EP0184811B1

EP0184811B1 - Verfahren zur analogen Sprachübertragung über Funk

Info

Publication number: EP0184811B1
Application number: EP85115658A
Authority: EP
Inventors: Bodo Dipl.-Math. Rittenauer; Werner Dipl.-Ing. Kober
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1985-12-09
Publication date: 1991-03-06
Anticipated expiration: 2005-12-09
Also published as: FI79216B; EP0184811A3; FI854900A0; PT81651B; FI854900A; DE3582023D1; NO166308B; ES8701442A1; ES549878A0; NO166308C; NO855007L; PT81651A; FI79216C; ATE61503T1; IN163475B; EP0184811A2

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur analogen Sprachübertragung über Funk unter Verwendung von Sende-Empfangsstationen für taktischen Einsatz, insbesondere mobile Sende-Empfangsstationen.

Zugrundeliegender Stand der Technik

Bei der Durchführung einer Funkverbindung zwischen zwei oder mehreren Sende-Empfangsstationen, die sich im taktischen Einsatz befinden, muß damit gerechnet werden, daß die Verbindungen absichtlich durch intelligente Störer gestört werden. Weiterhin muß damit gerechnet werden, daß ein potentieller Gegner versuchen wird, sich in eine Verbindung einzuschalten und durch Imitation von Befehlen oder Meldungen Verwirrung zu stiften sucht. Neben diesen erwähnten Störmöglichkeiten muß auch dafür gesorgt werden, daß die übermittelten Informationen, sofern sie für einen potentiellen Gegner von Interesse sind, nicht abgehört werden können.
Aus allen diesen Gründen sind derartige Sende-Empfangsstationen zur Abhörsicherheit mit einer Verschlüsselungseinrichtung ausgerüstet und können zur Erhöhung der Störresistenz einer Verbindung in einen Frequenz-sprungmodus übergeführt werden. Sowohl die Anwendung einer Verschlüsselung als auch die Anwendung eines Frequenzsprungverfahrens für sich oder gemeinsam geben eine ausreichende Sicherheit gegen das Eindringen eines potentiellen Gegners in eine bestehende Funkverbindung. Beide Verfahren vermindern jedoch die Verfügbarkeit einer an sich vorhandenen Verbindung.
Bei Anwendung einer Verschlüsselung wird eine erheblich größere Bandbreite des zu übertragenden Signals erforlich, weil eine solche Übertragung praktisch nur in der digitalen Ebene durchgeführt werden kann und das digitalisierte Sprachsignal für seine Übertragung eine erheblich größere Bandbreite benötigt, sofern nicht von einer sehr aufwendigen Vocodertechnik Gebrauch gemacht wird.
Bei der Anwendung eines Frequenzsprungverfahrens müssen für die Übertragung des Sprachsignals eine größere Anzahl von an sich jeweils für die Übertragung eines Sprachsignals verwendbaren Kanäle bereitgestellt werden, um für das Springen der Radioträgerfrequenz ein ausreichend breites Band verfügbar zu haben. Gerade beim Frequenzsprungverfahren kommt noch hinzu, daß nicht alle der pseudozufällig angesteuerten Frequenzkanäle eine Signalübertragung ermöglichen, beispielsweise weil sie gestört sind. Hierdurch wird die Qualität der Übertragung mitunter erheblich vermindert.
Da oftmals auf eine Verschlüsselung des zu übertragenden Sprachsignals verzichtet werden kann, weil die übertragenen Informationen nur für kurze Zeit Bedeutung haben, so daß ein mithörender potentieller Gegner damit letztlich nichts anfangen kann und auch die Übertragung eines unverschlüsselten analogen Sprachsignals im allgemeinen die beste Übertragungsqualität gewährleistet, wird von dieser Betriebsart immer dann Gebrauch gemacht werden, wenn bei einer Informationsübertragung die nicht geheimhaltungsbedürftig ist, eine hohe Verfügbarkeit der insgesamt vorhandenen Kanäle erwünscht ist und keine gezielte Störung zu erwarten ist.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Übertragung von Sprachsignalen zwischen Sende-Empfangsstationen im taktischen Einsatz eine einfache Lösung anzugeben, die es ermöglicht, auch bei Übertragung eines unverschlüsselten Sprachsignals in analoger Form eine einfache Lösung anzugeben, die das bei dieser Übertragungsart an sich mögliche unbemerkte Eindringen eines potentiellen Gegners in eine Funkverbindung mit Sicherheit unterbindet.
Ausgehend von einem Verfahren der einleitend beschriebenen Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen des Verfahrens nach der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen 2 bis 7 angegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung bedeuten die der näheren Erläuterung der Erfindung dienenden Figuren

Fig. 1: das Blockschaltbild der Sende- und Empfangsseite einer Funkübertragungsstrecke, die vom Verfahren nach der Erfindung Gebrauch macht,
Fig. 2: ein die Verteilung der Tonimpulse im analogen Sprachsignal darstellendes Zeitdiagramm.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Das Blockschaltbild der Fig. 1 zeigt auf der linken Seite die Sendeseite SS und auf der rechten Seite die Empfangsseite ES zweier Sende-Empfangsstationen, die zum Erkennen des Eindringens eines potentiellen Gegners in die Verbindung vom Verfahren nach der Erfindung Gebrauch machen.
Das Blockschaltbild der Sendeseite SS zeigt ein Mikrofon M für die Spracheingaben, dessen Ausgang über den Umschalter U mit dem Modulationseingang des Senders S verbunden ist. Im Sender S wird das analoge Sprachsignal einem Radiofrequenzträger in geeigneter Weise aufmoduliert und über die Antenne A zur Empfangsseite ES hin abgestrehlt. Der Umschalter U, dessen erster Schaltkontakt den Mikrofonausgang darstellt, ist über seinen zweiten Schaltkontakt mit dem Tongenerator G verbunden, der eine tonfrequente Schwingung, beispielsweise bei 1,6 kHz, erzeugt. Gesteuert wird der Umschalter U von einem Pseudozufallsgenerator PNG, dessen Einstellung und dessen Takt von der Stationsuhr UHR abgeleitet ist.
Der Pseudozufallsgenerator PNG steuert den Umschalter U so, daß in pseudozufällig sich ändernden Zeitabschnitten kurzzeitig in der Größenordnung ≦ωτ¨ 20 msec der Ausgang des Tongenerators G an den Modulationseingang des Senders angeschaltet wird. Auf diese Weise wird dann das analoge Sprachsignal in unregelmäßigen Zeitabständen mit Tonimpulsen durchsetzt, deren zeitliches Auftreten bei Synchronisation der Sendeseite SS mit der Empfangsseite ES im vorhinein auf der Empfangsseite ES bekannt ist. Die hierdurch entstehenden Sprachsignallücken stellen praktisch keine Qualitätseinbuße für das Sprachsignal dar.
Die Empfangsseite ES weist eine Antenne A auf, über die der Empfänger E den mit dem Sprachsignal modulierten radiofrequenten Träger empfängt und das Sprachsignal in der Basisbandebene darstellt. Empfängerausgangsseitig wird das mit den Tonimpulsen durchsetzte analoge Sprachsignal über den geschlossenen Schalter s1 einer Sprachausgabe, z.B. in Form eines Hörers H zugeführt. Weiterhin ist an den Ausgang des Empfängers E über das Bandfilter BP ein Tondemodulator TD angeschlossen, der ausgangsseitig über einen weiteren Schalter s2 immer dann mit einer Auswerteeinrichtung AW verbunden wird, wenn im ankommenden analogen Sprachsignal ein Fens ter für die Einblendung eines Tonimpulses zu erwarten ist. Die Steuerung des Schalters s2 erfolgt entsprechend der Sendeseite durch einen identischen Pseudozufallsgenerator PNG, der über die Stationsuhr UHR eingestellt ist und den entsprechenden Takt von dieser Stationsuhr empfängt.
Die Auswerteeinrichtung AW ist so gestaltet, daß sie bei wiederholtem Ausbleiben der erwarteten aufeinanderfolgenden Tonimpulse ausgangsseitig eine Alarmvorrichtung AG aktiviert und gleichzeitig über den Schalter s1 die Verbindung zwischen dem Ausgang des Empfängers E und dem Hörer H unterbricht. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß bei Eindringen eines potentiellen Gegners dies durch den nicht richtigen Empfang der Tonimpulse erkannt und die Verbindung unterbrochen wird.
Wie schon erwähnt worden ist, sind Sende-Empfangsstationen für taktischen Einsatz in der Regel mit einer Schlüsseleinrichtung sowie einer Möglichkeit für die Anwendung eines Frequenzsprungverfahrens mit einer entsprechenden Einrichtung ausgerüstet, für die ebenfalls ein Pseudozufallsgenerator erforderlich ist. Für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann somit dieser Pseudozufallsgenerator in außerordentlich vorteilhafter Weise verwendet werden. Entsprechendes gilt für den Tongenerator G auf der Sendeseite SS und den Tondetektor TD auf der Empfangsseite ES, weil beide zur Grundausstattung einer solchen Sende-Empfangsstation für die Übertragung von Wechselstromtelegrafie gehören.
Im Zeitdiagramm der Fig. 2 ist über der Zeit t eine Signalflußfolge dargestellt, wie sie am Modulationseingang des Senders S auf der Sendeseite SS und am Ausgang des Empfängers E auf der Empfangsseite ESvorhanden ist. Das analoge Sprachsignal ASS ist hier in pseudozufällig unterschiedlichen Zeitabständen jeweils durch ein Fenster F unterbrochen, in dem ein Tonimpuls TE übertragen wird. Wie schon erwähnt worden ist; sind die jeweils eine Unterbrechung des analogen Sprachsignals ASS darstellenden Fenster in ihrer Breite so klein gewählt, daß hierdurch die Sprachqualität am Ausgang des Hörers H auf der Empfangsseite ES praktisch nicht beeinträchtigt wird.

Gewerbliche Verwertbarkeit

Die Erfindung stellt eine Zusatzmaßnahme innerhalb eines Bündels von Maßnahmen zur Störresistenz für SendeEmpfangsstationen im taktischen Einsatz dar und eignet sich daher insbesondere zur Anwendung bei mobilen Funkstationen für Land-, Wasser und Luftfahrzeuge.

Claims

Verfahren zur analogen Sprachübertragung über Funk unter Verwendung von Sende-Empfangsstationen für taktischen Einsatz, insbesondere mobile Sende-Empfangsstationen, dadurch gekennzeich net, daß sendeseitig in das Sprachsignal (ASS) die Sprachqualität des Sprachsignals (ASS) nicht in pseudozufällig sich ändernden Zeitabschnitten beeinträchtigende Tonimpulse (TI) eingeblendet werden, daß ferner empfangsseitig die hinsichtlich der sendenden Station synchronisierte empfangende Station lediglich bei möglichem Auftreten eines Tonimpulses für dessen Empfang aktiviert wird und daß die empfangenen Tonimpulse in ihrer Aufeinanderfolge einer Auswerteeinrichtung (AW) zugeführt werden, die bei wiederholtem Ausbleiben eines erwarteten Tonimpulses einen Alarm auslöst.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch ge kennzeichnet, daß ein das Sprachsignal (ASS) für die Übertragung eines Tonimpulses (TI) ausblendendes Fenster (F) eine Breite ≦ωτ¨ 20 msec aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Frequenz der Tonimpulse (TI) innerhalb des Sprachfrequenzbereiches liegt und und zwar an einer Stelle, an der die auf 1 Hz bezogene spektrale Energie des Sprachsignals Werte aufweist, die klein sind gegenüber dem entsprechenden maximalen Energiewert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum sendeseitigen Markieren und empfangsseitigen Erkennen der Fenster (F) für die Tonimpulse (TI) im Sprachsignal der in den Sende-Empfangsstationen für Verschlüsselungszwecke sowieso vorhandene Pseudozufallsgenerator (PNG) herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die sendeseitige Erzeugung der Tonfrequenz für die Tonimpulse (TI) sowie für die empfangsseitige Detektierung der Tonimpulse die für WechselstromTelegrafie in den Sende-Empfangsstationen sowieso vorhandenen entsprechenden Baugruppen herangezogen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Tonfrequenz für die Tonimpulse (TI) bei 1.6OO Hz liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangsseitige Auswerteeinrichtung (AW) zugleich mit der Auslösung eines Alarms die Verbindung durch Abschalten der empfangsseitigen Sprachausgabe (H) unterbricht.