NL8320187A - Werkwijze voor het vervormen van een spreeksignaal en inrichting voor het toepassen van deze werkwijze. - Google Patents

Description

, / , ./ VO 6026

Werkwijze voor het vervormen van een spreeksignaal en inrichting voor het toepassen van deze werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervormen van een spreeksignaal door het opnieuw rangschikken van fre-quentiebanden, een en ander zodanig, dat de spraak onbegrijpelijk wordt, waarbij de uitvinding tevens betrekking heeft op een inrich-5 ting voor het uitvoeren van deze werkwijze.

Er zijn verschillende methoden bekend om bij draadloze telecommunicatie een niet-gemachtigd meeluisteren lastig te maken. Een bepaalde werkwijze omvat de zogenaamde tijdcodering, waarbij een tijdinterval van het signaal in blokken met een bepaalde lengte wordt ver-10 deeld, welke blokken dan opnieuw worden gerangschikt en overgedragen.

Het karakter van de menselijke spraak en de wens om een geringe begrijpelijkheid in het vervormde signaal te verkrijgen leidt ertoe, dat de blokken niet te kort kunnen worden gemaakt. Langere blokken leiden namelijk tot een storende vertraging. Uit proeven is gebleken, 15 dat de vertraging, welke wordt geïntroduceerd door een codeerinrich-ting met een tolereerbaar geringe begrijpelijkheid van het vervormde signaal iets meer dan een seconde bedraagt, hetgeen bij duplexverbin-dingen zeer storend is.

Een andere wijze voor het vervormen van de spraak bestaat uit 20 de frequentiecodering, waarbij de signaalfrequenties eerst in een aantal banden worden verdeeld. De banden worden dan opnieuw gerangschikt, waarbij sommige van deze banden worden omgekeerd, voor het verschaffen van een onbegrijpelijk signaal.

Frequentiecodering is in principe een eenvoudige methode doch 25 vereist een dure en volumineuze filteruitrusting om een frequentieband door modulatie naar boven te transponeren, een bandbeperking uit te voeren en tenslotte een transponering naar beneden te bewerkstelligen.

De uitvinding beoogt te voorzien in een werkwijze, welke onder gebruik van goedkopere onderdelen dan die, welke reeds bekend zijn, 30 bijvoorbeeld door een geïntegreerde techniek, de begrijpelijkheid zodanig te beïnvloeden, dat een geschikte mate van beveiliging wordt verkregen.

De grondgedachte achter de uitvinding is, dat de periodieke herhaling van het signaalfrequentiespectrum bij bemonstering, dat op 8320187 -2- zichzelf bekend is en onder meer is beschreven in hoofdstuk 3 van de publicatie Digital Signal Processing, Uppenheim & Schafer, Prentice Hall, gebruikt wordt om de respectieve frequentiebanden zowel te verplaatsen als om te keren.

5 Daartoe wordt volgens de uitvinding het spreeksignaal door filteren in een aantal onderbanden gesplitst, worden van de onderbanden individueel steekproeven genomen bij een steekproeffrequentie, welke ten minste tweemaal zo groot is als de bandbreedte van de onderbanden voor het verschaffen van een aantal eerste spectra, elk met een 10 periodieke herhaling van de respectieve onderband, waarbij afwisselende steekproeven van polariteit worden omgekeerd voor het verschaffen van een aantal spectra, elk met een periodieke herhaling van de resp. onderband in omgekeerde vorm, en een gewenste onderband, overeenkomende met de oorspronkelijke onderband, doch, naar wens omgekeerd en/of 15 in de frequentieband verschoven, uit één van de twee typen spectra wordt uitgefilterd, en alle verkregen onderbanden bij elkaar worden opgeteld voor overdracht van het vervormde signaal.

De uitvinding zal onderstaard nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: 20 fig. 1 een illustratie van het principe van een bekende fre- quentiecodeermethode; fig. 2a, 2b delen van de theoretische basis waarop de uitvinding berust; fig. 3a-d diagrammen ter toelichting van de verschillende 25 stappen van de werkwijze; fig. 4a,b diagrammen ter toelichting van de omkering van de frequentieband; en fig. 5 een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding.

30 Fig. la toont het frequentiespectrum van een spraaksignaal.

Men verkrijgt een bevredigende codering indien de bandbreedte bijvoorbeeld in vier onderbanden wordt gesplitst en gekozen onderbanden naar de frequentiepositie van andere onderbanden worden bewogen en/of worden omgekeerd. Zoals uit fig. la blijkt, is de onderband 1 verschoven 35 naar de positie van de onderband 2, is de onderband 2 omgekeerd en naar de positie van de onderband 4 verschoven, is de onderband 3 slechts 8320187 -3- omgekeerd en is de onderband 4 omgekeerd en naar de positie van de onderband 1 verschoven. Het bezwaar van deze methode is, dat een modulatie van een band, bijvoorbeeld een band van 4000 Hz met een frequentie fj, welke aanmerkelijk hoger ligt dan de afknijpfrequentie van de 5 band, om de band naar boven,te transponeren, evenals het uitfilteren van de gewenste onderband, bijvoorbeeld met een breedte van 1000 Hz en tenslotte een modulatie met een frequentie f^ voor het naar beneden transponeren van de uitgefilterde onderband naar de beoogde positie vereist. Deze stappen vereisen een dure en volumineuze filteruitrus-10 ting en de uitvinding beoogt hetzelfde doel, als dat van de bekende inrichting, met meer eenvoudige en goedkopere middelen te bereiken.

De figuren 2a en 2b geven een toelichting op de theoretische basis van de uitvinding. Fig. 2a toont een signaal met de theoretische bandbreedte B, waarvan steekproeven worden genomen met een steekproef-15 frequentie f , waarbij de periodieke herhaling van het signaalfrequen-tiespectrum derhalve optreedt volgens fig. 2b. Indien de signaalband-breedte gelijk is aan de helft van de steekproeffrequentie, zullen de signaalfrequentiespectra om elkaar en de amplitudewaarden van naast elkaar gelegen banden ten opzichte van elkaar worden omgekeerd.

20 Bij wijze van voorbeeld wordt nu verondersteld, dat het fre quentiespectrum volgens fig. la een bandbreedte van 3000 Hz heeft en in vier onderbandbreedten van elk 750 Hz is gesplitst. Ter toelichting van het principe volgens de uitvinding wordt aangenomen, dat de onderband 2 naar de positie voor de onderband 4 wordt verschoven en boven-25 dien wordt omgekeerd. De onderband 2 wordt volgens fig. 3a uitgezeefd en bemonsterd bij een frequentie van 1500 Hz. Op deze wijze verkrijgt men een periodevorm van de onderband 2 met een periode van 1500 Hz, zoals blijkt uit fig. 3b, waarbij het minteken de omkering van de oorspronkelijke onderband aangeeft. Het spectrum in positie 4 moet worden 30 omgekeerd en voor dit doel zou het gehele spectrum volgens fig. 3c over 750 Hz worden verschoven.

Dit geschiedt door de tijdsteeksproeven met (-l)n overeenkomstig hoofdstuk 3 van de reeds genoemde publicatie Digital Signal Processing, Uppenheim & Schafer, Prentice Hall, te vermenigvuldigen.

35 Fig. 4a toont een aantal steekproefwaarden, genomen bij een steekproef-frequentie van 1500 Hz. Voor het verschaffen van de omkering, wordt van afwisselende steekproeven de polariteit omgekeerd, zoals blijkt 8320187 -4- uit fig. 4b. Door de vierde onderband uit dit periodieke spectrum, welke over 750 Hz is verschoven, uit te zeven, verkrijgt men een omkering evenals een verplaatsing van de onderband naar de positie 4.

Alle onderbanden worden op dezelfde wijze behandeld en daarna 5 tot een gemeenschappelijk signaal opgeteld.

Er wordt op gewezen, dat de noodzaak van een frequentiever-plaatsing van geval tot geval varieert. Indien bijvoorbeeld oneven onderbanden naar even posities moeten worden verschoven en omgekeerd, is geen frequentieverplaatsing nodig aangezien de omkering reeds bij 10 de periodevorming wordt verkregen.

Fig. 5 toont een inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding. De spraaksignalen worden toegevoerd aan steekproef filters 1 a- ld, welke bestemd zijn vaor de frequentiebanden 0-750, 1500-3000, 1500-2250 en 2250-3000 Hz. De filters worden bemonsterd 15 door steekproeforganen 7 bij een frequentie van 1500 Hz, hetgeen leidt tot het bovengenoemde periode spectrum. De filters zijn zodanig ontworpen, dat zij twee uitgangen hebben bij één waarvan de bemonsterde waarden optreden en bij de andere waarvan dezelfde bemonsterde waarden doch met afwisselend omgekeerde polariteit optreden. Alle filteruit-20 gangen 2a-2h zijn verbonden met een schakelmatrix 3, welke deze met één van vier banddoorlaatfilters 4a-4d kan verbinden, bestemd voor de respectieve frequentiebanden 0-750, 750-1500, 1500-2250, 2250-3000 Hz. Wanneer men zich het voorafgaande voorbeeld voor ogen houdt, waarbij de onderband 2 naar de positie 4 werd verschoven en omgekeerd, blijkt 25 hier, dat de tweede uitgang 2d van het filter 1b is verbonden met het filter 4d, dat bij de vierde positie in het spectrum behoort. Aangezien de uitgang 2d van het filter lb een periodiek spectrum verschaft waarvan de onderbanden zijn omgekeerd ten opzichte van de onderband, die via de filteringang wordt verkregen, zal het periodieke spectrum 30 daarvan onderbanden bezitten die zijn omgekeerd ten opzichte van de oorspronkelijke onderband en optreden bij de frequenties 750-1500, 2250-3000, 3750-4500 Hz enz. Het filter 4d zal derhalve de onderband van 2250-3000 Hz uitzeven. De uitgangssignalen van de vier filters 4a-4d worden alle toegevoerd aan een optelketen 5 voor het vormen van 35 een vervormde versie van het oorspronkelijke signaal. De contacten in de schakelmatrix 4 zijn aangegeven als relaiscontacten doch bestaan in 8320187 -5- werkelijkheid uit elektronische contacten, welke kunnen worden beïnvloed door elektronische besturingsorganen, bijvoorbeeld de microprocessor 6. Een wijze om een verder niet toegestaan meeluisteren lastiger te maken bestaat uit het wijzigen van de code volgens welke de 5 onderbanden.worden bewogen en omgekeerd, met uniforme of variabele tijdintervallen, hetgeen kan geschieden met behulp van de microprocessor 6.

Het decoderen van het gecodeerde signaal geschiedt analoog aan het codeerproces. Het verschil is, dat bij het decoderen het ont-10 vangen signaal aan de ingang van 'de filters la-ld wordt toegevoerd, waarbij de matrixcontacten overeenkomstig de heropbouwsleute1 worden ingesteld. Zo wordt bijvoorbeeld de uitgang 2h van het filter ld met de ingang van het filter 4b verbonden om de band 4 om te keren en naar de positie 2 te bewegen, en worden de uitgangssignalen van de 15 filters 4a-4d bij elkaar opgeteld. De codes aan de zend- en ontvang-zijden moeten natuurlijk met elkaar in overeenstemming zijn en elke wijziging moet gelijktijdig plaatsvinden. Het is derhalve duidelijk, dat de uitvinding zowel codering als decodering omvat.

Zoals reeds is vermeld, is een groot een voordeel, dat men 20 volgens de uitvinding verkrijgt, dat gebruik kan worden gemaakt van geïntegreerde technieken, bijvoorbeeld verbonden capaciteitsfliters, zogenaamde schakel-C-filters.

8 3 2 0 1 8 7

Claims (3)

1. Werkwijze voor het vervormen van een spraaksignaal door de frequentiebanden in dit signaal opnieuw te rangschikken en/of om te keren met het kenmerk, dat het spraaksignaal door filtering in een aantal onderbanden worden gesplitst, de onderbanden individueel worden 5 bemonsterd bij een steekproeffrequentie, welke ten minste tweemaal zo groot is als de bandbreedte van de onderbanden voor het verschaffen van een aantal eerste spectra, elk met een periodieke herhaling van de respectieve onderband, de polariteit van afwisselende steekproeven wordt omgekeerd voor het verschaffen van een aantal spectra, elk met 10 een periodieke herhaling van de respectieve onderband in omgekeerde vorm, een gewenste onderband, overeenkomende met de oorspronkelijke onderband, doch naar wens omgekeerd en/of in de frequentieband verschoven, uit één van de twee typen spectra wordt uitgezeefd, en alle verkregen onderband bij elkaar worden opgeteld voor overdracht van het 15 vervormde signaal.

2. Werkwij ze voor het opnJeuw opbouwen van een vervormd spraaksignaal, waarvan de frequentieband volgens conclusie 1 opnieuw is gerangschikt en/of omgekeerd met het kenmerk, dat de werkwijze volgens conclusie 1 wordt herhaald, de uit de twee genoemde typen spectra 20 uitgezeefde onderband wordt omgekeerd en/of wordt verschoven respectievelijk in overeenstemming met de plaats en toestand daarvan in het oorspronkelijke spraaksignaal.

3. Inrichting voor het vervormen of opnieuw opbouwen van een spraaksignaal volgens conclusie 1 of 2 gekenmerkt door een eerste aantal fil- 25 ters (la-ld), behorende bij de respectieve onderbanden en elk met een eerste en tweede uitgang, steekproeforganen (7), welke van het signaal in elk van de filters steekproeven nemen, zodat bij de eerste uitgangen een reeks bemonsterde waarden optreedt en bij de tweede uitgangen dezelfde waarden met afwisselend omgekeerde polariteit optreden, een 30 schakelnetwerk (3) om de uitgangssignalen van de filters toe te voeren aan de tweede groep filters (4a-4d), elk behorende bij een bepaalde frequentieband, en een optelketen (5) om de uit de tweede groep filters verkregen signalen tot een gemeenschappelijk signaal te combineren. 8320187 t -ΊΑ. Inrichting volgens conclusie 3 gekenmerkt door besturings- organen (6), die de verbinding -tussen de eerste (la-ld) en de tweede (4a-4d) groep filters via het schakelnetwerk (3) overeenkomstig een gekozen procedure besturen. 5 5. Inrichting volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat de filters gekoppelde capaciteitsfilters, zogenaamde schakel-C-filters zijn. 8320187