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JPH0511452B2 - - Google Patents
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JPH0511452B2 - - Google Patents

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JPH0511452B2
JPH0511452B2 JP60168225A JP16822585A JPH0511452B2 JP H0511452 B2 JPH0511452 B2 JP H0511452B2 JP 60168225 A JP60168225 A JP 60168225A JP 16822585 A JP16822585 A JP 16822585A JP H0511452 B2 JPH0511452 B2 JP H0511452B2
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residual
spectral envelope
frequency
waveform
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は秘話装置に関し、特に入力音声信号を
スペクトル包絡パラメータと残差波形とで代表し
てその秘話化を図るアナログ型の秘話装置におけ
る再生音質の改善に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a speech encrypting device, and particularly to playback in an analog encrypting device that attempts to polarize an input audio signal by representing it with a spectral envelope parameter and a residual waveform. Concerning improving sound quality.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

入力音声信号をそのまま送信側から受信側に伝
送する代りにこれをスペクトル包絡パラメータと
残差波形とで表現しこれを伝送することによつて
通話内容の秘匿化を図るアナログ型の秘話装置は
各運用分野で多用されつつある。
Analog privacy devices that attempt to conceal the contents of a call by expressing the input audio signal as a spectral envelope parameter and a residual waveform and transmitting this instead of transmitting the input audio signal as it is from the transmitting side to the receiving side are various types. It is becoming widely used in the operational field.

この種の秘話装置は秘匿性が高く、また比較的
劣悪な回線でも使用に耐える通信内容が確保でき
るなどの特徴を反映して特に短波回線の秘話化等
の利用分野で重用されつつある。
This type of privacy device has high secrecy and can secure communication content that can withstand use even on relatively poor lines, so it is being used particularly in fields such as shortwave communication privacy.

このような秘話装置では入力音声信号の巨視的
スペクトル分布を示すものとしてのスペクトル包
絡パラメータはLPC(Linear Prediction
Coefficient)係数のαパラメータ、kパラメー
タ等を、また微視的スペクトル分布としての残差
波形すなわち音源情報は音源を有声/無声情報と
ピツチ周期とでモデル化表現し、この有声/無声
情報とピツチ周期情報とを音源の代りに伝送する
という形式がとられ回線伝送容量の問題に対処し
ているのが通常の運用形式となつている。
In such a secret speech device, the spectral envelope parameter that indicates the macroscopic spectral distribution of the input audio signal is LPC (Linear Prediction).
The residual waveform as a microscopic spectral distribution, that is, the sound source information, is expressed by modeling the sound source using voiced/unvoiced information and pitch period, and the voiced/unvoiced information and pitch period are The normal operating format is to transmit periodic information instead of the sound source to deal with the problem of line transmission capacity.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述した従来のこの種の秘話装置には、しかし
ながら次のような問題点がある。
However, the above-mentioned conventional secret communication device of this type has the following problems.

すなわち、限られた回線伝送容量のもとで秘話
通信を行なうために残差波形をピツチ周期と有
声/無声に関する情報で代表させて伝送している
ため、ピツチ周期抽出誤り、有声/無声判定誤り
等にもとづく音質の劣化が避けられず、この問題
を除去しようとして残差波形を伝送する手段をと
ろうとすると必要な回線容量が著しく増加してし
まうという問題がある。
In other words, in order to perform confidential communication under limited line transmission capacity, the residual waveform is transmitted by representing the pitch period and information regarding voiced/unvoiced, so errors in pitch period extraction and voiced/unvoiced determination may occur. Deterioration of sound quality due to such factors is unavoidable, and if a method of transmitting the residual waveform is used to eliminate this problem, the required line capacity will increase significantly.

本発明の目的は上述した欠点を除去し、回線容
量を増大することなく音質の劣化を本質的に排除
しうる秘話装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to provide a confidential communication device that can essentially eliminate deterioration in sound quality without increasing line capacity.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の装置は、入力音声信号をそのスペクト
ル包絡を表現するLPC係数によるスペクトル包
絡パラメータと前記スペクトル包絡を除去した残
差波形とに分解して伝送する秘話装置において、
予め設定する占有周波数帯域において互いに独立
的に割当てられた周波数帯域の周波数領域データ
に変換して前記スペクトル包絡パラメータと残差
波形とを帯域内周波数多重信号として伝送する帯
域内周波数多重手段と、前記帯域内周波数多重手
段における残差波形をその最大値に比例する振幅
を有しかつそれぞれの時間位置が残差波形の各極
大値の時間位置に対応する複数のインパルス列に
よつて代表せしめたものとして表現するインパル
ス列化手段とを備えた送信側と、前記帯域内周波
数多重手段による周波数多重信号の多重分離を行
なう多重分離手段と、前記多重分離手段によつて
得られるインパルス列から残差波形を再生する残
差波形化手段と、前記多重分離手段によつて得ら
れる前記スペクトル包絡パラメータをLPC合成
フイルタのフイルタ係数とし前記残差波形化手段
による残差波形をフイルタ入力として入力音声信
号を合成するLPC合成手段とを備えた受信側と
を有して構成される。
The device of the present invention is a secret speech device that decomposes an input audio signal into a spectral envelope parameter based on LPC coefficients representing the spectral envelope and a residual waveform from which the spectral envelope is removed, and transmits the decomposed signal.
in-band frequency multiplexing means for converting into frequency domain data of frequency bands independently assigned in a preset occupied frequency band and transmitting the spectral envelope parameter and the residual waveform as an in-band frequency multiplexed signal; The residual waveform in the in-band frequency multiplexing means is represented by a plurality of impulse trains each having an amplitude proportional to its maximum value and whose time position corresponds to the time position of each local maximum value of the residual waveform. a transmitting side comprising an impulse train forming means expressed as , a demultiplexing means for demultiplexing a frequency multiplexed signal by the in-band frequency multiplexing means, and a residual waveform from the impulse train obtained by the demultiplexing means. and a residual waveform forming means for reproducing the spectral envelope parameter obtained by the demultiplexing means as a filter coefficient of an LPC synthesis filter, and a residual waveform generated by the residual waveform forming means as a filter input to synthesize an input audio signal. and a receiving side equipped with an LPC combining means.

〔実施例〕〔Example〕

次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。 Next, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の秘話装置の一実施例の送信側
の構成を示すブロツク図、第2図は本発明の秘話
装置の一実施例の受信側の構成を示すブロツク図
である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the transmitting side of an embodiment of the privacy device of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the receiving side of the privacy device of the invention.

第1図に示す送信側1は、A/Dコンバータ1
01、窓処理器102、遅延回路103、自己相
関係数算出器104、LPC分析器105、LSP
分析器106、線形変換器107、補間器10
8、周波数発生器109、LPC逆フイルタ11
0、窓処理器111、最大値検索器112、残差
波形正規化器113、補間器114、μ変換器1
15、周波数発生器116、μ/Linear変換器
117、残差波形パルス発生器118、周波数発
生器119、加算器120を備えて構成される。
The transmitting side 1 shown in FIG. 1 includes an A/D converter 1
01, window processor 102, delay circuit 103, autocorrelation coefficient calculator 104, LPC analyzer 105, LSP
Analyzer 106, linear converter 107, interpolator 10
8. Frequency generator 109, LPC inverse filter 11
0, window processor 111, maximum value searcher 112, residual waveform normalizer 113, interpolator 114, μ converter 1
15, a frequency generator 116, a μ/Linear converter 117, a residual waveform pulse generator 118, a frequency generator 119, and an adder 120.

また、第2図に示す受信側2は、A/Dコンバ
ータ201、スライデイングDFT(Discrete
Fourier Transform)回路202、遅延回路2
03、ピークピツキング回路204、補間器20
5、線形逆変換器206、μ/Linear変換器2
07、ω/α変換器208、LPF(Low Pass
Filter)209、FM検波器210、相互相関算
出器211、ピーク検出器212、パルス形成器
213、乗算器214、LPC合成器215、
D/Aコンバータ216を備えて構成される。
Further, the receiving side 2 shown in FIG. 2 includes an A/D converter 201, a sliding DFT (discrete
Fourier Transform) circuit 202, delay circuit 2
03, peak picking circuit 204, interpolator 20
5. Linear inverse converter 206, μ/Linear converter 2
07, ω/α converter 208, LPF (Low Pass
Filter) 209, FM detector 210, cross-correlation calculator 211, peak detector 212, pulse former 213, multiplier 214, LPC combiner 215,
It is configured to include a D/A converter 216.

先ず送信側1について説明する。入力音声信号
はA/Dコンバータ101によつて8KHzのサン
プリング周波数で標本化されたあと12ビツトのビ
ツト数で量子化され、この量子化信号は窓処理器
102と遅延回路103とに供給される。
First, the transmitting side 1 will be explained. The input audio signal is sampled by the A/D converter 101 at a sampling frequency of 8 KHz, and then quantized to 12 bits, and this quantized signal is supplied to the window processor 102 and the delay circuit 103. .

窓処理器102は入力した量子化信号の
30mSEC分すなわち240サンプルづつを窓時間分
として一旦内部メモリに格納し、これにハミング
関数等の窓関数による荷重乗算を5mSECごとに
実施する。従つて5mSECが分析フレーム周期と
なる。
The window processor 102 processes the input quantized signal.
30 mSEC, that is, 240 samples each, are temporarily stored in the internal memory as a window time, and weight multiplication by a window function such as a Hamming function is performed every 5 mSEC. Therefore, 5mSEC is the analysis frame period.

窓処理器102の出力は自己相関係数算出器1
04に供給されこれにより12次の自己相関係数を
分析フレームごとに算出しLPC分析器105に
送出する。
The output of the window processor 102 is the autocorrelation coefficient calculator 1
04, whereby a 12th order autocorrelation coefficient is calculated for each analysis frame and sent to the LPC analyzer 105.

LPC分析器105は分析フレームごとに入力
する12次の自己相関係数にもとづき公知のLPC
分析手段を介して12次のLPC係数としてのαパ
ラメータを抽出し、この12次のαパラメータは
5mSECの分析フレーム周期でLSP分析器106
とLPC逆フイルタ110とに供給される。
The LPC analyzer 105 uses a known LPC based on the 12th order autocorrelation coefficient input for each analysis frame.
Extract the α parameter as the 12th-order LPC coefficient through analytical means, and this 12th-order α parameter is
LSP analyzer 106 with an analysis frame period of 5mSEC
and LPC inverse filter 110.

LSP分析器106は入力した12次のαパラメー
タを利用して公知の手法によつて12次のLSP
(Line Spectrum Pairs,線スペクトル対)パラ
メータを求めこれを線形変換器107に供給す
る。
The LSP analyzer 106 generates a 12th-order LSP using a known method using the input 12th-order α parameter.
(Line Spectrum Pairs) parameters are determined and supplied to the linear converter 107.

LSP分析器106から出力される12次のLSPパ
ラメータは周波数領域のパラメータであり本実施
例の場合は8KHzのサンプ周波数で標本化された
量子化信号を利用して抽出しているのでその周波
数は0〜4KHzの周波数領域にわたつて分布して
いる。線形変換器107はこの周波数分布0〜
4KHzを所定の割当周波数帯域2〜3KHzに線形変
換して帯域圧縮を図る。
The 12th order LSP parameter output from the LSP analyzer 106 is a frequency domain parameter, and in this embodiment, it is extracted using a quantized signal sampled at a sampling frequency of 8KHz, so the frequency is It is distributed over the frequency range of 0 to 4KHz. The linear converter 107 converts this frequency distribution from 0 to
Bandwidth compression is achieved by linearly converting 4KHz into a predetermined allocated frequency band of 2 to 3KHz.

線形変換器107の出力は補間器108に供給
され、5mSECの分析フレーム周期で入力する線
形圧縮LSPパラメータ入力について各次数ごとに
所定の補間刻みたとえば8KHz、125μSEC刻みで
補間し、その出力を周波数発生器109に供給す
る。こうして周波数発生器109には2〜3KHz
の割当周波数帯域に圧縮された12次のLSPパラメ
ータが各次数ごとに補間によるデータの平滑化を
図られ、かつ分析フレームごとにその値を更新し
つつ供給される。
The output of the linear converter 107 is supplied to the interpolator 108, which interpolates the linear compression LSP parameter input input at an analysis frame period of 5 mSEC at a predetermined interpolation step of 8 KHz, 125 μSEC for each order, and uses the output as a frequency generator. 109. In this way, the frequency generator 109 has a frequency of 2 to 3 KHz.
The 12th-order LSP parameters compressed into the assigned frequency band are smoothed by interpolation for each order, and the values are updated and supplied for each analysis frame.

周波数発生器109は12次の各LSPパラメータ
に対応する12個の各周波数を発生する機能を有
し、2〜3KHzの割当周波数帯域内でのこのよう
な12個の周波数を発生、これらを加算器120に
供給する。
The frequency generator 109 has a function of generating 12 frequencies corresponding to each of the 12th-order LSP parameters, generates 12 such frequencies within the assigned frequency band of 2 to 3 KHz, and adds them. 120.

こうしてスペクトル包絡パラメータは割当て周
波数帯域2〜3KHzに分布する12個の時変的周波
数に変換されて加算器120に供給される。スペ
クトル包絡パラメータに対する割当周波数帯域2
〜3kHzは次のような運用条件にもとづいて決定
される。
The spectral envelope parameters are thus converted into 12 time-varying frequencies distributed in the assigned frequency band of 2 to 3 KHz and supplied to the adder 120. Assigned frequency band 2 to spectral envelope parameter
~3kHz is determined based on the following operational conditions.

すなわち、本実施例では伝送回線の占有周波数
帯域が0.3〜3.4KHz程度のものを対象とし、この
うち2〜3KHzの帯域はスペクトル包絡パラメー
タに、また0.4〜1.9KHzの帯域は残差波形分とし
て割当てている。このような配分の内容は占有周
波数帯域、音声再現性その他の運用条件を勘案し
任意に設定しうるものである。
That is, in this embodiment, the occupied frequency band of the transmission line is about 0.3 to 3.4 KHz, of which the 2 to 3 KHz band is used as the spectral envelope parameter, and the 0.4 to 1.9 KHz band is used as the residual waveform component. Assigned. The content of such allocation can be arbitrarily set in consideration of the occupied frequency band, audio reproducibility, and other operating conditions.

さて、遅延回路103は入力した量子化信号を
所定の時間遅延させたのちLPC逆フイルタ11
0に供給する。この場合の遅延時間は、窓処理器
102に入力した量子化信号がLPC分析器10
5から12次のαパラメータとして5mSECごとに
更新されつつ出力するまでの処理時間にほぼ対応
し、これによつてLPC逆フイルタ110には同
一分析フレーム周期ごとの量子化音声信号と12次
α−パラメータとが提供されることとなる。
Now, the delay circuit 103 delays the input quantized signal for a predetermined time, and then passes the input quantized signal to the LPC inverse filter 11.
Supply to 0. The delay time in this case is that the quantized signal input to the window processor 102 is
This approximately corresponds to the processing time until the LPC inverse filter 110 outputs the 5th to 12th order α parameters while being updated every 5mSEC. parameters will be provided.

LPC逆フイルタ110は、LPCパラメータを
フイルタ係数としモデル化された残差波形等で駆
動されて入力音声信号を合成するLPC合成フイ
ルタとは逆の周波数特性をもたせたフイルタであ
り、5mSECごとに更新される12次αパラメータ
をそのフイルタ係数とし量子化音声信号を入力し
て残差波形を出力、これを窓処理器111に供給
する。
The LPC inverse filter 110 is a filter that has frequency characteristics opposite to that of the LPC synthesis filter that synthesizes input audio signals by driving with modeled residual waveforms using LPC parameters as filter coefficients, and is updated every 5 mSEC. A quantized audio signal is input using the 12th-order α parameter as the filter coefficient, and a residual waveform is output, which is supplied to the window processor 111.

窓処理器111は、こうして入力する残差波形
を20mSECの窓時間の矩形関数で切出しつつこれ
を最大値検索器112と残差波形正規化器113
とに供給する。従つて20mSECが残差波形に対す
る分析フレーム周期となる。
The window processor 111 cuts out the input residual waveform using a rectangular function with a window time of 20 mSEC, and then passes this to the maximum value searcher 112 and the residual waveform normalizer 113.
supply to. Therefore, 20 mSEC becomes the analysis frame period for the residual waveform.

最大値検索器112は入力した残差波形の最大
値を20mSECの分析フレームごとに検索しつつこ
れを次次に補間器114に供給する。
The maximum value searcher 112 searches for the maximum value of the input residual waveform for each analysis frame of 20 mSEC and sequentially supplies this to the interpolator 114.

補間器114はこうして入力する最大値間を所
定の補間刻みたとえば8KHz、125μSEC刻みで補
間してデータの平滑化を図りこれらをμ変換器1
15に供給する。
The interpolator 114 smoothes the data by interpolating between the input maximum values in predetermined interpolation increments, for example, 8 KHz and 125 μSEC, and transfers these data to the μ converter 1.
15.

補間器114の出力を周波数変化して伝送路に
送出する際、分析フレームにおける数10dBある
いはそれ以上といつた大きいダイナミツクレンジ
を圧縮しておく必要がある。この圧縮は伝送路に
おけるS/Nの確保と圧縮による信号の劣化とを
最適とすることを目安として実施する必要があ
り、本実施例では入力の大きい場合は大きく、ま
た入力の小さいものは小さく圧縮して低レベルで
も必要なS/Nの確保が図れるμ変換による非線
形圧縮をμ変換器115で実施しこれを周波数発
生器116とμ/Linear変換器117に供給す
る。
When changing the frequency of the output of the interpolator 114 and sending it out to the transmission line, it is necessary to compress the large dynamic range of several tens of dB or more in the analysis frame. This compression must be performed with the aim of optimizing the S/N ratio in the transmission path and the signal deterioration due to compression. A μ converter 115 performs nonlinear compression using μ conversion, which allows compression to ensure the necessary S/N even at a low level, and supplies this to a frequency generator 116 and a μ/Linear converter 117.

周波数発生器116は、入力する残差波形最大
値の大きさに対応して1.6〜1.9KHzの割当周波数
帯域内で変化する周波数を発生しこれを加算器1
20に供給する。こうして、残差波形に対して割
当てられた周波数帯域0.4〜1.9KHzのうち1.6〜
1.9KHzは残差波形の20mSECの分析フレーム周期
ごとの最大値に対して提供される。
The frequency generator 116 generates a frequency that changes within the assigned frequency band of 1.6 to 1.9 KHz in response to the magnitude of the maximum value of the input residual waveform, and adds this to the adder 1.
Supply 20. In this way, 1.6 to 1.6 KHz of the frequency band 0.4 to 1.9 KHz assigned to the residual waveform
1.9KHz is provided for the maximum value of the residual waveform every 20mSEC analysis frame period.

一方、μ/Linear変換器117に供給された
μ変換後の最大値はこれによつて変換前の状態に
復元され残差波形正規化器113に供給される。
On the other hand, the maximum value after μ conversion supplied to the μ/Linear converter 117 is thereby restored to the state before conversion and is supplied to the residual waveform normalizer 113.

残差波形正規化器113はこうして入力する残
差波形最大値を利用して、窓処理器111から入
力する残差波形の正規化を図る。この正規化は
20mSECの分析フレーム内ごとの残差波形の正、
負両方向の極大値を前記最大値に対して正規化す
る形式で行なわれ、これら正規化極大値列は分析
フレームごとに残差波形パルス発生器118に供
給される。これらの正規化極大値列は第1図の
に示す正、負方向の線で示すインパルス列として
示される。残差波形パルス発生器118はこれら
正規化極大値列にそれぞれ帯域幅を付与して残差
波形パルスとする。たとえば点線で示すその1つ
は負方向の残差波形パルスである。このような帯
域幅を付与することは、各正規化極大値列をそれ
ぞれパルス中心周波数とする波形発生という形式
で行なわれ、この場合の発生波形は残差波形に疑
似するものでありかつ可能な限り占有帯域が少な
くてすむものとしてガウス波形、あるいはcosine
自乗波形等が利用される。
The residual waveform normalizer 113 normalizes the residual waveform input from the window processor 111 by using the maximum value of the residual waveform input in this way. This normalization is
Positive residual waveform within each analysis frame of 20mSEC,
The maximum values in both negative directions are normalized with respect to the maximum value, and these normalized maximum value sequences are supplied to the residual waveform pulse generator 118 for each analysis frame. These normalized local maximum value sequences are shown as impulse trains indicated by positive and negative lines shown in FIG. The residual waveform pulse generator 118 gives a bandwidth to each of these normalized maximum value sequences to generate residual waveform pulses. For example, one of them, indicated by a dotted line, is a negative residual waveform pulse. Providing such a bandwidth is done in the form of waveform generation with each normalized local maximum value sequence as the pulse center frequency, and the generated waveform in this case simulates the residual waveform and is possible Gaussian waveforms or cosine waveforms are recommended as they occupy as little bandwidth as possible.
A squared waveform etc. is used.

観点を変えてみると上述した帯域幅の付与は占
有帯域幅の低減を図るものである。分析フレーム
周期ごとのかかる残差波形パルスは入力音声信号
再生の目的からは極力数多く設定したいし、一方
占有周波数帯域は出来る限り狭くしたいという矛
盾する条件を妥協させつつその数と帯域幅とが設
定される。こうして形成される残差波形パルス
は、残差波形に近似した波形構造と最大値を含む
各極大値を正規化値で表現した疑似残差波形であ
り、これは次に周波数発生器119によつて周波
数領域データに変換される。この周波数領域デー
タへの変換では0.4〜1.5KHzの周波数帯域が割当
てられ、残差波形パルスに含まれる各パルスの時
間位置、ならびにパルスの大きさが保存される内
容の変換形式で変換が行なわれる。
From a different perspective, the above-mentioned allocation of bandwidth is intended to reduce the occupied bandwidth. The number and bandwidth of the residual waveform pulses for each analysis frame period are set while compromising the contradictory conditions of wanting to set as many as possible for the purpose of input audio signal reproduction and, on the other hand, wanting to keep the occupied frequency band as narrow as possible. be done. The residual waveform pulse thus formed is a pseudo residual waveform in which the waveform structure approximates the residual waveform and each local maximum value including the maximum value is expressed by a normalized value. and then converted to frequency domain data. In this conversion to frequency domain data, a frequency band of 0.4 to 1.5 KHz is assigned, and the conversion is performed in a conversion format that preserves the time position of each pulse included in the residual waveform pulse and the pulse size. .

周波数発生器119ではさらにこのような残差
波形パルスを変調波とし(1.5−0.4)/2KHzを搬
送波とする内容のFM変調を行ないその被変調波
を加算器120に送出する。
The frequency generator 119 further performs FM modulation using the residual waveform pulse as a modulating wave with (1.5-0.4)/2 KHz as a carrier wave, and sends the modulated wave to the adder 120.

こうして残差波形は0.4〜1.5KHzの周波数帯域
の正規化極大値による残差波形パルスと、1.6〜
1.9KHzの周波数帯域の残差波形最大値とによつ
て表現されることとなる。このように周波数領域
のデータとして取扱うことは、一般的に言つて、
受信側の処理も都合のいいことが多い。
In this way, the residual waveform consists of a residual waveform pulse due to the normalized maximum value in the frequency band of 0.4 to 1.5KHz, and a residual waveform pulse due to the normalized maximum value in the frequency band of 0.4 to 1.5KHz.
It will be expressed by the maximum value of the residual waveform in the 1.9KHz frequency band. Generally speaking, handling it as frequency domain data in this way
Processing on the receiving side is also often convenient.

加算器120はこうして入力する周波数領域の
スペクトル包絡パラメータと残差波形に関するデ
ータとを所定の方式で加算し送信信号として伝送
路1201を介して受信側2に供給する。
The adder 120 adds the input frequency-domain spectral envelope parameters and data regarding the residual waveform in a predetermined manner, and supplies the sum as a transmission signal to the receiving side 2 via the transmission line 1201.

受信側2ではA/Dコンバータ201に入力し
た送信信号を8KHzのサンプリング周波数で標本
化したうえ所定のビツト数で量子化し、さらに
30mSECハミング窓掛けを5mSECごとに行なつ
て、この5mSECの分析フレーム周期ごとのデー
タをスライデイングDFT回路202と遅延回路
203に供給する。
On the receiving side 2, the transmission signal input to the A/D converter 201 is sampled at a sampling frequency of 8KHz, quantized with a predetermined number of bits, and further
30mSEC Hamming windowing is performed every 5mSEC, and data for each analysis frame period of 5mSEC is supplied to the sliding DFT circuit 202 and the delay circuit 203.

スライデイングDFT回路202は、入力する
125μSECの分析フレームごとの処理を予め設定
するシフトレート、本実施例では8KHz、
125μSECずつシフトさせながらデータをなるべ
く細い処理刻みで処理するスライデイングDFT
を行ないつつ入力データを離散的フーリエ変換
し、そのうち1.6〜1.9KHzとこれに続く2〜3KHz
すなわち1.6〜3KHzの周波数成分に関するデータ
の5mSEC分ずつを出力しこれをピークピツキン
グ回路202に供給する。
The sliding DFT circuit 202 inputs
The shift rate that presets the processing for each analysis frame of 125μSEC, in this example, 8KHz,
Sliding DFT that processes data in as small processing increments as possible while shifting in steps of 125μSEC
The input data is discretely Fourier transformed while performing
That is, 5 mSEC worth of data regarding frequency components of 1.6 to 3 KHz is outputted and supplied to the peak picking circuit 202.

ピークピツキング回路204は、入力したデー
タの極大値を検出するピークピツキング(peak
picking)を実施し1.6〜1.9KHz帯域に含まれる極
大値として存在する残差波形の最大値、ならびに
2〜3KHz帯域に含まれる12個の極大値として存
在する12次のLSPパラメータを検出してそれぞれ
の対応周波数を決定し、これらは分析フレームご
とに次次に補間器205に供給する。
The peak picking circuit 204 performs peak picking (peak picking) to detect the maximum value of input data.
The maximum value of the residual waveform that exists as a maximum value included in the 1.6-1.9KHz band and the 12th-order LSP parameter that exists as 12 maximum values included in the 2-3KHz band are detected. The respective corresponding frequencies are determined and these are fed to the interpolator 205 in turn for each analysis frame.

補間器205はこうして入力する残差信号の最
大値ならびにスペクトル包絡パラメータを分析フ
レーム間で所定の分析刻み8KHz、125μSECごと
に補間しながら線形逆変換器206に供給する。
The interpolator 205 interpolates the maximum value of the input residual signal and the spectral envelope parameter at predetermined analysis increments of 8 KHz and 125 μSEC between analysis frames and supplies them to the linear inverse transformer 206.

なお、本実施例では演算量の減少、125μSEC
の変動に対する配慮等を考慮してピークピツキン
グ回路204の出力は5mSECごとに出力してい
るがこれを125μSECごとに出力するときは補間
器205は不要となる。
In addition, in this example, the amount of calculation is reduced, 125μSEC
The output of the peak picking circuit 204 is output every 5 mSEC in consideration of fluctuations in the value, etc., but when outputting this every 125 μSEC, the interpolator 205 becomes unnecessary.

線形逆変換器206はこうして入力したスペク
トル包絡パラメータとしての12次のLSPパラメー
タの線形逆変換を行なう。この線形逆変換は、0
〜4KHzのものが2〜3KHzに帯域圧縮を行なわれ
ているものを再び0〜4KHzに逆変換し復元する
ものである。また、残差波形最大値もμ変換によ
つて圧縮された状態となつているがこれはμ/
Linear変換器207に供給しμ変換を解除した
のち乗算器214に供給する。
The linear inverse transformer 206 performs linear inverse transform of the 12th-order LSP parameter as the input spectrum envelope parameter. This linear inverse transformation is 0
~4KHz has been compressed to 2~3KHz and is then inversely converted back to 0~4KHz and restored. Furthermore, the maximum value of the residual waveform is also compressed by μ transformation, but this is μ/
The signal is supplied to a linear converter 207 and subjected to μ conversion, and then supplied to a multiplier 214.

線形逆変換を行なつた12次LSPパラメータは
ω/α変換器208に供給され、LSPパラメータ
(ω)をαパラメータに変換しこれをLPC合成器
215に供給する。
The 12th-order LSP parameters subjected to the linear inverse transformation are supplied to the ω/α converter 208, which converts the LSP parameters (ω) into α parameters and supplies them to the LPC synthesizer 215.

LPC合成器215は全極型デイジタルフイル
タのフイルタ係数として125μSECごとに更新さ
れる12次のαパラメータをω/α変換器208か
ら受け、また加算器214からは残差波形を受け
て駆動されることとなるが、この残差波形は次の
ようにして再生される。
The LPC synthesizer 215 receives from the ω/α converter 208 the 12th-order α parameter updated every 125μSEC as a filter coefficient of an all-pole digital filter, and also receives the residual waveform from the adder 214 and is driven. However, this residual waveform is reproduced as follows.

すなわち、A/Dコンパータ201の出力は遅
延回路203にも供給されるが、遅延回路203
はμ/Linear変換器207から出力される残差
波形の最大値と、パルス形成器213から出力さ
れる残差波形パルス列とが同一のフレーム周期と
なるように遅延時間を与えるものとし、この出力
はLPF209に供給される。
That is, the output of the A/D converter 201 is also supplied to the delay circuit 203;
shall be given a delay time so that the maximum value of the residual waveform output from the μ/Linear converter 207 and the residual waveform pulse train output from the pulse former 213 have the same frame period, and this output is supplied to the LPF 209.

LPF209は0.4〜1.5KHzの周波数帯域、すな
わちFM変調した残差パルスのみとり出しこれを
FM検波器210に供給する。
The LPF209 extracts only the frequency band of 0.4 to 1.5KHz, that is, the FM modulated residual pulse.
It is supplied to the FM detector 210.

FM検波器210はこうして入力する信号を
FM検波し、第2図のに示す残差波形パルスを
検出しこれを相互相関算出器211に供給する。
The FM detector 210 receives the input signal in this way.
FM detection is performed to detect a residual waveform pulse shown in FIG.

相互相関算出器211は第1図のに示す残差
波形パルスの正規化値1レベルのものをあらか
じめ内蔵のROMに格納しておき、これととの
相互相関算出を介してが所望の残差波形パルス
であることを確認したうえでこれをピーク検出器
212に供給する。
The cross-correlation calculator 211 stores in advance a 1-level normalized value of the residual waveform pulse shown in FIG. After confirming that it is a waveform pulse, it is supplied to the peak detector 212.

ピーク検出器212はこうして入力する相互相
関算出器211の出力のピーク値を検出しこれを
パルス形成器213に供給する。
The peak detector 212 thus detects the peak value of the input output of the cross-correlation calculator 211 and supplies it to the pulse former 213 .

パルス形成器212は第1図に示すの残差波
形の縦線で示す時間位置に最大値で正規化された
レベルのインパルス列の時間領域データを発生し
これを乗算器214に供給する。
The pulse former 212 generates time domain data of an impulse train of a level normalized to the maximum value at the time position indicated by the vertical line of the residual waveform shown in FIG. 1, and supplies this to the multiplier 214.

乗算器214はこうして入力したインパルス列
の正規化レベルに最大値レベルを乗算し実レベル
のインパルス列で表現した残差波形を分析フレー
ムごとに発生、これをLPC合成器215に供給
する。
The multiplier 214 multiplies the normalized level of the input impulse train by the maximum level, generates a residual waveform expressed by the actual level impulse train for each analysis frame, and supplies this to the LPC synthesizer 215.

LPC合成器215はこうして入力した12次の
αパラメータをフイルタ係数とし残差波形によつ
て駆動されてデイジタル音声を再成しこれをD/
Aコンバータ216に供給する。
The LPC synthesizer 215 uses the input 12th-order α parameter as a filter coefficient, is driven by the residual waveform, regenerates digital audio, and converts it into D/
A converter 216 is supplied.

D/Aコンバータ216はデイジタル入力をア
ナログ変換したあとLPFで不要な高域成分を除
去し出力音声信号として送出する。
The D/A converter 216 converts the digital input into analog, removes unnecessary high-frequency components using an LPF, and sends it out as an output audio signal.

こうして回線容量を増大することなく、残差波
形の伝送を前提とする秘話通信を実施することが
できる。
In this way, confidential communication based on transmission of residual waveforms can be performed without increasing line capacity.

なお、本実施例においては分析フレームごとの
残差波形の最大値に比例する振幅でかつその時間
位置に一致する位置に存在せしめた複数のインパ
ルス列で残差波形を表現しているがこれは同様の
他の表現、たとえばパルス間隔を制限してほぼ同
じインパルス列で形成するマルチパルスを利用し
てもほぼ同様に実施しうることは明らかである。
In this example, the residual waveform is expressed by a plurality of impulse trains that have amplitudes proportional to the maximum value of the residual waveform for each analysis frame and are located at positions that match the time positions of the residual waveforms. It is clear that other similar representations, such as multi-pulses formed by substantially the same impulse train with limited pulse intervals, can be implemented in substantially the same way.

またαパラメータ、LSPパラメータの分析次数
等も任意に設定しても差支えない。
Further, the α parameter, the analysis order of the LSP parameter, etc. may be set arbitrarily.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した如く本発明によれば、入力音声信
号をスペクトル包絡パラメータと残差波形とに分
解して伝送する秘話装置において、互いに独立的
に割当てられた周波数帯域の周波数領域データに
変換して前記スペクトル包絡パラメータと残差波
形とを伝送するとともに、残差波形はその最大値
に比例する振幅を有しかつそれぞれの時間位置が
残差波形の各極大値の時間位置に対応する複数の
インパルス列によつて代表せしめるという手段を
備えて秘話通信を行なうことにより、回線容量を
増大することなく音質の劣化を大幅に改善するこ
とができる秘話装置が実現できるという効果があ
る。
As explained above, according to the present invention, in a confidential communication device that decomposes an input audio signal into spectral envelope parameters and residual waveforms and transmits the signals, the input audio signals are converted into frequency domain data of frequency bands assigned independently from each other. The spectral envelope parameter and the residual waveform are transmitted, and the residual waveform has an amplitude proportional to its maximum value, and a plurality of impulse trains each having a time position corresponding to a time position of each local maximum value of the residual waveform. By carrying out secret communication using a means of representing the number by , it is possible to realize a secret communication device that can significantly improve the deterioration of sound quality without increasing the line capacity.

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

第1図は本発明の秘話装置の送信側の一実施例
の構成を示すブロツク図、第2図は本発明の秘話
装置の受信側の一実施例の構成を示すブロツク図
である。 1……送信側、2……受信側、101……A/
Dコンバータ、102……窓処理器、103……
遅延回路、104……自己相関係数算出器、10
5……LPC分析器、106……LPC分析器、1
07……線形変換器、108……補間器、109
……周波数発生器、110……LPC逆フイルタ、
111……窓処理器、112……最大値検索器、
113……残差波形正規化器、114……補間
器、115……μ変換器、116……周波数発生
器、117……μ/Linear変換器、118……
残差波形パルス発生器、119……周波数発生
器、120……加算器、201……D/Aコンバ
ータ、202……スライデイングDFT回路、2
03……遅延回路、204……ピークピツキング
回路、205……補間器、206……線形逆変換
器、207……μ/Linear変換器、208……
ω/α変換器、209……LPF、210………
FM検波器、211……相互相関算出器、212
……ピーク検出器、213……パルス形成器、2
14……乗算器、215……LPC合成器、21
6……D/Aコンバータ。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the transmitting side of the secure communication device of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the receiving side of the secure communication device of the present invention. 1...Sending side, 2...Receiving side, 101...A/
D converter, 102... Window processor, 103...
Delay circuit, 104...Autocorrelation coefficient calculator, 10
5...LPC analyzer, 106...LPC analyzer, 1
07...Linear converter, 108...Interpolator, 109
...Frequency generator, 110...LPC inverse filter,
111... Window processing device, 112... Maximum value search device,
113...Residual waveform normalizer, 114...Interpolator, 115...μ converter, 116...Frequency generator, 117...μ/Linear converter, 118...
Residual waveform pulse generator, 119... Frequency generator, 120... Adder, 201... D/A converter, 202... Sliding DFT circuit, 2
03...Delay circuit, 204...Peak picking circuit, 205...Interpolator, 206...Linear inverse transformer, 207...μ/Linear converter, 208...
ω/α converter, 209……LPF, 210……
FM detector, 211... Cross correlation calculator, 212
... Peak detector, 213 ... Pulse former, 2
14... Multiplier, 215... LPC synthesizer, 21
6...D/A converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 入力音声信号をそのスペクトル包絡を表現す
るLPC係数によるスペクトル包絡パラメータと
前記スペクトル包絡を除去した残差波形とに分解
して伝送する秘話装置において、予め設定する占
有周波数帯域において互いに独立的に割当てられ
た周波数帯域の周波数領域データに変換して前記
スペクトル包絡パラメータと残差波形とを帯域内
周波数多重信号として伝送する帯域内周波数多重
手段と、前記帯域内周波数多重手段における残差
波形をその最大値に比例する振幅を有しかつそれ
ぞれの時間位置が残差波形の各極大値の時間位置
に対応する複数のインパルス列によつて代表せし
めたものとして表現するインパルス列化手段とを
備えた送信側と、前記帯域内周波数多重手段によ
る周波数多重信号の多重分離を行なう多重分離手
段と、前記多重分離手段によつて得られるインパ
ルス列から残差波形を再生する残差波形化手段
と、前記多重分離手段によつて得られる前記スペ
クトル包絡パラメータをLPC合成フイルタのフ
イルタ係数とし前記残差波形化手段による残差波
形をフイルタ入力として入力音声信号を合成する
LPC合成手段とを備えた受信側とを有すること
を特徴とする秘話装置。
1 In a confidential communication device that decomposes and transmits an input audio signal into a spectral envelope parameter based on LPC coefficients expressing its spectral envelope and a residual waveform from which the spectral envelope has been removed, allocation is made independently of each other in a preset occupied frequency band. an in-band frequency multiplexing means for converting the spectral envelope parameter and the residual waveform into frequency domain data of a frequency band in which the spectral envelope parameter and the residual waveform are transmitted as an in-band frequency multiplexing signal; impulse train forming means for representing the impulse train as represented by a plurality of impulse trains each having an amplitude proportional to the value and whose time position corresponds to the time position of each local maximum value of the residual waveform. a demultiplexing means for demultiplexing the frequency multiplexed signal by the in-band frequency multiplexing means; a residual waveforming means for reproducing a residual waveform from the impulse train obtained by the demultiplexing means; The spectral envelope parameter obtained by the separating means is used as a filter coefficient of an LPC synthesis filter, and the residual waveform produced by the residual waveforming means is used as a filter input to synthesize an input audio signal.
1. A private conversation device comprising: a receiving side equipped with LPC synthesis means;
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