СПОСОБ МАСКИРОВАНИЯ АНАЛОГОВЫХ РЕЧЕВЫХ СИГНАЛОВ
METHOD OF MASKING ANALOGUE SPEECH SIGNALS

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах связи силовых ведомств. Для защиты акустического речевого сигнала от прямого прослушивания предлагается маскировать акустический сигнал. Наиболее известным и простым способом маскирования передаваемых речевых сигналов является способ инверсии их спектра, когда низкие частоты исходного спектра становятся верхними, а верхние нижними.
Известен «Способ засекречивания информации в канале связи», заявка Великобритании 2196816, H04K 1/04, 1988 г. В этом способе система засекречивания основана на чередующейся через случайные промежутки времени передаче речевого сигнала без инверсии спектра и с инверсией спектра. Генерирование сигнала управления инверсией спектра осуществляется генератором случайных промежутков времени.
К достоинствам способа можно отнести способность работы в полосе стандартного телефонного канала, возможность организации большого ансамбля кодов за счет изменения структуры псевдослучайной последовательности, естественность звучания. Однако способ имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что на выходе кодера отдельные слова могут прослушиваться разборчиво. Это обусловлено тем, что псевдослучайная последовательность имеет серии элементов одинакового знака. За время длительности одной серии исходный речевой сигнал передается без преобразования и искажения, поэтому некоторые слова на выходе кодера могут разборчиво прослушиваться.
Из известных наиболее близким по технической сущности является способ, описанный в заявке №94000682 «Аппаратура передачи и приема замаскированных речевых сообщений», принятый за прототип. В этом способе для снижения разборчивости речи на выходе кодера предлагается производить попеременное пропускание входного речевого сигнала через низкочастотный и высокочастотный фильтры и компенсацию возникающих частотных искажений в декодере. К достоинствам этого способа можно отнести то, что на выходе кодера ухудшается разборчивость речи. Однако способ не предусматривает осуществление инверсии речевого сигнала по времени. Кроме того, в блоке инвертирования спектра используется операция модуляции с переносом спектра информационного сигнала в область более высоких частот и фильтрация информационного сигнала в области более высоких частот. При демодуляции осуществляется перенос отфильтрованного сигнала в область низких частот и его фильтрация. Кроме того, при обработке на более высоких частотах информационного сигнала увеличивается энергия информативного сигнала, что приводит к повышению вероятности утечки информации по техническим каналам. На фиг.1 и фиг.2 показаны временная диаграмма и спектр исходного сигнала в полосе 0,3-3,4 кГц. На фиг.3 и фиг.4 показаны временная диаграмма и спектр замаскированного сигнала в полосе 0,3-3,4 кГц по способу-прототипу.
Технический результат предлагаемого способа заключается в том, что в блоке инвертирования спектра за одну операцию выполняется одновременно инвертирование речевого сигнала по спектру и инвертирование речевого сигнала по времени, что позволяет сократить время выполнения преобразований в цифровом виде.
Суть предлагаемого изобретения состоит в следующем. Речевой сигнал проходит через входной полосовой фильтр, после чего выполняется инверсия спектра.
Согласно предполагаемому изобретению для инверсии сигнала по спектру и по времени осуществляется:
- прямое дискретное преобразование Фурье;
- обнуление коэффициентов разложения вне полосы 0,3-3,4 кГц;
- перестановка коэффициентов разложения в полосе 0,3-3,4 кГц в обратном порядке;
- обратное дискретное преобразование Фурье с переставленными коэффициентами.
Способ осуществляется следующим образом. Изначально аналоговый речевой сигнал дискретизируется со стандартной частотой 8000 Гц. Далее дискретизированный речевой сигнал поступает на вход полосового фильтра с полосами среза 0,3 кГц и 3,4 кГц. Таким образом, на выходе полосового фильтра спектр сигнала занимает полосу частот 0,3-3,4 кГц, что необходимо для передачи его по стандартному каналу тональной частоты. Над отфильтрованным сигналом выполняется дискретное преобразование Фурье, в результате которого получаются коэффициенты разложения. Далее выполняется перестановка коэффициентов разложения в обратном порядке. После этого выполняется обратное дискретное преобразование Фурье, после которого спектр речевого сигнала становится инверсным по отношению к первоначальному. Особенностью предлагаемого преобразования является то, что сигнал становится инверсным по времени. Далее замаскированный речевой сигнал передается в канал связи. На фиг.5 и фиг.6 показаны временная диаграмма и спектр замаскированного сигнала в полосе 0,3-3,4 кГц по предложенному способу.
Достоинством предлагаемого способа по отношению к устройству-прототипу можно считать то, что в процессе инверсии спектра информативные сигналы на более высокой частоте не появляются.
Способ маскирования аналоговых речевых сигналов иллюстрируется следующими чертежами. На фиг.1 показана временная диаграмма речевого сигнала, соответствующего слову «маскирование». На фиг.2 показан спектр этого сигнала. На фиг.3 показана временная диаграмма речевого сигнала, соответствующего слову «маскирование», с проинвертированным спектром по способу-прототипу. На фиг.4 показан спектр этого сигнала. На фиг.5 показана временная диаграмма речевого сигнала, соответствующего слову «маскирование», с проинвертированным спектром по предложенному способу. На фиг.6 представлен спектр этого сигнала.
Как видно из представленных чертежей, перестановка коэффициентов разложения обеспечивает одновременно инверсию сигнала по спектру и инверсию сигнала по времени.