Вторая задача могла быть решена при использовании импульсно-кодовой модуляции (далее — ИКМ) и стойкого быстродействующего шифратора, который нужно было разработать. Первую задачу можно было решить путем использования в качестве речепреобразующего устройства вокодера или клиппированной речи.

20 мая 1948 года А. М. Васильев докладывал на специальной комиссии Ученого Совета МГБ эти предложения. Комиссия утверждала следующие предложения лаборатории: группы № 1 и № 7 разрабатывают аппаратуру на базе вокодера, группа № 6 — на базе клиппированной речи и группа № 5 — аппаратуру засекречивания для широкополосной дециметровой радиолинии с преобразованием речи с помощью ИКМ.

В соответствии с решением комиссии Ученого Совета и выбранных направлений работы была создана структура Марфинской лаборатории и определены задачи ее подразделений. К концу июня 1948 года впервые был составлен ориентировочный план работы всех подразделений лаборатории. Поскольку группы и лаборатории в июне еще только разворачивали свои исследования, план определял задачу подразделений с ориентированием на готовность к испытаниям стойкости засекречивания аппаратов М-801, М-803, М-804, М-805 в мае 1949 года.

Учитывая сложность решаемых задач и отведенные сжатые сроки по разработке аппаратуры, выбор оптимальной структуры Марфинской лаборатории играл важнейшее значение. Кроме семи групп, принимавших участие в разработке аппаратуры засекречивания, в состав лаборатории входило еще пять специализированных лабораторий. Необходимость создания некоторых из них определялась тем, что в 1948 году трудно было рассчитывать на получение некоторых приборов и комплектующих изделий от других организаций.

Такое предвидение руководства ООТ и Марфинской лаборатории оказалось полностью оправданным — вакуумная и химическая лаборатории внесли большой вклад в разработку аппаратуры и выпуск ее серии, разработав ряд комплектующих изделий. В структуру лаборатории входила достаточно мощная производственная база, способная обеспечить разработку и выпуск малых серий аппаратуры.

С 1 июня 1948 года согласно распоряжению начальника ООТ Ф. Ф. Железова в лаборатории было создано три сектора: особый, общий и производственный.

Особый сектор состоял из семи тематических научно-исследовательских групп и поста контроля допуска в сектор по особым пропускам:

Группа № 1. Руководитель — Ю. Я. Волошенко. Задача группы — разработка аппаратуры засекречивания на базе вокодера, который бы обеспечил приемлемое качество речи, причем наибольшие трудности нужно было преодолеть при выборе методов анализа и синтеза спектра речи. Что касается разработки быстродействующего шифратора, то все группы были в одинаковом состоянии. Создав приемлемый шифратор для одного варианта аппаратуры, можно было автоматически решить задачу для всех других. В составе группы было десять специалистов.

Группа № 2. Руководитель — К. Ф. Калачев. В работе группы активно участвовали и оказали значительную помощь прикомандированные сотрудники МГБ А. П. Петерсон и В. С. Салтыков. В начале работы группы в ней были только штатные сотрудники, однако осенью 1948 года ее состав был пополнен заключенными. Центральной задачей группы № 2 был выбор метода шифрования речи и решения проблем синтеза и анализа стойкости шифраторов. В задачи группы входило проведение статистического анализа последовательностей речевых сигналов для разных вариантов речепреобразующих устройств по заказу 6-го Управления МДБ.

Другими словами, группа № 2 была криптологическим центром Марфинской лаборатории. Кроме криптологических задач группа также должна была завершить инженерные работы по созданию двух аппаратов анализа спектра речи с записью спектрограмм на электрохимическую бумагу.

Для экспертного анализа в 6-м Управлении МГБ необходимо было разработать генератор гаммы шифра на базе счетчика Гейгера, который использовал распад радия. Численный состав группы за годы ее работы возрос с 20 до 35 человек. В группе было три бригады: инженерная, криптологическая и статистическая.

Группа № 3. Руководитель — В. Г. Владимиров. В течение нескольких месяцев задача группы — разработка основ проектирования систем телефонного засекречивания — не была решена. Поэтому в октябре 1948 года группа была расформирована.

Группа № 4. Руководитель — Иосиф Семенович Нейман. Тематика группы была достаточно разнообразной. Во-первых, группа завершила работу по модернизации парка старой техники для нужд ОПС. Далее группа испытала варианты компрессии спектра речи методами Ксепли и Габора, получив негативные результаты. Далее группа практически проверила возможность компрессии спектра в два и четыре раза путем распределения частоты гармоник основного тона, однако результаты опять были отрицательные.

Руководство ООТ и Марфинской лаборатории поставило перед группой № 4 задачу по разработке еще одного варианта аппаратуры — 14-канального вокодерного варианта (М-809). Аппаратура была разработана и обеспечивала достаточную разборчивость, но по качеству «звучания» уступала М-803. Поэтому разработка ее была прекращена.

В последние годы работы лаборатории группа № 4 разработала аппаратуру временной стойкости для внутрисоюзных связей, которая была выпущена промышленностью большой серией. Кроме отмеченных разнообразных задач группа № 4 занималась еще разработкой аппаратуры для оперативных подразделений МГБ.

Группа № 5. Руководитель — Ходаков, затем В. И. Назаров. Основной задачей была разработка аппарата засекречивания для широкополосного канала связи. По технической сложности проблема была более простой, чем в других группах. Однако работы в этом направлении были прекращены в 1949 году, а группа была расформирована. Очевидно, была слишком малая потребность в такой аппаратуре.

Группа № 6. Руководитель — А. Дементьев. Основной задачей была разработка аппаратуры на базе клиппированной речи. Первые месяцы в распоряжениях и приказах начальника Марфинской лаборатории группа считалась лучшей, однако позже в работе возникли большие трудности в обеспечении высокого качества речи.

Группа № 7. Руководитель — А. М. Васильев, с начала 1949 года — кандидат технических наук С. М. Кузнецов. По состоянию на май 1948 года система речепреобразующего устройства была еще не выбрана. Считалось, что в результате компрессии спектра речи максимальная частота будет 900 герц, а скорость передачи информации составит около шести килобит в секунду. Вероятно, А. М. Васильев рассчитывал на успех компрессии речи в группе № 4. Однако после неудачи группа решила перейти на использование вокодера.

Общий сектор состоял из семи подразделений: пяти лабораторий и двух бюро:

1. Акустическая лаборатория (наиболее связанная с группами особого сектора, разрабатывавшими аппаратуру засекречивания). В апреле — июне руководители лаборатории менялись. С июля 1948 года руководителем лаборатории стал И. Я. Воробьев, а научным руководителем — А. М. Трахтман.

Задачей лаборатории было изучение звукового и слогового содержания речи, ее спектрального состава, разработка методов оценки качества речи, в том числе научного обоснования проведения артикуляций и составления артикуляционных таблиц, отражавших характерные черты русского языка. На лабораторию возлагались также обязанности по организации и проведению артикуляционных испытаний образцов аппаратуры.