JPH05244121A - 秘話通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】周波数分割反転秘話回路を小規模の低次フィル
タで実現しても高域側信号と低域側信号間の回り込みを
回避して音質のよい秘話回路を提供する。 【構成】 ミキサ２０に入力された音声信号は周波数ｆ
_N1と周波数混合され、低域通過フィルタ１６に入力さ
れ、上側帯波成分を除去され、可変の周波数ｆ_N2とミキ
サ２１で周波数混合され、低域通過フィルタ１７に入力
され、周波数ｆ_N1とミキサ２２で周波数混合される。ミ
キサ１９に入力された音声信号は可変の周波数ｆ_N3と周
波数混合され、ミキサ２２の出力信号と加算回路２７で
加算され、低域通過フィルタ１７によってカットオフ周
波数ｆ_K3以上が除去され、周波数分割反転秘話処理され
た信号を得る。周波数ｆ_N3を数１００Ｈｚ高い方にシフ
トして分割したブロック間に隙間を形成し、低周波信号
が高周波信号に回り込むことを抑えることができ、回路
規模を簡略化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無線通信における音声
通信のプライバシーを守るための秘密通信回路に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】無線通信、特に携帯電話においては音声
の盗聴を防止し、プライバシーを守ることが要求される
ようになっている。このような秘話通信方式としては、
周波数反転秘話方式、周波数分割反転秘話方式など多数
の方法が知られている。そのうち、周波数分割反転秘話
方式は遅延時間が少なく、また分割する周波数を可変に
することにより、複数のキーを設定できるという点でよ
く用いられている。周波数分割反転秘話方式の原理を図
５に示す。音声信号（秘話すべき信号）Ａは周波数ｆａ
から周波数ｆｂのスペクトルを有するものであり、この
音声信号Ａを周波数ｆｄで分割し、周波数ｆａから周波
数ｆｄの低域側のスペクトルおよび周波数ｆｄから周波
数ｆｂの高域側のスペクトルをそれぞれ反転させて、秘
話処理された送信信号Ｂを得る。このように秘話処理さ
れた信号は、盗聴されたとしても認識困難な音声とな
り、盗聴を防止することができる。また、受信側は上記
の処理と同様な処理を行うことにより元の信号Ａを得る
ことができる。さらに、図５Ｃに示すように、分割周波
数ｆｄを可変にすることにより複数のキーを設定するこ
とができる。

【０００３】このような動作をする回路として米国特許
第４０６８０９４号公報および米国特許第４２７８７４
０号公報が知られているが、低域通過フィルタのみによ
って構成してフィルタの種類を減らしたものとして、特
公平２−３７１４６号公報に示された回路が知られてい
る。この方式による秘話回路を図６に示し、その秘話回
路における信号を図７に示し、簡単に説明する。

【０００４】図中において１１０と１１２はそれぞれ周
波数ｆ_M1とｆ_M3の信号を発生する固定周波数信号発生回
路であり、１０９と１１１はそれぞれ周波数ｆ_M2とｆ_M4
の信号を発生する可変周波数信号発生回路であり、可変
周波数信号発生回路１０９、１１１はそれぞれ周波数制
御回路１１４、１１５によって制御されている。まず、
図７Ａに示すような帯域ｆａからｆｂの音声信号Ａは入
力端１００から入力され、周波数ｆ_M1の信号と乗算器１
０６で乗算され、乗算により発生した上側帯波成分を低
域通過フィルタ１０２で除去することにより、図７Ｂに
示すような音声信号の周波数が反転された下側帯波成分
が得られる。この信号は周波数ｆ _M2の信号と乗算器１０
７で乗算され、低域通過フィルタ１０３によりカットオ
フ周波数ｆ_L3以上の斜線部の帯域を除去して図７Ｃに示
すような信号が得られる。さらに、この信号は周波数ｆ
_M3の信号と乗算器１０８で乗算され、低域通過フィルタ
１０４により、図７Ｄに示すような信号が得られる。ま
た、入力端１００から入力された音声信号は周波数ｆ_M4
と乗算器１０５によって乗算され、低域通過フィルタ１
０１により、カットオフ周波数ｆ_L1以上の斜線部の帯域
を除去して図７Ｅに示すような信号が得られる。最後に
加算器１１３によって信号Ｄと信号Ｅを加算して、図７
Ｆに示す分割反転された秘話信号Ｆが得られる。

【０００５】周波数ｆ_M2とｆ_M4をｆ_M2＋ｆ_M4＝ｆ_L1＋ｆ
_L3＋ｆ_M1の関係にすることにより、低域通過フィルタの
特性を変更させることなく分割周波数を変えることがで
きるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７の信号Ｆ
からわかるように、分割反転秘話方式はその性質上音声
信号の高域信号の最も高い周波数信号と低域信号の最も
低い周波数信号とを極めて近くの周波数に変換するよう
に処理するために、音声入力時の帯域制限の不完全さに
より、高域信号と低域信号との間で回り込みが生じてし
まい、特に音声レベルの大きい低域信号から高域信号へ
の回り込みが起こりやすかった。

【０００７】一旦音声帯域に回り込んだ信号は、復調回
路において再び分離することはできないので音声の劣化
の原因となる。従って、音声信号を秘話処理回路に入力
する前に理想的なフィルタによって必要な伝送帯域のみ
に制限すると完全に回り込みを防ぐことができるが、完
全に回り込みを防ぐには入力以前の回路の負担が非常に
大きくなってしまうという問題があった。

【０００８】さらに、本回路においても高域側信号と低
域側信号を完全に分離するためには非常に高次のフィル
タを用いなければならず、回路設計が困難となり、また
回路の規模が大きくなってしまうという問題があった。
以上の点に鑑み、本発明は分割反転秘話回路を小規模の
低次フィルタで実現しても高域側信号と低域側信号間の
回り込みを回避して、音質のよい秘話回路を提供するこ
とを課題とする。さらに、本発明の他の課題は、受信時
において音声信号を再生する際にある程度回り込みがあ
っても音質の劣化しない秘話回路を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明は、上記の課題を解
決するために音声信号に乗算する可変周波数を従来より
高くすることにより、秘話信号における分割周波数より
低い低周波ブロックと、分割周波数より高い高周波ブロ
ックとの間に隙間を設け、復調される音声信号帯域より
も隙間の周波数だけ広い帯域で伝送することにより急峻
なフィルタを用いることなく高域と低域の分離を可能に
し、フィルタの次数を減らすものである。

【００１０】即ち本発明は、第１および第２の可変周波
数信号発生手段と、第１および第２の固定周波数信号発
生手段と、音声信号と前記第１の可変周波数信号発生手
段の出力信号とを乗算する第１の乗算手段と、前記音声
信号と前記第１の固定周波数信号発生手段の出力信号と
を乗算する第２の乗算手段と、該第２の乗算手段の出力
信号の低域を通過させる第１の低域通過フィルタ手段
と、該第１の低域通過フィルタ手段の出力信号と前記第
２の可変周波数信号発生手段の出力信号とを乗算する第
３の乗算手段と、該第３の乗算手段の出力信号の低域を
通過させる第２の低域通過フィルタ手段と、該第２の低
域通過フィルタ手段の出力信号と前記第２の固定周波数
信号発生手段の出力信号とを乗算する第４の乗算手段
と、該第４の乗算手段の出力信号と前記第１の乗算手段
の出力信号とを加算する加算手段と、該加算手段の出力
信号の低域を通過させる第３の低域通過フィルタ手段と
を含み、前記第１および第２の可変周波数信号発生手段
の出力信号の周波数は、該第３の低域通過フィルタ手段
の出力信号のうち高周波側ブロックの信号帯域と低周波
側ブロックの信号帯域との間に隙間帯域を有するように
選択されていることを特徴とする秘話通信回路である。

【００１１】さらに、本発明の第２の態様は、第１およ
び第２の可変周波数信号発生手段と、第１および第２の
固定周波数信号発生手段と、音声信号と前記第１の可変
周波数信号発生手段の出力信号とを乗算する第１の乗算
手段と、前記音声信号と前記第１の固定周波数信号発生
手段の出力信号とを乗算する第２の乗算手段と、該第２
の乗算手段の出力信号の低域を通過させる第１の低域通
過フィルタ手段と、該第１の低域通過フィルタ手段の出
力信号と前記第２の可変周波数信号発生手段の出力信号
とを乗算する第３の乗算手段と、該第３の乗算手段の出
力信号の低域を通過させる第２の低域通過フィルタ手段
と、該第２の低域通過フィルタ手段の出力信号と前記第
２の固定周波数信号発生手段の出力信号とを乗算する第
４の乗算手段と、該第４の乗算手段の出力信号と前記第
１の乗算手段の出力信号とを加算する加算手段と、該加
算手段の出力信号の低域を通過させる第３の低域通過フ
ィルタ手段とを含み、該第３の低域通過フィルタ手段の
遮断周波数が前記第１及び第２の低域通過フィルタ手段
の遮断周波数よりも低いことを特徴とする秘話信号の受
信再生用の秘話通信回路である。

【００１２】

【作用】本発明の請求項１によれば、第４の乗算手段の
出力信号の下側帯波の最高周波数と第１の乗算手段の出
力信号の最低周波数に一定の差、すなわち隙間を持たせ
ることにより、音声信号の最も低い周波数付近の信号が
出力信号の最も高い周波数付近に回り込むことを抑える
ことができ、また回路規模を簡略化することができる。
さらに、請求項２によれば、回り込みが起きた場合でも
音声信号の最も高い部分の帯域を除去することにより、
耳障りな信号を除去して、結果的に音質を向上させるこ
とができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明す
る。図１は本発明の秘話通信装置の変調回路を示すブロ
ック図であり、図２はその動作を説明するための各部に
おけるスペクトルを示す図である。図１において２３お
よび２５は可変周波数信号発生回路、２４および２６は
固定周波数信号発生回路、１９、２０、２１および２２
は入力される２つの信号を乗算して乗算器として機能す
るミキサ、１６、１７および１８は低域通過フィルタ、
２７は加算回路、２８および２９はそれぞれ可変周波数
信号発生回路２３および２５の発生周波数を制御する制
御信号発生回路である。

【００１４】まず、音声信号は入力端１５からミキサ１
９とミキサ２０にそれぞれ入力される。音声信号は図２
Ａに示すようにｆａからｆｂの帯域を有している。ミキ
サ２０に入力された音声信号は周波数ｆ_N1の固定周波数
信号発生回路２４の出力と周波数混合される。ミキサ２
０の出力信号は低域通過フィルタ１６に入力され、上側
帯波成分を除去して、図２Ｂに示すようにスペクトルの
反転した信号が得られる。この信号は周波数ｆ_N2の可変
周波数信号発生回路２５の出力信号とミキサ２１で周波
数混合され、低域通過フィルタ１７により、図２Ｃに示
すようにカットオフ周波数ｆ_K2の斜線部分以上の周波数
成分が除去された信号となる。この信号は、さらに周波
数ｆ_N1の固定周波数信号発生回路２６の出力信号とミキ
サ２２で周波数混合され、図２Ｄに示すような信号を得
ることができる。

【００１５】一方、ミキサ１９に入力された音声信号は
周波数ｆ_N3の可変周波数信号発生回路２３の出力信号と
周波数混合され、図２Ｅに示す信号となる。次いで、こ
の信号とミキサ２２の出力信号、すなわち図２Ｄに示す
信号とが加算回路２７で加算され、低域通過フィルタ１
８によって図２Ｆの斜線の部分であるカットオフ周波数
ｆ_K3以上が除去され、分割反転したスペクトルを有して
秘話処理された信号を得ることができる。

【００１６】ここで、図２Ｅに示すように、周波数ｆ_N3
を数１００Ｈｚ高い方にシフトすると、図２Ｆに示すよ
うに周波数ｆｘ、ｆｙ間の無音帯域、すなわち隙間を生
じさせることができる。このため、低域信号が高域信号
へ回り込むことを防ぐことができる。伝送帯域を音声信
号と同じにすると、高周波ブロックでの分割周波数付近
の信号（図２Ｆにおけるａの部分）が失われることにな
るが、本実施例では低域通過フィルタ１７および１８を
低次のフィルタで構成しているので、ａの部分の信号も
残存し、適当な隙間を選択することによって音質には影
響を及ぼさない。

【００１７】次に、周波数分割反転秘話回路は送信側と
受信側で同じ回路を用いることができることが知られて
いるが、上記構成は受信側の場合にも有効である。以下
に本発明を受信側において用いた場合を示す。図３は本
発明の受信側の周波数分割反転秘話回路の復調回路であ
る。また、図４はその動作を説明するための各部におけ
るスペクトルを示す図である。図３において３７および
３９は可変周波数信号発生回路、３８および４０は固定
周波数信号発生回路、３３、３４、３５および３６は入
力される２つの信号を乗算するミキサ、３０、３１およ
び３２は低域通過フィルタ、４１は加算回路、４２およ
び４３はそれぞれ可変周波数信号発生回路３７および３
９の発生周波数を制御する制御信号発生回路である。

【００１８】まず、秘話処理された信号は入力端子４４
から入力され、ミキサ３３とミキサ３４にそれぞれ入力
される。秘話処理された信号は図４Ａに示してある。ミ
キサ３４に入力された音声信号は周波数ｆ_N1の固定周波
数信号発生回路３８の出力信号と周波数混合される。そ
の出力を低域通過フィルタ３０に入力し、カットオフ周
波数ｆ_K1以上の信号である上側帯波成分を除去して、図
４Ｂに示すようにスペクトルが反転された信号となる。
この信号は周波数ｆ_N2の可変周波数信号発生回路３９の
出力信号とミキサ３５で周波数混合され、低域通過フィ
ルタ３１により、カットオフ周波数Ｆ_K2以上の周波数成
分、すなわち図４Ｃに示すように斜線部分以上の周波数
成分が除去された信号となる。図４Ｃに示すように高周
波側ブロックと低周波側ブロックとは無音の帯域が存在
するので急峻でない低次のフィルタであっても十分に高
周波側ブロックを除去することができる。この信号は、
さらに周波数ｆ_N1の固定周波数信号発生回路４０の出力
信号とミキサ３６で周波数混合され、図４Ｄに示すよう
な信号となる。

【００１９】一方、ミキサ３３に入力された音声信号は
周波数ｆ_N3の可変周波数信号発生回路３７の出力と周波
数混合され、図４Ｅに示す信号となる。次いで、この信
号とミキサ３６の出力信号、すなわち図４Ｄに示す信号
とが加算回路４１で加算される。次いで、低域通過フィ
ルタ３２によってカットオフ周波数ｆ_K3 ^' 以上の周波数
を除去して図４Ｆに示される元の音声信号を得ることが
できる。なお、本実施例において、図１の回路と同様に
周波数ｆ_N3の周波数は数１００Ｈｚ高い方にシフトされ
ており、図４Ｆに示すように無音帯域のような隙間を生
じる。このため、送信側の図１の低域通過フィルタ１８
のカット漏れが音声信号に影響を与えないようにするこ
とができる。ただし、図においては分割周波数付近の帯
域が完全に除去されたようにみえるが、実際には緩やか
なフィルタの特性により、その部分に信号が存在してい
る。

【００２０】ところで、図５Ｆにおいてカットする信号
は、カットオフ周波数ｆ_K3 ^' 以上の周波数であり、音声
信号の最高域のｂに相当する部分を含む。この部分は、
秘話処理されたスペクトルにおいて音声信号の低域に接
近しており、この音声信号の低域部分はレベルが大きい
ので、低域通過フィルタ３１のカットの漏れや回り込み
が起こりやすい。音声信号の高域はもともと音声レベル
が低い領域だけに多少の回り込みであっても非常に不快
な音声となる。上記の隙間を設けることにより、回り込
みの改善を図ることがことが可能であるが、さらに、低
域通過フィルタ３２の遮断周波数を数１００Ｈｚ低くす
ることによってより完全に回り込みを除去することがで
きる。つまり、受信側の低域通過フィルタ３２の遮断周
波数を送信側の低域通過フィルタ１８の遮断周波数ｆｂ
よりも低くすることによって回り込みを除去することが
できる。このようにすることによって、図５Ｆに示す音
声領域の広域ｂの付近が失われることになるが、先にも
述べたように音声において、高域のレベルは低いので、
違和感のない音声が得られる。

【００２１】本発明の秘話回路は、送信側も受信側も各
低域通過フィルタのカットオフ周波数を変えることな
く、周波数ｆ_N2とｆ_N3の組合せを変えることで、分割周
波数を変えることができるが、良好な音質を得るために
は、それぞれの周波数を単独で決められない。例えば、
図２において、ｆａからｆｂの帯域の音声信号を伝送す
る場合、低周波ブロックの最大周波数をｆｘ、高周波ブ
ロックの最小周波数をｆｙ、低周波ブロックと高周波ブ
ロックとの隙間をｆｓとすると、

【００２２】

【数１】ｆｙ−ｆｘ＝ｆｓ （ａ） となる。ｆｓは各フィルタの次数にもよるが、数１００
Ｈｚ程度が好ましい。低周波ブロックの変換は、音声帯
域と伝送帯域を等しいとすると、

【００２３】

【数２】ｆａ＋ｆｂ＝ｆ_N1 （ｂ） となり、

【００２４】

【数３】ｆｃ＝ｆ_N2−ｆｂ （ｃ）

【００２５】

【数４】ｆｘ＝ｆ_N1−ｆｃ （ｄ） である。高周波ブロックの変換は、

【００２６】

【数５】ｆｙ＝ｆ_N3−ｆｂ （ｅ） で表せる。これらの関係式により、可変周波数ｆ_N2、ｆ
_N3は、次式を満たせばよいこととなる。

【００２７】

【数６】ｆ_N2＋ｆ_N3＝２ｆｂ＋ｆｓ＋ｆ_N1 （ｆ）

【００２８】

【発明の効果】以上に示したように本発明によれば、分
割周波数可変型分割反転秘話回路を、より低次の低域通
過フィルタで実現でき、回路の規模も小さくできるとい
う効果を有する。また、低周波ブロックと高周波ブロッ
クの間の音声の回り込みを防ぐことができ良好な音質を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の秘話通信回路を示すブロック図であ
る。

【図２】図１の秘話通信回路における各スペクトルを示
す図である。

【図３】本発明の秘話信号の受信用の秘話通信回路を示
すブロック図である。

【図４】図３の秘話通信回路における各スペクトルを示
す図である。

【図５】周波数分割反転型秘話通信回路の原理を示す図
である。

【図６】従来の周波数分割反転型秘話通信回路を示すブ
ロック図である。

【図７】図６の秘話通信回路における各スペクトルを示
す図である。

【符号の説明】

２３、２５ 可変周波数信号発生回路 ２４、２６ 固定周波数信号発生回路 １９、２０、２１、２２ ミキサ １６、１７、１８ 低域通過フィルタ ２７ 加算回路 ２８、２９ 制御信号発生回路 ３７、３９ 可変周波数信号発生回路 ３８、４０ 固定周波数信号発生回路 ３３、３４、３５、３６ ミキサ ３０、３１、３２ 低域通過フィルタ ４１ 加算回路 ４２、４３ 制御信号発生回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１および第２の可変周波数信号発生手
   段と、第１および第２の固定周波数信号発生手段と、音
   声信号と前記第１の可変周波数信号発生手段の出力信号
   とを乗算する第１の乗算手段と、前記音声信号と前記第
   １の固定周波数信号発生手段の出力信号とを乗算する第
   ２の乗算手段と、該第２の乗算手段の出力信号の低域を
   通過させる第１の低域通過フィルタ手段と、該第１の低
   域通過フィルタ手段の出力信号と前記第２の可変周波数
   信号発生手段の出力信号とを乗算する第３の乗算手段
   と、該第３の乗算手段の出力信号の低域を通過させる第
   ２の低域通過フィルタ手段と、該第２の低域通過フィル
   タ手段の出力信号と前記第２の固定周波数信号発生手段
   の出力信号とを乗算する第４の乗算手段と、該第４の乗
   算手段の出力信号と前記第１の乗算手段の出力信号とを
   加算する加算手段と、該加算手段の出力信号の低域を通
   過させる第３の低域通過フィルタ手段とを含み、前記第
   １および第２の可変周波数信号発生手段の出力信号の周
   波数は、該第３の低域通過フィルタ手段の出力信号のう
   ち高周波側ブロックの信号帯域と低周波側ブロックの信
   号帯域との間に隙間帯域を有するように選択されている
   ことを特徴とする秘話通信回路。
2. 【請求項２】 第１および第２の可変周波数信号発生手
   段と、第１および第２の固定周波数信号発生手段と、音
   声信号と前記第１の可変周波数信号発生手段の出力信号
   とを乗算する第１の乗算手段と、前記音声信号と前記第
   １の固定周波数信号発生手段の出力信号とを乗算する第
   ２の乗算手段と、該第２の乗算手段の出力信号の低域を
   通過させる第１の低域通過フィルタ手段と、該第１の低
   域通過フィルタ手段の出力信号と前記第２の可変周波数
   信号発生手段の出力信号とを乗算する第３の乗算手段
   と、該第３の乗算手段の出力信号の低域を通過させる第
   ２の低域通過フィルタ手段と、該第２の低域通過フィル
   タ手段の出力信号と前記第２の固定周波数信号発生手段
   の出力信号とを乗算する第４の乗算手段と、該第４の乗
   算手段の出力信号と前記第１の乗算手段の出力信号とを
   加算する加算手段と、該加算手段の出力信号の低域を通
   過させる第３の低域通過フィルタ手段とを含み、該第３
   の低域通過フィルタ手段の遮断周波数が前記第１及び第
   ２の低域通過フィルタ手段の遮断周波数よりも低いこと
   を特徴とする秘話信号の受信再生用の秘話通信回路。