DK160069B - Fremgangsmaade til at forvraenge et talesignal samt indretning til udoevelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

o

DK 160069 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til at forvrænge et talesignal ved omordning af frekvensbånd således at talen bliver uforståelig samt en indretning til udøvelse af fremgangsmåden.

5 Der er kendt flere fremgangsmåder til ved tråd løs telekommunikation at vanskeliggøre uberettiget aflytning. En fremgangsmåde anvender såkaldt tidskryptofoni/ hvor et tidsinterval af signalet inddeles i blokke med en vis længde, som siden omordnes og afsendes. Karakteren af 2q den menneskelige tale og ønsket om lille forståelighed i det forvrængede signal medfører, at blokkene ikke kan være vilkårligt korte. Længere blokke ville nemlig medføre vanskeliggørende forsinkelse. Forsøg har vist, at den forsinkelse som indføres af et kryptofoniorgan med nogenlun-25 de lille forståelighed af det forvrængede signal beløber sig til omtrent 1 sekund, hvilket er meget irriterende ved duplexforbindelser.

En anden fremgangsmåde til at forvrænge talen består i frekvenskryptofoni, hvor signalets frekvenser først 20 opdeles i et antal bånd, som derefter omordnes og visse af dem spejlvendes for at tilvejebringe et uforståeligt signal.

Frekvenskryptofoni er i princippet en enkel fremgangsmåde, men den nødvendiggør dyre og rumfangskrævende 25 filterindretninger for ved modulering at optransponere et frekvensbånd, udføre en båndbegrænsning og endelig foretage en nedtransponering.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en fremgangsmåde som med billigere midler end de tidligere 30 kendte, eksempelvis integreret teknik, påvirker forståeligheden, således at en tilstrækkelig grad af hemmelighed opnås.

Opfindelsens grundtanke er, at den periodiske gentagelse af signalets frekvensspektrum ved eksemplering, 35 som er alment kendt, og som er beskrevet bl.a. i publikationen Digital Signal Processing, Uppenheim & Schafer,

Prentice Hall, kapitel 3, benyttes til såvel forskydning som spejlvending af de pågældende frekvensbånd.

o

DK 160069 B

2

Det angivne formål opnås med en fremgangsmåde som ifølge opfindelsen er ejendommelig ved de i krav l's kendetegnende del angivne foranstaltninger samt ved hjælp af en indretning, som udmærker sig ved den i krav 3's 5 kendetegnende del angivne udformning.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser princippet for den kendte frekvens-kryptofonifremgangsmåde, fig. 2a,2b forklarer dele af det teoretiske grundlag på hvilket opfindelsen er baseret, fig. 3a-d er diagrammer som anskueliggør de forskellige trin i fremgangsmåden, fig. 4a,4b er diagrammer som forklarer spejlven-25 dingen af frekvensbåndet, og fig. 5 viser en indretning til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Fig. la viser frekvensspektret for et talesignal.

Dersom båndbredden opdeles i eksempelvis fire delbånd og 20 de valgte delbånd flyttes til frekvenspositionen for de andre delbånd og/eller disse spejlvendes opnås tilfredsstillende kryptofoni. Som det fremgår af fig. la er delbåndet 1 flyttet til positionen for delbånd 2, delbånd 2 er spejlvendt og flyttet til delbånd 4's position, del-25 bånd 3 er kun spejlvendt, og delbånd 4 er spejlvendt og flyttet til delbånd l's position. Ulempen med denne fremgangsmåde er, at den nødvendiggør modulering af et eksempelvis 4000 Hz bredt bånd med en frekvens f^, som er væsentlig højere end båndets afskæringsfrekvens, for at 30 optransponere båndet, frafiltrering af det ønskede delbånd med eksempelvis 1000 Hz bredde, og endelig modulering med en frekvens f^ for at nedtransponere det frafiltrerede delbånd til den tilsigtede position. Disse trin nødvendiggør dyre og rumfangskrævende filterind-35 retninger, og formålet med opfindelsen er at opnå samme formål som med de tidligere kendte indretninger med enklere og billigere midler.

DK 160069 B

3 0

Pig. 2a og 2b forklarer det teoretiske grundlag for opfindelsen. Pig. 2a viser et signal med den teoretiske båndbredde B, som eksempleres med en eksemplerings-frekvens f , hvorved opstår en periodisk gentagelse af 5 signalets frekvenssspektrum ifølge fig. 2b. Dersom signalets båndbredde er lig med det halve af eksemplerings-frekvensen grænser signalernes frekvensspektra til hinanden, hvorved amplitudeværdierne i indbyrdes tilstødende frekvensbånd er spejlvendt i forhold til hinanden.

10 Som eksempel antages det, at frekvensspektret ifølge fig. la har en båndbredde på 3000 Hz og er opdelt i 4 delbånd på hver 750 Hz. For at forklare opfindelsens princip antages det, at delbånd 2 skal flyttes til positionen for delbånd 4 og desuden spejlvendes. Delbånd 2 15 frafiltreres ifølge fig. 3a og eksempleres med 1500 Hz.

På denne måde opnås en periodedannelse af bånd 2 med en periode på 1500 Hz som det fremgår af fig. 3b, hvor minustegnet står for spejlvending af det oprindelige delbånd. Spektret i position 4 skal spejlvendes, og til dette for-20 mål skal hele spektret forskydes 750 Hz ifølge fig. 3c.

Dette sker ved ifølge den indledningsvis nævnte publikation Digital Signal Processing, Uppenheim & Schafer, Prentice Hall, kapitel 3, at multiplicere tidseksempleringerne med (-1)n. Fig. 4a viser et antal eksempleringværdier, som 25 tages med en eksempleringsfrekvens på 1500 Hz. For at frembringe spejlvending, vendes polariteten af hver anden eksemplering som det fremgår af fig. 4b. Ved fra dette periodiske med 750 Hz forskudte spektrum at frafiltrere det 4. delbånd, opnås således såvel en spejlvending som 30 en flytning af delbåndet til position 4.

Samtlige delbånd behandles på samme måde og adderes herefter til et fælles signal.

Det bør bemærkes, at nødvendigheden af frekvensforskydning varierer fra tilfælde til tilfælde. Dersom ek-35 sempelvis de ulige bånd skal flyttes til en lige position og spejlvendes er det ikke nødvendigt med en frekvensfor- 4

DK 160069 B

0 skydning eftersom spejlvendingen opnås gratis ved periodedannelsen.

Fig. 5 viser en indretning til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Med la-ld betegnes eksem-5 pieringsfiltre, til hvilke talesignalerne tilføres, og som er bestemt til frekvensdelbåndene 0-750, 750-1500, 1500-2250 og 2250-3000 Hz. Filtrene eksempleres af en eksempleringsindretning 7 med en frekvens på 1500 Hz, hvorved ovennævnte periodiske spektrum opstår. Filtrene 10 har en sådan udformning, at de har to udgange, på den ene af hvilke optræder de eksemplerede værdier, og på den anden optræder de samme eksemplerede vædier men hveran-den med omvendt polaritet. Samtlige filterudgange 2a-2h er forbundet med en omskiftermatrix 3, som kan forbinde 15 dem med en af fire båndpasfiltre 4a-4b, der er bestemt for frekvensbåndene 0-750, 750-1500, 1500-2250 hhv. 2250--3000 Hz. Dersom det tidligere eksempel, hvor delbånd 2 flyttes til position 4 og spejlvendes, betragtes, forbindes filteret Ib's anden udgang 2b med filteret 4d, som 20 tilhører den fjerde position i spektret. Eftersom filteret Ib1s udgang 2d tilvejebringer et periodisk spektrum, hvis delbånd er spejlvendt i forhold til det over filterindgangen opnåede delbånd, vil der i dets periodiske spektrum findes delbånd, som er spejlvendt i forhold til det 25 oprindelige delbånd og optræder ved frekvenserne 750-1500, 2250-3000, 3750-4500 Hz osv. Filteret 4d vil således frafiltrere delbåndet 2250-3000 Hz. Udgangssignalerne fra samtlige fire filtre 4a-4d føres til en summeringskreds 5 for at danne en forvrænget form af det oprindelige sig-30 nal. Kontakterne i koblingsmatricen 3 er antydet som relækontakter men er i virkeligheden elektroniske kontakter, som kan påvirkes af en elektronisk styreindretning eksempelvis en mikroprocessor 6. En fremgangsmåde til yderligere at vanskeliggøre uberettiget aflytning består i, at 35 koden ifølge hvilken delbåndene flyttes og spejlvendes ændres med jævne eller variable tidsintervaller, hvilket

DK 160069 B

5

O

kan ske ved hjælp af mikroprocessoren 6.

Dekodningen af det kryptofoniske signal sker på samme måde som kryptofoniprocessen. Forskellen er, at ved dekodning føres det modtagne signal til filtrene la's-5 -Id's indgang, matricens kontakter indstilles i overensstemmelse med restitueringsnøglen. Eksempelvis forbindes filteret Id's udgang 2h med filteret 4b's indgang for at spejlvende bånd 4 og flytte det til position 2, og udgangssignalerne fra filtrene 4a-4d adderes. Koderne på sender-10 og modtagersiden må selvsagt stemme overens, og hver ændring må ske samtidigt. Det er således åbenbart, at opfindelsen omfatter såvel kodning som dekodning.

Som tidligere nævnt er en væsentlig fordel ved opfindelsen, at der kan anvendes integreret teknik, eksem-15 pelvis koblede kapacitansfiltre, såkaldte switch-C filtre.

20 25 30 35

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til at forvrænge et talesignal ved at omordne og/eller spejlvende frekvensbånd i dette signal, kendetegnet ved, at ; 5 a) talesignalet opdeles i et antal delbånd ved fil trering, b) delbåndene eksempleres enkeltvis med en eksempler ings frekvens som er i det mindste det dobbelte af delbåndenes båndbredde for at tilvejebringe et antal før- 10 ste spektre, der hvert har en periodisk gentagelse af det pågældende delbånd, c) for hver anden eksemplering vendes polariteten for at tilvejebringe et antal spektre, der hvert har en periodisk gentagelse af det pågældende delbånd i spejl- 15 vendt form, d) fra en af nævnte to typer spektre frafiltreres et ønsket delbånd, som svarer til det oprindelige delbånd men er efter ønske spejlvendt og/eller forskudt i frekvensbåndet, og 20 e) samtlige opnåede delbånd adderes til udsendelse af det forvrængede signal.

2. Fremgangsmåde til at restituere et forvrænget talesignal, i hvilket frekvensbåndet er blevet omordnet og/eller spejlvendt ifølge krav 1, kendetegnet 25 ved, at fremgangsmåden ifølge krav 1 gentages, hvorved det af nævnte to typer af spektre frafiltrerede delbånd spejlvendes og/eller forskydes i overensstemmelse med dets position hhv. tilstand i det oprindelige talesignal.

3. Indretning til at forvrænge hhv. restituere 30 et talesignal ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den omfatter, a) et første antal filtre (la-ld) der hører til de pågældende delbånd, og som hvert har en første og en anden udgang (2a-2h), 35 b) en eksempleringsindretning (7) som eksemplerer signalet i hvert af filtrene, således at på de første udgange optræder en rækkefølge af eksemplerede værdier, og på de andre udgange optræder de samme værdier men hver an- DK 160069 B 7 O den med omvendt polaritet, c) et koblingsnet (3) til at føre filtrenes udgangs signaler til en anden gruppe filtre (4a-4d), som hvert er knyttet til et bestemt frekvensbånd, og 5 e) en adderingskreds (5) til at kombinere de fra den anden gruppe af filtre opnåede signaler til et fælles signal.

4. Indretning ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den omfatter en styreindretning (6) som styrer for- 10 bindeisen mellem den første (la-ld) og den anden (4a-4d) gruppe af filtre gennem koblingsnettet (3) ifølge et valgt forløb.

5. Indretning ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at filtrene består af koblede kapacitans- 15 filtre, såkaldte switch-C filtre. 20 25 30 35