(57)【要約】【課題】秘匿性を高めた通信が可能なコーデックおよびＤＴＭＦ用通信システムを提供すること。【解決手段】電話機２０１内のＤＴＭＦ用コーデック２１２は、文字や記号からなるキャラクタのそれぞれに対応させて所定長のビットパターンを複数組ずつ互いにパターンの全体が重複しないように割り当てたデータベース２２７を備えている。符号化の際には、使用する各キャラクタのビットパターンの相関が低くなるようにビットパターンを選択する。復号化の場合にはデータベース２２７内のビットパターンの中で最も相関の高いキャラクタを選択する。各キャラクタのビットパターンがある程度長いと、相関性の関係でデータ加工部２２５により加工が行われたビットパターンを通信制御部２１７から受信側に送信することができ、秘匿性が向上する。電話番号のエンコードの際、キャラクタ間には区切りを示す「１」または「０」のパターンを挿入する。【選択図】図２
2008199104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
文字や記号からなるキャラクタのそれぞれに対応させて所定長のビットパターンを複数組ずつ互いにパターンの全体が重複しないように割り当てたキャラクタビットパターン対応データベースと、このキャラクタビットパターン対応データベースから自装置の符号化処理の対象となる全キャラクタに限定して、対応する全ビットパターンを読み出すビットパターン読出手段と、このビットパターン読出手段によって読み出した前記キャラクタのそれぞれに対応するビットパターンの中から、前記符号化処理の対象となる全キャラクタのそれぞれに対して最も相関の低いビットパターンをそれぞれのキャラクタに対して選択するキャラクタ別ビットパターン選択手段と、符号化処理の対象となるキャラクタが入力されるたびに前記キャラクタ別ビットパターン選択手段によって選択されたそのキャラクタについてのビットパターンを符号化処理されたビットパターンとして出力するキャラクタビットパターン変換手段とを備えたエンコーダと、
前記エンコーダから送られてくるビットパターンのそれぞれについて前記キャラクタビットパターン対応データベースに格納されているビットパターンと相関をとり、一番相関の高いキャラクタを判別するビットパターン別キャラクタ判別手段とを備えたデコーダ
とを具備することを特徴とするコーデック。
【請求項２】
前記エンコーダは、前記全キャラクタの相関の低さが保たれる予め定められたビット数で、前記キャラクタビットパターン変換手段によって変換されたキャラクタ別のビットパターンの一部を他のビットパターンに変更するデータ加工手段を具備することを特徴とする請求項１記載のコーデック。
【請求項３】
文字や記号からなるキャラクタのそれぞれに対応させて所定長のビットパターンを複数組ずつ互いにパターンの全体が重複しないように割り当てたエンコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースと、このエンコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースから自装置の符号化処理の対象となる全キャラクタに限定して、対応する全ビットパターンを読み出すビットパターン読出手段と、このビットパターン読出手段によって読み出した前記キャラクタのそれぞれに対応するビットパターンの中から、前記符号化処理の対象となる全キャラクタのそれぞれに対して最も相関の低いビットパターンをそれぞれのキャラクタに対して選択するキャラクタ別ビットパターン選択手段と、符号化処理の対象となるキャラクタが入力されるたびに前記キャラクタ別ビットパターン選択手段によって選択されたそのキャラクタについてのビットパターンを符号化処理されたビットパターンとして出力するキャラクタビットパターン変換手段とを備えたエンコーダと、
前記キャラクタを時間を置いて複数個入力するキャラクタ入力手段と、
このキャラクタ入力手段によって入力された各キャラクタを前記エンコーダによってエンコードしたものの間にキャラクタとキャラクタの間の区切りを示すコード情報を加えて送信するデータ送信手段
とを備えた送信側装置と、
この送信側装置から受信したデータを前記区切りを示すコード情報によってブロックに分割するブロック分割手段と、
前記エンコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースと同一種類のキャラクタあるいはこれよりも少ない種類のキャラクタに対してそれぞれ同一内容のビットパターンを割り当てたデコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースと、前記ブロックごとのビットパターンのそれぞれについてデコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースに格納されているビットパターンと相関をとり、一番相関の高いキャラクタを判別するビットパターン別キャラクタ判別手段とを有するデコーダ
とを備えた受信側装置
とを具備することを特徴とするＤＴＭＦ用通信システム。
【請求項４】
前記エンコーダは、前記全キャラクタの相関の低さが保たれる予め定められたビット数で、前記キャラクタビットパターン変換手段によって変換されたキャラクタ別のビットパターンの一部を他のビットパターンに変更するデータ加工手段を具備することを特徴とする請求項３記載のＤＴＭＦ用通信システム。
【請求項５】
前記エンコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースと前記デコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースにおけるそれぞれのキャラクタに対応するビットパターンをエンコーダ側とデコーダ側で一斉に変更するデータベース変更手段を具備することを特徴とする請求項３記載のＤＴＭＦ用通信システム。
【請求項６】
前記デコーダは、前記ビットパターン別キャラクタ判別手段の判別したそれぞれのキャラクタに対応させた周波数の組み合わせからなる和音を出力すると共にキャラクタとキャラクタの間を無音とする音情報出力手段を更に具備することを特徴とする請求項３記載のＤＴＭＦ用通信システム。
【請求項７】
前記送信側装置は、前記エンコーダによってエンコードしたものの間にキャラクタとキャラクタの間の区切りを示すコード情報を加えたキャラクタデータに関する送信と音声をエンコードした音声データの送信を時間的に切り替えて行い、前記受信側装置はこれらキャラクタデータと音声データを切り替えてデコードすることを特徴とする請求項３〜請求項６記載のＤＴＭＦ用通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば電話のプッシュボタンを押したときに発生する多周波信号を符号化したり復号化するコーデックおよび多周波信号を使用したＤＴＭＦ用通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＴＭＦ（Dual Tone Multi Frequency）は、可聴周波数の低音と高音を組み合わせた和音で文字や記号（以下、キャラクタと総称する。）を表わすのに使用されている。ＤＴＭＦは、電話番号の送出に使用されるだけでなく、各種の対話型自動サービスで必要とする文字や記号の伝送にも使用されている。
【０００３】
ＤＴＭＦ用コーデックは、ＤＴＭＦに用いられるアナログ信号をディジタル信号に符号化するコーダと呼ばれる回路部分と、この逆のディジタル信号をアナログ信号に復号するデコーダと呼ばれる回路部分の双方を備えた回路である（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
図１０は、このようなＤＴＭＦ用コーデックの一般的な回路構成を表わしたものである。たとえば電話機に使用されるＤＴＭＦ用コーデック１００は、符号化を行うコーダ部１０１と、復号化を行うデコーダ部１０２から構成されており、これらを伝送路１０３が接続する構成となっている。
【０００５】
電話機を例に採ると、コーダ部１０１には、電話の相手にダイヤルするときに出力されるＤＴＭＦと、通話のときの音声からなる音声信号１０４が入力される。この音声信号１０４は、音声コーダ部１０５とＤＴＭＦ検出・コーダ部１０６の双方に供給される。ＤＴＭＦ検出・コーダ部１０６は、音声信号１０４の中からＤＴＭＦを検出してコード化する。これによって得られたＤＴＭＦ検出信号１０７とコード化ＤＴＭＦ１０８のうちのコード化ＤＴＭＦ１０８は選択部１０９に入力データとして入力される。音声コーダ部１０５によって符号化された通常音声信号１１１も入力データとして選択部１０９に入力される。
【０００６】
選択部１０９はコード化ＤＴＭＦ１０８と通常音声信号１１１の一方を選択して出力する回路である。選択部１０９は、ＤＴＭＦ検出信号１０７がＤＴＭＦを検出しているタイミングでコード化ＤＴＭＦ１０８を選択出力１１２として出力し、これ以外の時間は通常音声信号１１１を選択出力１１２として出力する。選択出力１１２は指示ビット埋込部１１３に入力される。指示ビット埋込部１１３はＤＴＭＦ検出信号１０７が供給されているタイミングでＤＴＭＦを表わす指示ビットを選択出力１１２に埋め込み、それ以外では指示ビットを埋め込まない。
【０００７】
このようにして作成された伝送データ１１４は、伝送路１０３を伝送されて受信側に配置されたデコーダ部１０２のＤＴＭＦ指示抽出部１１６に入力される。ＤＴＭＦ指示抽出部１１６は、入力された伝送データ１１４を所定の単位ずつチェックして、指示ビットがこれに埋め込まれているかどうかを判別する。そして、指示ビットが埋め込まれていない場合には、通常音声信号１１７としてパリティチェック再生部１１８に送ってエラーのチェックと再生を行う。そして、パリティチェック再生部１１８から出力される通常音声信号１１９を音声デコーダ部１２１に送って音声の復号を行う。
【０００８】
これに対して、伝送データ１１４に指示ビットが埋め込まれている場合、ＤＴＭＦ指示抽出部１１６は、これをＤＴＭＦ信号１２２としてＤＴＭＦ再生部１２３に送って復号化し、ＤＴＭＦを再生させる。選択部１２４は、音声デコーダ部１２１の出力する復号化された音声信号１２５とＤＴＭＦ再生部１２３の出力する復号化されたＤＴＭＦ１２６を入力する。そして、ＤＴＭＦ１２６の入力されているタイミングでこのＤＴＭＦ１２６を選択し、それ以外の時間は音声信号１２５を選択して、選択後音声信号１２７として出力することになる。
【０００９】
ところで、このようなＤＴＭＦ用コーデックに使用される伝送データの単位であるフレームは、通話、音楽等の各種の音を表わしたビット列の中からＤＴＭＦを確実に検出できるような構成である必要がある。このため、必然的にフレーム内にキャラクタ自体を表わすための本来のＤＴＭＦとは無関係の多くのダミーデータを必要とし、１つのフレームを構成するデータ量が多くなる。これにも拘わらず、従来ではＤＴＭＦ独自に用意される１フレーム当たりのビット数が少ないという問題があった。このため、パリティビットを配置すべき場所に、ＤＴＭＦの指示ビットか同期ビットのいずれかを選択して配置するといったことが行われており、同期エラーを発生させやすいという問題があった。
【００１０】
そこで、このような問題を解消するために、前記した提案では、複数フレームを１つにまとめ、これによって生み出された剰余ビットを用いることで、ＤＴＭＦの指示ビットと同期ビットをフレーム内に同時に組み込むことを可能にしていた。
【特許文献１】特開２００２−２０５１９７号公報（第００１２段落、第００１５段落〜第００１７段落、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
いずれにせよ、従来のＤＴＭＦ用通信システムでは、キャラクタを伝送するために伝送する全データ量が多く、非効率な通信が行われるといった問題があった。また、キャラクタ自体を伝送するために割り当てられるデータ量に余裕がなかった。したがって、たとえばセキュリティ対策のための付加ビットの追加が困難であった。このため、周波数解析をするだけで、簡単にキャラクタの解読が実現してしまうという問題があった。
【００１２】
なお、ＤＴＭＦを使用したＤＴＭＦ用通信システムについて説明したが、音声情報とキャラクタを時間的に切り替えて符号化したり復号化するコーデックについてもキャラクタの解読について同様の問題があった。
【００１３】
そこで本発明の目的は、秘匿性を高めた通信が可能なコーデックおよびＤＴＭＦ用通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１記載の発明は、（イ）文字や記号からなるキャラクタのそれぞれに対応させて所定長のビットパターンを複数組ずつ互いにパターンの全体が重複しないように割り当てたキャラクタビットパターン対応データベースと、このキャラクタビットパターン対応データベースから自装置の符号化処理の対象となる全キャラクタに限定して、対応する全ビットパターンを読み出すビットパターン読出手段と、このビットパターン読出手段によって読み出したキャラクタのそれぞれに対応するビットパターンの中から、符号化処理の対象となる全キャラクタのそれぞれに対して最も相関の低いビットパターンをそれぞれのキャラクタに対して選択するキャラクタ別ビットパターン選択手段と、符号化処理の対象となるキャラクタが入力されるたびにキャラクタ別ビットパターン選択手段によって選択されたそのキャラクタについてのビットパターンを符号化処理されたビットパターンとして出力するキャラクタビットパターン変換手段とを備えたエンコーダと、（ロ）エンコーダから送られてくるビットパターンのそれぞれについてキャラクタビットパターン対応データベースに格納されているビットパターンと相関をとり、一番相関の高いキャラクタを判別するビットパターン別キャラクタ判別手段とを備えたデコーダとをコーデックに具備させる。
【００１５】
すなわち本発明では、キャラクタのそれぞれに対応させて所定長のビットパターンを複数組ずつ互いにパターンの全体が重複しないように割り当てたキャラクタビットパターン対応データベースが用意されている。コーデックは、符号化処理および復号化処理の対象となるキャラクタそれぞれのビットパターンの相関が低くなるように各キャラクタのビットパターンを選択するようにしている。したがって、エンコーダは、装置が使用するキャラクタが少ないほど、より相関の低いビットパターンを選択することができる。デコーダ側はキャラクタビットパターン対応データベースの中から最も相関の高いビットパターンに対応するキャラクタを選択することで復号化処理を行うことになる。このため、一般には装置が使用するキャラクタの数が少ないほど、ビットパターンの加工を行ってもキャラクタを正しく再生することができるようになる。また、秘匿性の高い通信が可能になる。更に、１つのキャラクタが１つのビットパターンに対応しないので、この点でも解読しにくい通信が可能である。
【００１６】
エンコーダは、全キャラクタの相関の低さが保たれる予め定められたビット数で、キャラクタビットパターン変換手段によって変換されたキャラクタ別のビットパターンの一部を他のビットパターンに変更するデータ加工手段を具備してもよく、これにより、前記したように秘匿性が向上する。
【００１７】
請求項３記載の発明では、（イ−１）文字や記号からなるキャラクタのそれぞれに対応させて所定長のビットパターンを複数組ずつ互いにパターンの全体が重複しないように割り当てたエンコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースと、このエンコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースから自装置の符号化処理の対象となる全キャラクタに限定して、対応する全ビットパターンを読み出すビットパターン読出手段と、このビットパターン読出手段によって読み出したキャラクタのそれぞれに対応するビットパターンの中から、符号化処理の対象となる全キャラクタのそれぞれに対して最も相関の低いビットパターンをそれぞれのキャラクタに対して選択するキャラクタ別ビットパターン選択手段と、符号化処理の対象となるキャラクタが入力されるたびにキャラクタ別ビットパターン選択手段によって選択されたそのキャラクタについてのビットパターンを符号化処理されたビットパターンとして出力するキャラクタビットパターン変換手段とを備えたエンコーダと、（イ−２）キャラクタを時間を置いて複数個入力するキャラクタ入力手段と、（イ−３）このキャラクタ入力手段によって入力された各キャラクタをエンコーダによってエンコードしたものの間にキャラクタとキャラクタの間の区切りを示すコード情報を加えて送信するデータ送信手段とを備えた送信側装置と、（ロ−１）この送信側装置から受信したデータを区切りを示すコード情報によってブロックに分割するブロック分割手段と、（ロ−２）エンコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースと同一種類のキャラクタあるいはこれよりも少ない種類のキャラクタに対してそれぞれ同一内容のビットパターンを割り当てたデコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースと、ブロックごとのビットパターンのそれぞれについてデコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースに格納されているビットパターンと相関をとり、一番相関の高いキャラクタを判別するビットパターン別キャラクタ判別手段とを有するデコーダとを備えた受信側装置とをＤＴＭＦ用通信システムに具備させる。
【００１８】
すなわち本発明では、送信側装置にエンコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースを用意し、受信側装置にこれと実質的に同様の内容のデコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースを用意することにしている。デコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースは、自装置に必要とするキャラクタだけを再生するのであれば、対象とするキャラクタの数を必要最小限とすることができる。本発明では、送信側で使用するキャラクタの種類に応じて、それぞれのキャラクタのビットパターンがなるべく類似しないような相関の低いビットパターンを各キャラクタに割り当てて伝送することにし、受信側ではデコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースで各ビットパターンに最も相関の高いキャラクタ、すなわち最も類似しているビットパターンに対応するキャラクタを選択することで復号化処理を行うようにしている。キャラクタとキャラクタの間には区切りに相当するコード情報が挿入されて送信され、受信側ではこれを利用してキャラクタごとの分離を行うようにしている。このため、一般には装置が使用するキャラクタの数か少ないほど、ビットパターンの加工を行っても受信側でキャラクタを正しく再生することができるようになる。また、秘匿性の高い通信が可能になる。更に、１つのキャラクタが１つのビットパターンに対応しないので、この点でも解読しにくい通信が可能である。
【００１９】
エンコーダは、全キャラクタの相関の低さが保たれる予め定められたビット数で、キャラクタビットパターン変換手段によって変換されたキャラクタ別のビットパターンの一部を他のビットパターンに変更するデータ加工手段を具備してもよく、これにより、前記したように秘匿性が向上する。また、エンコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースとデコーダ側キャラクタビットパターン対応データベースにおけるそれぞれのキャラクタに対応するビットパターンをエンコーダ側とデコーダ側で一斉に変更するデータベース変更手段を具備するようにすれば、秘匿性が更に向上する。更に、デコーダは、ビットパターン別キャラクタ判別手段の判別したそれぞれのキャラクタに対応させた周波数の組み合わせからなる和音を出力すると共にキャラクタとキャラクタの間を無音とする音情報出力手段を具備するようになっていてもよい。また、送信側装置は、エンコーダによってエンコードしたものの間にキャラクタとキャラクタの間の区切りを示すコード情報を加えたキャラクタデータに関する送信と音声をエンコードした音声データの送信を時間的に切り替えて行い、受信側装置はこれらキャラクタデータと音声データを切り替えてデコードするようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、それぞれのキャラクタを表わすビットパターンを互いの相関性によって定めるので、使用するキャラクタの数が限定されているような場合には、使用されるビットパターン同士の相関性が際立つことになって、データの部分的な変更の度合いが高くなってもデータの復号化が可能になる。したがって、秘匿性が向上するだけでなく、通信時のエラーに対しても耐性の強いコーデックおよびＤＴＭＦ用通信システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の一実施例におけるＤＴＭＦ用コーデックを使用した電話システムの概要を表わしたものである。電話システム２００を構成するユーザＡの電話機２０１は、図示しないインターネットに接続されている。また、同じく電話システム２００を構成するユーザＢの電話機２０２は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置２０３に接続されている。ユーザＡの電話機２０１はＤＴＭＦ用コーデックを内蔵している。これに対して、ユーザＢの電話機２０２はＤＴＭＦ用コーデックを内蔵しておらず、情報処理装置２０３がソフトウェアでこれを実現している。
【００２３】
このような電話システム２００で、２人のユーザＡ、Ｂはインターネットを利用して通話を行うことができる。ユーザＡが発呼側とする。ユーザＡは電話機２０１の操作部２０５からユーザＢの電話機２０２の電話番号をＤＴＭＦで入力する。すると、これに対応するＩＰ（Internet Protocol）アドレス２０６によってＩＰ端末としてのユーザＢの情報処理装置２０３が着呼し、電話機２０２が呼出音を鳴動させることになる。これにより、両ユーザＡ、Ｂの通話が可能になる。
【００２４】
図２は、ユーザＡの電話機の構成の概要を表わしたものである。電話機２０１は、電話機本体部２１１と、ＤＴＭＦ用コーデック２１２で構成されている。電話機本体部２１１は、電話機におけるＤＴＭＦ用コーデック２１２を除外した回路部分である。なお、図１に示したユーザＢの電話機２０２に接続された情報処理装置２０３は、ＤＴＭＦ用コーデック２１２をソフトウェア的に実現しているものであり、実質的に同一の回路構成となっているので、その説明は省略する。
【００２５】
電話機２０１の電話機本体部２１１は、図示しないハンドセットを備え音声を入出力する音声入出力部２１４と、図示しないダイヤルキーを備えた操作部２０５と、通信ケーブル２１６に接続された通信制御部２１７を備えており、通常の電話機としての機能を実行できるようになっている。
【００２６】
一方、ＤＴＭＦ用コーデック２１２は電話機本体部２１１とも共用可能な制御部２２１を備えている。制御部２２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２２２と、このＣＰＵ２２２によって実行される制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の制御プログラム格納領域２２３を備えている。制御部２２１は、電話機本体部２１１の音声入出力部２１４、操作部２０５および通信制御部２１７と接続される他に、次の各部と接続されている。なお、これら各部の一部は、制御プログラム格納領域２２３に格納された制御プログラムをＣＰＵ２２２が実行することでソフトウェア的に実現することもできる。
【００２７】
入力データバッファ部２２４は、音声入出力部２１４や操作部２０５から入力される音声データや操作データあるいは通信制御部２１７を介して相手側の電話機（ここでは図１に示すユーザＢの電話機２０２。）から入力されたデータを一時的に格納するメモリ領域である。データ加工部２２５は、セキュリティ上の要請でエンコードに際してデータの加工を行う回路部分である。相関解析部２２６は、エンコードに際して、操作部２０５から入力され得る英数字や記号等のキャラクタに対応するビットパターンの候補から最適のものを選び出す解析を行い、デコードに際しては受信したビット列の相関をとってキャラクタを判別する解析を行うようになっている。
【００２８】
データベース２２７は、候補となり得るキャラクタのビットパターンを１つのキャラクタごとに１２９６通り用意しており、それぞれについてパターン番号を付したテーブルによって構成されている。このデータベース２２７は、本実施例によるＤＴＭＦ用コーデック２１２を使用する全電話機について共通の内容となっている。したがって、本実施例では電話機２０５と通話相手の情報処理装置２０３内に同一のデータベース２２７が格納されていることになる。もっとも、データベース２２７の内容は全く固定である必要はなく、キャラクタの種類の増加等の要因によって、その内容を一斉に改定していってもよい。ＤＴＭＦ用コーデック２１２を内蔵する電話機等の情報処理装置は通信ラインに接続されているのが原則なので、データベース２２７の改定は比較的容易に実現することができる。
【００２９】
トーン解析部２２８は、操作部２０５から送られてくるキー情報を表わしたＤＴＭＦを構成する２つの周波数を解析する。このために、トーン解析部２２８は、ＦＦＴ（fast Fourier transform）２２９を備えている。これは、高速フーリエ変換によってディジタル化信号周波数成分を計算する回路部分である。トーン解析部２２８は、解析した結果得られた周波数の組み合わせからキャラクタを特定するＤＴＭＦテーブル２３０も備えている。ＤＴＭＦテーブル２３０については、後に説明する。
【００３０】
エンコードデータ出力部２３１は、エンコードしたダイヤル情報等のエンコードデータを、通信制御部２１７を用いて通信ケーブル２１６に出力する処理回路である。エンコードデータ入力部２３２は、通信制御部２１７を介してエンコードデータを入力する処理を行うようになっている。
【００３１】
図３は、本実施例のＤＴＭＦテーブルの内容を表わしたものである。ＤＴＭＦテーブル２３０は、電話システムで扱うキャラクタとＤＴＭＦを構成する２つの周波数の関係を示したものである。本実施例のＤＴＭＦは、６個の可聴周波数として７００Ｈｚ、９００Ｈｚ、１１００Ｈｚ、１３００Ｈｚ、１５００Ｈｚおよび１７００Ｈｚをそれぞれ第１の周波数および第２の周波数として用意しており、これらを組み合わせた和音を各キャラクタに対応付けている。
【００３２】
たとえば、キャラクタ「１」は７００Ｈｚと９００Ｈｚの組み合わせで表わされる。ただし、これらの周波数のうちで、たとえば第１の周波数と第２の周波数が共に７００Ｈｚというように同一周波数同士の組み合わせは、和音を構成しないので、キャラクタに対応する組み合わせから除外している。本実施例のＤＴＭＦテーブル２３０では、６個の異なった周波数を組み合わせるので、数字「０」から「９」を含んだ全部で１５個のキャラクタがＤＴＭＦとして認識の対象となることになる。
【００３３】
図４は、本実施例でユーザＡがユーザＢに電話を掛ける場合のＤＴＭＦ用コーデックのエンコーダ部分の制御の様子を表わしたものである。図２と共に説明する。まず、制御部２２１は、操作部２０５から送られてくるキー情報の出力期間としてのＤＴＭＦ区間であるかどうかを判別する（ステップＳ３０１）。このような判別は、たとえば電話機本体部２１１における音声入出力部２１４と操作部２０５の信号経路の相違によって物理的に可能であるが、電話機２０１の図示しないハンドセットをダイヤル操作のためにオフフックしたというような一連の操作手順の検出からも判別することができる。
【００３４】
ＤＴＭＦ区間に該当している場合（Ｙ）、電話番号がＤＴＭＦで入力される場合のダイヤルキーが押されている区間とそれ以外の区間をそれぞれ１つずつのブロックに区切って処理を行う。そこで、制御部２２１は１ブロックの入力が終了したことを判別すると（ステップＳ３０２：Ｙ）、その区間がダイヤルキーの押された有音区間であるか、有音区間の前後に配置されるダイヤルキーの押されていない無音区間であるかを判別する（ステップＳ３０３）。
【００３５】
この結果、その１ブロックが無音区間であれば（Ｙ）、その区間に信号「１」を１ブロック長にわたって連続したビットパターンとして挿入する（ステップＳ３０４）。そして、これをエンコードデータとして出力する（ステップＳ３０５）。この後、処理が最初に戻る（リターン）。
【００３６】
これに対して、ステップＳ３０３で有音区間であると判別された場合には（Ｎ）、キーに対応したトーン信号の２つの周波数を解析することで検出する（ステップＳ３０６）。この解析は、トーン解析部２２８でＦＦＴ２２９を用いて行う。
【００３７】
図５は、ＤＴＭＦ波とそのスペクトル分析結果を示したものである。同図（Ａ）は、ＤＴＭＦ波の発生の時間的な変化を示したものである。有音区間２４１と無音区間２４２が交互に繰り返されている。これらの区間が前記した１つずつのブロックに相当する。
【００３８】
図５（Ｂ）は、それぞれの有音区間のブロック２４１を図２に示したＦＦＴ２２９で検出した結果を示したものである。６個の可聴周波数としての７００Ｈｚ、９００Ｈｚ、１１００Ｈｚ、１３００Ｈｚ、１５００Ｈｚおよび１７００Ｈｚを周波数ｆ1〜ｆ6で表わすと、それぞれのブロック２４１に黒い線で示す２つずつの周波数が検出されている。
【００３９】
図６は、図５（Ａ）に示したＤＴＭＦ波形の一部を拡大したものである。この例の波形は、縦軸が振幅を、また横軸がサンプル番号を表している。時間をｔ、また２つの周波数をｆ1、ｆ2とし、２つの波形の位相をθ1、θ2とするとき、波形Ｓ（ｔ）は次の（１）式で表わすことができる。
【００４０】
Ｓ（ｔ）＝ＳＩＮ（２πｆ1ｔ＋θ1ｔ）＋ＳＩＮ（２πｆ2ｔ＋θ2ｔ）    ……（１）
【００４１】
図３に示したＤＴＭＦテーブル２３０を参照することで、これら２つずつの周波数を用いて、図４のステップＳ３０７で該当するキャラクタが解析され、判定されることになる。
【００４２】
このようにしてユーザＡの入力したキャラクタの判定が行われたら、制御部２２１は該当するキャラクタのパターン番号を選択する（ステップＳ３０８）。本実施例では、キャラクタごとに１２９６のパターンが用意されている。電話機２０１では、操作部２０５から入力され得るキャラクタの種類に応じて、キャラクタごとに取り得るパターンを１つずつ予め特定しており、これら特定されたパターンがここではキャラクタに対応して選択されることになる。一般的に各キャラクタのパターンをどのようにして選択するかについては、後に説明する。
【００４３】
本実施例で、１つのブロックに対応するキャラクタのパターンのそれぞれのビット長は６４０ビット程度となっている。パターンが選択されたら、これをそのままエンコードデータとして出力することもできるが、本実施例では秘匿性を高めるためにデータ加工処理を実行する（ステップＳ３０９）。具体的には、６４０ビットの中から、数ビットについて、他のキャラクタのビットパターンとの相関が高くならないように変更する。このようなデータ加工後のビットパターンを前もって複数通り用意しておいて、これらをランダムに選択することでデータ加工処理としてもよい。
【００４４】
このようにしてデータ加工の行われたパターンは、該当するブロックのエンコードデータとして出力されることになる（ステップＳ３０５）。この後、ステップＳ３０１に処理が戻される（リターン）。したがって、ＤＴＭＦ区間が継続している限り、各ブロックのエンコードしたデータが、たとえば６４０ビット単位で繰り返されることになる。
【００４５】
ところで、図２に示す操作部２０５から多くのキャラクタを入力できるような場合を想定する。このような場合、本発明では、データ送信区間において使用するキャラクタの種類が分かれば、その範囲でこれらのキャラクタ同士のビットパターンの相関が高くならないように、それぞれのキャラクタのパターンの選択を行うようにしている。このための処理を次に説明する。本実施例のように操作部２０５から入力できるキャラクタの種類が少なく、かつキャラクタの種類が固定されている場合には、一度前もってこの処理を実行しておけば、前記したようにそれぞれのキャラクタに対応する最適のパターンが判別されるので、この処理を繰り返し実行する必要はない。
【００４６】
図７は、エンコーダによるキャラクタごとのパターンの決定処理の様子を表わしたものである。図２と共に説明する。まず、入力データバッファ部２２４を使用して送信の対象となる一連のＤＴＭＦをバッファリングする（ステップＳ３２１）。次に、これらを時間軸でスキャンして有音区間と無音区間に分けることで、それぞれのブロックに分割する（ステップＳ３２２）。
【００４７】
次に、分割された有音区間のブロックのそれぞれについて、トーン解析部２２８を使用してキャラクタの判別を行う（ステップＳ３２３）。このとき、それぞれのキャラクタに対応する１２９６ずつのパターンをデータベース２２７から抽出する（ステップＳ３２４）。たとえば、あるデータ送信区間に１５個のキャラクタが登場したとすると、それぞれについて１２９６個のパターンが抽出される。抽出されるパターンの合計は、１９４４０個となる。
【００４８】
このようにしてパターンの抽出が行われたら、１つのキャラクタにおける１２９６個のパターンのうちの１つを選び、同様に残りのキャラクタにおけるそれぞれ１２９６個のパターンのうちの１つを選んで、全体のパターンについての相関をとる。次に、最初のキャラクタのパターンを固定した状態で、残りのキャラクタのパターンを１つずつ変えながら、全体のパターンについての相関をとる。これらの処理が終了したら、最初のキャラクタのパターンを２番目のパターンに変更して、同様に残りのキャラクタのパターンを１つずつ変えながら、全体のパターンについての相関をとる。以下同様にして、全キャラクタのパターンのすべての組み合わせについての全体のパターンについての相関をとる。そして、すべての出現したキャラクタにおける全体のパターンについての相関が最も低くなるパターンの組み合わせを求めて、このときのキャラクタそれぞれのパターンを選択することになる（ステップＳ３２５）。
【００４９】
この結果、出現するキャラクタのそれぞれが互いに相関の最も低いビットパターンを割り当てられることになる。したがって、図４のステップＳ３０９で多少のデータ加工を行っても、受信側では各パターンを正確に判別することができるようになる。
【００５０】
さて、図２に示すエンコードデータ出力部２３１は、ＤＴＭＦの出力された区間における各ブロックの有音のエンコードデータと無音のエンコードデータをつなぎあわせて通信制御部２１７に送出する。このとき、エンコードデータ出力部２３１は、それぞれのブロックの前後に、各ブロックの入力データ長と圧縮率を考慮したランダムビットデータを１００ビット程度追加する。このような処理が行われたエンコードデータは、エンコードデータ出力部２３１の制御によって通信制御部２１７を介して相手先のユーザＢの電話機２０２（図１）に送られることになる。
【００５１】
図８は、ユーザＢにおけるデコーダの制御を表わしたものである。図１に示したユーザＢの情報処理装置２０３は、図２におけるＤＴＭＦ用コーデック２１２としての機能を持っている。そこで図２を用いて説明を行う。情報処理装置２０３の制御部２２１は、ＤＴＭＦ区間であるかどうかを監視している（ステップＳ３４１）。ＤＴＭＦ区間で（Ｙ）、１ブロック分のエンコードデータが送信側から送られてくると（ステップＳ３４２：Ｙ）、エンコードデータ入力部２３２は、それがオール「１」のデータであるかどうかをチェックする（ステップＳ３４３）。そして、オール「１」のデータであれば（Ｙ）、無音区間のブロックに相当するので、無音波形を作成する（ステップＳ３４４）。
【００５２】
これに対して、そのブロックがオール「１」のデータで形成されていない場合（ステップＳ３４３：Ｎ）、相関解析部２２６はデータベース２２７を使用して相関処理を実行する（ステップＳ３４５）。この相関処理の解析では、データベース２２７に格納されたそれぞれのパターン番号ごとのビットパターンとの間で類似の度合を判別し、ブロックごとにエンコードデータをパターン番号に対応付ける。具体的には６４０ビットのビットパターンの中で相関幅を４３２ビット程度とし、１００ビット程度の時間的な遅延を許容して、各ビットの比較を行う。
【００５３】
以上のようにして、ブロックごとにパターン番号が判別されたら、そのパターン番号に対応するキャラクタのＤＴＭＦ信号波形が作成される（ステップＳ３４６）。そして、ステップＳ３４４およびステップＳ３４６で作成された無音波形およびＤＴＭＦ波形を順につなぎ合わせてデコードデータとして出力する（ステップＳ３４７）。本実施例の場合、デコードデータは図１に示すユーザＢの電話機２０２に送られて、着信音が出力されることになる。
【００５４】
図９は、本実施例におけるＤＴＭＦ用コーデックを従来のものと比較したものである。本実施例では、同図（Ａ）に示すように、入力側のＤＴＭＦデータ２５１を、たとえばデータ伝送速度（６４ｋｂｐｓ（キロビット／秒））でエンコーダ２５２に送るものとする。本実施例では、データベース２２７を用いてエンコードし、１ブロックあたり６４０ビット＋α程度で同じキャラクタを送る。この結果、約１２．８ｋｂｐｓの通信速度でエンコードデータをデコーダ２５３に送って、出力側のＤＴＭＦデータ２５４を得るようにしている。
【００５５】
これに対して、従来では、同図（Ｂ）に示すように、入力側のＤＴＭＦデータ２６１を同様に６４ｋｂｐｓでエンコーダ２６２に送るものとする。従来では、これをＡＤＰＣＭ（Adaptive Differential Pulse Code Modulation：適応差分パルス符号変調）あるいはＣＥＬＰ（Code Excited Linear Prediction：符号励振線形予測）等の符号化技術を用いて、単純にビットパターンのエンコードを行っている。デコーダ２６３では、これらのエンコードデータをＡＤＰＣＭあるいはＣＥＬＰの逆変換によってデコードして、出力側のＤＴＭＦデータ２６４を得る。
【００５６】
このような従来の手法では、ＤＴＭＦ信号をよく知られているミューロー（μ-low）規則に準じた圧縮伸張変換としているため、データの圧縮率が悪い。すなわち、１サンプルあたり８ビットのデータとして伝送した場合、規格によりおおよそ、ＤＴＭＦ信号の１ブロックあたりの長さは、５０ｍｓｅｃ（ミリ秒）程度なので、データ量にすると、８×０．０５×８０００＝３２００ビット必要となる。この結果、エンコーダ２６２からデコーダ２６３に送出するエンコードデータの通信速度は約１６ｋｂｐｓとなってしまう。
【００５７】
このように本実施例のＤＴＭＦ用コーデックの方がデータの圧縮率が一例として５倍程度高くなるので、同じ入力データに対して少ないデータを受信側に送信すればよい。しかも、本実施例ではキャラクタに対応するエンコードデータをそのまま受信側に送っているのではなく、一部のビットの入れ替えを行っている。したがって、秘匿性の向上が図られている。しかも本実施例の場合には、図７で説明したように、通信相手の電話機や情報処理装置が異なって、新しいキャラクタがこれに伴って使用された場合にも、汎用性の高いデータベースを用いて、あるいはデータベースの内容を共に新しい内容に変更することによって、簡単に対応することができる。
【００５８】
＜発明の変形可能性＞
【００５９】
以上説明した実施例では、無音区間に信号「１」を割り当てたが、信号「０」を割り当ててもよい。
【００６０】
また、実施例では情報処理装置ごとに同一のデータベースを用意して、適宜その内容を追加することを説明したが、データベースそのものを適宜一斉に変更したり、ビットパターンとキャラクタの対応関係を適宜変更するようにしてもよい。これにより、秘匿性を更に高めることができる。
【００６１】
更に、実施例では１ブロック当たりのビットパターンを６４０ビットとしたが、伝送路の混雑時には、単位時間当たりより多くのキャラクタを送信するためにビットパターンを短くすることも可能である。
【００６２】
また、実施例では秘匿性を高めるためにデータの加工を行ったが、通信環境によっては、このようなデータ加工を必要としないことは当然である。
【００６３】
更に、実施例では電話番号の伝送に本発明を使用したが、一般のデータ伝送にこれを使用して秘匿性の高い通信システムを構築することができることも当然である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施例におけるＤＴＭＦ用コーデックを使用した電話システムの概要を表わしたシステム構成図である。
【図２】本実施例でユーザＡの電話機の構成の概要を表わしたブロック図である。
【図３】本実施例のＤＴＭＦテーブルの内容を表わした説明図である。
【図４】本実施例でＤＴＭＦ用コーデックのエンコーダ部分の制御を表わした流れ図である。
【図５】本実施例でＤＴＭＦ波とそのスペクトル分析結果を示した波形図およびスペクトル分析特性図である。
【図６】図５（Ａ）に示したＤＴＭＦ波形の一部を拡大した波形図である。
【図７】エンコーダによるキャラクタごとのパターンの決定処理の様子を表わした流れ図である。
【図８】ユーザＢにおけるデコーダの制御を表わした流れ図である。
【図９】本実施例におけるＤＴＭＦ用コーデックを従来のものと比較した説明図である。
【図１０】従来のＤＴＭＦ用コーデックの一般的な回路構成を表わしたブロック図である。
【符号の説明】
【００６５】
２００  電話システム
２０１、２０２  電話機
２０３  情報処理装置
２０５  操作部
２１２  ＤＴＭＦ用コーデック
２２１  制御部
２２５  データ加工部
２２６  相関解析部
２２７  データベース
２２８  トーン解析部
２３１  エンコードデータ出力部
２３２  エンコードデータ入力部
２５１、２５４  ＤＴＭＦデータ
２５２  エンコーダ
２５３  デコーダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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