトの入換を時間的に変化させる装置では、(iv)に
比べて解読は困難となるが、狭帯域フイルターの
時間的応答が遅いため、デスクランブル出力信号
において、スロツト入換順序の切換すなわち狭帯
域フイルタの切換えによる雑音が大きいという欠
点がある。 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、上記の(v)の概念に基づくものである
が、狭帯域フイルターを使わずに音声信号に高速
フーリエ変換(FFT)あるいは、高速アダマー
ル変換(FHT)を施してそのスペクトルを入換
えた後その逆変換を行つて伝送し、受信側では再
びFFT又はFHTを行つて送信側の入換えを復元
した後FFT又はFHTの逆変換を行つて復号信号
を得るようにした音声信号の秘話装置を提供する
ものである。 この装置では、FFT(あるいはFHT)のポイ
ント数を大きくすることによりスペクトルの数が
増えるため、従来技術に比べて暗号化、復号化を
行なう際のキーの数を多くすることが容易であ
り、解読を一層困難にし、秘話性を高めることが
できる。また、狭帯域フイルターを用いる従来技
術の場合、スロツト数と同じ数の変調器を使う装
置等によりスロツト入換を行なつていたが、本発
明ではサンプル値を扱うため入換は演算処理によ
り簡単に行なえる効果がある。さらに、なまつた
インパルスレスポンスを持つ狭帯域フイルターを
用いないため、デスクランブル出力信号において
スペクトル入換順序の切換による雑音を小さくす
ることができるなどの利点を有する。 以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。 第1図は、音声信号に施す直交変換として高速
フーリエ変換(FHT)を適用した一実施例を示
す。図においては、1は入力端子、2はFFT
(高速フーリエ変換)回路、3はスペクトル入換
回路、4はIFFT(逆高速フーリエ変換)回路、
5は合成回路、6はスペクトル入換制御回路、7
はタイミング発生回路、8は同期用信号発生回
路、9は出力端子を示す。 入力端子1から入力された4KHz帯域の音声信
号は、FT回路2により周波数軸上の信号に変換
されスペクトルを発生する。このスペクトルはス
ペクトル入換回路3によりスペクトル入換制御回
路6が指示する予め定まつた規則により入換えら
れ、この後IFFT回路4により時系列信号に戻さ
れ、さらに、各フレームを識別するための同期用
信号と合成されて4KHz帯域のスクランブルを行
つたスクランブル出力信号として出力端子9に出
力される。以上の動作は、タイミング発生回路7
によつて制御されている。また、この実施例では
FFT回路2およびIFFT回路4は同一のFFT回路
を時分割的に使用してもよい。 第2図に第1図で示したスペクトル入換回路3
とスペクトル入換制御回路6の構成例を示し、ス
ペクトルの入換動作を詳細に説明する。 第2図において、10は第1図のFFT回路2
からの出力(スペクトル)を記憶している
RAM、11は入換キーを記憶しているROM、1
2は入換えられたスペクトルを記憶している
RAM、13は入換キーの番号を示すカウンタ、
14はROM11のアドレスを示すカウンタを示
す。さらに、破線又は実線で区分された3つの部
分はそれぞれ、第1図のタイミング発生回路7、
入換制御回路6、スペクトル入換回路3に相当し
ており、RAM12のデータがIFFT回路4へ出力
される。 また、第1表は第2図の動作説明の補助として
使用するもので、第2図のROM11の内容を、
スペクトル数が8個、入換キーが4種類あると仮
定して示している。第1表において、アドレスは
5ピツトで表わされ、上位2ビツトはキーの番号
と対応し、下位3ビツトは0〜7番目のスペクト
ルと対応する。例えば、10進0番目のキーにおい
ては、各スペクトルはスクランブルにより4→
0、3→1、5→2、2→3、6→4、1→5、
7→6、0→7の如くそれぞれ入換えられ、デス
クランブルにより7→0、5→1、3→2、1→
3、0→4、2→5、4→6、6→7の如くそれ
ぞれ入換えられ元に戻ることを表わしている。 第2図の回路の動作を次に説明する。最初に使
用するキーの番号を13にセツトする。例えば13の
内容が“10”であると仮定する。カウンタ14の
上位2ビツトにはカウンタ13と同じビツトパタ
ンをセツトし、下位3ビツトは“000”にリセツ
トされた状態から動作を開始する。この5ビツト
(10000)がROM11のアドレスとなる。第1表
からわかるように、ROM11から読み出される
値は5(101)であり、これがRAM10のアドレ
スとなる。これから読み出される値(第5番目の
スペクトルの値)を、カウンタ14の下位3ビツ
ト(000)をアドレスとしてRAM12に書きこ
む。次に、タイミングパルス発生器7からタイミ
ングパルスが出てカウンタ14に“1”が加算さ
れて“10001”となり、上と同じ動作が繰り返さ
れる。8個のスペクトルの入換が終わる
The present invention relates to a confidential transmission device for audio signals using spectrum swapping, and particularly to a confidential transmission device suitable for communications requiring high privacy. Conventional confidential message transmission devices can be roughly divided into two types: devices that scramble on the time axis and devices that scramble on the frequency axis. The former devices include (i) devices that temporally divide the audio signal into blocks and change the order of sample values within each block, and (ii) devices that change the polarity of sample values. As belonging to the equipment, (iii)...device using frequency inversion method, (iv)...device that divides the audio signal into a plurality of frequency slots on the frequency axis and replaces these slots according to a predetermined rule. There are also devices that invert the frequency within one slot, and (v) devices that temporally change the switching rule in (iv) above. Criteria for evaluating the characteristics of a privacy device include diversity in the selection of encryption keys and decryption keys, confidentiality when the encryption key and decryption key do not correspond, and whether the decryption key is correct for the encryption key. The quality of the audio when it is selected and decoded, the scale of the device, etc. can be considered. In the case of (i) and (ii) of the conventional device described above, if the frequency of order shuffling and polarity reversal is increased to improve confidentiality, the scrambled output signal becomes white noise and the transmission path The disadvantage is that the intelligibility of the descrambled voice deteriorates due to the frequency characteristics of the descrambled voice. In addition, the frequency inversion method (iii) is easy to decode, and the device (iv) requires a narrow bandwidth of the frequency slot to improve confidentiality, so a filter with sharp frequency characteristics is used. Since a large number of them are required, the disadvantage is that the scale of the circuit becomes large. Furthermore, in a device like (v) that changes slot exchange over time, decoding is more difficult than in (iv), but because the temporal response of the narrowband filter is slow, the descrambled output signal However, there is a drawback that noise is large due to switching of the slot switching order, that is, switching of the narrow band filter. The present invention has been made in view of the drawbacks of the prior art described above, and is based on the concept (v) above. After applying the Hadamard transform (FHT) and transposing the spectrum, the inverse transform is performed and transmitted, and the receiving side performs FFT or FHT again to restore the transposing on the transmitting side, and then performs the inverse transform of FFT or FHT. The purpose of the present invention is to provide a voice signal secrecy device in which a decoded signal is obtained by decoding the voice signal. In this device, the number of spectra increases by increasing the number of FFT (or FHT) points, so it is easier to increase the number of keys for encryption and decryption compared to conventional technology. It can make deciphering even more difficult and increase confidentiality. Furthermore, in the case of conventional technology using narrowband filters, slot swapping was performed using a device that uses the same number of modulators as the number of slots, but in the present invention, since sample values are handled, swapping can be easily performed using arithmetic processing. There is an effect that can be done. Furthermore, since a narrow band filter with a blunt impulse response is not used, there is an advantage that noise due to switching of the order of spectrum switching can be reduced in the descrambled output signal. The present invention will be explained in detail below using the drawings. FIG. 1 shows an embodiment in which fast Fourier transform (FHT) is applied as orthogonal transform to an audio signal. In the figure, 1 is the input terminal, 2 is the FFT
(Fast Fourier Transform) circuit, 3 is a spectrum switching circuit, 4 is an IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) circuit,
5 is a synthesis circuit, 6 is a spectrum switching control circuit, 7
Reference numeral 8 indicates a timing generation circuit, 8 indicates a synchronization signal generation circuit, and 9 indicates an output terminal. An audio signal in the 4KHz band inputted from the input terminal 1 is converted into a signal on the frequency axis by the FT circuit 2 to generate a spectrum. This spectrum is swapped by the spectrum swapping circuit 3 according to a predetermined rule instructed by the spectrum swapping control circuit 6, and then converted back into a time series signal by the IFFT circuit 4. It is combined with the synchronization signal and output to the output terminal 9 as a scrambled output signal in the 4KHz band. The above operation is performed by the timing generation circuit 7.
controlled by. Also, in this example
The FFT circuit 2 and the IFFT circuit 4 may use the same FFT circuit in a time-sharing manner. Figure 2 shows the spectrum switching circuit 3 shown in Figure 1.
A configuration example of the spectrum switching control circuit 6 will be shown, and the spectrum switching operation will be explained in detail. In Fig. 2, 10 is the FFT circuit 2 of Fig. 1.
remembers the output (spectrum) from
RAM, 11 is ROM that stores the exchange key, 1
2 remembers the swapped spectrum
RAM, 13 is a counter indicating the replacement key number,
14 indicates a counter indicating the address of the ROM 11. Furthermore, the three parts divided by broken lines or solid lines are the timing generation circuit 7 in FIG.
It corresponds to the switching control circuit 6 and the spectrum switching circuit 3, and data in the RAM 12 is output to the IFFT circuit 4. Table 1 is used to assist in explaining the operation in Figure 2, and the contents of the ROM 11 in Figure 2 are as follows:
The diagram is shown assuming that there are eight spectra and four types of exchange keys. In Table 1, the address is represented by 5 pits, the upper 2 bits correspond to the key number, and the lower 3 bits correspond to the 0th to 7th spectra. For example, in the 0th decimal key, each spectrum is scrambled 4→
0, 3 → 1, 5 → 2, 2 → 3, 6 → 4, 1 → 5,
7 → 6, 0 → 7, and by descrambling, 7 → 0, 5 → 1, 3 → 2, 1 →
3, 0 → 4, 2 → 5, 4 → 6, 6 → 7, etc., respectively, indicating that they are exchanged and returned to their original state. The operation of the circuit shown in FIG. 2 will now be described. Set the number of the first key to be used to 13. For example, assume that the content of 13 is "10". The upper two bits of the counter 14 are set to the same bit pattern as the counter 13, and the lower three bits are reset to "000" before starting operation. These 5 bits (10000) become the address of the ROM 11. As can be seen from Table 1, the value read from the ROM 11 is 5 (101), which becomes the address of the RAM 10. The value to be read out (the value of the fifth spectrum) is written into the RAM 12 using the lower three bits (000) of the counter 14 as an address. Next, a timing pulse is output from the timing pulse generator 7, and "1" is added to the counter 14 to become "10001", and the same operation as above is repeated. The replacement of 8 spectra is completed.

【表】【table】

【表】 と、カウンタ14は“10000”にリセツトされ
る。数フレーム同じキーで入換えを行なうと、カ
ウンタ13に“1”が加算されて“11”になり、
10進表示「3」のキーにより入換えを行なうこと
になる。なお、N点についてFFTを行なう場
合、1フレームはN個のサンプル値から構成され
る。数フレームに亘つて10進表示「3」のキーで
入換操作を行なうと、カウンタ13は“00”にリ
セツトされ、10進表示「0」のキーを使うことに
なる。 以上の動作を繰返すことにより、秘話性の高い
音声信号のスクランブルが可能となる。 次に、本発明により送出された信号を受信する
場合の受送信間の同期(フレーム同期)の1例に
ついて説明する。 受信側に同期情報を知らせる方法としては、い
くつか考えられるが、ここでは音声帯域の外にパ
イロツト信号を入れる方法をとる。第3図で
は音声帯域下限周波数、は上限周波数、c
は同期信号搬送波周波数、は伝送路帯域上限
周波数、sはサンプリング周波数を表わしてい
るが、図のように周波数cなる搬送波をフレー
ム周波数rrs/N(N…FFTのポ
イント数)で数十Hz程度〕の正弦波で変調した信
号をの帯域内に入れる方法をとる。こ
の信号は、同期用信号発生回路8で作成されてス
クランブル信号と合成回路5で合成される。 第4図に、本発明装置により伝送された信号を
受信するための受信側における回路の1例を示
す。図において、15は入力端子、16は同期信
号除去用フイルター、17は同期信号抽出回路、
18は出力端子を示し、15にはスクランブル信
号が入力され、18からは復号された音声信号が
出力される。その他の2a,4a,6a,7aは
第2図に示した実施例の2、4、6、7とほぼ同
一のものである。ただ、本実施例と第2図に示し
た送信側の実施例との違いは、スペクトル入換回
路3の内に設けられるROM11の内容が第1表
の最右列のデータが書き込まれていることであ
る。よつて詳しい説明は省略する。 なおスペクトルの入換に関して次の点が考えら
れる。 (イ) 第3図に示すように、伝送路帯域が
で同期用信号の帯域としてまで必
要な時、音声信号において重要な帯域が
の中におさまるように入換える必要があ
る。 (ロ) 音声信号のサンプリング周波数をs、サン
プル値をVi(i=0、1、……)として、N
点のFFTを施した場合得られるスペクトルSk
となるが、次式 から解るように、Sk(k=0、……、N/2)
が 0〜/2の周波数に対応しており、
[Table] Then, the counter 14 is reset to "10000". When exchanging several frames with the same key, "1" is added to the counter 13 and becomes "11".
Replacement will be performed using the key with decimal display "3". Note that when performing FFT on N points, one frame is composed of N sample values. If a replacement operation is performed using the key with decimal representation "3" over several frames, the counter 13 will be reset to "00" and the key with decimal representation "0" will be used. By repeating the above operations, it becomes possible to scramble a highly confidential audio signal. Next, an example of synchronization between reception and transmission (frame synchronization) when receiving a signal sent out according to the present invention will be described. There are several possible methods of notifying the receiving side of the synchronization information, but here we will use a method of inputting a pilot signal outside the audio band. 1 in Figure 3
is the voice band lower limit frequency, 2 is the upper limit frequency, c
is the synchronization signal carrier frequency, 3 is the transmission line band upper limit frequency, and s is the sampling frequency.As shown in the figure, the carrier wave with frequency c is the frame frequency r [ r = s / N (N...number of FFT points) A method is used in which a signal modulated with a sine wave of about several tens of Hz is placed within two to three bands. This signal is generated by the synchronization signal generating circuit 8 and combined with the scramble signal by the combining circuit 5. FIG. 4 shows an example of a circuit on the receiving side for receiving signals transmitted by the apparatus of the present invention. In the figure, 15 is an input terminal, 16 is a synchronization signal removal filter, 17 is a synchronization signal extraction circuit,
Reference numeral 18 indicates an output terminal, from which a scrambled signal is input, and from 18 a decoded audio signal is output. The other parts 2a, 4a, 6a, and 7a are almost the same as 2, 4, 6, and 7 of the embodiment shown in FIG. However, the difference between this embodiment and the transmitting embodiment shown in FIG. 2 is that the data in the rightmost column of Table 1 is written in the ROM 11 provided in the spectrum switching circuit 3. That's true. Therefore, detailed explanation will be omitted. The following points can be considered regarding spectrum swapping. (b) As shown in Figure 3, the transmission line band is 1 ~
3 , when 2 to 3 are required as the synchronization signal band, the important band for the audio signal is 1 to 3.
It is necessary to replace it so that it fits within 2 . (b) Let the sampling frequency of the audio signal be s and the sample value be Vi (i=0, 1,...), then N
Spectrum S k obtained when point FFT is applied
teeth However, the following formula As can be seen from, S k (k=0, ..., N/2)
corresponds to frequencies from 0 to s /2,

【式】 (k=1、……、N/2−1)は負の周波数に対応 しいて、S〓-kと複素共役になつている。そこ
で、次のようにして演算の簡単化を図る。すな
わち、 k=0〜N/2−1のスペクトルのみFFTに より値を求め、図2のRAM10に記憶する。
これにスペクトル入換を行なつてRAM12に
記憶するが、 k=N/2+1〜N−1のスペクトルに関しは、そ れぞれに対応する正の周波数スペクトルの虚数
部の符号を反転したものをRAM12への入力
とする。 第5図に、第2図を修正して演算の簡単化を図
つた実施例を示す。第5図において、19はアド
レス変換用ROM、20はAND回路、21はAND
回路20の出力が“1”のときのみデータを符号
反転させる回路である。また、表2−1〜2−4
は第5図の動作説明の補助として使用するもの
で、RAMおよびROMの内容を示す。 この実施例においては、FFTのポイント数は
8点(N=8)で、ROM11には4種類の入換
キーが記憶されており(表2−1)、RAM10に
はK=0〜N/2−1のスペクトルが記憶されている (表2−2)。表2−3には表2−1における10進
表示「1」のキーでスクランブルを行うと仮定し
た場合のRAM12の内容を示す。表2−4に
は、14のカウンターの下位4ビツトを変換して
RAM12のアドレスとして用いるため、アドレ
ス変換用ROM19の内容を示す。
[Formula] (k=1,...,N/2-1) corresponds to negative frequencies and is a complex conjugate with S〓 -k . Therefore, the calculation will be simplified as follows. That is, the values of only the spectra of k=0 to N/2-1 are determined by FFT and stored in the RAM 10 in FIG.
This is subjected to spectrum swapping and stored in the RAM 12, but for the spectra from k=N/2+1 to N-1, the corresponding positive frequency spectra with their imaginary parts inverted in sign are stored in the RAM 12. Use as input. FIG. 5 shows an embodiment in which FIG. 2 is modified to simplify calculations. In Figure 5, 19 is an address conversion ROM, 20 is an AND circuit, and 21 is an AND circuit.
This circuit inverts the sign of data only when the output of the circuit 20 is "1". Also, Tables 2-1 to 2-4
is used as an aid to the explanation of the operation in FIG. 5, and shows the contents of RAM and ROM. In this embodiment, the number of FFT points is 8 (N=8), the ROM 11 stores four types of exchange keys (Table 2-1), and the RAM 10 stores K=0 to N/ The spectrum of 2-1 is stored (Table 2-2). Table 2-3 shows the contents of the RAM 12 when it is assumed that scrambling is performed using the key with decimal representation "1" in Table 2-1. Table 2-4 shows the conversion of the lower 4 bits of the 14 counters.
The contents of the address conversion ROM 19 are shown to be used as addresses of the RAM 12.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】 この第5図の回路の動作を次に説明する。表2
−1の10進表示「1」のキーを使う場合、カウン
タ14は“010000”から始まるが、今途中の過程
を考え、カウンタ14が“011000”であるとす
る。この上位4ビツト“0110”をアドレスとし
て、ROM11から読み出されるデータは“11”
であり、RAM10のアドレスは“110”でRe
(S3)がデータとして出力される。このデータを
RAM12へ書き込むのであるが、そのアドレス
としそてはカウンタ14の下位4ビツトから
ROM19により変換されたアドレス(すなわち
“0100”)を用いる。 次に、カウンタ14に“1”が加算されて
“011001”となるが、ROM11,RAM10のア
ドレスは変わらずROM19のアドレスが
“1001”となる。従つてRAM12のアドレス
“1100”にRe(S3)が記憶される。これは負の周
波数のスペクトルの実数部を記憶する役割をも
つ。カウンタ14が加算されて“011010”となる
と、RAM10のアドレスは“111”となり、Im
(S3)が出力される。これはRAM12のアドレス
“0101”(すなわちROM19においてアドレス
“1010”の出力)に記憶される。次に、カウンタ
14に“1”が加算されて“011011”となると、
RAM12のアドレス“1101”の所にデータが記
憶されることになる。この場合、AND回路20
の出力は“1”となり、符号反転器21によりデ
ータが符号反転されるため、−Im(S3)が記憶さ
れることになる。次に、カウンタ14に“1”が
加算されると、“011100”となり、ROM11のア
ドレスが“0111”となり、次のスペクトル入換を
行なうことになり、以上のことが繰り返される。 なお、表2−4においてデータ内容が××××
となつているが、これは“0000”、“0001”、
“1000”、“1001”以外の適当な値でよいことを示
す。この個所は、K=0に対する負の周波数成分
に対応するものであり、書き込みは不要である
が、回路の簡単化のためRAM12の適当なアド
レスに記憶する。(この記憶されたアドレスに
は、後に正しい値が書き込まれるため差し支えな
い) 上述のスペクトル入換により、RAM12のア
ドレス“0000”〜“0111”、“1010”、“1111”にス
ペクトル値が記憶されるが、“1000”および
“1001”はK=N/2のスペクトルを表わすため
リセツト時に0にクリアしておき、書き込みをし
ないようにしておく。 FFTの場合は、1フレーム内での時系列信号
が無限にくり返した場合のスペクトルが得られる
ため、実際の周波数と完全には一致しない。従つ
て、伝送路を通過後デスクランブルをした時歪み
が生ずるが、FFTのポイント数を数十点以上に
取ればその影響は小さく問題はない。 次に音声信号に施す直交変換として高速アダマ
ール変換(FHT)を適用する場合について説明
する。回路構成は、FFTの場合と全く同様で単
に第1図のFFT回路2がFHT(高速アダマール
変換)回路に、また、IFFT回路4がIFHT(逆
高速アダマール変換)回路に代るだけである。 スペクトルに関しても、FFTの場合と若干異
なる。すなわち、音声信号のサンプリング周波数
sとしてN点のウオルシユ型FHTを施した場
合(s/Nとする)、得られるスペクトル
k(k=0、…、N−1)において、S0は直流
分の大きさ、S1は周波数の正弦波成分、S2
周波数の余弦波成分、S3は周波数2の正
弦波成分、S4は周波数2の余弦波成分、…
…、SN-1は周波数N/2・の正弦波成分に
対応しており実数値であることがFFTと異な
る。 FFTとFHTを比較した場合、次の2点が特徴
として考えられる。 (a) 演算方式に関しては、加減算のみからなる
FHTの方が簡単である。 (b) スペクトルに関しては、FFTの方が実際の
周波数に近いためデスクランブル時の音質がす
ぐれている。 以上述べたように、本発明装置は音声信号に高
速フーリエ変換、あるいは高速アダマール変換を
施してスクランブルして伝送路に送出するもので
あるから、キー選択の多様性に伴う高度の秘話
性、復号時の音声品質、装置の規模の点ですぐれ
ていることは明らかである。
[Table] The operation of the circuit shown in FIG. 5 will be explained next. Table 2
When using the decimal representation "1" key of -1, the counter 14 starts from "010000", but considering the process currently in progress, assume that the counter 14 is "011000". Using these upper 4 bits “0110” as an address, the data read from ROM11 is “11”
The address of RAM10 is “110” and Re
(S 3 ) is output as data. This data
It is written to RAM 12, and the address starts from the lower 4 bits of counter 14.
The address converted by the ROM 19 (ie, "0100") is used. Next, "1" is added to the counter 14 to become "011001", but the addresses of ROM 11 and RAM 10 remain unchanged, and the address of ROM 19 becomes "1001". Therefore, Re(S 3 ) is stored at address “1100” in the RAM 12. This has the role of storing the real part of the spectrum of negative frequencies. When the counter 14 is added to “011010”, the RAM 10 address becomes “111” and Im
(S 3 ) is output. This is stored at address "0101" in RAM 12 (ie, output at address "1010" in ROM 19). Next, when "1" is added to the counter 14 and becomes "011011",
Data will be stored at address "1101" in RAM 12. In this case, AND circuit 20
The output becomes "1" and the sign of the data is inverted by the sign inverter 21, so that -Im(S 3 ) is stored. Next, when "1" is added to the counter 14, it becomes "011100", the address of the ROM 11 becomes "0111", the next spectrum exchange is performed, and the above steps are repeated. In addition, in Table 2-4, the data content is
However, this is “0000”, “0001”,
Indicates that any appropriate value other than "1000" or "1001" may be used. This location corresponds to the negative frequency component for K=0 and does not require writing, but is stored at an appropriate address in the RAM 12 to simplify the circuit. (There is no problem because the correct value will be written to this stored address later.) By the above spectrum swapping, the spectrum value is stored in the RAM 12 addresses “0000” to “0111”, “1010”, and “1111”. However, since "1000" and "1001" represent the spectrum of K=N/2, they are cleared to 0 at the time of reset so that they are not written. In the case of FFT, a spectrum is obtained when a time-series signal within one frame is repeated infinitely, so it does not perfectly match the actual frequency. Therefore, distortion occurs when descrambling is performed after passing through the transmission path, but if the number of FFT points is set to several tens or more, the effect is small and there is no problem. Next, a case will be described in which a fast Hadamard transform (FHT) is applied as an orthogonal transform to an audio signal. The circuit configuration is exactly the same as in the case of FFT, only that the FFT circuit 2 in FIG. 1 is replaced with an FHT (fast Hadamard transform) circuit, and the IFFT circuit 4 is replaced with an IFHT (inverse fast Hadamard transform) circuit. The spectrum is also slightly different from that of FFT. That is, when the sampling frequency of the audio signal is s and the N-point Walsh type FHT is applied ( 0 = s / N), in the resulting spectrum S k (k = 0, ..., N-1), S 0 is the magnitude of the DC component, S 1 is the sine wave component of frequency 0 , S 2 is the cosine wave component of frequency 0 , S 3 is the sine wave component of frequency 20 , S 4 is the cosine wave component of frequency 20 ,...
..., S N-1 corresponds to a sine wave component with a frequency of N/ 2.0 , and differs from FFT in that it is a real value. When comparing FFT and FHT, the following two points can be considered as characteristics. (a) Regarding the calculation method, it consists only of addition and subtraction.
FHT is easier. (b) Regarding the spectrum, FFT is closer to the actual frequency, so the sound quality during descrambling is better. As described above, the device of the present invention performs fast Fourier transform or fast Hadamard transform on the audio signal, scrambles it, and sends it out to the transmission path. It is clear that the system is superior in terms of audio quality and scale of equipment.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の送信側実施例を示すブロツク
図、第2図、第5図は本発明に用いる回路の具体
例を示すブロツク図、第3図は本発明による伝送
信号を説明するための周波数配列図、第4図は本
発明により伝送された信号の受信のための受信側
回路例を示すブロツク図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a transmitting side embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 5 are block diagrams showing specific examples of circuits used in the present invention, and FIG. 3 is for explaining a transmission signal according to the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing an example of a receiving side circuit for receiving signals transmitted according to the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 伝送すべき音声信号に高速フーリエ変換を施
してスペクトル配列を作成する第1のFFT手段
と、その作成されたスペクトルの配列を予め定め
る規則に従つて入換を行つたスクランブル出力を
得る第1の入換手段と、該スクランブル出力に逆
高速フーリエ変換を施した信号を伝送路に送出す
る第1のIFFT手段と、該伝送路により伝送され
た信号に高速フーリエ変換を施してスペクトル配
列を作成する第2のFFT手段と、その作成され
たスペクトルの配列に対し前記予め定める規則に
従う入換を復元するための再入換を行つたスクラ
ンブル出力を得る第2の入換手段と、該スクラン
ブル出力に逆高速フーリエ変換を施して復号出力
を得る第2のIFFT手段とを備えたことを特徴と
する音声信号の秘話伝送装置。 2 伝送すべき音声信号に高速アダマール変換を
施してスペクトル配列を作成する第1のFHT手
段と、その作成されたスペクトルの配列を予め定
める規則に従つて入換を行つたスクランブル出力
を得る第1の入換手段と、該スクランブル出力に
逆高速アダマール変換を施した信号を伝送路に送
出する第1のIFHT手段と、該伝送路により伝送
された信号に高速アダマール変換を施してスペク
トル配列を作成する第2のFHT手段を、その作
成されたスペクトルの配列に対し前記予め定める
規則に従う入換を復元するための再入換を行つた
スクランブル出力を得る第2の入換手段と、該ス
クランブル出力に逆高速アダマール変換を施して
復号出力を得る第2のIFHT手段とを備えたこと
を特徴とする音声信号の秘話伝送装置。
[Claims] 1. A first FFT means that performs fast Fourier transform on an audio signal to be transmitted to create a spectral array, and permutes the created spectral array according to a predetermined rule. a first switching means for obtaining a scrambled output; a first IFFT means for transmitting a signal obtained by subjecting the scrambled output to an inverse fast Fourier transform to a transmission path; a second FFT means for generating a spectral array by performing a spectral array; and a second transposition for obtaining a scrambled output by re-commuting the created spectral array to restore the transposition according to the predetermined rule. and second IFFT means for performing inverse fast Fourier transform on the scrambled output to obtain a decoded output. 2. A first FHT means for creating a spectral array by subjecting the audio signal to be transmitted to a fast Hadamard transform, and a first means for obtaining a scrambled output by permuting the created spectral array according to a predetermined rule. a first IFHT means for transmitting a signal obtained by subjecting the scrambled output to an inverse fast Hadamard transform to a transmission path, and creating a spectral array by performing a fast Hadamard transform to the signal transmitted by the transmission path. a second shuffling means for obtaining a scrambled output by reshuffling the created spectrum array to restore shuffling according to the predetermined rule; and a second shuffling means for obtaining a scrambled output. and a second IFHT means for obtaining a decoded output by performing inverse fast Hadamard transform on the voice signal.
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IEEE TRANSACTION ON ACOSTICS SPEECH AND SIGNAL PROCESSING=1979M4 *

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