專利名稱：雙工模擬擾頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及保密通信用的雙工模擬聲頻頻段擾頻器，具體涉及用于有限帶寬的通信信道(例如標(biāo)準(zhǔn)的電話線路和無線電話通信電路中的)多跳倒頻的擾頻裝置。
眾所周知，個(gè)人之間在非保密通信信道上的通信經(jīng)常遭到偶然的竊聽或有預(yù)謀的消息攔截。常規(guī)的有線通信即電話呼叫雖然受到法律保護(hù)，但是仍然易受非法的竊聽和消息攔截(盡管有些困難)。在采用無線電鏈路作為通信信道來傳遞消息時(shí)，這個(gè)問題就更加嚴(yán)重了。人們擁有無線電信道收信的合法裝置，因而可以容易地取得無線電波上傳遞的消息。蜂窩式無線電電話系統(tǒng)，可以把技術(shù)與用戶的需求很好地結(jié)合起來，從而使這種系統(tǒng)傳送的消息便于接通。蜂窩狀無線電話系統(tǒng)中的通信信道通常既包括無線電鏈路，也包括地面固定鏈路，這兩種鏈路都各有相應(yīng)的方式來截獲消息。典型的蜂窩式無線電話用戶常常認(rèn)為無線電話是地面線路系統(tǒng)的延伸(確實(shí)也是如此)，因此，截取消息不是特別容易。非常遺憾，事實(shí)并非如此。
為了保證在通信信道上傳輸消息的保密性，現(xiàn)已設(shè)計(jì)了兩大類保密設(shè)施。模擬消息(例如聲音)，可轉(zhuǎn)變?yōu)樵撃M信號的數(shù)字信號表示，或者，電文可以用數(shù)字信號表示，然后利用保密或公開的密鑰通過運(yùn)算處理，將該數(shù)字信號置換為密碼信號，再在非保密信道上傳輸。該消息的指定接收者可以接收該密碼信號;使用保密的譯碼密鑰譯出該信號，恢復(fù)出該消息。有關(guān)這種技術(shù)的進(jìn)步情況在《科學(xué)的美國人》1979年8月，Vol241.第2號146-157頁上刊登的馬丁·E·海曼寫的“TheMathematicsofPublic-KeyCryptography”(公開密鑰密碼學(xué)的數(shù)字理論)文章中找到。
然而，對于窄帶信道而言，遺憾的是具有可接受的信號質(zhì)量的保密數(shù)字密碼信號要求寬的帶寬，以便不失真地傳輸信號。第二種保密通信的方法是利用模擬信號頻率倒置來得到保密的效果。這種技術(shù)可以在窄帶信道內(nèi)使用。模擬信號不轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示，而是在平方律混頻器或平衡調(diào)制器內(nèi)將模擬信號與單音頻進(jìn)行混頻，所產(chǎn)生的該單音和模擬信號的下邊帶由濾波器來選取。于是，其中模擬信號的最低頻率分量和最高頻率分量就互相倒置易位。
單音頻率倒置的擾頻器是非常易于攻破的。竊聽者只需將一個(gè)單音輸入平方律檢波器中并且調(diào)整該單音的頻率，使其基本上與初始倒置模擬信號所用的頻率相同就行。對頻率倒置擾頻器的改進(jìn)已經(jīng)采用了偽隨機(jī)方式的依時(shí)間順序的多音倒置方法。進(jìn)一步的改進(jìn)采用了頻率倒置、時(shí)間倒置和時(shí)間段跳變相結(jié)合的方法，以使窄帶擾頻器更為保密(見第4，434，323號美國專利文件)。然而每種改進(jìn)都增加了擾頻系統(tǒng)的復(fù)雜性及其所需的費(fèi)用，還使倒置跳變過程的同步復(fù)雜化。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種模擬的有限頻帶的頻率倒置擾頻器，它根據(jù)滾碼過程所產(chǎn)生的密鑰來確定單音頻率的跳變程序。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是利用一個(gè)滾碼在半邊雙工信道上產(chǎn)生一種音頻跳動(dòng)的模式，用第二個(gè)滾碼在另半邊雙工信道上產(chǎn)生另一種音頻跳動(dòng)的模式。
本發(fā)明再一個(gè)目的是保護(hù)密鑰的交換和保護(hù)同步避免通信信道的中斷。
本發(fā)明還有一個(gè)目的就是自動(dòng)產(chǎn)生密鑰以解除用戶在產(chǎn)生密鑰方面的牽連。
因此，上述這些目的和其它目的都包含在本發(fā)明之中，這就是一個(gè)工作在聲頻頻帶通信信道上的模擬頻率倒置擾頻器。未經(jīng)加密的第一消息依次進(jìn)行頻率倒置得到加密的第一消息，再傳輸給信道上的第二模擬頻率倒置擾頻器得到已加的第二消息，然后由擾頻器依次進(jìn)行頻率再倒置。本擾頻器將第一個(gè)基數(shù)號變換成第二擾頻器的第二個(gè)基數(shù)號，以便產(chǎn)生第一代碼來確定非保密的第一消息的頻率倒置序列，同時(shí)，還產(chǎn)生第二代碼來確定保密的第二消息的頻率再倒置序列。此外，第一代碼的同步信號由本擾頻器傳送，保證以第二擾頻器對保密的第一消息的頻率再倒置同步，而第二代碼的同步信號由本擾頻器接收，以使第二代碼同步于第二代碼同步信號。


圖1是表示本發(fā)明的雙工模擬擾頻器連接到一個(gè)雙工信道的簡化方框圖;
圖2是采用了本發(fā)明的蜂窩式系統(tǒng)中基本單元的方框圖;
圖3是采用本發(fā)明的蜂窩式無線電話系統(tǒng)的用戶單元的方框圖;
圖4是頻率倒置和再倒置擾頻器的方框圖;
圖5是本發(fā)明所用的滾碼發(fā)生器的方框圖;
圖6是采用了本發(fā)明的倒置頻率跳動(dòng)的模擬擾頻器的方框圖;
圖7是本發(fā)明所用的時(shí)鐘頻率發(fā)生器的方框圖;
圖8是采用了本發(fā)明的主發(fā)端擾頻器進(jìn)行基數(shù)傳送的時(shí)序圖;
圖9是采用了本發(fā)明的主發(fā)端擾頻站和應(yīng)答擾頻站成功地進(jìn)行發(fā)送基數(shù)和接收基數(shù)交接(handshake)的時(shí)序圖;
圖10是采用了本發(fā)明的主發(fā)端擾頻站在搜索定時(shí)器終止之后的交換時(shí)序圖;
圖11是采用了本發(fā)明的主發(fā)端擾頻站用戶請求清除方式操作的時(shí)序圖;
圖12是根據(jù)本發(fā)明在同步信號短時(shí)間丟失時(shí)擾頻器工作的時(shí)序圖;
圖13是根據(jù)本發(fā)明在同步信號完全丟失以后擾頻器工作的時(shí)序圖;
圖14是本發(fā)明所用的消息格式;
圖15A～15E是本發(fā)明所用的初始化變接過程、同步化過程和編碼過程的流程圖;
圖16是本發(fā)明所用的用戶請求服務(wù)過程的流程圖。
采用本發(fā)明的雙工模擬擾頻器可以應(yīng)用到如圖1所示的窄頻帶通信信道。一種窄帶信道可能是一條標(biāo)準(zhǔn)電話線路，其中，雙工信道的正向和反向部分由常規(guī)的混合電路連接。在這種應(yīng)用中，來自電話裝置101的話筒聲音被連通到雙工模擬擾頻器103的輸入端，按照本發(fā)明的頻率倒置后，作為已加密的聲音送到混合電路(圖中未示出)，然后再送到電話系統(tǒng)的平衡線對上，該平衡線對連接到公共電話交換網(wǎng)(PSTN)，在這里進(jìn)行交換再連接到平衡線對，后者以常規(guī)方式通向被叫電話裝置105。本發(fā)明的第二個(gè)雙工模擬擾頻器107安置在PSTN和電話裝置105之間。來自擾頻器103的已擾頻(頻率倒置)的聲音在擾頻器107內(nèi)依次再倒置，以產(chǎn)生清楚的聲音信號送到電話裝置105的聽筒。在其相反方向上，來自電話裝置105的話筒聲音由雙工模擬擾頻器107擾亂后加到PSTN，由雙工模擬擾頻器103再倒置后加到電話裝置101的聽筒。
本發(fā)明的模擬擾頻器也可應(yīng)用于無線電話系統(tǒng)(如圖2所示的蜂窩式移動(dòng)無線電話系統(tǒng))，并具有優(yōu)良的性能。本發(fā)明的擾頻器可安裝在常規(guī)的電話用戶單元的無線電話(例如單元201、203和205)內(nèi)，以便在移動(dòng)電話用戶單元和固定站之間(當(dāng)在蜂窩式移動(dòng)電話交換局213和PSTN之間連接同樣的擾頻器時(shí))或在移動(dòng)電話用戶設(shè)備和遠(yuǎn)端的電話裝置之間(當(dāng)遠(yuǎn)端電話裝置裝備了同樣的擾頻站時(shí)，該遠(yuǎn)端的電話裝置也可以是另一移動(dòng)電話用戶單元)提供保密的雙工通信。(移動(dòng)式)無線電話通信也可在移動(dòng)電話用戶單元與常規(guī)固定站及控制設(shè)備(例如固定站207、209和211)之間進(jìn)行。每個(gè)固定站連接到一個(gè)常規(guī)的蜂窩式移動(dòng)電話交換局213，由后者來執(zhí)行呼叫安排、控制以及與PSTN互連的操作。眾所周知，各個(gè)蜂窩式系統(tǒng)被分成許多嚴(yán)密的無線電覆蓋區(qū)域(即單元)，并共同構(gòu)成寬廣的地理范圍內(nèi)的無線電覆蓋。這種單元如圖2所示的區(qū)域215，217和219。
例如當(dāng)一個(gè)移動(dòng)電話用戶單元從一個(gè)地理區(qū)域行進(jìn)到另一個(gè)地理區(qū)域時(shí)(例如移動(dòng)電話用戶單元201從區(qū)域215行進(jìn)到區(qū)域217)，固定站207和209的兩個(gè)控制計(jì)算機(jī)和蜂窩式移動(dòng)電話交換局213的控制計(jì)算機(jī)就命令固定站207與該移動(dòng)電話用戶單元201之間的無線信道進(jìn)行過區(qū)切換，并將移動(dòng)用戶單元201連接到固定站209。這種切斷過程通常要切斷移動(dòng)用戶單元201和固定站207所發(fā)送的聲音，而在此期間向移動(dòng)用戶201發(fā)送一個(gè)數(shù)字消息把它的無線電設(shè)備重新調(diào)諧到固定站209的信道上，用戶單元201完成這一過程之后，就解除對它的音頻通路的切斷指令。若不采用本發(fā)明的擾頻設(shè)備，象這種由于切斷引起的中斷或由于無線電通路的衰落引起的中斷，會(huì)使通信出現(xiàn)嚴(yán)重的問題。
所采用的本發(fā)明的一種移動(dòng)電話用戶單元示于圖3，一種由Motorola公司制造的商用無線電話收發(fā)信機(jī)(例如F19ZEA8439AA型號)可以與圖示中的雙工模擬擾頻器103相連接。這種無線電收發(fā)信機(jī)由一個(gè)收信機(jī)部分301、一個(gè)發(fā)信機(jī)部分303、一個(gè)頻率合成器部分305、一個(gè)邏輯部分307和一個(gè)控制單元及手機(jī)309組成。收信機(jī)部分301經(jīng)過一個(gè)雙工器315連接到天線311。發(fā)信機(jī)部分也通過該雙工器315與天線311相連接，雙工器可以使接收信號和發(fā)送信號彼此幾乎無干擾地接收和發(fā)送。通常，由收信機(jī)部分301所接收和檢波的信號送到控制單元和手機(jī)部分309并通過電話聽筒送給用戶。同樣地，來自用戶的聲音由手機(jī)的話筒所接受并送到發(fā)信機(jī)部分303，以此發(fā)送到固定站207。本發(fā)明的雙工模擬擾頻器103(也可將喇叭和外部話筒與本發(fā)明的模擬擾頻器連用)安置在收信機(jī)301和控制單元309之間的聲音通道上以及控制單元309和發(fā)信機(jī)部分303之間的聲音通道上。該雙工模擬擾頻器103對于從收信機(jī)部分301送來的聲音和從控制單元手機(jī)309送到發(fā)信機(jī)303的聲音進(jìn)行分別(獨(dú)立)的處理。這種在每個(gè)方向上單獨(dú)加擾和去擾的方法為雙工消息提供了附加的保密性，即在半個(gè)雙工信道內(nèi)的代碼的破譯將不易導(dǎo)致在另外半個(gè)雙工信道內(nèi)的代碼的破譯。
雖然已描述了本發(fā)明的擾頻器在諸如有線和無線電話方面的應(yīng)用，但其應(yīng)用的范圍并不限于此，它還可應(yīng)用于通過有限帶寬信道的需要進(jìn)行保密的模擬通信的任何場合。
頻率倒置擾頻器的基本工作原理可從方框圖4中得到理解。一種未加密聲音信號輸入到平衡混頻器401的一個(gè)輸入端，倒置頻率信號(其頻率通常高于聲音信號的最高頻率)由倒置發(fā)生器403產(chǎn)生加到平衡混頻器401的第二個(gè)輸入端。平衡混頻器401一般由具有平方律轉(zhuǎn)移特性的器件(例如采用常規(guī)的平衡結(jié)構(gòu)的二極管)所組成。該平方律器件由每邊相差180°的倒頻信號來控制，這樣就可在平衡混頻器401的輸出端使倒頻相消。該未加密聲音信號使該平衡混頻系統(tǒng)呈瞬時(shí)不平衡狀態(tài)，于是在輸出端產(chǎn)生一個(gè)信號，它包括在未加密聲音信號輸入和倒頻之間的和頻分量、差頻分量以及倒頻信號分量本身。該輸出信號經(jīng)過低通濾波器405濾波后除去了倒頻及和頻信號。這樣得到的保密聲音輸出信號將呈現(xiàn)這樣一種變換，即其低頻未加密聲音輸入信號變?yōu)楦哳l信號，而其高頻未加密聲音輸入信號則變?yōu)榈皖l信號。例如，如果倒頻等于3500赫茲而未加聲音信號由300赫茲和2500赫茲二個(gè)頻率組成，則該2500赫茲信號將被變換到1000赫茲信號，而該300赫茲信號將被倒轉(zhuǎn)到3200赫茲(該非保密聲音輸入信號與該倒頻信號之差)信號。于是，該保密輸出信號可被送到具有能通過原來未加密聲音信號帶寬的信道并傳送到收信機(jī)。
在該信道的遠(yuǎn)端，倒頻解擾器采用一個(gè)平衡混頻器407，該混頻器407有一個(gè)是保密聲音信號輸入端、一個(gè)是再倒頻信號的輸入端。由頻率發(fā)生器409產(chǎn)生的再倒置頻率應(yīng)與倒置過程中所采用的頻率發(fā)生器403的頻率基本上相同。與平衡混頻器401相同方式工作的平衡混頻器407的輸出由低通濾波器411濾波后產(chǎn)生一個(gè)被再倒置的、已解密的聲音輸出(相當(dāng)于輸入到該擾頻系統(tǒng)的未加密聲音信號)。在信道相反方向上傳送的未加密聲音信號可由同樣的方式進(jìn)行加擾和解擾。
采用可調(diào)諧的聲音振蕩器提供的一個(gè)倒頻來解密倒置的保密聲音信號是相當(dāng)容易的。因此，如果用一個(gè)或多個(gè)頻率并以只有合法的收發(fā)雙方才知道的固定或可變的速率來改變倒置和再倒置頻率，就可實(shí)現(xiàn)更高的保密性，另外，也曾建議在倒頻和再倒頻這兩部分都存貯某種偽隨機(jī)的跳頻序列來控制倒頻和再倒頻發(fā)生器。這種方法要求在兩個(gè)相隔很遠(yuǎn)的發(fā)收單元內(nèi)的存貯元件同時(shí)實(shí)現(xiàn)同樣的改變。也就是說，移動(dòng)電話單元必須接入到一個(gè)基站才能使它的偽隨機(jī)頻率跳變型式發(fā)生正確的改變。同樣地，擾頻器系統(tǒng)的另一端也要正確地改變存儲(chǔ)元件以使遠(yuǎn)方的無線電話單元和它的通話對方能進(jìn)行保密會(huì)話。如果該遠(yuǎn)方無線電話單元希望同多方進(jìn)行保密會(huì)話，則每個(gè)這樣的對話方都必須使它們的偽隨機(jī)碼存儲(chǔ)器按照正確的一致的方式進(jìn)行修改才能進(jìn)行保密消息的會(huì)話。顯然，這種操作是不切實(shí)際的。
本發(fā)明通過在任何需要保密的消息出現(xiàn)時(shí)建立偽隨機(jī)跳變碼，從而避免了上述問題。此外，本發(fā)明為由主發(fā)站經(jīng)半邊雙工信道向應(yīng)答站傳送的消息建立了第一偽隨機(jī)碼跳頻序列，而為由應(yīng)答站經(jīng)另半邊雙工信道向主發(fā)站傳送的消息建立了另一個(gè)(即第二)偽隨機(jī)碼跳頻序列。
如果偽隨機(jī)跳頻序列短，而且這個(gè)序列本身也在非保密信道上傳送，那么，這種系統(tǒng)的保密能力是不會(huì)高的。因此，本發(fā)明從主發(fā)端擾頻站發(fā)送出一種隨機(jī)發(fā)生的數(shù)字經(jīng)由半個(gè)非保密雙工信道傳送到應(yīng)答擾頻站。根據(jù)所接收到的主發(fā)端擾頻站的數(shù)字，應(yīng)答擾頻站產(chǎn)生另一種(即第二)隨機(jī)數(shù)字并經(jīng)由另外半個(gè)非保密雙工信道向主發(fā)端擾頻站傳送第二隨機(jī)數(shù)字。為了方便起見，我們把主發(fā)端擾頻站產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)字稱為發(fā)送基數(shù)(Seed)，而把應(yīng)答擾頻站產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)字稱為接收基數(shù)。主發(fā)端擾頻站利用發(fā)送基數(shù)和接收基數(shù)來產(chǎn)生另一種二進(jìn)制數(shù)字，該二進(jìn)制數(shù)字將逐個(gè)比特循環(huán)，并在特定比特位置上逐個(gè)周期讀出，以提供一個(gè)獨(dú)特的編碼數(shù)字。這種循環(huán)二進(jìn)制數(shù)字通常被稱之為滾碼，它可以如圖5所示那樣被讀出和進(jìn)行循環(huán)。
圖5示出了一種“根據(jù)發(fā)送基數(shù)和接收基數(shù)產(chǎn)生出的一種二進(jìn)制字讀出一種滾碼”的裝置，該二進(jìn)制字起初存儲(chǔ)在一串比特存儲(chǔ)單元(如圖5中的戽斗式器件)內(nèi)。在最佳實(shí)施例中，比特存儲(chǔ)單元D0、D1、和D2在適當(dāng)時(shí)間讀出就得到了供某段預(yù)定時(shí)間內(nèi)使用的倒頻信號。在預(yù)定時(shí)段終止后，每個(gè)比特存儲(chǔ)單元的內(nèi)容被轉(zhuǎn)移到下一個(gè)更高的比特存儲(chǔ)單元，同時(shí)由DN-1和DN-2兩存儲(chǔ)單元的輸出經(jīng)異或門產(chǎn)生的比特存入D0存儲(chǔ)單元內(nèi)。在最佳實(shí)施例中，這種狀態(tài)時(shí)間持續(xù)100毫秒，于是每100毫秒將產(chǎn)生一個(gè)新的倒頻信號號。顯而易見，由D2至D0讀出的3個(gè)比特最多能產(chǎn)生8種倒頻信號。在最佳實(shí)施例中，倒頻信號選自從2600赫茲到3500赫茲左右的一段頻率范圍。
主發(fā)端擾頻站和應(yīng)答擾頻站分別連續(xù)產(chǎn)生各自的隨機(jī)數(shù)字。每當(dāng)進(jìn)入保密工作狀態(tài)，主發(fā)端擾頻站就捕捉一個(gè)隨機(jī)數(shù)字作為發(fā)送基數(shù)。用樣地，應(yīng)答擾頻站也捕捉另一個(gè)隨機(jī)數(shù)字作為接收基數(shù)。如果發(fā)送基數(shù)碰巧與接收基數(shù)相等，就認(rèn)為它們無效，要選擇新數(shù)。本發(fā)明的一個(gè)重要特點(diǎn)是每個(gè)擾頻器單元自動(dòng)產(chǎn)生基數(shù)解除了用戶對密鑰的管理責(zé)任，從而改進(jìn)了現(xiàn)有的高保密的加密系統(tǒng)。
主發(fā)端擾頻站及應(yīng)答擾頻站利用發(fā)送基數(shù)和接收基數(shù)產(chǎn)生二種獨(dú)立的滾碼數(shù)字，其中一種滾碼起動(dòng)從主發(fā)端擾頻站到應(yīng)答擾頻站(即正向信道)的半邊雙工信道上的頻率跳變序列，另一種滾碼起動(dòng)從應(yīng)答擾頻站到主發(fā)端擾頻器站(反向信道)的另半邊雙向信道上的頻率跳變序列。每種滾碼的起始點(diǎn)數(shù)字被寄存在滾碼發(fā)生器內(nèi)(如圖5所示)。在最佳實(shí)施例中，主發(fā)端擾頻站和應(yīng)答擾頻站里的滾碼起始點(diǎn)數(shù)值可根據(jù)如下等式得出發(fā)送起始點(diǎn)＝A＊(發(fā)送基數(shù)+B)+C＊(接收基數(shù)+D)
接收起始點(diǎn)＝A＊(接收基數(shù)+B)+C＊(發(fā)送基數(shù)+D)主發(fā)端擾頻站發(fā)生器和主發(fā)端擾頻站的再倒置滾碼發(fā)生器都產(chǎn)生一個(gè)2n-1非重復(fù)碼，該發(fā)生器每隔一段時(shí)間就更新一次(在該最佳實(shí)施例中，更新周期是100毫秒)。在音調(diào)控制方面的進(jìn)一步工作是防止連續(xù)產(chǎn)生相同的倒頻信號，這就保證了固定倒頻破譯者不可能聽清100毫秒以上的聲音信號。
圖6示出采用本發(fā)明的一個(gè)擾頻站。本發(fā)明的模擬擾頻器基本上利用二個(gè)獨(dú)立的聲音通道，即發(fā)信機(jī)的和收信機(jī)的聲音通道。在將已加密聲音信號輸出到半個(gè)非保密雙工信道之前，發(fā)信機(jī)的聲音通道接受清晰的、未加密的聲音信號，并在100毫秒左右的時(shí)間周期內(nèi)用若干種倒頻信號中的一種倒頻信號來倒置該未加密聲音信號的頻率。在收信機(jī)聲音通道的輸入口，接收已加密的、已倒頻的聲音信號并施行對它的頻率的再倒置，然后把這個(gè)已解密、已解擾的聲音送到應(yīng)用裝置。在用于蜂窩式移動(dòng)電話的本發(fā)明擾頻器的實(shí)例中，其發(fā)送聲音輸出端連接到無線電話發(fā)信機(jī)，而接收聲音輸入端連接到收發(fā)信機(jī)的收信機(jī);發(fā)送聲音輸入端連接到話筒，而接收聲音輸出端連接到喇叭或聽筒。
重要的是，應(yīng)該注意到發(fā)信機(jī)滾碼發(fā)生器是主滾碼器，它必須后接另一模擬擾頻器里的收信機(jī)滾碼發(fā)生器。也就是說，圖1的雙工模擬擾頻器103的發(fā)信機(jī)滾碼頻率倒置發(fā)生器是主滾碼頻率倒置發(fā)生器，并且必須后接圖1的雙工模擬擾頻器107里的收信機(jī)滾碼頻率倒置發(fā)生器。同時(shí)又獨(dú)立地是，圖6中的模擬擾頻器的接收滾碼發(fā)生器是一個(gè)從屬滾碼發(fā)生器，它跟蹤于模擬擾頻器的發(fā)信機(jī)滾碼，該模擬擾頻器產(chǎn)生收信機(jī)聲音輸入，由反向的雙工信道接收。再參考圖1，雙工模擬擾頻器107提供發(fā)信機(jī)滾碼，雙工模擬擾頻器103的收信機(jī)滾碼則是受控于該發(fā)信機(jī)滾碼。
再參考圖6，可以看出本最佳實(shí)施例的擾頻站的運(yùn)行是受微計(jì)算機(jī)601控制的，它可以是例如Motorola公司生產(chǎn)的MC6805型8位微處理器或同類型機(jī)。微計(jì)算機(jī)601的時(shí)鐘由晶體控制振蕩器(603)提供，因此可以得到很高的倒頻穩(wěn)定性，保證良好的代碼同步。微計(jì)算機(jī)601和它的內(nèi)存儲(chǔ)器完成如下功能(a)依次產(chǎn)生隨機(jī)基數(shù)用于產(chǎn)生發(fā)信機(jī)滾碼起始數(shù)字，(b)產(chǎn)生發(fā)信機(jī)和收信機(jī)的滾碼起始點(diǎn)的二進(jìn)制數(shù)字，(c)保持與遠(yuǎn)端接收擾頻器內(nèi)的滾碼同步，更新并輸出發(fā)送及接收滾碼，以及(d)控制擾頻器的切斷和旁路作用。
微計(jì)算機(jī)601輸出4比特發(fā)送滾碼的樣脈沖經(jīng)由4比特總線送到發(fā)信機(jī)時(shí)鐘頻率發(fā)生器605(這4比特樣脈沖是由微計(jì)算機(jī)601根據(jù)3比特頻率限定映象)。該發(fā)信機(jī)時(shí)鐘頻率發(fā)生器605把來自母線的4比特碼轉(zhuǎn)換成發(fā)信機(jī)倒頻信號，送到發(fā)信機(jī)模擬擾頻器的混頻器607以對發(fā)信機(jī)的未加密聲音信號輸入進(jìn)行倒頻。使用StandardMicrosystem公司生產(chǎn)的COM9046型商用模擬擾頻器或同類電路可以實(shí)現(xiàn)發(fā)信機(jī)模擬擾頻混頻器607。發(fā)信機(jī)模擬擾頻混頻器607輸出的已倒頻的發(fā)信機(jī)聲音信號送到受微計(jì)算機(jī)601控制的發(fā)信機(jī)切斷開關(guān)609。發(fā)信機(jī)的切斷開關(guān)609的輸出加到放大器611，這個(gè)已加密信號就可以在非保密雙工信道上傳送了。同樣地，接收滾碼在4比特母線上被送到收信機(jī)時(shí)鐘頻率發(fā)生器613以變換成相應(yīng)的收信機(jī)倒頻信號并送到收信機(jī)模擬擾頻器混頻器615的一輸入端。已加密的、已倒頻的收信機(jī)聲音輸入信號被加到收信機(jī)模擬擾頻器混頻器615的另一輸入端，以便根據(jù)收集機(jī)倒頻信號進(jìn)行再倒置并把其輸出加到收信機(jī)接收切斷開關(guān)617(此開關(guān)也受微計(jì)算機(jī)601控制)上。收信機(jī)切斷開關(guān)617的輸出由放大器619進(jìn)行放大，放大器輸出已解密的接收聲音輸出信號供電話手機(jī)接收器或喇叭使用。當(dāng)需要發(fā)送和接收不加密的聲音信號時(shí)，發(fā)信機(jī)模擬擾頻器混頻器607和收信機(jī)模擬擾頻器混頻器615可以根據(jù)微計(jì)算機(jī)601的指令由旁通開關(guān)621和623甩開。
為了使微計(jì)算機(jī)601能與遠(yuǎn)端擾頻站內(nèi)的微計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，微計(jì)算機(jī)601的數(shù)據(jù)通過調(diào)制一解調(diào)器625傳送到遠(yuǎn)端模擬擾頻器的微計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)端微計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)也通過625送到微計(jì)算機(jī)601。在最佳實(shí)施例中，調(diào)制一解調(diào)器625是300波特調(diào)制解調(diào)器(例如NationalSemiconductor74HC943或同類型的調(diào)制解調(diào)器)。
圖7方框進(jìn)一步描述了發(fā)信機(jī)時(shí)鐘頻率發(fā)生器605或收信機(jī)時(shí)鐘頻率發(fā)生器613。滾碼樣信號通過一個(gè)4比特總線輸入到帶有同步預(yù)置的4比特二進(jìn)制計(jì)數(shù)器701(例如Motorola公司74HC163型或相同類型)的P0、P1和P2三個(gè)輸入端。而4比特母線的另1比特被送到第二個(gè)4比特二進(jìn)制計(jì)數(shù)器703(它也可是Motorola公司74HC163型)的P0輸入端。當(dāng)用微計(jì)算機(jī)601的高速時(shí)鐘定時(shí)時(shí)，計(jì)數(shù)器701和703用作倒頻門，并在讀出由4比特輸入限定的16和32之間的某個(gè)數(shù)字之后截止與非門709。于是，從4比特二進(jìn)制計(jì)數(shù)器703的Q0端輸出一個(gè)方波(該方法的占空比由輸入的滾碼確定)，以便用與非門709來控制該高速時(shí)鐘，709的輸出作為倒頻信號用于相應(yīng)的模擬擾頻器混頻器。
圖8至圖13用時(shí)序圖解方法來描述系統(tǒng)運(yùn)行的情況。在擾頻方式起始和擾頻方式清除時(shí)的發(fā)送基數(shù)和接收基數(shù)的變換示于圖8、9、10和11。由信道衰落或電路切換引起的失步期間的系統(tǒng)運(yùn)行示于圖12和13。
如圖8中，當(dāng)請求擾頻方式時(shí)，主發(fā)端擾頻站發(fā)送一個(gè)300波特的消息，它含有隨機(jī)地產(chǎn)生的發(fā)送基數(shù)(801)。在一段預(yù)定時(shí)間之后(在最佳實(shí)施例中是1秒鐘)，發(fā)出第二個(gè)發(fā)送基數(shù)(803)。在1秒鐘時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)送了兩個(gè)附加的發(fā)送基數(shù)(805、807)。如果沒有從應(yīng)答擾頻站接收到應(yīng)答信號，就可以終止搜索計(jì)時(shí)器(用于搜索應(yīng)答擾頻站)并且不再傳送基數(shù)。
然而，如果應(yīng)答擾頻站對該發(fā)送基數(shù)801有響應(yīng)(如圖9所示)，就執(zhí)行發(fā)送基數(shù)和接收基數(shù)的交接變換(handshakeexchange)，所請求的擾頻方式由應(yīng)答擾頻站通過接收基數(shù)901予以應(yīng)答。主發(fā)端擾頻站通過確認(rèn)消息903來確認(rèn)收到了應(yīng)答擾頻站的信號，確認(rèn)消息903中包含了重復(fù)的接收基數(shù)，而且在最佳實(shí)施例中，它必須在從接收基數(shù)的傳送901結(jié)束之后的350毫秒之內(nèi)出現(xiàn)。在主發(fā)端擾頻站傳送確認(rèn)消息903之后，發(fā)送基數(shù)的第二次發(fā)送發(fā)生在正向半邊雙工信道上的905位置，在350毫秒內(nèi)應(yīng)當(dāng)在反向的半邊雙工電路上出現(xiàn)應(yīng)答擾頻站的確認(rèn)消息907(包含發(fā)送基數(shù)的重復(fù))。在該確認(rèn)消息907之后，從主發(fā)端擾頻站和應(yīng)答擾頻站幾乎同時(shí)傳送一個(gè)同步信號(分別為909和911)。雖然傳播時(shí)間可能使同步(sync)信號的絕對起始點(diǎn)產(chǎn)生位移，但移位的實(shí)際時(shí)間相對于同步信號的持續(xù)時(shí)間而言是小的。同步信號的主要用途是用主發(fā)站的發(fā)信機(jī)滾碼發(fā)生器來調(diào)整應(yīng)答站的收信機(jī)滾碼發(fā)生器。由于主發(fā)端擾頻站的擾頻跳變受到與同步信號一樣的傳播延遲，因此在應(yīng)答擾頻站對信號不會(huì)產(chǎn)生有害的影響。類似地，應(yīng)答擾頻站的同步信號把主發(fā)端擾頻站內(nèi)的收信機(jī)滾碼發(fā)生器同步于應(yīng)答擾頻站內(nèi)的發(fā)信機(jī)滾碼發(fā)生器，該同步信號也受到與擾頻信號相同的傳播延遲。然而，有益的是，由于在雙工信道的每個(gè)通道內(nèi)，同步信號相互校準(zhǔn)，以使主發(fā)端擾頻站和應(yīng)答擾頻站內(nèi)的回聲在已解密聲音接口處基本上被抑制掉。在最佳實(shí)施例中，如圖9中的同步脈沖913和915所示那樣，主發(fā)端擾頻站和應(yīng)答擾頻站的每個(gè)同步信號每6秒鐘重復(fù)一次。在這6秒鐘間隔內(nèi)，在半個(gè)(或整個(gè))雙工信道上可傳送已倒頻的保密聲音信號。在每個(gè)同步信號期間，聲音被短時(shí)切斷，因此同步信號可以無干擾地傳送。
在第4個(gè)發(fā)送基數(shù)(807)傳送之后，如果應(yīng)答擾頻站對主發(fā)端擾頻站所傳送的發(fā)送基數(shù)有響應(yīng)，則即使查詢計(jì)時(shí)器已終止，信號交換可也完成，而不必再從主發(fā)端擾頻站發(fā)送發(fā)送基數(shù)。有時(shí)，呼叫完成的延遲時(shí)間可能大于3秒鐘的主發(fā)端擾頻站傳送發(fā)送基數(shù)的時(shí)間。在最佳實(shí)施例中，擾頻站可被置于擾頻方式，并在被呼叫時(shí)，就以作為應(yīng)答擾頻站的交接序列的4個(gè)接收基數(shù)序列表示響應(yīng)。于是如圖10所示，應(yīng)答擾頻站在反向半邊雙工信道上用接收基數(shù)1001來起動(dòng)擾頻方式。主發(fā)端擾頻站在正向的雙工信道上用的確認(rèn)消息(用重復(fù)接收基數(shù))1003進(jìn)行應(yīng)答，然后傳送發(fā)送基數(shù)1005。如果應(yīng)答擾頻器在發(fā)送基數(shù)1005末端的350毫秒內(nèi)用確認(rèn)消息1007應(yīng)答，則繼之以基本上同時(shí)的同步信號1009和1011之后進(jìn)入擾頻方式工作。然后進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)擾頻工作方式，在此方式下每6秒鐘發(fā)送同步信號。
為了在非保密雙工信道上返回到語言傳送不加密(即清除)方式，主發(fā)端擾頻站就要發(fā)送一個(gè)明碼(清除)消息1101(如圖11)。在明碼(清除)消息1101結(jié)束時(shí)，應(yīng)答擾頻器進(jìn)入明碼工作(清除)方式于是不再提供聲音頻率倒置。應(yīng)答擾頻器站也可以同樣啟動(dòng)明碼(清除)消息以使該系統(tǒng)回到不加密(清除)語言工作狀態(tài)。
如果同步暫時(shí)被丟失(例如在信道衰落或切換期間)，則本發(fā)明的擾頻器將自動(dòng)恢復(fù)數(shù)字方式工作。主發(fā)端擾頻站每6秒鐘發(fā)送其同步信號，如圖12中的1201，1023，和1025所示，然而，應(yīng)答擾頻器只接收圖12第二行的同步信號1201′作為同步信號、丟失同步信號1203′和1205′。由于應(yīng)答擾頻站和主發(fā)端擾頻站的擾頻工作是受穩(wěn)定振蕩器所控制，因此在丟失至少二個(gè)同步信號期間，每個(gè)擾頻站都能自由運(yùn)行而不會(huì)覺察到同步性能的下降。當(dāng)同步信號被丟失時(shí)，每個(gè)擾頻器將允許它的滾碼發(fā)生器以100毫秒的速率進(jìn)行連續(xù)更新。在第二個(gè)同步信息(1205′)丟失之后，應(yīng)答擾頻器就會(huì)在它的反向半邊雙工信道的正常傳送期內(nèi)插入一個(gè)同步請求消息1207。主發(fā)端擾頻站收到該同步請求1207后就以同步信號1209進(jìn)行應(yīng)答，這就是應(yīng)答擾頻器所收到的1209′。因此，在正向的半邊雙工信道上就重建了同步，但是此時(shí)它與由反向的半邊雙工信道的應(yīng)答擾頻器所傳送的同步信號是不重合的。如果該同步信號沒有被主發(fā)端擾頻站收到，則將進(jìn)行與此相同的過程。
如圖13所示，如果應(yīng)答擾頻器沒有收到主發(fā)端擾頻站的同步信號應(yīng)答1209，則應(yīng)答擾頻器在反向的半邊雙工信道上發(fā)送一個(gè)同步丟失消息1301，以通知主發(fā)端擾頻站“同步丟失，再同步的自動(dòng)嘗試不成功”。主發(fā)端擾頻站和應(yīng)答擾頻站就假定工作于明碼(清除)消息傳送狀態(tài)，同時(shí)應(yīng)答擾頻站傳送一個(gè)新的接收基數(shù)1303來自動(dòng)嘗試一種新的擾頻交接過程。主發(fā)端擾頻站傳送一個(gè)新的發(fā)送基數(shù)(1305)，信號交接過程就此開始。
圖14說明本發(fā)明所用的一種典型消息格式。在消息同步格式之后安排了一系列比特來確定將要傳送的具體消息類型。這些消息類型中包括同步信號、確認(rèn)消息、發(fā)送/接收基數(shù)、同步請求消息、同步丟失消息以及明碼工作(清除)消息。附加數(shù)據(jù)(例如基數(shù))可以占用任選數(shù)據(jù)域。
采用本發(fā)明的模擬擾頻器單元中的微計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)其系統(tǒng)運(yùn)行的過程示于圖15A至圖15E的流程圖。根據(jù)對擾頻工作方式的請求，首先要從微計(jì)算機(jī)601內(nèi)隨機(jī)基數(shù)發(fā)生器的輸出中捕獲一個(gè)數(shù)字(在1501)并起動(dòng)搜索定時(shí)器(在1503)。把這個(gè)隨機(jī)基數(shù)作為發(fā)送基數(shù)傳送出去(在1505)，然后起動(dòng)確認(rèn)消息的計(jì)時(shí)器，等待接收應(yīng)答擾頻器站發(fā)來的確認(rèn)消息(在1507塊)，直至根據(jù)包含判決塊1509在內(nèi)的循環(huán)作出決定來終止計(jì)時(shí)器。如果該確認(rèn)計(jì)時(shí)器終止了而沒有收到確認(rèn)消息，則清消發(fā)送基數(shù)標(biāo)志(在1511)，判決塊1513判定搜索計(jì)時(shí)器是否到時(shí)。如果搜索計(jì)時(shí)器沒有到時(shí)，則在整個(gè)3秒鐘內(nèi)的每秒時(shí)間(由判決塊1515確定)重新進(jìn)行傳送發(fā)送基數(shù)過程(即從1505塊開始)。
如果搜索計(jì)時(shí)器到時(shí)(在1513)而沒有收到確認(rèn)消息，則該過程清除所有擾頻原始標(biāo)志，并終止交換過程(在圖15B的1517)。然而，如果應(yīng)答擾頻站對發(fā)送基數(shù)消息的響應(yīng)延遲時(shí)間超出搜索計(jì)時(shí)器的有效期之后又發(fā)出接收基數(shù)，并被主發(fā)端擾頻站收到(在1519)，則該過程就回到信號交換過程的開始搜索計(jì)時(shí)器的1503塊。
像圖15A的1521塊所確定的那樣，如果收到了應(yīng)答擾頻站的確認(rèn)消息，就等待接收應(yīng)答站的接收基數(shù)(圖15C的1523塊)。如果在收到接收基數(shù)之前搜索計(jì)時(shí)器的有效期已被終止(在1525塊決定)，則信號交換過程終止并進(jìn)入1517塊清除所有標(biāo)志。如果及時(shí)收到了接收基數(shù)，則根據(jù)前述的算式在1527塊中計(jì)算出滾碼數(shù)字起始點(diǎn)，在1529塊起動(dòng)內(nèi)同步時(shí)鐘并在1531塊確定該過程是采用主發(fā)端擾頻站格式還是應(yīng)答站格式。假定它是主發(fā)擾頻站，則在1533塊起動(dòng)發(fā)信機(jī)滾碼發(fā)生器。在1535塊發(fā)送第一個(gè)同步信號，并在1537將發(fā)信機(jī)的聲音信號切換到擾頻方式。當(dāng)收到第一個(gè)收信機(jī)同步信號時(shí)(如在1539塊所決定)，該主發(fā)端擾頻站的收信機(jī)滾碼在1541塊被調(diào)準(zhǔn)到收信機(jī)同步信號，并在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)同步過程之前起動(dòng)收信機(jī)滾碼發(fā)生器(在1543塊)。如果在收到第一個(gè)接收同步信號之前該內(nèi)同步定時(shí)終止(如1545塊所決定)，就發(fā)送一個(gè)同步丟失消息(如圖15E的單元1546所示)。如果原有方式確定(圖15C的1531塊)表明這個(gè)站是應(yīng)答擾頻站，則要確定在內(nèi)同步定時(shí)器終止之前該第一個(gè)同步消號是否已被接收到了(在圖15D的單元1547和1549)。如果在第一同步信號被接收之前該內(nèi)同步速時(shí)器已被終止，則要發(fā)出同步丟失信息(如圖15E方框1546所示)。如果第一個(gè)同步信號被及時(shí)接收到，則應(yīng)答擾頻站處理流程應(yīng)把該應(yīng)答收信機(jī)滾碼調(diào)整到第一同步信號(在1551)。該應(yīng)答擾頻站發(fā)信機(jī)滾碼發(fā)生器在1553被起動(dòng)并且在發(fā)送第一個(gè)應(yīng)答擾頻站同步信號(在1557)之前，該應(yīng)答擾頻站收信機(jī)滾碼發(fā)生器被起動(dòng)(在1555)。然后后，可以進(jìn)入擾頻聲音和同步的穩(wěn)態(tài)傳送。
主發(fā)擾頻站或應(yīng)答擾頻站的滾碼穩(wěn)態(tài)同步過程示于圖15D的流程中。首先通過一個(gè)指示用戶表明擾頻呼叫在處理(在1558塊)，系統(tǒng)進(jìn)入同步態(tài)。在蜂窩式移動(dòng)無線電話系統(tǒng)中，控制單元的手機(jī)309一般利用一個(gè)顯示器來指示這一點(diǎn)(未示出)，當(dāng)處在擾頻方式時(shí)，該顯示器能顯示字SCRAM。而當(dāng)不進(jìn)行擾頻時(shí)，則顯示CLEAR。如果手機(jī)沒有顯示器，則可用一個(gè)發(fā)光二極管來顯示擾頻方式。當(dāng)收信機(jī)滾碼定時(shí)器終止(在本最佳實(shí)施例中置為100毫秒)如在1559塊中決定時(shí)，該收信機(jī)滾碼值在1561增值。同樣，當(dāng)發(fā)信機(jī)滾碼定時(shí)器終止(如在1563塊中決定)，則下一個(gè)發(fā)信機(jī)滾碼值在1565塊被建立。當(dāng)發(fā)信機(jī)同步時(shí)鐘終止時(shí)，就發(fā)送一個(gè)同步信號，它標(biāo)志發(fā)信機(jī)滾碼發(fā)生器轉(zhuǎn)換的前沿(由1567和1569塊所示)。當(dāng)收到收信機(jī)同步信號時(shí)，該接收滾碼發(fā)生器被調(diào)準(zhǔn)到收信機(jī)同步信號(在1571和1573)并在1575重置收信機(jī)同步丟失定時(shí)器。在1577確定收信機(jī)同步丟失定時(shí)器是否終止，如果該定時(shí)器沒有終止則穩(wěn)定狀態(tài)的同步過程重新開始(在1559中)。
如果確認(rèn)同步信號已丟失，則再同步時(shí)鐘被起動(dòng)(在圖15F的1579塊中)。發(fā)送一個(gè)同步請求消息(在1581塊中)并且在再同步時(shí)鐘超時(shí)(如由1583和1585塊所決定)之前等待一個(gè)應(yīng)答的收信機(jī)同步信號。如果及時(shí)接收到該收信機(jī)同步信號，則收信機(jī)滾碼發(fā)生器被再調(diào)準(zhǔn)到收信機(jī)同步信號(1587塊)，而在該過程回到穩(wěn)定狀態(tài)同步(1559塊開始)之前收信機(jī)同步丟失時(shí)鐘被復(fù)位(在1589)。如果在收信機(jī)同步信號被接收到之前再同步時(shí)鐘終止，則發(fā)送一個(gè)同步丟失消息(1546塊)，所有標(biāo)志被清除(1591塊)以及發(fā)送和接收聲音通道被置為不加密(清除)方式(1593塊)。然后，重新建立保密通信的步驟即將開始(在1501塊)。
當(dāng)用戶請求該擾頻站回到不加密(清除)聲音方式時(shí)(如圖16所示)，則該過程在1601塊檢測出用戶請求。在半邊雙工信道上發(fā)送一個(gè)不加密(清除)聲音消息(1603塊)，在1065塊清除所有標(biāo)志，并在1607塊將發(fā)送和接收聲音通道置為不加密(清除)聲音方式。在用戶請求擾頻聲音(1609塊)或(1611塊)收到基數(shù)消息之前，過程將處于等待方式。上述兩種情況(即用戶請求擾頻及收到基數(shù)消息)都會(huì)使過程進(jìn)入圖15A1501塊的隨機(jī)基數(shù)捕獲過程。
總之，本文示出并描述了一個(gè)模擬的倒頻跳變的擾頻器。該擾頻器采用在主發(fā)端擾頻站(它產(chǎn)生一種隨機(jī)數(shù)字發(fā)送基數(shù))和應(yīng)答擾頻器站(它產(chǎn)生一種隨機(jī)數(shù)字接收基數(shù))之間進(jìn)行基數(shù)變換來起動(dòng)其擾頻過程。該主發(fā)端擾頻器利用其發(fā)送基數(shù)和從應(yīng)答擾頻站收到的接收基數(shù)來計(jì)算滾碼發(fā)生器的起始點(diǎn)值，然后用滾碼發(fā)生器產(chǎn)生跳頻模式并按此模式對待傳送的消息倒頻。請主發(fā)端擾頻器也利用該發(fā)送基數(shù)和接收基數(shù)來計(jì)算第二個(gè)滾碼發(fā)生器起始點(diǎn)值，該滾碼發(fā)生器產(chǎn)生跳頻模式，并按此模式對接收到的已倒頻消息再倒頻。同樣地，應(yīng)答擾頻器產(chǎn)生相同代碼以便進(jìn)行通信。在關(guān)斷發(fā)送和接收擾頻聲音的靜噪期間，每6秒鐘就發(fā)送同步信號，這樣可保持兩滾碼間的同步。為了避免回聲，同步信號是同時(shí)發(fā)送的。因此，雖然這里給出的僅是本發(fā)明的一個(gè)特例，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明是不受特例的限制的，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員可以作出許多不影響本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和應(yīng)用范圍的修改。因此，可以設(shè)想到根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求所作的任一種和所有的這類修改都是包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種模擬聲音頻段擾頻器，可在通信信道上提供保密通信，它把一個(gè)未加密發(fā)送的第一消息依次頻率倒置為該信道上的已加密的第一消息，然后把它發(fā)送到第二模擬聲音頻段擾頻器，后者對從第二個(gè)擾頻器收到的已加密第二消息進(jìn)行依次再倒頻。該擾頻器的特征在于用以把第一基數(shù)變換成第二擾頻器的第二基數(shù)的裝置；用以根據(jù)上述被變換的第一基數(shù)和第二基數(shù)產(chǎn)生第一代碼(至少其部分代碼起動(dòng)未加密的第一消息的依次頻率倒置)和第二代碼(至少其部分代碼起動(dòng)已加密第二消息的依次頻率再倒置)的裝置；用以在該信道上發(fā)送第一代碼同步信號和接收該信號的第二代碼同步信號，其中在第二擾頻器對已加密的再倒置的頻率可被同步到上述第一代碼同步信號，所述的第二代碼可被同步到所述第二代碼同步信號的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬聲音頻段擾頻器，其中，所述的用以變換的裝置的特征在于用以產(chǎn)生所述的第一基數(shù)的裝置;用以在該信道上發(fā)送第一消息群中的所述第一基數(shù)的裝置;和用以接收來自該信道的所述的第二基數(shù)的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬聲音頻段擾頻器，其中，所述產(chǎn)生裝置的特征還在于用以將所述的第一基數(shù)、所述的第二基數(shù)、至少一個(gè)加數(shù)和至少一個(gè)預(yù)定的乘法因子進(jìn)行算術(shù)組合，以產(chǎn)生所述的第一代碼的裝置;用以將所述第一基數(shù)、所述第二基數(shù)、至少一個(gè)加數(shù)和至少一個(gè)預(yù)定的乘法因子進(jìn)行算術(shù)組合以產(chǎn)生所述的第二代碼的裝置;用以讀出所述第一代碼的預(yù)定數(shù)字并在滾碼數(shù)字被產(chǎn)生的時(shí)間間隔時(shí)移位上述代碼的裝置;和用以讀出上述第二代碼的被預(yù)定的數(shù)字，并在滾碼數(shù)字被產(chǎn)生的時(shí)間間隔時(shí)移位上述代碼，為依次頻率倒置安排順序的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬聲音頻段擾頻器，其中，所述的用以發(fā)送第一代碼同步信號的裝置的特征在于一種用以確認(rèn)所述第二基數(shù)的裝置和用以在發(fā)送所述的第一代碼同步信號之前發(fā)送第二消息群的所述第一基數(shù)的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬聲音頻段擾頻器，其特征還在于一種用以協(xié)調(diào)所述第一代碼同步信號和所述第二代碼同步信號的裝置，因此所述的第一代碼同步信號與所述的第二代碼同步信號基本上同時(shí)出現(xiàn)。
6.在窄帶信道上提供保密通信的一種方法是對未加密的第一消息進(jìn)行順序倒頻，成為在信道上傳輸?shù)囊鸭用艿牡谝幌⑺偷降诙M聲音頻段擾頻器并對該信道上由第二擾頻器接收的已加密第二消息進(jìn)行順序再倒頻，本方法的特征在于把第一基數(shù)變換成第二擾頻器的第二基數(shù);根據(jù)所述的被變換的第一基數(shù)和第二基數(shù)，產(chǎn)生第一代碼，(至少其部分代碼起動(dòng)未加密的第一消息的順序頻率倒置)和第二代碼，(至少其部分代碼起動(dòng)已加密第二消息的依次頻率再倒置);和在該信道上發(fā)送第一代碼同步信號并從該信道接收第二代碼同步信號，由此在第二擾頻器對已加密的第一消息的頻率再倒置可被同步到所述的第一代碼同步信號，而所述第二代碼可被同步到所述的第二代碼同步信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述的變換步驟的特征在于以下步驟產(chǎn)生所述第一基數(shù);在該信道上發(fā)送第一消息群中的所述第一基數(shù);和接收來自該信道上的所述第二基數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中產(chǎn)生步驟的特征在于以下步驟將所述的第一基數(shù)、所述的第二基數(shù)、至少一個(gè)加數(shù)和至少一個(gè)預(yù)定的乘法因子進(jìn)行算術(shù)組合以產(chǎn)生所述的第一代碼;將所述的第一基數(shù)、所述第二基數(shù)、至少一個(gè)加數(shù)和至少一個(gè)預(yù)定的乘法因子進(jìn)行算術(shù)組合以產(chǎn)生上述第二代碼;讀出所述的第一代碼的預(yù)定數(shù)字，并在產(chǎn)生滾碼數(shù)字的時(shí)間間隔移位所述的代碼;和讀出所述的第二代碼的預(yù)定數(shù)字，并在產(chǎn)生滾碼數(shù)字時(shí)間間隔移位所述代碼以進(jìn)一步確定順序倒頻的序列。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述的第一代碼同步信號與所述的第二代碼同步信號協(xié)調(diào)的步驟，由此所述的第一代碼同步信號和所述的第二代碼同步信號基本上同時(shí)出現(xiàn)。
10.在頻帶有限的雙工信道上提供保密通信的一種模擬聲頻頻段擾頻系統(tǒng)，是在第一半個(gè)雙工信道上發(fā)送已加密的第一消息之前在主發(fā)站用一個(gè)倒頻信號序列對未加密的第一消息順序倒頻，而在應(yīng)答站則以同樣的倒頻序列對已加密的消息進(jìn)行同步再倒頻，以在應(yīng)答站恢復(fù)未加密的第一消息。同樣地，在第二半個(gè)雙工信道上對于由應(yīng)答站發(fā)向主發(fā)站的未加密的第二消息進(jìn)行類似的倒頻、發(fā)送和再倒頻，該系統(tǒng)的特征在于(a)初始化裝置的特征為主發(fā)站的產(chǎn)生裝置用以產(chǎn)生第一基數(shù);主發(fā)站的發(fā)送裝置，用以在第一半個(gè)雙工信道上發(fā)送第一消息波群中的所述的第一基數(shù);應(yīng)答站的產(chǎn)生裝置，用以產(chǎn)生第二基數(shù);應(yīng)答站的接收裝置，用以接收來自所述的第一半個(gè)雙工信道的所述第一基數(shù)和用以在第二半個(gè)雙工信道上發(fā)送所述第二基數(shù)，以應(yīng)答對所述的第一基數(shù)的所述的接收;主發(fā)站的接收裝置，用以接收所述第二基數(shù)和產(chǎn)生第一滾碼數(shù)字與第二滾碼數(shù)字，其中所述第一和第二個(gè)滾碼數(shù)字各自都包含對所述第一基數(shù)、所述第二基數(shù)、至少一個(gè)預(yù)定的加數(shù)和至少一個(gè)預(yù)定的乘法因子的算術(shù)組合;應(yīng)答站的產(chǎn)生裝置，用以產(chǎn)生所述的第一和第二滾碼數(shù)字;(b)同步裝置的特征為主發(fā)站的確認(rèn)裝置，用以確認(rèn)接收所述第二基數(shù);主發(fā)站的發(fā)送裝置，用以發(fā)送第二消息中的第一基數(shù)和用以在第一半個(gè)雙工信道上每周期間隔時(shí)依次發(fā)送第一同步信號;應(yīng)答站的接收裝置，用以接收第一半個(gè)雙工信道上的所述被發(fā)送的第一基數(shù)的第二群和用以發(fā)送第一基數(shù)接收確認(rèn)消息，以及用以在第二半個(gè)雙工信道上在每周期間隔時(shí)依次發(fā)送第二同步信號;主發(fā)站的同步裝置，用以把所述的第二滾碼數(shù)字同步到所述的第二同步信號;應(yīng)答站的同步裝置，用以把所述的第一滾碼數(shù)字同步到所述的第一同步信號;(c)編碼裝置的特征為主發(fā)站的取樣裝置，用以依次對所述的第一滾碼數(shù)字取樣和利用所述的主發(fā)站的第一滾碼數(shù)字樣值來產(chǎn)生主發(fā)站的倒頻信號序列;應(yīng)答站的取樣裝置，用以依次對所述的第一滾碼數(shù)字取樣和利用所述的應(yīng)答站的第一滾碼數(shù)字的樣值來產(chǎn)生再倒頻信號序列;應(yīng)答站的取樣裝置，用以依次對所述第二滾碼數(shù)字取樣和利用所述的應(yīng)答站的第二滾碼數(shù)字樣值來產(chǎn)生應(yīng)答站的倒頻信號序列;主發(fā)站的取樣裝置，用以依次對所述第二滾碼數(shù)字取樣和利用所述的主發(fā)站的第二滾碼數(shù)字樣值來產(chǎn)生再倒頻樣值序列。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種模擬倒頻擾頻器，它采取在主發(fā)端擾頻器103和應(yīng)答擾頻器107之間交換隨機(jī)基數(shù)來產(chǎn)生二種偽隨機(jī)跳頻滾碼。在雙工信道的一個(gè)方向上的滾碼不同于其相反方向上的滾碼，而每一滾碼由周期性同步信號進(jìn)行同步。
文檔編號H04K1/04GK1030658SQ8810364
公開日1989年1月25日 申請日期1988年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1987年6月19日
發(fā)明者帕特里克·約瑟夫·馬里亞, 格雷戈里·帕特里克·威爾遜, 邁克爾·韋斯利·霍頓, 尼爾·尼古拉斯·韋萊斯坦 申請人:莫托羅拉公司