EP0313029A1 - Vorrichtung zur verschleierten Übertragung analoger Signale - Google Patents

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EP0313029A1
EP0313029A1 EP88117419A EP88117419A EP0313029A1 EP 0313029 A1 EP0313029 A1 EP 0313029A1 EP 88117419 A EP88117419 A EP 88117419A EP 88117419 A EP88117419 A EP 88117419A EP 0313029 A1 EP0313029 A1 EP 0313029A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
code
signal
signals
concealment
teg
Prior art date
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Ceased
Application number
EP88117419A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alfred Platt
Wolfgang Tschirk
Erik Dipl.-Ing. Mally
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG Oesterreich
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG Oesterreich
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AT278787A external-priority patent/AT393339B/de
Priority claimed from AT239288A external-priority patent/AT393055B/de
Application filed by Siemens AG Oesterreich, Siemens AG filed Critical Siemens AG Oesterreich
Publication of EP0313029A1 publication Critical patent/EP0313029A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K1/00—Secret communication
    • H04K1/04—Secret communication by frequency scrambling, i.e. by transposing or inverting parts of the frequency band or by inverting the whole band

Definitions

  • the invention relates to a device according to claim 1.
  • EP 136 681 describes a method for operating a device for the veiled transmission of analog signals. Protection against eavesdropping is provided in that the subscriber terminals generate the transmission code, but cannot evaluate it. The code is evaluated in the base stations, but they are not freely accessible. A subscriber terminal can therefore not be used to decrypt signals which are intended for another subscriber terminal.
  • the filters and modulators used to swap the frequency bands reduce the signal-to-noise ratio and high frequency requirements must be placed on them.
  • the manufacturing tolerance of the components reduces the quality of the signals after double concealment and unveiling if they are received by the second subscriber terminal.
  • the frequency band swapping can lead to the radio channel being overloaded, since the frequency spectrum does not have a uniform amplitude and the heights are raised in the radio part.
  • EP 28 688 describes a communication system in which audio frequency signals in the speech area are used to switch from clear to secret mode.
  • an audio frequency signal generator is acoustically coupled to the microphone of a telephone and offers a personal identification option.
  • the encryption key is not changed.
  • DE-OS 35 36 384 describes a radio system in which the signals to be veiled are predistorted and equalized after the veiling. In this way, the influence of a blurring frequency on the overdriving characteristic of the transmitted speech signal is eliminated.
  • the advantages of using the dynamic range in the transmission channel due to the elevation on the transmitter side are retained.
  • a de-emphasis downstream of the concealer and a pre-emphasis upstream of the de-concealer compensate for the height increase by means of the pre-emphasis already present on the transmitting side or the lowering of the de-emphasis existing on the receiving side.
  • the object of the invention is to prevent unauthorized eavesdropping by locating the band with the highest energy while improving the reproduction quality of a veiled transmitted signal. This is solved by claims 1 and 7.
  • the digital signal processing in the obfuscation circuit prevents loss of quality due to component tolerances in the frequency band swapping of speech signals.
  • the words remain easy to understand even if they are obscured by both subscriber terminals.
  • the concealment can be switched on or off at any time.
  • the heights are raised before the swap and lowered again after the swap. This facilitates retrofitting and prevents overdriving by raising the height in the subsequent radio section and makes it difficult to listen to the veiled signal, since the correct arrangement of the frequency bands can no longer be concluded due to the amplitude distribution.
  • the number of signal inputs and outputs of the obfuscation circuit is to be selected in accordance with the two-wire or four-wire transmission method. By using integrated circuits of digital technology, the obfuscation circuit is small and light.
  • the output value of the code transmitter is changed randomly and equally distributed at intervals of less than five seconds in order to make decoding more difficult with the aid of a frequency analysis.
  • the pilot tone transmitter is set to the center frequency of a band gap in the area of the audio frequency band and the audio frequency band is expanded to the higher frequencies by the width of the band gap.
  • the signal transmission is disguised independently of the switching signaling and the quality of the audio signal is not impaired.
  • the connection establishment does not require any modification. Switching to a different base station or a different voice channel with an upright connection between the subscriber terminals therefore does not influence the concealment.
  • the concealment circuit is included in a signal concealment unit that can be connected via an interface in the signal path to the subscriber terminal, to which a toggle switch and a function control display are available and / or a remote control for plugging the concealment is connected.
  • a signal concealment unit that can be connected via an interface in the signal path to the subscriber terminal, to which a toggle switch and a function control display are available and / or a remote control for plugging the concealment is connected.
  • the signal obfuscation unit is unplugged, the handset is plugged directly back into the handset and the cell phone remains functional.
  • the remote control it is possible to accommodate the signal concealment unit together with the handset in the trunk of a vehicle.
  • a signal concealment button is provided on a handset of the subscriber terminal in a mobile phone and the operation of the concealment is shown on a display of the handset.
  • the operation of the signal concealment during a conversation or a data transmission is possible with the least effort and the disturbance of the concentration, for example of a driver, is kept to a minimum.
  • a base station with digital signal processing is connected to a digital exchange and the output of the signal processor is connected directly to the output of the concealment circuit for digital forwarding of the received and unveiled signals, a conversion process from digital to analog signals is saved.
  • the voice or data signals can be forwarded directly to an ISDN exchange.
  • the invention further relates to a method according to claim 7, for use in devices according to one of claims 1-6.
  • This special shaping of the speech signal changes the spectral energy distribution so that its characteristics are lost. Not even a spectral analysis of the signal allows an unauthorized listener to draw conclusions about the code used for the frequency band exchange, since the veiled speech signal is in turn adapted to the shape of the natural speech signal.
  • the method according to the invention can also be used in already existing radio systems, since the disguised speech signal can be controlled in the same way as the non-disguised one.
  • Fig. 1 shows schematically the structure of a mobile phone system.
  • Both voice and data signals from mobile subscriber terminals TEG are transmitted to base stations BS by radio.
  • the called subscriber can have both a mobile subscriber terminal TEG and a stationary device that can be reached via telephone or data exchange.
  • the signals are concealed by coded frequency band swapping of four subbands. Since about 40% of the energy of human speech is in the range of 400 - 800 Hz, the spectral energy distribution is changed in a predistorter VV with 0 dB at 1000 Hz and 6 dB / octave.
  • a frequency band exchanger FBT exchanges the four bands for a code derived from a code generator CG from random numbers.
  • the energy spectrum of the veiled speech signal with interchanged and inverted frequency bands has an energy distribution similar to the clear speech signal.
  • An equalizer EZ lowers the heights of the veiled signal.
  • the high frequencies of the veiled speech signal are raised again in a transmitting part, thus producing an energy spectrum that is optimal for the transmitter.
  • the code is inserted into a band gap of the audio frequency band by a pilot tone transmitter PS after activation of the obfuscation circuit VS.
  • the band gap is about 200 Hz, and the upper part of the frequency band is shifted by this amount to higher frequencies.
  • a pilot tone receiver PE decrypts the code contained in the signal.
  • the veiled signal is in turn changed by the predistorter VV.
  • the order of the bands is in the frequency band exchanger FBT corrected according to the code and the equalizer EZ converts the energy distribution back to its original form.
  • This signal is forwarded to the called subscriber in clear text via switching centers. If the latter has also activated the concealment circuit VS of its subscriber terminal TEG for its radio link, its code transmitter CG generates a code that is independent of the subscriber terminal TEG of the calling subscriber.
  • the new concealment is carried out with the code of this subscriber terminal TEG in the same way as for the calling subscriber.
  • the concealment of the return channel from the base station BS to the subscriber takes place in the concealment circuit VS of the base station BS with the code stored in the pilot tone receiver PE.
  • the return signals are sent without pilot tone to the subscriber terminal TEG via predistorter VV, frequency band exchanger FBT and equalizer EZ. Since the encryption takes place with the same code that is used by the code transmitter CG to encrypt the other transmission direction, the subscriber terminal TEG does not require a pilot tone receiver PE.
  • the received return signals are unveiled via the predistorter VV with the code from the code transmitter CG in the frequency band exchanger FBT and converted back in the equalizer EZ.
  • the voice concealment takes place in the subscriber terminal TEG and the base station BS using digital signal processors DSP.
  • the inputs and outputs of the concealment circuits VS are equipped with analog / digital converters A / D.
  • the code is changed by the code transmitter CG at randomly distributed intervals of 0.8 - 4.2 seconds. Exchanging four frequency bands gives 384 possible codes. Since many of these combinations lead to signals with high residual intelligibility, only 256 codes are actually used.
  • the transmission of the pilot tone is constantly in the base station BS by decoupling of the audio frequency signal is monitored.
  • the obfuscation circuit VS is activated when a valid code is determined by the pilot tone receiver PE.
  • Fig. 2 shows the block diagram of the concealment circuit of the subscriber terminal. Encryption is activated by activating a relay R at the four inputs and outputs of the concealment circuit via the signal processor DSP. If the signal processor DSP fails, the relay R drops out and bridges the concealment circuit.
  • the signal to be concealed is present at the BE handset input. The signal is digitized in a coder / decoder module CD and pulse code modulated via a low-frequency adaptation NA.
  • the handset input BE is connected to a data bus DB and the signal processor DSP via a serial / parallel converter SP of an application-specific circuit IC. After the concealment, the signal is connected to the transmit output SA via the data bus DB, serial / parallel converter SP, coder / decoder module CD and low-frequency adaptation.
  • the signal passes through the concealment circuit from the transmit input SE to the handset output BA.
  • the procedural steps of predistortion, encryption and equalization are carried out for both transmission directions in the signal processor DSP.
  • the inputs and outputs are selected via a connection selection circuit AW, which is controlled by the signal processor DSP.
  • a clock generator TG in the IC circuit supplies the digital components with a central clock.
  • the obfuscation circuit of the base station is constructed essentially the same.
  • the relay R is omitted and the low-frequency adaptation NA is implemented for electrical isolation with transformer circuits.
  • the loop monitoring in the system is maintained with the help of a relay circuit.
  • the concealment circuit in the subscriber terminal can be built into the handset as an integrated version and operated via the handset. Retrofitting is made easier by a signal concealment unit as an additional device. It is plugged into the handset socket on the handset and has a socket for the handset itself.
  • the signal concealment unit contains an LED control signal and an actuation button. A remote control connection also enables them to be checked and operated when housed in the trunk of an automobile.

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Abstract

Eine Verschleierungsschaltung (VS) im Teilnehmerendgerät (TEG) eines Mobiltelefonsystems ist über einen Analog/Digital-Wandler (A/D) mit dem Signalweg verbunden. Das zu verschleiernde Signal wird digitalisiert und einem digitalen Signalprozessor (DSP) zugeleitet. Dieser enthält einen Vorverzerrer (VV) zur Höhenanhebung, der die charakteristische Energieverteilung der menschlichen Sprache verändert. Vier Frequenzbänder werden in einem Frequenzbandvertauscher (FBT) nach einem Code getauscht. Dieser wird von einem Codegeber (CG) erzeugt und über einen Pilottonsender (PS) im Audio-Frequenzband übertragen. Daher wird die vermittlungstechnische Signalisierung nicht beeinflußt. Ein Entzerrer (EZ) senkt die Höhen wieder ab. In einer Basisstation (BS) wird der Code von einem Pilottonempänger (PE) zur Entschleierung bereitgestellt. Signale von der Basisstation (BS) zum Teilnehmerendgerät (TEG) werden mit dem gleichen Code verschlüsselt. Die Teilnehmerendgeräte (TEG) erzeugen zwar den Code, entschlüsseln ihn aber nicht. Die Basisstationen (BS) entschlüsseln ihn, sind aber nur für befugtes Personal zugänglich.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1.
  • In der EP 136 681 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrich­tung zur verschleierten Übertragung analoger Signale beschrieben. Ein Abhörschutz ist dadurch gegeben, daß die Teilnehmerendgeräte den Übertragungscode erzeugen, ihn jedoch nicht auswerten können. In den Basisstationen wird der Code zwar ausgewertet, sie sind jedoch nicht frei zugänglich. Somit kann ein Teilnehmerendgerät nicht zur Entschlüsselung von Signalen verwendet werden, die für ein anderes Teilnehmerendgerät bestimmt sind.
  • Die zur Frequenzbandvertauschung verwendeten Filter und Modula­toren vermindern aber den Signal-Rauschabstand und an ihre Fre­quenzkonstanz sind hohe Anforderungen zu stellen. Die Herstel­lungstoleranz der Bauteile vermindert die Qualität der Signale nach zweifacher Ver- und Entschleierung, wenn sie vom zweiten Teilnehmerendgerät empfangen werden. Überdies kann bei Sprach­übertragung die Frequenzbandvertauschung zu einem Übersteuern des Funkkanals führen, da das Frequenzspektrum keine gleichmäßige Amplitude aufweist und im Funkteil die Höhen angehoben werden.
  • In der EP 28 688 ist ein Kommunikationssystem beschrieben, bei dem durch Tonfrequenzsignale im Sprachbereich von Klar- auf Ge­heimbetrieb umgeschaltet wird. Dazu wird ein Tonfrequenzsignal­geber akustisch an das Mikrofon eines Telefonapparates ange­koppelt und bietet eine persönliche Identifizierungsmöglichkeit. Der Verschlüsselungscode wird nicht geändert.
  • In The Bell System Technical Journal, Band 62, Nr. 1, Teil 1, Januar 1983, Seiten 47 -61 wird unter dem Titel "Analog voice privacy systems using TFSP scrambling: full duplex and half duplex" ein System zur Übertragung verschleierter Sprache beschrieben, dessen Verschleierungseinrichtung digital aufgebaut und mit einem Signalprozessor ausgestattet ist. Zur Frequenzsynchronisierung wird ein Ton mit 250 Hz ausgesendet. Die Verschleierung erfolgt durch Vertauschen von Sprachblöcken in Zeit und Frequenz. Mit Synchronimpulsen wird ein Verschleierungszyklus rückgesetzt und neu gestartet. Zur Entschleierung wird das Alter und die Reihen­folge aufeinanderfolgender Sprachblöcke verwendet, die durch einen Zufallszahlengenerator bestimmt wird.
  • In der DE-OS 35 36 384 ist ein Funksystem beschrieben, bei dem die zu verschleierten Signale vorverzerrt und nach der Verschlei­erung entzerrt werden. 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 senderseiti­ge Höhenanhebung bleibt erhalten. Eine dem Verschleierer nachge­schaltete Deemphase und eine 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-PS 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, bei einer verbesserten Wiedergabequalität eines verschleiert übertragenen Signals ein unbefugtes Mithören durch Lokalisieren des energiereichsten Ban­des zu verhindern. Dies wird durch die Patentansprüche 1 und 7 gelöst.
  • Die digitale Signalverarbeitung in der Verschleierungsschaltung verhindert eine Qualitätseinbuße durch Bauteiltoleranzen bei der Frequenzbandvertauschung von Sprachsignalen. Die Worte bleiben auch dann gut verständlich, wenn sie von beiden Teilnehmerendge­räten verschleiert werden. Die Verschleierung ist jederzeit ein- ­oder ausschaltbar. Vor der Vertauschung werden die Höhen ange­hoben und nach der Vertauschung wieder abgesenkt. Das erleichtert einen nachträglichen Einbau und verhindert ein Übersteuern durch die Höhenanhebung im anschließenden Funkteil und erschwert das Abhören des verschleierten Signals, da nicht mehr aufgrund der Amplitudenverteilung auf die richtige Anordnung der Frequenzbän­der geschlossen werden kann. Die Anzahl der Signalein- und -aus­gänge der Verschleierungsschaltung ist entsprechend dem Verfahren der Zwei-Draht- oder Vier-Draht-Übertragung zu wählen. Durch die Verwendung integrierter Schaltungen der Digitaltechnik ist die Verschleierungsschaltung klein und leicht aufgebaut.
  • Der Ausgabewert des Codegebers ist in Abständen von weniger als fünf Sekunden zufällig und gleichverteilt geändert, um das de­codieren mit Hilfe einer Frequenzanalyse weiter zu erschweren.
  • Es wird kein eigenes Signalisierungsverfahren benötigt, da der Pilottonsender auf die Mittenfrequenz einer Bandlücke im Bereich des Audio-Frequenzbandes eingestellt und das Audio-Frequenzband um die Breite der Bandlücke zu höheren Frequenzen erweitert ist. Dadurch erfolgt die Verschleierung der Signalübertragung unabhän­gig von der vermittlungstechnischen Signalisierung und die Quali­tät des Audiosignals wird nicht beeinträchtigt. Der Verbindungs­aufbau bedarf keiner Modifikation. Ein Umschalten auf eine andere Basisstation oder einen anderen Sprachkanal bei aufrechter Ver­bindung zwischen den Teilnehmerendgeräten beeinflußt daher die Verschleierung nicht.
  • Um den nachträglichen Einbau besonders bei einem Mobiltelefon bestehend aus Mobilteil und daran ansteckbarem Bedienhörer oder ansteckbarer Datenübertragungseinrichtung zu erleichtern, ist die Verschleierungsschaltung in einer Signalverschleierungseinheit enthalten, die über eine Schnittstelle im Signalweg an das Teil­nehmerendgerät anschließbar ist, an der ein Kippschalter und eine Funktionskontrollanzeige vorhanden ist und/oder eine Fernbedie­nung zur Betätigung der Verschleierung steckbar verbunden ist. Im Falle eines Defektes wird die Signalverschleierungseinheit ab­gesteckt, der Bedienhörer direkt am Mobilteil wieder angesteckt und die Fuktionstüchtigkeit des Mobiltelefons bleibt erhalten. Mit der Fernbedienung ist es möglich, die Signalverschleierungs­einheit gemeinsam mit dem Mobilteil auch im Kofferraum eines Fahr­zeuges unterzubringen.
  • Zur einfachen Bedienung ist bei einem Mobiltelefon eine Signalver­schleierungstaste an einem Bedienhörer des Teilnehmerendgerätes vorhanden und der Betrieb der Verschleierung an einem Anzeigefeld des Bedienhörers dargestellt. Die Betätigung der Signalver­schleierung während eines Gespräches oder einer Datenübertra­gung ist so mit geringstem Aufwand möglich und die Störung der Konzentration, beispielsweise eines Autofahrers, wird gering ge­halten.
  • Ist eine Basisstation mit digitaler Signalverarbeitung mit einer Digitalvermittlung verbunden und zur digitalen Weiterleitung der empfangenen und entschleierten Signale der Ausgang des Signal­prozessors direkt mit dem Ausgang der Verschleierungsschaltung verbunden, wird ein Umsetzvorgang von digitalen zu analogen Signa­len eingespart. Durch Digitalisierung mit Pulscodemodulation kön­nen die Sprach- oder Datensignale direkt an eine ISDN-Vermittlungs­stelle weitergeleitet werden.
  • Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren nach Patentanspruch 7, zur Anwendung in Vorrichtungen nach einem der Patentansprüche 1 - 6.
  • 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 Sprach-­signal 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 auszusteuern 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 und von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild des funktionalen Auf­baues des Ausführungsbeispieles und
    • Fig. 2 ein Blockschaltbild der Verschleierungsschaltung.
  • Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Mobiltelefonsystems. Dabei werden sowohl Sprach- wie auch Datensignale von mobilen Teilnehmerendgeräten TEG über Funk an Basisstationen BS über­mittelt. Der gerufene Teilnehmer kann sowohl über ein mobiles Teilnehmerendgerät TEG als auch über ein über Telefon- oder Datenvermittlung erreichbares stationäres Gerät verfügen. In einer Verschleierungsschaltung VS werden die Signale durch co­dierte Frequenzbandvertauschung von vier Teilbändern verschlei­ert. Da sich etwa 40 % der Energie der menschlichen Sprache im Bereich von 400 - 800 Hz befindet, wird die spektrale Energie­verteilung in einem Vorverzerrer VV mit 0 dB bei 1000 Hz und 6 dB/Oktave verändert. Ein Frequenzbandvertauscher FBT vertauscht die vier Bänder nach einem von einem Codegeber CG aus Zufalls­zahlen abgeleiteten Code. Da durch die Vorverzerrung die charak­teristische Verteilung der Energie der menschlichen Sprache unter­drückt wird, läßt auch eine Spektralanalyse des verschleierten Signals keine Rückschlüsse auf den verwendeten Code zu. Nunmehr weist das Energiespektrum des verschleierten Sprachsignals mit vertauschten und invertierten Frequenzbändern eine dem klaren Sprachsignal ähnliche Energieverteilung auf. Ein Entzerrer EZ senkt die Höhen des verschleierten Signales ab. In einem Sende­teil werden die hohen Frequenzen des verschleierten Sprachsignals erneut angehoben, womit ein für den Sender optimales Energie­spektrum erzeugt wird. Im Teilnehmerendgerät TEG wird der Code von einem Pilottonsender PS nach Aktivierung der Verschleierungs­schaltung VS in eine Bandlücke des Audio-Frequenzbandes einge­fügt. Die Bandlücke beträgt etwa 200 Hz, und der obere Teil des Frequenzbandes ist um diesen Betrag zu höheren Frequenzen hin verschoben.
  • In der Verschleierungsschaltung VS der Basisstation BS entschlüs­selt ein Pilottonempfänger PE den im Signal enthaltenen Code. Das verschleierte Signal wird wiederum vom Vorverzerrer VV verändert. Im Frequenzbandvertauscher FBT wird die Reihenfolge der Bänder nach dem Code richtiggestellt und vom Entzerrer EZ wird die Ener­gieverteilung in die ursprüngliche Form rückgewandelt. Dieses Signal wird über Vermittlungsstellen im Klartext an den gerufenen Teilnehmer weitergeleitet. So dieser für seine Funkstrecke gleich­falls die Verschleierungsschaltung VS seines Teilnehmerendgerätes TEG aktiviert hat, erzeugt dessen Codegeber CG einen vom Teilneh­merendgerät TEG des rufenden Teilnehmers unabhängigen Code. Die neuerliche Verschleierung erfolgt mit dem Code dieses Teilnehmer­endgerätes TEG auf gleiche Weise wie beim rufenden Teilnehmer.
  • Die Verschleierung des Rückkanals von der Basisstation BS zum Teilnehmer erfolgt in der Verschleierungsschaltung VS der Basis­station BS mit dem im Pilottonempfänger PE gespeicherten Code. Über Vorverzerrer VV, Frequenzbandvertauscher FBT und Entzerrer EZ werden die Rücksignale ohne Pilotton an das Teilnehmerendgerät TEG gesendet. Da die Verschlüsselung mit demselben Code erfolgt, der vom Codegeber CG zur Verschlüsselung der anderen Übertragungs­richtung verwendet wird, benötigt das Teilnehmerendgerät TEG kei­nen Pilottonempfänger PE. Die empfangenen Rücksignale werden über den Vorverzerrer VV mit dem Code aus dem Codegeber CG im Frequenz­bandvertauscher FBT entschleiert und im Entzerrer EZ rückgewandelt.
  • Da eine hohe Sprachqualität insbesondere bei zweimaliger Ver­schleierung zu gewährleisten ist, erfolgt die Sprachverschleie­rung im Teilnehmerendgerät TEG und der Basisstation BS durch digitale Signalprozessoren DSP. Die Ein- und Ausgänge der Ver­schleierungsschaltungen VS sind mit Analog/Digital-Wandlern A/D bestückt. Um ein Entschlüsseln durch Abhörgeräte unmöglich zu machen, wird der Code in zufällig verteilten Intervallen von 0,8 - 4,2 sec durch den Codegeber CG geändert. Die Vertauschung von vier Frequenzbändern ergibt 384 mögliche Codes. Da viele dieser Kombinationen zu Signalen mit hoher Restverständlichkeit führen, werden nur 256 Codes tatsächlich verwendet. Das Aussenden des Pilottons wird in der Basisstation BS ständig durch Auskoppeln des Audio-Frequenzsignals überwacht. Die Verschleierungsschaltung VS wird aktiviert, wenn ein gültiger Code vom Pilottonempfänger PE ermittelt wird.
  • Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild der Verschleierungsschaltung des Teilnehmerendgerätes. Das Zuschalten der Verschlüsselung erfolgt durch Aktivieren eines Relais R an den vier Ein- bzw. Ausgängen der Verschleierungsschaltung über den Signalprozessor DSP. Bei Ausfall des Signalprozessors DSP fällt das Relais R ab und über­brückt die Verschleierungsschaltung. Das zu verschleiernde Signal liegt am Bedienhörereingang BE an. Über eine Niederfrequenzan­passung NA wird das Signal in einem Coder/Decoder-Baustein CD digitalisiert und pulscodemoduliert. Über einen Seriell/Parallel- ­Umsetzer SP eines anwendungsspezifischen Schaltkreises IC ist der Bedienhörereingang BE mit einem Datenbus DB und dem Signalpro­zessor DSP verbunden. Nach der Verschleierung wird das Signal über den Datenbus DB, Seriell/Parallel-Umsetzer SP, Coder/Decoder- ­Baustein CD und Niederfrequenzanpassung mit dem Sendeausgang SA verbunden.
  • In Rückrichtung durchläuft das Signal die Verschleierungsschal­tung vom Sendeeingang SE zum Bedienhörerausgang BA.
  • Die Verfahrensschritte der Vorverzerrung, Verschlüsselung und Ent­zerrung werden für beide Übertragungsrichtungen im Signalprozessor DSP vorgenommen. Die Auswahl der Ein- bzw. Ausgänge erfolgt über eine Anschlußwahlschaltung AW, die vom Signalprozessor DSP ge­steuert wird. Ein Taktgenerator TG im Schaltkreis IC versorgt die digitalen Bauelemente mit einem zentralen Takt.
  • Die Verschleierungsschaltung der Basisstation ist im wesentlichen gleich aufgebaut. Das Relais R entfällt und die Niederfrequenzan­passung NA ist zur galvanischen Trennung mit Übertragerschaltungen realisiert. Außerdem wird die im System vorhandene Schleifenüber­wachung mit Hilfe einer Relaisschaltung aufrechterhalten.
  • Die Verschleierungsschaltung im Teilnehmerendgerät kann als inte­grierte Version im Mobilteil eingebaut sein und über den Bedien­hörer betätigt werden. Das Nachrüsten wird durch eine Signalver­schleierungseinheit als Zusatzgerät erleichtert. Es wird in die Buchse des Bedienhörers am Mobilteil gesteckt und weist selbst eine Buchse für den Bedienhörer auf. Die Signalverschleierungs­einheit enthält ein LED-Kontrollsignal und eine Betätigungstaste. Ein Fernbedienungsanschluß ermöglicht auch deren Kontrolle und Betätigung bei Unterbringung im Kofferraum eines Automobils.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur verschleierten Übertragung analoger Signale in Übertragungssystemen mit mindestens einem drahtlos erreichbaren Teilnehmerendgerät (TEG), in dem ein Codegeber (CG) zur Erzeugung eines aus Zufallszahlen abgeleiteten Codes und eine Verschlei­erungsschaltung (VS) zur codierten Frequenzbandvertauschung der zu sendenden Signale enthalten ist und deren Codegeber (CG) mit einem Pilottonsender (PS) zur Übertragung des Codes an eine eben­falls eine Verschleierungsschaltung (VS) enthaltende Basisstation (BS) verbunden ist, die nur für autorisiertes Personal zugänglich ist und in der ein Pilottonempfänger (PE) zur Auswertung und Be­reitstellung des Codes und eine Verschleierungsschaltung (VS) zur Entschleierung der empfangenen Signale vorhanden ist, wobei der Pilottonsender (PS) ständig in Betrieb ist und die von der Basis­station (BS) an das Teilnehmerendgerät (TEG) gesendeten Signale mit demselben Code verschleiert sind, der im Pilotton enthalten ist, wobei mit den Signaleingängen (BE,SE) der Verschleierungs­schaltung (VS) des Teilnehmerendgerätes (TEG) und den Signalein­gängen der Verschleierungsschaltung (VS) der Basisstation (BS) je ein die Signale digitalisierender Analog/Digital-Wandler (A/D) verbunden ist, an dessen Digitalausgang ein digitaler Signalpro­zessor (DSP) angeschlossen ist, der die höheren Frequenzen der Signale anhebt, der im Teilnehmerendgerät (TEG) den Codegeber (CG) und den Pilottonsender (PS) und in der Basisstation (BS) den Pilottonempfänger (PE) enthält, der die Frequenzbänder der Signa­le nach dem Code vertauscht und die höheren Frequenzen der Signa­le absenkt und dessen Ausgang mit dem Digitaleingang des Analog/­Digital-Wandlers (A/D) verbunden ist, dessen Analogausgang ein Signalausgang der Verschleierungsschaltungen (VS) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Ausgabewert des Codegebers (CG) in Abständen von weniger als fünf Sekunden zufällig und gleichver­teilt geändert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Pilottonsender (PS) auf die Mittenfrequenz einer Bandlücke im Bereich des Audio-Frequenz­bandes eingestellt und das Audio-Frequenzband um die Breite der Bandlücke zu höheren Frequenzen erweitert ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleierungsschaltung (VS) in einer Signalverschleierungseinheit enthalten ist, die über eine Schnittstelle im Signalweg an das Teilnehmerendgerät (TEG) anschließbar ist, an der ein Kippschalter und eine Funktionskon­trollanzeige vorhanden ist und/oder eine Fernbedienung zur Betä­tigung der Verschleierung steckbar vebunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Mobiltelefon eine Signalverschleierungstaste an einem Bedienhörer des Teilnehmer­endgerätes (TEG) vorhanden ist und der Betrieb der Verschlei­erung an einem Anzeigefeld des Bedienhörers dargestellt ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Basisstation (BS) mit digitaler Signalverarbeitung mit einer Digitalvermittlung verbun­den und zur digitalen Weiterleitung der empfangenen und entschlei­erten Signale der Ausgang des Signalprozessors (DSP) direkt mit dem Ausgang der Verschleierungsschaltung (VS) verbunden ist.
7. Verfahren zur Verschleierung von über Funk zwischen zwei Stationen übertragenen Sprachsignalen, die senderseitig vor­verzerrt, verschleiert, entzerrt und zur Absendung nochmals vorverzerrt werden und empfangsseitig zur Kompensation der Vorverzerrung der Absendung entzerrt, wiederum vorverzerrt, entschleiert und entzerrt werden, wobei 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.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Sprachsignale von 0 dB bei 1000 Hz um etwa 6 dB je Oktave ver- bzw. entzerrt werden.
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