HUT74262A

Process and device for speech scrambling and unscrambling in speech transmission

Abstract

PCT No. PCT/EP94/03693 Sec. 371 Date May 14, 1996 Sec. 102(e) Date May 14, 1996 PCT Filed Nov. 9, 1994 PCT Pub. No. WO95/15627 PCT Pub. Date Jun. 8, 1995A digitized real voice signal is converted via complex filtering into a complex signal that is subjected to sampling rate reduction, the bandwidth of the respective complex filter corresponding to the sampling rate. The complex signal is phase-modulated by means of a code signal generated by a random-number generator and additively combined with a pilot signal (likewise phase-modulated in a random distribution) to form an encrypted useful signal for transmission. The useful signal is sequentially transmitted together with a preamble for synchronization and signal equalization at the receiver end. At the receiver end, clock synchronization is forced for a phase-modulated pilot signal produced at the receiver end and equalizer coefficients for an equalizer at the receiver end are calculated from the digitized received signal after complex filtering and corresponding sampling rate reduction, during a preamble recognition phase, at which point the phase of the useful signal decryption is initialized. The encrypted, transmitted signal is separated from its phase-modulated pilot signal, which is superimposed at the transmitter end, by linking to the synchronized pilot signal, which is produced at the receiver end, and the phase-modulated, encrypted digital speech signal thus obtained is subsequently decomposed by the code signal produced at the receiving end and clockcontrolled by the preamble.

HUT74262A, drawing sheet 1
Sheet 1 of 21

Term

No projected expiry on record.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Published
  4. Today

12 claims: 12 independent, 0 dependent

  1. 1
    A találmány tárgyát a továbbiakban kiviteli példák és rajzok alapján ismertetjük részletesebben. A rajzokon az 1. ábra :egy találmány szerinti beszédkódoló/dekódoló modul - a továbbiakban BK modul - tömbvázlata, a
  2. 2
    ábra :a kódolás elve önkényesen választott időbeli lefutással, a
  3. 3
    ábra :a BK modul adórészének funkcionális tömbvázlata, a
  4. 4
    ábra :a dekódolás elve időben nem léptékhelyesen ábrázolva, az
  5. 5
    ábra :a BK modul vevőrészének funkcionális tömbvázlata, a
  6. 6
    ábra :a jelfeldolgozás tömbvázlata a BK modul adóoldalán, a
  7. 7
    ábra :egy bemenőoldali (első) komplex szűrő, előnyösen Hilbert-szűrő felépítése, a
  8. 8
    ábra :a 7. ábra szerinti bemenőoldali (első) komplex szűrő frekvenciamenete, a • · ········ ·· ·· · · · · · • · · · · · ······ · · ··· · · · ····
  9. 9
    ábra :egy első komplex kimeneti szűrő, előnyösen Hilbert-szűrő felépítése a BK modul adórészében, a
  10. 10
    ábra :a 9. ábra szerinti első komplex kimeneti szűrő frekvenciamenete, a tömbvázlata a dekódolási fázisban, a
  11. 11
    13. á b r a :a 6. ábrán látható tömbvázlat szerinti adóoldali jelfeldolgozás működési és funkciós diagramja, és a
  12. 12
    14. ábra :a 11. és 12. ábrán látható tömbvázlatok szerinti vevőoldali jelfeldolgozás működési és funkciós programja. A megértés megkönnyítése érdekében a találmány t szerinti BK modul áramköri felépítését és/vagy működését az alábbiakban több önálló fejezetben írjuk le: 1. A BK modul áramköri felépítése A BK modul lényegében egy nagyteljesítményű digitális jelprocesszorrendszerből és a működéshez szükséges, modern jelfeldolgozó algoritmusokkal kapcsolatos perifériális eszközökből áll. Az 1. ábrán látható blokkdiagramm a digitális jelfeldolgozás • · ········ ·· ·· · · · · · • · · · · · ······ · · ··· · ♦ · ···· -10szempontjából fontos elemeket és egységeket tartalmazza. A jobb áttekinthetőség kedvéért nem tüntettük fel az olyan funkciókat és alkotórészeket, mint az áramellátás, órajel-előállítás, diszkrét bemenetek, valamint az analóg bemeneti és kimeneti fokozatok. Az 1. ábra szerinti BK modul felépítése egy megvalósított, működő prototípusnak felel meg, amelyet részben még az algoritmusok kipróbálására és továbbfejlesztésére használunk. Az ábrázolt tömbvázlaton a berendezés sorozatgyártásra is alkalmas változatát mutatjuk be. A leírt kiviteli alak a találmánynak természetesen nem az egyetlen lehetséges megvalósítása. Szakember a különböző részletekben és egységekben mind az adó-, mind a vevőoldalon számos módosítást és változtatást hajthat végre anélkül, hogy eltávolodna a találmány lényegétől, ill. oltalmi körétől. A fő jelfeldolgozó egység az 1 jelprocesszor, amely - legalábbis a prototípusban - az Analóg Devices cég ADSP 21msp55 típusú processzora. Az 1 jelprocesszor egy 2 A/D átalakítót, valamint egy 3 D/A átalakítót tartalmaz, amelyek felbontása pl. 16 bit, 8 kHz-es mintavételi frekvencia mellett. Ezen kívül külön 4, 5 RAM-ok tartoznak egyrészt az adatokhoz (lk x 16), másrészt pedig a programhoz (2k χ 24) . A belső társzervezés a Harvardarchitekturának felel meg, úgyhogy a műveleti kód kihozásán kívül minden parancsciklusban egy adathozzáférés is lehetséges. Mindegyik processzorművelet kivétel nélkül egy ciklust igényel. Ezáltal 13 mips -11(millió utasítás másodpercenként) feldolgozási teljesítmény áll rendelkezésre. A sorozatgyártáshoz ennek a processzornak egy maszk-programozott változata (ADSP21msp56) alkalmazható, amely a programtár oldalán még egy 2k x 24 bit méretű 6 ROM-ot is tartalmaz. Duplex üzemhez egy pár további 8, 9 A/D, ill. D/A átalakító szükséges. Ezt az átalakítópárt egy AD28mspO2 típusú 7 átalakítóegységgel valósítjuk meg, amely egy külön tokban ugyanolyan átalakítókat tartalmaz, mint az 1 jelprocesszor. Az adatátvitel a 7 átalakítóegység és az 1 jelprocesszor között gyors soros interfészeken keresztül történik. Az áramkör külső tárként egy 10 EEPROM-ot tartalmaz, amely betölthető programrészeket, valamint ritkán módosított változókat, pl. a kódot (ennek részletesebb magyarázatára még visszatérünk) tárolja. A tár mérete ebben az esetben 8k χ 8 (sorozatgyártás), ill. 32k x 8 (prototípus), amint az 1. ábrán látható. Diszkrét bemenő jeleknél (nincsenek ábrázolva) az 1 jelprocesszor lekérdezheti egy 11 rádiókészülék hangbillentyűjének, zaj elnyomó (squelch) logikájának, valamint egy titkosítási BE/KI kapcsolónak az állapotát. A működés, amit a jelfeldolgozással kapcsolatban még részletesen leírunk, röviden a következő: Az üzemi feszültség bekapcsolása után először egy néhány milliszekundum időtartamú RÉSÉT jelet állítunk elő. Ezután az 1 jelprocesszor betölti a belső 5 program-RAM• · · ♦ • · · · · · · • · · · · · ······ · · • ν · · · · · * ·♦ -12ba a külső 10 EEPROM tartalmát, és elindítja a programot. A BK modul jelenleg vizsgált prototípusánál az egész valamikor szükséges programot már az elején el kell helyezni ebben a RAM-ban (2x utasítás). A BK modulnak az 1. ábrán látható, sorozatgyártásra alkalmas kiviteli alakjánál még 2k utasítás áll rendelkezésre a 6 ROM-ban. A külső 10 EEPROM adattárként is címezhető, hogy a különböző paramétereket, pl. a kódot ki lehessen olvasni, és meg lehessen változtatni. A program lefutását időben az analóg interfészek megszakításaival strukturáljuk, amely interfészek a jelfeldolgozással valósul meg. Először a jelfeldolgozás elvét ismertetjük. A 3. ábra a BK modul adórészének funkcionális tömbvázlatát mutatja: Az adóoldalon egy 23 kódjelgenerátor egy kódjelet állít elő, amelynek segítségével a mikrofon bemenőjelét, azaz a beszédjelet kódoljuk. Egy (nem ábrázolt) PTT billentyű működtetésével közvetlenül a kódolt beszédjel előtt egy 24 előtag-generátorban előállított ún. előtagot ···· ··♦· ·· • · · * · · · • · ···· viszünk át, amint a 2. ábra szerinti idődiagramokon látható. Az előtag egy további 43 kódjelgenerátor (5. ábra) szinkronizálásához és egy 40 kiegyenlítő beállításához szükséges a vételi oldalon. Ha lehetővé kell tenni a bekapcsolódást egy folyamatban levő beszélgetésbe, az előtagot egy rögzített időkeretben periodikusan átvisszük, mégpedig a jelenleg vizsgált prototípusnál 5 másodpercenként. A kódolt hangjelet az előtag időtartamára (jelenleg kb. 200 ms) kimaszkoljuk. Egy 20 pilotjel-generátor egy speciális pilotjelet szolgáltat, amelyet hozzáadunk a kódolt hangjelhez, és amely a vételi oldalon a mintavételi frekvencia szinkronizálására szolgál, amit a későbbiekben még részletesen leírunk. A két részegységként ábrázolt 22a/22b végegység (front-end unit) elvégzi az analóg bemehőjel előkondicionálását és digitális jellé alakítását, ill. az adóoldali kódolt hangjel végkondicionálását és a használt adóberendezéshez, ill. az átviteli csatornához történő illesztését. Az alábbiakban további részleteket is közlünk. Egy kódolt adójel kezdetét - amint a 4. ábrán látható - az előtag jelzi. Ezért a vevőoldalon akkor is megtörténik a vett jel analízise, ha a vevő nincs dekódolási üzemmódban. Ennek a fázisnak a folyamán a vett jel változatlanul halad át a BK modulon. Egy előtag végének a felismerésekor kezdődik a dekódolási folyamat, «··· ···· • · « · · * ·«·«·· · · ··· · · · ···· -14azaz megindul a vevőoldali 43 kódjelgenerátor, és a beérkező hasznos jel dekódolása (beszédjel a 4. ábrán). Az 5. ábrán a BK modul vevőoldalának funkcionális tömbvázlata látható. A vett jel a 44 előtagfelismerő egységbe kerül, amely felismeri és analizálja a vett jelet. Egy előtag vételekor ennek alapján először az átviteli csatorna tulajdonságait, és ebből egy vevőoldali 51 kiegyenlítő számára a szűrőegyütthatókat határozzuk meg. Amikor az előtag végét detektáljuk, akkor ebben az időpontban az átviteli csatornához igazított kiegyenlítő áll rendelkezésre. Egy digitális vevőkészülék vételi szűrőjének kezdeti szinkronizálására és illesztésére vonatkozó részleteket a DE-C1-4108806 sz. irat tartalmazza. Egyidejűleg indítjuk a vevőoldali 43 kódjelgenerátort a hasznos jel dekódolásához. Az 55 mintavétel-szinkronizáló kiértékeli a hasznos jelre szuperponált pilotjelet, és ezt leválasztja a hasznos jelről. Ezután kiadjuk a dekódolt hasznos jelet.