JPH0242260B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は有線或は無線の秘話信号システムの信
号同期回路に関するものである。

有線或は無線通信においては適当な受信装置を
使用すれば、通信内容が誰にでも傍受されるとい
う問題がある。そこで送信信号に特殊な信号処理
を施こしてこれが傍受されても内容が理解できな
いようにし、前記処理信号の再生手段を有する特
定の受信者のみがこれを受信し得るようないわゆ
る秘話（Scramble）回路方式が必要に応じて用
いられる。本発明はこの秘話通信システムの信号
同期回路を提供するものである。

(ロ) 従来技術 従来、第１図に示す如く親機（Ｂ；Base）１
と子機（Ｐ；Portable）２からなる。コードレス
電話機３は、親機１が電話回線の加入者線路ｌを
介して電話局の交換機（Ex：Exchanger）４に
接続されるとともに、親機と携帯用ハンドセツト
すなわち子機２との間で無線通信が行なわれ、子
機２の送話器及び受話器により、電話回線ｌに接
続された所望の通話先と通話が行えるものであ
り、子機を携帯することにより所望の場所からコ
ードレスで通話を行なうことができる。

このコードレス電話機においては、親機と子機
との交信に使用する搬送波の周波数が第三者のも
つコードレス電話機と同じ場合、盗みがけや通話
漏れ（秘話性の欠損）の問題が発生する。他の無
線機器との関連で使用可能な周波数帯域が制約さ
れ、各コードレス電話機ごとに搬送波周波数を変
えておくことは実際上困難である。実際には５種
類の搬送波が使用される位であり、上記の問題が
発生しやすい。

さて、第２図に示す如く甲が乙のコードレス電
話機１′に対して通話を行なうために、子機２の
ハンドセツトにより送信を行なつた場合、第三者
（丙）のコードレス電話機１″と搬送周波数が同じ
であると、丙の親機を動作させる。尚この場合、
丙の親機１″が甲のコードレス電話機の使用距離
（交信可能距離；通常100〜200ｍ以内）外であれ
ば、この問題はない。

今、丙の親機１″が動作すると、丙の電話回線
l″を通じて甲乙が通話可能という状況が発生し、
電話の使用課金の問題が生じる。コードレス電話
機では送話音声信号にパイロツト信号を重畳して
送信し、親機ではこのパイロツト信号を検出して
リレーをON動作させて、電話回線との接続動作
を行なう（このリレーは一般の標準電話機におい
てハンドセツトを取り上げたときに、電話回線へ
の接続を行なうフツクスイツチに相当する）。従
つて、前記課金の問題となる盗用防止策としては
このパイロツト信号の周波数や波形によつてキー
コード化を図ればよい。

しかし、この場合にも通話の漏洩に対するいわ
ゆる秘話性の保証に関しては問題が残つている。
甲の子機２によつて丙の親機１″が動作しない場
合でも、甲と乙が通話中は甲の親機１から音声信
号が送信されているので、これは丙の子機２″に
よつて受信が可能である。即ち、この甲の音声信
号には乙からの受話信号の他、側音と呼ばれる甲
からの送話信号の情報が含まれており、丙は通話
内容を全体に亘つて盗聴できる。

このような盗聴を防ぎ、秘話性を保持するには
送信部で音声をスクランブルして受信部で復元す
る方法が有効である。この方法によれば、復元回
路を備えていない第三者丙及び復元回路を備えて
はいるが、そのキーコードが異なる第三者（丙）
に対しては通話の内容が了解されない。

従来、このような目的のための秘話用回路とし
てバランスモジユレータ方式の回路素子が一般に
市販されている。この方法は音声信号の周波数を
反転させて送信し、受信時その周波数を復元する
方法である。この方法では、復元回路を備えてい
ない第三者にとつては有効であるが、キーコード
をマルチ化できないので、同種の復元回路を備え
ているものに対しては効果がない欠点がある。

そこで、本出願人は先に昭和57年９月20日付に
て特願昭57−164763号「秘話通信方法及びその装
置」を提案した。即ち、回路規模が比較的単純で
しかも秘話性能の高い方式として音声信号の時間
軸を圧縮伸長して伝送する方法を提案した。ま
た、昭和57年10月20日付にて特願昭57−184916号
「秘話通信システムのクロツク回路」を提案した。
斯る本願出願人の先願の秘話通信方法はキーコー
ドを多数とることができる。

(ハ) 目的 本発明は斯る先願の技術を更に具体的に改良し
た秘話通信方式の信号同期回路を提供するもので
ある。

(ニ) 構成 先ず、本発明の回路の基本となる回路について
第３図と共に説明する。第３図はスクランブル回
路及び復元回路の例を示す。即ち、同図ａの親機
（Base）側１からスクランブルされた音声信号を
送信し、同図ｂの子機（Portable）側２で受信後
復元する場合について示している。

第３図ａの親機１の基本構成は、BBD
（Bucket Brigade Device）からなる遅延回路
５、クロツクパルス1，2の選択回路
（Selecting Circuit）６、該選択回路を制御する
カウンタ（Counter）７、同期信号発生回路
（Sync.Signal Generator）８、合成回路
（Adder）９、変調回路（Modulation Circuit）
１０、および送信回路（Transmitter）１１から
なつている。また、第３図ｂの子機２は、高周波
数増幅段、局部発振段、混合段および中間周波増
幅段からなる受信部１２、復調回路
（Demodulation Circuit）１３、フイルタ回路
（Filter Circuit）１４、クロツクパルス1，2の
選択回路１５、およびBBD遅延回路１６からな
つている。

この第３図の回路における基本動作を以下に説
明する。この方式では、BBD５制御用のクロツ
クパルスCPの周波数として２種1と2とを用い、
そしてＮ＝（BBDの遅延段数）／２を制御カウン
タがクロツクするごとにクロツクパルス選択回路
６で1と2を切換える。

次に何故制御カウンタ７の最大カウント値Ｎを
BBD５の遅延段数の1/2にするかについて説明す
る。

この秘話回路では、可変遅延回路に入力した音
声信号はＮ段（クロツクがＮ個入力）の遅延後、
出力される場合、クロツクの周波数はＮ個ごとに
切り換える、この場合、周波数が₁で可変遅延回
路に入力した音声信号は、Ｎ段の遅延後、周波数
₂で出力され、このため音声信号の周波数は₂／
₁倍に変化して出力される（第９図参照）。

ここで、可変遅延回路としてBBDを使用した
場合は、BBDの遅延段数をｋとすると、BBDに
入力した音声信号はｋ／２段（ｋ／２個クロツク
が入力）後に出力される。その理由は次の如くで
ある。即ち、動作を定性的に示す第１０図に示す
如く、BBDは２個の遅延素子Ａ，Ｂが対（ペア）
となつて１つの遅延素子を構成しており、クロツ
クｑが入力すると、素子A₁，₂，…よりも素子B₁，
₂，…のレベルが低くなり、素子A₁，A₂…に格納
された情報C₁，C₂…は素子B₁，B₂…に移る。そ
して、第１０図ａにおいて、素子B₁，B₂，B₃は
電荷を持つていない。また同図ｂにおいては電荷
が素子ＡからＢに移るので、素子A₁，A₂，A₃は
電荷を持つていない。次にクロツクＱ（クロツク
ｑの反転）が入力すると、同図Ｃに示す如く、素
子B₁，B₂…のレベルの方が高くなり、情報C₁，
C₂…は素子A₂，A₃…に移動（シフト）する。そ
して、同図Ｃにおいては電荷は素子B₁，B₂…か
らA₂，A₃…に移り、B₁，B₂…は電荷を持たな
い。そしてこの様子は丁度バケツリレーの様相を
呈する。ここで入力するクロツクが１個入る毎に
情報ＣはAjからAj＋１にシフトする。また、ク
ロツクＱはｑの反転であるので、入力クロツク数
には含めない。そしてBBDにおいては遅延段数
は素子ＡとＢの両方を含めて表示するので、正味
の遅延数は遅延段数の1/2となる。

BBD内部における情報のシフト動作は第１０
図に示す通りであり、また、BBDの入出力の動
作は次の通りである。即ち、周波数₁のクロツク
でBBDに書き込まれた入力信号は、クロツク入
力ごとにシフトし（前記の様にバケツリレー式で
２段ずつシフトする）、Ｎ＝（BBDの遅延段数／
２）＋１個目のクロツクが入力のときに、BBDか
ら出力されるが、クロツクの周波数は、Ｎ個ごと
に切り換わるので、周波数₂のクロツクで出力さ
れることになる。また周波数が₂のクロツクで入
力した音声信号は₁で出力される。

今、親機のBBD回路５へ入力された音声信号
Inは周波数1でサンプリングされ、BBD５にメ
モライズされる。クロツクパルス（周波数1）を
制御カウンタ７でＮカウント後、この信号は
BBDから出力される。この時、クロツクパルス
CP1の周波数は2に切換つており、このタイミン
グでBBD５にメモライズされていた信号がBBD
から出力される。従つて音声信号は周波数1でメ
モライズされ、2で出力されるので、音声信号の
周波数は時間軸変換を施されて、BBD出力の音
声信号は元の音声信号に対して周波数がｍ＝2／1 倍に変換される。また逆に2でメモライズされ、
1で出力する場合は１／ｍ倍に周波数が変換され
る。従つて、周波数のｍ倍、１／ｍ倍の変換動作
が周期的に行なわれるため、例えば正弦波入力信
号に対して親機のBBD５の出力信号は第４図で
示す波形となる。親機１でのクロツクパルス周波
数の切換えタイミング用の同期信号を子機２に送
信して子機での切換動作を親機と同期させておく
と、子機でも同様にｍ倍、１／ｍ倍の周波数変換
を反復する。この場合第５図に示すように、
BBD５によりＮクロツク分音声信号は遅延して
いるので、親機のBBD５でｍ倍に変換された信
号は子機２では丁度１／ｍ倍に変換されるため元
の周波数に変換される。同様に親機で１／ｍ倍変
換の分は子機ではｍ倍に変換される。尚、第５図
においてａは入力の原信号In、ｂは親機のBBD
５によりスクランブル処理されたスクランブル処
理信号、ｃは子機のBBD１６により復元された
復元信号、ｄはそれぞれBBD５および１６の信
号処理に使用されるクロツク周波数を示す。

その際、子機クロツク周波数1′，2′が親機ク
ロツク周波数1，2と異なると、元の音声信号は
復元されない。従つて1，2の組合せによつてキ
ーコードをマルチ化することができる。例えば甲
の場合のクロツク周波数を1，2、丙の場合を
1′，2′として、ｍ＝2／1＝2′／1′の場
合でも、実験 によると1′は1に対して５％以上異なれば、実
用上充分なスクランブル効果が得られた。従つ
て、この場合1の使用周波数は１オクターブあた
り約16個が使用可能であり、更にBBDのクロツ
ク周波数使用可能範囲は10KHz〜200KHzとかな
り広範囲であるので、多数のキーコードが使用可
能となる。また、更にｍの値を変えることによつ
てキーコードは更に増加しうる。以上のようにこ
の秘話回路を用いれば、BBDによる復元回路を
備えていない第三者丙は勿論のこと、キーコード
も多数とれるので、秘話の保持を充分に行なうこ
とができる。

さて、この秘話回路方式の場合、子機における
クロツク周波数の切換えを親機と丁度同期させる
ことが非常に重要となる。同期信号は音声信号と
重畳して送信するのが普通であり、子機において
音声信号と同期信号を分離することが必要であ
る。

親機の制御カウンタの出力をそのまま音声信号
に重畳し、子機でこの信号を検出してクロツク周
波数の切換えを行なう方法は一番手軽な方法であ
るが、この場合次のような欠点がある。即ち、 (イ) 親機の制御カウンタ７の立ち下がり（又は立
ち上がり）特性は急峻であるため、この同期信
号のスペクトルはすその広いスペクトルを持つ
ことになり、そのため音声信号のスペクトルに
重畳する。この成分は子機におけるフイルタ処
理では音声信号との分離は不可能であり、再生
音質を劣化させる。

(ロ) 音声信号との分離をよくするには制御カウン
タ出力を更にフイルタにより処理して、スペク
トルが音声スペクトル帯域に重ならないように
すればよいが、この場合には急峻な立ち下がり
（又は立ち上がり）特性が得られないため、同
期のタイミングが遅れ、信号の復元時および切
換時での音声信号の接続がうまく行かない。

(ハ) ノイズが混入した場合、その影響を受け易
く、同期ミスを生じる。

本発明はかかる欠点を考慮し、改善した同期方
法を提供するものである。以下本発明について詳
細な説明を行なう。

本発明における同期方法を第６図に示す。同図
ａは親機、同図ｂは子機側を示す。また、信号波
形を第７図に示す。BBD５のクロツクパルス切
換え制御用カウンタ７の出力〔第７図ａ参照〕に
よつて、単一周波数発振器１７の出力をゲート制
御した信号〔第７図ｂ参照〕を更にフイルタ
〔HPF或はBPF）１８にて処理した信号を同期信
号として第３図に示す如く合成回路９において音
声信号（スクランブル処理後の）に重畳して送信
する。発振器１７の周波数は、音声再生に必要な
帯域（通常300〜3.4KHz）を考慮して、５〜10K
Hz位が適当である。第７図ｂに示す如くゲート制
御された発振器１７の出力信号のスペクトルはそ
の中心周波数がその発振器の周波数であり、音声
信号に対して充分高いが、スペクトルのすその方
が、音声スペクトルに重畳しないようにフイルタ
１８処理を施こす。この場合、フイルタによつて
第７図ｃに示す如く立ち上がり部の包絡線は急峻
ではなく、若干なまつた形となる。この第７図ｃ
に示す如き信号が同期信号として音声信号に重畳
されて送信される。

一方、子機では音声信号に重畳された同期信号
をフイルタ１９によつて分離した後、コンパレー
タ２０の入力に第７図ｄに示す如く入力信号を印
加すると、第７図ｅのようなパルス列が得られ
る。更にこのパルス列信号を同期トリガ発生回路
２１に供給すると、コンパレータ２０の出力の第
１番目パルスの立ち上がりと同期した単一パルス
が得られる。コンパレータ２０の入力信号には第
７図ｄに示す如きノイズＮや音声信号レベルが重
畳するが、コンパレータ２０の基準電圧E1を高
くしているので、ノイズ等の影響を抑制すること
ができる。またコンパレータの出力は第７図ｅの
ように多数のパルス列となつて出力される。

さて、本発明における同期方法の基本的な考え
方は、このコンパレータ２０の出力信号〔第７図
ｅ〕のパルス列の第１番目の立ち上がりのタイミ
ングにより同期トリガ発生回路２１に第７図ｆに
示す如きプリセツトパルス信号が発生する際、こ
のプリセツトパルス信号により子機２に別途設け
られた制御カウンタ２２をプリセツト（又はリセ
ツト）し、この制御カウンタ２２の出力によつて
クロツク周波数CP2を切換えて同期を図るもので
ある。

同期信号は親機や子機でのフイルタ処理を施こ
されているため、コンパレータ出力〔第７図ｅ〕
の第１番目のパルスのタイミングは、親機の制御
カウンタ７の立ち下がりタイミングよりも若干時
間遅れが生じる。子機の制御カウンタ２２のプリ
セツトＰ動作は、この時間遅れΔtを補償する効
果があり、子機の制御カウンタ２２の出力は第７
図ｇに示す如く、親機の制御カウンタ７の出力と
一致し、同期がとれる。

次にこの動作について更に詳説する。即ち、同
期信号は、帯域の制限のある伝送路を通ると、第
７図ｃのように包絡線となり、このため同期用ト
リガの検出できる時刻が遅延する。そこで、第１
１図のように、時間遅れ△ｔ内のクロツクの数ｈ
（ｈ＝△ｔ×₁）の値を同期トリガパルスＳのタ
イミングでカウンタ（2N進）２２をプリセツト
すれば、カウンタ２２はｈから歩進するので、同
図ｄに示す如く、時間遅れ△ｔによる同期タイミ
ングのずれを補償することができる。尚、同図ｃ
はカウンタ２２をプリセツトしない場合の様子を
示し、同期がずれている。

次にコンパレータ出力であるパルス列からプリ
セツト用同期トリガパルス〔第７図ｆ〕を得るた
めに、コンパレータ２０の出力を第８図に示すよ
うな積分回路２３に供給すると、まずパルス列が
連つて単一パルスが得られ、更にこの信号を反転
増幅器２４と積分回路２５とAND回路２６とか
らなる短パルス発生回路２７を通すと、制御カウ
ンタ２２のプリセツト用同期トリガ信号〔第７図
ｆ〕が得られる。そして前述のようにプリセツト
の数を調整しておくと、子機の制御カウンタ２２
の出力〔第７図ｇ〕は親機〔第７図ａ〕と同じタ
イミングで同期させることができる。

尚、上述においてはコンパレータ２０の出力信
号〔第７図ｅ〕のパルス列の第１番目の立ち上が
りのタイミングにより同期トリガ発生回路２１に
第７図ｆに示す如きプリセツトパルス信号を発生
させる例について述べたが、第７図ｅのパルス列
の所望番目のパルスを使用しても同様の目的を達
成することができることは言うまでもない。

本発明では、コンパレータ２０は比較基準電圧
として比較的高いレベルを用いているので、同期
信号〔第７図ｄ〕に重畳するノイズの影響を解消
することができる。又、コンパレータ出力の第１
パルスの立ち上がりタイミングへのノイズの影響
も少ない。更に、音声信号との重畳前にフイルタ
１８によつて音声信号スペクトルへの影響を低減
させているため、分離がしやすく、又フイルタ処
理に伴なう時間遅れに対して、プリセツト処理で
補償されている。尚上述においては同期信号を親
機側で発生する例について述べたが、逆に子機側
で同期信号を発生させるようにしてもよい。

(ホ) 効果 このように、本発明はキーコードを多数取りう
る遅延回路を用いたスクランブル回路における確
実な同期回路を提供するものであり、この同期回
路を用いることによつて原信号を完全且つ確実に
復元することができ、コードレス電話機等におけ
る秘話性を保証した通話が可能となり、実用上非
常に有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のコードレス電話機のブロツク
図、第２図は同回路の通話漏れの経路を示す図
面、第３図は本発明の秘話通信システムの同期回
路の基本原理を説明するためのブロツク図、第４
図は第３図の回路によりスクランブルされた信号
を示す図面、第５図は第３図の回路における基本
動作を説明するための図面、第６図は本発明の秘
話通信システムの信号同期回路を示すブロツク回
路図、第７図は第６図の信号波形を示す図面、第
８図は第６図における同期トリガ発生回路の具体
的実施例である。第９図はBBDの書き込み、読
み出しパルスを示す図面、第１０図はBBD内部
における情報のシフトの様子を示す図面、第１１
図はカウンタによるプリセツトの動作を説明する
ための図面である。 １，１′，１″……親機、２，２′，２″……子
機、５，１６……遅延回路、６，１５……クロツ
クパルス選択回路、７，２２……制御回路、８…
…同期信号発生回路、９……合成回路、１０……
変調回路、１１……送信回路、１２……受信回
路、１３……復調回路、１４，１８，１９……フ
イルタ回路、１７……同期信号発生回路、２０…
…コンパレータ、２１……同期トリガ発生回路、
２３……積分回路、２７……短パルス発生回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 送信機側に遅延時間がクロツク制御可能な信
   号の可変遅延回路を備え、該可変遅延回路を第１
   及び第２クロツクで制御することにより伝送信号
   の時間軸の圧縮と伸長を時間的に交互に行なつて
   送出し、受信機側に於いても遅延回路がクロツク
   制御可能な信号の可変遅延回路を備え、該可変遅
   延回路を送信側と同時にクロツク制御することに
   よつて受信信号の時間軸の伸長と圧縮を時間的に
   交互に行い、元の信号を復元する秘話信号システ
   ムであつて、前記送信機側において前記可変遅延
   回路のクロツク制御用の第１および第２クロツク
   信号発生回路と、前記可変遅延回路の遅延段数の
   最大数に相当するクロツクをカウントする制御回
   路と、該制御回路の出力により前記第１と第２ク
   ロツクを選択するクロツク選択回路と、所定周波
   数の同期信号を発生する同期信号発生回路とを備
   え、前記同期信号周波数発振回路の出力を前記制
   御回路の出力によりゲート制御して前記伝送信号
   に重畳して送信し、一方、受信機側においてフイ
   ルタ回路により前記伝送信号と前記同期信号とを
   分離し、分離された同期信号に応答してパルス列
   を発生させ、該パルス列の第１番目のパルスと前
   記送信機側の制御回路の出力ゲートパルスの立上
   がり或は立下がりとの間の時間差に応答して受信
   機側のクロツク選択回路の制御回路を該時間差に
   相当するクロツク数だけプリセツトすることによ
   り送信機側と受信機側の第１と第２クロツクパル
   スの切換時刻を同期させることを特徴とする秘話
   通信システムの信号同期回路。