Методы технического закрытия речевых сообщений Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

23 декабря 2011 г. 11:47

ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА

Методы технического закрытия речевых сообщений

Рассматриваются современные методы закрытия передачи речевых сообщений. К ним следует отнести первую очередь спектральные методы: скремблирования спектра, линейного предсказания, вейвлет преобразования речи, кодирование параметров спектра огибающей речевого сообщения, модификации фазовой составляющей отсчетов речи и др. К друтим методам относятся маскирование отсчетов речевого сигнала шумовой несущей или квазигармоническим колебанием и защита речевых сообщений с использованием ортогональных преобразований.

Сперанский В.С.,

МТУСИ

Клинцов О.И.,

НТЦ ОРИОН

Существенный интерес для корпоративных и специальных сетей представляют методы закрытой передачи речевых сообщений. Далее рассмотрены технические методы, позволяющие решать эту задачу. На рис. 1 приведена классификация методов закрытия. Их можно разделить на спектральные, их большинство, и методы маскировки.

К спектральным методам относятся скремблирование спектра и частотно-полосное кодирование (1], сужение спектра (низкоскоростная передача). Перспективен метод двумерного прогрессивного кодирования параметров спектральной огибающей речевого сообщения на основе дискретного косинусного преобразования матрицы отсчетов линейных спектральных частот и частотно-полосовой обработке [2]. Сначала формируются суперкадры и кадры отсчетов речевого сигнала с оконной функцией. Затем вычисляются 15>Р коэффициенты к-го кадра на основе рекурсивного алгоритма Ле-винсона-Дарбина, и формируется вектор коэффициентов линейного предсказания. Из полученных векторов суперкадра формируется матрица векторов 1$Р коэффициентов Далее производится дискретное косинусное преобразование матрицы коэффициентов и частотна обработка. В результате получается битовый поток, передаваемый в линию связи.

Эффективным методом кодирования речи является прямое и обратное вейвлет- преобразование (3).

Производится многоуровневое вейвлет-преобразование отсчетов речевого сигнала по заданному ключу с последующим восстановлением на приемном конце Количество ключей 1,3х Ю1-1.

Блок схема передачи речевого сообщения показана на рис.2. Существенными являются: определение размера сегмента отсчетов, выбор вейвлета и вейвлет- разложения, упаковка вейвлет- коэффициентов и формирование пакета для передачи. При приеме операции проводятся в обратном порядке. В [4] также используется вейвлет преобразование, программа названа МАУ1ЕТ-ЮНЕ. И Алеется четыре уровня защиты.

Метод закрытия передачи речевого сообщена описан в работе [5]. В нем используется сочетание линейного предсказания и четырехступенчатое квантование. Схема формирователя с закрытием данных представлена на рис. 3. На вход устройства поступают отсчеты спектральных линий с линейного предска-

зателя и биты сообщениия для закрытия. Затем производится многоступенчатое квантование, обеспечивающее псевдошумовую маскировку сообщения. Вероятность ошибки на бит составляет 10 3 .

Представляет интерес встраивание данных на основе модифицирования фазовой составляющей речи [6]. Отсчеты речевого сообщения разбиваются на N сегментов. Они подвергаются преобразованию Фурье и формируются матрицы амплитуд и фаз. Вычисляются разности фаз между двумя сегментами, причем фазы квантуются на два уровня к/2 и -к/2. На основе этого формируется новая модифицированная матрицы фаз.

Результирующий закрытый сигнал получается путем вычисления ОДПФ к исходной матрице амплитуд и модифицированной матрице фаз. К данному методу близок метод векторного низкоскоростного Фурье — кодирования речевого сообщения и энтропийного межицдексного кодирования [ 7].

Для маскировки передачи речевого сообщения может использоваться широкополосная несущая представляющая смесь ЛЧМ импульса и псевдошумо вой последовательности [81. Схема формирователя дана на рис. 4. За счет перемешивания ЛЧМ и ПСП существенно улучшаются автокорреляционные и взаимно-корреляционные свойства несущего колебания. Метод обеспечивает энергетическую скрытность передаваемых сообщений за счет большой базы несущей, которая должна составлять не менее 10ОО. Похожий метод описан в [9]. Для маскировки передаваемых данных используется псевдошумовой или шумовой сигнал, используемый в приемнике

Техническое закрытие передачи речи

Спектральные методы

Метод линейного предсказания и квантованной модуляции

Модификация фазовой составляющей речи

Скремблирование (инверсия)спектра

Сужение спектра (низкоскоростная передача)

Испопьзование ШПС несущей

ква энгармонической помехой

Кодирование параметров спектра огибающей речи

Использование

ортогонального

Использование вейвлет -преобразования речи

1. Классификация методов

Т-Сотт, #9-2011

127