AT393055B

AT393055B - Verfahren zur verschleierung von sprachsignalen

Info

Publication number: AT393055B
Application number: AT239288A
Authority: AT
Inventors: Erik Dipl Ing Mally; Wolfgang Mag Tschirk
Original assignee: Siemens Ag Oesterreich
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1991-08-12
Also published as: ATA239288A

Description

AT 393 055 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verschleierung von über Funk zwischen zwei Stationen übertragenen Sprachsignalen, die senderseitig vorverzerrt, durch Frequenzbandvertauschung und gegebenenfalls Invertierung von Teilfrequenzbändern verschleiert, entzerrt und zur Absendung nochmals vorverzerrt werden und empfangsseitig zur Kompensation der Vorverzerrung der Absendung entzerrt, wiederum vorverzerrt, entschleiert und entzerrt werden.

Aus der DE-OS 35 36 384 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der dieses Verfahren angewendet wird. Auf diese Weise wird der Einfluß einer Verschleierungsfrequenz auf die Übersteuerungscharakteristik des übertragenen Sprachsignals eliminiert. Die Vorteile der Nützung des Dynamikbereiches im Übertragungskanal durch die Höhenanhebung bleibt erhalten. Die dem Verschleierer nachgeschaltete Deemphase und die dem Entschleierer vorgeschaltete Preemphase kompensieren die Höhenanhebung durch die auf der Sendeseite bereits vorhandene Preemphase bzw. die Absenkung der auf der Empfangsseite vorhandenen Deemphase.

Weiters ist aus der DE-AS 23 18 227 bekannt, das unbefugte Mithören verschleierter Sprachsignale durch Nutzung von Amplitudendiagrammen zu erschweren. Dazu wird der Pegel höherer Sprachfrequenzen vor der Verschleierung derart angehoben, daß sich auf dem Übertragungsweg nach einer Frequenzbandvertauschung ein nahezu konstantes Energiespektrum ergibt. Dadurch wird jedoch der Signal/Rauschabstand bei höheren Frequenzen vermindert

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne Verschlechterung des Signal/Rauschabstandes ein unbefugtes Mithören durch Lokalisieren des energiereichsten Bandes zu verhindern.

Dies wird gemäß Patentanspruch 1 dadurch gelöst daß die höheren Frequenzen des Signalspektrums vor der Ver- bzw. Entschleierung durch die Vorverzerrung zu einer näherungsweise linearen Energieverteilung angehoben und nach dar Ver- bzw. Entschleierung durch die Entzerrung um den gleichen Betrag abgesenkt werden.

Durch diese spezielle Formung des Sprachsignals wird die spektrale Energieverteilung so verändert, daß ihre Charakteristik verloren geht Nicht einmal eine Spektralanalyse des Signals erlaubt einem unbefugten Abhörer Rückschlüsse auf den zur Frequenzbandvertauschung verwendeteten Code zu ziehen, da das verschleierte Sprachsignal wiederum an die Form des natürlichen Sprachsignals angeglichen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in bereits bestehenden Funksystemen angewendet werden, da das verschleierte Sprachsignal genauso auszusteuem ist, wie das nichtverschleierte. Die Vertauschung der Frequenzbänder erfolgt bei nahezu gleicher Energie, wodurch die Ungleichgewichte der natürlichen Sprache ausgeglichen werden. Die anschließende Absenkung der Höhen ermöglicht es, sie vor dem Senden wieder anzuheben, ohne die dabei verwendeten Verstärker zu übersteuern.

Da sich etwa 40 % der Energie des Langzeitspektrums der menschlichen Sprache im Bereich von 400 - 800 Hz befindet ist es vorteilhaft daß die Sprachsignale von 0 dB bei 1000 Hz um etwa 6 dB/Oktave ver-bzw. entzerrt werden. Verzerrung und Entzerrung sind zueinander invers, und es können die sende- und empfangsseitig insgesamt vier Funktionsblöcke zusammengefaßt werden. Damit ist dieses Verfahren auch für digitale Verarbeitung besonders gut geeignet.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles mit Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Ergebnis einer Frequenzbandvertauschung nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 die Frequenzbandvertauschung gemäß dem Ausführungsbeispiel und

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In einer Verschleierungsschaltung werden die Sprachsignale durch codierte Frequenzbandvertauschung von vier Teilbändem verschleiert Fig. 1 zeigt die spektrale Energieverteilung eines menschlichen Sprachsignals und die Aufteilung in vier Teilbänder (1 - 4). Das erste und zweite Frequenzband (1,2) wird nur vertauscht, das dritte und vierte Frequenzband (3,4) zusätzlich invertiert Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann beim Stand der Technik durch Lokalisierung der energiereichsten Teilbänder das Sprachsignal mit hoher Restverständlichkeit entschleiert werden.

Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel, wobei die hohen Frequenzen des Sprachsignals vor der Frequenzbandvertauschung angehoben und nach der Vertauschung abgesenkt werden. Nunmehr weist das Energiespektrum des verschleierten Sprachsignals mit den vertauschten und invertierten Frequenzbändern (1,2,3,3) eine dem klaren Sprachsignal ähnliche Energieverteilung auf.

Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau zweier über Funk verbundener Stationen zur Sprachübertragung. Sie können sowohl für Einrichtungsbetrieb als auch für Zweirichtungsbetrieb ausgestattet sein. Von einem Mikrophon (M) wird das klare Sprachsignal erzeugt und im Bedarfsfall an eine Verschleierungsschaltung (VS) weitergeleitet Diese ist in digitaler Technik aufgebaut womit keine synchron laufenden Oszillatoren mehl-notwendig sind. Bei analoger Technik vermindern die zur Frequenzbandvertauschung notwendigen Filter und Modulatoren den Signal/Rauschabstand. An ihre Frequenzkonstanz wären hohe Anforderungen zu stellen. Auch durch die Herstellungstoleranz der Bauteile würde die Verständlichkeit der Sprachsignale durch die Ver- und Entschleierung herabgesetzt Die Verschleierungsschaltung (VS) wird daher mit einem Signalprozessor aufgebaut dessen Signalleitungen Analog/Digital-Wandler vorgeschaltet sind. Funktionell gliedert sich der Signalprozessor in einen Vorverzerrer (VV) zur Anhebung der hohen Frequenzen des Sprachsignals. In einem Frequenzbandtauscher (FBT) werden die einzelnen Frequenzbänder nach einem Code invertiert und getauscht Anschließend werden die hohen Frequenzen durch einen Entzerrer (EZ) abgesenkt Das verschleierte und in -2-

Claims

AT 393 055 B seinem Energiespektrum einem klaren Sprachsignal angenäherte, verschleierte Sprachsignal wird einem Sendevorverzerrer (SW) zugeleitet. Nunmehr werden die hohen Frequenzen des verschleierten Sprachsignals erneut angehoben, womit ein für einen Sender (S) optimales Energiespektrum erzeugt wird. Das Signal wird von einem Empfänger (E) empfangen und die senderseitige Anhebung durch einen Empfängerentzerrer (EEZ) rückgängig gemacht ln der Empfangsrichtung wird mit Hilfe der inversen Anordnung die spektrale Formung des Sprachsignals rückgängig gemacht, damit es in Summe keine Veränderung erfährt Dies erfolgt in der entsprechend aufgebauten Verschleierungsschaltung (VS) mit Vorverzerrer (VV), Frequenzbandtauscher (FBT) und Entzerrer (EZ). Das klare Sprachsignal wird anschließend einem Lautsprecher (L) zugeleitet PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Verschleierung von über Funk zwischen zwei Stationen übertragenen Sprachsignalen, die senderseitig vorverzerrt, durch Frequenzbandvertauschung und gegebenenfalls Invertierung von Teilfrequenz· bändern verschleiert, entzerrt und zur Absendung nochmals vorverzerrt werden und empfangsseitig zur Kompensation der Vorverzerrung der Absendung entzerrt, wiederum vorverzerrt, entschleiert und entzerrt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die höheren Frequenzen des Signalspektrums vor der Ver- bzw. Entschleierung durch die Vorverzerrung zu einer näherungsweise linearen Energieverteilung angehoben und nach der Ver· bzw. Entschleierung durch die Entzerrung um den gleichen Betrag abgesenkt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprachsignale von 0 dB bei 1000 Hz um etwa 6 dB je Oktave ver- bzw. entzerrt werden. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -3-