高保密语音广播通信系统中动态加、解密方法及通信装置

本发明涉及通信领域。

在通信领域中，模拟语音信号加密一直是一项重要课题。 随着科技的发展，日常生活中，模拟语音的保密也有了迫切的 要求，如无线移动电话。近来广播系统为了其经济利益的需要， 要求对其播出的某些语音节目通过加密来实现信息收费的有偿 服务。这方面应用较成功的是利用调频立体声广播，在其主信 道中，播立体声广播的同时，增加一路调频广播副信道辅助通 信业务(Subcarrior Communication Authorily，简称SCA)，通 过对SCA语音的加密，给用户提供特殊的SCA解密收音机来实 现收费。由于此种SCA加密技术通常采用市面流通使用的无绳 电话中的加密芯片，这类芯片采用的固定加密位加密方式，工 作原理易于了解，解密容易，保密性差。

本发明的目的是针对上述问题，提出一种保密通信系统， 及采用一种随机的动态加密方式来保证SCA收音机不被仿制。

本发明的方案是在播立体声节目和SCA节目的某一调频节 目频率信道中，再增加一路数据通道，数据编码器通过数据通 道将加密的密钥同时传给发射、接收单元中的语音加密、解密 电路，使其在某时刻进行相同的加、解密设置，从而实现动态 加密的目的。

上述的数据编码器可将加密密钥直接传给发射单元中的加 密芯片，发射单元中的发射机同步将加密密钥送至接收单元中 的解密芯片。

上述的数据编码器也可将输出的调制信号送至发射机，由 发射机将加密密钥同步传给发射单元和接收单元中的加、解密 芯片。

一种高保密语音广播通信系统，其发射单元包括音频输入、 语音加密器、编码器、混频器及调频发射机，其特征在于有一 控制系统，包括微机、数据编码器、数据调制解调器。及单片 机，微机发出密钥数据信号，通过数据编码器，将调制信号送 至混频器，同时信号送至数据解调器，经单片机处理后送至语 音加密器。

一种高保密语音广播通信系统，其接收单元包括调频解调 器、语音调频解调器、语音解密器、功放输入器及扬声器，其 特征在于有一控制系统，包括数据解调器、单片机，调频解调 器接收信号后输出立体声全通道信号分别送至语音调频解调器 和数据解调器，数据解调器输出一数据调制波给单片机，由单 片机将处理信号送至语音解密器。

现根据附图对本发明作进一步详述：

附图1是本发明中广播发射单元的结构框图。

附图2是本发明中广播接收单元的结构框图。

附图3是实现附图1电原理图一。

附图4是实现附图2电原理图二。

附图5是实现附图1电原理图二。

附图6是实现附图2电原理图二。

附图7是实现附图1电原理图三。

附图8是实现附图2电原理图三。

附图9是本发明中广播发射单元的另一形式结构框图。

由附图1可看出SCA动态加密方法与现有固定加密装置 比较，主要增加了语音加密芯片的动态控制方式位传送系统。 这部分由微机、数据编码器、数据调制解调器、CPU控制单 元组成，另外，在主信道中增加了一路带有数据转换加密密钥 的数据调制波。上述装置中，微机可用286以上通用微机， 数据编码器可采用RDS及其它副信道数据编码器。数据调制 解调器可用相应编码器类型的芯片(如RDS可用6579，7579 等解调)。而CPU控制单元可用Inte18051，Mc68HC系列等一切 可用CPU。加密IC可用K2356、F224、FX214、FX234、 TF12046FD等其它有控制方式设置的语音加密芯片。

由附图2可看出SCA动态解密方法与现有固定SCA加密方式 的收音机电路比较，动态加密方式增加了一路数据调制波解调， CPU的数据识别控制单元，从而实现对加密芯片的加、解密位 的同步设置。这部分电路FM解调可用5710及其它调频收音解调 电路，解出立体声全通道信号(100KHz带宽内包括MPX，SCA， RDA信道)。数据调制解调可采用对应调制方式的解调芯片 (如RDS用6579，7579等)。CPU可采用单片机(如Inte18051 系列，MC68HC系列等)。SCA语音解调IC可采用窄带语音调频 解调芯片(如3361，3362，3363等)。语音解密IC一般情况下 与加密芯片采用相同芯片，这种芯片一般都具有加解密功能，常 用芯片为K2356，FX224，FX214，FX234，TF12046FD等。

附图3、4中，主要采用K2356，6579，80C51三片IC来 实现动态加密。由图2可知K2356为专用加、解密IC。 该IC有1位加密不加密控制位(“0”为不加密，“1”为 加密)，有两位加密状态位。通过改变该二位的状态(00，01， 10，11)，可决定输入语音对应四种不同加密输出。解密收音机 的解密IC如果设置三个加密位和加密IC相同，则此IC可 还原出原语音。上述电路中，加、解密IC都是采用K2356，只 是电路略有差异，其加、解密状态位都由80C51控制，而 具体什么时间K2356加密位是什么设置完全由微机软件确 定，由于微机控制的传送密钥数据要同时控制SCA误音加密 和SCA收音机的语音解密，因此，微机发出的密钥数据要通 过RDS编码调制，使其能与SCA＋MPX同时调频发送。 因此，CPU(80C51)无论是SCA语音加密单元还是 解密单元中都有一个数据调制波解调IC(对于RDS是6579见 图2)来完成数据调制波还原数据的过程。上图中IC详细电 路可参见有关IC资料。

附图5、6与附图3、4不同之处是采用英国CML公司 生产的低功耗CMOS大规模专业语音加密芯片FX224。该芯 片把输入语音频带裂割成高低两个频带，用高段、低段载频分 别进行调制，然后利用开关电容滤波器滤去倒置的高低两个调 制边带，经加法器合成后输出一般人读不懂的语音信号，即语 音加密。FX224共有32种不同的裂割频点及载频组合。这些组 合可由5位二进制码外部编程控制，有固定式和滚动式两种工 作方式。滚动式有32种裂割频率点的载频组合，有6种滚动 速率供选择，具有非常强的保密性。该芯片另具有同步、静音、 省电、消除及音频旁路等功能，这些功能均可由外部编程控制。 采用FX224作为动态加密用，主要是用其外部编程功能，通过改 变外设伪随机码的二进制控制字，改变不同的加密状态。由微 机产生、传递编码给动态加密语音芯片及动态SCA解密收音机 解密芯片来完成发、收加解密的同步。

加密电路中，输入音频信号IC1缓冲，IC2放大，Rv1将电 压降至300mV(FX224最佳工作电压)，在进行裂割频带前，信号 要先进行软限幅。除去高频尖峰，然后由IC3、3.4KHz滤波电 路滤波，生成模拟的无线信道语音频带。伪随机码则由微机软 件控制经RDS编码调制，6579解码，80C51输出控制来设置。语 音频带输入IC，进行调制、倒置，再回到IC3滤波(300～ 3400KHz)。所有产生的保密语音频带与无线传输信道频带兼容。 语音保密信号由IC3的第7脚输出。

解密电路中，加密语音信号在解密时所用的仿随机码与加 密时必须相同。仿随机码由微机产生，通过RDS同时传给加、 解密电路。在滚动式语音解密电路中，为防止电路在编码变化 时产生瞬变，采用了噪声抑制电路，通过切换IC6模拟开关 输出消除FZ224解密器在编码变化时引起模数转换电平的瞬变， 此开关切换亦由CPU(80C51)控制。

此实例与上二例结构基本相同，所不同是加密芯片采用 TF12046FD。该芯片加密原理与上述二种芯片基本相同，只是功 能简单。只有两个加密控制位THR01、THR02控制TF12046的两 种加密状态及是否加密，不加密时是否滤波等，具体芯片应用 见有关资料。

附图9所示的原理框图基本与附图1相同，附图1中对加 密芯片密直接由数据编码器控制，附图9中对加密芯片的加密 是由发射单元中的发射机传送信号控制，其它与附图1相同， 不重述。