PL174895B1

PL174895B1 - Sposób i urządzenie do szyfrowania i deszyfrowania sygnału mowy

Info

Publication number: PL174895B1
Application number: PL94314289A
Authority: PL
Inventors: Wolfram Busching; Erhard Schlenker; Günter Spahlinger
Original assignee: Litef Gmbh
Priority date: 1993-11-19
Filing date: 1994-11-09
Publication date: 1998-09-30
Also published as: JPH09501291A; HUT74262A; DE4339464A1; TW252241B; AU8141394A; ATE169787T1; SG54159A1; DE4339464C2; ZA949167B; EP0729678B1; SK63096A3; WO1995015627A1; FI962106A; DE59406692D1; PL314289A1; KR960706244A; CZ143896A3; FI962106A0; EP0729678A1; US5778073A

Abstract

1 . Sposób szyfrowania i deszyfrowania sygnalu mowy, w któ- rym po stronie nadawczej przeksztalca sie analogowy sygnal mowy na postac cyfrowa i przesyla sie w kanale transmisyjnym równocze- snie z sygnalem pilotujacym, zas po stronie odbiorczej sygnaly te odbiera sie, deszyfrowuje i przeksztalca na powrót na analogowy sygnal mowy, znamienny tym, ze po stronie nadawczej prze- ksztalcony na postac cyfrowa sygnal mowy przetwarza sie na pier- wszy sygnal zespolony za pomoca pierwszego zespolonego filtru wejsciowego, którego szerokosc pasma odpowiada szerokosci pas- ma kanalu transmisyjnego, moduluje sie fazowo pierwszy sygnal zespolony i sygnal pilotujacy za pomoca pierwszego i drugiego syg- nalów kodujacych, sterowanych liczbami losowymi i nastepnie zmodulowane fazowo sygnaly laczy sie addytywnie do postaci za- szyfrowanego sygnalu uzytecznego, po czym sygnal uzyteczny przesyla sie sekwencyjnie przez pierwszy zespolony filtr wyjscio- wy wraz z preambula, do synchronizacji i korekcji sygnalu uzytecz- nego po stronie odbiorczej, jako drugi sygnal zespolony bedacy rzeczywistym sygnalem wyjsciowym, który po przeksztalceniu na postac analogowa przesyla sie do ukladu dopasowujacego sygnal nadawany, zas po stronie odbiorczej sygnal odebrany, po prze- ksztalceniu na postac cyfrowa, przetwarza sie na trzeci sygnal ze- spolony za pomoca drugiego zespolonego filtru wejsciowego, którego szerokosc pasma odpowiada szerokosci pasma kanalu transmisyjnego, nastepnie na podstawie tego trzeciego sygnalu ze- spolonego i w czasie trwania fazy rozpoznania preambuly dokonuje sie synchronizacji zegara dla sygnalu pilotujacego wytwarzanego i podlegajacego modulacji fazowej po stronie odbiorczej, w sekwen- cji losowej inicjalizowanej przez preambule,............................ PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do szyfrowania i deszyfrowania sygnału mowy.

Znanych jest szereg typowych rozwiązań w zakresie szyfrowania i deszyfrowania sygnału mowy. W jednym z nich sygnały mowy przekształca się na postać cyfrową, koduje się wartości cyfrowe oraz przesyła się jejako dane cyfrowe przy użyciu modemu. W tym rozwiązaniu zwykle te same kanały musząbyć użyte do transmisji danych cyfrowych,jak i dla mowy nieszyfrowanej. Z uwagi na to, że kanały te mają ograniczoną szerokość pasma przenoszenia, niezbędne jest stosowanie metod redukcji danych. Jednak po rekonstrukcji, tych zredukowanych danych w części odbiorczej, nie jest możliwa identyfikacja w niezawodny sposób osoby mówiącej.

W innym znanym rozwiązaniu zapamiętuje się sekwencje sygnałów mowy, dokonuje się podziału sekwencji na pewnąliczbę mniejszych przedziałów czasowych oraz prowadzi się transmisję tych podsekwencji w kolejności innej niż pierwotna. Jednakże z przyczyn fizjologicznych liczba i czas trwania podprzedziałów może być zmieniana tylko w ściśle ograniczonych zakresach. Prowadzi to do tego, że nadany sygnał daje się prosto dekodować. Przejścia, między zamienionymi podprzedziałami, ogólnie nie mogą być zrekonstruowane w części odbiorczej we właściwej fazie, dlatego też może być słyszalne obniżeniejakości sygnału w porównaniu z mową nieszyfrowaną. Ponadto w znanej metodzie występuje wyczuwalne opóźnienie między mową a transmisją sygnału, które w pewnych typach kanałów transmisyjnych prowadzi do efektów echa, przeszkadzającego mówiącej osobę.

Znane jest także rozwiązanie polegające na podziale pasma widmowego, które ma być nadane, na mniejsze podpasma oraz przesyłaniu sygnału, który uzyskuje się poprzez wymianę podpasm widmowych. Także w tym przypadku przyczyn fizjologicznych liczba i szerokość pasma podprzedziałów widmowych jest ustalona w ściśle ograniczonych zakresach. Prowadzi to do tego, że możliwe jest łatwe dekodowanie nadanego sygnału. Nieuniknione nakładania się pasm filtrów wymaganych do wytwarzania i rekonstrukcji podwidma, prowadząjednak do pogarszania się jakości transmisji.

W rozwiązaniu, w którym następuje inwersja pasma częstotliwości, to znaczy następuje odwrócenie wysokich i niskich częstotliwości widma częstotliwości akustycznej, które ma być nadane, przy użyciu urządzenia rozpraszającego o ustalonym albo zmiennym charakterze pracy, dekodowanie nadanego sygnału możliwe jest za pomocą względnie niskich nakładów technicznych. Pozostaje jednak wysoka szczątkowa zrozumiałość zaszyfrowanego sygnału, przy czym

174 895 osoby przeszkolone w prowadzeniu nasłuchu mogąprowadzić nasłuch transmisji nawet bez pomocy technicznej.

Z kolei w rozwiązaniach będących kombinacją różnych znanych rozwiązań uzyskuje się poprawę zabezpieczenia przed deszyfrowaniem,jednakże prowadzi też do sumowania się niekorzystnych właściwości takich, jak pogorszenie się stosunku sygnał-szum oraz ograniczenie do małej liczby prostych konfiguracji kanałów transmisyjnych.

Bardziej konkretne rozwiązanie z zakresu szyfrowania sygnałów analogowych jest ujawnione w opisie Europejskiego Urzędu Patentowego nr 0 313 029. W opisie tym jest przedstawione urządzenie do szyfrowanej transmisji sygnałów analogowych w systemie transmisyjnym z co najmniej jednym dostępnym bezprzewodowo abonenckim urządzeniem końcowym, w którym znajduje się zadajnik kodu do generacji kodów wyprowadzanych z liczb przypadkowych, i układ szyfrujący do kodowanej zamiany pasm częstotliwości nadawanych sygnałów, przy czym zadajnik kodów połączony jest z nadajnikiem tonu pilotowego do transmisji kodu do stacji bazowej również zawierającej układ szyfrujący, która dostępnajest tylko dla personelu upoważnionego i w której znajduje odbiornik tonu pilotowego, do analizy i przygotowania kodu, i urządzenie szyfrujące do rozszyfrowania odebranych sygnałów. W znanym urządzeniu nadajnik tonu pilotowego pracuje w trybie ciągłym i sygnały nadawane przez stację bazową do abonenckiego urządzenia końcowego szyfrowane sątym samym kodem, który zawartyjest w tonie pilotowym, przy czym z każdym z wejść sygnałowych układu szyfrującego stacji bazowej połączonyjest zamieniający sygnał na postać cyfrową przetwornik analogowo-cyfrowy, do którego wyjścia cyfrowego dołączony jest cyfrowy procesor sygnałowy, który w abonenckim urządzeniu końcowym, zawiera zadajnik kodu, a w stacji bazowej zawiera odbiornik tonu pilotowego, który zgodnie z kodem zamienia pasma częstotliwościowe sygnału i obniża wyższe częstotliwości sygnałów, przy czym wyjście połączone jest z wejściem cyfrowym przetwornika analogowo-cyfrowego, którego wyjście analogowe jest wyjściem sygnałowym układów szyfrujących.

W opisie tymjest także ujawniony sposób szyfrowania przekazywanych drogąradiowąmiędzy dwiema stacjami sygnałów mowy, które po stronie nadawczej podawane działaniu preemfazy, są szyfrowane, poddawane działaniu deemfazy i do nadawania ponownie poddawane działaniu preemfazy, a po stronie odbiorczej dla skompensowania preemfazy nadawczej są poddawane działaniu deemfazy, ponownie poddawane działaniu preemfazy, deszyfrowane i poddawane działaniu deemfazy. Wyższe częstotliwości widma sygnałowego przed zaszyfrowaniem bądź rozszyfrowaniem są przez preemfazę podnoszone do, w przybliżeniu, równomiernego rozkładu energetycznego i po zaszyfrowaniu bądź rozszyfrowaniu przez deemfazę obniżane są o jednakową wartość.

Z kolei w niemieckim opisie patentowym nr 31 29 911 opisano generator pseudolosowy, który pozwala na szybkąwymianę kodu. Ciągi pseudolosowe wykorzystywane są do sterowania przełączników fazowych w celu ekspandowania pasm. Dzięki temu osiąga się zwiększenie zwiększonej szerokości pasm. Stosowany przy tym sposób synchronizowania ogranicza się do sposobów ekspandowania pasm. Dzięki powiększonej szerokości pasma można przetransmitować większą ilość informacji niż w sygnale oryginalnym. W wyniku tego można po stronie odbiorczej metodą korelacyjną odtworzyć położenie fazowe sygnału przełączającego. Jednakże w ten sposób ułatwia się nieupoważnione odzyskiwanie sygnału klucza.

W następnym opisie Europejskiego Urzędu Patentowego nr 0 204 226 ujawniono sposób rozpoznawania zabezpieczonego kluczem telegramu, w celu uniemożliwienia celowego zakłócania transmisji, przy czym ten znany sposób nadaje się do stosowania jako dodatkowy, wraz ze znanymi sposobami, do szyfrowania i deszyfrowania mowy.

Istotą sposobu szyfrowania i deszyfrowania sygnału mowy, w którym po stronie nadawczej przekształca się analogowy sygnał mowy na postać cyfrową i przesyła się w kanale transmisyjnym równocześnie z sygnałem pilotującym, zaś po stronie odbiorczej sygnały te odbiera się, deszyfrowuje i przekształca na powrót na analogowy sygnał mowy, jest to, że po stronie nadawczej przekształcony na postać cyfrową sygnał mowy przetwarza się na pierwszy sygnał zespolony za pomocą pierwszego zespolonego filtru wejściowego, którego szerokość pasma odpowiada

174 895 szerokości pasma kanału transmisyjnego, moduluje się fazowo pierwszy sygnał zespolony i sygnał pilotujący za pomocąpierwszego i drugiego sygnałów kodujących, sterowanych liczbami losowymi i następnie zmodulowane fazowo sygnały łączy się addytywnie do postaci zaszyfrowanego sygnału użytecznego, po czym sygnał użyteczny przesyła się sekwencyjnie przez pierwszy zespolony filtr wyjściowy wraz z preambułą, do synchronizacj i i korekcj i sygnału użytecznego po stronie odbiorczej, jako drugi sygnał zespolony będący rzeczywistym sygnałem wyjściowym, który po przekształceniu na postać analogową przesyła się do układu dopasowującego sygnał nadawany. Po stronie odbiorczej sygnał odebrany, po przekształceniu na postać cyfrową, przetwarza się na trzeci sygnał zespolony za pomocą drugiego zespolonego filtru wejściowego, którego szerokość pasma odpowiada szerokości pasma kanału transmisyjnego, następnie na podstawie tego trzeciego sygnału zespolonego i w czasie trwania fazy rozpoznania preambuły dokonuje się synchronizacji zegara dla sygnału pilotującego wytwarzanego i podlegającego modulacji fazowej po stronie odbiorczej, w sekwencji losowej inicjalizowanej przez preambułę, oraz oblicza się współczynniki korekcyjne dla filtru korekcyjnego po stronie odbiorczej i następnie inicjalizuje się fazę deszyfrowania sygnału użytecznego, w której oddziela się zaszyfrowany sygnał użyteczny od nałożonego po stronie nadawczej zmodulowanego fazowo sygnału pilotującego poprzez łączenie z synchronizowanym modulowanym fazowo sygnałem pilotującym wytwarzanym po stronie odbiorczej, uzyskiwany zmodulowany fazowo, zaszyfrowany cyfrowy sygnał mowy deszyfruje się przy pomocy sygnału kodowego, który powstaje po stronie odbiorczej i jest sterowany impulsami zegarowymi na podstawie preambuły, oraz przesyła się przez drugi zespolony filtr wyjściowy jako czwarty sygnał zespolony będący rzeczywistym sygnałem wyjściowym, który po przekształceniu na postać analogową przesyła się do układu dopasowującego sygnał odbierany.

Korzystnie jako zespolone filtry wejściowe i wyjściowe stosuje się filtry Hilberta wyższego rzędu.

Korzystnie po stronach nadawczej i odbiorczej częstotliwość próbkowania -zmniejsza się po zespolonych filtrach wejściowych, zaś częstotliwość próbkowania zwiększa się przed zespolonymi filtrami wyjściowymi, przy czym zmniejszenie częstotliwości próbkowania przeprowadza się ze współczynnikiem całkowitoliczbowym, zwłaszcza ze współczynnikiem 1:3, zaś zwiększenie częstotliwości próbkowania przeprowadza się również zgodnie ze współczynnikiem całkowitoliczbowym, zwłaszcza ze współczynnikiem 3:1, przy czym jako zespolone filtry wejściowe i wyjściowe stosuje się filtry rekursywne wyższego rzędu.

Korzystnie preambułę nadaje się okresowo w ustalonej ramce czasowej, przy czym na czas trwania preambuły wygasza się zaszyfrowany sygnał mowy, zaś czas trwania ramki czasowej ustała się na kilka sekund, zwłaszcza od 3 do 10 sekund, czas trwania preambuły ustala się jako wielokrotność 10 milisekund, zwłaszcza około 200 milisekund.

Korzystnie podczas odbioru preambuły bada się po stronie odbiorczej właściwości kanału transmisyjnego, po czym na tej podstawie określa się współczynniki dla filtru korekcyjnego po stronie odbiorczej oraz wykrywa się po stronie odbiorczej koniec każdej nadanej preambuły i ponownej synchronizacji, po czym prowadzi się, z wykorzystaniem uzyskanego sygnału, proces deszyfrowania sygnału użytecznego.

Korzystnie według wynalazku sterowaną liczbami losowymi modulację fazową cyfrowego sygnału mowy oraz sygnału pilotującego przeprowadza się z wykorzystaniem różnych generatorów liczb losowych, zaś punkt startowy generatora liczb losowych względnie generatorów po stronie odbiorczej dobiera się jako zmienny w obrębie preambuły.

Istotąurządzenia do szyfrowania i deszyfrowania sygnału mowy, według wynalazku, zbudowanego zjednostki czołowej do przekształcania na postać cyfrowąsygnału mowy i dopasowania nadawanego sygnału do kanału transmisyjnego zjednej strony i/lub przekształcania na postać cyfrową odebranego sygnału i dopasowania odbieranego sygnału skorygowanego do urządzenia odtwarzającego mowę z drugiej strony, jest to, że po stronie nadawczej zawiera generator sygnału kodowego z generatorem liczb losowych, którego wyjście jest dołączone do wejścia pierwszego modulatora fazy i, do którego drugiego wejścia jest dołączone wyjście jednostki

174 895 czołowej, oraz generator sygnału pilotującego, którego wyjście jest dołączone do wejścia drugiego modulatora fazy, przy czym sygnały z wyjść pierwszego modulatora fazy i drugiego modulatora fazy są łączone addytywnie w sumatorze, którego wyjście jest dołączone do pierwszego wejścia przełącznika, generator preambuły jest dołączony do drugiego wejścia przełącznika a wyjście przełącznika jest dołączone do wejścia jednostki czołowej. Po stronie odbiorczej zawiera dołączony do wyjścia jednostki czołowej filtr korekcyjny, do którego z kolei jest przyłączony układ rozpoznawania preambuły, oraz zawiera następnie układ synchronizacji zegara z generatorem tonu pilotującego dołączony do wyjścia filtru korekcyjnego, przy czym jedno wyjście generatora tonu pilotującego jest połączone z wyjściem filtru korekcyjnego w układzie mnożącym, który dostarcza sygnał korekcji zegara, zaś drugie wyjście generatora tonu pilotującego i wyjście kolejnego generatora liczb losowych sądołączone do wejść następnego modulatora fazy, przy czym sygnał z wyjścia tego modulatora fazy jest łączony subtraktywnie z sygnałem z wyjścia filtru korekcyjnego w kolejnym sumatorze, którego wyjście jest dołączone poprzez demodulator fazy do wejścia jednostki czołowej.

Korzystnie po stronie nadawczej zawiera pierwszy układ zmniejszania częstotliwości próbkowania, któryjest dołączony do wyjściajednostki czołowej poprzez pierwszy zespolony filtr wejściowy, zaś po stronie nadawczej zawiera pierwszy układ zwiększania częstotliwości próbkowania, któryjest dołączony do wejściajednostki czołowej poprzez pierwszy zespolony filtr wyjściowy, przy czym współczynnik zmniejszania częstotliwości próbkowania pierwszego układu /31/ zmniejszania częstotliwości próbkowania oraz współczynnik zwiększania częstotliwości pierwszego układu /36/ zwiększania częstotliwości próbkowania są dobrane i równe co do wartości, przy czym wartość ta jest liczbą całkowitą, korzystnie równą “3”.

Korzystnie po stronie odbiorczej zawiera drugi układ zmniejszania częstotliwość próbkowania, któryjest dołączony do wyjściajednostki czołowej poprzez drugi zespolony filtr wejściowy, zaś po stronie odbiorczej zawiera drugi układ zwiększania częstotliwość próbkowania, który jest dołączony do wejścia jednostki czołowej poprzez drugi zespolony filtr wyjściowy, przy czym współczynnik zmniejszania częstotliwości próbkowania drugiego układu zmniejszania częstotliwości próbkowania oraz współczynnik zwiększania częstotliwości drugiego układu zwiększania częstotliwości próbkowania są dobrane i równe co do wartości, przy czym wartość ta jest liczbą całkowitą, korzystnie równą “3”.

Korzystnie generator liczb losowych po stronie nadawczej i generator liczb losowych po stronie odbiorczej stanowią obwody dostarczania wartości losowych /r(n)/ zgodnie z metodą kongruencji liniowej, według wzoru r(n) = (a · r(n-1) + c) mod m, gdzie n = 1,2,..., są liczbami całkowitymi, a i c oznaczają stałe całkowite oraz m oznacza liczbę dobieraną, przy czym wartości stałych całkowitych wynoszą dla a = 1664525 i c = 32767, zaś dla m wartość jest równa 2³².

Korzystnie do wyjścia układu mnożącego jest dołączony układ uśredniania, zaś zespolony filtr jest filtrem Hilberta.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig.1 przedstawia schemat blokowy modułu szyfrowania/deszyfrowania mowy w urządzeniu według wynalazku, który określany jest jako moduł SE w poniższym tekście, fig.2 - zasadę szyfrowania z arbitralnie wybranym profilem czasowym, fig.3 - ' schemat blokowy sekcji nadawczej modułu SE, fig.4 - zasadę deszyfrowania bez odniesienia do konkretnej skali korekcji czasu, fig.5 - schemat blokowy sekcji odbiorczej modułu SE, fig.6 - schemat blokowy przetwarzania sygnału po stronie nadawczej modułu SE, fig. 7 strukturę pierwszego zespolonego filtru po stronie nadawczej, fig. 8 - odpowiedź częstotliwościową pierwszego zespolonego filtru po stronie nadawczej, według fig.7, fig.9 - strukturę pierwszego zespolonego filtru wyjściowego, po stronie nadawczej modułu SE, fig. 10 - odpowiedź częstotliwościową pierwszego zespolonego filtru wyjściowego, według fig.9, fig. 11 - schemat blokowy obwodu przetwarzania sygnału po stronie odbiorczej w fazie rozpoznawania preambuły (trybjawny), fig. 12 - schemat blokowy przetwarzania sygnału po stronie odbiorczej w fazie deszyfrowania, fig. 13 - sieć działań sekwencyjnego

174 895 przetwarzania sygnału po stronie nadawczej, według schematu blokowego z fig. 6, zaś fig.14 przedstawia sieć działań sekwencyjnego przetwarzania sygnału po stronie odbiorczej, według schematów blokowych z fig. 11 i 12.

Moduł szyfrowania/deszyfrowania mowy w urządzeniu do szyfrowania i deszyfrowania mowy, nazywany dalej w opisie jako moduł SE składa się zasadniczo z procesorowego systemu przetwarzania sygnału cyfrowego o wysokiej wydajności i z zewnętrznych urządzeń wymaganych do działania, sterowanych programem przetwarzania sygnału. Schemat blokowy z fig. 1 przedstawia jedynie te części składowe, które są istotne w przetwarzaniu sygnału cyfrowego. W celu poprawienia przejrzystości nie zostały zobrazowane takie funkcje jak zasilanie w energię elektryczną, generowanie impulsów zegarowych, wejścia dyskretne oraz analogowe stopnie wejściowe i wyjściowe.

Głównąjednostką przetwarzania sygnału jest procesor sygnałowy 1 typu ADSP21msp55. Procesor sygnałowy 1 zawiera już przetwornik A/D 2 oraz przetwornik D/A 3 o rozdzielczości, na przykład 16 bitowej i częstotliwości próbkowania 8 kHz, oraz osobne pamięci RAM 4,5, z danymi (lk x 16), względnie programem przetwarzania (2k x 24). Ponadto procesor sygnałowy 1 zawiera pamięć ROM 6 po stronie pamięci sterowanej algorytmem.

Do działania w trybie dupleksowym moduł SE zawiera ponadto kolejną parę przetworników A/D i D/A 8,9, zrealizowanąpoprzez układ przetwornika 7 typu AD28msp02, który zawiera w osobnej obudowie przetwornik identyczny z przetwornikiem procesora sygnałowego 1. Transmisja danych między układem przetwornika 7 a procesorem sygnałowym 1 dokonywana jest poprzez szybki interfejs szeregowy.

Moduł SE posiada zewnętrzną pamięć EEPROM 10. Umieszcza się w niej zarówno części programu, które przeznacza się do ładowania, jak również zmienne, których wartość rzadko podlega zmianie, takie jak na przykład kod. Do procesora sygnałowego 1 jest dołączony aparat radiowy 11, przy czym status klucza głosowego, logiki wyciszania aparatu radiowego 11 i włącznika Crypt-ON/OFF może być odpytywany przez procesor sygnałowy 1 sygnałami wejścia dyskretnego.

Sekwencja działania, której dalsze szczegóły będą opisane w powiązaniu z przetwarzaniem sygnału, jest opisana poniżej. Po podaniu napięcia operacyjnego powstaje najpierw sygnał RESET o czasie trwania kilka milisekund. Po tym procesor sygnałowy 1 ładuje swą wewnętrzną pamięć programową RAM 5 zawartością zewnętrznej pamięci EEPROM 10 i startuje wprowadzony program. W przypadku prototypu modułu SE, cały program wymagany w określonym czasie musi być jeszcze na wstępie umieszczony w tej pamięci RAM (2x instrukcji), przy czym w konfiguracji produkcyjnej modułu SE, która jest przedstawiona na fig. 12k instrukcji jest dodatkowo dostępnych w pamięci ROM 6. Zewnętrzna pamięć EEPROM 10 może być również adresowanajak pamięć danych, do odczytu i zmiany wartości parametrów zmiennych, takichjak na przykład kod.

Sekwencja programu ulega w czasie podziałowi, z powodu przerwań na interfejsach analogowych, które pojawiają się bez wymuszania, ze swoją specyficzną częstotliwością konwersji 8kHz, przy czym w każdym przypadku, gdy wykonywana jest konwersja wyzwalane jest przerwanie.

Wszystkie funkcje modułu SE są wprowadzane poprzez przetwarzanie sygnału cyfrowego. Na wstępie będzie wyjaśniona zasada przetwarzania sygnału, w oparciu o figurę 3 przedstawiającą schemat blokowy sekcji nadawczej modułu SE.

Sygnał kodowy - pomocny w kodowaniu sygnału wejściowego z mikrofonu, to znaczy sygnału mowy - generowany jest po stronie nadawczej w generatorze sygnału kodowego 23. Preambuła, która generowana jest w generatorze preambuły 24, nadawana jest bezpośrednio przed kodowanym sygnałem mowy, jak to widać na figurze 2, ukazującym trzy powiązane czasowo elementy na schemacie.

Preambuła wymagana jest do synchronizacji dalszego generatora sygnału kodowego 43 (porównaj fig.5) i ustawienia korektora 40 po stronie odbiorczej.

174 895

Jeśli zamierza się uzyskać możliwość włączania do trwającej konwersacji rozmowy, to preambułę nadaj e się okresowo w ustalonej ramce czasowej. Zaszyfrowany sygnał mowy maskowany jest w tym przypadku na czas trwania preambuły (obecnie około 200 ms).

Generator sygnału pilotującego 20 dostarcza specjalnego sygnału pilotującego, który łączy się addytywnie z zaszyfrowanym sygnałem mowy, a wykorzystuje po stronie odbiorczej do synchronizacji zegara próbkującego, jakjest to poniżej objaśnione bardziej szczegółowo. Jednostka czołowa 22a/22b, która zobrazowana jest w dwóch podblokach, wykonuje przygotowanie wstępne analogowego sygnału wejściowego i. (jego) konwersję do postaci sygnału cyfrowego oraz końcowe przygotowanie zaszyfrowanego sygnału mowy po stronie nadawczej i dopasowanie do odpowiedniego urządzenia transmisyjnego i kanału transmisyjnego. Dalsze szczegóły są objaśnione ponadto poniżej.

Jak to widać na figurze 4 początek zaszyfrowanego nadawanego sygnału określa preambuła. Z tego powodu analiza odebranego sygnału zawsze zachodzi po stronie odbiorczej, gdy tylko odbiornik nie jest w trybie deszyfrowania. W fazie tej odebrany sygnał, bez zmian, podlega zapętleniu przez moduł SE. Jeśli zostanie rozpoznany koniec preambuły, to wraz z tym rozpoznaniem rozpoczyna się proces deszyfrowania, tzn. startuje generator kodu 43 po stronie odbiorczej i następuje deszyfrowanie odbieranego sygnału użytecznego (“sygnał mowy” na fig.4).

Figura 5 przedstawia schemat blokowy sekcji odbiorczej modułu SE. Odebrany sygnał dostarcza się do układu 44 rozpoznawania preambuły, którego zadaniem jest rozpoznanie i analiza odebranego sygnału. Jeśli odebranajest preambuła, to wtedy przy jej użyciu, określane są w pierwszej kolejności właściwości kanału transmisyjnego, a w oparcie o nie określa się współczynniki filtru dla filtru korekcyjnego 51 po stronie odbiorczej.

Jeśli zostanie wykryty koniec preambuły, to w tym czasie udostępniany jest współczynnik korekcji, który dopasowany jest do kanału transmisyjnego. W tym samym czasie startuje po stronie odbiorczej generator kodu 43 w celu deszyfrowania sygnału użytecznego. Poprzez układ synchronizacji zegara 55 ocenia się wartość sygnału pilotującego nałożonego na sygnał użyteczny oraz wydziela się ten sygnał pilotujący z sygnału użytecznego. Zdeszyfrowany sygnał użyteczny podawany jest następnie dalej. Dalsze szczegóły sąprzedstawiane w kolejnych dokładnych opisach sekcji nadawczej i odbiorczej.

Figura 6 przedstawia schemat blokowy przetwarzania sygnału po stronie nadawczej w przypadku deszyfrowania. Oddzielne bloki funkcjonalne są bardziej szczegółowo opisywane w dalszej części opisu. Wszystkie funkcje przetwarzania sygnału, które przedstawione są w formie sieci działań na fig. 13 wprowadzono za pomocą jednego procesora sygnałowego 1 (porównaj fig. 1). Podwójne linie i podwójne strzałki na fig.6 mająna celu oznaczenie sygnałów analitycznych. Rzeczywiste sygnały są reprezentowane przez pojedyncze linie i strzałki.

W zasadzie możliwe jest wyróżnienie trzech typów przetwarzania sygnałów: Pierwszy przetwarzanie sygnałów analogowych w analogowej jednostce czołowej 22, przetwarzanie sygnału cyfrowego z częstotliwością cyklu zegarowego 8 kHz i przetwarzanie sygnału cyfrowego z częstotliwością cyklu zegarowego 2,667 kHz (8/3 kHz). Dla zobrazowania, odpowiednie sygnały na fig.6 sąwyróżnione poprzez parametry oznaczone jako: t = analogowy, v = cyfrowy, zegar 8 kHz i n = cyfrowy, zegar 2, 667 kHz.

Jawny tryb tekstowy realizuje się przez zwykłe sprzężenie zwrotne po stronie cyfrowej analogowej jednostki czołowej 22. Analogowajednostka czołowa 22 po stronie odbiorczej ma na celu dopasowanie poziomu, próbkowanie analogowego sygnału wejściowego c(t) ijego konwersję do postaci sygnału cyfrowego c(v). Z kolei sekcja przetwornika A/D. analogowej jednostki czołowej 22 składa się z dwóch analogowych wzmacniaczy wejściowych i przetwornika A/D. Sekcja przetwornika A/D analogowej jednostki czołowej 22 testowanego prototypu modułu SE ma następujące parametry:

Częstotliwość próbkowania: 8 kHz

Długość słowa: 16 bttów

Filtr decymacyjny

Pasmo przepustowe: 0 do 3,7 kHz

174 895

Tętnienie: +,- 0,2 cB

Tłumienie wsteczne: 65 dB

Przekształcony na postać cyfrową sygnał wejściowy c(v) oddziałuje na pierwszy zespolony filtr wejściowy 30 w celu stłumienia dolnej wstęgi bocznej. Ten filtr 30 zapewnia również, że szerokość pasma sygnału wejściowego (cyfrowego sygnału mowy) ograniczonajest do szerokości pasma, która odpowiada szerokości kanału transmisyjnego, to jest 2,667 kHz w przykładzie wykonania. Pierwszy zespolony filtr wejściowy 30 wytwarza z rzeczywistego odebranego sygnału wejściowego, zespolony sygnał wyjściowy składający się z części rzeczywistej i urojonej, dla dowolnych wymaganych częstotliwości istnieje przesunięcie fazowe 90° między częściąrzeczywistąi częścią urojoną. W tym samym czasie tłumi się elementy widma spoza użytecznego pasma kanału transmisyjnego. Zaleca się zastosować filtr Hilberta wyższego rzędu.

Pierwszy filtr Hilberta 30 po stronie odbiorczej jest filtrem rekursywnym o funkcji przenoszenia. określonej jako:

H(z) = ^X^bi '^z_i i=0

Strukturę filtru przedstawia figura 7.

Jak to wspomniano, sygnał wejściowy filtru Hilberta 30 jest próbkowanym rzeczywistym odebranym sygnałem c(v). Rekursywna część tego filtru ma tylko współczynniki rzeczywiste b„ więc dlatego też pożądane są tu tylko rzeczywiste operacje. Część transwersalna ma współczynniki zespolone aj.

Projekt pierwszego filtru Hilberta 30 opiera się na projekcie dolnoprzepustowego filtru eliptycznego. Filtr dolnoprzepustowy zamieniony został w filtr pasmowy poprzez transformację w dziedzinie częstotliwości. Odpowiedź częstotliwościowa filtru Hilberta 30 jest przedstawiona na figurze 8.

Sygnał wyjściowy z ograniczonym pasmem d(v) pierwszego zespolonego filtru wejściowego (filtru Hilberta) działa na układ 31, którego przeznaczeniem jest zmniejszanie częstotliwości próbkowania. W bloku tym zmniejsza się częstotliwość zegara próbkowania do 2,667 kHz poprzez określony współczynnik, który w przykładzie wykonania ma wartość 3. Zaleca się współczynnik całkowitoliczbowy. Odpowiednie wymiarowanie pierwszego filtru Hilberta 30 po stronie wejściowej zapewnia to, że nie pojawiają się efekty aliasingowe (“zawijanie widma”).

Połączenie filtru Hilberta 30 z układem zmniejszenia częstotliwości próbkowania 31 prowadzi do przypadkowo wybranego pasma częstotliwości z szerokościąpasma 2,667 kHz, zawierającego wszystkie użyteczne informacje.

W zasadzie tylko co trzeciej wartości wyjściowej filtru Hilberta 30, uzyskanej z sygnału po jego stronie wejściowej c(v), używa się do zmniejszenia częstotliwości próbkowania. W praktyce zachodzi to w części transwersalnej filtru Hilberta 30, działającego przy częstotliwości 8/3 kHz. Oznacza to, że wartości z wyjścia filtru są wyliczane i przetwarzane dalej tylko przy co trzecim impulsie zegarowym zegara próbkowania 8 kHz.

Generator sygnału pilotującego 20 służy do wytwarzania sygnału pilotującego q(n), którego używa się po stronie odbiorczej do sterowania podporządkowanego zegara. Sygnał pilotujący wytwarza się poprzez modulację fazową, jakjest to opisane poniżej. Celem generatora liczb losowych 34 (porównaj fig.6), będącego częścią generatora sygnału kodowego 23 jest generowanie liczb równomiernie rozłożonych w zadanym przedziale, na przykład o 1do 64. Liczby te używane są do wybierania wartości losowych z pola o 64 wartościach zespolonych (porównaj blok “zestaw danych” na fig. 6). Dwa sygnały kodowe z₃(n), zp(n) wytwarzane są z wybranych wartości, jeden z tych sygnałów kodowych (z_s (n)) służy do modulacji fazowej sygnału użytecznego, a drugi (z_p (n)) służy do wytwarzania sygnału pilotującego q(n). Generator liczb losowych 34, działa

174 895

Π w oparciu o metodę kongruencji liniowej. Wartości losowe r(n) są wyliczane zgodnie ze wzorem (2) r(n) = (a •r(n-l)+c)mod m n=1,2,... (2)

Ogólnie początkowa wartość r(0)jest nieistotna, ponieważ wszystkie m możliwych wartości, wytwarzane sązanim zostanie powtórzona sekwencja losowa, jeśli stałe wartości a i c są odpowiednio dobrane. Generowane liczby losowe sąrozłożone równomiernie w przedziale od 0 do (m-1).

W przykładzie wykonania wybrano m = 2³2. Pozwala to na wytwarzanie długich sekwencji. Dodatkowo funkcja modulo w równaniu (2) może być wprowadzona w procesorze sygnałowym 1 bez większych trudności. Wybrane stałe przyjmują wartości a = 1664525 i c = 32767 zgodnie z regułą.

W celu uzyskania równomiernego rozłożenia liczb losowych w przedziale od 1 do 64 wystarczy wziąć pod uwagę 6 bitów odnośnej wartości przypadkowej r(n) i użyć je dalej jako liczbę losową. W przypadku obecnego przykładu wykonania, 6 bitów używa się do generowania liczb losowych w celu zaszyfrowania sygnału użytecznego x(n) oraz 6 bitów do generowania liczb losowych w celu zaszyfrowania tonu pilotującego p (n). W ten sposób, w każdym przypadku na każdy cykl zegarowy, generator liczb losowych 34 dostarcza dwóch liczb losowych r_g(n) i r_p(n). Po każdej transmisji preambuły generator liczb losowych 34 podlega ponownej inicjalizacji z określoną wartością początkową x(0).

Wartości sterujące dla modulatorów fazy 32 i 33 reprezentowane sąprzez zestaw danych o 64 wartościach zespolonych. Generator liczb losowych 34 wybiera wartości z tego zestawu i wytwarza sygnał losowy do modulacji fazowej.

a, =e^j2ni/64 1=1,2,....,64 (3) wartości zespolonych jest używanych jako zestaw danych. Wszystkie wartości sterujące lub wejściowe z_s(n) i z_(n) mają amplitudę “1”, lecz różne fazy. W poniższym tekście działanie modulatorów fazy 32 i 33 sterowanych liczbami losowymi zostanie objaśnione bardziej szczegółowo.

Dwie jednostki modulatorów fazy 32 i 33 wymagane są w sekcji nadawczej modułu SE (fig.6). Jeden modulator fazy 33 wymaganyjest do szyfrowania sygnału użytecznego x(n) za pomocąśrodków sygnału kodowego z_s(n), dostarczanego przez generator liczb losowych 34. Drugi modulator fazy 32 służy do generowania sygnału pilotującego q(n) z tonu pilotującego p(n), dostarczanego przez generator tonu pilotującego w oparciu o drugi sygnał kodowy zęn). Ze względu na to, że sygnały kodowe z_s(n) i zp(n) są losowymi sekwencjami wartości zespolonych, mającymi takąsamą amplitudę, lecz różne fazy, to każdy modulator fazy 32,33 wykonuje zespolone mnożenie odpowiedniej wartości sygnału wejściowego przez odpowiedniąwartość sygnału kodowego.

Jeśli, jak to przedstawia fig. 6, wartości analitycznego sygnału wyjściowego z filtru oznaczymy przez x(n), a wartości stowarzyszonego sygnału kodowego przez z_s(n), to wtedy wartości zmodulowanego fazowo sygnału użytecznego określone są następująco:

y(n) = x(n) · Z,(n) (4)

Zmodulowany fazowo sygnał użyteczny y(n) ma postać podobną do sygnału szumu. Informacja zawarta w sygnale użytecznym jest całkowicie rozrzucona w paśmie częstotliwości o szerokości 2,667 kHz.

W tym miejscu należy zaznaczyć, że stosowana modulacja fazowa ma pewne podobieństwo do 64 stopniowej modulacji typu PSK (kluczowanie z przesuwem fazy), jaką stosuje się w technikach transmisji cyfrowej. Jednakże jej celjest całkowicie odmienny. W przypadku transmisji danych cyfrowych, przy użyciu modulacji typu PSK, faza sygnału nośnego kluczowanajest z częstotliwościązegara próbkowania. Tym samym faza sygnału nośnego zawiera informacje cy12

174 895 frowe przeznaczone.do transmisji. Po stronie odbiorczej fazę fali nośnej określa się w zdefiniowanych czasach próbkowania. Dyskryminator przyporządkowuje, odpowiadające informacje cyfrowe do każdej określonej fazy i przez to odzyskuje się informację nadaną. Z drugiej strony, w przypadku stosowanej tu wynalazku modulacji fazowej, sygnał do zmodulowania przenosi raczej informację do nadania niż sygnał modulacji. Informację tę określa się wstępnie poprzez quasi-ciągły profil sygnałowy. Celem modulacji fazowej jest zatem jedynie taka zmiana sygnału przeznaczonego do nadania, że nie będzie dalej możliwe wywnioskowanie, jaki jest pierwotny profil sygnału. Sygnał mowy staje się przez to całkowicie niezrozumiały. Informacja użyteczna ulega zaszyfrowaniu poprzez modulację fazową.

Po stronie odbiorczej informację użyteczną można odzyskać poprzez operację odwrotną do równania (4) (5)

V(n) z_s(n)

Całkowite odzyskanie informacji możliwejest tylko wtedy, gdy spełnione sądwa warunki. Po pierwsze odebrany sygnał y(n) musi odpowiadać zmodulowanemu fazowo nadanemu sygnałowi y(n). Po drugie sygnał modulacji, to znaczy sygnał kodowy z_s(n) musi być znany po stronie odbiorczej. Pierwsze wymaganie uzależnione jest od korekcji kanału transmisyjnego po stronie odbiorczej. Drugie wymaganie zależy od znajomości sygnału kodowego i dokładnej synchronizacji części odbiorczej.

Ze względu na to, że liczba wartości sygnału kodowego z_s(n) określona jest liczbą stopni modulacji (w tym przypadku 64), to liczba możliwych wartości dla x(n) i y(n) wynika z długości słowa używanego w przetwarzaniu sygnału.

Jeśli wartości generowanego tonu pilotującego oznaczy się przez p(n), a wartości stowarzyszonego sygnału kodowego przez zp(n), to wtedy wartości sygnału pilotującego podane są przez związek q (n) = p(n) · zp(n) (6)

Dlatego też, ze względu na właściwości wybranego generatora liczb losowych 34 i sygnału pilotującego q(n), generowany jest szum biały.

W celu uzyskania możliwości transmisji analitycznego sygnału generowanego przy częstotliwości zegara 2,667 kHz, nadawany sygnał musi być dopasowany do kanału transmisyjnego. W przedstawionym przykładzie, ze względu na stosowanie wstępnie określonej częstotliwości próbkowania 8 kHz, w analogowej jednostce czołowej 22 musi najpierw nastąpić zwiększenie częstotliwości próbkowania do 8 kHz. Zwiększenie częstotliwości próbkowania do 8 kHz poprzez przemnożenie przez współczynnik o wartości 3, tzn. z 2,677 kHz do 8 kHz osiąga się przez wstawienie w każdym przypadku dwóch wartości sygnału, mających wartość 0 między dwie istniejące wartości sygnału, tzn.

d_s(v) = ..., w (n-1 ), 0, 0, w(n), 0, 0, w(n+1 ),... (7)

Zwiększenie częstotliwości próbkowania uzyskuje się w połączeniu z pierwszym zespolonym filtrem wyjściowym 35, w celu dopasowania nadawanego sygnału analitycznego do kanału transmisyjnego. Część rzeczywistą wyjściowego sygnału analitycznego zespolonego filtru wyjściowego 35 przesyła się do analogowej jednostki czołowej 22.

Początkowo pierwszy zespolony filtr wyjściowy 35 wytwarza z zespolonego sygnału wejściowego ds(v) sygnał analityczny, którego części rzeczywista i urojona są przesunięte w fazie o 90° dla dowolnej zadanej częstotliwości, a następnie z niego rzeczywisty sygnał wyjściowy c_s(v). W tym samym czasie elementy widmowe spoza używanego pasma kanału transmisyjnego ule174 895 gaj ą stłumieniu. Zaleca się, aby pierwszy zespolony filtr wyj ściowy 35 po stronie wyjściowej był drugim filtrem Hilberta tzn. filtrem rekursywnym o strukturze przedstawionej na figurze 9.

Sygnał wejściowy d_s(v) tego drugiego filtru Hilberta 35 jest sygnałem analitycznym, z drugiej strony sygnał wyjściowy c₈(v) jest sygnałem rzeczywistym.

Odpowiedź częstotliwościowa drugiego filtru Hilberta 35 po stronie wyjściowej części nadawczej przedstawiona jest na figurze 10.

Konwersja cyfrowego sygnału wyjściowego c_s(v) drugiego filtru Hilberta 35 do postaci analogowego sygnału wyjściowego zachodzi w sekcji wyjściowej analogowej jednostki czołowej 22. Konwersja ta również obejmuje dopasowanie lokalne. Przetwornik D/A 3 z fig. 1 analogowej jednostki czołowej 22, bez szczegółowego opisu, składa się z przetwornika D/A, analogowego filtru wygładzającego, wzmacniacza programowanego i wzmacniacza różnicowego.

Na wyjściu analogowej jednostki czołowej 22 w przykładzie wykonania uzyskuje się:

Częstotliwość zegara: 8 kHz

Długość słowa: 16 bitów

Wzmocnienie: regulowane w przedziale od -15 cB- do -66 cB

Filtr interpolacyjny

Częstotliwość odpowiedzi: od 0 do 3,7 IHŁz

Tętnienie: +,- 0,2 cB

Tłumienie wsteczne: 65 dB

Do generowania preambuły przy starcie transmisji poprzez kanały radiowe lub telefoniczne używa się generatora preambuły 24, którego wyjście dołączone jest naprzemiennie z wyjściem sumatora do przełącznika 25 do wejścia jednostki czołowej 22. W celu uzyskania możliwości włączenia (się) w części odbiorczej do trwającej transmisji, inicjalizuje się generowanie preambuły w ustalonych przedziałach czasowych.

Preambuła, której użyto, składa się z dwóch kolejnych części sygnału. Pierwsza część to tak zwany sygnał CPFSK kluczowanie częstotliwości z zachowaniem ciągłości fazy). Druga część sygnału to sygnał szumopodobny. Pierwsza część sygnału służy w odbiorniku do detekcji preambuły i synchronizacji odbiornika. Druga część służy do korekcji kanału transmisyjnego.

Sygnał CPFSK generuje się przez modulację typu CPFSK z częstotliwością danych. Długość tej sekwencji wynosi dla przykładu 240 bitów, a przepływność 1,778 kbit/s. Struktura sekwencji danych dobrana jest w taki sposób, że możliwajest szczególnie niezawodna detekcja preambuły, przy użyciu specjalnej metody po stronie odbiorczej. Całkowity czas trwania preambuły w tym przykładzie wynosi około 230 msek.

Po stronie odbiorczej można wyróżnić dwa odmienne tryby działania modułu SE. Jeden z nich to rozpoznawanie fazy preambuły, w czasie którego moduł SE pozostaje w trybie jawnym, a drugi to faza deszyfrowania. Na tej samej zasadzie po stronie nadawczej wyróżnia się trzy typy przetwarzania sygnałów, to jest przetwarzanie sygnału analogowego, przetwarzanie sygnału cyfrowego z częstotliwością zegara 8 kHz oraz przetwarzanie sygnału cyfrowego z częstotliwościązegara 2,667 kHz. W tle wykonuje się obliczenia współczynników korektora bez powiązania z zegarem próbkowania.

Po włączeniu urządzenia, moduł SE zawsze pozostaje w fazie rozpoznawania preambuły. Figura 11 przedstawia schemat blokowy obwodu przetwarzania sygnału. W obwodzie tym odebrany sygnał przechodzi jedynie przez analogowąjednostkę czołową 52 ijej filtr. Sygnał odebrany nie podlega w zasadzie oddziaływaniu modułu SE.

Po filtracji próbkowany sygnał odebrany, o częstotliwości próbkowania 8 kHz i długość słowa 16 bitów dostarcza się do drugiego zespolonego filtru wejściowego 40 po stronie odbiorczej, a zwłaszcza do trzeciego filtru Hilberta (filtr pasmowy) i do układu 43 zmniejszania częstotliwości próbkowania do częstotliwości 2,667 kHz oraz do bloku rozpoznawania preambuły 44. W tym samym czasie wartości próbek odebranego sygnału sąbuforowane w buforze 41. Układ rozpoznawania preambuły 44 wykrywa automatycznie i w sposób niezawodny przyjęcie preambuły.

Działanie i struktura drugiego zespolonego filtru wejściowego 40 odpowiada zasadniczo drugiemu zespolonemu filtrowi wejściowemu 30 po stronie nadawczej opisanej powyżej.

174 895

Rozpoznanie preambuły obejmuje dwie funkcje: pierwsza to detekcja przyjęcia preambuły i przełączenie na deszyfrowanie, druga to dostarczenie przez preambułę dokładnego czasu odniesienia. Jest to konieczne do inicjalizowania i -synchronizacji procesu deszyfrowania.

Dlatego też w szczególności, inicjalizowanie generatora liczb losowych 34 po stronie odbiorczej i generatora sygnału pilotującego 50 zachodzi wraz z rozpoznaniem preambuły. Ponadto rozpoczyna się proces określania współczynników korekcyjnych. Obliczony zestaw współczynników służy do ustawienia filtru korekcyjnego 51, który wykorzystuje się w trybie deszyfrowania.

Druga część preambuły, tzw. sygnał szumu podlega ocenie w celu określenia współczynników korekcyjnych. Oznacza to oczekiwanie, aż właściwy fragment tej części preambuły znajdzie się w buforze 41. Odpowiedź impulsowa i zestaw współczynników dla filtru korekcyjnego 51 obliczane są za pomocą szybkiej transformaty Fouriera (FFT), przy czym widmo nominalne, występujące w odbiorniku, przechowuje się w pamięci RAM 5 (fig. 1).

Po rozpoznaniu preambuły moduł SE znajduje się w trybie deszyfrowania. Figura 12 przedstawia obwód przetwarzania sygnału w tej właśnie fazie. Fig.14 przedstawia sieć działań obejmującą funkcjonalną sekwencję kroków przetwarzania sygnału w części odbiorczej.

Analogowajednostka czołowa 52 zamienia sygnał odebrany na sygnał cyfrowy z częstotliwością próbkowania np. 8 kHz i z długością słowa na przykład 16 bitów. Sygnał ten przechodzi przez filtr korekcyjny 51, którego celem jest korekcja kanału transmisyjnego, jak to bardziej szczegółowo objaśniono poniżej. Po odfiltrowaniu przez drugi filtr zespolony 40 oraz po trzykrotnym zmniejszeniu częstotliwości próbkowania w układzie 43, powstaje sygnał analityczny o częstotliwości próbkowania 2,667 kHz. Sygnał ten - s(n) zawiera zaszyfrowany sygnał użyteczny i nałożony sygnał pilotujący. Jak opisano powyżej sygnał pilotujący jest sygnałem zmodulowanym fazowo. Sygnał pilotujący podlega ocenie oraz oddzieleniu z sygnału użytecznego, po czym następuje deszyfrowanie sygnału użytecznego przez demodulator fazy 59.

Po zwiększeniu częstotliwości próbkowania przez układ 61 do 8 kHz oraz po przefiltrowaniu przy użyciu drugiego wyjściowego filtru zespolonego 62, zachodzi konwersja na sygnał analogowy po stronie odbiorczej analogowej jednostki czołowej 52. Sygnał ten jest zdeszyfrowanym sygnałem akustycznym.

Działanie i konstrukcja drugiego wyjściowego filtru zespolonego 62 odpowiadajązasadniczo działaniu i konstrukcji pierwszego wyjściowego filtru zespolonego 35.

Ocena sygnału pilotującego w układzie synchronizacji zegara 55 dostarcza dodatkowo zmiennych sterowanych do wyregulowania fluktuacji w zegarze próbkowania (korekcja zegara). Regulacja zegara próbkowaniajest niezbędna z powodu ostrych wymagań dotyczących synchronizacji podczas deszyfrowania. Przyczyną fluktuacji w zegarze próbkowaniajest rozrzut parametrów między urządzeniami oraz powolne zmiany (dryfty) parametrów używanych oscylatorów krystalicznych.

A

W celu oceny sygnału pilotującego, odebrany sygnał s(n), przy zmniejszonej częstotliwoA ści próbkowania, przechodzi przez demodulator fazy 58. Sygnał wyjściowy q(n) tego demodulatora fazy 58 zawiera element sygnału nośnego i nałożony element sygnału szumopodobnego, który powstaje z sygnału użytecznego. Sygnał nośny ulega zamianie w sygnał pasma podstawowego przy użyciu sygnału generowanego przez generator tonu pilotującego 50. Po układzie uśredniacza 56 jestjuż dostępny analityczny sygnał pasma podstawowego, przy czymjego część rzeczywistajest miarąpoziomu sygnału pilotującego, ajego część urojona użytajestjako zmienna sterowana do ' regulowania - zegara próbkowania.

Przy użyciu określonego poziomu sygnału pilotującego, generatora tonu pilotującego 50 i modulatora fazy 57, generuje się sygnał pilotujący q(n) po stronie odbiorczej oraz odejmuje się

Λ Λ go od sygnału odebranego s(n). W idealnym przypadku generowany sygnał pilotujący q(n) odpowiada dokładnie odebranemu sygnałowi pilotującemu, przez co następuje całkowite odseparowanie sygnału użytecznego od sygnału pilotującego poprzez odejmowanie. Jeśli korekcja jest

174 895 optymalna, to sygnał y(n) uzyskany w wyniku procesu odejmowania odpowiada, z wyjątkiem nałożonego sygnału szumu, sygnałowi y(n) na wyjściu modulatora fazowego 33 w części nadawczej (porównaj fig. 6.).

Modulator fazy 57 oraz dwa demodulatory fazy 58, 59 są sterowane przez generator liczb losowych 54. Jeden sygnał tego generatora liczb losowych 54 steruje modulatorem fazy 57 i demodulatorem fazy 58 układu synchronizacji zegara 55, drugi sygnał steruje demodulatorem fazy 59 przy deszyfrowaniu sygnału użytecznego y(n). Generatory liczb losowych odpowiadają generatorom po stronie nadawczej, przy czym są one synchronizowane sygnałem odebranym w ten sam sposób, jak generator sygnałupilotującego 50, to znaczy przez rozpoznanie preambuły.

Przeznaczenie poszczególnych bloków obwodu przetwarzania sygnału z fig.12jest opisane szczegółowo poniżej.

Sekcja wejściowa analogowej jednostki czołowej 52 dokonuje dopasowania poziomu próbkowania analogowego sygnału odebranego i jego konwersji na sygnał cyfrowy. Jako analogową jednostkę czołową52 wykorzystuje się układ scalony AD28msp02. Układ ten dokładnie odpowiada analogowej jednostce czołowej użytej w procesorze sygnałowym ADSP-21msp55. Analogowa jednostka czołowa 52 składa się z dwóch analogowych wzmacniaczy wejściowych, z przedwzmacniacza 20 dB, który może być podłączony oraz z przetwornika A/D. Sekcja przetwornika A/D analogowej jednostki czołowej 52 ma następujące parametry:

Częstotliwość próbkowania: 8 IHIz

Długość słowa: 16 bttów

Filtr decymacyjny:

Pasmo przepustowe: 0 do 3,7 kHz

Tętnienie: +,- 0,2 cffi

Tłumienie wsteczne: 65 dB

Filtr korekcyjny 51 służy do korekcji odpowiedzi częstotliwościowej kanału transmisyjnego w zakresie pasma transmisji od, na przykład 300 Hz do 3 kHz. Kanał transmisyjny zawiera wszystkie części składowe od pierwszego zespolonego filtru Hilberta 35 sekcji nadawczej do drugiego zespolonego filtru 40 sekcji odbiorczej. Filtr korekcyjny 51 jest tranwersalnym filtrem cyfrowym, mającym 128 stopni. Funkcja przekształcenia ma postać:

127

E(z)=2L^ei ·^ζ_ί i=0 (8)

Współczynniki ej określane są podczas odbioru pojedynczej preambuły.

Drugi zespolony filtr wejściowy 40 (filtr Hilberta) służy do tłumienia dolnego pasma sygnału wejściowego w celu ograniczenia szerokości pasma sygnału wejściowego (odebranego sygnału mowy) do szerokości około 2,66 kHz.

Drugi zespolony filtr wejściowy 40 (filtr Hilberta) jest filtrem rekursywnym, którego struktura odpowiada strukturze zespolonego filtru Hilberta 30.

Sygnał wejściowy drugiego zespolonego filtru 40 jest rzeczywistym sygnałem wyjściowym c(v) filtru korekcyjnego 51.

Trzykrotne zmniejszenie częstotliwości próbkowania przez układ 43 w przykładzie do 2.667 kHz zachodzi po stronie odbiorczej w sposób analogiczny do sposobu po stronie nadawczej . Odpowiednie wymiarowanie drugiego zespolonego filtru wejściowy 40 zapewnia to, że nie pojawiają się efekty aliasingowe (“zawijanie widma”).

Połączenie wejściowego zespolonego filtru Hilberta 40 z układem zmniejszenia częstotliwości próbkowania 43 prowadzi do przypadkowo wybranego pasma częstotliwości z szerokością pasma 2,667 kHz, zawierającego wszystkie użyteczne informacje.

W praktyce przetwarzanie każdej, co trzeciej wartości wyjściowej drugiego zespolonego filtru wejściowego 40 realizuje się tak, że część transwersalna tego filtru działa przy częstotliwości 8/3 kHz. Oznacza to, że wartości z wyjścia filtru sąwyliczane i przetwarzane dalej tylko w każdym, co trzecim cyklu zegara próbkowania 8 kHz.

174 895

Generator sygnału pilotującego 50 dostarcza identycznego sygnału z tym, generowanym przez generator sygnału pilotującego 20 po stronie nadawczej. Sygnał ten niezbędny jest w układzie synchronizacji zegara 55 do konwersji odebranego i zdemodulowanego sygnału piłoA tującego q(n) na sygnał pasma podstawowego oraz do generacji po stronie odbiorczej zmodulowanego fazowo sygnału pilotującego p(n).

Jak to już zostało wyżej wzmiankowane, układ uśredniacza 56 służy do uśredniania sygA nału analitycznego q(n) transformowanego w pasmo podstawowe tak, aby poziom odebranego sygnału pilotującego uzyskać w postaci części rzeczywistej, natomiast zmienną sterowaną do prowadzenia podporządkowanego zegara próbkowania (korekcja zegara) uzyskuje się jako część urojoną. Uśrednianie realizowane jest tak, aby po każdych 128 cyklach zegara próbkowaΛ nia uzyskać średnią za ostatnie 128 wartości sygnału wejściowego q(n), transformowanego w sygnał pasma podstawowego.

Generator liczb losowych 54 ma na celu wytwarzanie liczb równomiernie rozłożonych w przedziale od 1 do 64, analogicznie do generatora liczb losowych 34 po stronie nadawczej. Liczby te jeszcze raz są używane do wybierania wartości losowych z pola o 64 wartościach zespolonych. Jeszcze raz, dwa sygnały kodowe z_(n) i z,(n) wytwarzane są z wybranych wartości, jeden z tych sygnałów kodowych (z_s(n)) służy do demodulacji fazowej, tzn. do deszyfrowania sygnału

A użytecznego y(n), a drugi (z_p(n)) służy w układzie synchronizacji zegara 55 zjednej strony do deszyfrowania odebranego sygnału pilotującego, a z drugiej do generowania sygnału pilotującego po stronie odbiorczej. Z uwagi na synchronizację zegara sygnały kodowe są oczywiście identyczne z sygnałami kodowymi z_p(n) i z_s(n) po stronie nadawczej. Zastosowanie generatora liczb losowych 54 jest identyczne z zastosowaniem po stronie nadawczej.

Liczby losowe podawane są do modulatora fazy 57 oraz do demodulatorów fazy 58 i 59 w postaci zestawu 64 wartości zespolonych, z którego wybierane sąwartości dyskretne poprzez generator liczb losowych 54. W sposób analogicznyjak w części nadawczej takie same 64 wartości zespolone i=1^,2^,....^,64 (9) używane sąjako zestaw danych.

Dwa opisane już demodulatory fazy 58 i 59 stosowane sąpo stronie odbiorczej modułu SE.

A

Jeden demodulator fazy 59 służy do deszyfrowania sygnału użytecznego y(n) za pomocą sygnału kodowego z_s(n). Drugi demodulator fazy 58 służy do odzyskiwania tonu pilotującego z odebranego sygnału pilotującego. Jakjuż wspomniano, te sygnały kodowe musząbyć identyczne z sygnałami kodowymi po stronie nadawczej.

Jeśli wartości analitycznego sygnału wejściowego po zmniejszeniu częstotliwości próbkowania w układzie 60 oznaczy się przez s(n), a wartości sygnału kodowego tonu pilotującego oznaczy się przez z_p(n), to wtedy dla wartości sygnału na wyjściu demodulatora fazy 58 w układzie synchronizacji zegara 55 zachodzi zależność:

Λ

(10)

Jeśli zaszyfrowany sygnał użyteczny oznaczy się przez y(n), a sygnał kodowy do szyfrowania oznaczy się przez z_s(n), to wtedy dla sygnału zdeszyfrowanego przy wyjściu demodulatora fazy 59 zachodzi zależność:

(11)

174 895

Modulator fazy 57 służy do wygenerowania sygnału pilotującego z tonu pilotującego dostarczanego przez generator tonu pilotującego 50.

Jeśli wartości sygnału generowanego tonu pilotującego oznaczy się przez p(n), to wtedy wartości zmodulowanego fazowo sygnału tonu pilotującego wynikają ze związku:

q⁽ⁿ⁾=p⁽ⁿ⁾ -^zP⁽ⁿ⁾ (⁽²)

Aby uzyskać możliwość konwersji analitycznego sygnału cyfrowego x(n), który generuje się z częstotliwością zegara 2,667 kHz, na sygnał analogowy, to w pierwszej kolejności konieczne jest zwiększenie częstotliwości próbkowania do 8 kHz.

Zwiększenie częstotliwości próbkowania o współczynnik 3, tzn., jak w zobrazowanym przykładzie od częstotliwości 2,667 kHz do 8 kHz zachodzi poprzez wstawienie dwóch wartości sygnału, mających wartość “0” między dwie wartości sygnału, odpowiadające następującej relacji:

ds(v)=....x(n -1),0,0, x(n),0,0,x(n+1),...

((2)

Drugi zespolony filtr wyjściowy Hilberta 62 stosuje się także do konwersji analitycznego sygnału wyjściowego na rzeczywisty sygnał wyjściowy. Filtr ten służy do ograniczenia szerokości pasma sygnału wyjściowego sygnału mowy do około 2,667 kHz. Drugi zespolony filtr wyjściowy 62 jest filtrem rekursywnym, którego struktura odpowiada strukturze pierwszego zespolonego filtru wyjściowego 35 po stronie nadawczej, przy czym jest ona przedstawiona na fig.9. Sygnał wejściowy drugiego zespolonego filtru wyjściowego 62 jest sygnałem analitycznym. Sygnał wyjściowy jest sygnałem rzeczywistym.

Zadaniem analogowej jednostki czołowej 52 po stronie odbiorczej jest konwersja cyfrowego sygnału wyjściowego na analogowy sygnał wyjściowy (sygnał mowy), co obejmuje również dopasowanie poziomu sygnału.

Sekcja przetwornika D/A, nie przedstawiona w szczegółach, analogowej jednostki czołowej 52 składa się z przetwornika A/D, analogowego filtru wygładzającego, wzmacniacza programowanego i wzmacniacza różnicowego. Na wyjściu analogowej jednostki czołowej 52 uzyskuje się następujące parametry:

Częstotliwość zegara: 8 kHz

Długość słowa: 16 bttów

Wzmocnienie: regulowane w przedziale od -15 dB do +6 dB Filtr interpolacyjny:

Częstotliwość odpowiedzi: Tętnienie:

Tłumienie wsteczne:

od0 do 3,7 kHz 0,2 cB cB

Należy zaznaczyć, że istota wynalazku niejest ograniczona do opisanego przykładu. Opcje rozszerzające, dotyczące przede wszystkim bezpieczeństwa i ochrony szyfrowania, mogą zostać zidentyfikowane w oparciu o powyższy opis przez osoby znające dziedzinę techniki związaną z wynalazkiem. W przypadku opisanego przykładowego wykonania, jedynie pojedynczy generator liczb losowych służy do generowania sygnałów kodowych. Zastosowanie osobnych, różnych generatorów stwarza możliwość dalszej poprawy bezpieczeństwa i ochrony szyfrowania. Ponadto, w przypadku opisanego przykładowego wykonania, założono, że generator liczb losowych 54 startuje w tym samym punkcie każdej ponownej synchronizacji. Bezpieczeństwo i ochrona szyfrowania mogą zostać zwiększone, jeśli punkt startowy tego generatora będzie zmieniany przy każdej ponownej synchronizacji. Może to być osiągnięte w ten sposób, że punkt startowy generatora liczb losowych 54 będzie nadawany w preambule.

174 895

Fig.2

Sygnał wejściowy	Sygnał mowy
		f
Sygnał generowany	Sygnał kodowy
wewnętrznie
Sygnał ^preambut<1	Zaszyfrowany sygnał mowy
nadawany		t
	Fig. 3

174 895

Fig.4

SygnaT	---- Preambuła	Zaszyfrowany sygnał mowy
odebrany			t
Impuls startowy—
Wewnętrzny	Sygnał kodowy
sygnał			t
SygnaT wyjściowy	Sygnał mowy

Fig .5

174 895

Fig.8

174 895

Fig. 10

FF	7\Λ


ri		_

-2 0 2 fCkHz]

Fig.11

174 895

zegar

174 895

Fig. 13

174 895

Fig.11

Fig .12

Fig .14

174 895

O

	Kodek linearny
Przetwornik	AD28msp02	Przetwornik
- DA		AD -
8kHz		8kHz
16Bit	-4	16Bit

2O

Przetwornik - AD 8kHz 16Bit

Procesor sygnałowy'^-' ADSP 21msp 55/56 13 MIPS

Przetwornik DA 8kHz 16 Bit

Odbiornik

Rx _ Pomiąć danych typu RAM

1kx16

Pamięć programowa typu ROM 2kx2A (tylko dla konfigu racji produkcyjnej)

Pamięć _ programowa typu RAM

2kx24

Nadajnik

Tx

-i—

Pamięć typu EEPROM

Pamięć z programem ładowania początkowego 2k instrukcji (dalsze 3x2k instrukcji tylko dla prototypu)

Parametry systemowe, kod,...

2k x8(max.)

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób szyfrowania i deszyfrowania sygnału mowy, w którym po stronie nadawczej przekształca się analogowy sygnał mowy na postać cyfrową i przesyła się w kanale transmisyjnym równocześnie z sygnałem pilotującym, zaś po stronie odbiorczej sygnały te odbiera się, deszyfrowuje i przekształca na powrót na analogowy sygnał mowy, znamienny tym, że po stronie nadawczej przekształcony na postać cyfrową sygnał mowy przetwarza się na pierwszy sygnał zespolony za pomocąpierwszego zespolonego filtru wejściowego, którego szerokość pasma odpowiada szerokości pasma kanału transmisyjnego, moduluje się fazowo pierwszy sygnał zespolony i sygnał pilotujący za pomocąpierwszego i drugiego sygnałów kodujących, sterowanych liczbami losowymi i następnie zmodulowane fazowo sygnały łączy się addytywnie do postaci zaszyfrowanego sygnału użytecznego, po czym sygnał użyteczny przesyła się sekwencyjnie przez pierwszy zespolony filtr wyjściowy wraz z preambułą, do synchronizacji i korekcji sygnału użytecznego po stronie odbiorczej, jako drugi sygnał zespolony będący rzeczywistym sygnałem wyjściowym, który po przekształceniu na postać analogową przesyła się do układu dopasowującego sygnał nadawany, zaś po stronie odbiorczej sygnał odebrany, po przekształceniu na postać cyfrową, przetwarza się na trzeci sygnał zespolony za pomocą drugiego zespolonego filtru wejściowego, którego szerokość pasma odpowiada szerokości pasma kanału transmisyjnego, następnie na podstawie tego trzeciego sygnału zespolonego i w czasie trwania fazy rozpoznania preambuły dokonuje się synchronizacji zegara dla sygnału pilotującego wytwarzanego i podlegającego modulacji fazowej po stronie odbiorczej, w sekwencji losowej inicjalizowanej przez preambułę, oraz oblicza się współczynniki korekcyjne dla filtru korekcyjnego po stronie odbiorczej i następnie inicjalizuje się fazę deszyfrowania sygnału użytecznego, w -której oddziela się zaszyfrowany sygnał użyteczny od nałożonego po stronie nadawczej zmodulowanego fazowo sygnału pilotującego poprzez łączenie z synchronizowanym modulowanym fazowo sygnałem pilotującym wytwarzanym po stronie odbiorczej, uzyskiwany zmodulowany fazowo, zaszyfrowany cyfrowy sygnał mowy deszyfruje się przy pomocy sygnału kodowego, który powstaje po stronie odbiorczej i jest sterowany impulsami zegarowymi na podstawie preambuły, oraz przesyła się przez drugi zespolony filtr wyjściowy jako czwarty sygnał zespolony będący rzeczywistym sygnałem wyjściowym, który po przekształceniu na postać analogową przesyła się do układu dopasowującego sygnał odbierany.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako zespolone filtry wejściowe i wyjściowe stosuje się filtry Hilberta wyższego rzędu.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że po stronach nadawczej i odbiorczej częstotliwość próbkowania zmniejsza się po zespolonych filtrach wejściowych, zaś częstotliwość próbkowania zwiększa się przed zespolonymi filtrami wyjściowymi.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że zmniejszenie częstotliwości próbkowania przeprowadza się ze współczynnikiem całkowitoliczbowym, zwłaszcza ze współczynnikiem 1:3, zaś zwiększenie częstotliwości próbkowania przeprowadza się również zgodnie ze współczynnikiem całkowitoliczbowym, zwłaszcza ze współczynnikiem 3:1, przy czym j ako zespolone filtry wejściowe i wyjściowe stosuje się filtry rekursywne wyższego rzędu.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że preambułę nadaje się okresowo w ustalonej ramce czasowej, przy czym na czas trwania preambuły wygasza się zaszyfrowany sygnał mowy.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że czas trwania ramki czasowej ustala się na kilka sekund, zwłaszcza od 3 do 10 sekund, zaś czas trwania preambuły ustala sięjako wielokrotność 10 milisekund, zwłaszcza około 200 milisekund.

174 895
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że podczas odbioru preambuły bada się po stronie odbiorczej właściwości kanału transmisyjnego, po czym na tej podstawie określa się współczynniki dla filtru korekcyjnego po stronie odbiorczej.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że wykrywa się po stronie odbiorczej koniec każdej nadanej preambuły i ponownej synchronizacji, po czym prowadzi się, z wykorzystaniem uzyskanego sygnału, proces deszyfrowania sygnału użytecznego.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sterowaną liczbami losowymi modulację fazowącyfrowego sygnału mowy oraz sygnału pilotującego przeprowadza się z wykorzystaniem różnych generatorów liczb losowych.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że punkt startowy generatora liczb losowych względnie generatorów po stronie odbiorczej dobiera się jako zmienny w obrębie preambuły.
11. Urządzenie do szyfrowania i deszyfrowania sygnału mowy zbudowane z jednostki czołowej do przekształcania na postać cyfrową sygnału mowy i dopasowania nadawanego sygnału do kanału transmisyjnego zjednej strony i/lub przekształcania na postać cyfrową odebranego sygnału i dopasowania odbieranego sygnału skorygowanego do urządzenia odtwarzającego mowę z drugiej strony, znamienne tym, że po stronie nadawczej zawiera generator sygnału kodowego /23/ z generatorem liczb losowych /34/, którego wyjście jest dołączone do wejścia pierwszego modulatora fazy /33/ i do którego drugiego wejścia jest dołączone wyjście jednostki czołowej /22/, oraz generator sygnału pilotującego /20/, którego wyjście jest dołączone do wejścia drugiego modulatora fazy /32/, przy czym sygnały z wyjść pierwszego modulatora fazy /33/ i drugiego modulatora fazy /32/ sąłączone addytywnie w sumatorze, którego wyjściejest dołączone do pierwszego wejścia przełącznika /25/, generator preambuły /24/ jest dołączony do drugiego wejścia przełącznika /25/ a wyjście przełącznika /25/ jest dołączone do wejścia jednostki czołowej /22/, zaś po stronie odbiorczej zawiera dołączony do wyjścia jednostki czołowej /52/ filtr korekcyjny /51/, do którego z kolei jest przyłączony układ /44/ rozpoznawania preambuły, oraz zawiera następnie układ synchronizacji zegara /55/ z generatorem tonu pilotującego /50/ dołączony do wyjścia filtru korekcyjnego /51/, przy czym jedno wyjście generatora tonu pilotującego /50/jest połączone z wyjściem filtru korekcyjnego /51/ w układzie mnożącym /63/, który dostarcza sygnał korekcji zegara, zaś drugie wyjście generatora tonu pilotującego /50/ i wyjście kolejnego generatora liczb losowych /54/ są dołączone do wejść następnego modulatora fazy /57/, przy czym sygnał z wyjścia tego modulatora fazy /57/jest łączony subtraktywnie z sygnałem z wyjścia filtru korekcyjnego /51/ w kolejnym sumatorze, którego wyjście jest dołączone poprzez demodulator fazy /59/ do wejścia jednostki czołowej /52/.
12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że po stronie nadawczej zawiera pierwszy układ /31/ zmniejszania częstotliwość próbkowania, któryjest dołączony do wyjściajednostki czołowej /22/ poprzez pierwszy zespolony filtr wejściowy /30/.
13. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że po stronie nadawczej zawiera pierwszy układ /36/ zwiększania częstotliwości próbkowania, któryjest dołączony do wejściajednostki czołowej /22/ poprzez pierwszy zespolony filtr wyjściowy /35/.
14. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że po stronie odbiorczej zawiera drugi układ /43/ zmniejszania częstotliwości próbkowania, któryjest dołączony do wyjścia jednostki czołowej /52/ poprzez drugi zespolony filtr wejściowy /40/.
15. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że po stronie odbiorczej zawiera drugi układ /61/ zwiększania częstotliwości próbkowania, który jest dołączony do wejścia jednostki czołowej /52/ poprzez drugi zespolony filtr wyjściowy /62/.
16. Urządzenie według zastrz. 12 i 13, znamienne tym, że współczynnik zmniejszania częstotliwości próbkowania pierwszego układu /31/ zmniejszania częstotliwości próbkowania oraz współczynnik zwiększania częstotliwości pierwszego układu /36/ zwiększania częstotliwości próbkowania sądobrane i równe co do wartości, przy czym wartość tajest lićzbącałkowitą.
17. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że współczynniki zmniejszania i zwiększania częstotliwości próbkowania mają wartość równą “3.

174 895
18. Urządzenie według zastrz. 14 i 15, znamienne tym, że współczynnik zmniejszania częstotliwości próbkowania drugiego układu /43/ zmniejszania częstotliwości próbkowania oraz współczynnik zwiększania częstotliwości drugiego układu /61/ zwiększania częstotliwości próbkowania są dobrane i równe co do wartości, przy czym wartość ta jest liczbą całkowitą.
19. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że współczynniki zmniejszania i zwiększania częstotliwości próbkowania mają wartość równą “3.
20. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że generator liczb losowych /34/ po stronie nadawczej i generator liczb losowych /54/ po stronie odbiorczej stanowią obwody dostarczania wartości losowych /r(n)/ zgodnie z metodą kongruencji liniowej, według wzoru r(n) = (a · r(n-1) + c) mod m, gdzie n = 1,2,..., są liczbami całkowitymi, a i c oznaczają stałe całkowite oraz m oznacza liczbę dobieraną.
21. Urządzenie według zastrz. 19, znamienne tym, że wartości stałych całkowitych wynoszą dla a - 1664525 i c = 32767, zaś dla m wartość jest równa 2³².
22. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że do wyjścia układu mnożącego /63/ jest dołączony układ uśredniania /56/.
23. Urządzenie według zastrz. ' 12 albo 13, albo 14, albo 15, znamienne tym, że zespolony filtr /30,35,40,62/ jest filtrem Hilberta.