DE2307441C1

DE2307441C1 - Verfahren zum Verschleiern von Sprachsignalen

Info

Publication number: DE2307441C1
Application number: DE19732307441
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl-Ing Mangold; Helmut Schunk
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-02-15
Filing date: 1973-02-15
Publication date: 1975-05-07

Description

Bei der Nachrichtenübertragung mittels Sprache ist es vielfach erwünscht, die Möglichkeit zu unbefugtem Mithören weitgehend auszuschließen. Die Verfahren für die hierzu notwendige Sprachverschleierung müssen mit sehr viel einfacheren Mitteln durchführbar sein als für eine echte Sprachverschlüsselung.

Bei bekannten älteren Verfahren zum Verschleiern wird bzw. werden das zu übertragende Sprachfrequenzband in mehrere Teilbänder zerlegt, die einzelnen Teilbänder in die Frequenzlage eines anderen Teilbandes umgesetzt, dabei in einigen Fällen auch

ίο einzelne Teilbänder invertiert und die umgesetzten Teilbänder wieder zu einem gemeinsamen Übertragungsband zusammengefügt. Aus dem empfangenen Band wird in umgekehrten Verfahren etwa das ursprüngliche Sprachfrequenzband wiedergewonnen.

Alle Verfahren auf dieser Grundlage haben einige gewichtige Nachteile. Vor allem sind die Geräte zu ihrer Durchführung aufwendig, und die erreichbare Qualität der wiedergewonnenen Sprache und der Verschleierung ist mangelhaft.

Ein einfacherer und wirtschaftlicherer Aufbau von Verschleierungsgeräten erscheint erreichbar, wenn die darin angewandten Verfahren ausgehen von aus den Sprachsignalen gewonnenen Abtastwerten, die entweder unverändert als amplitudenmodulierte Impulse oder in digitalisierter Form als zweiwertige Impulse einem Verschleierungsverfahren unterworfen werden.

Zum Digitalisieren der Abtastwerte erscheint mit Rücksicht auf eine brauchbare Übertragungsqualität die zu übertragende Bandbreite und einfachem Aufbau die Deltamodulation gegenüber beispielsweise der Pulscodemodulation oder der sogenannten Zweistufensprache besonders zweckmäßig.

Die durch Deltamodulation gewonnenen Signale sind zwar unverständlich, können jedoch leicht wieder in verständliche Sprachsignale umgewandelt werden; Deltamodulation allein ergibt daher keine ausreichende Verschleierung.

Es sind Verfahren bekannt, z. B. durch die DT-OS 20 46 630, durch die die einzelnen Elemente einer Impulsfolge getauscht oder verwürfelt und in geänderter zeitlicher Folge übertragen werden. In Verbindung mit einer amplitudenmodulierten ebenso wie einer durch Deltamodulation entstandenen Impulsfolge haben diese jedoch den Nachteil, daß das Schema der Verwürfelung vergleichsweise einfach zu ermitteln ist und damit ebenfalls keine ausreichende Verschleierung möglich ist.

Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es daher, durch die Art der Verwürfelung einer in einfacher Weise gewonnenen Impulsfolge die Verschleierung zu verbessern und das Ermitteln des Verwürfelungsschemas zu erschweren.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verschleiern zu übertragender Sprachsignale, wobei auf der Sendeseite aus den analogen Sprachsignalen durch Abtasten und gegebenenfalls Weiterverarbeiten eine Folge diskreter Werte entweder als amplitudenmodulierte oder als zweiwertige Impulse gewonnen wird, Teile dieser Folge mit der Dauer einer Verwürfelungsperiode abwechselnd in einen von zwei Speichern eingeschrieben und aus diesem in anderer Reihenfolge verwürfelt ausgelesen und übertragen werden, wobei die auf der Empfangsseite ankommende, verwürfelte Impulsfolge in der ursprünglichen Reihenfolge abwechselnd in einem von zwei Speichern eingeordnet wird und aus der geordneten Impulsfolge wieder analoge Sprachsignale gewonnen werden, ist

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dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Speicher aus Vor dem Beginn jeder η-ten Verwürfelungsperiode,

m Teilspeichern besteht, daß jede Verwürfelungs- zumindest vor dem Beginn eines neuen Schlüssels periode in m Verwürfelungsabschnitte unterteilt wird wird ein Synchronisierzeichen übertragen, das, falls und die Werte je eines der Verwürfelungsabschnitte nicht wie in einfachen Anlagen die Art der Verwürfeeiner Verwürfelungsperiode in einen der Teilspeicher 5 lung der Verwürfelungsabschnitte über längere Zeit desselben Speichers eingeschrieben werden und daß festliegt, Kennzeichen über diese Art der Verwürfeinnerhalb jeder Verwürfelungsperiode die einzelnen lung und im Falle der Weiterbildungen weitere Kenn-Verwürfelungsabschnitte untereinander verwürfelt zeichen über die Anzahl und Länge der Verwürfeübertragen werden. lungsabschnitte und/oder die Richtung, in der diese

Die Art und Weise der Verwürfelung der einzelnen io zu lesen sind, enthält.

Verwürfelungsabschnitte, d. h. der Verwürfelungs- Zum leichteren Verständnis zeigt die Figur bei-

schlüssel, ist in an sich bekannter Weise veränder- spielhaft in schematischer Darstellung eine Anord- bzw. steuerbar, bleibt jedoch innerhalb einer Ver- nung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verwürfelungsperiode unverändert. Die Dauer einer fahrens und der Weiterbildungen in dem wesentlichen Verwürfelungsperiode, gemessen in Perioden der 15 Ausschnitt, enthaltend die Speicher mit ihren Verbin-Abtastfrequenz, ist gleich dem Produkt aus der An- düngen und Steuerleitungen. Diese Teile sind für die zahl m der Teilspeicher und der Anzahl k der wirk- Sende- und die Empfangseinrichtung zumindest in samen Speicherstellen jedes der Teilspeicher. der schematischen Darstellung weitgehend gleich.

In der aufgezeigten einfachsten Art des erfindungs- Die Figur zeigt die zwei Speicher 5Fl und SPl

gemäßen Verfahrens kann mit einfachen Schlüssel- ao mit je m Teilspeichern TSH bis TSIm bzw. Γ521 einrichtungen eine für viele Fälle ausreichende bis TSIm, von denen jeweils nur der erste und der Sprachverschleierung erreicht werden. letzte dargestellt ist. Die Eingänge der Teilspeicher je

Das Verfahren und damit die Güte der Verschleie- eines der Speicher 5Pl bzw. 5P2 sind im gezeigten rung kann dadurch verbessert werden, daß sowohl Beispiel auf einen gemeinsamen Eingang E1 für den die Anzahl m der Teilspeicher als auch die Anzahl k 35 Speicher 5Pl bzw. El für den Speicher 5P2 parallel der wirksamen Speicherstellen jedes der Teilspeicher geschaltet. Die Eingänge El bzw. El können ab- und damit auch die Dauer einer Verwürfelungsperi- wechselnd über einen Schalter 51 mit dem Eingang E ode einstell- oder steuerbar ist. Das Einstellen der der Verschleierungseinrichtung verbunden werden. Anzahl der wirksamen Teilspeicher und der Speicher- Die Ausgänge der Teilspeicher jedes der Speicher stellen der Teilspeicher erfolgt zugleich mit dem Ein- 30 sind über je eine Oder-Schaltung Ol bzw. Ol zustellen eines gewählten Verwürfelungsschlüssels. sammengefaßt, deren Ausgänge A 1 bzw. A 1 ab-

Insbesondere bei einer kleineren Anzahl von Teil- wechselnd über einen Schalter 52 mit dem Ausgang A speichern mit einer größeren Anzahl von Speicher- verbunden werden können. Die Schalter 51 und 52 stellen kann es zweckmäßig sein, die Anzahl der werden gegenläufig gesteuert; solange der Schalter 51 wirksamen Speicherstellen in Abhängigkeit von Merk- 35 den Eingang E mit dem Eingang El des Speichers malen der übertragenen Sprache zu steuern. Als 5Pl verbindet, verbindet der Schalter 52 den Aus-Grundlage für Dauer der Verwürfelungsabschnitte gang A 2 der Oder-Schaltung 01 mit dem Ausgang A, kann beispielsweise die Höhe des Grundtones der und umgekehrt.

zu übertragenden Sprachsignale oder Teile hiervon, Jedem der Speicher ist weiterhin eine Schlüsselentsprechend der sogenannten Pitch-Periode, oder 40 einrichtung 5El bzw. SE 1 zugeordnet. Den Schlüssel-Vielfachen hiervon dienen. Es werden dann die meist einrichtungen wird eine Taktfolge T zugeführt, deren vorhandenen Unterschiede der Sprechweise zwischen Pulsfolgefrequenz gleich ist der Abtastfrequenz der hohen weiblichen und tiefen männlichen Stimmen Analogsignale.

unterdrückt. Wird die Anzahl der wirksamen Spei- Die Teilspeicher sind getaktete Schieberegister,

cherstellen der Teilspeicher und damit die Dauer der 45 Bei der folgenden Beschreibung der Wirkungs-Verwürfelungsabschnitte abhängig von der Dauer weise der Anordnung wird angenommen, daß die einzelner oder mehrerer Perioden der Hüllkurve der Schalter 51 und 52 zu Beginn einer Verwürfelungs-Sprachsignale und damit etwa der Silbenhäufigkeit periode umgeschaltet haben und, wie dargestellt, der gesteuert, so wird die Verwürfelung der Geschwindig- Eingang E mit dem Eingang E1 und der Ausgang A1 keit der Sprache angepaßt. Es kann damit verhindert 50 mit dem Ausgang A verbunden sei, ferner, daß der werden, daß bei einem schnellen Sprecher mehrere Speicher SP1 die Informationen aus der vorhergehen-Silben in einen Verwürfelungsabschnitt fallen. den Verwürfelungsperiode enthalte.

Eine weitere Möglichkeit, das Verfahren zu ver- Die über den Eingang E einlaufende Impulsfolge

bessern und die Güte der Verschleierung zu erhöhen, der neuen Verwürfelungsperiode gelangt an die Einist das Umkehren der Folge der Werte der einzelnen 55 gänge aller Teilspeicher TS11 bis TSIm, jedoch wird Verwürfelungsabschnitte. Hierzu werden die in ein- von der Schlüsseleinrichtung 5El eine Serie von zelnen oder mehreren Teilspeichern enthaltenen Werte ebenso vielen Takten wie ein Verwürfelungsabschnitt entgegen der Richtung des vorhergehenden Ein- Stellen hat nur jeweils einem und dann in einer vorschreibens ausgelesen, und es wird damit das Er- gegebenen Reihenfolge weitere Taktserien den übrigen mitteln von Periodizitäten und Signalübergängen in 60 Teilspeichern zugeführt. Die an den Eingängen der der Signalfolge erschwert. Es ist dies ein mit sehr Teilspeicher anliegenden Impulse werden daher nur einfachen Mitteln durchführbarer Sonderfall des Ver- in den Teilspeicher übernommen, der in einem würfelns der Werte eines Verwürfelungsabschnittes. gegebenen Zeitabschnitt getaktet wird und die Im-

Für höhere Anforderungen an die Güte der Ver- pulse der gesamten Verwürfelungsperiode in Verschleierung, jedoch auch mit höherem Aufwand, 65 würfelungsabschnitte unterteilt auf die verschiedenen können die einzelnen Werte jedes Verwürfelungs- Teilspeicher verteilt.

abschnittes nach beliebig gegebenen Schlüsseln ver- Während in der beschriebenen Weise die neue

würfelt werden. Verwürfelungsperiode in den Speicher 5Pl einge-

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schrieben wird, liefert die Schlüsseleinrichtung SE 2 und dabei verkürzte Dauer der Verwürfelungsnacheinander Serien von Takten an die Teilspeicher abschnitte erfordert, um innerhalb einer Verwürfe-7S21 bis TSIm, jedoch mit gegenüber dem vorher- lungsperiode einen stetigen Informationsfluß zu ergehenden Einschreiben in diese Speicher geänderter reichen, das Abnehmen der Ausgangssignale der zeitlicher Zuordnung. Dabei werden die in den ein- 5 Teilspeicher nach einer näher dem Eingang liegenden zelnen Teilspeichern enthaltenen Informationen aus Speicherstelle. Hierzu dienen gegebenenfalls von der den einzelnen Verwürfelungsabschnitten aus den zugeordneten Schlüsseleinrichtung gesteuerte und Speichern geschoben und untereinander vertauscht jedem Teilspeicher zugeordnete Umschalter LIl bis über die Oder-Schaltung O 2 zum Ausgang/! gegeben. LXm bzw. L 21 bis LIm,

Nach dem Ende beider Vorgänge bewirken die io Das wahlweise Auslesen der Teilspeicher in ver-

Schlüsseleinrichtungen SE 1 und SE2 das Umschalten schiedener Richtung setzt Schieberegister voraus, in

der Schalter Sl und S2, so daß die Impulse der fol- denen die gespeicherten Informationen in unter-

genden Verwürfelungsperiode dem Speicher SP2 und schiedlicher Richtung verschoben werden können, und

die im Speicher SPl enthaltenen Impulse dem Aus- die zwei Ausgänge haben. Solche Schieberegister sind

gang A zugeführt werden. 15 bekannt z. B. aus der Zeitschrift Elektrotechnik 54,

Die Anzahl der den einzelnen Teilspeichern beim H. 18, 20. September 1972, S. 32, Bild 115.

Einschreiben zugeführten Takte bestimmt die Anzahl Die Richtung des Auslesens aus solchen Schiebe-

der wirksamen Speicherstellen, die kleiner oder registern bestimmende Richtungssignale R können

gleich ist der tatsächlich vorhandenen Anzahl von ebenfalls von den Schlüsseleinrichtungen geliefert

Speicherstellen, und bestimmt zugleich die Dauer 20 werden. Die zweite Ausgangsleitung der Schiebe-

eines Verwürfelungsabschnittes. register und die die Richtungssignale führenden Lei-

Eine verringerte Anzahl wirksamer Speicherstelien tungen sind in der Figur gestrichelt dargestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verschleiern zu übertragender Sprachsignale, wobei auf der Sendeseite aus den analogen Sprachsignalen durch Abtasten und gegebenenfalls Weiterverarbeiten eine Folge diskreter Werte entweder als amplitudenmodulierte oder als zweiwertige Impulse gewonnen wird, Teile dieser Folge mit der Dauer einer Verwürfelungsperiode abwechselnd in einen von zwei Speichern eingeschrieben und aus diesem in anderer Reihenfolge verwürfelt ausgelesen und übertragen werden, wobei die auf der Empfangsseite ankommende verwürfelte Impulsfolge in der ursprünglichen Reihenfolge abwechselnd in einen von zwei Speichern eingeordnet wird und aus der geordneten Impulsfolge wieder analoge Sprachsignale gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Speicher (SPl, SPl) aus mTeilspeichern (TSH...TSIm; TSH ...TSIm) besteht, daß jede Verwürfelungsperiode in m Verwürfelungsabschnitte unterteilt wird und die Werte je eines der Verwürfelungsabschnitte einer Verwürfelungsperiode in einen der Teilspeicher desselben Speichers (SPl, SP2) eingeschrieben werden und daß innerhalb jeder Verwürfelungsperiode die einzelnen Verwürfelungsabschnitte untereinander verwürfelt übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Verwürfelungsabschnitte durch Ändern der Anzahl der wirksamen Speicherstellen der Teilspeicher einstell- oder steuerbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Verwürfelungsabschnitte abhängig ist vom Auftreten bestimmter Merkmale im ursprünglichen Analogsignal.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Verwürfelungsabschnitte abhängig ist von der Höhe des Grundtones oder Teilen hiervon, entsprechend der sogenannten Pitch-Periode oder Vielfachem hiervon des Sprachsignals.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Verwürfelungsabschnitte abhängig ist von der Dauer einzelner oder mehrerer Perioden der Hüllkurve der Sprachsignale.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Verwürfelungsperiode durch Verändern der Anzahl der wirksamen Teilspeicher einstell- oder steuerbar ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte in den einzelnen Speicherstellen einzelner Verwürfelungsabschnitte entgegen ihrer ursprünglichen Reihenfolge übertragen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jedes Verwürfelungsabschnittes die Werte der einzelnen Speicherstellen verwürfelt übertragen werden.