JPS5975731A - Secret talk communication system - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve secrecy and to minimize the expansion of a band by dividing the band of an input signal into plural channels, and moving them successively with specific synchronism and also processing some of them by either of spectrum inversion or frequency shift. CONSTITUTION:A microcomputer 16 controls the frequency division ratio of a programmable divider 15b on the basis of set frequency division ratio frequency and the output frequency of the oscillator 15a of a PLL circuit 15 is varied according to the frequency division ratio information. Then, 90 deg. out-of-phase carrier components, i.e. orthogonal carriers shiOMEGAt and cosOMEGA appear at the output side of a 90 deg.-phase shifter 17. The frequency of those orthogonal carriers is set to fm+fx, where fm is the maximum passing band frequency of a band-pass filter 2 and made constant and fx is a variable frequency and set optionally within the band of a signal. In this case, the frequency fx is increased or decreased according to a complicate function to obtain high secrecy.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は秘話通信方式、特にキー信号付加形式のアナ
ログ−アナログスクランブルを行なう場合等に用いて好
適な秘話通信方式に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a secret communication system, particularly to a secret communication system suitable for use in analog-to-analog scrambling in the form of key signal addition.

背景技術とその問題点 一般に無線通信では、原則として受信者は制限できない
ため、秘密を要する通信或いは送信者と受信者がある特
定の契約の上で成立している通信等においては暗号を用
いた秘話通信方式が有勿である。Background Art and Problems In general, in wireless communication, recipients cannot be restricted in principle, so encryption is used in communications that require secrecy or communications established under a specific contract between the sender and receiver. The secret communication method is a must.

斯る秘話通信方式としては従来種々のものが提案されて
おシ、例えばスペクトル反転法や周波数推移法もその一
例であるが、これらは、いずれも秘話性が低い欠点があ
る。又周波数分割置換法や音声記録逆転法等があるがこ
れらの場合、多くのバンドパスフィルタを要するので装
置が大型になる等の欠点がある。更に不規則に位相を反
転する方法があるが、この場合、秘話性は高いけれども
必要とする帯域が大幅に拡大する等の欠点がある。Various types of such confidential communication methods have been proposed in the past, including the spectrum inversion method and the frequency shifting method, but all of these methods have the disadvantage of low confidentiality. There are also frequency division permutation methods, audio recording inversion methods, etc., but these methods require a large number of bandpass filters, resulting in large-sized devices. There is also a method of irregularly inverting the phase, but in this case, although secrecy is high, there are drawbacks such as the required band being significantly expanded.

発明の目的 この発明は斯る点に鑑み、秘話性が高く帯域の拡大を最
小に抑えることができる構成簡単な秘話通信方式を提供
するものである。OBJECTS OF THE INVENTION In view of the above points, the present invention provides a secure communication system with a simple configuration that has high confidentiality and can minimize band expansion.

発明の概要 この発明では入力信号を複数チャンネルの信号に分割し
、この分割した複数チャンネルの信号の分割点を連続的
に移動せしめると共に上記分割した複数チャンネルの信
号の少くとも一部をスペクトル反転とシフトの少くとも
一方の信号処理を行って伝送する構成とすることによシ
、構成簡単にして秘話性が高く、シかも帯域の拡大を最
／ｊにに抑えることができる。Summary of the Invention The present invention divides an input signal into signals of multiple channels, continuously moves the dividing point of the divided signals of the multiple channels, and spectrally inverts at least a part of the divided signals of the multiple channels. By performing signal processing on at least one side of the shift and transmitting the signal, it is possible to simplify the structure, provide high privacy, and suppress band expansion to a minimum of /j.

実施例 以下、この発明の一実施例を第１図及び第２図に基いて
詳しく説明する。EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

第１図は本実施例の送信側（エンコード側）の−例を示
すもので、同図において（１）は例えば音声信号が供給
される入力端子、（２）は所定周波数例えば１８０　Ｈ
ｚから３．５８　ｋＨｚの周波数を通過させるバンドパ
スフィルタ、（３）は例えばヒルベルトフィルタ等を使
用した移相回路網であって、この移相回路網（３）の出
力側には互いに９０°の位相差を持った２つの信号が得
られる。（４）及び（５）は移相回路網（３）からの信
号と所定周波数の範囲内で可変できる直交搬送波とを乗
算する乗算器、（６）は乗算器（４）及び（５）の出力
を加鉢する加算器、（７）はロー・ぞスフィルタであっ
て、このローノやスフィルタ（７）のカットオフ周波数
は乗算器（４）及び（５）における高調波成分が除去さ
れる程度の値に設定されることが好ましい。FIG. 1 shows an example of the transmitting side (encoding side) of this embodiment. In the figure, (1) is an input terminal to which an audio signal is supplied, for example, and (2) is a predetermined frequency, for example, 180 H.
A bandpass filter (3) that passes frequencies from z to 3.58 kHz is a phase shift network using, for example, a Hilbert filter, and the output side of this phase shift network (3) is 90 degrees apart from each other. Two signals with a phase difference of . (4) and (5) are multipliers that multiply the signal from the phase shift network (3) by an orthogonal carrier wave that can be varied within a predetermined frequency range; The adder (7) that adds the output is a low-noise filter, and the cutoff frequency of this low-noise filter (7) is such that the harmonic components in the multipliers (4) and (5) are removed. It is preferable to set the value to a value that is suitable for

このローフ４スフイルタ（７）の出力側には、後述され
るように、パントノ臂スフィルタ（２）を通過した信号
が実質的にスペクトル反転され、高域へ所定量シフトさ
れた単側波帯信号として得られる。（８）はロー　／（
’スフイルタ、（９）はバイパスフィルタであって、こ
れらのフィルタのカットオフ周波数は互いに同一の所定
周波数例えば３．７５　ｋＨｚに設定され、これらフィ
ルタ（ｓ）　、　（９）によってローパスフィルタ（７
）の出力信号が実質的に２系統に分割される。（１０は
加算器であって、この加算器の一方の入力側にはローパ
スフィルタ（８）の出力信号がそのまま供給されるも、
他方の入力端にはノ・イパスフィルタ（９）の出力信号
が乗算器α◇で端子α■から供給される所定周波数例え
ばバンドパスフィルタ（２）の最高通過周波数と略々同
一の周波数を有する信号と乗算されて低域変換された信
号として供給される。０→はローパスフィルタであって
、そのカットオフ周波数ハ乗算器０］）における高調波
成分を除去しうる値に設定されることが好ましい。α→
は出力端子である。As will be described later, the output side of this loaf 4-sphere filter (7) has a single sideband in which the signal that has passed through the pantone filter (2) is substantially spectrally inverted and shifted by a predetermined amount to a high frequency band. Obtained as a signal. (8) is low /(
The filters (9) are bypass filters, and the cutoff frequencies of these filters are set to the same predetermined frequency, for example, 3.75 kHz.
) is substantially divided into two systems. (10 is an adder, and the output signal of the low-pass filter (8) is supplied as is to one input side of this adder.
At the other input terminal, the output signal of the pass filter (9) is applied to the multiplier α◇ and has a predetermined frequency supplied from the terminal α■, for example, approximately the same frequency as the highest pass frequency of the band pass filter (2). It is multiplied by the signal and supplied as a low frequency converted signal. 0→ is a low-pass filter, and its cutoff frequency is preferably set to a value that can remove harmonic components in the multiplier 0]. α→
is the output terminal.

αＯは慣用のＰＬＬ回路であって、電圧制御発振器（１
５ａ）　、プログラマブルデバイダ（１５ｂ）　、基準
発振器（１５ａ）　、位相比較器（１５ｄ）　、ローパ
スフィルタ（１５ｅ）から成る。ａ・はマイクロコンピ
ュータであって、このマイクロコンピュータαＱに設定
された分周比情報によシ、プログラマブルデ・々イダ（
１５ｂ）の分周比が制御され、もつでＰＬＬ回路α→の
発振器（１５ａ）の出力周波数がその分周比情報に応じ
て可変される。ａカは９０°移相器であって、その出力
側には互いに９０°の位相差を持った搬送波成分即ち直
交搬送波６石ωｔと囲ωｔの信号を得るようにしている
。この直交搬送波の周波数はｆｍ＋ｆｘに設定される。αO is a conventional PLL circuit, which is a voltage controlled oscillator (1
5a), a programmable divider (15b), a reference oscillator (15a), a phase comparator (15d), and a low-pass filter (15e). a is a microcomputer, and a programmable digital divider (
The frequency division ratio of 15b) is controlled, and the output frequency of the oscillator (15a) of PLL circuit α→ is varied according to the frequency division ratio information. A is a 90° phase shifter, and on its output side, carrier wave components having a phase difference of 90° from each other, that is, signals of six orthogonal carrier waves ωt and a range ωt are obtained. The frequency of this orthogonal carrier wave is set to fm+fx.

ここでｆｍは／Ｊンドノヤスフィルタ（２）の最高通過
帯域周波数で一定とされ、又ｆｘは可変周波数で、例え
ば１　ｋＨｚから数十ｋＨｚ位の範囲内で任意に設定さ
れ得る。ここでは、この周波数ｆｘを複雑な連続函数で
増減することによシ、高い秘話性を得るようにしている
。Here, fm is constant at the highest passband frequency of the /J de Noyas filter (2), and fx is a variable frequency, which can be arbitrarily set within a range of, for example, 1 kHz to several tens of kHz. Here, by increasing/decreasing this frequency fx using a complicated continuous function, high speech confidentiality is obtained.

この周波数ｊｘを増減するには種々の方法が考えられる
が、例えば同図に示すように、マイクロコンピュータα
ゆに帯域制限されたＭ系列を時間的にディジタル量子化
した所定のディジタル量やターンを分周比情報として記
憶させ、この分周比情報に基づいてプログラマブルデバ
イダ（１５ｂ）の分周比を時間的に変えるようにすれば
よい。Various methods can be considered to increase or decrease this frequency jx, but for example, as shown in the same figure, the microcomputer α
A predetermined digital amount or turn obtained by temporally digitally quantizing the band-limited M sequence is stored as frequency division ratio information, and based on this frequency division ratio information, the frequency division ratio of the programmable divider (15b) is changed over time. You can change it accordingly.

次にこの回路動作を第２図の信号波形をも参照しながら
説明する。尚、第２図では、周波数ｆｘを１　ｋＨｚと
した場合を示し、また、同図において、Ｌ、Ｈは夫々低
域、高域にある信号成分、Ｌ、Ｈは夫々その反転した信
号成分を便宜上表わしている。Next, the operation of this circuit will be explained with reference to the signal waveforms shown in FIG. Note that Fig. 2 shows the case where the frequency fx is 1 kHz, and in the same figure, L and H are signal components in the low and high ranges, respectively, and L and H are the inverted signal components, respectively. It is shown for convenience.

今、入力端子（１）よシ音声信号がバンド・ぐスフィル
タ（２）に供給されると、この音声信号はここで、所定
周波数範囲即ちこの場合は１８０Ｈｚから３，５８ｋＨ
ｚに制限され、第２図Ａに示すようなスペクトラムの信
号として取シ出される。この帯域制限された信号は移相
回路網（３）に供給され、ここで互いに９０°の位相差
を持った２つの信号に変換されて取シ出され、乗算器（
４）及び（５）のまた一方の入力側に供給される。又こ
れらの乗算器（４）及び（５）の他方の入力側には上述
した周波数を有する直交搬送波画ωｔ＋ｃｏｓωｔがそ
れぞれ供給され、ここで移相回路網（３）からの信号と
夫々乗算される。そしてこの乗算された信号は更に加算
器（６）で互いに加算された後ローパスフィルタ（７）
で不要な高調波成分等を除去されて、第２図Ｂに示すよ
うに、実質的にバンドパスフィルタ（２）の出力側に得
られる信号がスペクトル反転されしかも高域へ所定量シ
フトされた単側波帯信号として取シ出される。Now, when an audio signal from the input terminal (1) is supplied to the band filter (2), this audio signal is processed in a predetermined frequency range, i.e. from 180Hz to 3,58kHz in this case.
z, and is extracted as a signal with a spectrum as shown in FIG. 2A. This band-limited signal is supplied to a phase shift network (3), where it is converted into two signals having a phase difference of 90° from each other and taken out, and a multiplier (
4) and (5). Further, the other input sides of these multipliers (4) and (5) are respectively supplied with orthogonal carrier images ωt+cosωt having the above-mentioned frequencies, where they are respectively multiplied by the signal from the phase shift network (3). . The multiplied signals are further added together in an adder (6) and then passed through a low-pass filter (7).
As shown in Figure 2B, the signal obtained at the output side of the bandpass filter (2) is spectrally inverted and shifted by a predetermined amount to the high frequency range. It is extracted as a single sideband signal.

この取シ出された単側波帯信号はローパスフィルタ（８
）及びバイパスフィルタ（９）で２系統に分割され、ロ
ーパスフィルタ（８）の出力信号はそのま凍加算器叫の
一方の入力側に供給される。一方ハイｉ４スフイルタ（
９）の出力信号は乗算器０１）において端子（６）から
供給される所定周波数、例えばここでは３．５８ｋＨｚ
の信号と乗算されて低域変換された後加算器０＊の他方
の入力側に供給され、ロー・やスフィルタ（８）の出力
信号と加算される。この加算された信号はローパスフィ
ルタａ３で不要な高調波成分等を除去された後出力端子
α→に第２図Ｃに示すようなスペクトラムを有するスク
ランブル出力信号として取シ出される。This extracted single sideband signal is filtered through a low-pass filter (8
) and a bypass filter (9), and the output signal of the low-pass filter (8) is supplied to one input side of the freeze adder. On the other hand, the high i4 filter (
The output signal of 9) is a predetermined frequency supplied from the terminal (6) in the multiplier 01), for example, 3.58kHz here.
After being multiplied by the signal of , and subjected to low frequency conversion, it is supplied to the other input side of the adder 0*, and is added to the output signal of the low-pass filter (8). After unnecessary harmonic components and the like are removed from this added signal by a low-pass filter a3, it is output as a scrambled output signal having a spectrum as shown in FIG. 2C at the output terminal α→.

このように、　して送信側から伝送されて来るスクラン
ブル出力信号は、図示せずも受信側で受信され、第２図
りに示すように上述と同一の方法でスペクトル反転及び
シフト等の信号処理がなされた後更に第２図Ｅに示すよ
うに低域変換の処理がなされ、もってその出力側に第２
図Ａと同様の原信号が復元されることになる。従って、
ここでは図示してないが受信側即ちデコーダ側の回路構
成は第１図に示した送信側の回路構成と略々同一のもの
をそのｉｔ使用することができる。但し、・々ンドノや
スフィルタ（２）は帯域が若干広がった分だけその通過
帯域周波数を広くするようにする。即ちこの場合は１８
０Ｈｚから３．７５　ｋＨｚの範囲に設定するよう−に
すればよい。In this way, the scrambled output signal transmitted from the transmitting side is received by the receiving side (not shown), and as shown in the second diagram, signal processing such as spectrum inversion and shifting is performed in the same manner as described above. After that, a low-frequency conversion process is performed as shown in FIG. 2E, and a second
The original signal similar to that in Figure A will be restored. Therefore,
Although not shown here, the circuit configuration on the receiving side, that is, on the decoder side, can be substantially the same as the circuit configuration on the transmitting side shown in FIG. 1. However, the passband frequency of the filter (2) is made wider to compensate for the slightly wider band. That is, in this case 18
The frequency may be set within the range of 0 Hz to 3.75 kHz.

そして伝送中は直交搬送波の有する周波数ｆＸを上述の
如くマイクロコンピュータＨによシ所定の分周比情報に
基づき連続的に変えることによシ、実質的に低域成分と
高域成分の境界が連続的にランダムスキャンされ、これ
Ｋよって伝送中の秘話性が保たれることに゛なる。この
場合周波数ｆｘの変化がキー信号となる。During transmission, the frequency fX of the orthogonal carrier wave is continuously changed by the microcomputer H based on predetermined frequency division ratio information as described above, so that the boundary between the low-frequency component and the high-frequency component is substantially Continuous random scanning is performed, thereby maintaining confidentiality during transmission. In this case, the change in frequency fx becomes the key signal.

なお、上述の実施例において、送信側より送出される第
２図Ｃに示す反転低域成分■と反転低域成分百を相互に
シフトして入れ換えた状節で送出し、これを受信側で同
様の手法で復元するようにしてもよい。また周波数ｆｘ
を可変周波数範囲内で幾つかのブロックに分割し、その
分割したブロックの少くとも１つのブロックを連続的に
ランダムスキャンするようにしてもよい。更に直交搬送
波の乗算は入力信号を２系統に分割した後で行うように
してもよい。In the above embodiment, the inverted low-frequency component ■ and the inverted low-frequency component 10 shown in FIG. Restoration may be performed using a similar method. Also frequency fx
may be divided into several blocks within a variable frequency range, and at least one of the divided blocks may be continuously and randomly scanned. Furthermore, the multiplication by orthogonal carrier waves may be performed after the input signal is divided into two systems.

応用例 尚この発明は上述の実施例に限定されることなく斯る機
能を必要とするその他の場合にも同様に適用可能である
。Application Examples The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be similarly applied to other cases requiring such functions.

発明の効果 上述の如く、この発明によれば入力信号を複数チャンネ
ルの信号に分割し、この分割した複数チャンネルの信号
の分割点を連続的に移動せしめると共に上記分割した複
数チャンネルの信号の少くとも一部をスペクトル反転と
シフトの少くとも一方の信号処理を行って伝送するよう
にしたので、帯域の拡大を最小に抑え乍ら秘話性の高い
伝送が可能となる。又、システムとしても送信側、受信
側ともほぼ同じ回路構成を使用することができるので、
構成が簡単となる。更に実時間処理なので、同時送受の
電話等に用いて極めて有用である。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, an input signal is divided into signals of a plurality of channels, and the dividing point of the divided signals of the plurality of channels is continuously moved, and at least one of the divided signals of the plurality of channels is Since a portion of the signal is transmitted after performing at least one of spectral inversion and shift signal processing, highly confidential transmission is possible while minimizing band expansion. Also, since the system can use almost the same circuit configuration on both the transmitting and receiving sides,
The configuration is simple. Furthermore, since it is a real-time process, it is extremely useful for simultaneous transmission and reception of telephone calls, etc.

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

第１図はこの発明の一実施例を示す系統図、第２図は第
１図の動作説明に供するための線図である。 （２）はバンドパスフィルタ、（３）は移相回路組、（
４）。 （５）、α◇は乗詣器、（６）　、　（１０は加算器、
（７）　、　（８）　、　（１−９はローパスフィルタ
、（９）は−・イ・ヤスフィルタ、０時はＰＬＬ回路、
◇Ｑはマイクロコンピュータ、ａカは移相器である。 手続補正書 昭和５８年４　月１５　　日 昭和５７年特許願第１８７０６７　　号２、発明の名称
　秘話通信方式 ３゜補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　東京部品用区北品用６丁目７番３５号名称（２１
８）　　ソニー株式会社 代表取締役　大　賀　興　ｔｌｆ’。 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正　の　月　象　　明細書の特許請求の範囲の欄
及び発明の詳細な説明の欄 ８、補正の内容 （１）明細書中、特許請求の範囲を別紙の通りに訂正す
る。 （２）同、第２頁１６行及び第９貞１８行の「分割」の
前ｋ「帯域」を加入する。 （３）同、第２負１７行及び第９負１９行の「連続的」
の前に「特定周期」を加入する。 （４）同、第２頁１９行及び第１０貞１行の「シフト」
の前に１周波数」を加入する。 （５）　同、第５頁１３行の「例えば・・・範囲」を「
信号の帯域」と訂正する。 以　　　　上 特許請求の範囲 入力信号を検数チャンネルの信号に帯域分割し、該分割
した複数チャンネルの信号の分割点を特定周期連続的に
移動せしめると共に上記分割した複数チャンネルの信号
の少くとも一部をスペクトル反転と周波数シフトの少く
とも一方の信号処理を行って伝送するようにしたことを
特徴とする秘話通信方式。 一１’７：FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of FIG. (2) is a bandpass filter, (3) is a phase shift circuit set, (
4). (5), α◇ is a multiplier, (6), (10 is an adder,
(7) , (8) , (1-9 are low-pass filters, (9) is - I Yas filter, 0 o'clock is PLL circuit,
◇Q is a microcomputer, and a is a phase shifter. Procedural amendment April 15, 1981 Patent Application No. 187067 2, Title of invention Confidential communication method 3゜Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant address 6-7, Kitashina-yo, Tokyo Parts Co., Ltd. No. 35 Name (21
8) Sony Corporation Representative Director Ko Oga tlf'. 6. Number of inventions increased by amendment 7. Amendment Claims column of the specification and Detailed explanation of the invention column 8. Contents of the amendment (1) The scope of claims in the description is attached as a separate sheet. Correct as shown. (2) Add "bandwidth" in front of "division" on page 2, line 16 and page 9, line 18. (3) "Continuous" in the same, 2nd negative 17th line and 9th negative 19th line
Add "specific period" before. (4) “Shift” in the same text, page 2, line 19 and line 10, line 1
Add ``1 frequency'' before the . (5) Same, page 5, line 13, change “for example... range” to “
Correct it to "signal band." The above-claimed input signal is band-divided into signals of counting channels, the dividing point of the divided signals of the plurality of channels is moved continuously in a specific period, and at least a part of the signals of the divided plurality of channels are divided into bands. A secret communication method characterized in that the signal is transmitted by performing at least one of spectrum inversion and frequency shift signal processing. 1'7:

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 入力信号を複数チャンネルの信号に分割し、該分割した
複数チャンネルの信号の分割点を連続的に移動せしめる
と共に上記分割した複数チャンネルの信号の少くとも一
部をスペクトル反転とシフトの少くとも一方の信号処理
を行って伝送するようにしたことを特徴とする秘話通信
方式。The input signal is divided into multiple channel signals, the dividing point of the divided multiple channel signals is continuously moved, and at least a part of the divided multiple channel signals is subjected to at least one of spectrum inversion and shifting. A confidential communication method characterized by signal processing and transmission.