close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15312

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.02.28
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
H 04K 1/02
(2006.01)
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЧЕПОДОБНОГО МАСКИРУЮЩЕГО
СИГНАЛА ИЗ МАСКИРУЕМОГО РЕЧЕВОГО СИГНАЛА
(21) Номер заявки: a 20100233
(22) 2010.02.18
(43) 2011.10.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Полоцкий государственный университет" (BY)
(72) Авторы: Железняк Владимир Кириллович; Карасев Роман Сергеевич (BY)
BY 15312 C1 2012.02.28
BY (11) 15312
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Полоцкий государственный
университет" (BY)
(56) RU 2308159 C2, 2007.
BY 1630 C1, 1997.
RU 2310282 C2, 2007.
RU 2007111063 A, 2008.
RU 2003125868 A, 2005.
US 5778073 A, 1998.
JP 56066943 A, 1981.
(57)
Способ формирования речеподобного маскирующего сигнала из маскируемого речевого сигнала, при котором пропускают речевой сигнал источника через фильтр нижних
частот, отличающийся тем, что после фильтрации преобразуют речевой сигнал в цифровую форму, исключают из полученного сигнала паузы, разделяют его на фрагменты, количество точек дискретизации N которых определяют из выражения:
N = ∆t⋅fД,
где ∆t - длительность фрагмента;
fД - частота дискретизации,
полученные фрагменты записывают в выбираемые по случайному закону блоки оперативной памяти, синхронно считывают из них записанные фрагменты, суммируют значения
соответствующих точек дискретизации фрагментов, формируют нормированный уровень
полученного сигнала, преобразуют его в аналоговую форму, пропускают через второй
фильтр нижних частот, аналогичный первому, и используют полученный речеподобный
сигнал как маскирующий сигнал, причем количество блоков оперативной памяти выбирают экспериментальным путем с обеспечением достаточности неразборчивости результирующего маскирующего сигнала.
BY 15312 C1 2012.02.28
Изобретение относится к области создания искусственных помех для маскировки акустических и электромагнитных каналов утечки речевой информации.
Известен способ формирования речеподобного маскирующего сигнала [1], заключающийся в том, что генерируют шумовой и маскирующий сигналы и их смешивают, причем для формирования маскирующего сигнала из шумового сигнала выделяют
формантные сигналы, частотные спектры которых соответствуют частотным спектрам N
формант каждого гласного звука речи, где N ≥ 2, затем по одному формантному сигналу
из каждой i-й группы формантных сигналов, где i = 1, 2, … N, смешивают между собой,
после чего смешанный сигнал усиливают, причем смешиваемые формантные сигналы выбирают по случайному закону через установленные интервалы времени.
Однако при применении этого способа маскирующий сигнал формируют из шумового
сигнала, выделяя формантные сигналы. Следовательно, маскирующий сигнал обладает
свойствами широкополосного и узкополосного шумового сигнала. Полученные формантные сигналы, соответствующие гласным звукам речи, не соответствуют нормальному закону распределения плотности вероятностей амплитуд.
В качестве прототипа выбран способ формирования речеподобного маскирующего
сигнала [2], в котором речеподобный сигнал создают из исходного маскируемого сигнала,
пропущенного через фильтр нижних частот, путем модуляции шумовым сигналом моментов пересечения нуля маскируемым сигналом. Модуляцию моментов пересечения нуля
речевого сигнала можно производить путем фазовой модуляции речевого сигнала шумовым. Модуляцию моментов пересечения нуля речевого сигнала можно производить также
и по другому алгоритму: клиппируют речевой сигнал, интегрируют полученный клиппированный сигнал, складывают полученный пилообразный сигнал с шумовым сигналом,
после чего полученный суммарный сигнал клиппируют. Для маскировки речевого сигнала
в цифровой форме полученный маскирующий сигнал суммируют с таким же сигналом,
преобразованным в цифровую форму. Модулирующий сигнал является шумовым.
Недостатком прототипа является использование в качестве маскирующего сигнала
суммы речевого и шумового сигналов. Шумовой сигнал отличается от маскируемого речевого сигнала по пик-фактору (шум - 9,5 дБ, речь - 14 дБ и более). Плотность вероятностей речевого сигнала (шумовая компонента речи) соответствует нормальному закону
распределения вероятностей амплитуд, полученный маскирующий сигнал не соответствует нормальному закону. Функция автокорреляции маскирующего сигнала значительно отличается от функции автокорреляции речевого маскируемого сигнала. Также способ
формирования маскирующего речеподобного сигнала, рассмотренный в прототипе, технически более сложный процесс.
Задача изобретения - повысить маскирующее действие речеподобного шумового сигнала и упростить его реализацию для маскирования аналогового речевого сигнала.
Поставленная задача решается тем, что в способе формирования речеподобного маскирующего сигнала из маскируемого речевого сигнала, при котором пропускают речевой
сигнал источника через фильтр нижних частот, в отличие от прототипа, после фильтрации
преобразуют речевой сигнал в цифровую форму, исключают из полученного сигнала паузы, разделяют его на фрагменты, количество точек дискретизации N которых определяют
из выражения:
N = ∆t⋅fД,
где ∆t - длительность фрагмента;
fД - частота дискретизации,
полученные фрагменты записывают в выбираемые по случайному закону блоки оперативной памяти, синхронно считывают из них записанные фрагменты, суммируют значения соответствующих точек дискретизации фрагментов, формируют нормированный
уровень полученного сигнала, преобразуют его в аналоговую форму, пропускают через
второй фильтр нижних частот, аналогичный первому, и используют полученный речепо2
BY 15312 C1 2012.02.28
добный сигнал как маскирующий сигнал, причем количество блоков оперативной памяти
выбирают экспериментальным путем с обеспечением достаточности неразборчивости результирующего маскирующего сигнала.
Для маскирования речевых сигналов широко используют белый (розовый) шум с ограниченной полосой. Такая защита основана на энергетическом подавлении маскирующим
сигналом речевого и не является рациональной, так как характеристики шумового и речевого сигналов различаются. Кроме того, в настоящее время известны эффективные способы (например, корреляционный), позволяющие выделить речевой сигнал даже на фоне
мощных шумов. При этом первым шагом является выявление самого факта наличия сигнала в анализируемой смеси сигнала и маскирующего его шума. Если известно, что в этой
смеси имеется сигнал, - рано или поздно сигнал будет выделен. Для обеспечения скрытности необходимо излучать чрезвычайно мощные шумовые или речевые сигналы, подавляющие маскируемые акустические сигналы в каналах утечек, либо максимально подавить
признаки речи, т.е. разрушить структуру речевого сигнала.
При оценке, сравнении и маскировании сигналов нельзя рассматривать их характеристики независимо (основными характеристиками являются спектральная плотность мощности, функция автокорреляции, закон распределения плотности вероятностей, пик-фактор).
Например, спектральная плотность речевого сигнала и розового шума похожа, но, их
функция автокорреляции имеет значительные отличия, т.е. позволяет предположить о
наличии в сигнале речи. Поэтому при маскировании сигналов следует формировать такой
маскирующий сигнал, характеристики которого схожи с характеристиками маскируемого
сигнала. Формирование сигнала для маскирования речевого сигнала необходимо производить на основе маскируемого речевого сигнала без использования шумового сигнала.
При формировании речеподобного маскирующего сигнала из маскируемого речевого
сигнала исключают паузы, записывают фрагментами в память, фрагменты речевого сигнала суммируют в соответствующих точках дискретизации и получают новый сигнал, используемый для маскирования речевого сигнала в последующие моменты времени.
Полученный сигнал неразборчив, похож на шумовой сигнал, однако характеристики сигнала остаются аналогичными характеристикам речевого сигнала. Кроме того, в полученном
сигнале отсутствует компонента шумового сигнала, поэтому полученный речеподобный
маскирующий сигнал предпочтительней по отношению к шумовому сигналу при маскировании речевого сигнала. При формировании речеподобного маскирующего сигнала
ключевым шагом является суммирование фрагментов сигнала в соответствующих точках
дискретизации, при этом такие действия, как модуляция, интегрирование, клиппирование,
не требуются, что упрощает реализацию по сравнению с прототипом.
Предложенный способ иллюстрируется схемой и реализуется следующим образом.
Сигнал от источника речевого сигнала 1 пропускают через фильтр нижних частот 2 с частотой среза 10 кГц. Такая частота среза фильтра необходима для того, чтобы составляющие сигнала, имеющие частоты большие, чем указанная частота не вносили искажения в
дискретизированный сигнал в виде появления "ложных частот", а остальные составляющие сигнала охватывали диапазон частот речи от 100 Гц до 10 кГц. Затем полученный
сигнал преобразуют в цифровую форму в аналого-цифровом преобразователе 3 с частотой
дискретизации 22,05 кГц. Такая стандартная частота дискретизация позволяет обрабатывать сигналы, имеющие частоту не выше 11,025 кГц, что достаточно для оцифровки обрабатываемого речевого сигнала. Затем из полученного цифрового сигнала исключают
паузы в блоке обработки 4. Обработанный сигнал разделяют на фрагменты, размер которых определяют по формуле:
N = ∆t⋅fД,
где N - количество точек дискретизации;
∆t - длительность фрагмента;
fД - частота дискретизации.
3
BY 15312 C1 2012.02.28
Длительность фрагментов ∆t выбирают на основании минимальной длительности отдельных звуков речи, например, выбирают 50 мc. Частота дискретизации fд является частотой дискретизации аналого-цифрового преобразователя, равна 22,05 кГц. Полученные
фрагменты сигнала записывают в выбираемые по случайному закону блоки оперативной
памяти 5, количество которых выбирают экспериментальным путем, обеспечивая достаточность неразборчивости результирующего маскирующего сигнала. При сложении 50 фрагментов сигнала результирующий маскирующий сигнал становится неразборчив, следовательно,
50 блоков оперативной памяти достаточно. Записанные фрагменты считывают и суммируют значения соответствующих точек дискретизации. Формируют нормированный уровень полученного сигнала. В результате получают фрагмент маскирующего сигнала в
цифровой форме. Затем сигнал преобразуют в аналоговую форму в цифроаналоговом преобразователе 7. Аналоговый сигнал пропускают через фильтр нижних частот 8, аналогичный фильтру нижних частот 2, и используют полученный речеподобный сигнала как
маскирующий сигнал.
Источники информации:
1. Патент РФ 2154893, МПК H 03B 29/00, 2000.
2. Патент РФ 22308159, МПК H 04K 1/02, 2007 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
105 Кб
Теги
by15312, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа