RU52536U1

RU52536U1 - DIGITAL SPEECH CONVERSION MODULE

Info

Publication number: RU52536U1
Application number: RU2005138168/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Филонов; Павел Михайлович Язев; Валерий Валентинович Панин; Михаил Сергеевич Толкачев; Александр Михайлович Смолин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Филком"
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2006-03-27

Abstract

Цифровой модуль преобразования речи, содержит двухядерный микропроцессор, аудио-кодек, память, а также генератор тактовых импульсов и формирователь сигнала "сброс", подключенные к двухядерному микропроцессору, в состав которого входят соединенные интерфейсом процессор общего назначения - контроллер и цифровой сигнальный процессор, причем последний включает в себя два модема, канальный кодер, канальный декодер, шифратор, дешифратор и вокодер, аудио-кодек выполнен с аудио входом и выходом и модемными входом и выходом, при этом вокодер соединен одним входом с аудио-кодеком, другим входом - с дешифратором, одним выходом - с аудио-кодеком, а другим выходом - с шифратором, который через канальный кодер и один из модемов соединен с входом аудио-кодека, а дешифратор через канальный декодер и другой модем соединен с выходом аудио-кодека, к которому подключен выход управления контроллера, соединенного с памятью. При этом повышена криптостойкость передаваемой информации, с отсутствием признаков вокализации за счет полностью цифрового маскирования сигнала, т.е. повышен уровень ее закрытия, повышено качества передачи и приема речи, упрощена конструкция за счет реализации на унифицированных элементах, а также расширены функциональные возможности для работы в составе аналоговых радиостанций с различными интерфейсами и возможностью адаптации к любому типу радиостанции.The digital speech conversion module contains a dual-core microprocessor, an audio codec, a memory, as well as a clock pulse generator and a “reset” signal conditioner, connected to a dual-core microprocessor, which includes a general-purpose processor — a controller and a digital signal processor connected by an interface, the latter includes two modems, a channel encoder, a channel decoder, an encoder, a decoder and a vocoder, an audio codec is made with audio input and output and modem input and output, while the vocoder is one input with an audio codec, the other with a decoder, one output with an audio codec, and the other with an encoder that is connected through the channel encoder and one of the modems to the input of the audio codec, and the decoder through the channel decoder and another modem is connected to the output of the audio codec, to which the control output of the controller connected to the memory is connected. At the same time, the cryptographic stability of the transmitted information is increased, with no signs of vocalization due to fully digital signal masking, i.e. the level of its closure has been increased, the quality of speech transmission and reception has been improved, the design has been simplified due to the implementation on standardized elements, and the functionality has been expanded to work as part of analogue radio stations with various interfaces and the ability to adapt to any type of radio station.

Description

Полезная модель относится к технике связи, в частности к цифровым маскираторам речи и может быть использована для установки в различные портативные, мобильные и стационарные радиостанции в качестве средства засекречивания передаваемой информации.The utility model relates to communication technology, in particular to digital voice maskers, and can be used for installation in various portable, mobile and stationary radio stations as a means of secreting the transmitted information.

Известно устройство засекречивания передаваемой информации, содержащее на передающей стороне усилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), сумматор, к первому входу которого подключен выход хронизатора, и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), а на приемной стороне АЦП, ЦАП и фильтр низкой частоты (ФНЧ), отличающееся тем, что введены на передающей стороне генератор кодовой последовательности, сумматор по модулю два, управляемый ключ и пороговый блок, к входу которого и входу АЦП подключены соответственно первый и второй выходы усилителя, при этом выход АЦП и выход генератора кодовой последовательности подключены к первому и второму входам сумматора по модулю два, первый выход которого подключен к входу генератора кодовой последовательности, а второй выход сумматора по модулю два через ЦАП подключен к второму входу сумматора, выход которого и выход порогового блока подключены соответственно к первому и второму входам управляемого ключа, а на приемной стороне сумматор по модулю два, генератор кодовой последовательности и последовательно соединенные узкополосный фильтр и формирователь сигналов тактовой синхронизации, при этом выход управляемого ключа через канал связи соединен с входами узкополосного фильтра и ФНЧ, выход которого подключен к входу АЦП, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому входу сумматора по модулю два и входу генератора кодовой последовательности, выход которого подключен к второму входу сумматора по модулю два, выход которого соединен с входом ЦАП. Генератор кодовой последовательности выполнен в виде регистра A device for securing transmitted information is known, which contains an amplifier, an analog-to-digital converter (ADC), an adder, to the first input of which a chronizer output is connected, and a digital-to-analog converter (DAC), and on the receiving side of the ADC, DAC and low-pass filter (low-pass filter) ), characterized in that a code sequence generator, an adder modulo two, a controlled key and a threshold block are introduced on the transmitting side, the first and second outputs of the amplifiers are connected respectively to its input and to the ADC In this case, the ADC output and the output of the code sequence generator are connected to the first and second inputs of the adder modulo two, the first output of which is connected to the input of the code sequence generator, and the second output of the adder modulo two is connected through the DAC to the second input of the adder, the output of which the output of the threshold block is connected, respectively, to the first and second inputs of the managed key, and on the receiving side, an adder modulo two, a code sequence generator, and a narrowband ph the liter and the driver of clock synchronization signals, while the output of the controlled key through the communication channel is connected to the inputs of the narrow-band filter and the low-pass filter, the output of which is connected to the ADC input, the first and second outputs of which are connected to the first input of the adder modulo two and the input of the code sequence generator, the output of which is connected to the second input of the adder modulo two, the output of which is connected to the input of the DAC. The code sequence generator is made in the form of a register

сдвига, N выходов которого соединены с первыми входами N сумматоров по модулю два, вторые входы которых соединены соответственно с N выходами ключевого коммутатора, при этом выходы N сумматоров по модулю два подключены к входам мажоритарного элемента, выход которого, а также вход регистра сдвига являются соответственно выходом и входом генератора кодовой последовательности. (1)a shift whose N outputs are connected to the first inputs of N adders modulo two, the second inputs of which are connected respectively to the N outputs of the key switch, while the outputs of N adders modulo two are connected to the inputs of the majority element, the output of which, as well as the input of the shift register, are respectively the output and input of the code sequence generator. (one)

Недостатком такого устройства является недостаточная надежность кодирования речевой информации, нарушение работоспособности из-за срыва синхронизации, а также высокая остаточная разборчивость кодированной речи. Используемая вокализация речи и передача в аналоговой форме облегчает процесс расшифровки сигнала потенциальным противником.The disadvantage of this device is the lack of reliability of encoding of speech information, disruption due to disruption of synchronization, as well as high residual legibility of coded speech. Used speech vocalization and transmission in analog form facilitates the process of decoding the signal by a potential adversary.

Известно также устройство (цифровой модуль) засекречивания передаваемой информации, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные блок аналого-цифрового преобразования (АЦП), блок прямого быстрого преобразования Фурье, блок замещения частотных составляющих, блок перестановки частотных составляющих, блок обратного быстрого преобразования Фурье, блок цифроаналогового преобразования (ЦАП), а также блок объединения сигналов, блок управления перестановкой частотных составляющих, выход которого подключен к второму входу блока перестановки частотных составляющих, генератор синхросигнала и генератор тактовых импульсов, выходы которого подключены к синхровходам генератора синхросигнала, блока ЦАП, блока обратного быстрого преобразования Фурье, блока управления перестановкой частотных составляющих, блока прямого быстрого преобразователя Фурье и блока АЦП, вход которого является входом устройства, а выход блока объединения сигналов является выходом передающей стороны устройства, а на приемной стороне последовательно соединенные блок АЦП, блок прямого быстрого преобразования Фурье, блок обратной перестановки частотных составляющих, блок обратного замещения частотных составляющих, блок обратного быстрого преобразования Фурье и блок ЦАП, выход которого является выходом устройства, а также блок управления обратной перестановкой частотных составляющих, выход которого It is also known a device (digital module) for securing transmitted information, containing on the transmitting side a series-connected analog-to-digital conversion (ADC) unit, a direct fast Fourier transform unit, a frequency component replacement unit, a frequency component permutation unit, an inverse fast Fourier transform unit, a digital-to-analog unit conversion (DAC), as well as a unit for combining signals, a control unit for permutation of the frequency components, the output of which is connected to the second input a frequency component permutation lock, a clock generator and a clock pulse generator, the outputs of which are connected to the clock inputs of a clock signal generator, a DAC unit, an inverse fast Fourier transform unit, a frequency component inversion control unit, a direct fast Fourier converter unit and an ADC block, the input of which is the input of the device, and the output of the signal combining unit is the output of the transmitting side of the device, and on the receiving side, the ADC unit, the direct fast Fourier transform, block of the rearrangement of the frequency components, block of the reverse substitution of the frequency components, the block of the reverse fast Fourier transform and the DAC block, the output of which is the output of the device, as well as the control block of the reverse permutation of the frequency components, the output of which

подключен к второму входу блока обратной перестановки частотных составляющих, блок фильтрации, вход которого соединен с входом блока выделения синхросигнала, и генератор тактовых импульсов, к входу которого подключен выход блока выделения синхросигнала, а выходы генератора тактовых импульсов подключены к синхровходам блока АЦП, блока прямого быстрого преобразования Фурье, блока управления обратной перестановкой частотных составляющих, блока обратного быстрого преобразования Фурье и блока ЦАП, отличающееся тем, что в него введены на передающей стороне первый и второй фазовые манипуляторы, блок трансформирования спектра и генератор псевдослучайной последовательности (ПСП), к входу которого подключен дополнительный выход генератора тактовых импульсов, а выход генератора ПСП подключен к первым входам первого и второго фазовых манипуляторов, к вторым входам которых подключены выходы соответственно блока трансформирования спектра и генератора синхросигнала, при этом выход блока ЦАП подключен к входу блока трансформирования спектра, а выходы первого и второго фазовых манипуляторов к первому и второму входам блока объединения сигналов, а на приемной стороне блок поиска синхросигнала ПСП, генератор ПСП, блок восстановления трансформированного спектра и фазовый манипулятор, первый вход которого соединен с входом блока поиска синхросигнала ПСП и является входом приемной стороны устройства, а выход блока поиска синхросигнала ПСП через генератор ПСП подключен к второму входу фазового манипулятора, выход которого подключен к входу блока фильтрации, выход которого через блок восстановления трансформированного спектра подключен к входу блока АЦП. (2)connected to the second input of the block of the inverse permutation of the frequency components, a filtering block, the input of which is connected to the input of the clock separation block, and a clock generator, to the input of which the output of the clock separation block is connected, and the outputs of the clock pulse generator are connected to the clock inputs of the ADC block, direct fast block Fourier transform, the control unit reverse permutation of the frequency components, the inverse fast Fourier transform unit and the DAC unit, characterized in that it is entered on the transmitting side of the first and second phase manipulators, a spectrum transformation unit and a pseudo-random sequence generator (PSP), to the input of which an additional output of the clock generator is connected, and the output of the PSP generator is connected to the first inputs of the first and second phase manipulators, the outputs of which are connected respectively to the second inputs the spectrum transformation unit and the clock generator, while the output of the DAC unit is connected to the input of the spectrum transformation unit, and the outputs of the first and second phase manipulators to the first and second inputs of the signal combining unit, and on the receiving side the PSP clock search unit, the PSP generator, the transformed spectrum recovery unit and a phase manipulator, the first input of which is connected to the input of the PSP clock signal search unit and is the input of the receiving side of the device, and the output of the unit Search for the PSP clock signal through the PSP generator is connected to the second input of the phase manipulator, the output of which is connected to the input of the filtering unit, the output of which is through the transformer recovery unit The specified spectrum is connected to the input of the ADC block. (2)

Недостатком этого устройства является его низкая криптостойкость передаваемой информации, узость функциональных возможностей, препятствующая работе в составе радиостанций с различными интерфейсами, и аппаратурная сложность... Используемая вокализация речи и передача в цифро-аналоговой форме облегчает процесс расшифровки сигнала потенциальным противником. Высокая вероятность сбоев в работе при потере синхронизации.The disadvantage of this device is its low cryptographic stability of the transmitted information, the narrowness of its functionality, which impedes operation as part of radio stations with various interfaces, and hardware complexity ... The used voice vocalization and transmission in digital-analog form facilitates the process of decoding the signal to a potential adversary. High probability of malfunctions due to loss of synchronization.

Технической задачей полезной модели является создание эффективного цифрового модуля преобразования речи и расширение арсенала цифровых модулей преобразования речи.The technical task of the utility model is to create an effective digital speech conversion module and expand the arsenal of digital speech conversion modules.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи состоит в повышении криптостойкости передаваемой информации, с отсутствием признаков вокализации за счет полностью цифрового маскирования сигнала, т.е. повышении уровня ее закрытия, повышении качества передачи и приема речи, упрощении конструкции за счет реализации на унифицированных элементах, а также расширение функциональных возможностей для работы в составе аналоговых радиостанций с различными интерфейсами и возможностью адаптации к любому типу радиостанции.The technical result that provides the solution of the problem lies in increasing the cryptographic stability of the transmitted information, with no signs of vocalization due to the completely digital masking of the signal, i.e. increasing the level of its closure, improving the quality of speech transmission and reception, simplifying the design by implementing on standardized elements, as well as expanding the functionality for working as part of analogue radio stations with various interfaces and the ability to adapt to any type of radio station.

Сущность полезной модели состоит в том, что цифровой модуль преобразования речи, содержит двухядерный микропроцессор, аудио-кодек, память, а также генератор тактовых, импульсов и формирователь сигнала "сброс", подключенные к двухядерному микропроцессору, в состав которого входят соединенные интерфейсом процессор общего назначения - контроллер и цифровой сигнальный процессор, причем последний включает в себя два модема, канальный кодер, канальный декодер, шифратор, дешифратор и вокодер, аудио-кодек выполнен с аудио входом и выходом и модемными входом и выходом, при этом вокодер соединен одним входом с аудио-кодеком, другим входом - с дешифратором, одним выходом - с аудио-кодеком, а другим выходом - с шифратором, который через канальный кодер и один из модемов соединен с входом аудио-кодека, а дешифратор через канальный декодер и другой модем соединен с выходом аудио-кодека, к которому подключен выход управления контроллера, соединенного с памятью.The essence of the utility model is that the digital speech conversion module contains a dual-core microprocessor, an audio codec, memory, as well as a clock, pulse generator and a “reset” signal conditioner connected to a dual-core microprocessor, which includes a general-purpose processor connected by an interface - a controller and a digital signal processor, the latter including two modems, a channel encoder, a channel decoder, an encoder, a decoder and a vocoder, an audio codec made with audio input and output and mode input and output, while the vocoder is connected with one input to the audio codec, another input with the decoder, one output with the audio codec, and the other output with the encoder, which is connected through the channel encoder and one of the modems to the audio input codec, and the decoder through a channel decoder and another modem is connected to the output of the audio codec, to which is connected the control output of the controller connected to the memory.

На чертеже фиг.1 изображена блок-схема цифрового модуля преобразования речи, на фиг.2 - внешний вид модуля.The drawing of figure 1 shows a block diagram of a digital module for speech conversion, figure 2 is an external view of the module.

Цифровой модуль преобразования речи содержит установленные на плате двухядерный быстродействующий микропроцессор 1, аудио-кодек 2, состоящий из аналогоцифрового и цифроаналогового преобразователей, память 3, а также генератор 4 тактового сигнала и формирователь 5 сигнала The digital speech conversion module contains a dual-core high-speed microprocessor 1 installed on the board, an audio codec 2, consisting of analog-to-digital and digital-to-analog converters, memory 3, as well as a clock generator 4 and a signal shaper 5

"сброс", подключенные к двухядерному микропроцессору 1. В состав микропроцессора 1 входят, соединенные внутренним интерфейсом 6 контроллер 7 и цифровой сигнальный процессор 8. Процессор 8 включает в себя два модема 9, 10, канальный кодер 11, канальный декодер 12, шифратор 13, дешифратор 14 и вокодер 15. Аудио-кодек 2 выполнен с аудио входом 16 и аудио выходом 17 и модемными входом 18 и модемным выходом 19. Вокодер 15 соединен одним входом с аудио-кодеком 2, другим входом - с дешифратором, одним выходом - с аудио-кодеком, а другим выходом - с шифратором 13, который через канальный кодер 11 и модем 9 соединен с входом аудио-кодека 2, а дешифратор 14 через канальный декодер 12 и модем 10 соединен с выходом аудио-кодека 2. К аудио-кодеку 2 подключен выход управления контроллера 7, соединенного с памятью 3."reset" connected to a dual-core microprocessor 1. The microprocessor 1 includes, connected by an internal interface 6, a controller 7 and a digital signal processor 8. The processor 8 includes two modems 9, 10, a channel encoder 11, a channel decoder 12, an encoder 13, decoder 14 and vocoder 15. Audio codec 2 is made with audio input 16 and audio output 17 and modem input 18 and modem output 19. Vocoder 15 is connected by one input to audio codec 2, the other input to a decoder, one output to audio codec, and another output - with encoder 13, which Res channel encoder 11 and the modem 9 is connected to the input of an audio codec 2, a channel decoder 14 via the decoder 12 and the modem 10 connected to the output of audio codec 2. The audio codec 2 is connected the controller 7 control output connected to the memory 3.

Интерфейс 21 предназначен для радиостанциями типа Motorola, интерфейс 22 - с остальными типами радиостанций.Interface 21 is for Motorola-type radios, interface 22 is for other types of radios.

Память 3 выполнена в виде FLASH памяти (ПЗУ MBM29DL800BA-90PBT или аналог AM29DL800BB-70WBI), которая содержит программы для процессора 8 и контроллера 7.Memory 3 is made in the form of FLASH memory (ROM MBM29DL800BA-90PBT or analogue AM29DL800BB-70WBI), which contains programs for processor 8 and controller 7.

Аудио-кодек - это устройство (TLV320AIC20IPFV), выполняющее функции аналого-цифрового АЦП и цифро-аналогового ЦАП преобразователей.An audio codec is a device (TLV320AIC20IPFV) that functions as an analog-to-digital ADC and digital-to-analog DAC converters.

Контроллер 7 представляет собой ядро ARM-контроллера, выполняющего функции процессора общего назначения. В данном случае ядро контроллера и ядро цифрового сигнального процессора - TMS320VC5470GHKA.Controller 7 is the core of an ARM controller that functions as a general-purpose processor. In this case, the core of the controller and the core of the digital signal processor are TMS320VC5470GHKA.

Цифровой сигнальный процессор (DSP) 8 представляет собой второе ядро микропроцессора 1, в котором реализованы программные модули вокодера, шифратора, дешифратора, канальных кодера и декодера и модема.Digital signal processor (DSP) 8 is the second core of microprocessor 1, which implements software modules for vocoder, encoder, decoder, channel encoder and decoder and modem.

Вокодер 15 выполнен в виде помехозащищенного вокодера MELP 2, 4.Vocoder 15 is made in the form of noise-proof vocoder MELP 2, 4.

Питание оборудования модуля осуществляется формирователем 20 напряжения питания 3,3 V и 1,8 V.The equipment of the module is powered by the driver 20 of the supply voltage 3.3 V and 1.8 V.

Используемые элементы и микросхемы (элементная база), изображенные на чертежах согласно нормативной системе обозначений, являются стандартными изделиями, применяются в соответствии с публикуемыми каталогами. В частности, в качестве микропроцессора используются серийно выпускаемые микросхемы-микроконтроллеры типа TMS320VC5470. Отечественных аналогов нет.The used elements and microcircuits (element base), depicted in the drawings according to the normative notation, are standard products, they are used in accordance with published catalogs. In particular, as a microprocessor, mass-produced microchips-microcontrollers such as TMS320VC5470 are used. There are no domestic analogues.

Общепринятые в отрасли обозначения: ARM - это усовершенствованный процессор с ограниченным набором команд, MELP - вокодер с алгоритмом линейного предсказания со смешанным возбуждением, ТХ - передатчик, RX - приемник, API - ARM порт интерфейс, FLASH - энергонезависимая память ПЗУ).Conventional conventions in the industry: ARM is an advanced processor with a limited set of instructions, MELP is a vocoder with a linear prediction algorithm with mixed excitation, TX is a transmitter, RX is a receiver, API is an ARM port interface, FLASH is non-volatile ROM memory).

В работе модуля могут быть задействованы интерфейсы к радиостанциям Motorola и к иным радиостанциям (не Motorola). У радиостанции Моторола наиболее полный и сложный интерфейс, взаимодействующий через порты процессора DSP, у других радиостанций значительно более простой интерфейс, взаимодействующий через порт ARM контроллера, или его вообще нет. Специальный интерфейс к радиостанциям Motorola нужен для взаимодействия модуля с процессором радиостанции с целью управления дисплеем, светодиодной индикацией, звуковыми сигналами, клавиатурой и т.д.The module can use interfaces to Motorola radio stations and to other radio stations (not Motorola). The Motorola radio station has the most complete and complex interface that interacts through the ports of the DSP processor, other radio stations have a much simpler interface that interacts through the controller’s ARM port, or none at all. A special interface to Motorola radios is needed for the module to interact with the processor of the radio station in order to control the display, LED indication, sound signals, keyboard, etc.

Представленные в блок-схеме на уровне функционального обобщения составные части относятся к цифровым комбинационным автоматам, для которых известны методы синтеза их структуры по содержательному описанию функции (сведениям о функциях, изложенным в описании), т.е. они могут быть синтезированы с помощью известных правил и методов, с помощью которых автоматическое устройство может быть получено по предъявляемым к нему требованиям.The components presented in the block diagram at the level of functional generalization relate to digital combinational machines, for which methods for synthesizing their structure by the meaningful description of the function (information about the functions described in the description) are known, i.e. they can be synthesized using well-known rules and methods by which an automatic device can be obtained according to the requirements for it.

Цифровой модуль преобразования речи работает следующим образом.Digital speech conversion module operates as follows.

В связи с тем, что радиостанции разных производителей имеют различные уровни аудиосигналов, различные точки подключения относительно цепей коррекции радиостанции, различные возможности по управлению и индикации режимов цифровой модуль преобразования речи программируется для работы в конкретной модели радиостанции.Due to the fact that radio stations of different manufacturers have different levels of audio signals, different connection points relative to the correction circuits of a radio station, various possibilities for controlling and indicating modes, a digital speech conversion module is programmed to work in a specific model of a radio station.

Пользовательское программирование модуля в исполнениях RDM-W и RDM-AW под конкретную модель радиостанции может осуществляться как на предприятии-изготовителе, так и пользователем. При пользовательском программировании определяются конфигурационные параметры: уровни аудиосигналов, ключ, способ включения (импульсный или потенциальный вход), состояние при включении радиостанции, Для пользовательского программирования используется специальный программатор RDM9 и программное обеспечение CONFIG.User programming of the module in the RDM-W and RDM-AW versions for a specific model of the radio station can be carried out both at the manufacturer and by the user. In user programming, configuration parameters are determined: audio signal levels, key, switching method (pulse or potential input), state when the radio is turned on. For user programming, a special RDM9 programmer and CONFIG software are used.

Модуль RDM-AW отличается от RDM-W наличием разъема для соединения с переходной колодкой. Переходная колодка входит в состав RDM-AW и служит для исключения пайки проводов на плате модуля.The RDM-AW module differs from the RDM-W in that it has a connector for connecting to the adapter block. The adapter block is part of the RDM-AW and serves to prevent soldering wires on the module board.

При подаче питания от формирователя 20 формирователь 5 обеспечивает корректный запуск микропроцессора 1. Генератор 4 тактового сигнала формирует тактовый сигнал, необходимый для работы микропроцессора 1.When power is supplied from the shaper 20, the shaper 5 ensures the correct start of the microprocessor 1. The clock generator 4 generates a clock signal necessary for the microprocessor 1 to work.

Аналоговый речевой сигнал с радиостанции через вход 16 (in) (аналоговый вход) поступает на аудио-кодек 2, с помощью которого преобразуется в цифровую форму - цифровой поток данных 64 kbps. Оцифрованный сигнал поступает на вход вокодера 15, где с помощью алгоритма сжатия речи Mixed Excitation Linear Prediction (MELP) (осуществляется линейное предсказание со смешанным возбуждением) производится понижение битовой скорости цифрового потока преобразование в низкоскоростной цифровой поток 2400 bps. Далее шифратором 13 производится шифрование с помощью алгоритма ГОСТ 28147-89, а в канальном кодере 11 - помехоустойчивое избыточное кодирование (error corr - коррекция ошибок), которое предусматривает введение в состав передаваемого цифрового потока дополнительной (избыточной) информации. При этом скорость информационного потока увеличивается до 4800 bps. С помощью модема 9 сигнал передается в аудио-кодек 2 и производится преобразование цифрового сигнала в аналоговый сигнал с использованием модуляции QPSK на поднесущей 1800 Гц, пригодный для передачи по радиоканалу на выходе 19 (ТХ - передатчик радиостанции). Модуляция QPSK на поднесущей содержит частотно An analog speech signal from a radio station through input 16 (in) (analog input) is fed to audio codec 2, with the help of which it is converted to digital form - a digital data stream of 64 kbps. The digitized signal is input to the vocoder 15, where, using the Mixed Excitation Linear Prediction (MELP) speech compression algorithm (linear prediction with mixed excitation), the bit rate of the digital stream is reduced to a low-speed digital stream of 2400 bps. Further, the encoder 13 encrypts using the GOST 28147-89 algorithm, and in the channel encoder 11 the error-correcting redundant coding (error corr - error correction), which provides for the introduction of additional (redundant) information in the transmitted digital stream. In this case, the speed of the information flow increases to 4800 bps. Using modem 9, the signal is transmitted to audio codec 2 and the digital signal is converted to an analog signal using QPSK modulation on a subcarrier of 1800 Hz, suitable for transmission over a radio channel at output 19 (TX - radio station transmitter). QPSK modulation on a subcarrier contains frequency

модулированную компоненту и позволяет использовать модулятор и частотный детектор обычной ЧМ радиостанции. Использование поднесущей не требует использования низких частот (менее 300 Гц) и исключает необходимость доработки модулятора и базового оборудования радиостанции. Передаваемый в виде "белого шума" зашифрованный сигнал имеет свыше четырех миллиардов (2³²) возможных цифровых ключей и практически не может быть расшифрован лицами, не имеющими информации о параметрах кодирования и битовой скорости.modulated component and allows the use of a modulator and frequency detector of a conventional FM radio station. The use of a subcarrier does not require the use of low frequencies (less than 300 Hz) and eliminates the need for refinement of the modulator and basic equipment of the radio station. The encrypted signal transmitted in the form of "white noise" has over four billion (2 ³² ) possible digital keys and can hardly be decrypted by persons who do not have information about the encoding parameters and bit rate.

Аналоговый сигнал, принимаемый радиостанцией, поступает в абонентском модуле на вход 18 (RX - приемник радиостанции) аудио-кодека 2, с помощью которого преобразуется в цифровую форму. Обработка принимаемого сигнала для качественного восстановления речи с разборчивостью по ГОСТ 16600-72 происходит в обратной последовательности.The analog signal received by the radio station is received in the subscriber module at input 18 (RX - radio station receiver) of the audio codec 2, with which it is converted to digital form. Processing of the received signal for high-quality speech recovery with intelligibility according to GOST 16600-72 occurs in the reverse order.

Оцифрованный сигнал поступает на другой вход вокодера 15. Приемная часть модема 10 выделяет из сигнала информационную составляющую, канальным декодером 12 производится канальное декодирование, дешифратором 14 производится дешифрование с помощью ключа, известного только правомерному пользователю. Вокодером 15 осуществляется восстановление аудио сигнала из цифрового потока. Аудио сигнал преобразуется в аналоговую форму с помощью аудио-кодека 2 и поступает на радиостанцию по выходу 17. Восстановленная речь имеет высокое качество звучания.The digitized signal is fed to the other input of the vocoder 15. The receiving part of the modem 10 extracts the information component from the signal, channel decoding is performed by channel decoder 12, decryptor 14 is decrypted using a key known only to a legitimate user. Vocoder 15 is the restoration of the audio signal from the digital stream. The audio signal is converted into analog form using the audio codec 2 and fed to the radio output 17. The recovered speech has a high sound quality.

В процессе обработки сигналов ARM-контроллер 7 осуществляет программное управление аудио-кодеком 2 и процессором 8, в том числе производит загрузку через интерфейс 6 программы из памяти 3 в процессор 8, а также контролирует порядок их взаимодействия с радиостанцией. Контроллер 7 обеспечивает различные уровни доступа радиостанций с абонентскими модулями. Для программирования пользовательских параметров используется программное обеспечение CONFIG.In the process of signal processing, the ARM controller 7 performs programmatic control of the audio codec 2 and processor 8, including downloading through the interface 6 of the program from memory 3 to processor 8, and also controls the order of their interaction with the radio station. The controller 7 provides various levels of access for radio stations with subscriber modules. CONFIG software is used to program user parameters.

Формирователь 20 обеспечивает необходимые уровни питающих напряжений для всех устройств 1-19.Shaper 20 provides the necessary levels of supply voltage for all devices 1-19.

Таким образом создан эффективный цифровой модуль преобразования речи и расширен арсенал цифровых модулей преобразования речи.Thus, an effective digital speech conversion module was created and the arsenal of digital speech conversion modules was expanded.

При этом повышена криптостойкость передаваемой информации, с отсутствием признаков вокализации за счет полностью цифрового маскирования сигнала, т.е. повышен уровень ее закрытия, повышено качества передачи и приема речи, упрощена конструкция за счет реализации на унифицированных элементах, а также расширены функциональные возможности для работы в составе аналоговых радиостанций с различными интерфейсами и возможностью адаптации к любому типу радиостанции.At the same time, the cryptographic stability of the transmitted information is increased, with no signs of vocalization due to fully digital signal masking, i.e. the level of its closure has been increased, the quality of speech transmission and reception has been improved, the design has been simplified due to the implementation on standardized elements, and the functionality has been expanded to work as part of analogue radio stations with various interfaces and the ability to adapt to any type of radio station.

Источники информации:Information sources:

1 RU №2038701, 1995.1 RU No. 2038701, 1995.

2 RU №2050698, 1995 (прототип).2 RU No. 2050698, 1995 (prototype).

Claims

A digital speech conversion module containing a dual-core microprocessor, an audio codec, a memory, as well as a clock pulse generator and a “reset” signal conditioner, connected to a dual-core microprocessor, which includes a general-purpose processor — a controller and a digital signal processor — connected to the interface, the latter includes two modems, a channel encoder, a channel decoder, an encoder, a decoder and a vocoder, an audio codec is made with audio input and output and modem input and output, while the vocoder is one input with an audio codec, another input with a decoder, one output with an audio codec, and the other output with an encoder that is connected to the audio codec input through a channel encoder and one of the modems, and the decoder is connected to the audio codec output through a channel decoder and another modem to which the control output of the controller connected to the memory is connected.