JPH0446025B2

JPH0446025B2 -

Info

Publication number: JPH0446025B2
Application number: JP57006972A
Authority: JP
Inventors: Michimasa Komatsubara; Toshihiko Waku; Hiroshi Yasuda; Takeshi Fukami; Masakatsu Toyoshima
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1982-01-20
Filing date: 1982-01-20
Publication date: 1992-07-28
Also published as: JPS58124343A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は音声秘話信号の伝送方法に関する。

一般に無線通信では、原則として受信者を制限
できないため秘密を要する通信あるいは送信者と
受信者がある特定の契約の上で成立している通信
等に於いては、暗号を用いた秘話通信方法が有効
である。

秘話方式は、大別して周波数軸上でスクランブ
ルを行う方式と、時間軸上でスクランブルを行う
方式の２つがある。

前者の方法としては、(1)、周波数を反転する方
法、(2)、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れ換えたり、１つのスロツ
ト内で周波数を反転する方法、(3)、前記(2)の入れ
換えの規則を時間的に変える方法等がある。

又、後者の方法に属するものとして、(4)、音声
信号のサンプル値の極性をある規則に従つて変え
る方法、(5)、音声信号を時間的にフレームに区切
つて１フレーム内でサンプル値の順序を入れ換え
る方法、(6)、上記(5)と同様に音声信号をフレーム
に区切るが、１フレーム内ではサンプル値の順序
の入れ換えはせず、数フレーム内でフレームの順
序の入れ換えを行う方法等がある。

ところで、上述の如き従来方式の場合、いずれ
も下記のような種々の欠点がある。即ち、(1)の方
式では、受信者と同じ復調装置をもつていれば解
読できるという点で秘話性は非常に低く、(2)の方
式では、回路規模の点からスロツトの数をあまり
大きくできないため秘話性が低い。(3)の方式で
は、上記(2)の方式と同様複数の周波数スロツトに
分割するためのバンドパスフイルタがスロツトの
数だけ含まれているが、スロツトの帯域幅が狭い
程その時間応答は尾を引くことになる。従つて、
スロツトの入れ換え順序を変化させるとデスクラ
ンブル過程では、前フレームに於ける順序入れ換
えの影響が残るためフレーム端付近で大きな雑音
が入ることになる。又、(4)、(5)の方式ではスクラ
ンブル信号は白色雑音に近くなり、元の音声信号
に比べて帯域が広がるため帯域制限された伝送路
を通るとデスクランブル時の音声に歪が生ずると
いう欠点がある。更に(6)の方式では、１フレーム
内のサンプル値は変化しないため帯域の広がりが
少なく、上記(5)の方式に比較してデスクランブル
時の歪は小さいが、フレーム数を数十ミリ秒とし
て秘話性を高めようとすると、１つの入れ換えを
行うフレームの数を大きくしなければならないの
で通話時の遅れが大きくなる。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
で、音声を周波数シフトする方式で上述したした
従来方式に比較して秘話性が高く、またスロツト
に分割していないのでつなぎ部分がないために音
声品質を損なうことがなく、しかも音声秘話性が
一層向上した音声秘話信号伝送方法を提供するも
のである。

以下、この発明の一実施例を第１図及び第２図
に基づいて詳しく説明する。

第１図はこの発明が使用されるエンコーダ側の
一例を示すもので、同図に於いて、１は音声信号
が供給される入力端子、２はこの入力端子１から
音声信号が供給される移相回路網であつて、この
移相回路網２の出力側には所定の位相差をもつた
２出力信号例えば0°の出力信号と−90°の出力信
号が取り出される。３，４はバランスドミキサー
であつて、夫々各一方の入力端には上述の0°の出
力信号、−90°の出力信号が供給され、各他方の入
力端には周波数が₀で位相が互いに異なる（0°と
−90°）２つのSSB用キヤリア信号が供給される。
これらの₀（0⁰）、₀（−90°）のSSB用キヤリア信
号はクロツク発生器５よりのクロツク周波数_cを
分周器６で１／N₀に分周して4₀の周波数を得た
後、更に分周器７で1/4に分周して作られる。従
つて、分周器６はその出力側に4₀の周波数が得
られるように予め分周比１／N₀が所定値に設定
されている。

８はミキサー３，４の出力信号を加算する加算
器、９は加算器８の出力信号が供給される帯域
波器であつて、この帯域波器９によつて残差キ
ヤリア信号成分あるいはUSB波の信号成分が除
去され、もつてその出力側にはLSB波の信号成
分のみが取り出される。このLSB波の信号はバ
ランスドミキサー１０の一方の入力端に供給さ
れ、このミキサー１０の他方の入力端には後述さ
れる周波数が₁又は₂の周波数シフト用キヤリア
信号が供給される。

このFSK波である₁、₂のキヤリア信号は次の
ようにして作られる。即ち、クロツク発生器５か
らのクロツク周波数_cを分周器１１で１／N₁に
して分周してその出力側に周波数が2₁の信号を
得ると共に分周器１２で１／N₂に分周してその
出力側に周波数が2₂の信号を得た後、これ等の
信号を切換回路１３で切換えてFSK波を得る。
このFSK波を更に分周器１４に供給し、ここで
１／２に分周する。従つて、分周器１４の出力側に
はFSK波である₁、₂のキヤリア信号が得られ、
この信号がミキサー１０の他方の入力端に供給さ
れる。

切換回路１３はコード発生器１５からの切換制
御信号Ｋによつて切り換えられる。例えばＫが０
のときは切換回路１３は接点ａ側に接続されてそ
の出力側に2₁の信号を出力し、一方、Ｋが１の
ときは切換回路１３は接点ｂ側に切り換えられ、
その出力側に2₂の信号を出力するように成され
ている。コード発生器１５の入力側にはクロツク
発生器５のクロツク周波数_cを分周器１６で１／
N_Kで分周した_Kのクロツク信号が供給される。
一方、コードキー１７よりコード発生器１５に予
め切換制御信号Ｋが設定されるように成されてお
り、従つて、分周器１６からのクロツク信号が入
力されるとコードキー１７で設定したコードに従
つて切換制御信号Ｋが切換回路１３に供給され、
上述のような切換動作が行われる。

このようにして得られたFSK波である₁、₂の
キヤリア信号と帯域波器９からの出力信号、即
ちLSB波をミキサー１０で混合することにより、
実質的にLSB波が₁、₂のキヤリア信号により変
調を受け、このミキサー１０の出力を低域波器
１８を通すことにより、その出力側には音声スク
ランブル信号S₀が取り出される。この音声スクラ
ンブル信号は加算器１９の一方の入力端に供給さ
れ、この加算器１９の他方の入力端には周波数_P
なる同期用キヤリア信号が供給される。この同期
用キヤリア信号は次のようにして作られる。即
ち、クロツク発生器５のクロツク周波数_Cを分周
器２０で１／N_Pに分周して_Pの同期用キヤリア
信号を作る。そしてこの_Pの同期用キヤリア信号
をアンド回路２１の一方の入力端に供給し、一方
クロツク発生器に５のクロツクに同期して、同期
信号発生器２２より同期信号Ｓを発生し、この同
期信号Ｓをアンド回路２１の他方の入力端に供給
し、実質的にこの同期信号Ｓで_Pの同期用キヤリ
ア信号を切換えて、アンド回路２１の出力側に_P
の同期用キヤリア信号を取り出し、加算器１９の
他方の入力端に供給する。尚、同期信号発生器２
２からの同期信号Ｓは、コード発生器１５にリセ
ツト用としても供給される。従つて、出力端子２
３には_Pの同期用キヤリア信号が付加されている
スクランブルされた音声信号S′₀が出力される。
このスクランブルされた音声信号は任意の伝送方
式で送信するようにする。尚、分周器１１，１
２，１６及び２０の分周比１／N₁、１／N₂、
１／N_K、１／N_Pはクロツク発生器５のクロツク
周波数_Cに対して夫々所定の周波数が取り出され
るように予め設定される。

次に本実施例の動作を説明する。今、入力端子
１に音声信号E_A(t)＝Acos atが入力されると、こ
の信号は移相回路網２に供給され、移相回路網２
の出力側には夫々次式で表わされるような信号が
取り出される。

E_AI(t)＝Acos at ……(1) E_AQ(t)＝Asin at ……(2) 即ち(1)式が位相0°の出力信号であり、(2)式が位
相−90°の出力信号である。

一方、クロツク周波数_Cを１／4N₀に分周して
ミキサー３，４に夫々供給される₀（0°）、₀（−
90°）のSSB用キヤリア信号は次式で表わされる。

E_CI(t)＝cosω₀t ……(3) E_CQ(t)＝sinω₀t ……(4) 従つて、ミキサー３には上記(1)式及び(3)式で表
わされる信号が供給され、一方ミキサー４には上
記(2)及び(4)式で表わされる信号が夫々に供給され
る。そしてミキサー３，４の出力側には次式で表
わされるような信号が取り出される。

E_AI(t)・E_CI(t)＝Ａ／２｛cos（ω₀＋ａ）ｔ＋
cos（ω₀−ａ）ｔ｝……(5) E_AQ(t)・E_CQ(t)＝−Ａ／２｛cos（ω₀＋ａ）ｔ
−cos（ω₀−ａ）ｔ｝……(6) これら(5)及び(6)式で表わされる信号を夫々加算
器８に供給して加算した後、帯域波器９を通す
とその出力側には次式で表わされるようなLSB
波が得られる。

〔LSB〕＝Acos（ω₀−ａ）ｔ ……(7) このLSB波はミキサー１０の一方の入力端に
供給される。

一方、クロツク発生器５からのクロツク周波数
_Cを夫々分周器１１及び１２で１／N₁、１／N₂
に分周して得た周波数2₁、2₂の信号を、切換回
路１３で切換えてFSK波を得る。この切換回路
１３の切換えはクロツク発生器５からのクロツク
周波数_Cから分周器１６で１／N_Kに分周したク
ロツクに基づき、キーコードに従つてコード発生
器１５より発生させたコード信号Ｋを切換回路１
３に供給して切り換える。例えばＫ＝０で2₁の
信号が選択され、Ｋ＝１で2₂の信号が選択され
る。

そして、この選択された2₁、2₂の信号を分周
器１４で1/2に分周してミキサー１０の一方の入
力端に周波数シフト用キヤリア信号として供給す
る。このときのミキサー１０の一方の入力端に供
給されるキヤリア信号をE_CS(t)とすると、この
E_CS(t)は次式で表わされる。

E_CS(t)＝（１−Ｋ）ccsω₁t＋Kcosω₂t ……(8) 但し上記(8)式に於いてω₀、ω₁、ω₂の関係は次
のように選ぶものとする。

Δω_S＝ω₁＋ω₂／２−ω₀、Δω_K＝ω₂−ω₁／２、Δ
ω_S＞Δω_K 従つて、帯域波器９からの信号、すなわち
LSB波と分周器１４からの周波数シフト用キヤ
リア信号、すなわちFSK波が供給されたミキサ
ー１０の出力側には次式で表わされるような信号
が得られる。

〔LSB〕・E_CS(t)＝Ａ／２〔（１−Ｋ）｛ccs（ω₀＋ω₁− ａ）ｔ＋cos（ω₁−ω₀＋ａ）ｔ｝＋Ｋ｛cos（ω₀＋
ω₂−ａ）ｔ＋cos（ω₂−ω₀＋ａ）ｔ｝〕 ……(9) この得られた信号を次段の低域波器１８を通
すとその出力側には次式で示されるような音声ス
クランブル信号S₀が得られる。

S₀＝Ａ／２｛（１−Ｋ）cos（Δω_S−Δω_K＋ａ）ｔ＋K
cos（Δω_S＋Δω_K＋ａ）ｔ｝……(10) 次にクロツク発生器５からのクロツク周波数_C
を分周器２０で１／N_Pに分周して得た_Pの同期
用キヤリア信号をアンド回路２１に於いて同期信
号発生器２２からの同期信号Ｓで切り換えて取り
出して加算器１９の他方の入力端に供給し、低域
波器１８から加算器１９の一方の入力端に供給
される音声スクランブル信号S₀に付加するように
する。従つて加算器１９の出力側、即ち出力端子
２３には次式で表わされるようなスクランブルさ
れた音声信号S′₀が取り出される。

S′₀＝Ａ／２｛（１−Ｋ）cos（Δω_S−Δω_K＋ａ）ｔ
＋ Kcos （Δω_S＋Δω_P＋ａ）ｔ｝＋Ｓ・cosωs_Pｔ
……（11）第２図はこの発明で使用されるデコーダの一例
を示すもので、同図に於いて、３１はスクランブ
ルされた音声信号が供給された入力端子、３２は
スクランブルされた音声信号に付加されている同
期用キヤリア信号を分離するための同期分離回
路、３３は一方の入力端に同期分離回路３０から
スクランブルされた音声信号が供給された他方の
入力端に₀のSSB用キヤリア信号が供給されるバ
ランスドミキサーである。₀のSSB用キヤリア信
号は上述のエンコーダにおけると同様にして作ら
れる。即ち、クロツク発生器３４からのクロツク
周波数_Cを分周器３５で１／4N₀（実質的に上記
分周器６，７の分周比の積に対応）に分周して₀
のSSB用キヤリア信号を得る。尚、クロツク発生
器３４のクロツク周波数_Cはエンコーダのクロツ
ク発生器５のクロツク周波数_Cと正確に一致する
ように付されており、例えば50PPM程度のクロ
ツク周波数精度とされる。ミキサー３３の出力は
帯域波器３６に供給され、その出力側には
USB成分のみが取り出される。

尚、このSSBを作るのには上述のエンコーダ同
様に移相回路網等を用いて作るようにしてもよ
い。

帯域波器３６の出力はバランスドミキサー３
７の一方の入力端に供給され、このバランスドミ
キサー３７の他方の入力端にはエンコーダ同様
FSK波である₁、₂の周波数シフト用キヤリア信
号が供給される。

この周波数シフト用キヤリア信号はエンコーダ
同様にして作られる。即ち、クロツク発生器３４
からのクロツク周波数_Cを分周器３８，３９で
夫々１／N₁、１／N₂に分周してその出力側に
夫々2₁、2₂の信号を取り出し、これら2₁と2₂
の信号を切換回路４０で切り換えて取り出し、更
に分周器４１で１／２に分周してその出力側に₁
又は₂の周波数シフト用キヤリア信号を取り出す
ようにする。切換回路４０の切り換えは又、エン
コーダ同様にして切り替えられる。即ち、クロツ
ク発生切３４のクロツク周波数_Cを分周器４２で
１／N_Kに分周した後コード発生器４３に_Kなる
クロツク信号として供給し、このコード発生器４
３よりコードキー４４で予め設定されたコードに
従つてコード発生器４３の出力側に切換制御信号
Ｋを取り出し、この切換制御信号によつて切換回
路４０を切り換える。例えば、Ｋが０のときには
切換回路４０は接点ａ側に接続されて、分周器３
８の出力、即ち2₁の信号を取り出し、一方Ｋが
１のときには切換回路４０は接点ｂ側に切り換つ
て分周器３９の出力、即ち2₂の信号を取り出す
ように働く。尚、この切換制御信号Ｋは送信側に
同期するように成されている。即ち、同期分離回
路３２で分離された_Pの同期用キヤリア信号が比
較器４５に供給されて基準値と比較された後同期
信号発生器４６に供給され、この同期信号発生器
４６から同期信号Ｓが発生される。そしてこの同
期信号Ｓが分周器３８，３９，４２に供給される
と共にリセツト信号としてコード発生器４３に供
給されるように成されている。このコード発生器
４３に供給されるリセツト信号は切換制御信号Ｋ
のスタート時を決めるものである。

このようにして得られた₁、₂の周波数シフト
用キヤリア信号は、帯域波器３６からのUSB
波と共にミキサー３７に供給される。そして、ミ
キサー３７の出力は低域波器４７を通して出力
端子４８に供給され、もつて出力端子４８にはデ
スクランブルされた音声信号が取り出される。

次にこのデータの動作を説明する。今、入力端
子３１には上記（11）式で表されるようにな入力
信号が供給され、この信号は同期分離回路３２に
於いて_Pなる同期用キヤリア信号とスクランブル
された音声信号に分離される。この、分離された
スクランブルされている音声信号はミキサー３３
の一方の入力端に供給され、一方このミキサー３
３の他方の入力端には上述のようにして作られた
₀なるSSB用キヤリア信号が分周器３５に供給さ
れる。従つて、ミキサー３３の出力側には上記(10)
式にcosω₀tを乗じた出力即ち、Ａ／２｛（１−Ｋ）cos（Δω_S−Δω_K＋ａ）ｔ＋Kco
s（Δω_S＋Δω_K＋ａ）ｔ｝・cosω₀t＝Ａ／４〔（１−Ｋ）｛cos（ω₀＋Δω_S−
Δω_K＋ａ）ｔ＋cos（ω₀Δω_S＋Δω_K−ａ）ｔ｝＋Ｋ｛cos（ω₀＋
Δω_S＋Δω_K＋ａ）ｔ＋cos（ω₀−Δω_S−Δω_K−ａ）ｔ｝〕……（12）で表わされる出力が取り出される。この出力を帯
域波器３６を通すとその出力側には次式で表わ
されるようなUSB成分のみが取り出される。

〔USB〕＝Ａ／４｛（１−Ｋ）cos（ω₀＋Δω_S−Δω
_K＋ａ）ｔ＋Ｋ・cos （ω₀＋Δω_S＋Δω_P＋ａ）ｔ｝ ……（13）この帯域波器３６の出力信号はミキサー３７
の一方の入力端に供給され、一方、ミキサー３７
の他方の入力端には上述のようにして選択的に取
り出された₁、₂の周波数シフト用キヤリア信号
が供給される。このミキサー３７の他方の入力端
に供給され分周器４１からの出力をE_CS′とする
と、このE_CS′は次式のように表示される。

E_CS′(t)＝(1-K)cosω₁t＋Kcosω₂t ……(14) 従つて、ミキサー３７の出力側には帯域波器
３６の出力と分周器４１から出力の積即ち次式で
表されるような信号が取り出される。

〔USB〕・E_CS′（ｔ）＝Ａ／４〔（１−Ｋ）²／２｛c
os（ω₁＋ω₀＋Δω_S−Δω_K＋ａ）ｔ＋cos（ω₀−ω₁
＋Δω_S −Δω_K＋ａ）ｔ｝＋K²／２｛cos（ω₂＋ω₀＋Δω_S
−Δω_K ＋ａ）ｔ＋cos（ω₀−ω₂＋Δω_S＋Δω_K＋ａ）ｔ
〕……（15）そして、このミキサー３７の出力を低減波器
４７に通すと、出力端子４８には次式で表される
ようなデスクランブルされた信号即ち元の音声信
号が取り出される。

〔〔USB〕・E_CS′（ｔ）〕_LPF＝Ａ／８｛（（１−Ｋ
）²・cos（ω₀−ω₁＋Δω_S−Δω_K ＋ａ）ｔ＋K²・cos（ω₀−ω₂＋Δω_S＋Δω_K＋ａ
）ｔ｝……（16）ここで、ω₀−ω₁＝−（Δω_S−Δω_K）、ω₀−ω₂＝
−（Δω_S＋Δω_K）とすると、上記（16）式は次式
で表われる。

〔〔USB〕・E_CS′（ｔ）〕_LPF＝Ａ／８｛（１−Ｋ）²・
cosat＋K²cosat｝＝Ａ／４cosat……（17）ここで、（Δ_S＋Δ_K）だけ帯域が広がるがこの
広がりは10％程度で十分秘話性があり、比較的狭
帯域な秘話方式が実現できる。

上述の如くこの発明によれば、音声信号と所定
周波数のキヤリア信号との積によつて形成された
LSB波あるいはUSB波に対し、周波数が時間的
に変更されるキヤリア信号との積によつて音声秘
話信号を生成すると共に、上記LSB波あるいは
USB波との積のためのキヤリア信号を生成し音
声秘話信号に付加して伝送するようにしたこと
で、この音声秘話信号の復調の際には容易に音声
スクランブルを解き元の音声信号を再現すること
ができる。また、LSB波あるいはUSB波との積
のためのキヤリア信号の周波数を自由に変更可能
にコード化されているために、必要に応じてこの
コードを送信側、受信側で変更することで一層の
音声秘話化を図ることができる。

又、上述の実施例では、同期信号は音声信号に
加算する方式の場合について説明したが、例えば
ビデオ信号と組合せスクランブルする場合等はビ
デオ信号の同期信号を利用するようにしてもよ
い。

更に、上述の実施例では、エンコーダ側で音声
信号と₀のSSB用キヤリア信号との積によりLSB
波を得、デコーダ側で音声スクランブル信号と上
記₀と略同一のSSB用キヤリア信号の積により
USB波を得る場合について説明したが、これと
逆に、エンコーダ側でUSB波を得、デコーダ側
でLSB波を得るようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明で使用されるエンコーダの一
実施例を示す系統図、第２図はこの発明で作用さ
れるデコーダの一実施例を示す系統図である。２は移相回路網、３，４，１０，３３，３７は
バランスドミキサー、５，３４はクロツク発生
器、６，７，１１，１２，１４，１６，２０，３
５，３８，３９，４１，４２は分周器、８，１９
は加算器、９，３６は帯域波器、１３，４０は
切換回路、１５，４３はコード発生器、１７，４
４はコードキー、１８，４７は低減波器、２
２，４６は同期信号発生器、３２は同期分離回
路、４５は比較器である。

Claims

【特許請求の範囲】１音声信号と所定周波数のキヤリア信号との積
によつて下側波帯（LSB）波あるいは上側波帯
（USB）波を形成すると共に所定の周波数変更規
則に基づいて周波数が適宜変更されるキヤリア信
号を形成し、上記下側波帯（LSB）波あるいは
上側波帯（USB）波と上記所定の周波数変更規
則に基いて周波数が適宜変更されるキヤリア信号
との積によつて音声秘話信号を形成し、該音声秘
話信号に同期信号を付加して送信すると共に、この送信された音声秘話信号を受信して、上記
同期信号と音声秘話信号とを分離し、該音声秘話
信号と上記周波数変更規則によつて周波数が適宜
変更されるキヤリア信号との積によつて元の音声
信号を復調し、上記受信された秘話信号との積の
ためのキヤリア信号の周波数変更のタイミングが
上記受信した同期信号に基いて設定されることを
特徴とする音声秘話信号の伝送方法。