автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Разработка способов преобразования речевой информации при передаче по телефонной линии связи

На правах рукописи

Рябинин Евгений Леонидович

РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ РЕЧЕВОЙ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ПО ТЕЛЕФОННОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ

Специальность 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Тула 2005 г.

Работа выполнена на кафедре «Робототехника и автоматизация производства» в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет».

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Ларкин Евгений Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Макаров Николай Николаевич.

кандидат технических наук,

профессор Авилушкин Вячеслав.Фёдорович.

Ведущая организация ОАО «Центральное конструкторское бюро

аппаратостроения» г.Тула.

Защита диссертации состоится «/° » декабря 2005г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д212.271.07 в Тульском государственном университете по адресу: 300600, г.Тула, проспект Ленина, д.92 (9-101).

Ваши отзывы в 1 экземпляре, заверенные печатью организации, просьба высылать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан

Учёный секретарь диссертационного совета

д.т.н. профессор

Ф.А. Данилкин

' ^ ВВЕДЕНИЕ

Актуальное 1Ь темы. Применение современных средств вычислительной техники и связи, а также современных методов обработки и передачи информации во всех сферах человеческой деятельности на сегодняшний день приняло всеобщий характер, а создаваемые на их основе информационно-измерительные системы (ИИС) и сети становятся более сложными и широко используемыми.

Одним из наиболее распространённых каналов передачи информации в ИИС является телефонных канал, по которому может передаваться информация, представленная как в аналоговом, так и в цифровом виде.

Следует отметить, что использование телефонного канала, являющегося открытым каналом с малой пропускной способностью, в качестве средства передачи информации в ИИС имеет ряд недостатков, к которым относятся: проблема передачи широкополосных сигналов, а также обеспечение установленного статуса надёжности передаваемой информации.

В настоящее время разработано множество средств, осуществляющих кодирование речевой информации для защищённой передачи по телефонным линиям связи. Однако следует отметить, что большинство из них имеет техническую реализацию, недостатками которой являются: габариты, высокая стоимость, необходимость использования отдельного питания, а также отсутствие возможности гибкого изменения алгоритма защиты.

На основании вышесказанного можно сделать вывод, что задача разработки ИИС, осуществляющей кодирование речевой информации с целью обеспечения её защищённой передачи по открытому каналу связи с малой пропускной способностью с использованием стандартных средств является актуальной.

Объектом исследования диссертационной работы является информационная система, состоящая из датчика, средств преобразования речевого сигнала, средств передачи информации (линии связи), средств, осуществляющих восстановление речевого сигнала на приёмном конце, а также средств воспроизведения.

Для обеспечения целостности информации, передаваемой в указанной ИИС, необходимо проводить её преобразование, которое удобнее всего осуществлять в цифровой форме. Передача речевой информации в цифровой форме требует обеспечения полосы пропускания канала связи, равной 7 КГц. В рассматриваемой ИИС передача информации осуществляется с использованием телефонного канала связи, имеющего малую пропускную способность, недостаточную для передачи оцифрованного речевого сигнала. На основании вышесказанного предметом исследования настоящей работы являются способы преобразования передаваемого речевого сигнала в режиме реального времени с целью обеспечения передачи его по узкополосному каналу связи, а также обесгте^^^^^рг^^тоследнего от несанкционированного доступа. БИБЛИОТЕКА I

С.Петер£ 09

Целью диссертационной работы является разработка методов создания ИИС, осуществляющей кодирование и передачу речевой информации по открытым каналам связи с малой пропускной способностью с использованием стандартных средств.

В соответствии с поставленной целью автором решены следующие задачи:

1. Проведён анализ существующих способов кодирования речевых сигналов в ИИС.

2. Обобщены требования, предъявляемые к эффективности использования различных способов кодирования речевых сигналов.

3. Выбран способ предобработки речевого сигнала с датчика для применения методов его последующего сжатия и защшы, обеспечивающий выполнение следующих требований:

- осуществление преобразования речевого сигнала без потерь;

- малый объём вычислений, достаточный для работы информационной системы в режиме реального времени;

- обеспечение минимального объема передаваемых данных для последующего согласования с пропускной способностью узкополосного канала связи.

4. Проведено исследование различных моделей вычисления спектра сигналов.

5. Выбрана модель вычисления спектра речевого сигнала, имеющая минимальный объём вычисления, а также обеспечивающая наибольшие возможности для последующего сжатия.

6. Проведено исследование выбранной модели спектра речевого сигнала, на основании которого:

- предложен способ сокращения избыточности речевого сигнала, обеспечивающий высокую степень сжатия, а также имеющий малый объём вычислении.

- предложен способ оценки качества защиты речевого сообщения, основанный на вычислении энтропии для зыборок смежных частот его спектра, а также оценки степени приближенности полученного результата к энтропии белого шума, а также разработан подход к шифрованию, обеспечивающий высокую степень защиты речевого сигнала от несанкционированного доступа (НСД) при использовании ключей малой длины.

Научная новизна диссертации заключается в следующем: 1. Обосновано применение вейвлета Хаара для кодирования речевого сигнала на основании анализа изменения среднеквадратичной ошибки восстановления его во временной форме в зависимости от удаления наименее информативных частот из его спектра.

2. На основании анализа модели спектра речевого сигнала разработан способ его кодирования, позволяющий осуществлять сжатие речевых сигналов, а также защиту от несанкционированного доступа с использованием ключей малой длины.

3. Предложен способ оценки качества шифрования речевого сообщения, основанный на вычислении энтропии для выборок смежных частот спектра Хаара, полученного для речевого сигнала, а также оценки степени приближенности полученной энтропии к энтропии белого шума.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Разработана методика преобразования речевого сигнала в ИСС, позволяющая осуществлять эффективное сжатие последнего, а также проводить шифрование с использованием ключей малой длины.

2. Создан аппаратно-программный комплекс, осуществляющий передачу речевого сигнала по открытым каналам связи с малой пропускной способностью.

Положения, выносимые на защиту:

1. Методика преобразования речевого сигнала в ИИС для передачи по узкополосным каналам связи, основанная на удалении неинформативных частот из его спектра.

2. Оценка эффективности преобразования речевого сигнала для осуществления защищенной передачи по открытым каналам связи.

Реализация результатов работы. Предложенные в работе методы кодирования речевого сигнала внедрены в ООО «Интерсвязь», а также в учебный процесс на кафедре "Робототехника и автоматизация производства" Государственного образовательного учреждения высшего

профессионального образования "Тульский государственный университет" при преподавании следующих дисциплин: «Информатика», «Системы автоматизации и управления».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на 19-ой юбилейной сессии, посвящённой «Дню радио», научно-технических конференциях и семинарах профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета 2003, 2004 и 2005 гг.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх разделов и заключения, изложенных на 158 страницах машинописного текста и включающих 77 рисунков и 21 таблицы, 6 приложений на 28 страницах и списка использованной литературы из 77 наименований.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, включенных в список литературы, в том числе: 2 тезиса докладов на всероссийских конференциях, 8 статей.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбора темы диссертационной работы, охарактеризованы объект и предмет исследования, поставлена задача разработки способов преобразования речевого сигнала в информационно-измерительной системе для обеспечения его защищенной передачи по открытым каналам связи с малой пропускной способностью, дана краткая характеристика работы.

В первом разделе проведён анализ типовой модели информационно-измерительной системы, в которой осуществляется считывание, преобразование и передача речевой информации.

Рис.1. Модель информационно-измерительной системы

В представленной модели наибольший интерес представляет алгоритм предобработки речевого сигнала с целью сокращения присутствующей в нем избыточной информации, а также алгоритм шифрования, позволяющий осуществлять защищенную передачу речевых сигналов по открытым каналам связи.

На основании анализа известных способов кодирования речевых сигналов было выбрано спектральное кодирование, обеспечивающее выполнение следующих требований:

осуществление преобразования речевого сигнала без потерь; малый объём вычислений, достаточный для работы ИИС в режиме реального времени;

В основу выбора спектрального кодирования было положено и то обстоятельство, что представление речевых сигналов в спектральной области открывает широкие возможности для их последующего сжатия и шифрования.

С целью выбора способа защиты речевых сигналов при передаче по линии связи был проведён анализ известных способов оценки качества его работы. Большинство известных способов криптоанализа основано на

анализе статистических связей между символами, присутствующими в зашифрованном сообщении. В результате сравнительного анализа известных способов оценки крипростойкости применяемых алгоритмов шифрования было установлено, что наиболее объективную оценку даёт энтропийный способ, отражающий степень присутствия статистической информации в зашифрованном сообщении.

В заключении первого раздела, на основании проведённого анализа сформированы основные задачи исследований, основными из которых являются: определение модели вычисления спектра речевых сигналов, исследование выбранной модели, а также разработка методологии кодирования речевых сигналов, обеспечивающей эффективное сжатие и шифрование последних.

Во втором разделе проведено исследование известных моделей вычисления спектра речевых сигналов.

Общая модель вычисления спектра речевого сигнала представляется следующим выражением:

00

= £а„м„(0 (1)

л=0

где ап означает n-й коэффициент разложения ядра преобразования, и„ -множество функций {м«(0} ~ «I(0> •••}> ортогональных на интервале (tn,

t0+T).

Частными случаями реализации представленной модели являются: преобразование Фурье (ПФ), быстрое преобразование Фурье (БПФ), дискретное косинусное преобразование (ДКП), преобразование Уолша (ПУ), и преобразовании Хаара (ПХ).

С целью выбора наиболее подходящего преобразования был сформирован комплексный критерий сравнения, характеризующий скорость работы выбираемой модели вычисления спектра, степень отражения получаемым результатом нестационарности речевого сигнала, а также возможность последующего эффективного сжатия и шифрования закодированной информации. Сформированный критерий можно представить в виде следующего выражения:

R-A^+A^+AJV (2)

где А\, А2, Аз - веса показателей, входящих в состав комплексного критерия, Von - объём арифметических операций, необходимый для работы рассматриваемой модели вычисления спектра, Ксж - коэффициент сжатия, обеспечиваемый рассматриваемой моделью, W - показатель, принимающий значения 0, 1 в зависимости от наличия способности отражения выбираемой моделью нестационарности речевого сигнала.

Подсчёт количества арифметических операций показал, что для обработки 256 значений оцифрованного речевого сигнала с использованием

быстрого преобразования Хаара требуется в четыре раза меньше операций, чем для выполнения быстрого преобразования Фурье и в 2.6 раза меньше операций, чем для выполнения преобразования Уолша. Данное обстоятельство делает использование быстрого преобразования Хаара более приемлемым для задач, работающих в масштабе реального времени.

С целью анализа второго показателя, входящего в состав комплексного критерия, были проведены исследования, основанные на теории представления сигналов, которая рассматривает методы эффективного представления сигналов. Если дискретный сигнал содержит N отсчётов, то его можно рассматривать как точку /^-мерного пространства. Для более эффективного представления можно осуществить ортогональное преобразование исходного сигнала. Целью сжатия данных является выбор подмножества М координат результата преобразования, где М существенно меньше N. Остальные (Ы - М) координат можно отбросить, не вызывая существенной ошибки при восстановлении сигнала по М координатам. На основании приведённых рассуждений было предложено сравнивать рассматриваемые модели вычисления спектра в соответствии с критерием ошибки, отражающим степень отличия сигнала, восстановленного по М координатам, от исходного сигнала. В качестве критерия сравнения был выбран критерий среднеквадратичной ошибки, определяемый выражением 3.

е(Ю=^р*,-х,")2, (3)

где х, - элементы вектора значений исходного речевого сигнала, х -элементы вектора значений речевого сигнала, восстановленного по М координатам.

Результаты оценки среднеквадратичного отклонения для рассматриваемых ортогональных преобразований представлены в табл. 1.

Табл. 1. Зависимость среднеквадратичной ошибки восстановления исходного речевого сигнала в зависимости количес1ва удалённых наименее информативных частот из его спектра.

| % удал | данных 0 5 10 15 20 25 30 40 45 50 60 65 70 80 85 90 95

Средн. ошибка Преобразование Хаара

0 | 5,42 | 7,43 [ 9,68 |Ю,7||| 1,31||2,42||4,1 ]||4,83|15,69|19,39|21,87|23,64(29,73|35,5б|39.9б|42,15

Дискретное косинусное преобразование "

0 |45,83|45,83|45,83|45,83|45,83|45,83|45,83|45,83|45,83[45,83|45,83|45,83|45,83|45,83|45,85|45,85

Преобразование Уолша

0 15,79 18,66 25,43 40,39 38,69 40,42[39,44|37,82[28,84|39,44|33,7 |34,93|33,66|31,68| 40,1 ¡40,9

На основании проведённых исследований известных моделей вычисления спектра речевых сигналов, было установлено, что наиболее

приемлемой является модель, основанная на выполнении быстрого преобразования Хаара.

Для исходной последовательности сообщения

X = (Х(0), Х(1), ., Х(Ы - ])} результат вычисления быстрого преобразования Хаара (спектр Хаара) Ул = {У(0),У(1), ,¥(N-1)} определяется следующей группой выражений.

Прямое преобразование Хаара:

У,=-Н'*Х (4)

N '

Обратное преобразование Хаара:

Хг = Я

*У (5)

Н* - Матрица Хаара, получаемая в результате дискретизации

множества функций Хаара, определяемых следующим выражением: /юг (0,0,1) = 1,

har(r, т, t) =

/ е [0,1)

<t<-

т-1/2

-2' О, при

2'

/2 т-1 /2 ' 2' остальных

2Г

Г

t е [0,1),

(6)

О < г < LogjN, 1 <т<2'

Для вычисления спектра Хаара был применён алгоритм Эпдрюса, как наиболее быстрый и имеющий простую алгоритмическую реализацию.

В третьем разделе было проведено исследование спектра речевого сигнала, полученного с использованием быстрого преобразования Хаара.

Было предложено производить вычисление спектра речевого сигнала во временном окне, перемещающемся вдоль временной оси. Ширина окна при этом соответствует длительности установившихся элементов речи и составляет 0,1с. Длина вектора оцифрованного речевого сигнала, обрабатываемого во временном окне, при этом составляет 256 значений. Функция окна имеет следующий вид:

<Р(Т,) =

\,при

т, < t < 7; + г

0, при t < Т{ 0, при t >Т{ + г

(7)

где Т - ширина окна.

На основании выбранного способа вычисления спектра речевого сигнала было предложено рассматривать структуру полученного результата в

виде двумерного массива, строками которого являются выборки коэффициентов Хаара во временных окнах, а столбцами - выборки смежных коэффициентов в соседних временных окнах. Предложенная структура спектра речевого сигнала представлена на рис.2.

Коэффициенты Хаара

Спектр Хаара 256 коэффициентов (Т ■ 256 отсчетов)

Базовая частота

129 коэф-в

о х

Рис.2. Структура спектра речевого сигнала.

В соответствии с предложенной структурой был проведён анализ информативности коэффициентов Хаара.

На основании проведённого анализа было установлено следующее: коэффициенты, соответствующие высоким частотам спектра Хаара, содержат малое число информативных значений. Основная часть информации, содержащейся в спектре, приходится на первые 64 коэффициента. Для коэффициентов, выше 128, информативными являются только 6-7% всех смежных коэффициентов.

более 50% выборок частот спектра Хаара, соответствующих временным окнам, также не являются информативными. Появление неинформативных окон в спектре Хаара соответствует появлению пауз в исходном речевом сигнале.

На основании сделанных заключений было предложено осуществлять кодирование речевого сигнала путём удаления неинфомративных коэффициентов из спектра Хаара. Было установлено, что- при использовании подхода, основанного на передаче по линии связи только информативной части спектра Хаара, обеспечивается 8-10 кратное сжатие исходного речевого сигнала.

Было проведено вычисление энтропии как для выборок коэффициентов спектра Хаара, полученных в отдельных временных окон (по строкам), так и для выборок смежных коэффициентов (по столбцам).

Результаты проведённого анализа спектра Хаара в выборках смежных коэффициентов представлены на рис. 3.

Изменение энтропии коэффициентов Хаара

х £

.-СЧСЧСЧГЧГЧ

коэффициент спектра Хаара

Рис.3. Энтропия смежных коэффициентов спектра речевого сигнала

Из полученных результатов видно, что для спектра речевого сигнала характерен большой диапазон изменения коэффициентов спектра Хаара на малых частотах и малый диапазон изменения коэффициентов на больших частотах. Значение энтропии изменяется скачкообразно, сохраняя постоянное значение в диапазонах 0-28, 29-64, 65-127, 128-255. Наличие ярко выраженной структуры в результате вычисления энтропии спектра речевого сигнала свидетельствует о присутствии статистических связей между смежными коэффициентами Хаара и открывает возможности для применения различных алгоритмов криптоанализа для вскрытия зашифрованного спектра речевого сигнала.

Был проведён анализ зашифрованного спектра речевого сигнала. В качестве алгоритма шифрования было выбрано гаммирование по ключу. Исследования проводились для различных длин ключа: от 1 до 200 символов. Результаты проведённого анализа показаны на рис.4, 5.

Изменение энтропии коэффициентов Хаара

; ! I > : щ : : I 1 I ; ; и ; ; ; з > : ; з I ! ^ ; ; ; а : 2 коэффициент Хаара

Рис.4. Энтропия смежных коэффициентов зашифрованного спектра речевого сигнала с длиной ключа, равной 4.

коэффициент Хаара

Рис.5. Энтропия смежных коэффициентов зашифрованного спектра речевого сигнала с длиной^слюча, равной 10.

Анализ результатов, представленных на рис 4, 5, показал, что в результате увеличения длины ключа энтропия смежных частот выравнивается (становится практически одинаковой как для малых, так и для больших частот) и стремится к максимальному своему значению - энтропии белого шума.

Максимальный результат вычисления энтропии выборок смежных частот характерен для результата шифрования с длиной ключа, равной 25. Изменение энтропии смежных коэффициентов спектра Хаара при использовании ключа длиной 25 символов составляет 3.9 - 4.9 бит/символ. Дальнейшее увеличение длины ключа мало изменяет диапазон изменения среднего значения энтропии.

С целью получения подхода к шифрованию речевых сигналов, позволяющему получать высокий результат при использовании ключей меньшей длины, был проведён анализ разборчивости речевого сигнала в зависимости от удаления информативных коэффициентов из его спектра. В результате проведённого анализа было установлено, что речевой сигнал, восстановленный на основании первых 64-х коэффициентов, является разборчивым, в то время как удаление данных коэффициентов из спектра Хаара делает невозможным восстановление речевого сигнала во временной форме. Проведённые исследования показали, что речь, восстановленная из спектра Хаара, в котором отсутствуют даже первые 32 коэффициента, является неразборчивой.

На основании проведённых исследовании было предложено проводить шифрование наиболее информативной части спектра Хаара (первые 64 коэффициента). Данный подход должен увеличить соотношение длины шифруемой цепочки символов к длине ключа и, следовательно, повысить качество шифрования.

Результаты анализа изменения энтропии зашифрованного спектра речевого сигнала в результате шифрования первых 64-х коэффициентов с различной длиной ключа представлены на рис. 6, 7.

Рис.6. Энтропия первых 64-х смежных коэффициентов зашифрованного спектра речевого сигнала с длиной ключа, равной 4.

коэффициенты Хаара

Рис.7. Энтропия первых 64-х смежных коэффициентов зашифрованного спектра речевого сигнала с длиной ключа, равной 8.

Результаты исследований показали, что при шифровании наиболее информативной части спектра Хаара с использованием ключа длиной 8 символов (64 бита) результат шифрования имеет следующие характеристики: энтропия, подсчитанная для смежных коэффициентов Хаара, изменяется в пределах 5.47 - 5.6 бит/символ, энтропия спектра Хаара, подсчитанная для отдельно взятых временных окон при этом изменяется в пределах 4.0 - 5.3 бит/символ. Применение ключа длиной 8 символов приближает значение энтропии для выборок смежных коэффициентов к энтропии белого шума. Диапазон изменения значения энтропии смежных частот при этом пренебрежительно мал и составляет 0.13 бит/символ.

Было также установлено, что дальнейшее увеличение длины ключа практически не изменяет результат шифрования. Так, в результате выполнения шифрования с длиной ключа, равной 60 символам, эшропия, подсчитанная для смежных коэффициентов Хаара, изменяется в пределах 5.56-5.61 бит/символ.

В четвёртом разделе рассматриваются результаты использования разработанных в диссертационной работе способов преобразования речевой информации при разработке программного обеспечения, осуществляющего кодирование и передачу речи по телефонной линии связи. Даётся подробное описание пользовательского интерфейса, а также описание алгоритмической реализации механизмов кодирования, сжатия и шифрования речевого сигнала, используемых в разработанном программном обеспечении.

Структура модулей разработанного аппаратно-программного комплекса аналогична структуре модели ИИС, представленной на рис.1., и не требует повторного описания. Наибольший интерес здесь представляет добавление блока синхронизации передачи информации, обеспечивающего согласованную работу передающей и принимающего устройств. Асинхронная работа данных устройств, возникающая по причине различной степени сжатия соседних фрагментов (временных окон) речевого сигнала, неизбежно ведёт к нестабильной работе комплекса. Решение указанной проблемы требует организацию буфера накопления данных в блоке синхронизации. Рассчёт объёма буфера был проведён с использованием теории массового обслуживания. На основании проведённых расчётов было установлено, что организация буфера накопления данных объёмом 13 Кбайт обеспечивает безотказную работу синхронизирующего устройства.

Было разработано программное обеспечение для анализа количества информативных частот спектра Хаара, с помощью которого были проанализированы различные речевые сигналы, соответствующих мужскому, женскому и детскому голосам. Результат проведённого анализа представлен на рис. 8.

№ коэффициента

Рис.8. Количество информативных частот для различных речевых сигналов.

Из полученных результатов видно, что для спектра Хаара, соответствующего речевому сигналу, характерна ярко выраженная картина распределения информативных коэффициентов для 4-х интервалов: с 1-го по 32-й коэффициент, с 32-го по 64-й коэффициент, с 64-го по 128-й

коэффициент и с 128-го по 256-й коэффициент. Для каждого из указанных интервалов характерно резкое уменьшение количества информативных коэффициентов по сравнению с предыдущим интервалом.

Полученные результаты также показали, что для женского и детского голосов по сравнению с мужским голосом характерно наличие большего числа информативных коэффициентов спектра Хаара, соответствующих высоким частотам. Данное обстоятельство объясняет меньший коэффициент сжатия речевых сигналов, соответствующих женскому и детскому голосам.

С помощью разработанного программного обеспечения был проведён анализ разборчивости речевого сигнала в зависимости от количества удалённых из него наименее информативных коэффициентов, соответствующих высоким частотам спектра Хаара. Проведённый анализ показал, что качество речевого сигнала, соответствующего мужскому голосу, остаётся приемлемым при передаче только первых 64-х коэффициентов. Для обеспечения качественного восстановления речевого сигнала, соответствующего женскому и детскому голосам, требуется передача первых 128 коэффициентов.

С целью увеличения степени сжатия речевого сигнала при сохранении качества его звучания было предложено осуществлять сжатие следующим образом:

1) Массив значений, полученных после преобразования речевого сигнала в спектр Хаара, разбить на 4 интервала, соответствующих указанным выше интервалам.

2) Для каждого из интервалов выполнять следующее:

подсчитагь количество неинформативных частот, если процент неинформативных коэффициентов превышает заданную величину (например 90%), отметить интервал как неинформативный и не передавать по линии связи.

Формат передачи сжатого спектра речевого при выбранном методе сжатия выглядит следующим образом:

8 бит 0-32 байт 0-32 байт 0-64 байт 0-128 байт

St Tag W1 W2 W3 W4

Рис.9. Формат передачи сжатого спектра речевого сигнала

На Рис. 9. обозначено следующее:

Tag: байт, содержащий информацию о номерах информативных интервалов, данные которых присутствуют в группе передаваемых значений.

W1-W4: данные, соответствующие информативным интервалам спектра речевого сигнала. Поля могут отсутствовать, если передаваемый интервал не является информативным.

С помощью разработанного программного обеспечения была проведена оценка степени сжатия различных видов речевых сигналов, обеспечиваемая предложенным выше подходом Был рассчитан коэффициент сжатия для мужского, женского и детского голосов. В ходе анализа также учитывался и темп речи. Результаты проведённого анализа показаны в табл.2.

Табл. 2. Коэффициент сжатия, обеспечиваемый при кодировании различных речевых сигналов. _______

ТЕМП РЕЧИ

Вид речевого сигнала обычный темп речи быстрый темп речи

Женский голос 7,2 5,3

Мужской голос 9,8 7,1

Детский голос 6,7 4,5

Меньший коэффициент сжатия, полученный для женского и детского голосов, по сравнению с мужским голосом объясняется присутствием в них большего числа информативных коэффициентов, соответствующих высоким частотам спектра Хаара.

Уменьшение коэффициента сжатия для фрагментов речевого сигнала, полученных для фраз, произнесённых с высоким темпом, объясняется уменьшением числа пауз в речи, а, следовательно, и уменьшением числа неинформативных окон.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

По диссертационной работе можно сформулировать следующие основные выводы и результаты:

1. Определён способ кодирования речевых сигналов. В качестве наиболее подходящего способа выбран способ, основанный на представлении речевых сигналов в спектральной области.

2. Проведён анализ известных моделей вычисления спектра речевого сигнала. В качестве критерия сравнения рассматриваемых моделей выбран комплексный критерий, в состав которого входят следующие показатели, скорость работы алгоритма вычисления спектра, эффективность выполнения последующего сжатия, а также способность отражения нестационарности речевых сигналов.

3. Обосновано применение вейвлета Хаара для преобразования речевого сигнала из временной в спектральную форму.

4. На основании анализа структуры спектра Хаара, полученного для речевого сигнала, разработан метод кодирования речевых сигналов-

обеспечивающий сжатие информации при передаче в ИИС по

каналам связи с малой пропускной способностью.

обеспечивающий защиту речевой информации при передаче в

ИИС по открытым каналам связи.

5. Предложен способ оценки эффективности защиты речевого сигнала при передаче в ИИС по открытым каналам связи, основанный на вычислении энтропии его спектра как для отдельно взятых временных окон, так и для выборок смежных частот и оценке степени приближённости полученного результата к энтропии белого шума.

6. Разработан программный комплекс, осуществляющий кодирование, сжатие, шифрование и передачу речи по телефонной линии связи.

Содержание диссертации опубликовано в следующих работах

1. Рябинин Е.Л.. Сжатие речевого сигнала //Тезисы докладов 19-ой юбилейной сессии, посвященная «Дню радио». Тула, 2002 г.

2. Рябинин Е.Л., Ларкин Е.В. Кодирование речи // Известия Тульского государственного университета. Серия «Математика. Механика. Информатика». Том 4, выпуск 1. Математика. Тула, 2002 г, с.47-54.

3. Ларкин Е.В. Рябинин Е.Л. Криптографические способы защиты информации// Известия Тульского государственного университета. Серия «Математика. Механика. Информатика». Том 4, выпуск 3. Управление. Тула, 2002 г., с. 117-129.

4. Рябинин Е.Л. Определение модели нарушителя в системах шифрования информации// Тезисы докладов региональной научно-практической конференции «Проблемы информационной безопасности». Тульский государственный университет. Тула 2002 г., с. 19-26.

5. Рябинин Е.Л., Ларкин Е.В. Определение эффективности шифрования текстового сообщения при заданной длине ключа// Известия Тульского государственного университета. Серия «Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления». Том 1, выпуск 3. Вычислительная техника. Тула, 2004 г., с.47-54.

6. Рябинин Е.Л., Ларкин Е.В. Изменение энтропии спектра речевого сигнала при шифровании// Известия Тульского государственного университета. Серия «Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления». Том 1, выпуск 3. Вычислительная техника. Тула, 2004 г., с.55-57.

7. Рябинин Е.Л. Сравнительная характеристика стойкости зашифрованных сообщений при гаммировании // Сборник статей молодых учёных Тульского государственного университета. Приборы и управление. Тула, 2004 г.,-с.91-94.

8. Рябинин Е.Л. Сравнительная характеристика стойкости зашифрованных сообщений при перестановке// Сборник статей молодых учёных Тульского государственного университета. Приборы и управление. Тула, 2004 г., с.94-97.

9. Рябинин E.JI. Трудности статистической обработки речевой информации// Сборник статей молодых учёных Тульского государственного университета. Выпуск 3. Приборы и управление. Тула, 2005 г., с. 123-126.

Ю.Рябинин E.JI. Шифрование речевой информации. Оценка качества выбранного алгоритма шифрования// Сборник статей молодых учёных Тульского государственного университета. Выпуск 3. Приборы и управление. Тула, 2005 г., с. 126-130.

Изд. лиц. ЛР№ 020300 от 12.02.97 . Подписано в печать20.Ю.05 Формат бумаги 60x84'/|й. Бумага офсетная. Усл. печ. л.// . Уч.-изд. л. (№ . Тираж(ОО экз. Заказ 0&

Тульский государственный университет. 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92.

Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300600, г. Тула, ул. Болдина, 151.

¿2181х

РНБ Русский фонд

2006-4 19071

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ МОДЕЛИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ.

1.1. Модель системы передачи речевой информации.,.

1.2. Анализ способов несанкционированного доступа к открытому каналу связи и способов защиты от них.

1.3. Модель системы передачи информации по открытому каналу связи с использованием криптографических способов защиты информации.

1.4. Характеристика источника информации.

1.5. Известные методов кодирования речевых сигналов.

1.5.1. Временное сигнальное кодирование.

1.5.2. Спектральное кодирование сигнала.

1.5.3. Модельное кодирование источника.

1.5.4. Гибридные методы кодирования речи.

1.5.5. Сравнение методов кодирования речи.

1.5.6. Выбор метода кодирования речевого сигнала.

1.6. Определение требований к применяемым алгоритмам шифрования.

1.7. Оценка стойкости защиты информации, передаваемой в информационно-измерительных системах.

1.7.1. Условия криптоанализа зашифрованных сообщений.

1.7.2. Совершенная секретность.

1.7.3. Практическая стойкость.

1.7.4. Оценка стойкости криптосистемы, основанная на вероятностной модели нарушителя.

1.7.5.Оценка криптостойкости с помощью энтропии.

1.7.6.Выбор способа оценки криптостойкости.

1.8. Выводы по главе.

1.9. Постановка задачи.

2. ФОРМИРОВАНИЕ МОДЕЛИ КОДИРОВАНИЯ РЕЧЕВОГО СИГНАЛА.

2.1. Модель вычисления спектра сигнала с помошью преобразования Фурье.

2.2. Модель вычисления спектра сигнала с помошью преобразования Уолша.

2.3. Модель вычисления спектра сигнала с помошью преобразования Хаара.

2.4. Модель вычисления спектра сигнала в с помощью дискретного косинусного преобразования.

2.5. Определение критерия оценки моделей вычисления спектра речевого сигнала.

2.6. Исследование моделей вычисления спектра речевого сигнала.

2.6.1. Сравнение ортогональных преобразований по объёму вычислений.

2.6.2. Сравнение ортогональных преобразований по возможности сжатия получаемого результата.

2.6.3 Выбор ортогонального преобразования.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ СПЕКТРА РЕЧЕВОГО СИГНАЛА, ПОЛУЧЕННОЙ С ПОМОЩЬЮ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ХААРА.

3.1. Особенности статистической обработки речевых сигналов.

3.2. Выбор модели анализа структуры спектра речевого сигнала.

3.3. Анализ информативности коэффициентов спектра Хаара.

3.4. Анализ статистических связей между смежными коэффициентами Хаара в соседних уровнях.

3.5. Анализ статистических связей между коэффициентами Хаара в пределах временного окна.

3.6. Анализ зашифрованного спектра речевого сигнала.

3.7. Анализ шифрования первых 64-х коэффициентов спектра речевого сигнала.

3.8.Анализ первых 64-х коэффициентов зашифрованного спектра речевого сигнала при использовании ключей большой разрядности.

4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩЕГО ПЕРЕДАЧУ РЕЧЕВОГО СООБЩЕНИЯ ПО ТЕЛЕФОННОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ.

4.1. Описание пользовательского интерфейса.

4.1.1. Настройка параметров шифрования речевого сигнала.

4.1.2. Настройка параметров сжатия речевого сигнала.

4.1.3. Настройка способа передачи речевого сигнала.

4.2. Анализ результатов, обеспечиваемых разработанным программным обеспечением.

4.3. Описание работы основных блоков программного комплекса.

4.2.1. Реализация алгоритма вычисления спектра речевого сигнала. Преобразование Хаара.

4.2.2. Реализация алгоритма сжатия речевого сигнала.

4.2.3. Реализация алгоритма шифрования речевого сигнала.

4.2.4. Синхронизация временных интервалов работы передатчика и приёмника речевого сигнала.

Актуальность темы. Применение современных средств вычислительной техники и связи, а также современных методов обработки и передачи информации во всех сферах человеческой деятельности на сегодняшний день приняло всеобщий характер, а создаваемые на их основе информационно-измерительные системы (ИИС) и сети становятся более сложными и широко используемыми.

Одним из наиболее распространённых каналов передачи информации в ИИС является телефонных канал, по которому может передаваться информация, представленная как в аналоговом, так и в цифровом виде.

Следует отметить, что использование телефонного канала, являющегося открытым каналом с малой пропускной способностью, в качестве средства передачи информации в ИИС имеет ряд недостатков, к которым относятся: проблема передачи широкополосных сигналов, а также обеспечение установленного статуса надёжности передаваемой информации.

Обращаясь к проблеме обеспечения надёжности информации, передаваемой в ИСС, следует отметить, что анализ возможных угроз нарушения целостности хранимой и передаваемой информации показывает, что несанкционированный доступ (НСД) к передаваемой конфиденциальной информации является источником большого ущерба для частных организаций. В Стенфордском институте были проведены углубленные исследования причин нарушения целостности хранимой и обрабатываемой информации. На основании этих исследований специалисты института пришли к выводу, что, несмотря на принимаемые меры, злоумышленные действия в ИС приняли почти массовый характер. При этом по оценкам специалистов 85% случаев несанкционированного проникновения в информационные системы вообще остаются нераскрытыми.

В настоящее время разработано множество средств, осуществляющих кодирование речевой информации для защищённой передачи по телефонным линиям связи. Однако следует отметить, что большинство из них имеет техническую реализацию, недостатками которой являются: габариты, высокая стоимость, необходимость использования отдельного питания, а также отсутствие возможности гибкого изменения алгоритма защиты.

На основании вышесказанного можно сделать вывод, что задача разработки ИИС, осуществляющей кодирование речевой информации с целью обеспечения её защищённой передачи по открытому каналу связи с малой пропускной способностью с использованием стандартных средств является актуальной.

Объектом исследования диссертационной работы является информационная система, состоящая из датчика, средств преобразования речевого сигнала, средств передачи информации (линии связи), средств, осуществляющих восстановление речевого сигнала на приёмном конце, а также средств воспроизведения.

Для обеспечения целостности информации, передаваемой в указанной ИИС, необходимо проводить её преобразование, которое удобнее всего осуществлять в цифровой форме. Передача речевой информации в цифровой форме требует обеспечения полосы пропускания канала связи, равной 7 КГц. В рассматриваемой ИИС передача информации осуществляется с использованием телефонного канала связи, имеющего малую пропускную способность, недостаточную для передачи оцифрованного речевого сигнала. На основании вышесказанного предметом исследования настоящей работы являются способы преобразования передаваемого речевого сигнала в режиме реального времени с целью обеспечения передачи его по узкополосному каналу связи, а также обеспечения защиты последнего от несанкционированного доступа.

Целью диссертационной работы является разработка методов создания ИИС, используемой для кодирования и передачи речевой информации по открытым каналам связи с малой пропускной способностью с использованием стандартных средств.

В соответствии с поставленной целью автором решены следующие задачи:

1. Проведён анализ существующих способов кодирования речевых сигналов в ИИС.

2. Обобщены требования, предъявляемые к эффективности использования различных способов кодирования речевых сигналов.

3. Выбран способ предобработки речевого сигнала с датчика для применения методов его последующего сжатия и защиты, обеспечивающий выполнение следующих требований: a. осуществление преобразования речевого сигнала без потерь; b. малый объём вычислений, достаточный для работы информационной системы в режиме реального времени; c. обеспечение минимального объема передаваемых данных для последующего согласования с пропускной способностью узкополосного канала связи. 4

4. Проведено исследование различных моделей вычисления спектра сигналов.

5. Выбрана модель вычисления спектра речевого сигнала, имеющая минимальный объём вычисления, а также обеспечивающая наибольшие возможности для последующего сжатия.

6. Проведено исследование выбранной модели спектра речевого сигнала, на основании которого: a. предложен способ сокращения избыточности речевого сигнала, обеспечивающий высокую степень сжатия, а также имеющий малый объём вычислении. b. предложен способ оценки качества защиты речевого сообщения, основанный на вычислении энтропии для выборок смежных частот его спектра, а также оценки степени приближенности полученного результата к энтропии белого шума, а также разработан подход к шифрованию, обеспечивающий высокую степень защиты речевого сигнала от несанкционированного доступа (НСД) при использовании ключей малой длины.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1. Обосновано применение вейвлета Хаара для эффективного кодирования речевого сигнала путём исследования изменения среднеквадратичной ошибки восстановления его во временной форме в зависимости от удаления наименее информативных частот из его спектра.

2. На основании анализа модели спектра речевого сигнала разработан способ его кодирования, позволяющий осуществлять эффективное сжатие речевых сигналов, а также защиту от несанкционированного доступа с использованием ключей малой длины.

3. Предложен способ оценки качества шифрования речевого сообщения, основанный на вычислении энтропии для выборок смежных частот спектра Хаара, полученного для речевого сигнала, а также оценки степени приближенности полученной энтропии к энтропии белого шума.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Разработана методика преобразования речевого сигнала в ИСС, позволяющая осуществлять эффективное сжатие последнего, а также проводить шифрование с использованием ключей малой длины.

2. Создан аппаратно-программный комплекс, осуществляющий передачу речевого сигнала по открытым каналам связи с малой пропускной способностью.

Положения, выносимые на защиту:

1. Методика преобразования речевого сигнала в ИИС для передачи по узкополосным каналам связи, основанная на удалении неинформативных частот из его спектра.

2. Способ оценки эффективности преобразования речевого сигнала для осуществления защищенной передачи по открытым каналам связи.

Реализация результатов работы. Предложенные в работе методы кодирования речевого сигнала внедрены в ООО «Интерсвязь», а также в учебный процесс на кафедре "Робототехника и автоматизация производства" Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" при преподавании следующих дисциплин: «Информатика», «Системы автоматизации и управления».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на 19-ой юбилейной сессии, посвященной «Дню радио», научно-технических конференциях и семинарах профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета 2003, 2004 и 2005 гг.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх разделов и заключения, изложенных на 158 страницах машинописного текста и включающих 77 рисунков и 21 таблицы, 6 приложений на 28 страницах и списка использованной литературы из 77 наименований.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

По диссертационной работе можно сформулировать следующие основные выводы и результаты:

1. Определён способ кодирования речевых сигналов. В качестве наиболее подходящего способа выбран способ, основанный на представлении речевых сигналов в спектральной области.

2. Проведён анализ известных моделей вычисления спектра речевого сигнала. В качестве критерия сравнения рассматриваемых моделей выбран комплексный критерий, в состав которого входят следующие показатели: скорость работы алгоритма вычисления спектра, эффективность выполнения последующего сжатия, а также способность отражения нестационарности речевых сигналов.

3. В качестве способа преобразования речевого сигнала из временной в спектральную форму выбрано преобразование Хаара.

4. На основании анализа структуры спектра Хаара, полученного для речевого сигнала, разработан метод кодирования речевых сигналов, обеспечивающий эффективное сжатие информации при передаче в ИИС по каналам связи с малой пропускной способностью.

5. На основании анализа инфомативных частот спектра Хаара, полученного для речевого сигнала, разработан метод кодирования, обеспечивающий эффективную защиту речевой информации при передаче в ИИС по открытым каналам связи.

6. Предложен способ оценки эффективности защиты речевого сигнала при передаче в ИИС по открытым каналам связи, основанный на вычислении энтропии его спектра как для отдельно взятых временных окон, так и для выборок смежных частот и оценке степени приближённости полученного результата к энтропии белого шума.

7. Разработан программный комплекс, осуществляющий кодирование, сжатие, шифрование и передачу речи по телефонной линии связи.

1. Аграновский К.Ю. Системы передачи информации. Л.: Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР, 1983.

2. Арипов М.Н. Передача дискретной информации по низкочастотным каналам связи. -М.: Связь, 1980 128 с.

3. Асеев В.Н. Элементы теории представления и анализа сигналов. Калинин. Калининский ун-т, 1982. - 80 с.

4. Ахмед A. Pao K.P. Ортогональные преобразования при обработке цифровых сигналов. -М.: Связь, 1980.

5. Баранов Л.А. Кванотование по уровню и временная дискретизация в цифровых системах управления. — М.: Энергоатомиздат, 1990 — 304 с.

6. Бенеш В.Э. Математические основы теории телефонных сообщений.

7. Берлекэмп Э. Алгебраическая терия кодирования. М.: «Мир», 1971.

8. Богданович В. А. Теория устойчивости, обнаружения, различения и оценивания сигналов. -М.: Связь, 1985.

9. Боккер Л. Передача данных. — М.: Связь, 1980.

10. Бояринов И.М. Помехоустойчивое кодирование информации. М.: Наука, 1983 -195 с.

11. Буга H.H. Основы теории связи и передачи данных. М.: Связь, 1969.

12. Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов. М.: «Сов. радио», 1970. — 375 с.

13. Васильев В.И. Системы связи. М.: Высшая школа, 1987. - 279 с.ф 14. Величкин А.И. Передача аналоговых сообщений по цифровым каналам связи. М.: «Радио и связь», 1983. - 240 с.

14. Величкин А.И. Теория дискретной передачи непрерывных сообщений.

15. М.: «Сов. радио», 1970. 296 с.А

16. Вентцель Е.С. Овчаров Л.А. Прикладные задачи теории вероятностей. М.: Радио и связь, 1983. — 416 с.

17. Виноградов Р.И. Основы построения дискретных систем передачи, обнаружения, отображения и обнаружения информации. Л, 1971.tV

18. Витерби А.Д. Омура Дж.К. Принципы цифровой связи и кодирования. М.: Радио и связь, 1982. - 536 с.

19. Власенко В. А. Методы синтеза быстрых алгоритмов свёртки и спектрального анализа сигналов. М.: Наука, 1990 — 179 с.

20. Воллернер Н.Ф. Аппратурный спектральный анализ сигналов. М.: Советское радио, 1977. 208 с.

21. Галлагер Р. Теория информации и надёжная связь. М.: «Сов. радио», 1974 -324 с.

22. Гельман М.М. Дискретное преобразование и кодирование широкополосных сигналов. М.: Радио и связь, 1985. - 160 с.

23. Герасименко В.А. Защита информации в автоматизированных системах обработки данных, т. 1,2. М.: Энергоатомиздат, 1994.

24. Герасименко В.А., Малюк A.A. Основы защиты информации. М.: МИФИ, 1997.-538 с.

25. Глинченко A.C. Цифровая обработка сигналов. Красноярск. Красноярский гос. технический университет. 2001. — 199 с.

26. Гойхман Э.Ш. Передача информации в АСУ. М.: Связь, 1976. 279 с.

27. Грушо A.A., Тимонина Е.Е. Теоретические основы защиты информации. -М.: Яхтсмен, 1996. 266 с.

28. Гуревич. М.С. Спектры радиосигналов. М.: Связь, 1963. 311 с.

29. Дженнингс Ф.Д. Практиеская передача данных. — М.: Мир, 1989. — 272 е., ил.

30. Дидук Г.А. Сигналы и их математические модели. Л.: 1978. - 61 с.

31. Диффи У., Хеллман М.Э. Защищенность и имитостойкость. Введение в криптографию. ТИИЭР, 1997, №3.

32. Еремеев И.С. Устройства сжатия информации. М.: Энергия, 1980. - 161 с.

33. Зяблов В.В. Высокоскоростная передача сообщений в реальных каналах. — М.: «Радио и Связь», 1992. 288 с.

34. Иванова Т.И. Компьютерные технологии в телефонии. М.: «Эко-Трендз», 2002.-300 с.

35. Игнатов В.А. Теория информации и передачи сигналов. М.: «Радио и Связь», 1991.-279 с.

36. Каневкий P.E. Сжатие и поиск инфомрации. М.: «Радио и связь», 1989. -167 с.

37. Клюев Н.И. Информационные основы передачи сообщений. М.: «Сов. радио», 1966. 360 с.

38. Колесник В.Д. Декодирование циклических кодов. М.: Связь, 1968. - 251 с.

39. Кодирование и передача дискретных сообщений в системах связи. М.: «Наука», 1976.

40. Латхи Б.П. Системы передачи информации. М.: Связь, 1971.

41. Левин Л.С. Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. — М.: Радио и связь, 1982. 216 с.

42. Леонидов И.М., Фомин В.В., Шахов В.Г. Анализ степени защиты закрытой радиотелефонной связи. // Депонированные работы, 1996, №12, с.47, реф.№6069-ж.д.96. 20 с.

43. Леонидов И.М., Фомин В.В., Шахов В.Г. Устройство защиты радиотелефонных переговоров // Материалы научно-практической конференции "Инфотранс-96". СПб, 1996.

44. Лекции по теории систем связи. — М.: Мир, 1964. 401 с.

45. Лившиц B.C. Системы массового обслуживания с конечным числом источников.

46. Макаров С.Б. Цикин И.А. Передача дискретных сообщений по радиоканалам с ограниченной полосой пропускания. — М.: Радио и связь, 1998.-304 с.

47. Мамиконов А.Г., Кульба В.В., Шелков A.B. Достоверность, защита и резервирование информации в АСУ. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 326 с.

48. Маржин Дж. Системный анализ передачи данных. М.: «Мир», 1975.49.' Маржин Дж. Телксвязь и ЭВМ. М.: «Машиностроение», 1981.- 687 с.

49. Мартынов Ю.М. Обработка информации в системах передачи данных. М.: Связь, 1969.-200 с.

50. Массовое обслуживание в системах передачи информации. Сборник статей. -М.: Наука. 1969.

51. Месси Дж. Введение в современную криптологию. ТИИЭР, 1998, №5.

52. Методы и устройства цифровой и аналоговой обработки и формирования сигналов. Воронеж. Воронежский политехнический ин-т 1990 — 168 с.

53. Нуссбаумер Г. Быстрое преобразование Фурье и алгоритмы вычисления свёрток.

54. Общесистменые вопросы защиты информации. М.: «Радиотехника», 2003. -296 с.

55. Питерсон И. Коды, исправляющие ошибки. М.: Мир, 1976.

56. Прокис Дж. Цифровая связь. М.: «Радио и связь», 2000. — 800с.

57. Применение ортогональных методов при обработке сигналов и анализе систем. Свердловск: ЧПИ, 1983. - 150с.

58. Рабинер. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Связь, 1983.

59. Расторгуев С.П. Программные методы защиты информации в компьютерах и сетях. М.: Яхтсмен, 1993. - 237 с.

60. Речевое общение в автоматизированных системах. — М.: «Наука», 1975. — 126 с.

61. Скалин Ю.В. Цифровые систеым передачи. М.: Радио и связь, 1988. - 272 с.

62. Соловьёв В.Ф. Рациональное кодирование при передаче сообщений. — М.: «Энергия», 1970. 65 с.

63. Солодовников А.И. Основы теории и методы спектральной обработки информации. Л.: Издательство ЛГУ, 1986. - 269 с.

64. Стейн С. Джонс Д. Принципы современной теории связи и их применеие к передаче дискретных сообщений. — М.: Связь, 1971.

65. Удалов А.П. Избыточное кодирование при передаче информации двоичными кодами. М.: Связь, 1964.

66. Фланган Дж. Анализ, синтез и восприятие речи. — М.: Связь, 1968. — 396с.

67. Фланган Д.Л. Анализ, синтез и восприятие речи. М.: Связь, 1968.

68. Финк JI.M. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Советское радио, - 1970.

69. Хармут Х.Ф. Передача информации ортогональными функциями. — М.: Связь, 1975.

70. Хоффман Л.Д. Современные методы защиты информации. М.: Советское радио, 1980.-264с.

71. Цемель Г.И. Опознавание речевых сигналов. — М.: Наука, 1971.

72. Шеннон К. Теория связи в секретных системах. М.: Иностранная литература, с. 333-402.

73. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике. — М.: Иностранная литература, с. 243-302.

74. Ширман Я.Д. Разрежение и сжатие сигналов. М.: «Сов. радио», 1974. -360 с.

75. Элементы теории передачи дискретной информации. М.: Связь, 1972. -232 с.

76. Яковлев А.Н. Основы вейвлет-преобразования сигналов. — М.: «СайнсПресс», 2003. 80 с.