Avaliação de misturadores espectrais para sinais de voz no canal rádio móvel

Abstract

No presente trabalho é realizada a implementação de algoritmos e a avaliação de desempenho de sistemas misturadores no domínio da freqüência para a criptografia em nível tático de sinais de voz (scramblers). A comparação de desempenho é feita para o canal rádio móvel, onde ocorrem fenômenos físicos de degradação do sinal recebido. Para o estabelecimento das condições de contorno e avaliação de desempenho, foram implementados modelos lineares discretos variantes no tempo em MATLAB do comportamento dos canais rádio nas faixas de HF, VHF e UHF. Para uma compreensão dos modelos, foi realizada inicialmente uma revisão dos conceitos envolvidos na caracterização do canal rádio móvel, particularizando os mesmos até o caso de uso consagrado do canal WSSUS (Wide Sense Stationary Uncorrelated Scattering). Com as definições pertinentes ao modelo geral, foram utilizados modelos particulares baseados na técnica de geração de números aleatórios denominada Método de Monte-Carlo. Foram implementados misturadores espectrais utilizando a Transformada Discreta de Fourier (DFT-Discrete Fourier Trcmsform), a Transformada Discreta de Cossenos (DCT-Discrete Cosine Trcmsform), a Transformada Discreta de Senos (DST-Discrete Sine Transform) e a Transformada Modulada com Superposição (MLT-Modulated Lapped Trcmsform). A avaliação de desempenho foi baseada em simulações em MATLAB utilizando medidas objetivas consagradas de comparação, tais como a distância de Itakura, EMBSD (Enhanced Modified Bark Spectral Distortion) e SSNR (Segmentai Spectral Signal do Noise Ratio). Uma série de resultados de simulação foram obtidos com os diversos scramblers implementados em MATLAB. Nesses resultados foram utilizadas as transformadas DFT, DCT, DST e MLT, com troca dinâmica de permutações no tempo e com ajuste da largura de banda a ser permutada dentro da faixa de passagem do canal rádio. Por fim, as medidas objetivas computadas na avaliação de desempenho foram utilizadas para avaliar a distância entre os sinais originais e os sinais distorcidos. Nesse processo foram levados em consideração a sensibilidade do algoritmo com respeito à transformada ortogonal utilizada. O confronto dos resultados objetivos mostrou que, para os critérios adotados, a Transformada de Cossenos Discreta (DCT) apresentou o melhor desempenho.