JPH0245859B2 - Hiwatsushinkairo - 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通信において、通話の秘
話性を保証するための、秘話通信回路に関するも
のである。

(ロ) 従来技術 通常の無線通信においては、甲及び乙が通話の
際、第三者丙が甲乙の交信に使用している搬送周
波数域信号を受信した場合、甲乙の通話の内容を
傍受できるため、通話の秘話性が損なわれる問題
点を有している。

この秘話性を保証する方法としては、スクラン
ブル化した音声信号を送出し、これを受信側で復
元する方法が有効である。この方法によれば、受
信部としては復元回路を備えていない第三者、
又、キーコードが異なる第三者に対しては受信音
声はスクランブルされたままであるので、通話の
内容が了解されず、秘話性を保持することができ
る。

秘話回路の一方式として、バランス・モジユレ
ーシヨン方式の回路素子が一般に市販されてい
る。この方式は音声信号の周波数スペクトルを反
転させて送信し、受信時に元の音声信号に戻す方
式であるが、この方式ではキーコードが実質１〜
２個位しかとれないため、同種の復元回路を備え
ているものに対しては秘話性の保証に対する効果
を持たないという欠点を有している。

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改良し、キーコ
ードを多数とり得る秘話通信回路を提供するもの
である。

(ニ) 構成 本発明は、基本的には音声信号をスクランブル
する送信部と、該スクランブルされた音声信号を
復元する受信部とから構成される。基本回路構成
要素としては、第１図に示す如く、入力音声信号
をクロツクパルスに従つて記憶すると共に出力す
るBBD遅延回路１と、該クロツクパルスを発生
させるための電圧制御発振回路（VCO）からな
るクロツクパルス発生回路２と、該クロツクパル
ス発生回路２の出力クロツクパルスを計数するカ
ウンタ回路３とから構成される。そしてVCO２
の発振周波数制御電圧はカウンタ回路３の出力に
より制御されるので、それに従つてVCO２の出
力クロツクパルス周波数を変化する。尚、４は
VCO２の発振制御電圧のレベル調整回路である。
この基本構成は、送信部及び受信部共同様の構成
である。

第１図の構成回路の基本動作は、BBD１のク
ロツクパルスを供給するVCO２の入力電圧に応
じて該クロツクパルスの周波数を変化させ、
BBD１の出力音声信号の周波数を元のものに対
して変化を起こさせることによつて、スクランブ
ル化した音声を得るものであり、又一方受信部で
は、送信部と同構成の回路において、該送信部に
おけるBBD１のクロツク周波数の変化と同期さ
せることによつて、受信したスクランブル音声の
周波数を丁度元に戻るように再度変換を行なつて
復元する動作を行なうように構成される。

又、VCO２の出力の周波数は、VCOの発振周
波数制御電圧値に応じて決定されるが、本発明で
は、このVCOの出力周波数の組合せによつてキ
ーコードを多数とりうるように構成されている。

(ホ) 実施例 本発明の実施例を第１図に基づいて説明する。
同図において、カウンタ３の出力はBBD１の遅
延段数（2Nとする）に対して、Ｎ個クロツクパ
ルスをカウンタするごとに〔Hi〕〔Lo〕の切換え
を繰り返す。尚、BBD１に入力された信号成分
は、クロツクパルスがＮ個入力後、BBD１から
出力される（即ちＮ個分遅延する）。

次に何故BBD１の遅延段数を2N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f_A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
f_Bで出力され、このため音声信号の周波数はf_B／
f_A倍に変化して出力される（第５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６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６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個入する毎に情報(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６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（f_A）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（f_B）のクロツクで出力され
ることになる。また周波数がf_Bのクロツクで入力
した音声信号はf_Aで出力される。

このようにBBDでは２個の遅延素子が対（ペ
ア）となつて一つの遅延素子を構成する。そし
て、遅延段数が2NのBBDに第１番目のクロツク
で入力した信号は、クロツク入力ごとに１段（但
し、遅延素子が２個ペアとなり）ずつシフトし、
Ｎ＋１番目のクロツク入力でBBDから出力され
る。

第２図にVCO２の入力及び出力波形の例を示
す。同図では、VCOの入力波形（発振周波数制
御電圧）として、矩形となる場合の例を示してい
る。この波形の電圧値を第２図ａにおいて、Ａ及
びＢとし、それぞれの電圧値に対するVCO２の
出力周波数を同図ｂに示す如く（f_A）、（f_B）とす
る。

この矩形波において、時間（T₁）はT₁＝Ｎ・
f_Aである。そしてT₂＝Ｎ・f_B、Ｔ＝T₁＋T₂であ
る。BBD１のクロツク周波数がｆの場合、BBD
への入力信号はｆでサンプリングされてBBDへ
取り込まれ、ｔ＝ｆ・Ｎの時間遅延後、周波数ｆ
でBBD１から出力として取り出される。

さて、第１図の回路構成（そして第２図の
VCO入出力波形）の場合、例えば周波数（f_A）
でサンプリングされて、BBDへ取り込まれた音
声信号は、T₁＝f_A・Ｎ後にはクロツク周波数はf_B
に切り換つているので、このf_BによつてBBDか
ら出力される。この場合、BBDから取り出され
た音声信号は時間軸変換をうけ、その周波数が入
力時に対してｍ＝f_B／f_A倍に変化する。また（f_B） でBBDに取り込まれた音声信号は、１／ｍ＝f_A／f_B 倍に変化する。

従つて、第２図で示したような矩形波をVCO
に入力した場合、BBDの出力音声信号は、周波
数がｍ倍及び１／ｍ倍に変換され、スクランブル
化された音声信号となる。

このスクランブル信号の例として第３図に、正
弦波をBBD１へ入力した場合について示す。

次に信号の復元の場合を説明する。復元回路も
基本的には、送信部スクランブル回路と同様の動
作を行なう。第４図を参照しながら説明する。送
信部において、BBD１への入力音声信号（Ｐ）
はＮクロツク分遅延して送出されるが、送・受信
系全体としてみると、2Nクロツク分遅延して、
受信部BBDから取り出される。この場合、周波
数（f_A）で送信部BBD１に入力した音声信号
（Ｐ）は受信部BBDから取り出されるときのクロ
ツク周波数が同じ（f_A）となるため、総合的には
元の音声周波数に復元されている。即ち、送信部
BBDから出力時は周波数がｍ倍となるが、受信
部では逆に１／ｍ倍となるので、総合的には元に
戻つている。尚、上の説明では受信部における
VCO２の出力周波数（f_A′）（f_B′）がそれぞれ
f_A′＝f_A、f_B′＝f_Bであり、更に（f_A′）（f_B′）の切
り換りのタイミングが送信部のそれと同期してい
る場合を想定している。

一方、受信部VCOの出力周波数（f_A′）（f_B′）
が送信部と異なる場合、（f_A′）（f_B′）の切り換る
時間は送信部とは異なる。その理由は（T₁）を
送信側、（T₁′）を受信側とすると、T₁＝f_AＮ、
T₁′＝f_A′Ｎ、であり、（T₂）についても同様であ
るからである。

従つて、この場合、例えば、送信部BBDにお
いてｍ＝f_B／f_A倍に変換された音声信号は、受信部 では、切り換り時間が同期していないので、
m′＝f_B′／f_A′又は１／m′周波数変換の両方の場合が 存在しうる。従つて、元の音声に完全に復元され
ずに、スクランブル音声のままとなつている。こ
のことはBBDのクロツク周波数（VCOの出力周
波数）の組合せをキーコードとして用いることが
できることを示している。

実験結果によれば、例えばｍ＝m′の場合でも、
f_A′をf_Aに対して約1.05倍変えれば、充分なスクラ
ンブル効果が得られることが確認されている。
（尚、実験ではｍ＝1.5〜2.0、fa＞f_Aとしている）。
この結果によれば、ｍ＝m′の場合でも、１オク
ターブあたり約15個のキーコードがとれる。又、
ｍの値を変えてキーコードをつくることもでき、
またf_Aとf_Bを交換してもキーコードをとることが
できる。又、BBDのクロツク周波数の使用範囲
は一般市販のもので約10KHz〜100KHzであるの
で、実質的に2.5オクターブはとれる。このよう
に本発明の方式では、秘話のためのキーコード数
を実用上充分な数になしうる。

キーコードをつくる場合のクロツク周波数の設
定は、VCO２の入力電圧の動作点や電圧の変化
幅の他、VCOの周波数を制御する時定数を決め
るコンデンサの値を設定することによつて行なう
ことができる。

尚、上述の実施例の説明では、説明の簡便上、
クロツクをＮ個カウントごとに周波数（f_A）（f_B）
を切り換える場合について説明を行なつたが、実
際にはVCOの入力電圧の周期（Ｔ）は、送信側
のBBDの遅延段数を2N、受信側のBBDの遅延段
数を2Mとすると、Ｍ＋Ｎ個クロツクをカウント
する時間であればよい。

次に送信側および受信側のBBDの遅延段数を
それぞれ2Nおよび2Mにする理由について説明す
る。

本発明の動作原理は、BBDから信号が出力さ
れるときのクロツク周波数が入力時と異なれば、
信号が周波数変換されることを利用するものであ
るが、特に重要なことは送信側で周波数f_Aで入力
された信号が、いかなる周波数のクロツクで出力
されても最終的には受信側の遅延回路からf_Aで出
力されれば、もとに戻ることに基づいている。

周波数f_Aで送信側BBD１に入力した信号がf_Bで
出力すると、周波数は、ａ＝f_B／f_A倍に変換され
る。

この信号は、受信側BBDには送信側BBD１の
出力時と同じf_Bで入力する。出力時の周波数をf_C
とすると、もとの信号は送受総合で ｂ＝（f_B／f_A）×（f_C／f_B） の周波数変換をうけることになるが、ここでf_C＝
f_Aの条件を常に満足するようにしておけば、ｂ＝
１となるので、信号は復元されることになる。

従つて、送信側と受信側の遅延段数は、必ずし
も同じにする必要はなく、送受総合の遅延段数に
対して、送信側入力時のクロツクと受信側出力時
のクロツクの周波数が同じとなるように、クロツ
ク周波数に周期性をもたせればよい。そして送信
側の遅延段数を2N、受信側の遅延段数を2Mとす
ると、ｋ番目のクロツクで送信側BBDに入力し
た信号は、（ｋ＋Ｎ＋Ｍ）番目のクロツクで受信
側信BBDから出力される。従つてクロツクの周
期はクロツク数で表現すれば（Ｎ＋Ｎ個）とな
る。

尚、実施例の説明では、Ｔは2N個相当時間に
なつている。即ち、送信部BBD１へ入力した音
声信号が、クロツク周波数(f)で入力サンプリング
された場合、受信部BBDでは、Ｍ＋Ｎ個クロツ
ク分遅延して出力されるので、このときに同じ周
波数(f)であれば、総合的には音声信号は元に戻つ
ている。従つて、周波数（f_A）（f_B）の切換えタ
イミングも、必ずしもＮ又はＭである必要はない
が、実験では（Ｍ＝Ｎの場合）Ｎカウントごとに
切換えた場合に最もスクランブル効果は大きいと
いう結果が得られている。

(ヘ) 効果 このように、本発明はキーコードを多数取りう
る秘話回路を提供するものであり、この方式を搭
載した無線機を用いれば、第三者に受信されても
通話内容を傍受されることはなく、通話の秘話性
を保証する上で実用上大きな効果を持つている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の秘話通信回路の基本構成図、
第２図はVCOの入出力波形を示す図面、第３図
はスクランブル信号波形を示す図面、第４図は
BBD遅延回路による基本動作を示す図面である。
第５図はBBDの書き込み、読み出しパルスをを
示す図面、第６図はBBD内部における情報のシ
フトの様子を示す図面である。 １……VCO、２……BBD遅延回路、３……カ
ウンタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 信号をクロツクパルスに従つて順次サン
   プリングして記憶すると共に出力する信号の遅
   延手段と、 (b) 該遅延手段のクロツクパルスを供給するクロ
   ツクパルス発生手段と、 (c) 該クロツクパルス発生手段の出力クロツクパ
   ルスを計数するカウンタ手段と、 を信号の送信側および受信側にそれぞれ備え、前
   記送信側の遅延手段の遅延段数（2N）と前記受
   信側の遅延手段の遅延段数（2M）の和（2N＋
   2M）の1/2分だけ前記カウンタ手段が前記遅延手
   段へのクロツクパルスを計数する時間周期（Ｎ＋
   Ｍ個のクロツク数に相当する時間、T₁＋T₂）に
   て、前記送信側と受信側のクロツクパルス発生手
   段のクロツク周波数を同期して同時に変化させ、
   送信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、受信側で送信側と同期して受信
   信号の時間軸の伸長と圧縮を時間的に交互に行な
   い、元の信号を復元する秘話通信回路。 ２ クロツクパルス発生手段は電圧制御発振回路
   （VCO）である特許請求の範囲第１項記載の秘話
   通信回路。 ３ 電圧制御発振回路の発振周波数制御電圧の変
   化範囲、該発振回路の動作点、或は該発振回路の
   発振時定数を予め設定することにより遅延手段へ
   供給するクロツクパルスの周波数を設定し、該ク
   ロツクパルスの周波数の組合せを使用してキーコ
   ード化する特許請求の範囲第２項記載の秘話通信
   回路。 ４ 電圧制御発振回路の発振周波数制御電圧とし
   て矩形波を使用することにより２種類のクロツク
   パルス周波数を発生させ、該クロツクパルス周波
   数の切換反復により信号をスクランブル化し、受
   信側で復元する特許請求の範囲第３項記載の秘話
   通信回路。