特許 6641624 信号処理装置および信号処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6641624

(24)【登録日】2020年1月8日

(45)【発行日】2020年2月5日

(54)【発明の名称】信号処理装置および信号処理方法

(51)【国際特許分類】

   H04M 1/68 20060101AFI20200127BHJP

   G06F 3/16 20060101ALI20200127BHJP

【ＦＩ】

   H04M1/68

   G06F3/16 500

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-239372(P2015-239372)

(22)【出願日】2015年12月8日

(65)【公開番号】特開2017-108241(P2017-108241A)

(43)【公開日】2017年6月15日

【審査請求日】2018年11月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004330

【氏名又は名称】日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100206391

【弁理士】

【氏名又は名称】柏野 由布子

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100160093

【弁理士】

【氏名又は名称】小室 敏雄

(72)【発明者】

【氏名】田口 恵一

【審査官】 大橋 達也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−０６３６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１５３０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０３５０３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｍ １／００

Ｈ０４Ｋ １／００

Ｇ０６Ｆ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基準音声帯域信号を発生する基準音声帯域信号発生部と、
疑似雑音信号を発生する疑似雑音発生部と、
入力された音声信号と前記疑似雑音信号とを合成して、雑音重畳音声信号を生成する合成部と、
前記基準音声帯域信号または前記雑音重畳音声信号を出力する出力部と
を備えた信号処理装置であって、
前記基準音声帯域信号発生部が前記基準音声帯域信号の発生に基づいてタイミング信号を出力し、前記疑似雑音発生部に当該タイミング信号が入力されてから所定の時間経過後に、前記出力部が出力する前記雑音重畳音声信号に含まれる前記疑似雑音信号の発生を開始し、前記タイミング信号は複数種類用意され、前記タイミング信号の種類は所定の順序で変更される
信号処理装置。

【請求項2】

前記タイミング信号が、
前記基準音声帯域信号の発生開始時刻を表す信号、前記基準音声帯域信号の発生終了時刻を表す信号、前記基準音声帯域信号の信号波形のゼロクロス点に対応する時刻を表す信号、あるいは、前記基準音声帯域信号の発生開始時刻から１または複数周期分の時間経過後の時刻を表す信号である
請求項１に記載の信号処理装置。

【請求項3】

基準音声帯域信号の入力を検出する基準音声帯域信号検出部と、
疑似雑音信号を発生する疑似雑音発生部と、
入力された雑音重畳音声信号と、前記疑似雑音信号の逆位相の信号とを合成して、音声信号を抽出する合成部と
を備えた信号処理装置であって、
前記基準音声帯域信号の入力検出時刻に対応して出力されるタイミング信号が前記疑似雑音発生部に入力されてから所定の時間経過後に、前記疑似雑音信号の発生が開始され、前記タイミング信号は複数種類用意され、前記タイミング信号の種類は所定の順序で変更される
信号処理装置。

【請求項4】

前記タイミング信号が、送信側と同様の数の種類が設けられており、前記送信側が使用した種類と同様の種類が用いられ、
当該タイミング信号が、
前記基準音声帯域信号の発生開始時刻を表す信号、前記基準音声帯域信号の発生終了時刻を表す信号、前記基準音声帯域信号の信号波形のゼロクロス点に対応する時刻を表す信号、あるいは、前記基準音声帯域信号の発生開始時刻から１または複数周期分の時間経過後の時刻を表す信号である
請求項３に記載の信号処理装置。

【請求項5】

基準音声帯域信号を発生する基準音声帯域信号発生過程と、
疑似雑音信号を発生する疑似雑音発生過程と、
入力された音声信号と前記疑似雑音信号とを合成して、雑音重畳音声信号を生成する合成過程と、
前記基準音声帯域信号または前記雑音重畳音声信号を出力する出力過程と
を含む信号処理方法であって、
前記基準音声帯域信号発生過程において前記基準音声帯域信号の発生に基づいてタイミング信号が出力され、前記疑似雑音発生過程において当該タイミング信号が入力されてから所定の時間経過後に、前記出力過程で出力される前記雑音重畳音声信号に含まれる前記疑似雑音信号の発生を開始し、前記タイミング信号は複数種類用意され、前記タイミング信号の種類は所定の順序で変更される
信号処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、信号処理装置および信号処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、音声通信を傍受された場合でも、その内容を通信する当事者以外の第３者には解読困難となるような、アナログ信号の形式の音声秘話通信を行う秘話通信方法が開示されている。この特許文献１に記載されている秘話通信方法は、従来の秘話方式における次の課題を解決することを目的としたものである。すなわち、従来の秘話方式においては、送信側で音声信号に対して雑音信号を時間領域で重畳し、受信側で受信信号から雑音信号を減算することで音声信号を再生する。しかしながら従来の秘話方式には、雑音信号を完全には除去できないことがあるという課題があった。これに対し、特許文献１に記載されている秘話通信方法では、次のようにアナログ音声信号に雑音信号が重畳され、秘話音声信号として伝送される。すなわち、送信側では、音声信号が含む複数の周波数成分のうちの偶数成分と、雑音信号が含む複数の周波数成分のうちの奇数成分とを合成することで、秘話音声信号が生成される。一方、受信側では、受信信号が含む複数の周波成分から抽出された偶数成分と、直線補間によって生成された奇数成分とを合成することで、音声信号が再生される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第２８９７８９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された秘話通信方法では、送信側で音声信号と雑音信号とが周波数領域で合成され、受信側で音声信号と雑音信号とが周波数領域で分離される。そのため、雑音信号の時間領域の変化は解読の困難性には影響を及ぼさない。したがって、一旦、音声信号と雑音信号との重畳の仕方が分かってしまうと、雑音信号を変更したとしても、音声信号と雑音信号とを容易に分離することができるという課題がある。

【0005】

一方、上述したように、送信側において音声信号と雑音信号とを時間領域で重畳する秘話方式では、受信側で音声信号と雑音信号との分離が容易ではないという課題がある。

【0006】

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、上記の課題を解決することができる信号処理装置および信号処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、基準音声帯域信号を発生する基準音声帯域信号発生部と、疑似雑音信号を発生する疑似雑音発生部と、入力された音声信号と前記疑似雑音信号とを合成して、雑音重畳音声信号を生成する合成部と、前記基準音声帯域信号または前記雑音重畳音声信号を出力する出力部とを備えた信号処理装置であって、前記基準音声帯域信号発生部が前記基準音声帯域信号の発生に基づいてタイミング信号を出力し、前記疑似雑音発生部に当該タイミング信号が入力されてから所定の時間経過後に、前記出力部が出力する前記雑音重畳音声信号に含まれる前記疑似雑音信号の発生を開始し、前記タイミング信号は複数種類用意され、前記タイミング信号の種類は所定の順序で変更される信号処理装置である。
また、本発明の一態様は、上記の信号処理装置であって、前記タイミング信号が、前記基準音声帯域信号の発生開始時刻を表す信号、前記基準音声帯域信号の発生終了時刻を表す信号、前記基準音声帯域信号の信号波形のゼロクロス点に対応する時刻を表す信号、あるいは、前記基準音声帯域信号の発生開始時刻から１または複数周期分の時間経過後の時刻を表す信号である。

【0008】

また、本発明の一態様は、基準音声帯域信号の入力を検出する基準音声帯域信号検出部と、疑似雑音信号を発生する疑似雑音発生部と、入力された雑音重畳音声信号と、前記疑似雑音信号の逆位相の信号とを合成して、音声信号を抽出する合成部とを備えた信号処理装置であって、前記基準音声帯域信号の入力検出時刻に対応して出力されるタイミング信号が前記疑似雑音発生部に入力されてから所定の時間経過後に、前記疑似雑音信号の発生が開始され、前記タイミング信号は複数種類用意され、前記タイミング信号の種類は所定の順序で変更される信号処理装置である。
また、本発明の一態様は、上記の信号処理装置であって、前記タイミング信号が、送信側と同様の数の種類が設けられており、前記送信側が使用した種類と同様の種類が用いられ、当該タイミング信号が、前記基準音声帯域信号の発生開始時刻を表す信号、前記基準音声帯域信号の発生終了時刻を表す信号、前記基準音声帯域信号の信号波形のゼロクロス点に対応する時刻を表す信号、あるいは、前記基準音声帯域信号の発生開始時刻から１または複数周期分の時間経過後の時刻を表す信号である。

【0011】

また、本発明の一態様は、基準音声帯域信号を発生する基準音声帯域信号発生過程と、疑似雑音信号を発生する疑似雑音発生過程と、入力された音声信号と前記疑似雑音信号とを合成して、雑音重畳音声信号を生成する合成過程と、前記基準音声帯域信号または前記雑音重畳音声信号を出力する出力過程とを含む信号処理方法であって、前記基準音声帯域信号発生過程において前記基準音声帯域信号の発生に基づいてタイミング信号が出力され、前記疑似雑音発生過程において当該タイミング信号が入力されてから所定の時間経過後に、前記出力過程で出力される前記雑音重畳音声信号に含まれる前記疑似雑音信号の発生を開始し、前記タイミング信号は複数種類用意され、前記タイミング信号の種類は所定の順序で変更される信号処理方法である。

【発明の効果】

【0012】

基準音声帯域信号の時刻と、疑似雑音信号の発生開始時刻との時間差が予め定められているので、受信側では、雑音重畳音声信号に含まれている疑似雑音信号の逆位相の信号発生タイミングを精度良くすることができる。よって、受信側において音声信号を精度良く抽出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態を説明するためのシステム図である。

【図2】図１に示した信号処理装置１の動作例を説明するためのフローチャートである。

【図3】本発明の他の実施形態を説明するためのシステム図である。

【図4】図３に示した信号処理装置４の動作例を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態を説明するためのシステム図である。図１は、本実施形態の信号処理装置１の構成と、主な信号の周波数スペクトルと、信号処理装置１に接続される外部の構成とを示す。図１に示した信号処理装置１は、アナログ音声を入力し、入力した音声信号（音声通信信号ＳＧ１とする）に対して、疑似的ランダムに発生される雑音である疑似雑音信号ＳＧ２を重畳することで雑音重畳音声信号ＳＧ４を生成し、生成した雑音重畳音声信号ＳＧ４を無線機２の音声入力端子２１へ出力する。無線機２は、音声入力端子２１へ入力された雑音重畳音声信号ＳＧ４で所定の搬送波を変調することで所定の変調方式の高周波信号を生成し、アンテナ３へ入力して電波に変換して放射する。無線機２における変調方式には限定は無く、例えばアナログ変調である振幅変調、周波数変調、位相変調などとすることができる。また、無線機２は、送信機のみを備えた無線機であってもよいし、送信機と受信機とを備えた無線機であってもよい。なお、無線機２は、図示していない送信ボタンなどの操作子が操作された場合、あるいは、音声入力端子２１から一定レベル以上の音声信号が入力された場合に、電波の送信を開始する。ここで、送信ボタンなどの操作子は、無線機２が備えていてもよいし、信号処理装置１が備えていてもよいし、あるいは、信号処理装置１に接続される図示していない外部のマイクロフォンが備えていてもよい。また、本願では、音声信号は、音声帯域の周波数を有する信号であり、人が発した声を表す信号と声以外の音を表す信号とを含むものとする。なお、音声帯域は、おおむね２００Ｈｚ〜４ｋＨｚの周波数範囲であり、例えば電話では３００Ｈｚ〜３．４ｋＨｚの周波数範囲とされている。

【0015】

信号処理装置１は、例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やマイクロコンピュータと周辺装置とを用いて構成することができる。あるいは、信号処理装置１は、一部または全部をディスクリートで構成されたアナログ回路やロジック回路を用いて構成することができる。図１に示した信号処理装置１は、入力回路１１と、基準音声帯域信号発生器１２と、疑似雑音発生器１３と、選択器１４と、合成器１５と、出力回路１６とを備える。なお、基準音声帯域信号発生器１２、疑似雑音発生器１３、選択器１４、および合成器１５は、アナログ信号を入力もしくは出力または入出力する構成であってもよいし、数値データを入力もしくは出力または入出力する構成であってもよい。

【0016】

入力回路１１は、例えば内部にマイクロフォンを備えて音声を入力して音声通信信号ＳＧ１を生成し、あるいは、内部にマイクロフォンを備えずに図示していない外部のマイクロフォンが出力した音声通信信号ＳＧ１を入力し、所定のデジタル信号あるいはアナログ信号に変換した後、合成器１５へ出力する。入力回路１１は、また、一定以上の音量を有する音声通信信号ＳＧ１を検知した場合あるいは図示していない送信ボタンなどの操作子が操作された場合に、その旨を示す信号を基準音声帯域信号発生器１２へ出力する。

【0017】

基準音声帯域信号発生器１２は、例えば３００Ｈｚ〜２７００Ｈｚの音声帯域内の周波数の基準音声帯域信号ＳＧ３を所定時間発生する。基準音声帯域信号ＳＧ３は、予め定めた特徴を有する信号であって、雑音重畳音声信号ＳＧ４と識別可能な信号である。予め定めた特徴を有する信号とは、例えば、周波数成分が１または複数の基本周波数成分のみからなる信号であるなど周波数成分が音声通信信号ＳＧ１や疑似雑音信号ＳＧ２とは異なる性質を有する信号である。また、この基準音声帯域信号ＳＧ３は、疑似雑音信号ＳＧ２の発生開始時刻について受信側で同期をとるための基準信号である。すなわち、受信側において時間領域で送信側と同一の雑音信号を発生する際に基準となる信号である。送信および受信のはじめにパイロット信号として基準音声帯域信号ＳＧ３を送受することで、疑似的な雑音を加算または除去する際に疑似雑音の同期をとることができる。基準音声帯域信号ＳＧ３は、例えば、周波数が２つの異なる基本周波数成分を含む信号であるトーン信号とすることができる。なお、トーン信号は、ＤＴＭＦ（Dial Tone Multi Frequency）信号とも呼ばれる。あるいは、基準音声帯域信号ＳＧ３は、３以上の基本周波数成分が異なる信号を合成したものであってもよい。基準音声帯域信号ＳＧ３に複数の基本周波数が異なる信号を含ませることで、例えば基準音声帯域信号ＳＧ３を１つの基本周波数の信号から構成する場合と比較して、受信側での基準音声帯域信号ＳＧ３の誤検出の可能性を低くすることができる。なお、基準音声帯域信号ＳＧ３はあらかじめ定めた１種類の信号に固定しておいてもよいし、合成する複数の信号の基本周波数や発生時間（基準音声帯域信号ＳＧ３の継続時間）などを変化させるようにしてもよい。ただし、変化させる場合には、どのように変化させるのかを示す情報を送信側と受信側とで共有しておく。

【0018】

基準音声帯域信号発生器１２は、入力回路１１から一定以上の音量を有する音声信号を検知したことを示す信号あるいは送信ボタンなどが操作されたことを示す信号が入力された場合、所定時間、基準音声帯域信号ＳＧ３を発生して選択器１４へ出力する。選択器１４は、基準音声帯域信号発生器１２が基準音声帯域信号ＳＧ３を出力した場合、基準音声帯域信号発生器１２の出力を合成器１５の一方の入力に接続する。

【0019】

また、基準音声帯域信号発生器１２は、選択器１４へ基準音声帯域信号ＳＧ３を出力した時刻に対応するタイミング信号Ｔ１を疑似雑音発生器１３へ出力する。このタイミング信号Ｔ１は、基準音声帯域信号ＳＧ３の出力時刻に対して、疑似雑音発生器１３が疑似雑音信号ＳＧ２の発生を開始する時刻を同期させるための信号である。タイミング信号Ｔ１は、例えば、基準音声帯域信号ＳＧ３の発生開始時刻を表す信号、基準音声帯域信号ＳＧ３の発生終了時刻を表す信号、あるいは、基準音声帯域信号ＳＧ３の信号波形のゼロクロス点に対応する時刻を表す信号である。あるいは、タイミング信号Ｔ１は、基準音声帯域信号ＳＧ３の信号波形の発生開始時刻から１または複数周期分の時間経過後の時刻を表す信号としてもよい。なお、信号波形のゼロクロス点は、複数の基本波を含むトーン信号全体について検出されたものであってもよいし、トーン信号が含む複数の基本波のそれぞれについて検出されたものであってもよい。また、タイミング信号Ｔ１は、最初のゼロクロス点が発生した時刻を表してもよいし、複数のゼロクロス点が発生した時刻を表してもよい。

【0020】

また、タイミング信号Ｔ１として、複数種類のタイミング信号Ｔ１_１〜Ｔ１_ｎ（ｎは２以上の整数）をあらかじめ用意しておき、これらを選択的に用いるようにしてもよい。例えば、タイミング信号Ｔ１_１を基準音声帯域信号ＳＧ３の発生開始時刻を表す信号、タイミングＴ１_２を基準音声帯域信号ＳＧ３の発生終了時刻を表す信号、タイミングＴ１_３を基準音声帯域信号ＳＧ３の信号波形のゼロクロス点に対応する時刻を表す信号、タイミングＴ１_４を基準音声帯域信号ＳＧ３の信号波形の１周期分の時間経過後の時刻を表す信号、タイミングＴ１_５を基準音声帯域信号ＳＧ３の信号波形の２周期分の時間経過後の時刻を表す信号などとする。そして、例えば、最初のタイミング信号Ｔ１をタイミング信号Ｔ１_１とし、次のタイミング信号Ｔ１をタイミング信号Ｔ１_２とするというように、タイミング信号Ｔ１の種類をあらかじめ定めた順序で変更する。この変更の順序を表す情報は、送信側と受信側とで共有されるようにしておく。タイミング信号Ｔ１の種類が変化した場合、受信側においてもこの種類の変化に応じた対応が求められる。したがって、このようにタイミング信号Ｔ１を複数種類の信号から構成することで、第３者による解読の困難性を高めることができる。

【0021】

一方、疑似雑音発生器１３は、基準音声帯域信号発生器１２からタイミング信号Ｔ１が入力された場合に、タイミング信号Ｔ１の入力から所定の時間が経過した後に疑似雑音信号ＳＧ２の発生を開始し、発生した疑似雑音信号ＳＧ２を選択器１４へ出力する。疑似雑音発生器１３は、例えば一定のクロック信号に応じて動作する複数のシフトレジスタや乗算器、排他論理和、搬送波発生器、変調器などから構成される。疑似雑音発生器１３では、例えば、一定の値を初期値として周期的に変化する疑似雑音符号系列が生成され、生成された疑似雑音符号系列で所定の搬送波を変調することで疑似雑音信号ＳＧ２が発生される。その際、搬送波の位相は疑似雑音符号系列の生成開始時に一定の初期値に設定される。したがって、疑似雑音発生器１３は、疑似雑音信号ＳＧ２の発生開始時刻からの時間経過に伴って発生毎に同一の疑似雑音信号ＳＧ２を発生する。なお、疑似雑音信号ＳＧ２の周波数は、上述した音声帯域内の周波数に設定される。疑似雑音発生器１３は、例えば、音声帯域で広い範囲に分布した周波数スペクトルを有する疑似雑音信号ＳＧ２を発生する。

【0022】

また、上述したように、疑似雑音発生器１３は、基準音声帯域信号発生器１２からタイミング信号Ｔ１が入力された場合、予め定められた時間経過後に、疑似雑音信号ＳＧ２の発生を開始する。したがって、受信側では基準音声帯域信号ＳＧ３を検出した時刻を基準として、同一の疑似雑音信号ＳＧ２を発生させることができる。

【0023】

疑似雑音発生器１３は、疑似雑音信号ＳＧ２の発生を開始した場合、その時点から、あるいは発生開始から所定時間経過後に、発生した疑似雑音信号ＳＧ２を選択器１４へ出力する。選択器１４は、疑似雑音発生器１３から疑似雑音信号ＳＧ２を入力した場合、疑似雑音発生器１３の出力を合成器１５の一方の入力に接続する。

【0024】

選択器１４は、基準音声帯域信号発生器１２の出力または疑似雑音発生器１３の出力の一方を選択して、合成器１５の一方の入力へ接続する。なお、選択器１４の切替動作は、信号処理装置１内の図示していない制御回路によって制御してもよいし、基準音声帯域信号発生器１２や疑似雑音発生器１３あるいは入力回路１１から入力された図示してない制御信号によって制御してもよい。

【0025】

合成器１５は、入力回路１１からの入力と選択器１４からの入力とを時間領域で合成し、合成した信号を出力回路１６へ出力する。ただし、合成器１５は、選択器１４から基準音声帯域信号ＳＧ３が入力された場合は、選択器１４からの入力と入力回路１１からの入力とを合成せずに、選択器１４からの入力をそのまま出力することができる。なお、疑似雑音信号ＳＧ２と入力回路１１から入力された音声通信信号ＳＧ１とを合成器１５が合成した信号が、雑音重畳音声信号ＳＧ４である。

【0026】

そして、出力回路１６は、合成器１５の出力を入力し、無線機２の音声入力端子２１の入力形式に適した信号に変換して出力する。出力回路１６の出力信号の時間的な流れは、図１に示したように、まず、基準音声帯域信号ＳＧ３となり、所定時間経過後に雑音重畳音声信号ＳＧ４となる。

【0027】

次に、図２を参照して、図１に示した信号処理装置１の動作例について説明する。信号処理装置１は、入力回路１１が例えば一定以上の音量を有する音声通信信号ＳＧ１を検知した場合あるいは図示していない送信ボタンなどの操作子が操作された場合（ステップＳ１１でＹｅｓの場合）、基準音声帯域信号発生器１２で基準音声帯域信号ＳＧ３を発生して選択器１４を介して合成器１５へ入力する（ステップＳ１２）。基準音声帯域信号発生器１２は、基準音声帯域信号ＳＧ３を出力した時刻からの経過時間を計測し（ステップＳ１３）、所定の時間が経過した場合（ステップＳ１４でＹｅｓの場合）に、タイミング信号Ｔ１を出力する。疑似雑音発生器１３は、タイミング信号Ｔ１が入力されると、疑似雑音信号ＳＧ２の発生を開始し、所定の時間が経過した後発生した疑似雑音信号ＳＧ２を選択器１４を介して合成器１５へ入力する（ステップＳ１５）。次に、信号処理装置１は、入力回路１１が一定以上の音量を有する音声通信信号ＳＧ１を所定時間以上、検知しなくなった場合あるいは図示していない送信ボタンなどの操作子が送信終了を示す操作状態となった場合（ステップＳ１６でＹｅｓの場合）、疑似雑音発生器１３による疑似雑音信号ＳＧ２の発生を終了する（ステップＳ１７）。

【0028】

以上のように、本実施形態の信号処理装置１は、基準音声帯域信号ＳＧ３を発生する基準音声帯域信号発生器１２（基準音声帯域信号発生部）と、疑似雑音信号ＳＧ２を発生する疑似雑音発生器１３（疑似雑音発生部）と、入力された音声通信信号ＳＧ１（音声信号）と疑似雑音信号ＳＧ２とを合成して、雑音重畳音声信号ＳＧ４を生成する合成器１５（合成部）と、基準音声帯域信号ＳＧ３または雑音重畳音声信号ＳＧ４を出力する出力回路１６（出力部）とを備える。そして、出力回路１６が基準音声帯域信号ＳＧ３を出力する時刻と、出力回路１６が出力する雑音重畳音声信号ＳＧ４に含まれる疑似雑音信号ＳＧ２の発生開始時刻との時間差が予め定められている。したがって、受信側では、雑音重畳音声信号ＳＧ４に先だって基準音声帯域信号ＳＧ３を受信して同期をとることで、雑音重畳音声信号ＳＧ４に含まれている疑似雑音信号ＳＧ３の逆位相の信号の信号発生タイミングを精度良くすることができる。よって、受信側において音声通信信号ＳＧ１を精度良く抽出することができる。

【0029】

次に、図３を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。図３は、本発明の一実施形態を説明するためのシステム図である。図３は、本実施形態の信号処理装置４の構成と主な信号の周波数スペクトルと外部の構成とを示す。上述した図１に示した信号処理装置１は例えば送信側の無線機２とともに使用することができるが、本実施形態の図３に示した信号処理装置４は例えば受信側の無線機５とともに使用することができる。

【0030】

図３に示した信号処理装置４は、無線機５の音声出力端子５１から出力された雑音重畳音声信号ＳＧ４を入力し、入力した雑音重畳音声信号ＳＧ４から疑似雑音信号ＳＧ２を分離し、音声通信信号ＳＧ１を抽出してアナログ音声を出力する。無線機５は、図１に示した無線機２が送信した電波をアンテナ６で受信し、受信した信号を復調した結果を音声出力端子５１から出力する。なお、無線機５は、受信機を備えた無線機であってもよいし、受信機と送信機とを備えた無線機であってもよい。

【0031】

信号処理装置４は、例えば、ＦＰＧＡやマイクロコンピュータと周辺装置とを用いて構成することができる。あるいは、信号処理装置４は、一部または全部をディスクリートで構成されたアナログ回路やロジック回路を用いて構成することができる。図３に示した信号処理装置４は、出力回路４１と、合成器４２と、入力回路４３と、基準音声帯域信号検出回路４４と、疑似雑音発生器４５と、逆位相変換器４６とを備える。なお、出力回路４１、合成器４２、入力回路４３、基準音声帯域信号検出回路４４、疑似雑音発生器４５、および逆位相変換器４６とは、アナログ信号を入力もしくは出力または入出力する構成であってもよいし、数値データを入力もしくは出力または入出力する構成であってもよい。

【0032】

入力回路４３は、無線機５の音声信号出力端子５１から出力された基準音声帯域信号ＳＧ３や雑音重畳音声信号ＳＧ４を入力し、所定のデジタル信号あるいはアナログ信号に変換して合成器４２および基準音声帯域信号発生器４４へ出力する。

【0033】

基準音声帯域信号検出回路４４は、入力回路４３から入力した信号に、上述した図１の基準音声帯域信号発生器１２が発生した基準音声帯域信号ＳＧ３が含まれていた場合、これを検出する。基準音声帯域信号検出回路４４は、基準音声帯域信号ＳＧ３を検出した時刻に対応するタイミング信号Ｔ２を疑似雑音発生器４５へ出力する。基準音声帯域信号検出回路４４は、１または複数のバンドパスフィルタ、１または複数のコンパレータなどを用いて構成することができる。タイミング信号Ｔ２は、基準音声帯域信号ＳＧ３に対してタイミング信号Ｔ１と同一のタイミングで（時間差を有して）発生される信号である。タイミング信号Ｔ２は、上述したタイミング信号Ｔ１と同様、基準音声帯域信号ＳＧ３の発生開始時刻を表す信号、基準音声帯域信号ＳＧ３の発生終了時刻を表す信号、基準音声帯域信号ＳＧ３の信号波形のゼロクロス点に対応する時刻を表す信号などである。

【0034】

なお、上述したように、送信側で所定のルールに従って複数種類のタイミング信号Ｔ１_１〜Ｔ１_ｎの１つをタイミング信号Ｔ１として選択して用いる場合、受信側でも同じルール（手順）に従って複数種類のタイミング信号Ｔ２_１〜Ｔ２_ｎのうち送信側で選択されたものと同じ種類のものをタイミング信号Ｔ２として選択して使用するようにする。

【0035】

疑似雑音発生器４５は、上述した図１に示した疑似雑音発生器１３と同一の構成を有する。疑似雑音発生器４５は、基準音声帯域信号検出回路４４からタイミング信号Ｔ２を入力すると、予め定められている一定時間経過後に疑似雑音信号ＳＧ２の発生を開始する。この一定時間は、図１に示した送信側の疑似雑音発生器１３がタイミング信号Ｔ１の入力から疑似雑音信号の発生を開始するまでの時間と同一に設定されている。したがって、雑音重畳音声信号ＳＧ４について送信側と受信側とで疑似雑音信号ＳＧ２の発生タイミングを同期させることができる。疑似雑音発生器４５が発生した疑似雑音信号ＳＧ２は、逆位相変換器４６へ入力される。逆位相変換器４６は、疑似雑音発生器４５が発生した疑似雑音信号ＳＧ２の位相を逆位相に変換する。

【0036】

合成器４２は、入力回路４３の出力と、逆位相変換器４６の出力ＳＧ５とを時間領域で合成して、合成した信号を出力回路４１へ入力する。入力回路４３が雑音重畳音声信号ＳＧ４を出力する場合、逆位相変換器４６は、雑音重畳音声信号ＳＧ４が含む疑似雑音信号ＳＧ２と同期した逆位相の疑似雑音信号ＳＧ５を出力する。したがって、合成器４２は、雑音重畳音声信号ＳＧ４が含む疑似雑音信号ＳＧ２を逆位相の疑似雑音信号ＳＧ５で打ち消し、疑似雑音信号ＳＧ３を分離して雑音重畳音声信号ＳＧ４から抽出した音声通信信号ＳＧ１を出力する。

【0037】

出力回路４１は、スピーカを内部に備え、あるいは、スピーカを内部に備えず外部のスピーカやイヤホンに信号を出力する出力インターフェースを備え、合成器４２の出力を入力して、出力に適した所定の音声通信信号ＳＧ１に変換して出力する。

【0038】

次に、図４を参照して、図３に示した信号処理装置４の動作例について説明する。信号処理装置４では、基準音声帯域信号検出回路４４が、基準音声帯域信号ＳＧ３を検出した場合（ステップＳ２１でＹｅｓの場合）、基準音声帯域信号ＳＧ３を検出した時刻からの経過時間を計測し（ステップＳ２２）、所定の時間が経過した場合（ステップＳ２３でＹｅｓの場合）に、タイミング信号Ｔ２を出力する。この判定の時間は図２のステップＳ１４の判定の時間と同一である。疑似雑音発生器４５は、タイミング信号Ｔ２が入力されると、疑似雑音信号ＳＧ２の発生を開始し、発生した疑似雑音信号ＳＧ２を逆位相変換器４６へ入力する（ステップＳ２４）。ここで、合成器４２は、入力回路４３の出力と、逆位相変換器４６の出力ＳＧ５とを時間領域で合成して、合成した信号を出力回路４１へ入力する。そして、出力回路４１は、合成器４２の出力を入力して、出力に適した所定の音声通信信号ＳＧ１に変換して出力する。次に、信号処理装置１は、例えば入力回路４３が一定以上の音量を有する信号を所定時間以上検知しなくなった場合（ステップＳ２５でＹｅｓの場合）、疑似雑音発生器４５による疑似雑音信号ＳＧ２の発生を終了する（ステップＳ２６）。

【0039】

以上のように本実施形態の信号処理装置４は、基準音声帯域信号ＳＧ３の入力を検出する基準音声帯域信号検出回路４４（基準音声帯域信号検出部）と、疑似雑音信号ＳＧ２を発生する疑似雑音発生器４５（疑似雑音発生部）と、入力された雑音重畳音声信号ＳＧ４と、疑似雑音信号ＳＧ２の逆位相の信号ＳＧ５とを合成して、音声通信信号ＳＧ１（音声信号）を抽出する合成器４２（合成部）とを備える。その際、基準音声帯域信号ＳＧ３の入力検出時刻に対して予め定めた時間差を有するように、疑似雑音信号Ｓ２の発生開始時刻が設定される。したがって、信号処理装置４では、雑音重畳音声信号ＳＧ４に含まれている送信側で生成された疑似雑音信号ＳＧ３の逆位相の信号を精度良く生成することができる。よって、信号処理装置４において音声通信信号ＳＧ１を精度良く抽出することができる。

【0040】

なお、図１に示した無線機２と図３に示した無線機５との間の通信は、次のように実施することができる。概要は、次の通りである。（１）送信側、受信側では通常の無線通信運用を行う。（２）送信側で疑似的なランダム雑音を発生させ通信内容に重畳する。受信側ではこの疑似的ランダム雑音は既知であることから、無線受信した後に通信内容に重畳された雑音を逆位相で雑音を除去し通信内容を復元させる。（３）その際、疑似雑音の同期が必要になるため、送信および受信のはじめにパイロット信号を送受することで疑似的な雑音を除去する事が可能となる。

【0041】

より具体的には次のように図１に示した無線機２と図３に示した無線機５との間で通信を実施することができる。すなわち、（１）送信側では通常のアナログ音声を信号処理装置１に入力する。（２）音声通信信号に疑似雑音発生器１３で発生させた信号を合成させる。（３）信号処理装置１で合成された信号は疑似雑音が重畳されているため、通信内容と雑音が混じった信号になる。（４）この雑音が混じった信号を無線機２に入力し送信する前にトーン信号をパイロット信号として送信し、しかる後雑音が混じったアナログ信号を送信する。（５）無線通信においては単純Ｓ／Ｎ（信号雑音比）の悪い信号を送信していることになる。（６）受信側では、通常に無線受信し、そのままではＳ／Ｎの悪い信号であるため信号処理装置４に出力する。（７）信号処理装置４はパイロット信号としてトーン信号を受信し、既知である疑似雑音を除去するための同期をとり、予め決めておいた期間待ち受けし雑音の混じった信号を受信する。（８）信号処理装置４はパイロット信号を受信した後、疑似雑音信号を逆位相で除去する。（９）受信側オペレータは通信内容を明瞭に判定することが出来る。

【0042】

上記の通信によれば、信号処理装置４を使用していない第３者がこの無線通信を傍受した場合、雑音に埋もれた音声に聞こえるため非常に聞きづらい音声として認識するため、第３者には通信内容が明瞭に判定することが不可能である。

【0043】

また、図１に示した無線機２と図３に示した無線機５との間の通信は、重畳する雑音やパイロット信号はいずれもアナログ信号であり、従来の無線機で認定されている無線局の電波型式がそのまま使用することが可能であり、極めて簡易的な方法で、通信内容を保全化することが可能である。加えて、難しい装置や処理は皆無であることから、装置自体の消費電力は軽減でき、装置のサイズも小型化出来る。

【0044】

なお、本発明の実施の形態は上記のものに限定されない。例えば、無線機２あるいは無線機５が、送信機と受信機とを備えた無線機である場合、図１に示した信号処理装置１と図３に示した信号処理装置４とを一体的に構成してもよい。その場合、例えば、１つの
疑似雑音発生器を共用することができる。また、信号処理装置１と無線機２とを一体的に構成してもよい。また、信号処理装置４と無線機５とを一体的に構成してもよい。また、疑似雑音発生器１３および疑似雑音発生器４５で発生する疑似雑音は予め１つに決めておくことのほか、予め複数種類の疑似雑音符号系列を決めておいて、いずれかを選択して用いるようにしてもよい。その場合の選択は、例えば時間帯によって、あるいは送信側から受信側へトーン信号などを用いて所定の情報を伝送することによって決めることができる。

【0045】

また、タイミング信号Ｔ１をタイミング信号Ｔ１_１〜Ｔ１_ｎのいずれかにするとともに、基準音声帯域信号ＳＧ３を構成する合成信号に含まれる複数の信号成分の各周波数や、基準音声帯域信号ＳＧ３の時間長などを変化させることとし、さらに、それらの組み合わせを何通りか予め定めて、使用する組み合わせを予め定めた手順で変化させるようにしてもよい。この場合、送信側と受信側とで組み合わせの内容を示す情報を共有し、使用する組み合わせを予め決めた手順で変化させる。例えば、基準音声帯域信号ＳＧ３として、合成信号の各周波数成分が互いに異なる基準音声帯域信号ＳＧ３_１と基準音声帯域信号ＳＧ３_２とを設定する。また、タイミング信号Ｔ１として、基準音声帯域信号ＳＧ３の信号波形の１周期分の時間経過後の時刻を表すタイミングＴ１_４と基準音声帯域信号ＳＧ３の信号波形の２周期分の時間経過後の時刻を表すタイミングＴ１_５とを設定する。そして、例えば、第１の組み合わせとして基準音声帯域信号ＳＧ３_１とタイミングＴ１_４との組み合わせ、第２の組み合わせとして基準音声帯域信号ＳＧ３_１とタイミングＴ１_５との組み合わせ、第３の組み合わせとして基準音声帯域信号ＳＧ３_２とタイミングＴ１_４との組み合わせなどを予め定めておくことができる。このように複数種類の基準音声帯域信号ＳＧ３と複数種類のタイミング信号Ｔ１とからなる組み合わせを複数用意して、選択的に用いた場合、疑似雑音信号ＳＧ２に対する同期の取り方を多様に変化させることができる。この場合、基準音声帯域信号発生器１２による基準音声帯域信号ＳＧ３の発生の仕方と、基準音声帯域信号ＳＧ３を出力回路１６が出力する時刻と雑音重畳音声信号ＳＧ４に含まれる疑似雑音信号ＳＧ２の発生開始時刻との時間差の取り方、あるいは、基準音声帯域信号検出部４４による基準音声帯域信号ＳＧ３の入力検出時刻と疑似雑音発生器４５による疑似雑音信号ＳＧ２の発生開始時刻との時間差の取り方とが、予め複数種類決められていて、基準音声帯域信号ＳＧ３の発生の仕方と時間差の取り方との組み合わせを予め決められた手順で変化させていることになる。したがって、疑似雑音のパターンや開始時間を予め決めておけば、これらの組み合わせを用いた暗号化を複数種類の暗号化とする事ができる。よって、第３者による解読の困難性をより高めることができる。

【0046】

また、本発明の実施形態は、無線通信に限らず、有線通信に適用することができる。また、信号処理装置１や信号処理装置４の一部または全部を、プログラム可能な構成あるいはＣＰＵ（中央処理装置）でプログラムを実行する構成とした場合は、そのプログラムの一部または全部をコンピュータ読取可能な記録媒体あるいは通信回線を介して頒布することができる。

【符号の説明】

【0047】

１、４ 信号処理装置
２、５ 無線機
１１、４３ 入力回路
１２ 基準音声帯域信号発生器
１３、４５ 疑似雑音発生器
１４ 選択器
１５、４２ 合成器
１６、４１ 出力回路
４４ 基準音声帯域信号検出回路
４６ 逆位相変換器
ＳＧ１ 音声通信信号
ＳＧ２ 疑似雑音信号
ＳＧ３ 基準音声帯域信号
ＳＧ４ 雑音重畳音声信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】