JP2011097332A - 秘話送信装置及び秘話受信装置、秘話送信方法及び秘話受信方法、ならびに秘話通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で格段の秘話性を実現することのできる秘話送信装置等を提供すること。
【解決手段】本発明にかかる秘話送信装置は、アナログ音声信号を帯域別に分割する帯域分割フィルタと、前記帯域分割フィルタによって帯域別に分割された複数の信号をそれぞれデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記Ｄ／Ａコンバータによって変換された各デジタル信号をスクランブル処理するスクランブル処理回路と、前記スクランブル処理回路によってスクランブル処理された各デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータと、前記Ｄ／Ａコンバータによって変換された各アナログ信号を所定振幅の搬送波を基準とした単側波帯波としてＳＳＢ変調して送信するためのＳＳＢ変調回路とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、アナログ音声をデジタル信号に変換し、ビットスクランブル処理を行って秘話化する秘話送信装置及び秘話受信装置、秘話送信方法及び秘話受信方法、ならびに秘話通信装置に関する。

近年、インターネットなどのネットワークや携帯電話などの移動体通信網における音声通信の秘匿化に対する要求が高まりつつある。例えば、インターネットを介した音声通信の場合にはデジタル化された信号データがパケット単位でネットワーク上に伝送される。このときの暗号化技術としては、ＩＰｓｅｃ（Security Architecture for Internet Protocol）などが使用されるが、ＩＰｓｅｃはネットワーク層でのプロトコルを暗号化するので上位層のアプリケーションが暗号化に対応していなくてもセキュリティの確保が可能となる利点がある反面、通信する二点間で厳密に一致させるべき数多くの通信設定を要するなど高度な専門知識が必要とされるという点で運用上の課題がある。

また、携帯電話においては、デジタル対応のいわゆる第三世代移動通信システムに移行後、音声通信に対する秘匿性は自然高まったといえるが、加入者全てが同じ方式の暗号方式を使用せざるを得ないという点で必ずしも万全のセキュリティ体制とはいえず、移動体通信インフラそれ自体が備える暗号化技術に加えて、音声帯域（概ね、２００〜３２００Ｈｚ）で利用可能なアナログ秘話技術を併用するとしても、従来の周波数反転技術や位相転移反転技術では最終的に人間が人間の発話（発声の抑揚が信号波としてみた場合に独特であり無音部分も多いという特徴を持つ）を予測しやすいというところから秘話解読装置の製作も比較的容易であり、秘話技術として必ずしも万全なものとはいえなかった。

そこで、音声信号の情報量が多い帯域と少ない帯域とで周波数スペクトルの分割の幅を変えることができ、分割した帯域の両端部分において処理を施し易く、またプログラムの作成が容易な秘話音声信号発声装置及び秘話音声信号受信装置が提供されている（特許文献１）。

特許文献１の秘話音声信号発声装置は、音声信号を周波数スペクトルに変換し所定幅の帯域に分割するＱＭＦ（Quadrature Mirror Filter）を用いて音声信号に周波数軸上のスクランブルをかける秘話音声信号発生装置であって、入力されたキー番号のデータに基づいて、周波数軸上のスクランブルのかけ方を決定する暗号キー変換器と、前記音声信号を所定の帯域に分割するとともに、分割されたそれぞれの帯域の基底域信号をＱＭＦにより得るＱＭＦ分析器と、該ＱＭＦ分析器から出力されるそれぞれの帯域の基底域信号を、前記暗号キー変換器からの信号に基づいて入れ替えて出力する入れ替え器と、該入れ替え器からの信号を受けて、ＱＭＦにより合成して出力するＱＭＦ合成器とを備えたことを特徴としている。

また、特許文献１の秘話音声受信発声装置は、ＱＭＦを用いて音声信号に周波数軸上のスクランブルをかけた秘話音声信号を受信する秘話音声信号受信装置であって、音声信号にスクランブルをかけるときに用いられたキー番号に対応する入力されたキー番号のデータに基づいて、周波数軸上のスクランブルの解除の仕方を決定する暗号キー変換器と、前記秘話音声信号を受けて、該信号を所定の帯域に分割するとともに、分割されたそれぞれの帯域の基底域信号をＱＭＦにより得るＱＭＦ分析器と、該ＱＭＦ分析器から出力されるそれぞれの帯域の基底域信号を、前記暗号キー変換器からの信号に基づいて入れ替えて出力する入れ替え器と、該入れ替え器からの信号を受けて、ＱＭＦにより合成して実質的に前記音声信号を出力するＱＭＦ合成器とを備えたことを特徴としている。

このようにして、音声信号の情報量が多い帯域と少ない帯域とで周波数スペクトルの分割の間隔を変えることにより、情報量が多い帯域の分割数を多くし、少ない帯域の分割数を少なくして同じ分割数での秘話性を向上させたものである。

特開平７−７４７３１号公報

しかしながら、従来の技術においても、周波数スペクトルの分割間隔を変えたとはいえ分割した周波数スペクトル全体に対してスクランブル処理をかけてＦＭ変調するという意味ではたかだか二重の秘匿処理を施すに留まるもので、近年の秘話解読技術の進歩に照らせばまだ十分なレベルにあるとは言えなかった。

また、広い音声帯域をデジタル化してスクランブルすると通信経路内で音声データの欠落が起こり、そのような信号をデスクランブルしても、もとの音声が復元できなかった。
さらに、どんな複雑な暗号でも復号された音声がコンピュータ上にデータとして残ってしまえば、この復号された音声をハッキング等で盗まれる可能性があった。

そこで、本発明は、音声帯域（概ね、２００〜３２００Ｈｚ）で利用可能なアナログ秘話技術と、演算処理系に負担をかけない低ビットの信号データに対するスクランブル処理と、同調が極めて困難な変調技術（ＳＢＢ変調）とを多重的に駆使し、音声そのものを暗号化することにより、簡素な構成で格段の秘話性を実現することのできる秘話送信装置及び秘話受信装置、秘話送信方法及び秘話受信方法、ならびに秘話通信システムを提供することを目的とする。

本発明にかかる秘話送信装置は、アナログ音声信号を帯域別に分割する帯域分割フィルタと、前記帯域分割フィルタによって帯域別に分割された複数の信号をそれぞれデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記Ｄ／Ａコンバータによって変換された各デジタル信号をスクランブル処理するスクランブル処理回路と、前記スクランブル処理回路によってスクランブル処理された各デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータと、前記Ｄ／Ａコンバータによって変換された各アナログ信号を所定振幅の搬送波を基準とした単側波帯波としてＳＳＢ変調して送信するためのＳＳＢ変調回路とを備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる秘話受信装置は、帯域別に単側波帯変調された複数の受信波を各アナログ信号に復調するためのＳＳＢ復調回路と、前記復調された各アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記Ａ／Ｄコンバータによって変換された各デジタル信号をスクランブル解除するスクランブル解除回路と、前記スクランブル解除回路によってスクランブル解除された各デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータと、前記Ｄ／Ａコンバータによって変換された各アナログ信号を加算する加算器とを備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる秘話通信装置は、アナログ音声信号を帯域別に分割する帯域分割フィルタと、前記帯域分割フィルタによって帯域別に分割された複数の信号をそれぞれデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記Ｄ／Ａコンバータによって変換された各デジタル信号をスクランブル処理するスクランブル処理回路と、前記スクランブル処理回路によってスクランブル処理された各デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータと、前記Ｄ／Ａコンバータによって変換された各アナログ信号を所定振幅の搬送波を基準とした単側波帯波としてＳＳＢ変調して送信するためのＳＳＢ変調回路とを備えた秘話送信装置と、
帯域別に単側波帯変調された複数の受信波を各アナログ信号に復調するためのＳＳＢ復調回路と、前記復調された各アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記Ａ／Ｄコンバータによって変換された各デジタル信号をスクランブル解除するスクランブル解除回路と、前記スクランブル解除回路によってスクランブル解除された各デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータと、前記Ｄ／Ａコンバータによって変換された各アナログ信号を加算する加算器とを備えた秘話受信装置と
で構成されたことを特徴とする。

本発明にかかる秘話送受信装置は、次の効果を奏する。
（１）わずか数ｋＨｚしかない音声帯域中に複数のキャリア周波数をもったＳＳＢを通すことにより、それぞれの送信波に同調することが極めて困難な、高い秘話性を備えた送受信装置を提供することができる。
（２）複数に分割した音声帯域ごとにビットスクランブル処理ないし暗号化処理を行うので、例えば帯域ごとに別々のキーを用いれば解読が一層困難となり、秘話性がさらに向上する。
（３）処理対象となる周波数帯域は、人間の話声を想定した数ｋＨｚ程度の帯域であるため、上述したように秘話性を格段に向上させるという特徴を発揮するものであるにもかかわらず、装置の構成及び処理系は簡素である。
（４）本発明にかかる装置の構成は、ネットワークの特定の層（例えば、ＩＰ層）、移動体通信網のインフラに制限されず、ユーザ間での個別のスクランブルキー及びキャリア周波数の取り決めが可能となるなど利便性が高い。

本発明にかかる秘話送受信装置の一実施形態を説明する説明図である。 本発明の一実施形態にかかる秘話送受信装置における音声処理の技術概念を説明する説明図である。 本発明の一実施形態にかかる秘話送受信装置の構成例を説明する説明図である。 本発明の他の実施形態にかかる秘話送受信装置の構成例を説明する説明図である。 本発明の他の実施形態にかかる秘話送受信装置の構成例を説明する説明図である。 本発明の他の実施形態にかかる秘話送受信装置の構成例を説明する説明図である。 本発明にかかる秘話送受信装置におけるキャリア発生回路の構成例を説明する説明図である。 本発明の他の実施形態にかかる秘話送受信装置における音声処理の技術概念を説明する説明図である。 抑圧搬送波単側波帯変調（ＳＳＢ）の技術概念を説明する説明図である。

以下、本発明にかかる秘話送受信装置を実施するための形態等について詳述する。

図１に、本発明にかかる秘話送受信装置の一実施形態を示す。秘話送受信装置（秘話通信装置）１００は、ケーブル１９０を介して携帯電話１１０の音声入出力端子１１２から送信される音声信号を受信し、後述する処理のあと、ケーブル１９１を介して音声出力信号をヘッドホン１２０の音声入力端子（不図示）へ送信する。また、ヘッドホン１２０に付属しているマイク１２１から拾った話者の発話音声をヘッドホン１２０の音声出力端子（不図示）からケーブル１９２を介して受信し、後述する処理のあと、ケーブル１９３を介して携帯電話１１０の音声入出力端子１１２へ送信する。

ヘッドホン１２０は、図示しない入出力ケーブルを介して携帯電話の音声入出力端子１１２に直接接続して使用することもできる汎用品である。この場合、携帯電話が受信する通信相手の発話は入出力端子１１２からケーブルを介してヘッドホン１２０に伝わり、ヘッドホン１２０を装着している話者の発話はマイク１２１及びケーブルを介して携帯電話の音声入出力端子１１２へ送信されるので、ヘッドホン１２０を装着している話者は、いわゆるハンズフリーの状態で通信相手と会話をすることができるようになっている。なお、携帯電話１１０も音声入出力端子を備えたものであればどのような機種であっても差し支えない。

したがって、本発明にかかる秘話送受信装置（秘話通信装置）１００は、ヘッドホン１２０を装着した話者に対しては、発話として聞き取れるアナログ音声を入出力するものであり、携帯電話１１０に対しては、発話として聞き取れない秘話化されたアナログ音声を出入力するものである。かかる実施形態において容易に理解できるように、本発明にかかる秘話通信装置は、発話音声帯域におけるアナログ音声をそれぞれ入出力するものであるので特定の通信インフラに制限されることがなく、その使用形態は広範である。

次に、図２に基づいて本発明の一実施形態にかかる秘話送受信装置における音声処理の技術概念について説明する。すでに述べたとおり、本発明にかかる秘話受信装置は、概ね２００〜３２００Ｈｚの発話音声帯域を処理の対象としており、そのスペクトラム（模式図）を図２（ａ）に示す。本発明においては、かかる音声スペクトラムを複数の帯域に分割して処理する。一例として、図２（ｂ）に示すように、２００〜４００Ｈｚ（帯域Ａ）、４００〜８００Ｈｚ（帯域Ｂ）、８００〜１６００Ｈｚ（帯域Ｃ）、及び１６００〜３２００Ｈｚ（帯域Ｄ）に４分割することができる。本実施形態では説明の便宜上この４分割方式に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、３分割ないし５分割あるいはそれ以外の分割数としてもよい。

そして、本発明における音声処理の特徴のひとつは、図２（ｂ）に示した４分割された音声帯域の各々に対してＳＳＢ変調処理を行うことである。例えば、図２（ｃ）に示すように、４分割された帯域のそれぞれに対して、２００〜４００Ｈｚの帯域Ａについては６００Ｈｚの搬送波を使ってＳＳＢ変調を行い、４００〜８００Ｈｚの帯域Ｂについては１２００Ｈｚの搬送波を使ってＳＳＢ変調を行い、８００〜１６００Ｈｚの帯域Ｃについては２４００Ｈｚの搬送波を使ってＳＳＢ変調を行い、１６００〜３２００Ｈｚの帯域Ｄについては４８００Ｈｚの搬送波を使ってＳＳＢ変調を行う。

本発明の性質上これに限定されるものではないが、このときＳＳＢ変調を行う際に基準となる周波数（キャリア周波数）は、それぞれ
２００〜 ４００Ｈｚ帯に対しては、およそ［ ６００Ｈｚ］
４００〜 ８００Ｈｚ帯に対しては、およそ「１２００Ｈｚ」
８００〜１６００Ｈｚ帯に対しては、およそ「２４００Ｈｚ」
１６００〜３２００Ｈｚ帯に対しては、およそ「４８００Ｈｚ」
程度のものが使用される。また、対象とされるそれぞれの帯域に近接するキャリア周波数を使用することも特徴となっている（一般式でいうと、Ａ₁〜Ｂ₁［Ｈｚ］帯に対するキャリア周波数は概ねＡ₁＋Ｂ₁［Ｈｚ］程度。さらに、Ａ₁〜Ｂ₁と、その次に対象となる帯域Ａ₂〜Ｂ₂との関係は、Ａ₂＝２Ａ₁，Ｂ₂＝２Ａ₂となる）。このため、対象帯域をシャープに切り出すために時間遅延が問題にならない程度に多段フィルタ構成（ＤＳＰでデジタル処理することも可能）とすることが望ましい。

換言すると、わずか数ｋＨｚしかない音声帯域の中に複数のキャリア周波数をもったＳＳＢを適用することにより秘話性を向上させたことが本発明の特徴とも言える。

なお、ＳＳＢとは、抑圧搬送波単側波帯（及びその変調方式）のことをいい、振幅振幅変調において搬送波、片方の側波帯を抑圧する方式である。図９に基づき、その具体的な技術概念について説明する。まず、図９（ａ）に振幅変調におけるスペクトラム（模式図）を示すが、図９（ａ）では、一般のＡＭラジオモノラル放送のように搬送波の信号レベルをそのまま伝送するため、搬送波で５０％、及び両側波帯（上側波帯：ＵＳＢ、下側波帯：ＬＳＢ）においてそれぞれ２５％ずつ電力を必要としている。これに対して、図９（ｂ）に抑圧搬送波両側波帯（ＤＳＢ）の伝送スペクトラムを示す。ＤＳＢでは搬送波をキャンセルするため、両側波帯のみの伝送ですみ、送信電力については振幅変調に比べて２分の１で済む。さらに、図９（ｃ）に抑圧搬送波単側波帯（ＳＳＢ）の伝送スペクトラムを示すが、ＳＳＢでは、ＤＳＢにおいて両側波帯を使用していたものを上側波帯もしくは下側波帯のいずれかを使用することとしたため、ＤＳＢに対して半分の電力で済むことになる。以上のとおり、同一のベースバンド情報の伝送を前提とした場合、ＳＳＢは振幅変調波に対して占有周波数帯域について２分の１、高周波電力について４分の１で済むという特徴を有する。

図３に、本発明の一実施形態にかかる秘話送受信装置の構成例を示す。上述のとおり、本発明の実施例では、発話帯域（概ね２００〜３２００Ｈｚ）を４分割した場合を一例としているので、図３においても４帯域に分割した場合の構成となっている。あくまでもこの構成は本発明を実施するための一例であり、分割すべき帯域及び分割数がこれに制限されるものではない。秘話送受信装置１００は、大別すると携帯電話１１０からケーブルを介して送信される秘話音声（伝送波）を復調する秘話音声復調モジュール１０１と、ヘッドホン１２０の付属マイク１２１から入力される発話者の音声を秘話音声に変調する秘話音声変調モジュール１０２とで構成される。

秘話音声復調モジュール１０１は、例えば携帯電話１１０からケーブルを介して送信される伝送波（後述する変調モジュール１０２などによって秘話音声となっている）を分割帯域ごと（図３の例では、２００〜４００Ｈｚ、４００〜８００Ｈｚ、８００〜１６００Ｈｚ、１６００〜３２００Ｈｚの４帯域）に搬送波（キャリア）にのせるためのキャリア発生回路３０１と、キャリアに搬送された伝送波の分割された各帯域に対してＳＳＢ復調処理を行うためのＳＳＢ復調回路３０２ａ〜３０２ｄと、ＳＳＢ復調された伝送波に対して分割帯域ごとに例えば４ｂｉｔのＡ／Ｄサンプリングを行った場合、４ビットＡ／Ｄサンプラ回路３０３ａ〜３０３ｄと、サンプラ回路３０３ａ〜３０３ｄによって４ビットのデジタル信号列となった帯域ごとの信号に対してスクランブル解除処理（復号処理）を行うスクランブル解除回路（復号処理回路）３０４ａ〜３０４ｄと、スクランブル解除回路（復号処理回路）３０４ａ〜３０４ｄによってスクランブル解除された信号を帯域ごとにＤ／Ａ変換するＤ／Ａコンバータ３０５ａ〜３０５ｄと、Ｄ／Ａコンバータ３０５ａ〜３０５ｄから出力された帯域ごとの信号を加算する加算器３０６とから構成されている。加算器３０６で加算された信号は、人間が容易に聞き取れる話声となって例えばヘッドホン１２０に送り出される。

ここで、帯域ごとに設けられたＳＳＢ復調回路３０２ａ〜３０２ｄ、４ビットＡ／Ｄサンプラ回路３０３ａ〜３０３ｄ、スクランブル解除回路（復号処理回路）３０４ａ〜３０４ｄ、及びＤ／Ａコンバータ３０５ａ〜３０５ｄの動作タイミングについて説明する。本実施例では、帯域は２００〜４００Ｈｚ、４００〜８００Ｈｚ、８００〜１６００Ｈｚ、１６００〜３２００Ｈｚの４帯域に分けられているので、２００〜４００Ｈｚの帯域を処理するＳＳＢ復調回路３０２ａ、４ビットＡ／Ｄサンプラ回路３０３ａ、スクランブル解除回路（復号処理回路）３０４ａ、及びＤ／Ａコンバータ３０５ａの動作サイクルを１とすると、同じ周期において、４００〜８００Ｈｚの帯域を処理するＳＳＢ復調回路３０２ｂ、４ビットＡ／Ｄサンプラ回路３０３ｂ、スクランブル解除回路（復号処理回路）３０４ｂ、及びＤ／Ａコンバータ３０５ｂの動作サイクルは２となる（２倍のサイクルで動作する）。同様に、８００〜１６００Ｈｚの帯域を処理するＳＳＢ復調回路３０２ｃ、４ビットＡ／Ｄサンプラ回路３０３ｃ、スクランブル解除回路（復号処理回路）３０４ｃ、及びＤ／Ａコンバータ３０５ｃは４倍のサイクルで動作し、１６００〜３２００Ｈｚの帯域を処理するＳＳＢ復調回路３０２ｄ、４ビットＡ／Ｄサンプラ回路３０３ｄ、スクランブル解除回路（復号処理回路）３０４ｄ、及びＤ／Ａコンバータ３０５ｄは８倍のサイクルで動作することとなる。

秘話音声変調モジュール１０２は、例えばマイク１２１から入力されケーブルを介して送信された発話音声を帯域ごと（図３の例では、２００〜４００Ｈｚ、４００〜８００Ｈｚ、８００〜１６００Ｈｚ、１６００〜３２００Ｈｚの４帯域）に分割するためのデジタルフィルタ３０７ａ〜３０７ｄと、帯域ごとに分割された音声信号に対して４ｂｉｔのＡ／Ｄサンプリングを行うための４ビットＡ／Ｄ量子化回路３０８ａ〜３０８ｄと、量子化回路３０８ａ〜３０８ｄによって４ビットのデジタル信号列となった帯域ごとの信号に対してスクランブル処理（暗号処理）を行うスクランブル処理回路（暗号処理回路）３０９ａ〜３０９ｄと、スクランブル処理回路（暗号処理回路）３０９ａ〜３０９ｄによってスクランブル処理された信号を帯域ごとにＤ／Ａ変換するＤ／Ａコンバータ３１０ａ〜３１０ｄと、Ｄ／Ａコンバータ３１０ａ〜３１０ｄから出力された帯域ごとの信号に対し、それぞれを帯域ごとの搬送波（キャリア）にのせるためのキャリア発生回路３０１と、キャリアに搬送された各帯域に対してＳＳＢ変調処理を行うためのＳＳＢ変調回路３１１ａ〜３１１ｄと、ＳＳＢ変調回路３１１ａ〜３１１ｄから出力された帯域ごとの信号を加算する加算器３１２とから構成されている。

なお、帯域ごとに設けられたデジタルフィルタ３０７ａ〜３０７ｄ、４ビットＡ／Ｄ量子化回路３０８ａ〜３０８ｄ、スクランブル処理回路３０９ａ〜３０９ｄ、Ｄ／Ａコンバータ３１０ａ〜３１０ｄ、ＳＳＢ変調回路３１１ａ〜３１１ｄの動作タイミングについては、秘話音声復調モジュール１０１の場合と同様に、２００〜４００Ｈｚ帯を処理するものの動作サイクルが１となる周期において、４００〜８００Ｈｚ帯を処理するものは２倍、８００〜１６００Ｈｚ帯を処理するものは４倍、１６００〜３２００Ｈｚ帯を処理するものは８倍でそれぞれ動作することとなる。

図４に、本発明の他の実施形態にかかる秘話送受信装置の構成例を示す。実施例１では帯域分割数は４であり、本発明が想定するモジュール回路を全て備えた場合を説明した。実施例２においては、帯域分割の数に限定されることのない構成例を示す。また、必ずしも実施例１において説明したモジュール回路の全てを備えていなくとも本発明が機能しうることを説明する。

秘話送受信装置４００は、例えば携帯電話１１０からケーブルを介して送信される伝送波（秘話音声）を複数の分割帯域ごとにＳＳＢ復調処理を行うためのＳＳＢ復調回路４０１とＳＳＢ復調された伝送波に対して分割帯域ごとに複数ビットのＡ／Ｄ変換を行うためのＡ／Ｄ変換回路４０２とＡ／Ｄ変換回路４０２によって複数ビットのデジタル信号列となった帯域ごとの信号を帯域合成する帯域合成回路４０３と帯域合成回路４０３の出力に対してＤ／Ａ変換してヘッドホン１２０やスピーカ（不図示）へ送信するＤ／Ａ変換回路４０４とからなる秘話音声復調モジュールと、例えばマイク１２１から入力されケーブルを介して送信された発話音声を複数の帯域ごとに分割するための帯域分割回路４０５と帯域ごとに分割された音声信号に対して複数ビットのＡ／Ｄサンプリングを行うためのＡ／Ｄ変換回路４０６とＡ／Ｄ変換回路４０６によって複数ビットのデジタル信号列となった帯域ごとの信号に対してＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換回路４０７とＤ／Ａ変換回路４０７から出力された帯域ごとの信号に対しＳＳＢ変調処理を行うためのＳＳＢ変調回路４０８とからなる秘話音声変調モジュールと、からなる。

なお、ＳＳＢ復調回路４０１、Ａ／Ｄ変換回路４０２、Ａ／Ｄ変換回路４０６、Ｄ／Ａ変換回路４０７、及びＳＳＢ変調回路４０８は、帯域ごとに分離され各帯域の整合性がとれるように動作することは実施例１で説明したとおりである。

図５に、本発明の他の実施形態にかかる秘話送受信装置の構成例を示す。基本的に図４に示した秘話送受信装置と同じ構成部材には同じ部材番号を付している。図４に示した秘話送受信装置４００と異なる点は、秘話音声復調モジュールにおいて復号回路５０１が付加され、秘話音声変調モジュールにおいて暗号回路５０２が付加されている点である。

復号回路５０１及び暗号回路５０２には、例えば、調歩同期して動作するＭ系列擬似乱数発生器を用いた逐次処理回路を使用することができる。すわなち、一定周期で更新されるＭ系列擬似乱数発生器から取り出されたビット列を元（オリジナル）のビット列に対してＸＯＲ（排他的論理和）演算処理することで暗号化できる。復号に際しては、暗号化されたビット列に対して暗号化時に用いられた同じビット列（Ｍ系列擬似乱数発生器から取り出されたもの）をＸＯＲ演算処理することで元のビット列を復元することができる。例えば、オリジナルのビット列として４ビットずつ処理する場合において、オリジナルビット列が「０１１０」であり、Ｍ系列擬似乱数発生器から取り出されたビット列が「１０１１」であったらならば、ＸＯＲ演算処理によって得られる暗号化ビット列は「１１００」となる。一方、この暗号化ビット列「１１００」に対し、暗号化時に用いられた同じビット列（Ｍ系列擬似乱数発生器から取り出されたもの）「１０１１」を用いてＸＯＲ演算処理すると、元のビット列「０１１０」を復元することができる。

なお、復号回路５０１を実施例１におけるスクランブル解除回路（復号処理回路）３０４ａ〜３０４ｄとして採用し、暗号回路５０２を実施例１におけるスクランブル処理回路（暗号処理回路）３０９ａ〜３０９ｄとして採用することもできる。この場合、実施例１においては、４つの帯域に分割され、それぞれの帯域ごとに４ｂｉｔのビット列にデジタル化されているので、乱数発生器によって一定周期で更新発生されるＭ系列擬似乱数には１６ｂｉｔ長のものを採用し、この１６ｂｉｔ乱数の中から例えば上位４ｂｉｔずつを取り出して各帯域を暗号化するためのキーとして使用するとよい。

また、暗号処理（スクランブル処理）においては、分割された各帯域に対して同じ乱数発生ユニット内で発生させた乱数を使用することが望ましい。すわなち、典型的な暗号化（ビットスクランブル）には、上述したようなＭ系列擬似乱数を用いた排他的論理和演算処理が考えられるが、このように一定の規則に基づくスクランブル処理を行い、乱数の更新においてはその帯域で使用される最も低い周波数の音声の１サイクル分（例えば４クロック分）は乱数の更新を行わないようにする。このようにすることで、スクランブル後の各帯域に対するビット値が偶然に全てゼロとなってしまうといった処理不可能な特異事象の発生を防止するとともに、この法則にしたがい頻繁に乱数を更新するので、第三者がより解読しにくい暗号化を実現することができるものである。

その他、空きの帯域に送受信者間で意味のある合図となる信号を挿入することによって、乱数更新の合図や、雑音等の影響で動機が崩れた場合の初期化等の合図に使用してもよい。

図６に、本発明の他の実施形態にかかる秘話送受信装置の構成例を示す。基本的に図４に示した秘話送受信装置４００及び図５で示した秘話送受信装置５００と同じ構成部材には同じ部材番号を付している。秘話送受信装置４００及び秘話送受信装置５００と異なる点は、秘話音声復調モジュールにおいてキャリア発生回路６０２が付加されている点である。

キャリア発生回路６０２には、例えば図７に示した回路７００を使用することができる。図７に示したとおり、キャリア発生回路７００は、４８００Ｈｚを発振する発振器を基準として２分の１ずつ分周して分割帯域ごとのキャリアを発生させるものであり、この点でキャリア発生回路７００は、実施例１においても採用できるものである。なお、本実施例においては個々のキャリアの周波数が逓倍関係になっているが、逓倍関係に限定されるものではなく、個々の周波数の発振器を備えるなどして、キャリアの周波数を任意に設定してもよい。

キャリア発生回路７００は、基準となる発振器７０１と、１／２分周器７０２〜７０４と、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）７０５〜７０８と、帯域ごとのアナログ出力回路７０９〜７１２とからなる。

キャリア発生回路７００において、基準となる発振器７０１から発信された４８００Ｈｚのクロックが１／２分周器７０２〜７０４によって順次２分の１倍に分周されてＶＣＯ７０５〜７０８にデジタルのクロックとして入力される。図から明らかなように、ＶＣＯ１（７０５）には４８００Ｈｚのクロックが、ＶＣＯ２（７０６）には２４００Ｈｚのクロックが、ＶＣＯ３（７０７）には１２００Ｈｚのクロックが、ＶＣＯ４（７０８）には６００Ｈｚのクロックがそれぞれ入力される。各ＶＣＯにおいてそれぞれアナログの正弦波が取り出され、それぞれアナログ出力回路７０９〜７１２に入力される。そして、アナログ出力回路７０９からは４８００Ｈｚの搬送波が、出力回路７１０からは２４００Ｈｚの搬送波が、出力回路７１１からは１２００Ｈｚの搬送波が、出力回路７１２からは６００Ｈｚの搬送波がそれぞれ出力される。

なお、詳細は図示しないが、各電圧制御発振器７０５〜７０８においては、位相比較器とアナログ可変発振器とコンパレータとが帰還型に接続されており、帯域ごとに所望の周波数のアナログ正弦波が取り出されるよう構成されている。

図７に、本発明の他の実施形態にかかる秘話送受信装置における音声処理の技術概念を示す。例えば、実施例１においては複数の搬送波を発生させるに際して、６００Ｈｚ、１２００Ｈｚ、２４００Ｈｚ、４８００Ｈｚのものを発生させた。しかしながら、本発明においては、これらの搬送波は逓倍関係にあるまま周波数を変更してもよいし、個々に特定の周波数を割り振ってもよい。図７は、搬送波に対してある値をずらすことで搬送波の解析を困難にする方法を示すもので、２００〜４００Ｈｚの分割帯域を搬送するキャリア周波数を６００±αとしている。また、４００〜８００Ｈｚの分割帯域を搬送するキャリア周波数を１２００±βとし、８００〜１６００Ｈｚの分割帯域を搬送するキャリア周波数を２４００±γとし、１６００〜３２００Ｈｚの分割帯域を搬送するキャリア周波数を４８００±δとしている。これは、それぞれの周波数の発振器を用いることなどで実現でき、これら各帯域のずらし幅α、β、γ、δは、たとえばキャリア発生器７００におけるＶＣＯ１（７０５）〜ＶＣＯ４（７０８）においてそれぞれ設定することができる。なお、逓倍関係を維持し、β＝２α、γ＝４α、δ＝８αのような構成にしてもよい。そして、これら各帯域のずらし幅α、β、γ、δは、例えば組となる秘話送受信装置ごとに秘密の鍵として共有する。このように構成すれば、第三者により搬送波の周波数を帯域ごとに推定することは一層困難となり、より秘匿性の高い秘話送受信装置を実現することができる。

なお、念のために申し添えておくが、特許請求の範囲、明細書、要約書、図面に記載された全ての技術的要素は、これら要素の少なくとも一部が相互に排他的となる組み合わせを除く任意の組み合わせによって本発明にかかる秘話送受信装置の構成要素となりうる。

また、本発明は、上述した実施形態のいずれの個別具体的な詳細記載にも制限されことはない。さらに、本発明の技術的範囲は、上述の説明のみによってではなく、特許請求の範囲の記載によってその外延が特定されるものであり、特許請求の範囲と均等となる置換ないし変更も本発明の技術的範囲となるものである。

１００ 秘話音声送受信装置（秘話音声通信装置）
１０１ 秘話音声復調モジュール
１０２ 秘話音声変調モジュール
１１０ 携帯電話機
１２０ マイク付ヘッドホン
１２１ マイク
１９０、１９１、１９２、１９３ 信号ケーブル
３０１ キャリア発生回路
３０２ａ〜３０２ｄ ＳＳＢ復調回路
３０３ａ〜３０３ｄ ４ビットＡ／Ｄサンプラ回路
３０４ａ〜３０４ｄ スクランブル解除回路（復号回路）
３０５ａ〜３０５ｄ Ｄ／Ａコンバータ
３０６、３１２ 加算器
３０７ａ〜３０７ｄ デジタルフィルタ
３０８ａ〜３０８ｄ ４ビットＡ／Ｄ量子化回路
３０９ａ〜３０９ｄ スクランブル処理回路（暗号回路）
３１０ａ〜３１０ｄ Ｄ／Ａコンバータ
３１１ａ〜３１１ｄ ＳＳＢ変調回路

Claims (9)

1. アナログ音声信号を帯域別に分割する帯域分割フィルタと、
   前記帯域分割フィルタによって帯域別に分割された複数の信号をそれぞれデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
   前記Ｄ／Ａコンバータによって変換された各デジタル信号をスクランブル処理するスクランブル処理回路と、
   前記スクランブル処理回路によってスクランブル処理された各デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータと、
   前記Ｄ／Ａコンバータによって変換された各アナログ信号を所定振幅の搬送波を基準とした単側波帯波としてＳＳＢ変調して送信するためのＳＳＢ変調回路と
   を備えたことを特徴とする秘話送信装置。
2. 帯域別に単側波帯変調された複数の受信波を各アナログ信号に復調するためのＳＳＢ復調回路と、
   前記復調された各アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
   前記Ａ／Ｄコンバータによって変換された各デジタル信号をスクランブル解除するスクランブル解除回路と、
   前記スクランブル解除回路によってスクランブル解除された各デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータと、
   前記Ｄ／Ａコンバータによって変換された各アナログ信号を加算する加算器と
   を備えたことを特徴とする秘話受信装置。
3. 請求項１記載の送信装置と請求項２記載の受信装置とで構成される秘話通信装置。
4. 前記帯域分割フィルタは、アナログ音声信号を２００〜４００Ｈｚ帯、４００〜８００Ｈｚ帯、８００〜１６００Ｈｚ帯、１６００〜３２００Ｈｚ帯にそれぞれ分割するデジタルフィルタ３０７ａ〜３０７ｄで構成され、
   前記ＳＳＢ変調時には、前記帯域ごとに、２００〜４００Ｈｚ帯に対しては６００Ｈｚ、４００〜８００Ｈｚ帯に対しては１２００Ｈｚ、８００〜１６００Ｈｚ帯に対しては２４００Ｈｚ、１６００〜３２００Ｈｚに対しては４８００Ｈｚの搬送波を発生させるキャリア発生回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の秘話送信装置。
5. 前記ＳＳＢ復調時には、前記帯域ごとに、２００〜４００Ｈｚ帯に対しては６００Ｈｚ、４００〜８００Ｈｚ帯に対しては１２００Ｈｚ、８００〜１６００Ｈｚ帯に対しては２４００Ｈｚ、１６００〜３２００Ｈｚに対しては４８００Ｈｚの搬送波を発生させるキャリア発生回路をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の秘話送信装置。
6. 請求項４記載の送信装置と請求項５記載の受信装置とで構成される秘話通信装置。
7. 前記帯域分割フィルタは、Ａ₁〜Ｂ₁［Ｈｚ］帯に対するキャリア周波数を概ねＡ₁＋Ｂ₁［Ｈｚ］とし、さらに、前記Ａ₁〜Ｂ₁［Ｈｚ］帯と、その次に対象となる帯域Ａ₂〜Ｂ₂［Ｈｚ］との関係は、Ａ₂＝２Ａ₁，Ｂ₂＝２Ａ₂となるように設計されたことを特徴とする請求項１に記載の秘話送信装置。
8. 前記ＳＳＢ復調時には、前記帯域ごとに、Ａ₁〜Ｂ₁［Ｈｚ］帯に対してはキャリア周波数を概ねＡ₁＋Ｂ₁［Ｈｚ］となるよう搬送波を発生させるキャリア発生回路をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の秘話送信装置。
9. 請求項７記載の送信装置と請求項８記載の受信装置とで構成される秘話通信装置。

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