Nova Patents
PL174895B1

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.

PL174895B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 22

Term

Term ended

Expired 9 November 2014, 11.9 years ago.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Expired
  5. Today

23 claims: 3 independent, 20 dependent

  1. 1
    Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób szyfrowania i deszyfrowania sygnału mowy, w którym po stronie nadawczej przekształca się analogowy sygnał mowy na postać cyfrową i przesyła się w kanale transmisyjnym równocześnie z sygnałem pilotującym, zaś po stronie odbiorczej sygnały te odbiera się, deszyfrowuje i przekształca na powrót na analogowy sygnał mowy, znamienny tym, że po stronie nadawczej przekształcony na postać cyfrową sygnał mowy przetwarza się na pierwszy sygnał zespolony za pomocąpierwszego zespolonego filtru wejściowego, którego szerokość pasma odpowiada szerokości pasma kanału transmisyjnego, moduluje się fazowo pierwszy sygnał zespolony i sygnał pilotujący za pomocąpierwszego i drugiego sygnałów kodujących, sterowanych liczbami losowymi i następnie zmodulowane fazowo sygnały łączy się addytywnie do postaci zaszyfrowanego sygnału użytecznego, po czym sygnał użyteczny przesyła się sekwencyjnie przez pierwszy zespolony filtr wyjściowy wraz z preambułą, do synchronizacji i korekcji sygnału użytecznego po stronie odbiorczej, jako drugi sygnał zespolony będący rzeczywistym sygnałem wyjściowym, który po przekształceniu na postać analogową przesyła się do układu dopasowującego sygnał nadawany, zaś po stronie odbiorczej sygnał odebrany, po przekształceniu na postać cyfrową, przetwarza się na trzeci sygnał zespolony za pomocą drugiego zespolonego filtru wejściowego, którego szerokość pasma odpowiada szerokości pasma kanału transmisyjnego, następnie na podstawie tego trzeciego sygnału zespolonego i w czasie trwania fazy rozpoznania preambuły dokonuje się synchronizacji zegara dla sygnału pilotującego wytwarzanego i podlegającego modulacji fazowej po stronie odbiorczej, w sekwencji losowej inicjalizowanej przez preambułę, oraz oblicza się współczynniki korekcyjne dla filtru korekcyjnego po stronie odbiorczej i następnie inicjalizuje się fazę deszyfrowania sygnału użytecznego, w -której oddziela się zaszyfrowany sygnał użyteczny od nałożonego po stronie nadawczej zmodulowanego fazowo sygnału pilotującego poprzez łączenie z synchronizowanym modulowanym fazowo sygnałem pilotującym wytwarzanym po stronie odbiorczej, uzyskiwany zmodulowany fazowo, zaszyfrowany cyfrowy sygnał mowy deszyfruje się przy pomocy sygnału kodowego, który powstaje po stronie odbiorczej i jest sterowany impulsami zegarowymi na podstawie preambuły, oraz przesyła się przez drugi zespolony filtr wyjściowy jako czwarty sygnał zespolony będący rzeczywistym sygnałem wyjściowym, który po przekształceniu na postać analogową przesyła się do układu dopasowującego sygnał odbierany.
  2. 2
    Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako zespolone filtry wejściowe i wyjściowe stosuje się filtry Hilberta wyższego rzędu.
  3. 3
    Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że po stronach nadawczej i odbiorczej częstotliwość próbkowania zmniejsza się po zespolonych filtrach wejściowych, zaś częstotliwość próbkowania zwiększa się przed zespolonymi filtrami wyjściowymi.
  4. 4
    Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że zmniejszenie częstotliwości próbkowania przeprowadza się ze współczynnikiem całkowitoliczbowym, zwłaszcza ze współczynnikiem 1:3, zaś zwiększenie częstotliwości próbkowania przeprowadza się również zgodnie ze współczynnikiem całkowitoliczbowym, zwłaszcza ze współczynnikiem 3:1, przy czym j ako zespolone filtry wejściowe i wyjściowe stosuje się filtry rekursywne wyższego rzędu.
  5. 5
    Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że preambułę nadaje się okresowo w ustalonej ramce czasowej, przy czym na czas trwania preambuły wygasza się zaszyfrowany sygnał mowy.
  6. 6
    Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że czas trwania ramki czasowej ustala się na kilka sekund, zwłaszcza od 3 do 10 sekund, zaś czas trwania preambuły ustala sięjako wielokrotność 10 milisekund, zwłaszcza około 200 milisekund. 174 895
  7. 7
    Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że podczas odbioru preambuły bada się po stronie odbiorczej właściwości kanału transmisyjnego, po czym na tej podstawie określa się współczynniki dla filtru korekcyjnego po stronie odbiorczej.
  8. 8
    Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że wykrywa się po stronie odbiorczej koniec każdej nadanej preambuły i ponownej synchronizacji, po czym prowadzi się, z wykorzystaniem uzyskanego sygnału, proces deszyfrowania sygnału użytecznego.
  9. 9
    Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sterowaną liczbami losowymi modulację fazowącyfrowego sygnału mowy oraz sygnału pilotującego przeprowadza się z wykorzystaniem różnych generatorów liczb losowych.
  10. 10
    Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że punkt startowy generatora liczb losowych względnie generatorów po stronie odbiorczej dobiera się jako zmienny w obrębie preambuły.
  11. 11
    Urządzenie do szyfrowania i deszyfrowania sygnału mowy zbudowane z jednostki czołowej do przekształcania na postać cyfrową sygnału mowy i dopasowania nadawanego sygnału do kanału transmisyjnego zjednej strony i/lub przekształcania na postać cyfrową odebranego sygnału i dopasowania odbieranego sygnału skorygowanego do urządzenia odtwarzającego mowę z drugiej strony, znamienne tym, że po stronie nadawczej zawiera generator sygnału kodowego /23/ z generatorem liczb losowych /34/, którego wyjście jest dołączone do wejścia pierwszego modulatora fazy /33/ i do którego drugiego wejścia jest dołączone wyjście jednostki czołowej /22/, oraz generator sygnału pilotującego /20/, którego wyjście jest dołączone do wejścia drugiego modulatora fazy /32/, przy czym sygnały z wyjść pierwszego modulatora fazy /33/ i drugiego modulatora fazy /32/ sąłączone addytywnie w sumatorze, którego wyjściejest dołączone do pierwszego wejścia przełącznika /25/, generator preambuły /24/ jest dołączony do drugiego wejścia przełącznika /25/ a wyjście przełącznika /25/ jest dołączone do wejścia jednostki czołowej /22/, zaś po stronie odbiorczej zawiera dołączony do wyjścia jednostki czołowej /52/ filtr korekcyjny /51/, do którego z kolei jest przyłączony układ /44/ rozpoznawania preambuły, oraz zawiera następnie układ synchronizacji zegara /55/ z generatorem tonu pilotującego /50/ dołączony do wyjścia filtru korekcyjnego /51/, przy czym jedno wyjście generatora tonu pilotującego /50/jest połączone z wyjściem filtru korekcyjnego /51/ w układzie mnożącym /63/, który dostarcza sygnał korekcji zegara, zaś drugie wyjście generatora tonu pilotującego /50/ i wyjście kolejnego generatora liczb losowych /54/ są dołączone do wejść następnego modulatora fazy /57/, przy czym sygnał z wyjścia tego modulatora fazy /57/jest łączony subtraktywnie z sygnałem z wyjścia filtru korekcyjnego /51/ w kolejnym sumatorze, którego wyjście jest dołączone poprzez demodulator fazy /59/ do wejścia jednostki czołowej /52/.
  12. 12
    Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że po stronie nadawczej zawiera pierwszy układ /31/ zmniejszania częstotliwość próbkowania, któryjest dołączony do wyjściajednostki czołowej /22/ poprzez pierwszy zespolony filtr wejściowy /30/.
  13. 13
    Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że po stronie nadawczej zawiera pierwszy układ /36/ zwiększania częstotliwości próbkowania, któryjest dołączony do wejściajednostki czołowej /22/ poprzez pierwszy zespolony filtr wyjściowy /35/.
  14. 14
    Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że po stronie odbiorczej zawiera drugi układ /43/ zmniejszania częstotliwości próbkowania, któryjest dołączony do wyjścia jednostki czołowej /52/ poprzez drugi zespolony filtr wejściowy /40/.
  15. 15
    Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że po stronie odbiorczej zawiera drugi układ /61/ zwiększania częstotliwości próbkowania, który jest dołączony do wejścia jednostki czołowej /52/ poprzez drugi zespolony filtr wyjściowy /62/.
  16. 16
    Urządzenie według zastrz. 12 i 13, znamienne tym, że współczynnik zmniejszania częstotliwości próbkowania pierwszego układu /31/ zmniejszania częstotliwości próbkowania oraz współczynnik zwiększania częstotliwości pierwszego układu /36/ zwiększania częstotliwości próbkowania sądobrane i równe co do wartości, przy czym wartość tajest lićzbącałkowitą.
  17. 17
    Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że współczynniki zmniejszania i zwiększania częstotliwości próbkowania mają wartość równą “3. 174 895
  18. 18
    Urządzenie według zastrz. 14 i 15, znamienne tym, że współczynnik zmniejszania częstotliwości próbkowania drugiego układu /43/ zmniejszania częstotliwości próbkowania oraz współczynnik zwiększania częstotliwości drugiego układu /61/ zwiększania częstotliwości próbkowania są dobrane i równe co do wartości, przy czym wartość ta jest liczbą całkowitą.
  19. 19
    Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że współczynniki zmniejszania i zwiększania częstotliwości próbkowania mają wartość równą “3.
  20. 20
    Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że generator liczb losowych /34/ po stronie nadawczej i generator liczb losowych /54/ po stronie odbiorczej stanowią obwody dostarczania wartości losowych /r(n)/ zgodnie z metodą kongruencji liniowej, według wzoru r(n) = (a · r(n-1) + c) mod m, gdzie n = 1,2,..., są liczbami całkowitymi, a i c oznaczają stałe całkowite oraz m oznacza liczbę dobieraną.
  21. 21
    Urządzenie według zastrz. 19, znamienne tym, że wartości stałych całkowitych wynoszą dla a - 1664525 i c = 32767, zaś dla m wartość jest równa 2 32 .
  22. 22
    Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że do wyjścia układu mnożącego /63/ jest dołączony układ uśredniania /56/.
  23. 23
    Urządzenie według zastrz. ' 12 albo 13, albo 14, albo 15, znamienne tym, że zespolony filtr /30,35,40,62/ jest filtrem Hilberta.
Independent claims23