DE1236571B - Verfahren und Anordnung zum Kodieren und Dekodieren von Nachrichten - Google Patents
Verfahren und Anordnung zum Kodieren und Dekodieren von NachrichtenInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
int. Cl.:
H03k
Deutsche Kl.: 21 al-36/20
Nummer: 1 236 571
Aktenzeichen: W 28024 VIII a/21 al
Anmeldetag: 14. Juni 1960
Auslegetag: 16. März 1967
Die Erfindung betrifft Verfahren und Anordnungen zum Kodieren und Dekodieren von Nachrichten für
die Übertragung. Insbesondere wird ein zweiwertiger Permutationskode vorgeschlagen, der zur Übertragung
in Impulsform geeignet ist.
Die zweiwertigen Permutationskodes weisen die gemeinsamen Merkmale auf, daß ihre Elemente nur
zwei, erkennbar verschiedene Zustände annehmen können, die mit Punkt und Strich, mit Zeichen und
Zwischenraum, mit Plus und Minus, mit 1 und 0 oder allgemeiner mit α und b bezeichnet werden, und daß
den unterschiedlichen Permutationen dieser Elemente entsprechend dem Kode eine jeweils andere Bedeutung
zugeordnet ist.
Zu den zahlreichen zweiwertigen Permutationskodes zählen der Morsekode, der Zwei-von-Fünf-Kode,
der natürliche Binärkode und der reflektierte Binärkode. Jeder weist hinsichtlich der erforderlichen
technischen Mittel gewisse Vorteile und Nachteile auf. So ergibt der Morsekode, der auf der Statistik der
englischen Sprache beruht, Einsparungen bei der Übertragung einer englischen Nachricht. Jedoch
führt die Tatsache, daß seine Kodewörter verschiedene
Länge aufweisen, zu erheblichen Schwierigkeiten bei der Zeiteinteilung. Der Zwei-von-Fünf-Kode kann
leicht aufgestellt und übersetzt werden, hat jedoch einen sehr beschränkten Anwendungsbereich. Der
natürliche Binärkode, der vielleicht der Hauptvertreter dieser Klasse ist, ist auch der älteste, da er
zumindest auf die Veröffentlichung von Francis Bacons »De Augmentis Scientiarum« im frühen
17. Jahrhundert zurückgeht. Er hat den Nachteil, daß jeder kleinere Verschlüsselungsfehler einen größeren
Fehler in der entschlüsselten Nachricht zur Folge haben kann. Der reflektierte Binärkode weist diese
Schwierigkeit nicht auf.
Im allgemeinen besteht jeder gebräuchliche feste Kode dann aus einer unveränderlichen Folge von
Kodeelementen, wenn die verschlüsselte Nachricht selbst unveränderlich ist. Dies kann zu Schwierigkeiten
bei den benutzten Geräten führen. Ein Beispiel für solche Schwierigkeiten ergibt sich bei der natürlichen
oder reflektierten, binären Verschlüsselung eines Fernsehsignals. Wegen der in solchen Signalen vorhandenen,
sehr hohen Informationsgeschwindigkeit ist es vorteilhaft, die verschiedenen Elemente jedes
Kodewortes gleichzeitig und parallel zu erzeugen, indem man zu diesem Zweck eine entsprechende
Kodiereinrichtung benutzt. Auf Grund der Statistik des Fernsehsignals liefern die Ausgangsleitungen der
höheren Ziffernstellen des Parallelkodes meist lange, ununterbrochene Züge von Zeichen (oder Zwischen-Verfahren
und Anordnung zum Kodieren und
Dekodieren von Nachrichten
Dekodieren von Nachrichten
Anmelder:
Western Electric Company, Incorporated,
New York, N.Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,
Wiesbaden, Hohenlohestr. 21
Als Erfinder benannt:
Robert Lawrence Carbrey,
Madison, N. J. (V. St. A.)
Robert Lawrence Carbrey,
Madison, N. J. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 15. Juni 1959 (820 307)
räumen), denen jeweils eine lange, ununterbrochene Reihe von Zwischenräumen (bzw. Zeichen) folgt.
Da normalerweise Übertragungsstrecken Gleichstrom nicht übertragen, führen diese Umstände zu Schwankungen
des Nullwertes, welche die Telegrafisten schon seit Generationen gestört haben. Ferner ergibt sich ein
Verlust an Zeitinformation. Beides führt zu Betriebsunsicherheiten, und zwar nicht nur für den Dekodierer,
sondern auch für zwischengeschaltete Regenerierverstärker.
Die Erfindung will diese Nachteile vermeiden und ein verbessertes Verfahren zum Kodieren und Dekodieren
von Nachrichten für die Übertragung schaffen. Erfindungsgemäß werden dazu folgende
Verfahrensschritte empfohlen:
a) Sendeseitiges Umwandeln des Nachrichtensignals in ein binäres Kodesignal aus Impulsen bestimmter
Folgefrequenz, dessen Elemente auf Grund der Eigenschaften des Nachrichtensignals ungleichmäßig
verteilt sind;
b) Umwandeln des binären Kodesignals für die Übertragung in ein modifiziertes Kodesignal
durch Kombination mit einem Hilfsimpulszug, dessen Folgefrequenz gleich der halben Folgefrequenz
des binären Kodesignals ist, derart, daß der Binärzustand jedes zweiten Kodeelementes
des binären Kodesignals im modifizierten Kodesignal im anderen Binärzustand vorliegt;
c) empfangsseitiges Rückumwandeln des modifizierten Kodesignals in das ursprüngliche binäre
Kodesignal durch Kombination mit einem Hilfs-
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impulszug, dessen Folgefrequenz gleich der halben Folgefrequenz des modifizierten Kodesignals ist;
d) Umwandeln des binären Kodesignals in das Nachrichtensignal.
Das modifizierte binäre Kodesignal weist eine relativ gleichmäßige Verteilung der Kodeelemente, auf
und ist daher weniger anfällig gegen Übertragungsfehler. Wegen der gleichmäßigen Verteilung der Kodeelemente
ändert sich auch der Gleichstrommittelwert kaum, und die Zeit- oder Taktinformation läßt sich
leicht wiedergewinnen.
Vor der Beschreibung von Ausführungsbeispielen sollen einige Merkmale der Erfindung noch näher
erläutert werden.
Das modifizierte Kodesignal kann auch als »abwechselnd vertauschter Kode« bezeichnet werden,
weil jedes zweite Zeichen (bzw. Zwischenraum) des Kodes durch einen Zwischenraum (bzw. Zeichen)
ersetzt ist. Aus einer ununterbrochenen Folge von Zeichen wird also eine abwechselnde Folge von
Zeichen und Zwischenräumen, und aus einer ununterbrochenen Folge von Zwischenräumen wird eine
abwechselnde Folge von Zwischenräumen und Zeichen. Es sei bemerkt, daß letztere dieselbe Zeitinformation
enthält und denselben Mittelwert aufweist wie die erstere und sich von dieser nur in der Phase unterscheidet.
Das abwechselnde Vertauschen von Kodeelementen geschieht auf folgende Weise: Es wird ein Hilfs- oder
Trägerimpulszug erzeugt, dessen konstante Folgefrequenz genau die Hälfte der Grundimpuls-Folgefrequenz
des binären Kodesignals ist. Das Kodesignal wird mit diesem Träger paritätsmoduliert oder disparitätsmoduliert.
Unter Paritätsmodulation oder Disparitätsmodulation wird verstanden, daß jeder Impuls des Trägers mit dem gleichzeitig auftretenden
Kodeelement verglichen wird. Wenn die Werte gleich sind, wird ein Zwischenraum (oder ein Zeichen)
erzeugt, und wenn sie ungleich sind, ein Zeichen (bzw. ein Zwischenraum). Wenn man die beiden möglichen
Elementwerte sowohl für das binäre Kodesignal als auch für den Trägerimpuls mit »1« und »0« bezeichnet,
dann ist das Zusammenwirken zwischen ihnen für alle vier möglichen Zustände bei einem Disparitätsmodulator in Tabelle I angegeben:
Tabelle I
(Disparitätsmodulator)
(Disparitätsmodulator)
Es besteht also eine einfache Umkehrbeziehung zwischen einem Gleichheits- (Paritäts-) Modulator und
einem Ungleichheits- (Disparitäts-) Modulator. In jedem Fall wird ein Ausgangssignal einer Art für gleiche
Eingangsbedingungen und ein Ausgangssignal der entgegengesetzten Art für ungleiche Eingangsbedingungen
abgegeben. Im ersten Fall ist die Operation eine binäre Addition ohne Übertrag, und der zweite
Fall ist die Umkehrung des ersten. Ein derartiger
ίο Modulator steht im Gegensatz zu einem herkömmlichen
multiplikativen Modulator, der ein Ausgangssignal der einen Art nur für einen der vier möglichen
Fälle und ein Ausgangssignal der anderen Art in den übrigen drei Fällen liefert. Es gilt also:
(multiplikativer Modulator)
Kodeelement | 20 | 1 | Trägerelement | Ausgang |
O | ||||
1 | 1 | 1 | ||
O | 1 | O | ||
O | O | |||
O | O |
Kodeelement | Trägerelement | Ausgang |
1 | 1 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
0 | 0 | 0 |
während das Ergebnis ihres Zusammenwirkens
einem Paritätsmodulator in Tabelle II gegeben ist:
einem Paritätsmodulator in Tabelle II gegeben ist:
Tabelle II
(Paritätsmodulator)
(Paritätsmodulator)
Kodelement | Trägerelement | Ausgang |
1 | 1 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 |
Die multiplikative Modulation, die bekannt und allgemein üblich ist, dient nicht dem Zweck der Erfindung.
Die erforderliche Paritäts- (oder Disparitäts-) Modulation ist ein Modulationsverfahren, das verhältnismäßig
unbekannt ist. Trotzdem fällt es unzweideutig unter die übliche Auslegung des Wortes
»Modulation«.
Die Benutzung des modifizierten oder abwechselnd vertauschten Kodes für die Übertragung bietet eine
große Freiheit bei der Wahl zum einen des erzeugten Kodes, auf den die abwechselnde Vertauschung angewendet
wird, und zum anderen des wiedergewonnenen Kodes, der zuletzt durch die Dekodierung in die
Nachricht umgesetzt wird. Es wurde festgestellt, daß der reflektierte Binärkode beim Verschlüsseln Vorteile
bietet, daß aber seine Entschlüsselung Schwierigkeiten macht.
Es wurde ferner festgestellt, daß der natürliche Binärkode, der zwar bei der Verschlüsselung Fehlern
unterworfen ist, leicht und zuverlässig mit Hilfe einfächer Einrichtungen entschlüsselt werden kann. Somit
ist es von Vorteil, die ursprüngliche Nachricht unmittelbar in den reflektierten Binärkode zu übersetzen,
Ungleichheitsmodulation auf diesen reflektierten Kode anzuwenden und den sich ergebenden,
abwechselnd vertauschten Kode zu übertragen, empfangsseitig die Vertauschung zu beseitigen und damit
den reflektierten Kode wiederherzustellen, den reflektierten Kode in den natürlichen Binärkode zu
übersetzen und schließlich die ursprüngliche Nachricht aus dem natürlichen Binärkode wiederzugewinnen,
wozu bekannte Dekodiereinrichtungen benutzt werden können.
Die Übersetzung aus dem reflektierten Binärkode in den natürlichen Binärkode enthält Operationen, die
eine Disparitätsmodulation jedes Kodeelements nicht mit einer Trägerschwingung, sondern mit einem
anderen Kodeelement umfassen, insbesondere mit den Ausgangssignalen des benachbarten Disparitätsmodulators.
Wegen der Gleichheit der Operationen, die für diese Kodeübersetzung und für die Beseitigung der
Vertauschung erforderlich sind, ist es möglich, diese gleichzeitig und gemeinsam auszuführen. Zu diesem
Zweck wird ein einziges Gerät mit drei unabhängigen
Eingängen benutzt, das ungerader, binärer Impulsgeber
genannt wird.
Der erfindungsgemäße Kode weist gegenüber anderen Kodierungen noch den Vorteil auf, daß seine
Phasenlage nur zwei Werte annehmen kann, nämlich richtig und falsch. Hierdurch wird die Erkennung der
falschen Phasenlage leicht und Einrichtungen für die Umwandlung in die richtige Lage werden einfach.
Die Erfindung umfaßt daher auch Verfahren und Einrichtungen verschiedener Art zur Ausführung
dieser beiden Operationen.
Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden, ins einzelne gehenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen und an Hand der Zeichnungen voll verständlich
werden.
F i g. 1 ist ein Blockschema, das die Sendereinrichtung
der Erfindung zeigt;
F i g. 2 und 3 sind Zeichnungen, welche die Lochform
der Strahlröhren-Verschlüsselungsschablonen nach dem natürlichen binären und dem reflektierten
binären Kode zeigen;
F i g. 4 zeigt eine Gruppe von Signalformen, die bei der Erklärung der Arbeitsweise gemäß der Erfindung
behilflich sind;
F i g. 5 ist ein Blockschema, das die Empfangsapparatur der Erfindung zeigt;
F i g. 6 ist ein Blockschema, das eine Alternative zu F i g. 5 zeigt, bei der für jeden Kodeziffernweg
zwei Ungleichheitsmodulatoren zu einem einzigen ungeraden binären Impulsgeber vereinigt sind;
F i g. 7 zeigt ein Schaltschema eines ungeraden binären Impulsgebers;
F i g. 8 ist eine Wiedergabe eines Teils eines Fernsehsignals;
Fig. 9, 10 und 11 sind Schaltschemata von Einrichtungen
für die Erkennung und Korrektur irgendeines Phaseneinstellfehlers, der in dem Empfänger
der F i g. 5 oder 6 auftreten kann, und zwar beruhend auf drei verschiedenen Lösungen des Problems.
Es sei nun auf die Zeichnungen eingegangen. F i g. 1 zeigt eine senderseitige Einrichtung zum
Umwandeln eines Nachrichtensignals in den abwechselnd vertauschten binären Kode gemäß der
Erfindung mit Hilfe der Ungleichheitsmodulation eines geeigneten Impulszugs. Für die Erläuterung sei
dieses Nachrichtensignal, auf welches das Verfahren angewendet wird, ein normales Fernsehsignal, dessen
Videosignal von einer Kameraröhre 1 herrührt und dessen Horizontal- und Vertikalsynchronsignale von
einem Synchronimpulsgeber 2 geliefert werden. Diese Signale werden mit einer herkömmlichen Einrichtung 3
gemischt und als normgerechtes Fernsehsignal einem herkömmlichen Signalaufteilungs- und Haltekreis 4
zugeführt. Dieser wird jede Mikrosekunde zehnmal durch einen Impulsgeber 5 betätigt, der unter dem
Einfluß einer 10-MHz-Zeitsignalquelle 6 steht. Die
Phasenlage dieser Steuerimpulse wird mit der Phasenlage von anderen irgendwo in dem System stattfindenden
Vorgängen durch Einfügen einer Verzögerungsausgleichvorrichtung 7 koordiniert.
Die so entstehende Folge von Amplitudenproben des Fernsehsignals wird durch einen Verstärker 8
auf ein geeignetes Energieniveau gebracht und einer Einrichtung zur Ablenkvorspannungsregelung zugeführt.
Der Aufbau und die Arbeitsweise dieser Teile sind bekannt.
Diese Folge von Amplitudenproben geht nun als Eingangssignal zu einer binären Verschlüsselungseinrichtung
10. Eine zweckmäßige Verschlüsselungseinrichtung besteht aus einer Kathodenstrahlröhre
mit einer Schablone, die derart perforiert ist, daß sie mit dem gewünschten Kode übereinstimmt, ferner
mit hinter der Schablone liegenden Anoden, die nur dann von dem Kathodenstrahl getroffen werden, wenn
er durch die Löcher der Schablone hindurchgeht. Wenn der Strahl in Längsrichtung der Schablone
entsprechend jedem ankommenden Signalteil abgelenkt wird, nimmt jede Anode ein Signal auf, das einer
Kodeziffer entspricht. Bei Signalen mit hohen Informationsgeschwindigkeiten, z. B. bei Fernsehsignalen,
kann die Verschlüsselungsröhre vorteilhafterweise eine Röhre zur Erzeugung eines Parallelkodes sein, bei der
der Strahl ein breiter, flacher Strahl mit solcher Breite ist, daß er gleichzeitig sämtliche Lochspalten auf der
Schablone erfaßt und damit gleichzeitig auf sämtlichen Ziffernausgangsleitern Ausgangssignale abgibt.
Bei einem 7ziffrigen Kode, der 128 verschiedene Signalamplituden darstellen kann, sind sieben derartiger
Ausgangsleiter vorhanden.
Gleichgültig, ob die Verschlüsselungseinrichtung 10 eine Einrichtung für einen Parallel- oder einen Serienkode
ist und welches die Form ihrer Schablone ist, wird der Kathodenstrahl vorteilhafterweise nur eingeschaltet,
wenn er auf die richtige Lage auf der Schablone abgelenkt ist, während er während seiner
Bewegung entlang der Schablone ausgeschaltet wird, so daß die Erzeugung von dazwischen auftretenden
Kodeimpulsgruppen ohne Bedeutung verhindert wird. Zu diesem Zweck wird das von der Zeitimpulsquelle 6
gelieferte Zeitsignal über eine Verzögerungsausgleichseinrichtung 11 an einen Austastverstärker 12 geliefert,
dessen Ausgang die Intensität des Kathodenstrahls von Null während jeder Ablenkung auf volle Stärke
nach Beendigung der Ablenkung moduliert.
Die Ausgangsimpulse, welche gleichzeitig an allen sieben Ausgangsleitern 13 der Verschlüsselungsröhre 10
auftreten, können nun durch die Regeneriervorrichtungen 14 quadriert, verformt und auf gleichmäßige
Normalamplitude gebracht werden. Jede derartige Regeneriervorrichtung kann aus einem herkömmlichen
Sperrschwinger 15 bestehen, dem vorzugsweise ein Verstärker 16 vorangeht.
Nach dem Durchgang durch die Verzögerungs-Ausgleichseinrichtungen 17, die aus später erklärten
Gründen eingeschaltet sind und die zunächst nicht beachtet werden, wird jeder Ziffernimpulszug erfindungsgemäß
einem Haupteingang 21 eines Ungleichheitsmodulators 20 zugeführt. Der zweite Haupteingang
22 jedes Ungleichheitsmodulators wird mit einem Impulszug gespeist, der mit genau der Hälfte
der Grundimpulsfolgefrequenz des Systems wiederkehrt. Die Grundimpulsfolgefrequenz R beträgt bei
der vorliegenden Erläuterung 10 MHz. Sie ist durch die Intensitätsmodulation des Strahls der Verschlüsselungsröhre
unter dem Einfluß der Zeitsignalquelle 6 festgelegt. Ein Zwei-zu-Eins-Teiler 24, der ein herkömmlicher
Einfachmultivibrator sein kann und der so bemessen ist, daß er eine Zeitkonstante von mehr
aufweist, leitet von
als -=- und von weniger als
dieser Zeitsignalquelle 6 einen Impulszug ab, dessen Folgefrequenz — beträgt, d. h. bei dem vorliegenden
Beispiel 5 MHz. Dieser Impulszug geht gleichzeitig und parallel zum zweiten Haupteingang 22 sämtlicher
Ungleichheitsmodulatoren 20.
Ein Ungleichheitsmodulator ist ein logisches Element, das einen Impuls oder ein Zeichen liefert, wenn
die an seine beiden Eingänge angelegten Signale ungleich sind und welches keinen Impuls liefert,
d. h. einen Zwischenraum, wenn die an seine beiden Haupteingänge angelegten Signale gleich sind. Es sind
zahlreiche Schaltungen bekannt, die auf diese Weise arbeiten.
Um sicherzustellen, daß die zeitliche Lage der Ausgangsimpulszüge dieser Ungleichheitsmodulatoren
20 so gleichmäßig wie möglich ist, ist jeder Modulator mit einem Hilfseingang 23 versehen, an den Zeitgeberimpulse
der Zeitsignalquelle 6 angelegt werden. Das Ausgangssignal jedes Ungleichheitsmodulators ist
also nur dann ein Impuls oder ein Zeichen, wenn zwei Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind: a) die an seine
Haupteingänge 21 und 22 angelegten Signale sind ungleich, und b) an seinem Hilfseingang 23 ist ein
Zeitgeberimpuls vorhanden. Somit arbeitet vom Standpunkt des Zeitgeberimpulseingangs diese Einheit
als herkömmlicher multiplikativer Modulator.
Das Ausgangssignal des Ungleichheitsmodulators 20 besteht somit, wenn es vorhanden ist, aus einer kurzen
Stromspitze in der Mitte des zugeordneten Zeitelements, das eine Dauer von 1Z10 Mikrosekunden as
aufweist. Jede derartige Stromspitze wird vorteilhafterweise auf ein zur Übertragung geeignetes
Energieniveau gebracht und so gedehnt, daß es etwa die Hälfte des zugeordneten Zeitelements einnimmt.
Beide Operationen können zweckmäßigerweise durch einen herkömmlichen Sperrschwinger 25 durchgeführt
werden, der wegen der genauen Zeitlage des Ungleichheitsmodulators keinen Zeitsignaleingang erfordert.
Die durch das vorliegende System gebotenen Vorteile ergeben sich aus folgenden Betrachtungen. Wenn
ein Nachrichtensignal irgendeiner normalen Art in einen binären Permutationskode mit festem Schema
umgewandelt wird, z. B. in den natürlichen binären Kode oder den reflektierten binären Kode, ist es
wahrscheinlicher, daß aufeinanderfolgende Werte einer einzigen Kodeziffer gleich sind, als daß sie verschieden
sind. Eine kurze Betrachtung des Verschlüsselungsvorgangs, wie er durch die Kathodenstrahlverschlüsselungsröhre
ausgeführt wird, wird zeigen, wie diese Situation entsteht. Wenn in F i g. 2
oder Fig. 3, welche die Verschlüsselungsschablonen
einer Kathodenstrahlröhren -Verschlüsselungseinrichtung für den natürlichen binären Kode bzw. den
reflektierten binären Kode zeigen, die Amplitude des Nachrichtensignals sich ändert, wird der Kathodenstrahl
der Röhre über die Schablone nach oben und unten geführt. Wenn er bei einer bestimmten Signalamplitudenprobe
auf ein bestimmtes Verschlüsselungsloch fällt (oder nicht fällt), dann ist es wahrscheinlicher,
daß er bei der nächsten Amplitudenprobe wieder auf das gleiche Loch fällt (oder nicht fällt),
als daß er dies nicht tut. Je größer das Loch ist, um so größer ist offensichtlich diese Wahrscheinlichkeit und
damit die Möglichkeit einer Wiederholung von Ziffernwerten von Amplitudenprobe zu Amplitudenprobe.
Die Wahrscheinlichkeit ist somit für die Ziffer der höchsten Ordnung am größten, die mit »erste« Ziffer
bezeichnet wird. Sie ist aber in gewissem Ausmaß auch bei der Ziffer mit der niedrigsten Ordnung vorhanden,
die hier die siebente Ziffer ist. Diese Bedingung ist nur in dem seltenen Fall nicht vorhanden,
daß die Hauptkomponente des Nachrichtensignals die Nyquistfrequenz ist, die hier 5 MHz beträgt. Bei
einem Nachrichtensignal mit gewöhnlicher statistischer Verteilung wird die Ziffer der niedrigsten Ziffernstelle
wahrscheinlich ohne Änderung zwei bis zehnmal wiederholt, während die Ziffer der höchsten Ziffernstelle
wahrscheinlich ohne Änderung noch öfter wiederholt wird. Diese Bedingung gilt insbesondere
für den Fall eines Fernsehsignals, das von der Abtastung einer Innenszene stammt, von der ein großer
Teil eine Wand oder ein anderer Hintergrund mit gleichmäßiger Helligkeit ist. In diesem Fall wird jede
Ziffer ohne Änderung hunderte oder auch tausende Male wiederholt.
Derartige, ununterbrochene Züge von sich wiederholenden Ziffern werten, Zeichen oder Zwischenräumen
bewirken ein Abwandern des mittleren Signalpegels auf der Übertragungsleitung und ergeben Unsicherheiten
bei der Arbeitsweise der Verstärker. Wenn ferner der ununterbrochene Zug einen Zug von Zwischenräumen
darstellt, fällt die Zeitinformation aus, auf die sich die Verstärker und Empfänger für die Synchronisierung
stützen.
Die Erfindung vermeidet beide Schwierigkeiten gemeinsam: je länger jeder ununterbrochene Zug aus
Zeichen oder Zwischenräumen im Ausgang der Verschlüsselungseinrichtung mit festem Schema ist, um so
langer besteht der unveränderte Zustand des abwechselnden Auftretens von Zeichen und Zwischenräumen
im Ausgang des Ungleichheitsmodulators 20.
In F i g. 4 zeigt die Kurve A einen unveränderlichen 5-MHz-Impulszug, der als Träger betrachtet werden
kann und der das Eingangssignal für einen der beiden Haupteingänge der Ungleichheitsmodulatoren 20 bildet.
Darunter ist in Kurve B ein Zug von Kodeelementen dargestellt, der aus einer ununterbrochenen
Folge von sieben Zwischenräumen besteht, denen eine ununterbrochene Folge von acht Zeichen folgt und der
das Eingangssignal für den anderen Haupteingang der Ungleichheitsmodulatoren bildet. In dem Ungleichheitsmodulator
werden die ersten sieben halben Perioden des Trägerzugs durch die Zwischenräume des
Kodeelementszugs ungeändert gelassen, wie in Kurve C zu sehen ist, während die nächsten acht Halbperioden
des Trägers durch die Zeichen des Kodeelementszugs umgewandelt werden. Wenn man einen Zwischenraum
und eine nach unten gerichtete Halbwelle des Trägers mit »0« und ein Zeichen und eine nach oben gerichtete
Halbwelle des Trägers mit »1« bezeichnet, kann der Träger als eine ununterbrochene, abwechselnde Folge
von Einsen und Nullen ausgedrückt werden, während der Kodeimpulszug als eine Folge von sieben Nullen
gefolgt von einer Folge von acht Einsen ausgedrückt werden kann.
Träger
Fester Kodeimpulszug
Binäre Summe (vertauschter Kodeimpulszug)
101010101010101
000000011111111
101010110101010
000000011111111
101010110101010
Wie sich aus der arithmetischen Summe (ohne Übertrag) ergibt, welche den Ungleichheitsmodulationsvorgang
darstellt, kann der Ausgangsimpulszug durch eine abwechselnde Folge von Einsen und Nullen
mit einer plötzlichen Änderung der Phase zu dem Zeitpunkt dargestellt werden, an dem sich der feste Kodezug
von einer ununterbrochenen Reihe von Zwischenräumen in eine ununterbrochene Reihe von Zeichen
ändert. Das gleiche Ergebnis ist in Kurve C der F i g. 4 in Signalform dargestellt, wo die Trägerschwingung
sich solange wiederholt, wie der Kodezug aus Zwischenräumen besteht und wo sie plötzlich ihre
Phase umkehrt, jedoch sonst wiederholt wird, solange der Kodezug aus einer ununterbrochenen Folge von
Zeichen besteht.
Offensichtlich haben die beiden Teile des Signals C den gleichen allgemeinen Charakter und enthalten
zu jeder Zeit eine erhebliche Menge an Zeitinformation. Offensichtlich ist auch der Mittelwert beider Teile,
getrennt genommen, Null, während der Mittelwert der beiden Teile, zusammen genommen, sich infolge
der Phasenänderung nur wenig von Null unterscheidet. Infolgedessen ist die Ausgangsschwingung jedes der
Ausgangsziffernleiter weit mehr zur übertragung, zur
Regenerierung in dazwischenliegenden Verstärkerstationen und zur Steuerung der zeitlichen Lage der
Signale in Verstärker und Empfänger geeignet als der Kodeelementzug mit festem Schema ohne die Vertauschung.
Die verschiedenen Kodesignale der Ziffernleiter 26 in F i g. 1 werden nun über ein geeignetes übertragungsmittel
und über die notwendige Anzahl von Verstärkerstationen zu einer Empfängerstation übertragen,
wie sie in F i g. 5 dargestellt ist, wo die mit D1, D2... D7
bezeichnete Eingangsleiter ankommen. Hier wird jedes Signal so behandelt, daß eine Verschlechterung beseitigt
wird, die es in der Ubertragungsverbindung nach dem letzten Verstärker erlitten haben kann, und
zwar durch eine Regeneriereinrichtung irgendeiner geeigneten Art, die in diesem Fall aus einem Verstärker
30 und einem nachfolgenden Sperrschwinger 31 besteht. Der Auslösekreis des Sperrschwingers wird
durch ein verstärktes 10-MHz-Zeitsignal in Tätigkeit
gesetzt, das über den Verstärker 30 zugeführt wird. Dieses 10-MHz-Zeitsignal kommt von einem Zeitsignalwiedergewinnungskreis
32. Diese Einheit, die aus einem Resonanzkreis oder aus einem auf 10 MHz abgestimmten Quarz sowie einem Verzögerungsausgleicher
bestehen kann, wird ihrerseits über einen Hilfsausgangsleiter 33 des Sperrschwingers gesteuert,
der ein scharf abgestimmter Resonanzkreis oder eine entsprechende Einrichtung, z. B. ein Piezokristall sein
kann, der auf 10 MHz abgestimmt ist. Das Hauptausgangssignal des Sperrschwingers 31 ist eine alternierende
Folge von Zeichen und Zwischenräumen, die plötzliche Phasenänderungen von Zeit zu Zeit aufweist,
wie in Kurve C der F i g. 4 dargestellt ist.
ίο Die Zwischenverstärker, die in den Übertragungsweg
eingeschaltet sind, können den gleichen Aufbau wie diese als Leistungsverstärker bezeichnete erste Stufe
des Empfängers haben.
Da der abwechsenld vertauschte Kode gemäß der Erfindung bei der Entschlüsselung Schwierigkeiten ergeben kann, wird durch die Erfindung eine Wiedergewinnung des ursprünglichen Kodes mit festem Schema, in diesem Falle des reflektierten Binärkodes, aus dem er abgeleitet war, vorgenommen. Wegen des einfachen
Da der abwechsenld vertauschte Kode gemäß der Erfindung bei der Entschlüsselung Schwierigkeiten ergeben kann, wird durch die Erfindung eine Wiedergewinnung des ursprünglichen Kodes mit festem Schema, in diesem Falle des reflektierten Binärkodes, aus dem er abgeleitet war, vorgenommen. Wegen des einfachen
ao und systematischen Aufbaus des abwechselnd vertauschten Kodes ist für diese Rückvertauschung lediglich
eine Wiederholung des Ungleichheitsmodulationsverfahrens erforderlich, wie es in der Senderstation
durchgeführt wurde. Zu diesem Zweck ist für jede Ziffer ein Ungleichheitsmodulator 40 mit nachgeschaltetem
Sperrschwinger 43 vorgesehen, der zwei Haupteingänge und einen Hilfseingang für Zeitgeberimpulse
aufweist. Der von dem Sperrschwinger 31 gelieferte vertauschte Kodeimpulszug geht zum ersten
Haupteingang, während ein 5-MHZ-Hilfsdemodulatorimpulszug
zu dem zweiten Haupteingang geführt wird. Dieses 5-MHz-Signal wird mit Hilfe einer Zwei-zur
Eins-Frequenzteilung durch einen Einf achmultivibrator 41 von einer 10-MHz-Impulsquelle 42 geliefert, die
durch den Zeitsignalausgang der Wiedergewinnungseinheit 32 gesteuert wird und die Zeitgeberimpulse für
den Hilfseingang des Modulators 40 liefert. Der Ungleichheitsmodulator 40 führt zwischen diesen beiden
Eingängen eine Ungleichheitsmodulation aus, die derjenigen gleicht, die in der Sendestation ausgeführt
wurde. Da die unterbrochene abwechselnde Folge von Einsen und Nullen, wie oben beschrieben wurde, d. h.
das Signal C der F i g. 4, als eines der Eingangssignale und eine ununterbrochene Folge von Einsen und
Nullen, die das 5-MHz-Hilfssignal darstellt, als das
andere Eingangssignal verwendet wird, sieht die binäre Summe der beiden Züge (ohne Übertrag) so aus, wie
es in der folgenden Tabelle dargestellt ist:
Vertauschter Kodeimpulszug
Träger
Binäre Summe (fester Kodeimpulszug)
Die so hervorgebrachte binäre Summe (ohne übertrag) ist eine Darstellung mit sieben Zwischenräumen,
denen acht Zeichen folgen, d. h. der ursprünglich als Eingangssignal für den Ungleichheitsmodulator im
Sender genommene Kodeimpulszug.
Wenn auch Mittel für die unmittelbare Entschlüsselung der reflektierten binären Kodeimpulsgruppen bekannt
sind, so ist es doch wegen der Einfachheit der Entschlüsselungseinrichtungfür den natürlichen binären
Kode und der Einrichtung zum Übersetzen vom reflektierten in den natürlichen Kode vorzuziehen, die
Übersetzung und Entschlüsselung nacheinander durch-101010110 101010
101010101 Öl 01 01
000000011111111
101010101 Öl 01 01
000000011111111
zuführen. Zu diesem Zweck ist die nächste Stufe der Empfangseinrichtung ein Kodeübersetzer, bei dem eine
Gruppe von Ungleichheitsmodulatoren 44 und Sperrschwingern 45 mit Steuerung durch die Zeitgeberimpulse
aus der Quelle 42 benutzt wird. Da die Operationen dieser Einrichtung den Vergleich von zwei Kodeziffern
verschiedener Ordnung enthalten, müssen die Operationen für die verschiedenen Ziffern nacheinander
stattfinden. Zu diesem Zweck sind in der Senderstation von F i g. 1 in den verschiedenen Ziffernkanälen
unterschiedliche Verzögerungen 17 eingeschaltet. Infolgedessen wird das vertauschte Kode-
709 515/500
gegenstück der ersten und der zweiten Ziffer jedes
Kodewortes im Übersetzer um 1Z10 Mikrosekunde
früher verfügbar als dasjenige der dritten Ziffer. Ferner wird dasjenige der dritten Ziffer um 1Z10 Mikrosekunde
früher verfügbar als dasjenige der vierten Ziffer usw. Die
Kodeübersetzung für die aufeinanderfolgenden Ziffern eines einzelnen Kodewortes kann daher nacheinander
stattfinden, ohne eine Störung durch Vergleich einer Ziffer des einen Kodewortes mit der nächsten Ziffer
eines anderen Kodewortes herbeizuführen. Diese Versetzung, die durch die unterschiedlichen Verzögerungen
in der Senderstation herbeigeführt wurde, hat nun ihren Zweck erfüllt und wird vorteilhafterweise durch
die Einschaltung von Komplementären, unterschiedlichen Verzögerungen 47 beseitigt, die in der Zeitausgleichsstufe
der Empfangseinrichtung angeordnet sind. Die verschiedenen Ziffernimpulszüge, die in den natürlichen
binären Kode umgewandelt sind, sind somit in zeitliche Übereinstimmung gebracht, um entschlüsselt
zu werden.
Jeder derartige Ziffernimpulszug wird nunmehr eingeteilt, und zwar unter dem Einfluß des Impulsgebers
42, wobei jedes derartige Teil vorzugsweise bis zur Ankunft des nächsten Teils durch eine Einheit 48
der Impulsdehnerstufe festgehalten wird. Die Ausgangssignale dieser verschiedenen Einheiten werden
zur Entschlüsselung über Normalstrom-Schalter 49 geeigneten Abgriffen einer Anordnung aus Widerständen
R zugeführt, deren Größen zu den nachfolgenden
durch Potenzen von zwei in Beziehung stehen. Diese Anordnung aus Widerständen bewirkt, daß die
Beiträge der verschiedenen Ziffern des binären Kodes als Spannungen zu den ursprünglichen Signalamplitudenproben
addiert werden.
Der auf diese Weise durch die Entschlüsselung wiedergewonnene Zug aus Amplitudenproben wird
nun geglättet, und zwar durch ein Filter 50, dessen obere Grenze bei oder etwas unter der Nyquistfrequenz
liegt, die in diesem Fall 5 MHz beträgt. Das sich ergebende geglättete Nachrichtensignal geht nach Verstärkung
durch einen Verstärker 51 nunmehr zu einer Wiedergabeeinrichtung 52, die zur Wiedergabe des
ursprünglichen Nachrichtensignals bestimmt ist, das in dem vorliegenden Beispiel ein Fernsehsignal ist.
Gleichzeitige Rückvertauschung
und Kodeübersetzung
und Kodeübersetzung
Der Leser wird bemerkt haben, daß die Operationen der beiden Gruppen von Ungleichheitsmodulatoren 40,
44 der Fig. 5, die zum abwechselnden Rückvertauschen
und zur Kodeübersetzung dienen, gleich sind. Daher können diese Operationen im Prinzip
gleichzeitig und gemeinsam durchgeführt werden, wobei zu diesem Zweck je zwei Einheiten mit zwei Eingängen
zu einer einzigen Einheit mit drei Eingängen vereinigt werden. Die F i g. 6 zeigt eine Empfangseinrichtung,
die sonst die gleiche wie in F i g. 5 ist, bei der diese Vereinigung durchgeführt wurde. Bei drei unabhängigen
Eingängen erscheint jedoch der Ausdruck »Ungleichheit« nicht mehr geeignet. Infolgedessen
wurde jede der Einheiten 55 der F i g. 6 ein »ungerader binärer Impulsgeber« genannt. Daß dieser Ausdruck
eine geeignete Bezeichnung darstellt, ergibt sich aus der folgenden Tabelle, welche die Ausgangsbedingungen
der Einheit für jede Permutation ihrer drei Haupteingangszustände
angibt:
Tabelle | VI | Ausgang | |
Eingang A |
Eingang B |
Eingang C |
0 |
5 0 | 0 | 0 | 1 |
0 | 0 | 1 | 1 |
0 | 1 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 1 |
1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 | 0 |
1 | 1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 | |
Wie bei den Ungleichheitsmodulatoren 40 und 44 der F i g. 5 ist jeder ungerade binäre Impulsgeber 55
der F i g. 6 mit einem Hilf seingang für das Anlegen
des 10-MHz-Zeitimpulszugs versehen, bezüglich dessen
er wie ein gewöhnlicher, multiplikativer Modulator arbeitet. Dieser einzige Hilfseingang ersetzt die entsprechenden
Hilfseingänge der beiden Ungleichheitsmodulatoren 40 und 44 der F i g. 5.
Die Einzelheiten der Schaltung des ungeraden binären Impulsgebers können verschiedene Formen
annehmen, von denen eine einfache in F i g. 7 dargestellt ist. Die Schaltung besteht aus einer Gruppe von
fünf Schaltern 60-1 bis 60-5, die jeweils hier in üblicher Weise so dargestellt sind, daß sie zwei Leitungsklemmen
an einer Leitung und eine dritte Steuerklemme an einer zu der ersten Leitung senkrechten Leitung aufweisen.
Es wird folgende Übereinkunft getroffen. Wenn einer dieser Schalter für einen Zwischenraum geschlossen
und für ein Zeichen offen ist, wird er in der »normal geschlossenen« Form dargestellt, wobei die
beiden Dreiecke, welche die Leitungsklemmen darstellen, miteinander in Berührung sind und das dritte
Dreieck, welches die Steuerklemme darstellt und welches schwarz ausgefüllt ist, den Leitungsweg öffnet,
wenn es durch einen Impuls erregt wird, der ein Zeichen darstellt. Wenn die Schalter bei Vorhandensein eines
Zeichens geschlossen und bei Vorhandensein eines Zwischenraums offen sind, sind die Dreiecke, welche
die Leitungsklemmen darstellen, getrennt voneinander gezeichnet und das dritte Dreieck, welches die Steuerklemme
darstellt, ist umrandet gezeichnet, wodurch angedeutet wird, daß sie eine Verbindung zwischen
den ersten beiden Dreiecken bei NichtVorhandensein einer Erregung durch einen Impuls herstellt.
Die Steuerklemmen der ersten beiden Schalter 60-1 und 60-2 sind miteinander verbunden und werden
durch einen Impulszug an dem mit A bezeichneten Eingang versorgt. Ebenso sind die Steuerklemmen des
dritten und des vierten Schalters 60-3 und 60-4 miteinander verbunden und mit einem anderen Impulszug
an der mit B bezeichneten Klemme versorgt. Die Eingangsleitungsklemmen der ersten beiden Schalter sind
über einzelne Widerstände 61 und 62 mit einer negativen Spannungsquelle — V verbunden. Die Ausgangsklemmen
des dritten und des vierten Schalters sind miteinander und über einen Widerstand Rl1 mit Erde
verbunden. An dem Widerstand liegt die Primärwicklung eines Impulstransformators 63.
Die Ausgangsklemmen des dritten und des vierten Schalters sind außerdem mit der Ausgangsklemme eines
fünften gleichen Schalters 60-5 verbunden, dessen Eingangsklemme über einen Widerstand 64 mit einer
positiven Spannungsquelle + V verbunden ist. Ein dritter, mit C bezeichneter Eingangsimpulszug wird
der Steuerklemme des fünften Schalters zugeführt.
Die Klemmen der Sekundärwicklung des Transformators 63 sind über die gleichrichtenden Elemente 65
und 66 mit einem Ausgang 67 und über einen Belastungswiderstand Rl2 mit dem Mittelpunkt der
Sekundärwicklung und mit Erde verbunden.
Wie in der F i g. 7 angegeben ist, sind die Kopplungen
zwischen den Steuerklemmen des ersten und des zweiten Schalters derart, daß, wenn einer dieser beiden
Schalter offen ist, der andere geschlossen ist. Die Steuerklemmen des dritten und des vierten Schalters sind in
der gleichen Weise miteinander gekoppelt.
Wie weiter auf der Zeichnung angegeben ist, sind die Schalter gemäß der nachfolgenden Tabelle
gepolt.
Tabelle VII | Zustand | geschlossen geschlossen geschlossen geschlossen geschlossen |
Zustand | offen | |
Eingang A 1 Eingang A 0 Eingang B 0 Eingang B 1 Eingang C 1 |
Eingang A 0 Eingang A 1 Eingang B 1 Eingang B 0 Eingang C 0 |
offen | |||
Schalter Nr. 1 | offen | ||||
Schalter Nr. 2 | offen | ||||
Schalter Nr. 3 | offen | ||||
Schalter Nr. 4 | |||||
Schalter Nr. 5 | |||||
Die Arbeitsweise des ungeraden binären Impulsgebers der F i g. 7 wird an Hand der nachfolgenden
Betrachtung der verschiedenen Zustände der Tabelle VI verständlich.
Es sei z. B. angenommen, daß die beiden Werte A und B gleich 0 sind. Die Schalter 60-1 und 60-4 sind
dann offen, während die Schalter 60-2 und 60-3 geschlossen sind. Daher sind der obere und der untere
Weg beide offen, und es erscheint kein Signal von den ersten vier Schaltern am Belastungswiderstand Rl1.
Wenn beide Werte A und B gleich 1 sind, sind die Schalter 60-1 und 60-4 geschlossen, während die
Schalter 60-2 und 60-3 offen sind, so daß man das gleiche Ergebnis erhält: Kein Signal liegt amBelastungswiderstand
Rl1.
Wenn zur gleichen Zeit der Eingang C gleich 0 ist, geht kein Signal durch den Schalter 60-5 hindurch.
Wenn dagegen der Eingang C gleich 1 ist, geht ein positiver Impuls von der Quelle + V zum Belastungswiderstand
.Rl1, der als ein Zeichen über den Transformator
63 und den Gleichrichter 65 zum Ausgang 67 übertragen wird. Somit werden die in den Zeilen 1, 2,
7 und 8 der Tabelle VI angegebenen Operationen richtig wiederholt.
Als nächstes sei angenommen, daß der Eingang A gleich 1 ist, während der Eingang B gleich 0 ist. Die
Schalter 60-2 und 60-4 sind nunmehr offen, und der untere Weg ist nicht in Tätigkeit. Die Schalter 60-1
und 60-3 sind jedoch gleichzeitig geschlossen, so daß ein Impuls von der negativen Spannungsquelle — V
über den oberen Weg an den Belastungswiderstand Rl1
angelegt wird. Wenn zur gleichen Zeit der Eingang C gleich 0 beträgt, wird dieser Impuls durch keinen
anderen Impuls ausgeglichen, so daß der negative Impuls über den Gleichrichter 66 zum Ausgang 67
als ein Zeichen übertragen wird. Wenn dagegen der Eingang C zu dieser Zeit den Wert 1 aufweist, wird
ein positiver Spannungsimpuls von der Quelle + V zum Belastungswiderstand Rl1 übertragen, der dazu dient,
den negativen, über den oberen Zweig gehenden Impuls auszugleichen und damit seine Übertragung zum Ausgangspunkt
67 zu verhindern. Diese beiden Zustände sind offensichtlich diejenigen der fünften und sechsten
Zeile der Tabelle VI. Wenn der Eingang A gleich 0 ist, während der Eingang B gleich 1 ist, bleibt der Weg
über den oberen Zweig gesperrt, während der Weg über den unteren Zweig von der Quelle — V über den
Widerstand 62 zum Belastungswiderstand Rl1 führt.
Somit wird ein negativer Impuls über den Gleichrichter 66 als ein Zeichen zum Ausgang 67 übertragen,
vorausgesetzt, daß der Eingang C gleich 0 ist. Wenn jedoch der Eingang C gleich 1 ist, wird der negative
Impuls durch einen positiven Impuls von der Quelle + V ausgeglichen, so daß das zum Ausgang 67 übertragene
Signal ein Zwischenraum ist.
Die Zeitgeberimpulse, in bezug auf die die Einrichtung der F i g. 7 als gewöhnlicher multiplikativer
Modulator wirkt, können an eine HilfssteuerklemmeZ)
angelegt werden, um hierdurch einen Schalter 68 beim Auftreten jedes Zeitgeberimpulses kurz zu
schließen.
Phaseneinstellung: Allgemein
Eine Folge der Eigenschaften des abwechselnd vertauschten Kodes besteht darin, daß ein Schlupf des
Hilfsträgerimpulszuges um eine einzige Impulsposition auf der Zeitskala in bezug auf den Kodeimpulszug
nach der Rückvertauschung eine vollständige Umkehr des rückvertauschten Kodes erzeugt, verglichen mit
dem ursprünglichen Kode vor der Vertauschung.
Wenn also der Hilfsträgerimpulszug um eine Position nach rechts oder links verschoben ist, ergeben sich die
beiden Impulszüge und ihre Binärsumme am Ausgang des Ungleichheitsmodulators 40 der Fig. 5, verglichen
mit Tabelle V, wie aus der folgenden Tabelle VIII hervorgeht:
Vertauschter Kodeimpulszug
Träger, um eine Impulsposition verschoben
Binäre Summe
Binäre Summe
101010110101010
010101010101010
11 1 1111000 00000
010101010101010
11 1 1111000 00000
Das Ergebnis besteht aus sieben Zeichen, denen acht Zwischenräume folgen. Das ist die genaue Umkehrung
des ursprünglichen, nicht vertauschten Zuges aus sieben Zwischenräumen, denen acht Zeichen
folgen. Genau das gleiche Ergebnis ergibt sich bei einem Schlupf von drei oder irgendeiner anderen
ungeraden Zahl von Impulspositionen zwischen dem Träger und dem vertauschten Kodeimpulszug. Dagegen
ist ein Schlupf von zwei oder irgendeiner geraden Anzahl von Impulspositionen nicht bemerkbar.
Diese Eigenschaft des vertauschten Kodes kann bei der Phaseneinstellung der empfangenen Nachricht in
nachfolgend beschriebener Weise benutzt werden. Es sei jedoch bemerkt, daß in wenigstens einem Fall von
praktischer Bedeutung die gleiche Eigenschaft nicht dazu benutzt werden kann, um die Phase einzustellen.
Dieser besondere Fall ist ein Tonsignal, z. B. Sprache oder Musik, die ursprünglich in den natürlichen
binären Kode verschlüsselt waren. Unter Hinweis auf F i g; 2 ergibt sich, daß die Schablone des natürlichen
binären Kodes eine volle negative Symmetrie um ihre waagerechte Mittelachse aufweist, d. h. um die Linie,
welche das 63. Quantenniveau von dem 64. trennt.
Wenn also eine derartige Verschlüsselungseinrichtung verwendet wird und wenn die Ablenkung des
Kathodenstrahls für das Signal Null auf diese Mittellinie gerichtet ist, soll eine Nachrichtensignalamplitudenprobe
betrachtet werden, durch welche der Kathodenstrahl um elf Quantenniveaus weiter nach oben
abgelenkt wird, d. h. auf das 74. Niveau. Dies hat offenbar den Kode 1001010. Eine andere Nachrichtensignalprobe
mit gleicher Größe, aber entgegengesetzter Polarität lenkt den Strahl von der Mittellinie
nach unten auf das 53. Quantenniveau ab und hat den Kode 0110101. Offensichtlich ist die zweite Kodeimpulsgruppe
die Umkehrung der ersten. Daher entsteht in diesem besonderen Fall durch eine vollständige
Umkehr des rückvertauschten Kodes, im Gegensatz zum nichtvertauschten Kode, nach der
Entschlüsselung die Wiedergabe jeder Nachrichtensignalprobe mit der richtigen Größe und mit umgekehrter
Polarität. Das heißt, jede Nachrichtensignalprobe wird in der Phase umgekehrt. Da das Ohr ein
nichtpolares Empfangsorgan und für die Phase nicht empfindlich ist, ist die Umkehrung nicht feststellbar.
Da die Schablone der F i g. 3 für den reflektierten binären Kode diese negative Symmetrie um ihre
Mittelachse nicht aufweist, gilt das obige Ergebnis nicht für den Fall des reflektierten binären Kodes,
auch nicht bei einem Tonsignal. Ungleich dem Ohr ist das Auge ein polarer Empfänger, so daß die Kodeumkehr,
die sich durch einen Trägerschlupf ergibt, eine unrichtige Wiedergabe eines Fernsehsignals zur
Folge hat. In dem besonderen Fall des natürlichen binären Kodes hat das unrichtig wiedergegebene Bild
genau die gleiche Beziehung zur ursprünglichen Szene, wie ein fotografisches Negativ zu einem Positiv.
Ferner ergibt die Umkehr der Polarität der Synchronisierimpulse, welche normalerweise integrale Bestandteile
des Fernsehsignals bilden, einen Ausfall der horizontalen und vertikalen Synchronisation.
Daher ist es vorteilhaft, die Eigenschaften des abwechselnd vertauschten Kodes mit zu benutzen, um
sicherzustellen, daß der für die Rückvertauschung benutzte Trägerzug voll mit dem Trägerzug synchron
bleibt, der für die sendeseitige Vertauschung verwendet wird.
Wenn das System einmal richtig arbeitet, bietet die Aufrechterhaltung dieser Synchronisierung keine Probleme.
Wenn es jedoch zuerst in Betrieb genommen wird, kann die Phase des 5-MHz-Hilfsträgers, der in
der Empfangsstation gemäß F i g. 5 und 6 durch den Teiler 41 aus der Zeitsignalquelle 42 gewonnen
wird, zufälligerweise in zwei entgegengesetzten Phasen einsetzen, auch wenn die Zeitsignalquelle 42 vollkommen
mit der Grundimpulsfolgefrequenz von
ίο 10 MHz des ankommenden Kodeimpulszugs synchronisiert
ist. Einer dieser beiden Phasenzustände ist richtig und ergibt die richtige Wiedergabe des Nachrichtensignals.
Der andere ist unrichtig und erzeugt eine vollständige Umkehr, die in Tabelle VIII dargestellt
ist, und ergibt eine unrichtige Wiedergabe des Nachrichtensignals. Um die unrichtige Wiedergabe
in die richtige Wiedergabe zu ändern, ist es nach dem Erkennen dieses Zustands nur notwendig, einen
einzigen Impuls auf seinem Weg von der 10-MHz-
ao Zeitsignalquelle 42 zum Teiler 41 zu sperren. Hierdurch wird unmittelbar bewirkt, daß sich der 5-MHz-Träger
um eine Position verschiebt, so daß der Betrieb bei dem gegebenen Beispiel von demjenigen der
Tabelle VIII in denjenigen der Tabelle V geändert wird.
Der einfachste Weg, um dies durchzuführen, besteht darin, den Empfänger, z. B. Fernseher, mit
einem Druckknopf zu versehen, der so geschaltet ist, daß die Sperrung eines einzigen der Zeitsignalimpulse
des 2:1 -Teilers 41 veranlaßt wird, dessen Ausgangssignal
sich dann um eine Position verschiebt. Der Empfänger steuert somit die Phaseneinstellung der
empfangenen Nachricht von Hand. Für kommerzielle Zwecke ist es jedoch selbstverständlich wünschenswert,
daß die Phaseneinstellung der Nachricht automatisch korrigiert wird, und zwar vorzugsweise bevor der
Empfänger bemerkt, daß sie zeitweise unrichtig war. Diese automatische Phaseneinstellung kann dann auf
verschiedenen Wegen hergestellt werden, die sämtlich das gemeinsame Merkmal aufweisen, daß wenigstens
eine wiederkehrende Eigenschaft des Nachrichtensignals vorher bekannt sein soll und sicher in Beziehung
zu einem vorbestimmten Permutationsimpulskode gesetzt werden kann. Einige dieser Wege sollen nun
beschrieben werden.
Phaseneinstellung: 1. Lösung
Eine Lösung des Problems der automatischen Phaseneinstellung beruht auf der statistischen Verteilung
der Fernsehsignale. Entsprechend der heutigen Norm werden die Zeiten, welche der Abtaststrahl der
Fernsehkamera und der Wiedergaberöhre zur Rückkehr von dem Ende jeder Abtastzeile zum Anfang der
folgenden Abtastung braucht und die als »Rücklauf«- Zeiten bekannt sind, von den Synchronisiersignalen
eingenommen, welche sich auf der Amplitudenskala in einer Richtung erstrecken, die der Richtung der
»hellen« Bildsignale entgegengesetzt ist. Sie erstrecken sich um ein ausreichendes Sicherheitsmaß über die
Amplitude hinaus, die ein ganz schwarzes Bildelement darstellt. Sie werden als »schwärzer als
schwarz« bezeichnet. Wie sich aus dem typischen Fernsehsignal der F i g. 8 ergibt, endet jede solche
Amplitude in einem Grundwert; die unteren Grenzen dieser Grundwerte, die stets die gleiche Signalamplitude aufweisen, stellen den äußersten Ausschlag
des Signals nach unten dar.
17 18
. Weiterhin dauert entsprechend der heutigen Norm Rückkopplungstransformators 76 geliefert, die durch
jeder Grundwert etwa 5,1 Mikrosekunden. Bei der eine Diode 77 überbrückt ist. Die Emitterelektrode
10-MHz-Impulsfolgefrequenz und bei den parallelen erhält ihre Betriebsspannung von einer positiven Quelle
Ausgängen der Entschlüsselungseinrichtung des vor- + V über einen Widerstand R1. Sie ist mit Hilfe eines
liegenden Beispiels stellt diese Zeit einundfünfzig 5 Haltekondensators C1 mit Erde verbunden. Ebenso
aufeinanderfolgende Kodewörter dar. erhält die Basiselektrode ihre Betriebsspannung von
Diese Grundwerte stellen daher Merkmale des einer positiven Quelle + V über einen Widerstand R2,
Fernsehsignals dar, die vorher bekannt sind und sie ist über einen anderen Haltekondensator C2 mit
denen ein Kode unzweideutig zugeordnet werden Erde verbunden, wobei C2 durch die Diode 78 überkann.
So können z. B. die Empfindlichkeit des Ab- io brückt ist, welche verhindert, daß der Kondensator C2
lenkverstärkers 8 und die Ablenkspannungsregelung 9 über das Erdpotential aufgeladen wird. Bei dieser
(F i g. 1) so eingestellt werden, daß für jeden Grund- Einschränkung können Folgen von Kodegruppen
wert der Kathodenstrahl auf den Fuß der Verschlüsse- 1111111 den Sperrschwinger nicht anstoßen, wenn
lungsschablone abgelenkt wird, so daß jedes der nicht die Anzahl der Kodegruppen 0000000 ebenfalls
einundfünfzig aufeinanderfolgenden Elemente des 15 unzureichend ist. Die Widerstände R1 und R2 sind so
Grundwerts im herkömmlichen oder im reflektierten bemessen, daß der Transistor 74 gesperrt ist, wenn
Kode als 0000000 verschlüsselt wird. Dagegen lenkt die normalen Ladungen in den Kapazitäten C1 und C2
ein Bildelement mit maximaler Helligkeit den Strahl gespeichert sind, wie nachfolgend beschrieben wird,
auf die obere Grenze der Schablone ab, so daß es im Durch den Transformator 76 ist eine festinduktive
natürlichen Kode als 1111111 und im reflektierten 20 Kopplung zwischen der Kollektorelektrode und der
Kode als 1000000 verschlüsselt wird. Im Fall des Basiselektrode vorgesehen, so daß ein Sperrschwinger
reflektierten Kodes stellt das Kodewort 1111111 eine entsteht. Die Kollektorelektrode ist ferner über einen
Strahlablenkung auf das 85. Quantenniveau dar, das Sperrkondensator Ct, mit einem Belastungswiderstand
seinerseits im natürlichen binären Kode durch das 79 und mit der Steuerklemme eines Schalters 80 verWort
1010101 dargestellt wird. 25 bunden, der normalerweise geschlossen ist und dessen
Wenn diese Einstellungen durchgeführt werden, Leitungsweg von dem 10-MHz-Impulsgeber 42 zum
ist es klar, daß, wenn im Empfänger die Phasenlage Einfachmultivibrator 41 führt. Bei jedem Auftreten
des örtlich erzeugten Trägers richtig ist, Kodewörter des Kodeworts 0000000 an den Ausgängen der verder
Form 0000000 regelmäßig wiederkehren, und zwar schiedenen Signaleinteilungs- und Haltekreise 48 erbei
jedem der Grundwerte des Fernsehsignals in 30 scheint es als eine Gruppe von negativen Imlpusen
Gruppen von etwa einundfünfzig aufeinanderfolgenden an den »Plus«-Klemmen der verschiedenen Phasenderartigen Wörtern. Dagegen bildet eine Wiederkehr aufteiler 70 und damit an den Anoden der oberen
der umgekehrten Kodewörter 1111111 eine unzwei- UND-Schaltung 71. Es bewirkt damit, daß sämtliche
deutige Anzeige, daß die Phaseneinstellung unrichtig Dioden der UND-Schaltung 71 in ihren gesperrten
ist. Wenn ferner aufeinanderfolgende Gruppen von 35 Zustand gebracht werden und daß ihr gemeinsamer
einundfünfzig Kodewörtern mit der Form 1111111 Leiter auf das Potential der Quelle — V abfallen kann,
ohne dazwischenliegende Kodewörter mit der Form so daß ein negatives Potential an die Emitterelektrode
0000000 wiederkehren, wird es praktisch zur Gewiß- des Transistors 74 gelangt, das diesen gesperrt hält.
heit, daß der Empfänger eine unrichtige Phasen- Wiederholungen des Kodeworts 0000000 in schneller
einstellung hat. Wenn diese Gewißheit vorhanden ist, 40 Folge bewirken durch Aufladen des Haltekondenkann
der Träger dazu veranlaßt werden, um eine sators C1 eine Ansammlung, so daß der Transistor 74
Position sich zu verschieben, so daß die Phasenein- noch weiter in seinem gesperrten Zustand gebracht
stellung umgekehrt und damit berichtigt wird. wird. Unter dieser Bedingung kann kein Einschwing-
F i g. 9 zeigt eine Einrichtung zur Erkennung der Vorgang, der in der unteren UND-Schaltung 72 entobigen
Zustände und zur Durchführung der verlangten 45 stehen könnte, den Transistor 74 auslösen.
Operationen. Auf der linken Seite der Figur sind die Bei jedem Auftreten des Kodewortes 1111111 an
verschiedenen Signaleinteilungs- und Haltekreise 48 den Ausgängen der verschiedenen Einteilungs- und
der F i g. 5 wiederholt, von denen jeder einen Phasen- Haltekreise 48 erscheint das umgekehrte Kodewort
aufteiler 70 mit zwei Ausgangsklemmen versorgt, die 0000000 an den »Minus«-Ausgangsklemmen der vermit
»Plus« und »Minus« bezeichnet sind. Die ver- 50 schiedenen Phasenaufteiler 70 als Gruppe von nega-
schiedenen »Plus«-Ausgangsklemmen führen zu den tiven Impulsen. Diese Bedingung bewirkt über die
einzelnen Kathoden einer Gruppe 71 aus sieben untere UND-Schaltung 72, daß das Potential der
Dioden, deren Anoden gemeinsam über einen Wider- Basiselektrode des Transistors 74 herabgedrückt wird,
stand mit einem negativen Potential- V verbunden sind. Eine große Anzahl derartiger Kodewörter ergibt eine
Diese Anordnung 71 aus Dioden, Widerstand und 55 Ansammlung von negativer Ladung auf dem unteren
Potentialquelle ist eine UNTJ-Schaltung bekannter Haltekondensator C2 derart, daß die Sperrgrenze des
Art. Ebenso sind die verschiedenen »Minus«-Klemmen Transistors 74 verringert wird.
der Phasenaufteiler 70 mit den einzelnen Dioden- Wenn die Anzahl von Wiederholungen des Kodekathoden
72 einer anderen UND-Schaltung verbunden. worts 1111111, durch die die untere UND-Schaltung 72
Die gemeinsame Klemme der ersten UND-Schaltung 60 erkannt werden, die Anzahl der Kodewörter 0000000,
ist über eine Sperrdiode 73 mit der Emitterelektrode die durch die obere UND-Schaltung 71 erkannt
eines als Sperrschwinger arbeitenden Transistors 74 werden, um ein genügendes Maß überschreitet, wird
verbunden, während die gemeinsame Klemme der die auf dem unteren Haltekondensator C2 angezweiten
UND-Schaltung in gleicher Weise über eine sammelte negative Ladung groß genug, und die auf
andere Sperrdiode 75 mit der Basiselektrode des 65 dem oberen Haltekondensator C1 angesammelte nega-Transistors
74 verbunden ist. Die Betriebsspannung tive Ladung bleibt klein genug, um den Transistor 74
wird der Kollektorelektrode von einer negativen in volle Bereitschaft zu versetzen, so daß er durch
Potentialquelle — V über die Primärwicklung eines den nächsten an seine Basiselektrode angelegten
19 20
negativen Impuls in Tätigkeit gesetzt wird. Nach dem abhängt, wird ein Impuls an die Steuerklemme des
nächsten Auftreten des Kodeworts 1111111 beginnt Schalters 80 geliefert und damit der Durchgang eines
daher der Transistor 74 zu leiten. Infolge der Sperr- einzigen der 10-MHz-Impulse zum Einfachmultivischwingerwirkung
ist die Zunahme der Leitung groß, brator 41 gesperrt und der örtlich erzeugte Träger
so daß ein Impuls mit hoher Energie über den Sperr- 5 veranlaßt, sich um eine einzige Position zu verschieben,
kondensator 78 an die Steuerklemme des Schalters 80 Bei der Schaltung der F i g. 9 hängen die Größen
geliefert wird. Hierdurch wir momentan der Durchgang der aufeinanderfolgenden, zunehmenden Ladungen,
eines einzigen der 10-MHz-Zeitimpulse zum Einfach- die durch die Ausgangsimpulse der oberen und der
multivibrator 41 gesperrt, so daß dieser einen einzigen unteren UND-Schaltung 71 und 72 den Haltekonden-Impuls
lang pausiert, bevor er ausgelöst wird. Hier- io satoren C1 und C2 zugeführt werden, teilweise von den
durch wird bewirkt, daß sein 5-MHz-Ausgangs- bereits in diesen Kondensatoren gespeicherten Laimpulszug
um eine Position sich verschiebt und damit düngen ab, wobei die Ladungszunahme um so kleiner
die Phaseneinstellung umkehrt. Der Emitterstrom ist, je größer die gespeicherte Ladung ist. Wenn daher
des Transistors 74, der während des Sperrschwinger- bei der Erkennung der Phaseneinstellung der Auslöseimpulses
fließt, bewirkt, daß der Kondensator C1 auf 15 wert des Sperrschwingers in bezug auf die Kapazität
ein negatives Potential geladen wird. Dieses negative der Kondensatoren, die Größe der Spannungsquellen
Potential reicht aus, um den Transistor 74 nach Be- und der Ladewiderstande so gewählt wird, daß der
endigung des Sperrschwingerimpulses im gesperrten Auslösewert erst nach einer beträchtlichen Anzahl, z. B.
Zustand zu halten, und damit für eine kurze Zeit nach fünfzig in schneller Folge aufeinanderfolgenden
eine nachfolgende Auslösung zu verhindern, auch wenn 20 Ladungen oder nach einer noch größeren, in größeren
zufällig wiederholte Kodewörter 1111111 erscheinen. Abständen aufeinanderfolgenden Anzahl erreicht wird,
Bei berichtigter Phaseneinstellung soll das Kode- wird die Gewißheit, mit der der Sperrschwinger nach
wort 0000000 in Zwischenräumen erscheinen, um ein dem Auftreten der nächsten Ladung ausgelöst wird,
negatives Potential auf dem Kondensator C1 zu geringer. So wird die Sicherheit der Erkennung einer
halten, wodurch der Transistor 74 gesperrt bleibt. 25 unrichtigen Phaseneinstellung durch eine Ungewißheit
Wenn innerhalb einer vorbestimmten Zeit eine Folge in der Arbeitsweise des Phasenwiedereinstellkreises
von Kodewörtern 0000000 nicht erscheint, entlädt erkauft.
der Strom im Widerstand R1 den Kondensator C1, so Diese Schwierigkeiten werden leicht durch Rück-
daß der Sperrschwinger ausgelöst werden kann, wenn kopplung einer konstanten Spannung beseitigt, welche
eine Folge von Kodewörtern 1111111 erscheint. 30 die Änderung des Bezugspegels bewirkt, von dem aus
_., . ,, „ T .. die aufeinanderfolgenden Ladungen gemessen werden.
. Phaseneinstellung: 2. Losung F i g. 10 zeigt eine Schaltung dieser Art, die so ange-
Die zweite Lösung des Problems der automatischen ordnet ist, daß sie auf das unrichtige Verhältnis von
Phaseneinstellung hängt von der Statistik des reflek- Zwischenräumen zu Zeichen in der zweiten Ziffertierten
Binärkodes ab. Die F i g. 3 zeigt, daß bei jedem 35 impulsposition des reflektierten binären Kodes an-Signalteil,
das größer als ein Viertel des Signalampli- spricht. Wie bei der F i g. 9 bildet ein Nebenweg des
tudenbereichs von Spitze zu Spitze und kleiner als Signal-Einteilungs- und Haltekreises 48-2 der zweiten
Dreiviertel dieses Bereichs ist, die Ziffernstelle 2 des Ziffer der Fig. 3 den Eingang der Schaltung. Der
reflektierten Kodes als Zeichen vorhanden ist. Bei den Impulszug der zweiten Ziffernstelle wird in diesem
meisten in der Praxis vorkommenden Signalen, be- 40 Fall mit Hilfe eines Sperrkondensators C3 an den
sonders bei allen, außer den lautesten, Tonsignalen, gemeinsamen Eingang von zwei Dreifachdiodendurcherscheint
daher die Ziffer 2 als Zeichen wesentlich lassen 83 und 84 angelegt. Die Dioden dieser Durchöfter
als als Zwischenraum. Daher kann eine Zählung lasse sind entgegengesetzt gepolt, sie erhalten ihre
der Zeichenimpulse auf dem Leiter der Ziffer 2 bei positiven und negativen Spannungen von den Quellen
richtiger Phaseneinstellung einen Einschaltfaktor von 45 + V und — V. Zweckmäßigerweise werden von dem
mehr als 50°/0 zeigen, z. B. erscheinen 80°/0 der Zeit- 10-MHz-Impulsgeber gelieferte Zeitgeberimpulse über
zeichen und nur 20°/0 der Zeitzwischenräume. Wenn einen Transformator an beide Durchlässe gemeinsam
dagegen die Phaseneinstellung unrichtig ist, gilt das und mit übereinstimmender Phase angelegt. Bei dieser
Umgekehrte, wobei 20% der Zeitzeichen und 80°/0 Anordnung gibt jeder ankommende Zeichenimpuls
der Zeitzwischenräume erscheinen. So kann der Ver- 50 eine Ladung mit einem bestimmten Vorzeichen an den
gleich des Verhältnisses der Zeichen der Ziffer 2 zu den Haltekondensator C4, während jeder ankommende
Zwischenräumen der Ziffer 2 als Grundlage für die Zwischenraumimpuls eine Ladung mit entgegenFeststellung
der richtigen oder unrichtigen Phasen- gesetztem Vorzeichen an den gleichen Kondensator
einstellung dienen, und damit zur Erzeugung eines gibt. Der Haltekondensator C4 ist über einen herkömm-Sperrimpulses,
der bewirkt, daß der örtlich erzeugte 55 liehen Transistorverstärker 86 mit geerdetem Kollektor
Träger sich um eine Position verschiebt. an dieBasiselektrode eines Transistorsperrschwingers 87
Diese Lösung führt zu einer Vereinfachung der angeschlossen, dessen Elektroden wie im Fall des
F i g. 9 insofern, als sämtliche Phasenaufteiler 70 und Transistors 74 der F i g. 9 geschaltet sind. Ein zusämtliche
Dioden beider UND-Schaltungen, mit Aus- sätzlicher Rückkopplungsweg führt von der Primärnahme
derjeniger, die mit dem Ausgang des Ein- 60 wicklung des Kopplungstransformators 88 über die
teilungs- und Haltekreises 48-2 der Ziffernstelle 2 ver- Diode 89 zum Haltekondensator C4. Der durch den
bunden sind, weggelassen werden. Mit dieser Abände- Sperrschwinger erzeugte positive Impuls ändert bei
rung arbeitet die Schaltung der F i g. 9 so, daß ein der nachfolgend beschriebenen Arbeitsweise den Pegel
Überschuß von Zwischenräumen der Ziffernstelle 2 des Haltekondensators C4 derart, daß er der richtigen
über Zeichen der Ziffernstelle 2 erkannt wird. Wenn 65 Phaseneinstellung entspricht, so daß ein normaler
dieser Überschuß eine ausreichend lange Zeit anhält, Auswertungszeitraum entsteht, bevor der Sperrdie
von den Zeitkonstanten der Haltekondensatoren C1 schwinger wieder in Tätigkeit gesetzt werden kann,
und C2 und der zugehörigen Widerstände R1 und R2 auch wenn eine Ziffernstelle 2 als Zwischenraum vor-
handen ist. Der Verstärkertransistor 86 ist als Emitterfolgestufe mit den Widerständen R5 und R6 geschaltet,
wobei die am Widerstand JR6 entstehende Spannung durch den Filterkondensator C5 geglättet wird. Die
entstehende Spannung am Filterkondensator C6 dient als veränderliches Bezugspotential für die Gleichstromwiedergewinnungsdiode
90. Diese Diode 90 wirkt in der bekannten Art der Gleichstromwiedergewinnung, um zu verhindern, daß der ankommende Signalzug
unter das Bezugspotential absinkt. Somit werden sämtliche Impulse im wesentlichen auf ihrer vollen
Größe oberhalb des Bezugspotentials gehalten. Im Gegensatz zu anderen Systemen dieser allgemeinen
Art, bei denen das Bezugspotential festgehalten wird, ändert sich bei der Schaltung der Fig. 10 das Bezugspotential
am Kondensator C5 im Verhältnis zu der im Kondensator C4 gespeicherten Ladung. Wenn das
Potential an C4 infolge des Vorherrschens von Zeichenimpulsen
positiver wird, wird das Bezugspotential am Filterkondensator C5 ebenfalls positiver, so daß auch
der Eingangsimpulszug der beiden Dreifachdiodendurchlaßkreise 83 und 84 positiver werden kann.
Infolgedessen ist das Potential, das am Haltekondensator C4 entstehen kann, nicht auf den Bereich Spitze
zu Spitze des Eingangssignalzugs begrenzt. Es ist stattdessen auch die Summe des Bereichs Spitze zu Spitze
des Eingangssignalszugs und des Bereichs Spitze zu Spitze des Bezugspotentials am Filterkondensator C5
begrenzt. Durch diesen vergrößerten Bereich werden die Größen der aufeinanderfolgenden Ladungen in
den Haltekondensator C4 im wesentlichen unabhängig von der bereits in dem Kondensator gespeicherten
Ladung.
Auf Wunsch kann eine Schaltung, wie diejenige der F i g. 10, für jede der sieben Ziffern eingefügt werden,
so daß dieses Prinzip in alle Kodewortdurchlaßkreise der F i g. 9 eingeführt wird.
Phaseneinstellung: 3. Lösung
40
Eine weitere Lösung des Problems der Phaseneinstellung besteht darin, z. B. durch Abänderung der
Verschlüsselungsschablone eine Anordnung derart zu treffen, daß ein bestimmtes Kodewort nur auftreten
kann, wenn die Phaseneinstellung unrichtig ist. Zum Beispiel stellt in Fig. 2 das Kodewort0111111 in
natürlichem binären Kode das 63. Niveau von unten dar, während das umgekehrte Kodewort 1000000 das
64. Niveau darstellt. F i g. 3 zeigt, daß diese Niveaus im reflektierten binären Kode durch 0100000 und
1100000 dargestellt werden. Jedes dieser Niveaus liegt innerhalb des Ablcnkbcrcichs des Kathodenstrahls
der Verschlüsselungsröhre auf der Schablone für normale Fernsehsignale, während die für Sprachsignale
die kleinsten Amplituden darstellen. Infolgedessen kann in jedem Fall erwartet werden, daß jedes
dieser Kodeworte von Zeit zu Zeit durch eine Kathodenstrahlröhre mit einer Schablone nach F i g. 2 oder
3 erzeugt wird.
Es sei jedoch angenommen, daß die gesamte Gruppe der sieben Löcher der Verschlüsselungsschablone an
einem dieser beiden Niveaus, z. B. am 64. Niveau, weggelassen wird und daß die Schablone verkürzt
wird, um einen leeren Zwischenraum zu vermeiden. Bei dieser Abänderung der Schablone kann weder
das natürliche Kodewort 1000000 noch das reflektierte Kodewort 1100000 jemals im Verlauf des normalen
Verschlüsselungsvorgangs erscheinen.
Daher ist bei dieser Anordnung das bloße Auftreten des Kodeworts 1100000 im reflektierten binären Kode
oder des Kodeworts 1000000 im natürlichen binären Kode zu irgend einer Zeit nach der Durchführung der
Rückvertauschung eine klare Anzeige, daß die Phaseneinstellung unrichtig ist und daß ein Impuls des 10-MHz-Impulszuges
zum 5-MHz-Generator gesperrt werden muß, damit sich dieser um eine Position verschiebt.
Fig. 11 zeigt eine Abänderung der Fig. 9, die
so vereinfacht ist, daß sie diese Operationen durchführt. Wie vorher ist ein zweckmäßiger Eingang durch
die Einteilungs- und Haltekreise 48 der F i g. 5 oder 6 geschaffen, wo der Kode nach der Rückvertauschung
erscheint. Sämtliche Dioden der einzigen UND-Schaltung 92, außer der ersten, sind mit den Ausgängen
»Plus« des Phasenaufteilers 70, wie bei der oberen UND-Schaltung 71 der F i g. 9 verbunden.
Die erste Diode ist dagegen mit dem »Minus«-Ausgang des Phasenaufteilers der ersten Ziffer, wie bei
der unteren UND-Schaltung72 der Fig. 9 verbunden.
Die UND-Schaltung 92 ist somit so bemessen, daß sie das verbotene Kodewort 1000000 erkennt und
bei seinem Auftreten einen Impuls an die Basis des Sperrschwingertransistors 94 liefert. Da keine Vergleiche
mit dem umgekehrten Kodewort durchgeführt zu werden brauchen, kann die Emitterelektrode
des Transistors 94 mit Erde verbunden werden. Der Kreis ist sonst der gleiche wie derjenige der F i g. 9
und enthält die Dioden 77, 95 und 97, den Transformator 96, den Kondensator 98 und den Widerstand 99.
Da jedes natürliche binäre Kodewort mit der Form 1000000 einen Fehler bei der Phaseneinstellung anzeigt,
ist keine merkliche Zeit erforderlich, um eine sichere Entscheidung zu erreichen. Infolgedessen kann
der Haltekondensator C2' und sein Ladewiderstand R2'
so bemessen werden, daß sie eine verhältnismäßig kurze Zeitkonstante ergeben. Auf Wunsch kann die
Ausgangsspannung der UND-Schaltung 92 auf einen höheren Amplitudenpegel gebracht werden, z. B.
durch einen Verstärker, bevor sie an die Basiselektrode des Transistors 94 gelangt, so daß er nach dem Auftreten
einer sehr kleinen Anzahl von Wiederholungen des verbotenen Kodeworts ausgelöst wird.
Das Prinzip der abwechselnden Vertauschung mit seiner speziellen Anwendung auf Kodeimpulszüge mit
Zeichen und Zwischenräumen kann ebenso mit Vorteil auch auf Kode anderer Form angewendet werden.
Claims (10)
1. Verfahren zum Kodieren und Dekodieren von Nachrichten für die Übertragung, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
a) serideseitiges Umwandeln des Nachrichtensignals in ein binäres Kodesignal aus Impulsen
bestimmter Folgefrequenz, dessen Elemente auf Grund der Eigenschaften des Nachrichtensignals
ungleichmäßig verteilt sind,
b) Umwandeln des binären Kodesignals für die Übertragung in ein modifiziertes Kodesignal
durch Kombination mit einem Hilfsimpulszug, dessen Folgefrequenz gleich der halben Folgefrequenz
des binären Kodesignals ist, derart, daß der Binärzustand jedes zweiten Kodeelementes
des binären Kodesignals im modifizierten Kodesignal im anderen Binärzustand vorliegt,
c) empfangsseitiges Rückumwandeln des modifizierten Kodesignals in das ursprüngliche
binäre Kodesignal durch Kombination mit einem Hilfsimpulszug, dessen Folgefrequenz
gleich der halben Folgefrequenz des modifizierten Kodesignals ist,
d) Umwandeln des binären Kodesignals in das Nachrichtensignal.
IQ
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes ungeradzahlige Kodeelement
des binären Kodesignals in den jeweils anderen Binärzustand überführt wird, während die geradzahligen
Kodeelemente unverändert bleiben.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Umwandlung des Nachrichtensignals in das binäre Kodesignal eine Kathodenstrahl-Kodierröhre
vorgesehen ist, deren Verschlüsselungsmaske ao mit dem reflektierten Binärkode entsprechenden
Löchern ausgestattet ist.
4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß für die Umwandlung des binären Kodesignals in das modifizierte Kodesignal ein Umwandlungsgerät vorgesehen ist, das aus einem Generator,
welcher den Hilfsimpulszug mit der Folgefrequenz—
Jl
erzeugt, wenn R die Folgefrequenz des binären Kodesignals ist, und einem Paritätsmodulator mit
zwei Eingängen und einem Ausgang besteht, und daß das binäre Kodesignal an einen Eingang und
der Hilfsimpulszug an den anderen Eingang angelegt wird.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Paritätsmodulator einen Ausgangsimpuls
eines ersten Binärzustandes liefert, wenn die Binärzustände der Impulse des binären
Kodesignals und des Hilfsimpulszuges sich entsprechen und einen Ausgangsimpuls des zweiten
Binärzustandes liefert, wenn die Impulse verschiedene Binärzustände haben.
6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß empfangsseitig das wiedergewonnene, reflektierte binäre Kodesignal zur Wiedergewinnung
des Nachrichtensignals in den natürlichen Binärkode umgewandelt wird.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist,
welche jede Impulsgruppe des natürlichen Binärkodes in einen Amplitudenabschnitt übersetzt, und
eine Einrichtung, welche die Amplitudenabschnitte nacheinander an eine Wiedergabeeinrichtung anlegt.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig eine
Einrichtung zur Erfassung der Phasenbeziehung zwischen der ersten Impulsgruppe des modifizierten
Kodesignals und dem Hilfsimpulszug sowie eine Einrichtung vorgesehen ist, welche bei einer
unerwünschten Phasenlage die Phase des Hilfsimpulszuges umkehrt.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig eine
Einrichtung vorgesehen ist, welche aus dem modifizierten Kodesignal ein Zeitsignal mit der Folgefrequenz
R des modifizierten Kodesignals gewinnt und zur Erzeugung des Hilfsimpulszuges durch den
Faktor 2 teilt.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Gewinnung
und Teilung des Zeitsignals einen Einfachmultivibrator aufweist, dessen Zeitkonstante größer als
1 2
-=- und kleiner als -5- ist, und daß normalerweise
jeder Impuls des Zeitsignals an den Einfachmultivibrator
angelegt wird, so daß dieser Ausgangs-
2
impulse mit der Folgefrequenz -=- liefert.
impulse mit der Folgefrequenz -=- liefert.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 046 680.
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 046 680.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
709 519/500 3. 67 © Bundesdruckerei Berlin
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US820307A US3038029A (en) | 1959-06-15 | 1959-06-15 | Pulse transmission of alternate interchange code |
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Family Applications (1)
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