А) Исходный сигнал

Рис. 11.3. Принципы частотной перестановки

C(f)

б) Преобразованный сигнал

Изменением ключа в ходе сеанса связи в скремблерах с дина­мическим закрытием можно существенно повысить уровень за­щиты речевой информации. Остаточная разборчивость зависит от длительности кадра и с увеличением последнего уменьшает­ся.

S(t)

S(t)

а) Исходное сообщение б) Преобразованное сообщение

; Рис. 11.4. Принципы временной перестановки

Вследствие накопления информации в блоке временного пре­образования появляется задержка между поступлением исходно­го речевого сигнала в передающий скремблер и восстановлением его в приемном скремблере. Если эта задержка превышает 1-2 с, то она создает дискомфорт во время разговора по телефону. Поэтому Т_к выбирают менее этого предельного времени и делят на 4-16 сег­ментов.

]

Временные инверсия и перестановки технически реализуют­ся путем преобразования исходного речевого сигнала в цифровую форму с помощью аналогово-цифрового преобразователя, цифро­вой обработки и обратного преобразования закрытого цифрово­го сигнала в аналоговый, который передается по телефонной ли­нии связи. В приемной части скремблера выполняются с помощью элементов дискретной техники обратные преобразования: восста­новление исходного сообщения и преобразование его из цифровой формы в аналоговую.

Используя комбинацию временного и частотного скремблиро- вания, значительно повышают степень закрытия речи. В комбини­рованном (частотно-временном) скремблере исходное сообщение разделяется на кадры и сегменты, которые запоминаются в памя­ти скремблера. При формировании передаваемого сообщения про­изводятся временные перестановки сегментов кадра и перестанов­ки полос спектра речевого сигнала каждого сегмента, Если при этом обеспечить динамическое изменение ключа временной и час­тотной перестановки, то уровень защиты такого комбинированно­го технического закрытия может не уступать цифровому шифрова­нию. Однако сложность реализации такого способа и требования к качеству передачи синхроимпульсов между скремблерами теле­фонных абонентов также высоки.

Основное достоинство методов технического закрытия — про­стота (по отношению к шифрованию) технической реализации скремблеров и, как следствие, меньшая их стоимость, а также воз­можность эксплуатации скремблеров практически на любых ка­налах связи, предназначенных для передачи речевых сообщений. Основной недостаток методов технического закрытия — более низ­кая стойкость закрытия информации. Кроме того, скремблеры, за исключением простейшего (с частотной инверсией), вносят иска­жения в восстановленный речевой сигнал. Их появление вызвано тем, что искажаются границы частотных полос и временных сег­ментов при обратном преобразовании сигнала на приемной сторо­не, что приводит к некоторому искажению спектра восстановлен­ного речевого сигнала. Нежелательное влияние оказывают и груп­повые задержки составляющих речевого сигнала. Внесенные тех­ническими средствами искажения приводят к снижению избыточ­ности восстановленного речевого сигнала на (3-5)%.

Однако, несмотря на указанные недостатки, методы временно­го и частотного скремблирования, а также их различные комбина­ции позволяют обеспечить защиту информации на тактическом и на приближающемся к стратегическому уровнях защиты. Для тех­нического восстановления речи требуется запись закрытого сооб­щения на аудиомагнитофон, длительная и трудоемкая работа с ис­пользованием дорогостоящей аппаратуры. Техническое закрытие в основном используется в коммерческих каналах связи для защиты конфиденциальной информации.

Передача по узкополосному телефонному каналу речевого сиг­нала в цифровой форме, позволяющая шифровать речевое сообще­ние, начала претворяться в жизнь с конца 30-х годов в устройс­тве, названном вокодером (кодировщиком голоса). Метод переда­чи речевой информации в вокодере принципиально отличается от иных методов ее передачи. Отличие заключается в том, что в при­емном вокодере речевой сигнал синтезируется (восстанавливается) по медленно меняющимся признакам исходного речевого сигнала. Такая возможность обусловлена тем, что в речевом сигнале наря­ду с семантической информацией содержится большой объем со­путствующей (сигнальной) информации, характеризующий инди­видуальность речи и эмоциональное состояние говорящего челове­ка, который можно существенно уменьшить без изменения смыс­ла речевого сообщения. Конечно, в некоторых случаях для разгова­ривающего человека важны интонации голоса собеседника, отра­жающие его подсознательную реакцию на слова. Но в большинст­ве случаев достаточно обеспечить узнаваемость голоса абонента и понятность его речи. В передающем устройстве вокодера из рече­вого сигнала выделяются медленно изменяющиеся информацион­ные параметры. Такими параметрами являются:

• частота основного тона акустического сигнала, возникающего при прохождении воздушного потока через голосовые связки говорящего человека;

• моменты произношения локализованных (звонких) и глухих звуков;

• параметры речевого сигнала, зависящие от типа вокодера.

В зависимости от видов параметров речевого сигнала и мето­дов их определения различают фонемные, формантные, полосо­вые, ортогональные, ЛПК-вокодеры (с линейно-прогнозирующим кодированием). Скорость передачи речевой информации вокодера­ми составляет 1200-2400 бит/с.

По переданным информационным параметрам синтезируется речь человека в соответствии с электрической моделью его голосо­вого аппарата, указанной на рис. 11.5.

По команде устройства управления (аналога слухового центра мозга) включается источник питания (аналог легкого) и генератор основного тона (звонких звуков) и шума (согласных глухих зву­ков). Параметры звонких и глухих звуков определяются устройс­твом управления. Управляемый переключатель «тон-шум» под­ключает к фильтру, формирующему спектр звука, сигналы основ­ного тона или шума. Синтезированный акустический сигнал озву­чивается телефоном или громкоговорителем.