[发明专利]双工模拟扰频器

说明书

本发明涉及保密通信用的双工模拟声频频段扰频器，具体涉及用于有限带宽的通信信道（例如标准的电话线路和无线电话通信电路中的）多跳倒频的扰频装置。

众所周知，个人之间在非保密通信信道上的通信经常遭到偶然的窃听或有预谋的消息拦截。常规的有线通信即电话呼叫虽然受到法律保护，但是仍然易受非法的窃听和消息拦截（尽管有些困难）。在采用无线电链路作为通信信道来传递消息时，这个问题就更加严重了。人们拥有无线电信道收信的合法装置，因而可以容易地取得无线电波上传递的消息。蜂窝式无线电电话系统，可以把技术与用户的需求很好地结合起来，从而使这种系统传送的消息便于接通。蜂窝状无线电话系统中的通信信道通常既包括无线电链路，也包括地面固定链路，这两种链路都各有相应的方式来截获消息。典型的蜂窝式无线电话用户常常认为无线电话是地面线路系统的延伸（确实也是如此），因此，截取消息不是特别容易。非常遗憾，事实并非如此。

为了保证在通信信道上传输消息的保密性，现已设计了两大类保密设施。模拟消息（例如声音），可转变为该模拟信号的数字信号表示，或者，电文可以用数字信号表示，然后利用保密或公开的密钥通过运算处理，将该数字信号置换为密码信号，再在非保密信道上传输。该消息的指定接收者可以接收该密码信号;使用保密的译码密钥译出该信号，恢复出该消息。有关这种技术的进步情况在《科学的美国人》1979年8月，Vol241.第2号146-157页上刊登的马丁·E·海曼写的“The    Mathematics    of    Public-Key    Cryptography”（公开密钥密码学的数字理论）文章中找到。

然而，对于窄带信道而言，遗憾的是具有可接受的信号质量的保密数字密码信号要求宽的带宽，以便不失真地传输信号。第二种保密通信的方法是利用模拟信号频率倒置来得到保密的效果。这种技术可以在窄带信道内使用。模拟信号不转换为数字表示，而是在平方律混频器或平衡调制器内将模拟信号与单音频进行混频，所产生的该单音和模拟信号的下边带由滤波器来选取。于是，其中模拟信号的最低频率分量和最高频率分量就互相倒置易位。

单音频率倒置的扰频器是非常易于攻破的。窃听者只需将一个单音输入平方律检波器中并且调整该单音的频率，使其基本上与初始倒置模拟信号所用的频率相同就行。对频率倒置扰频器的改进已经采用了伪随机方式的依时间顺序的多音倒置方法。进一步的改进采用了频率倒置、时间倒置和时间段跳变相结合的方法，以使窄带扰频器更为保密（见第4，434，323号美国专利文件）。然而每种改进都增加了扰频系统的复杂性及其所需的费用，还使倒置跳变过程的同步复杂化。

因此，本发明的一个目的是提供一种模拟的有限频带的频率倒置扰频器，它根据滚码过程所产生的密钥来确定单音频率的跳变程序。

本发明的另一个目的是利用一个滚码在半边双工信道上产生一种音频跳动的模式，用第二个滚码在另半边双工信道上产生另一种音频跳动的模式。

本发明再一个目的是保护密钥的交换和保护同步避免通信信道的中断。

本发明还有一个目的就是自动产生密钥以解除用户在产生密钥方面的牵连。

因此，上述这些目的和其它目的都包含在本发明之中，这就是一个工作在声频频带通信信道上的模拟频率倒置扰频器。未经加密的第一消息依次进行频率倒置得到加密的第一消息，再传输给信道上的第二模拟频率倒置扰频器得到已加的第二消息，然后由扰频器依次进行频率再倒置。本扰频器将第一个基数号变换成第二扰频器的第二个基数号，以便产生第一代码来确定非保密的第一消息的频率倒置序列，同时，还产生第二代码来确定保密的第二消息的频率再倒置序列。此外，第一代码的同步信号由本扰频器传送，保证以第二扰频器对保密的第一消息的频率再倒置同步，而第二代码的同步信号由本扰频器接收，以使第二代码同步于第二代码同步信号。

图1是表示本发明的双工模拟扰频器连接到一个双工信道的简化方框图;

图2是采用了本发明的蜂窝式系统中基本单元的方框图;

图3是采用本发明的蜂窝式无线电话系统的用户单元的方框图;

图4是频率倒置和再倒置扰频器的方框图;

图5是本发明所用的滚码发生器的方框图;

图6是采用了本发明的倒置频率跳动的模拟扰频器的方框图;

图7是本发明所用的时钟频率发生器的方框图;

图8是采用了本发明的主发端扰频器进行基数传送的时序图;

图9是采用了本发明的主发端扰频站和应答扰频站成功地进行发送基数和接收基数交接（handshake）的时序图;