Harris AVS (Analogue Voice Security)

Discussing about an odd MS 188-110 App.B sample found in the web,  KarapuZ sent me a recording with a "combined" of signals in which are visible not only the 39-tone signal but also some Harris vocoder (AVS) segments. The ending ALE segment, once decoded, reveals the Roumenian Police network as source: [TO ][1P ][TWS][SIB]

Harris AVS

I take this opportunity to speak briefly about it. The Harris AVS (Analogue Voice Security) is a not-synced scrambler that use 24 subchannels and spreads about a  2700 Hz band. A detailed analysis can be read in the radioscanner.ru forum http://signals.radioscanner.ru/base/signal111/

Harris offers both digital encrypted and analog scrambler systems for COMSEC, below their short introduction to the AVS system: "In voice communications systems that do not require extremely high security, you can protect against casual eavesdropping by scrambling. Scrambling, as an analog COMSEC technique, involves separating the voice signal into a number of audio sub-bands, shifting each sub-band to a different audio frequency range, and combining the resulting sub-bands into a composite audio output that modulates the transmitter."
 

SA: symbol-by-symbol e funzione "Each" nel modulo OFDM

e' possibile esplorare un segnale OFDM con la tecnica symbol-by-symbol, ovvero visualizzando l'insieme dei canali spostandoci avanti/indietro un simbolo alla volta cliccando nello spazio a sinistra e destra del cursore.

Questo serve per vedere se la struttura dei canali (numero, ampiezza,...) cambia e se cambia, ogni quanti simboli. Guardiamo come abbiamo ottenuto la situazione mostrata nella figura in alto.

Qui sotto si vede che una certa struttura dei canali cambia ogni 5 simboli:

Si nota come ogni 5 simboli trasmessi (LS6 - LS11) si ripeta la medesima struttura dei canali. Per vedere in dettagliocosa accade ogni 5 simboli selezionamo un simbolo in cui la struttura da indagare si presenta e da qui impostaiamo la funzione "Each" sul valore 5 (ciclo di ripetizione) e vediamo in corrispondenza quale forma assumano le constellazioni. Questa indagine puo' anche essere ripetuta canale per canale, esplorando i vari tipi di modulazione all'interno di un medesimo simbolo (come nel caso del modem HVDVL).

Si vede chiaramente che ogni 5 simboli viene trasmesso un simbolo non-modulato che puo' essere chiamato di "servizio". La modulazione usata nei canali e' visibile impostando la funzione "Each" al valore di default (1)

Aumentando la risoluzione e precisione, quindi aumentando il numero dei simboli utilizzati per l'analisi, si puo' notare la presenza di questo simbolo di servizio.

Per questo tipo di indagine occorre avere pero' un buon segnale, ben centrato nella sua frequenza e campionato alla sua frequenza nativa. Qualcosa si puo' sempre correggere con la funzione "Shift Frequency" (shift virtuale, il segnale rimane dove e') oppure shiftando sempre virtualmente il segnale di uno o piu' canali in alto o in basso con la funzione accanto al "Mode A" (solo per questo modo).

SA: ricampionare un segnale OFDM

http://www.radioscanner.ru/info/article450/ 
Il segnale OFDM ha bisogno di essere ricampionato alla sua requenza nativa di campionamento. Se questa non e' nota ma lo sono i valori di formazione del segnale OFDM, allora si puo' ricorrere alla formula:

freq. di ricampionamento = LS * baudrate

 dove LS = LU+LG.

Ad esempio nel segnale qui sotto conosciamo il valore di K ed il baudrate, i corretti valori di LU e LG possono essere recuperati tramite il programma OCG. 

Sappiamo che il coefficiente k per questo segnale e' uguale a 0,34375 (11/32). Per questo fattore OCG visualizza le seguenti  coppie di LU e LG:

 

Possiamo scegliere qualsiasi coppia LU-LG ma conviene lasciare il segnale il piu' possibile cosi' come e' ovvero senza ricampionamenti "pesanti". Per far questo usiamo una coppia il piu' possibile vicino alla coppia che abbiamo trovato dal modulo OFDM, prendiamo quindi la seconda serie di parametri LU e LG.  

Quindi:

LU = 96, LG = 33, LS = LU + LG = 129 e la frequenza di campionamento corretta per l'analisi / demodulazione e' pari a (129 * 64.099364) = 8268.817956 Hz. Arrotondato a 8269 Hertz.

Non conoscendo i valori fondamentali di un segnale OFDM, un trucco per ottenere una o piu' frequenze di campionamento "efficaci" e' quello di moltiplicare il valore ottenuto dello shift per un numero intero.

freq. di ricampionamento = Sh * num_intero

SA: shift "virtuale" (x canale e x frequenza) nel modulo OFDM

http://www.radioscanner.ru/info/article450/ 
 
Dopo aver ricampionato il segnale abbiamo una situazione stabile nella costellazione relativa ma la costellazione assoluta e' ancora confusionaria (b1). La modulazione puo' essere PSK oppure pi/4 dqpsk. Cerchiamo innanzitutto se esistono simboli speciali, esaminando il segnale symbol-by-symbol.

b1

Dall'indagine symbol.by-symbol ediamo che ogni 5 simboli viene trasmesso un simbolo speciale, forse di sincronizzazione (b2)

b2

Shiftiamo "virtualmente" il segnale lungo la griglia dei canali (in alto o in basso) fino a trovare una posizione il piu' possibile stabile nelle costellazioni: l'indagine viene fatta ovviamente con Each=1. Il valore migliore trovato e' -7 (b3). Per ottenere lo stesso risultato dovremmo fisicamente shiftare in basso di un valore pari a 7 * Sh e non e' detto che dopo lo shift fisico il segnale rientri senza distorsioni nella banda visualizzata (4 Khz, dato il campionamento a 8 KHz). Questo shift virtuale sposta il segnale con step di un canale, potremmo chiamarlo shift di canale.

b3

Una volta individuato il miglior shift di canale, ci aiutiamo con lo shift virtuale di frequenza (quindi a step variabile, molto preciso) e otteniamo quello che cercavamo, ovvero costellazioni stabili in grado di rivelare il tipo di modulazione: in questo caso PSK-4 (b4). 

b4

Il discorso vale anche per il carattere speciale trasmesso ogni 5 simboli: anche in questo caso si ottiene una costellazione assoluta stabile (b5).
Come si nota, lo shift virtuale di frequenza agisce sulla costellazione assoluta del segnale.

b5

RACAL/THALES PANTHER-H: Intelligent Frequency Hopper

Pic. 1: the 8-bursts train

I heard this signal several times, and today too on 20698.0 KHz on USB at 1445z. The waveform: 760 mSec spaced bursts (always eight), ~2500 Hz bandwidth, serial tone with sub-carrier at 1800Hz and PSK-4 2400 Bd manipulation, as shown in picture 2. Always a "train" of 8 bursts (pic. 1) during the SOC (Start Of Conversation) sync procedure, after synchronization the next hops are within 2 MHz.The signal belongs to the RACAL/THALES HF transceiver Pather-H, running in the Intelligent Frequency Hopper mode, and it is reported in radioscanner.ru at this address:
http://www.radioscanner.ru/forum/topic39959-65.html#msg1068885

Thanks to my great friend KrapuZ (radioscanner.ru) for pointing me to the right signal name.

Pic. 2: manipulation speed and serial tone sub-carrier

PANTHER-H is an intelligent frequency hopping transceiver and is the result of many years research to find a tactical HF radio system which provides a Low Probability of Intercept (LPI) and anti-jamming protection whilst delivering reliable, good quality communications on all types of HF link: http://www.railce.com/cw/casc/racal/panther-h.htm

Racal was purchased by Thomson-CSF (now Thales Group) in 2000.

RACAL/THALES-PANTHER-H.wav

Several times I noticed spread spectrum transmissions (hopping frequency spectrum transmissions, HFSS) after few seconds the end of the SOC sync: possibly it is the traffic just following that sync. Below an eaxmple of these HFSS