JPS60208132A - 暗号化兼解読方式 - 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】 化アナログ信号をディジタル化する手段、擬似ランダム
コード発生器及びこれら２個の擬似ランダムコード発生
器を相対的に同期させる手段をそれぞれ具えている送／
受信局を含むアナログ狭帯域クリア信号用の暗号化兼解
読方式に関するものである。

斯種の方式は特に、通過帯域が約０．３〜３．８ＫＨｚ
のアナログ音声信号に対する暗号音声方式として用いら
れる。

擬似ランダムディジタル暗号化方式は既に提案されてい
る。斯種の方式では、暗号化してない、即ち“クリア”
なディジタルデータを暗号化ユニットに供給する０暗号
化ユニットには第１擬似ランダムフード発生器により発
生される”キー”とと称する擬似ランダムビット流も供
給する。暗号化ユニットは６キー”に応答してクリアな
テキストデータを暗号化するもので、例えば同じオーダ
のクリアなデータシーケンス及び“キー”のビットをモ
ジュロ−２加算することによって暗号化した解り難いデ
ィジタルビット流を発生させる０この暗号化したディジ
タルビット流をケーブル又は無線リンクを介して解読ユ
ニットに伝送する。解読ユニットでは第２擬似ランダム
コード発生器により送信側の６キー”と同一の受信キー
を発生させる◇この受信キーを用いて送信された暗号化
データを解読する０ついでこの解読したデータを普通の
用途に利用することができる。

暗号化及び解読ユニットが適切に機能し得るようにする
ためには、各無線リンク端における第１及び第２擬似ラ
ンダムコード発生器を同一構成のものとし、かつ同期さ
せる必要がある。即ち両フード発生器が同じ動作サイク
ル点で始動して、各送／受信局にて各瞬時に同じ“キー
”を発生するようにする必要がある。

斯種の暗号化方式については、例えば米国特許第４１８
８９７４号に記載さ０ている０上述した暗号化方式では
、ディジタル化した音声信号を伝送路を介して伝送して
おり、この伝送路の帯域幅は音声信号の通過帯域幅の少
なくとも２倍とする必要がある。

本発明の目的は、伝送チャネルとして狭帯域幅の伝送チ
ャネルだけを必要とし、かつ構成が簡単で、微小小型化
に適する上述したタイプの暗号化兼解読方式を提供する
ことにある。

本発明による暗号化兼解読方式は、該方式が合成データ
を予定数のビットから成るフレームに分解して、各フレ
ームを予定数のビットから成る所宇数のパケットに分割
せしめる手段と、成るフレームのパケットを交換せしめ
る手段と、送信されたイＬ１号及び受信された信号のス
ペクトルを反転させると共に同期させる手段とを含み、
かつ前記擬似ランダムコード発生器が（Ｎ＋ｎ）個のラ
ンダムビットから成る周期を有し、この周期の内のＮ個
のビットをパケット交換の制御に用い、ｎ個のビットを
スペクトルの反転制御に用いるようにしたことを特徴と
する。

本発明では音声ｆｉｎ号を送信局及び受信局にてディジ
タル的に処理するが、斯かる音声信号は伝送路を゛ｆナ
ログ形帳にて伝送させる。従って、既存の非暗す化リン
クを何等変更することなく暗号化兼解読ユニットを既存
の非暗号化リンクにオン−ライン接続することができる
。例えば、無線電話リンクは、本発明による方式におけ
るオン−ライン結線以外は何等変更することなく秘密リ
ンクに転化させることができる〇 本発明の好適な実施に当っては、スペクトルの反転を制
御するのに用いられるビット数ｎの値をｎ＝１とする。

さらに本発明の他の好適例によれば、上記ｎの値をｎ＝
２とし、かつ各ビットパケットのＬｄｍ　ｓからその終
了部の方向、又は逆の方向にビットパケットを読取る手
段も具えるようにする〇送（３局では、音声信号をアナ
ログ−ディジタル皺換器によってディジタル化し、これ
にて得られたディジタル信号を各々が予定数のビットパ
ケットから成るフレームに分割する。これらのパケット
を記憶させ、後に擬似ランダム受信フード発生器の制御
下にてフレーム内のパケット順序を交換させる。これら
の交換したパケットは常に擬似ランダムコード発生器の
制御下にて一方向又は逆ｈ向に読取ら０、その後ディジ
タル−アナログ変換器にてアナログ状態に弯換された後
にスペクトル反転されたり、されなかったりする。

本発明のさらに他の好適例によりば、スペクトル反転を
行なう搬送波信号の周波数を、擬似ランダムコード発生
器を同期させるのに用いる信号の周波数と同じとする。

受（７１側ではアナログ信号をアナログ−ディジタル変
換器によりディジタル化し、その後得られたディジタル
データをメモリにパケット的に記憶させる。擬似ランダ
ムコード発生器の制御下で、受信側においては送信側に
て行なったパケット交換とは逆のパケット交換を行ない
、その後送（１側でメモリへの入力を直接的に行１１つ
だか、又は逆方向に行なったかに応じて、パケットのビ
ットをそれらをディジタル化した正規の順序か、又は′
Ｎｉ！ｌ１ｔｓ逆の順序でメモリに記憶させる。最後に
、送信側にてスペクトル反転を行なったか、又は行なわ
なかったかに応じて、再び得られたアナログデータでの
スペクトルの反転を行なったり、又は反転をしないよう
にする◇ 各フレームのパケットｌ＆ＮがＮ＝８で、フレームの持
続時間Ｔが１’＝５３．３８ｍ５であるものとすると、
パケット交換の数Ｎ！は、Ｎ１＝８＋＝４０８２０とな
り、各パケットは直接又は逆に読取ったりすることがで
き、しかもスペクトル反転をしたり、しなかったりする
ことができるので、組合せの数は２Ｘ２Ｘ８１＝１６１
，２８０となる。

以下図面につき本発明を説明する。

送信側における暗号化装置を示す第１図において、マイ
クロホン１は帯域幅が約８００〜３，８００Ｈｚの音声
信号をピック−アップし、この音声（ｉｆ号は例えばデ
ルタ変調器の如きアナログ−ディジタル変換器２にてデ
ィジタル化される。デルタ変調器２には整合フィルタ３
を後続させる。変調器２はクロック４によりｆＥ＝　ａ
　２　ＫＨｚのレートで制御する。

ディジタル音声データ流は５８．８　ｍｓづつの多数の
フレームにカットされ、各フレームは８個のパケットに
よって形成され、各パケットは６．６６ｍ５の周期で２
１８ビツトで構成される。これらのパケットはマイクロ
プロセッサ６を介して主記憶装置５に入力される。

擬似ランダムコード発生器７もマイクロプロセッサ６に
接続する０このマイクロプロセッサ６を主クロック８に
よりｆＨ＝　８．２　ＭＨｚの周波数で制御する。周波
数ｆＥは分周係数が１００の分周器９によって周波数ｆ
Ｈから取出す。

主記憶装置（メモリ）５に記憶させたパケットはマイク
ロプロセッサ６を介して擬似ランダムコード発生器７の
制御下にて交換される０交換パケツトは第２記憶装Ｗ１
１０に入力され、その後これらの交換パケットは例えば
デルタ復調器のようなディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ　
）変換器１１によってアナログ信号に変換されるＯ　Ｄ
／Ａ変換器１１には低域通過フィルタ１２を後続させる
０狭帯域Ａ　Ｐ　Ｓ　Ｋ　（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｃｏ
ｎｔｒｏｌ　ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔｘｅｙｉｎｇ　＝
振幅制御位相シフトキーイング）変調搬送波を利用する
低速モデム（変復調装置）１３によってつぎのような機
能を実現させる。即ち、−送信機と受信機との同期化並
びに無線周波伝送路のフェージング期間中上記同期化の
維持ニー低速データ伝送（この機能は本発明では１ａ接
利用しない）。

モデム１８の周波数ｆ０はスペクトルの反転を行なう周
波数であり、通過帯域幅が３００〜ａ、ａｏ。

Ｈｚにまで及ぶ場合には、その周波数ｆ。をｆ。＝３．
６００Ｈ２とする。

擬似ランダムコード発生器７は適当←−ループする５ビ
ツトのシフトレジスタ７１とする。擬似ランダムコード
発生器は周知のものであり、こ０らについては例えば「
七オリ　アンドアプリケーション　オブデイジタル　シ
グナル　プロセッシング」（”Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉ
ｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｇ″）の第５６５〜５６７頁
にローレンス　アール　ラビナー（Ｌａｗｒｅｎｃｅ　
Ｒ，ＲＡＢＩＮＥＲ）及びベルナートゴールド（Ｂｅｒ
ｎａｒｄ　ＧＯＬＤ　）　ニＪ：　’Ｊ記載されている
。

フレーム内のパケット交換にはビット１，２及び３を用
い、スペクトル反転操作を制御するのにはビット４を用
い、メモリＩＯ内のパケット読取操作の反転全制御する
のにはビット５を用いる。

レジスタ？■は１８．７５　Ｈ２のフレーム周波数で順
方向にシフトする。

暗号化さオ）たアナログ音声信号及び搬送波ｆ。

はアナログＡＮＤ−ゲート１４にて一緒に加えられる。

これにて得られる信号はスペクトルインバータ１５に供
給さｉする０このインバータ１５は３．６００Ｈｚの周
波数に対して８００〜８，３００Ｈｚのスペクトルを反
転する。即ちインバータ■５は３００　Ｈｚ及び８，８
００Ｈｚの周波数成分がそれぞれ３．３０ｏ１（ｚ及び
３００　Ｈ２の周波数成分となるようにする０ スペクトルインバータ１５は送信側における暗υ化装置
の出力端子１６に接続する０この出力端Ｆｌ　６は加入
者線路か、又は無線周波伝送路のいずれかに接続する０ 第２図は受１ば側における解読装置を示したものＣあり
、この解読装置の入力端子４６には第１図の暗号化装置
により伝送されるアナログ信号が供給され、このアナロ
グ信号はスペクトルインバータ４５を介してアナログ−
ディジタル（Ａ／Ｄ　）変換器３２及びモデム４８に供
給される。Ａ／Ｄ変換器３２には低域通過フィルタ３８
を後続させる。Ａ／Ｄ変換器８２はデルタ変調器とする
ことができる。

モデム４３の周波数がｆ。の出力（ｇ号は、周波数ｒＨ
でマイクロプロセッサ３６を制御する電圧制御発振器（
ＶＣＯ）４７及びスペクトルインバータ４５に供給され
る。ＶＣＯ４７の出力は分周器３９を介してＡ／Ｄ変換
器３２を周波数ｆＥで制御する。

フィルタ８８、ｖＣ０４７、擬似ランダムコード発生器
３７及び主メモリ８５をマイクロプロセッサ３６に接続
する。このマイクロプロセッサ３６には第２メモリ４０
、デルタ復調器のようなディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ
　）変換器４】及びスペクトルインバータ４５も接続す
る。スペクトルインバータ４５はマイクロプロセッサ３
６からスペクトルを反転するか、否かの指令を受（ｊｆ
すると共に、モデム４８から周波数がｆ。の搬送波を受
信する。

暗号化装置と解読装置との間には高度の一致があること
は明らかである。解読装置は擬似ランダムコード発生器
３７に含まれるシフトレジスタ８７１の５個の７リツプ
ーフロツプの制御下で、送信側で行なったパケット交換
とは反対のパケット交換を行なって、直接的又は反転的
にパケットのビットを記憶し、かつスペクトル反転を制
御する０ 解読装置の出力端子はスピーカ３１に接続する。

第８図はスペクトルインバータとして使用するのに好適
な回路の一例を示したものであり、これはエミッタを相
互接続して、定電流源を成すトランジスタ１５８，１５
４のコレクタに接続するトランジスタ１５１と１５２と
によって形成される差動増幅器を具えている０斯種の回
路は既知であり、例えばウィリーインターサイエンス（
ＷＩＬＥＹＩＮＴＥＲ３ＯＩＥＮＯＥ　）より発行され
たエル・ジエー・ジャコレット（Ｌ、　Ｊ、　ＧＩＡＯ
ＯＬＥＴＴＯ）著による”ディファレンス　アンプリフ
ァイアーズ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　Ａｍｐｌｉｆｉｅ
ｒｓ　）の第７１頁、第５．２図に記載されている。

トランジスタ１５１のベースはＡＮＤ−ゲート１４の出
力端子に接続し、トランジスタ１５３のベースハモデム
１３に接続する。スペクトルを反転させるか、又は反転
させない指令はトランジスタ１５４により与えられ、こ
のトランジスタ１５４はトランジスタ１５３を短絡させ
たり、又はさせなくしたりする。スペクトルインバータ
は低域通過フィルタ１５５に接続する。このフィルタの
出力端子１６は暗号化装置の出力端子を成す。

本発明は上述した例のみに限定されるものでなく、幾多
の変更を加え得ること勿論である。特に、擬似ランダム
コード発生器によるフレームのパケット交換を３ビツト
とすることもできる。また、パケット交換のために４ビ
ツト以上を取って置き、組合せの数を増やすこともでき
ることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は送信側における暗号化装置の一例を示すブロッ
ク線図： 第２図は受信側における解読装置の一例を示すブロック
１／Ｍ圀； 第３図はアナログ式のスペクトルインバータの一例を示
す回路図である。 【　・マイクロホン　２・・Ａ／Ｄ変換１３・・整合フ
ィルタ　４・・クロック ５・・主メモリ　６・・・マイクロプロセッサ７・・擬
似ランダムフード発生器 ８・主クリック　９・分局器 １０・・・第２メモリ１１　・Ｄ／Ａ変換器１２・・・
低域通過フィルタ　１３・・・モデム１４・・・アナロ
グＡＮＤ−ゲート １５　スペクトルインバータ ８１・・スピーカ　３２・・Ａ／Ｄ変換器３３　・低域
通過フィルタ　３５・・主メモリ８６・・・マイクロプ
ロセッサ ８７・・・擬似ランダムコード発生器 ３９・・・分周器　４ｏ・・第２メモリ４１−・・Ｄ／
Ａ変換器　４８　・モデム４５・スペクトルインバータ ４６・・・解読装置の入力端子 ４７・・電圧制御発振器　７１　・シフトレジスタ（１
５１、１５２）・・・差動増幅器 （１５ｓ　、　１．５４　）・定電流源１６５・・低域
通過フィルタ ３７１・・シフトレジスタ 特ｉ１Ｈ［１ｉ人　エヌ・ベー・フィリップス・フルー
イランペンファブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　到来するクリアなアナログ信号／１ＩＩｆ号化７プ
   ログ信号をディジタル化する手段（２゜３２）、擬似ラ
   ンダムコード発生器（７゜３７）及びこれら２個の擬似
   ランダムコード発生″”ａ　（８、３７）を相対的に同
   期させる手段（１３，４８）をそれぞれ具えている送／
   受イＪ局を含むアナログ狭帯域クリア信号用の暗号化兼
   解読方式において、該方式が合成データを予定数のビッ
   トから成るフレームに分割して、各フレームを予定数の
   ビットから成る所定数のパケットに分割せしめる手段と
   、成るフレームのパケットを変換せしめる手段と、送（
   ｇされた信号及び受信された信号のスペクトルを反転さ
   せると共に同期させる手段（１５，４５）とを含み、か
   つ前記擬似ランダムコード発生器（７，３７）が（Ｎ＋
   ｎ）個のランダムビットから成る周期を有し、この周期
   の内のＮ個のビットをパケット交換の制御に用い、ｎ個
   のビットをスペクトルの反転制御に用いるようにしたこ
   とを特徴とする暗号化兼解読方式。 ｌ　ｎ＝１としたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の暗号化兼解読方式。 ＆　ｎ−２とし、かつビットパケットヲ各パケットの冒
   頭部から終了部の方向か、又は逆の方向に読取る手段を
   含むようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の暗号化兼解読方式。 ４　擬似ランダムコード発生器を同期させる手段が、送
   信局から可聴周波信号を受信局に伝送する手段を具える
   ようにした特許請求の範囲第１項に記載の方式において
   、前記可聴周波信号の周波数（ｆｏ）がスペクトル反転
   用に用いる可聴周波数と同じとなるようにしたことを特
   徴とする暗号化兼解読方式。