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JPH0529175B2 - - Google Patents
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JPH0529175B2 - - Google Patents

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JPH0529175B2
JPH0529175B2 JP15182387A JP15182387A JPH0529175B2 JP H0529175 B2 JPH0529175 B2 JP H0529175B2 JP 15182387 A JP15182387 A JP 15182387A JP 15182387 A JP15182387 A JP 15182387A JP H0529175 B2 JPH0529175 B2 JP H0529175B2
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signal
spectrum
frequency
scrambling
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Satoru Taguchi
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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、特に音声信号のスペ
クトルを入換えて得たスクランブル出力の送受信
によつて秘話通信を行なう秘話装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a confidential communication device, and more particularly to a confidential communication device that performs confidential communication by transmitting and receiving scrambled output obtained by swapping the spectra of audio signals.

〔従来の技術〕 従来のこの種の秘話装置は、時間領域と周波数
領域でスクランブルを行なうものとの2通りのも
のがある。
[Prior Art] There are two types of conventional secret communication devices of this type: those that perform scrambling in the time domain and those that perform scrambling in the frequency domain.

時間領域でスクランブルを行なうものとして
は、(1)音声信号を時間的ブロツクで区切つて1ブ
ロツク内でのサンプル値の順序を入換える装置、
(2)サンプル値の極性を入換える装置等が代表的な
ものとされ、また、周波数領域でスクランブルを
行なうものとしては、(3)周波数反転法による装
置、(4)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あらかじめ
定めた規則に従つて入換えたり同一スロツトの中
で周波数を反転する装置、(5)前記(4)の入換えに利
用する規則を時間的に入換える装置等がある。
Devices that perform scrambling in the time domain include (1) a device that divides the audio signal into time blocks and rearranges the order of sample values within each block;
(2) Devices that swap the polarity of sample values are typical. Devices that perform scrambling in the frequency domain include (3) devices that use the frequency inversion method, and (4) devices that convert audio signals on the frequency axis. (5) A device that divides the frequency into multiple frequency slots and swaps these slots according to predetermined rules or inverts the frequency within the same slot; There are devices that can be replaced from time to time.

上述した諸装置のうち、(1)および(2)に示す時間
領域でスクランブルを行なう装置は、秘話性を高
めるための順序の入換えや極性の反転の頻度を大
とするとスクランブル出力の白色雑音化が進み伝
送路の周波数特性により明瞭度が劣化するという
問題がある。
Among the various devices mentioned above, devices that perform scrambling in the time domain shown in (1) and (2) produce white noise in the scrambled output when the frequency of order shuffling and polarity reversal is increased to improve confidentiality. There is a problem in that clarity deteriorates due to the frequency characteristics of the transmission path as the number of transmission lines increases.

一方、(3)、(4)および(5)に示す周波数領域のスク
ランブルを行なう装置にあつては、(3)の周波数反
転法は容易に解読され易く、(4)は秘話性を高めよ
うとすると鋭い周波数特性をもつフイルタを多数
必要とする。さらに(5)は(4)よりも解読し難いもの
が得られるものの狭帯域フイルタの時間応答が遅
いので、その切換えによる雑音が大きくなるとい
う問題がある。
On the other hand, for devices that perform frequency domain scrambling shown in (3), (4), and (5), the frequency inversion method in (3) can be easily decoded, and the method in (4) can improve confidentiality. This requires a large number of filters with sharp frequency characteristics. Furthermore, although (5) provides a signal that is more difficult to decipher than (4), since the time response of the narrowband filter is slow, there is a problem in that the switching noise increases.

上述した(1)〜(5)のかかえる欠点を排除するもの
として、上記(5)のスクランブル概念を基調とする
発明が特許出願公告、昭62−4021、「音声信号の
秘話伝送装置」に開示されている。
In order to eliminate the disadvantages of (1) to (5) above, an invention based on the scrambling concept described in (5) above was disclosed in a patent application published in 1986-4021, "Secret transmission device for audio signals." has been done.

この発明は、狭帯域フイルタを利用する代り
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)を施してスペ
クトル入換えを行なつたのち、その逆変換を加え
て時間領域の信号として送信し、受信側では再び
これにFFTあるいはFHTを施して送信側で行な
つた入換えを復元したのち、さらに逆変換を加え
て音声信号を再生するものである。
Instead of using a narrowband filter, this invention performs spectrum swapping by applying Fast Fourier Transform (FFT) or Fast Hadamard Transform (FHT) to the audio signal, and then adds the inverse transform to the time domain. The receiving side performs FFT or FHT on this signal again to restore the permutation performed on the transmitting side, and then performs an inverse transformation to reproduce the audio signal.

この発明で開示されている装置によれば、
FFTもしくはFHTにおけるポイント数を多くと
ることのみによつてスペクトル数も増加させるこ
とができるので、前述した(1)〜(5)の従来技術に比
して暗号化、復号化を行なう際のキー数を多くす
ることが容易であり、従つて解読を困難とし秘匿
性を増大することができ、また、スクランブル実
施のためのスペクトル入換は演算処理によつて簡
単に行なうことができ、さらに、なまつたインパ
ルスレスポンスをもつ狭帯域フイルタも利用しな
くてすむため、スペクトル入換順序の切換えによ
る雑音も少なくなるといつたもろもろの利点を有
するとしている。
According to the device disclosed in this invention,
Since the number of spectra can be increased simply by increasing the number of points in FFT or FHT, the key for encryption and decryption is It is easy to increase the number, making it difficult to decipher and increase confidentiality, and spectral swapping for scrambling can be easily performed by arithmetic processing. Since it is not necessary to use a narrowband filter with a blunt impulse response, it is said to have various advantages such as reducing noise caused by changing the order of spectrum switching.

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

前述した時間領域および周波数領域におけるス
クランブル処理を利用する(1)〜(5)の各装置の欠点
を排除すべく発明された、上記公告昭62−4021の
装置にも次のような問題点がある。
The device of Publication No. 4021/1982, which was invented to eliminate the drawbacks of the devices (1) to (5) above that utilize scrambling processing in the time domain and frequency domain, also has the following problems. be.

すなわち、この種の秘話装置では、伝送すべき
音声信号のスペクトル配列を形成するために直交
変換を利用しており、それがFFTあるいはDFT、
もしくはFHTである。これらはいずれも実軸成
分と虚軸成分の両成分を利用するものであり、従
つて位相情報を伴なうスペクトル配列形成となつ
ている。この結果、次の2つの欠点が避けられな
い。
In other words, this type of confidential communication device uses orthogonal transformation to form the spectral array of the audio signal to be transmitted, which can be FFT, DFT,
Or FHT. All of these utilize both the real axis component and the imaginary axis component, and therefore form a spectral array accompanied by phase information. As a result, the following two drawbacks are unavoidable.

その1は、伝送路の位相特性の影響を直接受け
受信側での復元音声に聴覚的に極めて大きな音質
劣化をもたらすという欠点である。
The first drawback is that it is directly affected by the phase characteristics of the transmission path, resulting in an extremely large audible deterioration of the sound quality of the reconstructed sound on the receiving side.

このことは、スクランブルが存在しなければ伝
送路の位相特性の影響を受けても、その影響は連
続的変化にとどまり、復元音声に対する聴覚的影
響は殆んど現われないが、スクランブルを行えば
伝送路の位相特性の影響が不連続にあらわれるこ
とによる。
This means that if there is no scrambling, even if it is affected by the phase characteristics of the transmission path, the effect will be a continuous change and will have almost no audible effect on the reconstructed audio, but if scrambling is performed, the This is because the influence of the phase characteristics of the path appears discontinuously.

その2は、暗号化および復号化キーの選択の可
能性が低いという欠点である。
Second, the possibility of selecting encryption and decryption keys is low.

このことは、たとえば音声信号の処理単位を
256ポイントとすると、DFT等実軸と虚軸成分を
有する直交変換の場合256/2=128ポイントの複素
スペクトルとして求まる。従つてキー選択の可能
性は、たかだか128!個に過ぎないこととなる。
なお、処理単位の256ポイントは、8kHzサンプリ
ングで32mSECのフレームを設定した場合である
が、この程度の時間的ブロツク長以下が音声信号
の処理単位として望ましいので、この8kHz、32
mSECで得られるものを対象として考慮したもの
である。
This means, for example, that the processing unit of an audio signal is
Assuming 256 points, a complex spectrum of 256/2=128 points is obtained in the case of orthogonal transformation having equal real axis and imaginary axis components in DFT. Therefore, there are at most 128 key selection possibilities! It becomes nothing more than an individual.
Note that the processing unit of 256 points is when a frame of 32 m SEC is set with 8 kHz sampling, but since it is desirable that the temporal block length of this degree or less is the processing unit of the audio signal, the 8 kHz, 32 m SEC frame is set.
This is based on consideration of what can be obtained by mSEC.

本発明の目的は上述した欠点を除去し、直交変
換として実軸成分のみによつて実行される変換手
段を利用してスペクトル配列を作成することによ
り、伝送路の位相特性の問題を根本的に排除し、
キー選択の可能性を著しく改善しうる秘話装置を
提供することにある。
The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and fundamentally solve the problem of the phase characteristics of the transmission line by creating a spectral array using a transform means performed only by real axis components as an orthogonal transform. exclude,
An object of the present invention is to provide a confidential communication device that can significantly improve the possibility of key selection.

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

本発明の秘話装置は、伝送すべき音声信号に実
軸成分のみにより実行される直交変換を施して前
記音声信号のスペクトル配列を作成する第1の直
交変換手段と、この第1の直交変換手段によつて
作成したスペクトル配列をあらかじめ設定する規
則に従つて入換えてスクランブル出力を得る第1
のスペクトル入換手段と、前記スクランブル出力
に実軸成分のみにより実行される逆直交変換を施
した信号を伝送路に送出する第1の逆直交変換手
段と、前記伝送路に送出された信号に実軸成分の
みにより実行される直交変換を施してそのスペク
トル配列を作成する第2の直交変換手段と、この
第2の直交変換手段によつて作成されたスペクト
ル配列に対し前記第1のスペクトル入換手段によ
る入換えを復元するための再入換を行なつたスク
ランブル出力を得る第2のスペクトル入換手段
と、この第2のスペクトル入換手段によるスクラ
ンブル出力に実軸成分のみにより実行される逆直
交変換を施して前記音声信号の復号出力を得る第
2の逆直交変換手段とを備えて構成される。
The secret speech device of the present invention includes a first orthogonal transformation means for creating a spectral array of the audio signal by subjecting the audio signal to be transmitted to an orthogonal transformation performed using only real axis components, and the first orthogonal transformation means. The first step is to obtain a scrambled output by permuting the spectral array created by according to a preset rule.
a first inverse orthogonal transform means for transmitting to a transmission path a signal obtained by subjecting the scrambled output to an inverse orthogonal transform performed using only real axis components; a second orthogonal transform means for creating a spectral array by performing an orthogonal transform performed only on real axis components; a second spectrum shuffling means for obtaining a scrambled output that has undergone reshuffling to restore the shuffling by the shuffling means; and a scrambled output by the second spectrum shuffling means that is executed using only real axis components. and second inverse orthogonal transform means that performs inverse orthogonal transform to obtain a decoded output of the audio signal.

〔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図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。第1図に示す実施例の構成は、入力端子
1、直交変換回路3、逆直交変換回路4、合成回
路5、スペクトル入換制御回路6、タイミング発
生回路7、同期信号発生回路8および出力端子9
を備えた送信側と、入力端子11、フイルタ1
2、同期信号抽出回路13、直交変換回路14、
スペクトル入換回路15、逆直交変換回路16、
スペクトル入換制御回路17、タイミング発生回
路18および出力端子19を備えた受信側とから
成り、これら送信側と受信側は伝送路10を介し
て秘話データの送受を行なう。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. The configuration of the embodiment shown in FIG. 1 includes an input terminal 1, an orthogonal transform circuit 3, an inverse orthogonal transform circuit 4, a synthesis circuit 5, a spectrum switching control circuit 6, a timing generation circuit 7, a synchronization signal generation circuit 8, and an output terminal. 9
, input terminal 11, filter 1
2, synchronous signal extraction circuit 13, orthogonal transformation circuit 14,
spectrum switching circuit 15, inverse orthogonal transformation circuit 16,
It consists of a spectrum switching control circuit 17, a timing generation circuit 18, and a receiving side equipped with an output terminal 19, and these sending and receiving sides exchange confidential data via a transmission path 10.

送信側について言えば、直交変換回路2は第1
の直交変換手段であり、またスペクトル入換回路
3とこれを制御するスペクトル入換制御回路6が
第1のスペクトル入換手段であり、逆直交変換回
路4が第1の逆直交変換手段であり、これらに加
え所定の時間長の処理ブロツク単位としてのフレ
ーム識別用の同期信号と逆直交変換回路4の出力
とを合成すべき合成回路5と同期信号発生回路8
とを併置し全体はタイミング発生回路7の出力す
るタイミング信号でその動作を制御される。
Regarding the transmitting side, the orthogonal transform circuit 2
The spectrum switching circuit 3 and the spectrum switching control circuit 6 that control it are the first spectrum switching means, and the inverse orthogonal transformation circuit 4 is the first inverse orthogonal transformation means. In addition to these, a synthesis circuit 5 and a synchronization signal generation circuit 8 are used to synthesize a synchronization signal for frame identification as a processing block unit of a predetermined time length and the output of the inverse orthogonal transform circuit 4.
are arranged side by side, and the operation of the whole is controlled by a timing signal output from a timing generation circuit 7.

また、受信側について言えば、直交変換回路1
4が第2の直交変換手段であり、スペクトル入換
制御回路17によつて制御されるスペクトル入換
回路15が第2のスペクトル入換手段であり、逆
直交変換回路16が第2の逆直交変換手段を形成
し、これらはタイミング発生回路18によつてそ
の動作を制御される。この受信側はまた、送受信
間のフレーム同期を行なうための同期信号を抽出
する同期信号抽出回路13と、同期信号除去用の
フイルタ12とを併置している。
Also, regarding the receiving side, orthogonal transform circuit 1
4 is a second orthogonal transformation means, a spectrum switching circuit 15 controlled by a spectrum switching control circuit 17 is a second spectrum switching means, and an inverse orthogonal transformation circuit 16 is a second inverse orthogonal transformation means. They form conversion means whose operation is controlled by a timing generation circuit 18. The receiving side also includes a synchronizing signal extraction circuit 13 for extracting a synchronizing signal for performing frame synchronization between transmitting and receiving, and a filter 12 for removing the synchronizing signal.

なお、送信側における合成回路5と同期信号発
生回路8、ならびに受信側の同期信号抽出回路1
3とフイルタ12は、送受信間のフレーム同期の
ため、この種の秘話装置には不可欠の公知の存在
である。
In addition, the synthesis circuit 5 and the synchronization signal generation circuit 8 on the transmission side, and the synchronization signal extraction circuit 1 on the reception side
3 and filter 12 are well-known elements that are indispensable for this type of confidential communication device for frame synchronization between transmission and reception.

次に、第1図の実施例について、その動作を具
体的に説明する。
Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be specifically explained.

入力端子1から入力した音声信号は、直交変換
回路2で実軸成分のみで実行される直交変換を施
される。この場合、適用可能な直交変換として、
たとえばDCT(Discrete Cosine Transform)や
KLT(Karhunen Loeve Transform)等が対象
となるが、本実施例ではDCTを利用して直交変
換を行なつている。
The audio signal inputted from the input terminal 1 is subjected to orthogonal transformation performed only on the real axis components in the orthogonal transformation circuit 2. In this case, the applicable orthogonal transformation is
For example, DCT (Discrete Cosine Transform)
The target is KLT (Karhunen Loeve Transform), but in this embodiment, orthogonal transformation is performed using DCT.

入力音声信号は、所定の高域遮断周波数を有す
るLPF(Low Pass Filter)を通したあと32m
SECのフレームごとに切出され、8kHzのサンプ
リング周波数で標本化したものに対してDCTを
施され、cosineで実軸領域で表現される。この
DCTによれば、32mSECごとの切出し区間の音
声波形は、この音声波形を対象区間に対して虚軸
方向とは線対称に次次に連続的に配列した状態を
設定し、これらの波形サンプルのフーリエ余弦成
分の配列の集合で当該区間の波形表現を行なうも
ので、直交変換としてのこのDCTは、人間の聴
覚そのものが周波数分析と密接に関係するもので
あり、この点からも量子化雑音の周波数領域での
制御が容易であり、長時間平均の意味では最適直
交を行ない、その結果を逆直交変換回路4に供給
する。
The input audio signal is passed through an LPF (Low Pass Filter) with a predetermined high cutoff frequency and then filtered for 32 m.
Each SEC frame is extracted and sampled at a sampling frequency of 8kHz, which is subjected to DCT and expressed in the real axis domain using cosine. this
According to DCT, the audio waveforms of the cut-out sections every 32mSEC are set in such a way that the audio waveforms are successively arranged one after another in line symmetry with respect to the imaginary axis direction with respect to the target section, and these waveform samples are The waveform of the relevant interval is expressed by a set of arrays of Fourier cosine components, and this DCT, which is an orthogonal transformation, is closely related to human hearing itself and frequency analysis, and from this point of view, it is also effective in reducing quantization noise. Control in the frequency domain is easy, and optimal orthogonalization is performed in the sense of long-term averaging, and the result is supplied to the inverse orthogonal transform circuit 4.

スペクトル入換回路3におけるスペクトル・ス
クランブルを行なうには、たとえば、入力した直
交変換出力を一旦入力メモリに記憶したあと、こ
れをROM等に格納する入換キーと入換プログラ
ムの制御のもとに実施しつつ出力メモリに格納
し、フレーム単位で次次に読出すなどの処理で容
易に実施できる。
To perform spectrum scrambling in the spectrum switching circuit 3, for example, the input orthogonal transform output is temporarily stored in the input memory, and then stored in a ROM etc. under the control of a switching key and a switching program. It can be easily implemented by storing it in the output memory while executing it and reading it out one after another in frame units.

逆直交変換回路4は、こうして入力するスクラ
ンブル後の直交変換スペクトルの逆変換を行なつ
てこれを再び時間領域の時系列データに戻し合成
回路5に供給する。
The inverse orthogonal transform circuit 4 inversely transforms the input scrambled orthogonal transform spectrum, converts it back into time-domain time-series data, and supplies it to the synthesis circuit 5.

合成回路5では、フレームを識別するための同
期信号を同期信号発生回路8から得て、これと逆
直交変換回路4から得た時間領域データとを所定
の形式で合成し、スクランブル出力として出力端
子9に出力する。上述した各処理は、タイミング
発生回路7の出力するタイミング信号で制御され
る。
The synthesis circuit 5 obtains a synchronization signal for frame identification from the synchronization signal generation circuit 8, synthesizes this with the time domain data obtained from the inverse orthogonal transform circuit 4 in a predetermined format, and sends the synthesized signal to an output terminal as a scrambled output. Output to 9. Each of the above-described processes is controlled by a timing signal output from the timing generation circuit 7.

出力端子9に出力されたスクランブル出力は伝
送路10を介して受信側に伝送される。
The scrambled output output to the output terminal 9 is transmitted to the receiving side via the transmission line 10.

この場合問題となるのが、スクランブル出力に
対する伝送路10の位相特性による影響である。
In this case, the problem is the influence of the phase characteristics of the transmission line 10 on the scrambled output.

従来のフーリエ変換によるスペクトル変換処理
を行なつたものは、cosineとsine成分すなわち実
軸と虚軸成分をふたつながら有し、従つて位相成
分を伴つたスクランブル出力が伝送路10に送出
される。
A conventional spectrum conversion process using Fourier transform has two cosine and sine components, that is, a real axis and an imaginary axis component, and therefore, a scrambled output with a phase component is sent to the transmission line 10.

音声信号の場合、かかるスクランブルを施さな
いで受ける伝送路10の位相特性の影響は連続的
であり、このような連続的に受ける影響は聴覚的
に殆んど問題とならない。しかしながら、この影
響の受け方がスクランブル処理のため、伝送さる
べき音声信号の周波数対位相特性に不連続な状態
の影響として加えられれば聴覚的に極めて大きい
音質劣化をもたらす。
In the case of audio signals, the influence of the phase characteristics of the transmission path 10 without such scrambling is continuous, and such continuous influence hardly causes any auditory problems. However, since this effect is due to scrambling processing, if it is added as a discontinuous effect to the frequency vs. phase characteristics of the audio signal to be transmitted, it will cause an extremely large auditory sound quality deterioration.

第2図は、伝送路の位相特性がスクランブル信
号に及ぼす影響を説明するための位相対周波数特
性図で、第2図aはスクランブルの行なわない場
合の伝送路の影響を示す位相対周波数特性図、第
2図bはスクランブルを行なつた場合の伝送路の
影響を示す位相対周波数特性図である。
Figure 2 is a phase vs. frequency characteristic diagram for explaining the influence of the phase characteristics of the transmission line on a scrambled signal, and Figure 2a is a phase vs. frequency characteristic diagram showing the influence of the transmission line when scrambling is not performed. , FIG. 2b is a phase versus frequency characteristic diagram showing the influence of the transmission path when scrambling is performed.

第2図aに示す如く、フレーム単位の音声信号
の電力レベルが、この区間では仮りにフラツトで
あるとし、これが0〜7の8個のスペクトルサン
プルで表現されたうえ伝送路の位相θと周波数f
の特性の影響を連続的に受けたとする。
As shown in Figure 2a, it is assumed that the power level of the audio signal in frame units is flat in this section, and this is expressed by eight spectrum samples from 0 to 7. f
Suppose that it is continuously influenced by the characteristics of .

スクランブルを行なわない場合には、逆直交変
換で伝送路上に送出される音声信号は、かかる位
相対周波数特性を帯びたスペクトルを伝送するこ
ととなるが、このように伝送路の位相対周波数特
性を連続性を保つて受けるものであれば問題はな
いが、スクランブルによつて、たとえば第2図a
に示す如く、サンプル0→サンプル7、サンプル
1→サンプル3と次次にスペクトル入換えを行な
つて伝送路に送出されると、伝送復元後の伝送路
の位相対周波数特性は第2図bのようにあらわ
れ、このように不連続な影響の受け方をすると復
元音声には聴覚的に極めて著しい音質劣化をもた
らすこととなる。
If scrambling is not performed, the audio signal sent out onto the transmission path through inverse orthogonal transformation will transmit a spectrum with such phase-versus-frequency characteristics. There is no problem if it is received while maintaining continuity, but by scrambling, for example,
As shown in Figure 2, when the spectrum is swapped in sequence from sample 0 to sample 7, sample 1 to sample 3, and sent out to the transmission line, the phase versus frequency characteristic of the transmission line after transmission restoration is as shown in Figure 2b. If the sound is affected discontinuously in this way, the reconstructed sound will have an extremely significant auditory quality deterioration.

このような問題は、逆説的に言えば、スクラン
ブル送受信において伝送路を位相情報を含めて音
声情報を伝送することに起因し、従つて、通常の
FFTもしくはDFTによるフーリエ変換が実軸と
虚軸成分を含み、位相情報を含めて伝送する場合
には不可避の問題である。
Paradoxically speaking, such problems are caused by the fact that audio information is transmitted including phase information through the transmission path during scrambled transmission and reception, and therefore, normal
Fourier transform using FFT or DFT includes real axis and imaginary axis components, which is an unavoidable problem when transmitting phase information as well.

さらに、音声の特性からして、ほぼその区間が
定常的と見做されるフレーム長は、たかだか30m
SEC以下が望ましいとされ、この背景を勘案して
本実施例でもフレーム長を32mSECとしている
が、8kHzサンプリングの場合、DFTの如く実軸
と虚軸両成分で表現する直交変換では256サンプ
ルの1/2の128個の複素スペクトルが求まり、キー
選択の可能性もこれに対応して128!に限定され
てしまうというキー選択数の限定という問題も発
生することとなる。
Furthermore, given the characteristics of audio, the frame length for which the section is considered stationary is at most 30 m.
SEC or less is desirable, and taking this background into consideration, the frame length is set to 32mSEC in this example as well. However, in the case of 8kHz sampling, orthogonal transformation expressed by both real and imaginary axis components like DFT requires 1 of 256 samples. /2 128 complex spectra are found, and the key selection possibilities are correspondingly 128! There also arises the problem that the number of key selections is limited.

本発明の目的とするところも上述した2つの問
題点の打開にあり、実軸成分のみによる直交変換
によつて位相情報の伝送を解消し、さらにキー選
択の可能性の増大も図つた点にその基本的特徴を
有するものである。
The purpose of the present invention is to overcome the above-mentioned two problems, in that it eliminates the transmission of phase information by orthogonal transformation using only real axis components, and also increases the possibility of key selection. It has these basic characteristics.

以下に受信側についての説明を行なう。同期信
号抽出回路13は、送信側から伝送されたスクラ
ンブル出力を入力端子11を介して受け、その中
に含まれる同期信号を抽出しつつ、この同期信号
はフイルタ12で除去し、フレーム同期を保持し
た状態でスクランブル出力を直交変更回路14に
供給せしめる。
The receiving side will be explained below. The synchronization signal extraction circuit 13 receives the scrambled output transmitted from the transmitting side via the input terminal 11, extracts the synchronization signal contained therein, and removes this synchronization signal with the filter 12 to maintain frame synchronization. In this state, the scrambled output is supplied to the orthogonal change circuit 14.

直交変更回路14は、こうして送信側で行なわ
れた逆直交変換状態の時間領域データを受け、こ
れにDCTによる直交変換を施して実軸成分のみ
による直交変換スペクトルを得る。この周波数領
域の直交変換スペクトルは、次にスペクトル入換
回路15によつて送信側で施されたスペクトル入
換えを復元される。
The orthogonal change circuit 14 receives the time domain data of the inverse orthogonal transform state performed on the transmitting side and performs orthogonal transform using DCT to obtain an orthogonally transformed spectrum having only real axis components. This frequency domain orthogonal transformed spectrum is then restored by the spectrum switching circuit 15 after the spectrum switching performed on the transmitting side.

スペクトル入換えの復元は、スペクトル入換制
御回路17の制御のもとに行なわれるが、スペク
トル入換回路15とスペクトル入換制御回路17
はそれぞれ、送信側のスペクトル入換回路3とス
ペクトル入換制御回路6とほぼ同一構成で、送信
側の符号化キー情報に対応する復号化キー情報に
もとづいて送信側で行なつたスペクトル・スクラ
ンブルを入換前に復元するスペクトル・デスクラ
ンブルのための再入換を実行したうえフレーム単
位で次次に逆直交変換回路16に供給する。
Restoration of spectrum swapping is performed under the control of spectrum swapping control circuit 17, and spectrum swapping circuit 15 and spectrum swapping control circuit 17
have almost the same configuration as the spectrum switching circuit 3 and spectrum switching control circuit 6 on the transmitting side, respectively, and perform spectrum scrambling on the transmitting side based on decoding key information corresponding to encoding key information on the transmitting side. After performing re-exchange for spectrum descrambling to restore the spectrum before exchanging, it is supplied to the inverse orthogonal transform circuit 16 one after another in frame units.

逆直交変換回路16は、フレーム単位で次次に
入力するデスクランブル後の周波数領域サンプル
の逆直交変換を行なつて時間領域データに変換
し、低域フイルタ等を介して復元音声出力として
出力端子19に出力する。
The inverse orthogonal transform circuit 16 performs inverse orthogonal transform on the descrambled frequency domain samples that are input one after another in frame units, converts them into time domain data, and outputs the data through a low-pass filter or the like as restored audio output to an output terminal. Output to 19.

タイミング発生回路18は、上述した受信側の
動作を制御する。
The timing generation circuit 18 controls the operation on the receiving side described above.

こうしてDCTによるフーリエ変換実軸成分の
みを利用する秘話の送受信が行なわれる。
In this way, confidential communication is performed using only the real axis component of the Fourier transform using DCT.

この秘話通信において、符号化、復号化に利用
しうるキー選択の可能性は256!であり、これは
DFTを利用する従来方式の256 πi=129 i倍となり著し
くその数を増大する。
In this secret communication, there are 256 possible key selections that can be used for encoding and decoding! and this is
This is 256 π i=129 i times that of the conventional method using DFT, which significantly increases the number.

上述した実施例は、実軸成分のみを利用する直
交変換としてDCTを利用しているが、これを
KLT等の他の実軸成分直交変換手段を利用する
ものとしてもよく、KLTの場合は第1図の直交
変換回路2,14および逆直交変換回路4,16
をそれぞれKLT、逆KLT変換演算を行なうもの
として構成すれば容易に実施しうることは明らか
である。
The above embodiment uses DCT as an orthogonal transformation that uses only the real axis component, but this
Other real axis component orthogonal transformation means such as KLT may be used; in the case of KLT, the orthogonal transformation circuits 2 and 14 and the inverse orthogonal transformation circuits 4 and 16 shown in FIG.
It is clear that this can be easily implemented if configured to perform KLT and inverse KLT conversion operations, respectively.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した如く本発明によれば、伝送すべき
音声信号を実軸成分のみを利用して実行する直交
変換を施したうえスペクトル・スクランブルして
送信側から受信側に伝送するという手段を備える
ことにより、伝送路の位相特性の影響を根本的に
排除し、暗号化・復号化キーの選択の可能性を著
しく増大しう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, there is provided means for performing orthogonal transformation on the audio signal to be transmitted using only the real axis components, and then spectrum scrambling and transmitting the resultant signal from the transmitting side to the receiving side. This has the effect that it is possible to realize a secret communication device that can fundamentally eliminate the influence of the phase characteristics of the transmission path and significantly increase the possibility of selecting encryption/decryption keys.

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

第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第2図aはスクランブルを行なわない場合の伝送
路の影響を示す位相対周波数特性図、第2図bは
スクランブルを行なつた場合の伝送路の影響を示
す位相対周波数特性図である。 1……入力端子、2……直交変換回路、3……
スペクトル入換回路、4……逆直交変換回路、5
……合成回路、6……スペクトル入換制御回路、
7……タイミング発生回路、8……同期信号発生
回路、9……出力端子、10……伝送路、11…
…入力端子、12……フイルタ、13……同期信
号抽出回路、14……直交変換回路、15……ス
ペクトル入換回路、16……逆直交変換回路、1
7……スペクトル入換制御回路、18……タイミ
ング発生回路、19……出力端子。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention;
FIG. 2a is a phase vs. frequency characteristic diagram showing the influence of the transmission path when scrambling is not performed, and FIG. 2b is a phase vs. frequency characteristic diagram showing the influence of the transmission path when scrambling is performed. 1...Input terminal, 2...Orthogonal conversion circuit, 3...
Spectrum switching circuit, 4... Inverse orthogonal transformation circuit, 5
...Composition circuit, 6...Spectrum switching control circuit,
7... Timing generation circuit, 8... Synchronization signal generation circuit, 9... Output terminal, 10... Transmission line, 11...
...Input terminal, 12...Filter, 13...Synchronization signal extraction circuit, 14...Orthogonal transformation circuit, 15...Spectrum switching circuit, 16...Inverse orthogonal transformation circuit, 1
7... Spectrum switching control circuit, 18... Timing generation circuit, 19... Output terminal.

【特許請求の範囲】[Claims]

1 送信側が、所定の符号周期で第1の擬似ラン
ダム信号を発生する第1の擬似ランダム信号発生
手段と;前記第1の擬似ランダム信号の符号極性
に応じて原音声信号スペクトルを周波軸上で正方
向または負方向へ移動して低域ろ波処理を施し、
鏡像関係にある2つの単側波帯(SSB)信号スペ
クトルの一方を前記符号極性に応じて選択出力す
るSSB信号発生手段と;前記第1の擬似ランダム
信号の符号周期に同期して発生する一定パターン
の符号列信号で所定周波数の信号をデイジタル変
調したパイロツト信号を発生するパイロツト信号
発生手段と;前記SSB信号発生手段の出力と前記
パイロツト信号発生手段の出力を相加したベース
バンド信号を所定の周波数帯域へ変換する第1の
周波数変換手段と;を備え、受信側が、受信信号
を前記ベースバンド信号へ変換する第2の周波数
変換手段と;前記第2の周波数変換手段の出力を
受けて送信側の動作クロツクを再生するととも
に、前記パイロツト信号についての復調処理を行
う復調手段と;前記復調手段の出力から前記一定
パターンの符号列信号を検出し、同期信号を出力
する符号同期制御手段と;前記同期信号に応答し
て前記第1の擬似ランダム信号と同一内容の第2
の擬似ランダム信号を発生する第2の擬似ランダ
ム信号発生手段と;前記第2の周波数変換手段の
出力を受けて低域ろ波処理を施した信号スペクト
1. The transmitting side includes a first pseudo-random signal generating means that generates a first pseudo-random signal at a predetermined code period; Performs low-pass filtering by moving in the positive or negative direction,
SSB signal generation means for selectively outputting one of two single sideband (SSB) signal spectra having a mirror image relationship according to the code polarity; a constant signal generated in synchronization with the code period of the first pseudo-random signal; pilot signal generating means for generating a pilot signal by digitally modulating a signal of a predetermined frequency with a code string signal of a pattern; a first frequency conversion means for converting the received signal into the baseband signal; and a second frequency conversion means for converting the received signal into the baseband signal; the receiving side transmits upon receiving the output of the second frequency conversion means demodulation means for reproducing the operating clock of the side and demodulating the pilot signal; code synchronization control means for detecting the code string signal of the constant pattern from the output of the demodulation means and outputting a synchronization signal; In response to the synchronization signal, a second pseudo-random signal having the same content as the first pseudo-random signal is generated.
a second pseudo-random signal generating means for generating a pseudo-random signal; a signal spectrum obtained by low-pass filtering the output of the second frequency converting means;

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