DE1231286B - Verfahren zur Geheimhaltung von codierten Nachrichtenzeichen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H04k

H 041

Deutsche Kl.: 21 al - 21

P 34971 VIII a/21 al

28. August 1964

29. Dezember 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Geheimhaltung des Nachrichteninhalts von codierten Klarsignalen. Es ist ein Verfahren zur Geheimhaltung von Sprache bekannt, bei welchem die Amplitudenfolge der zu übertragenden Sprache nach vorausgehender Quantelung zunächst nach einer unveränderlichen Regel zu Codekombinationen umgesetzt wird. Die auf diese Weise erhaltene Folge von Codekombinationen wird hierauf mit einer getrennt erzeugten, möglichst regellosen Folge von Codekombinationen im Sinne einer Vorzeichenmultiplikation kombiniert. Die so erzeugte chiffrierte Folge von Codekombinationen wird nach der Übertragung beim Empfänger wiederum im Sinne einer Vorzeichenmultiplikation mit einer Folge von Codekombinationen kombiniert, welche mit der beim Sender verwendeten Folge identisch ist, so daß die ursprüngliche Folge von Codekombinationen zurückerhalten wird.

Falls nicht die chiffrierte Folge direkt vom Sender auf den Empfänger übertragen wird, sondern entsprechende Analogsignale wie beispielsweise amplitudenmodulierte Impulse, wie es aus Gründen einer möglichst geringen benötigten Übertragungsbandbreite vorteilhaft ist, so zeigt es sich, daß beim bekannten Verfahren durch Amplitudenänderungen bei der Übertragung in nachteiliger Weise unzulässige große Störungen des Klarsignals hervorgerufen werden. An Hand eines einfachen Beispiels soll dies im folgenden gezeigt werden.

Es wird angenommen, daß die Folge der Codekombinationen aus binärcodierten, fünf Schritten bestehe. Mit X₁ wird die Codekombination des Klarsignals bezeichnet, mit W₁ die beliebige Codekombination, welche mit X₁ im Sinne einer Vorzeichenmultiplikation kombiniert wird zur resultierenden Kombination Z₁, welche nach Umwandlung in ein entsprechendes analoges Signal übertragen wird. Zur Kombinierung im Sinne einer Vorzeichenmultiplikation wird beispielsweise eine logische »Oder«-Schaltung verwendet, welche jeweils einen Impuls (L) abgibt, wenn eine der beiden zugeführten Codekombinationen an der betreffenden Stelle einen Impuls aufweist, bzw. welche keinen Impuls abgibt (0), wenn die beiden Codekombinationen einen oder keinen Impuls aufweisen (LL oder 00). Entsprechend ist auf der Empfangsseite z₂ die nach der Umwandlung des analogen Empfangssignals vorliegende chiffrierte Codekombination, W₂ eine beliebige Codekombination, die identisch W₁ ist und die mit Z₂ im Sinne einer Vorzeichenmultiplikation kombiniert wird, und X₂ die Codekombination des Klarsignals, die natürlich gleich X₁ sein sollte.

Verfahren zur Geheimhaltung von codierten
Nachrichtenzeichen

Anmelder:

»PATELHOLD«

Patentverwertungs- & Elektro-Holding A. G.,

Glarus (Schweiz)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Gustav Guanella, Zürich (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 31. Juli 1964 (10 036)

X1	= OLLOL
W1	= LLOLL
Zl	= LOLLO
	= LOLLO
Vf2 = W1	= LLOLL

X₂ = OLLOL = X₁

Wird nun angenommen, daß sich im Laufe der Übertragung des analogen Sendesignals dessen Amplitude infolge Störungen, einer Nichtlinearität od. dgl. geringfügig ändert, so ist natürlich auch die Codekombination des Empfangssignals gegenüber derjenigen des Sendesignals geringfügig verschieden. Die Codekombination z₂ des chiffrierten Empfangssignals ist also nicht gleich der Codekombination Z₁ des chiffrierten Sendesignals, sondern um eine kleine Codekombination s beispielsweise größer, also z₂ = Z₁ + s durch algebraische Addition. Aus der Codekombination z₂' ergibt sich durch Kombinierung im Sinne einer Vorzeichenmultiplikation mit der Codekombi-

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nation Vf₂ = W₁ wiederum die Codekombination des dere binär codiert sein kann. Es ist hierbei möglich,

Klarsignals, die mit x₂' bezeichnet sei. Es ist demnach: ein analoges Klarsignal mittels eines Analog-Digital-

_ _rfirrn wandlers in das codierte Signal umzuwandeln. Oft

Z₁ = LOLLO _a^_er^ _Wjj_e b_ei_Spi_ei_swei_se bei Meßwerten, liegt das Klar-

s = 000LL 5 signal bereits in digitaler Form vor. In F i g. 1 ist

/ _ ι __ τ TQQT ferner mit W₁ das ebenfalls codierte, insbesondere

² ■"■ binärcodierte Zusatzsignal bezeichnet, welches die

W₂ = W₁ — LLOLL gleiche Schrittzahl wie das codierte Klarsignal auf-

x₂' = 000LO weist. Es ist zweckmäßig, solche Zusatzsignale zu

ίο erzeugen, deren Werte möglichst gleichmäßig verteilt

Dieses empfangene Klarsignal x₂' ist nicht mehr sind.

identisch mit dem zu übertragenden KlarsignalX₁, Beide Signale sind dem Addierer^ zugeführt, der

sondern wesentlich kleiner. Die Abweichung vom im Falle binärcodierter Signale ein Binäraddierer ist.

Sollwert ergibt sich dem Absolutwert nach zu Im Addierer A werden Klarsignale X₁ und Zusatz-

Iv' ν ι — innnrn nrrori— ητητ τ ¹⁵ signale W₁ algebraisch addiert, wobei ein gegebenen-

I v₂ _ V₁1 _ ι WULO - OLWL | - OLOLL _{Mlg auftretender} ü_{bertrag von der der} höchsten Stelle

und stellt eine beträchtliche Größe dar. des Klar- und Zusatzsignals entsprechenden Stelle auf

Es ist ferner ein Verfahren zur Geheimhaltung des die nächsthöhere Stelle unterdrückt wird. Das codierte

Nachrichteninhalts einer amplitudenmodulierten Im- Summensignal Z₁ weist demnach die gleiche Stellenzahl

pulsreihe durch senderseitige Addition und empfänger- 20 wie Klar- und Zusatzsignal X₁ bzw. W₁ auf.

seitige Subtraktion eines Zusatzsignals zum bzw. vom Das Summensignal Z₁ kann direkt dem Sender zu-

Nachrichtensignal bekannt. Bei diesem Verfahren geführt werden. Vorteilhafter ist es jedoch, zwecks

durchläuft die mit dem Summensignal modulierte Einsparung von Bandbreite im Übertragungskanal

Impulsreihe senderseitig eine Schaltungsanordnung, das codierte Summensignal Z₁ mittels eines Digital-

deren an sich lineare Übertragungskennlinie durch in 25 Analogwandlers DA in ein entsprechendes analoges

Abhängigkeit von den Amplituden der Impulse er- Sendesignal Z₁ umzuwandeln und dieses dem Sender

folgende Zuschaltung konstanter Größen derart in zuzuführen.

eine sägezahnförmige umgewandelt ist, daß im Be- Auf der Empfängerseite werden in an sich bekannter reich der auftretenden Amplitudenwerte mindestens Weise entsprechende Mittel zur Wiedergewinnung des zwei zwischen konstanten Extremwerten linear an- 30 Klarsignals angewendet. Ist also das verschleierte steigende Äste auftreten. Hierbei werden empfänger- Signal in analoger Form übertragen worden, so wird seitig entsprechende Mittel zur Wiedergewinnung des das in F i g. 1 mit z₂ bezeichnete Empfangssignal zu-Nachrichtensignals angewendet. erst einem Analog-Digitalwandler AD zugeführt. Das Falls Nachrichtensignal und Zusatzsignal in digi- nun in digitaler Form vorliegende umgewandelte taler Form vorliegen, beispielsweise in einem Binär- 35 Empfangssignal _z₂ bzw. das Empfangssignal schlechtcode, so ist zur Anwendung dieses bekannten Ver- hin, falls eine Übertragung in digitaler Form stattfahrens zunächst eine Umwandlung der binärcodierten gefunden hat, gelangt an eine Subtraktionsschaltung S, Signale in die Analogform mit Hilfe von Digital- mittels welcher das codierte Zusatzsignal w₂ vom ver-Analogwandlern nötig. Entsprechende Mittel sind schleieiten Signal z₂ subtrahiert wird. Hierbei ist auch auf der Empfangsseite erforderlich, so daß ein 40 vorausgesetzt, daß w₂ identisch ist mit dem sendergroßer, zusätzlicher Aufwand entsteht. Zudem weist seitig verwendeten Zusatzsignal W₁ und zur gleichen dieses bekannte Verfahren den Nachteil auf, daß die Zeit auftritt wie das mit dem Zusatzsignal W₁ übersägezahnf örmige Übertragungskennlinie verschiedenen lagerte Signal z₂. Falls bei der Subtraktion ein nega-Einflüssen wie Temperaturänderungen, Betriebsspan- tiver Wert resultieren sollte, wird entsprechend der nungsänderungen und Alterung unterworfen ist. Da 45 senderseitigen Unterdrückung des Übertrags ein ZuAbweichungen der Übertragungskennlinie eine Be- satzimpuls hinzugefügt.

einträchtigung zur Folge haben, ist eine dauernde Am Beispiel eines fünfstelligen, binärcodierten Klar-Überwachung und gegebenenfalls eine automatische signals sei das beschriebene Verfahren erläutert, und Korrektur der Kennlinie erforderlich. zwar sei senderseitig
Durch die Erfindung sind die Nachteile der be- 5° _„..»,

kannten Verfahren vermieden. Die Erfindung bezieht ^Xl ~

sich gleichfalls auf ein Verfahren zur Geheimhaltung W₁ = LLOLL

des Nachrichteninhalts von codierten Klarsignalen _z _ _χ ι _w -(L) OLOOO

durch Überlagerung mit einem ebenfalls codierten 111

Zusatzsignal gleicher Impulszahl und ist dadurch ge- 55 wobei der in Klammern aufgeführte Übertrag (L)

kennzeichnet, daß senderseitig Klarsignal und Zusatz- unterdrückt wird.

signal algebraisch addiert werden, wobei _ein im Empfängerseitig tritt entsprechend, die folgende

Summensignal gegebenenfalls auftretender Übertrag Überlagerung auf:

von der der höchsten Stelle des Klar- und Zusatz- _ _ /_r^_nrnnn

signals entsprechenden Stelle auf die nächsthöhere 60 ^Z2 — ^zi = (A) OLO 00

Stelle unterdrückt wird, und daß empfängerseitig in w₂ = W₁ = LLOLL

an sich bekannter Weise entsprechende Mittel zur

J j ·

ιττ· J · j τ.Λΐ · ι J J ^X2 ^{= Z}2 — ^W2 — VLLOL = X₁

Wiedergewinnung des Klarsignals angewendet werden.

An Hand der Figuren und eines Beispiels soll das Hierbei ist zur Durchführung der Subtraktion der Verfahren näher erläutert werden. 65 für das Signal in Klammern aufgeführte Impuls (L)

In F i g. 1 ist schematisch eine Schaltungsanord- hinzugefügt worden.

nung zur Durchführung des Verfahrens gezeigt. Mit Es zeigt sich nun, daß eine bei der Übertragung ent-

X₁ ist das codierte Klarsignal bezeichnet, das insbeson- stehende Amplitudenänderung des in analoger Form

übertragenen verschlüsselten Signals einen Fehler im Klarsignal zur Folge hat, der nicht größer ist als die Amplitudenänderung. Beispielsweise durch eine Nichtlinearität im Übertragungsweg sei das verschleierte Sendesignal auf der Empfängerseite um ein kleines Signal s vergrößert, also

Z₁ = OLOOO

s = OQOLL

z₂' = Z₁ + s = OLOLL

Hiervon wird auf der Empfängerseite das Zusatzsignal W₂ subtrahiert:

z₂' = (L) OLOLL
W₂ = W₁ = LLOLL

= Z₂ -

= LOOOO

Die Abweichung des empfangenen Klarsignals x₂' vom zu übertragenden Klarsignal X₁ ist dem Absolut- zo wert nach gegeben durch

I _X2' - _Xl\ = jLOOOO - OLLOLI = 000LL,

also gleich dem kleinen Signal s, um welches die Amplitude des Sendesignals verändert wurde. Eine vollständige Störung des Klarsignals kann demnach beim Verfahren der Erfindung im Gegensatz zu einem der bekannten Verfahren nicht mehr auftreten.

Schaltungsanordnungen zur senderseitigen algebraischen Addition codierter Signale, insbesondere binärcodierter Signale, sind bekannt. Empfängerseitig wird mit Vorteil in bekannter Weise die Subtraktion binärcodierter Signale derart vorgenommen, daß das Zusatzsignal W₂, also der Subtrahend, von der niedersten Stelle an bis zur ersten »L« einschließlich unverändert belassen wird, die übrigen, höheren Stellen invertiert werden und das so umgewandelte Zusatzsignal mit dem verschleierten Empfangssignal z₂ addiert wird, wobei ein allfälliger Übertrag von der höchsten Stelle unterdrückt wird. Unter Anwendung eines bekannten Binäraddierers ist die Schaltungsanordnung zur Rückgewinnung des Klarsignals empfängerseitig mit Vorteil demnach so ausgelegt, daß das Zusatzsignal bis zur ersten »L« einschließlich unverändert und nachher invers in den Addierer einläuft. Zur Erleichterung der Addition ist es vorteilhaft, Klar- und Zusatzsignal vor der Addition in je einem Register zu speichern. In F i g. 2 ist mit RE₁ ein Register bezeichnet, in welchem die pulscodierten Klarsignale X₁ gespeichert werden. In einem zweiten Register RE₇, werden die codierten Zusatzsignale W₁ gespeichert. Beide Speicher sind mit dem Addierer./! verbunden.

Es ist ohne weiteres möglich, zur Erhöhung der Geheimhaltung das Verfahren durch weitere, an sich bekannte Maßnahmen zu ergänzen. So kann beispielsweise zur Wahrung der Geheimhaltung während zeitlichen Perioden, in welchen kein zu verschleierndes Klarsignal vorliegt, senderseitig dem Klarsignal ein ununterbrochenes Decksignal überlagert werden, das empfängerseitig wieder entfernt wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Geheimhaltung des Nachrichteninhalts von codierten Klarsignalen durch Überlagerung mit einem ebenfalls codierten Zusatzsignal gleicher Schrittzahl, dadurch gekennzeichnet, daß senderseitig Klarsignal und Zusatzsignal algebraisch addiert werden, wobei ein im Summensignal gegebenenfalls auftretender Übertrag von der der höchsten Stelle des Klar- und Zusatzsignals entsprechenden Stelle auf die nächsthöhere Stelle unterdrückt wird, und daß empfängerseitig in an sich bekannter Weise entsprechende Mittel zur Wiedergewinnung des Klarsignals angewendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Klarsignal und das Zusatzsignal binär codiert sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das codierte Summensignal in ein analoges Sendesignal und das analoge Empfangssignal in ein codiertes Summensignal umgewandelt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Klar- und Zusatzsignal vor der Addition in je einem Register gespeichert werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 076 733.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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