DE2021941A1

DE2021941A1 - UEbertragungssystem zur verschluesselten UEbertragung von Tonfrequenz-Informationssignalen

Info

Publication number: DE2021941A1
Application number: DE19702021941
Authority: DE
Inventors: Lundin Seth Johan Ronald
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1969-05-14
Filing date: 1970-05-05
Publication date: 1972-01-13
Also published as: JPS4932601B1; CA919321A; AT312691B; CH519831A; US3696207A; FR2047764A5; NL7006806A; BE750302A; GB1257584A

Description

Dr. Herbert Scholz ZPHN.

^Mlt Va/WG

Anmelder: N. V. PHILIPS'GLOEILAMPENFABRIEKEN
Akte: PM- 4351

Anmeldung vom! 4.Mai 1970

Uebertragungssystem zur verschlüsselten Uebertragung von Tonfrequenz-Informationssignalen,"

Die Erfindung bezieht sich a\if ein Uebertragungssystem zur verschlüsselten Uebertrag-ung von Tonfrequenz-Informationssignalen, z.B. Sprechsignalen, bei dem die Verschlüsselung ("scrambling") dadurch erhalten wird, dass der Sender und der Empfänger mit Oszillatoren versehen werden, die unter der Steuerung zweier synchronwirkender rückgekoppelter Schieberegister, die je von einem einzelnen Schiebeirapulsgenerator gesteuert werden, nach einem vorgeschriebenen Mustfi in der Frequenz geändert werden, wobei das sich in der ■Frequenz ändernde Ausgangssignal der Oszillatoren mit dem auszusendenden Tonsignal bzw. dem empfangenen verzerrten Signal zur Erzeugung der Verzerrung bzw. Demodulation zusammengefügt wird.

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In einem derartigen System durchlaufen die als Steuerglieder wirkenden Schieberegister kontinuierlich einen bestimmten "Arbeitszyklus", dessen Dauer durch die Anzahl im Schieberegister vorhandener Schieberegisterelemente bestimmt wird. Am Ausgang der letzten Stufe des Schieberegisters tritt ein periodisches Rechtecksignal unregelmässiger Form auf, dessen Zeitdauer gleich der Dauer eines Arbeitszyklus des Schieberegisters ist. Zu jedem Zeitpunkt ist die Grosse der Verzerrung durch die in jedem Schieberegister vorhandene binäre Information bestimmt. Die Schieberegisterelemente werden zu diesem Zweck z.B. über eine aus Widerständen aufgebaute Zusammenfügungsvorrichtung mit dem frequenzbestimmenden Kreis des Oszillators verbunden, wobei das Ausgangssignal dieses Oszillators mit dem auszusendenden Tonsignal zusammengefügt wird. Der Empfänger ist mit einem gleichen Oszillator versehen, der wie beim Sender, von einem Schieberegister gesteuert wird und dessen Ausgangsspannung einem Demodulator zugeführt wird. Zum Erhalten der richtigen Demodulation des empfangenen Signals soll die Frequenz des Signals, das vom empfangsseitigen Oszillator mit dem empfangenen Signal zusammengefügt wird, zu jedem Zeitpunkt gleich der Frequenz des vom senderseitigen Oszillator mit dem auszusendenden Signal zusammengefügten Signals sein, d.h., dass eine genaue Synchronisation zwischen den Schieberegistern stattfinden muss.

Ein System der eingangs erwähnten Art ist aus der schwedischen Patentschrift II907/67 bekannt.

In einem derartigen System erfolgt die Synchronisation der

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Schieberegister im Sender und im Empfänger dadurch, dass im Sender das vom Schieberegister er-'*ugtf; ^TT,pirlstntister mit dem verzerrten Sprechsignal zusammengefügt v/ird und diese Signale zusammen übertragen werden. Im Frapfanger wird das empfangene Signal, das das vom Schieberegister im Sender erzeugte Impulsmuster enthält, mit dem dem empfangsseitigen Schieberegister entnommenen Impulsmuster korreliert. Vur die Komponente des empfangenen Signals, die dem vom empfangsseitigen Schieberegister erzeugten Impulsmuster entspricht, enthält eine (Kreuz)Korrelation bzw. ein (Kreuz)Korrelationsprodukt, die bzw. das nicht gleich null ist. Bei genauer Synchronisation der Schieberegister im Sender und im Empfänger ist die erwähnte (Kreuz)Korrelation bzw. das erwähnte (Kreuz)Korrelations-™ produkt maximal, welche Eigenschaft bei der Steuerung des empfangsseitigen Schieberegisters aum Erhalten der gewünschten Synchronisation benutzt werden kann.

Dieses Synchronisationsverfahren umfasst eine kontinuiei'liche Steuerung der Wirkung der Schieberegister, aber weist den Nachteil auf, dass das erwähnte zu übertragende Impulsmuster eine verhältnismässig grosse Menge Information enthält, die bei einer richtigen Uebertragung ein breites Frequenzband erfordert. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass die . Uebertragung dieser Information über übliche Gesprächskanäle Schwierigkeiten bereitet, wodurch Anwendung bei diesem Synchronisationsverfahren weniger erwünscht ist.

Die Erfindung bezweckt, ein System der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die für die Synchronisa-

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tion benötigte Information verholfcηismässig gering ist, während die für die Uebertragung dieser Infcrmation benötigte Bandbreite ausserdem derart kleJn i=t, dass diese Information unbedenklich über übliche Gesprächskanäle übertragen werden, kann.

Nach der Erfindung enthält der Sender eine Vorrichtung zum Zusammenfügen des durch Frequenzänderungen verzerrten Tonsignals mit einem dem Schieheimpulsgenerator entnommenen Steuersignal, dessen Frequenz im Frequenzband der zu übertragenden Tonsignale liegt und dessen Phase Informa-,tion über die dem senderseitigen Schieberegister zugeführteri Schiebeimpulse enthält, während der Empfänger mit einer Vorrichtung zur Entnahme des erwähnten Steuersignals vor der Demodulation, versehen ist, welche Steuersignal an den empfangsseitigen Schiebeimpulsgenerator abgegeben wird, damit eine feste Phasenbeziehun*? zwischen dem erwähnten Steuersignal und dem vom Schiebeimpulsgenerator erzeugten Signal erzielt wird.

Bei dieser Ausführungsform wird Synchronisation dadurch erhalten, dass nur eine diskrete Frequenz, und zwar die sinusförmige Grundfrequenz der Steuerspannung, übertrafen wird, von der die Scheibeimpulse im Sender hergeleitet sind, wodurch das Fortschieben in den Schieberegistern des Senders und des Empfängers synchron verläuft. Die Phasen der Schieberegister werden innerhalb des betreffenden Arbeitszyklus in besonderen Intervallen einander gleich gemacht, z.B. in einerder Informationsübertragung vorangehenden Intervall, in dem

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Impulse mit einer bestimmten Wiederholungsfrequenz übertragen werden, die eine vorgegebene Anfangslage des senderseitigen Schieberegisters definieren. ■

Bei Trägerfrequenzübertragung kann es infolge von Frequenzänderungen im demodulierenden Signal erwünscht sein, zwei diskrete Synchronisationsfrequenzen zu übertragen, wobei die Information über die Auftrittszeitpunkte der Schiebeimpulse im Sender aus dem Unterschied der beiden übertragenen Frequenzen hergeleitet wird, welches Differenzsignal von etwaigen Aenderungen im Absolutwert der Frequenzen unabhängig ist.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben, Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Uebertragungssystems zur sprachverschlüsselten Uebertragung, bei dem die Synchronisation durch das erfindungsgemässe Verfahren erhalten wird;

Fig. 2 ein einem Schieberegister im System nach Fig. 1 entnommenes Impulssignal, das zur Verzerrung des Sprechsignals benutzt wird, und

Fig. 3 einige Spannungsdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des Empfängers nach Fig. 1.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird das vom Mikrophon 10 herrührende Sprechsignal einem Modulator 11 zugeführt, der z.B. als eine symmetrische Mischstufe ausgebildet ist und dem auch das vom Oszillator 12 erzeugte Signal zugeführt wird. Die Frequenz des Oszillators 12 variiert zwischen verschiedenen Pegeln. Ein kontinuierlich wirkendes rückgekoppeltes Schiebe-

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register 13 bestimmt die augenblickliche Frequenz des Oszillators 12, wobei die einzelnen Schieberegisterelemente des Schieberegisters 13 über eine aus Widerständen aufgebaute Zusammenfügungsvorrichtung 14 mit dem frequenzbestimmenden Kreis des Oszillators 12 verbunden sind.

Das Schieberegister 13 kann dabei z.B. auf die in den schwedischen Patentschriften 11907/67 und 12524/67

beschriebene Weise ausgebildet sein und wird von einem Schiebeimpulsgenerator gesteuert, der aus einem Steueroszillator 15 und einer zwischen dem Steueroszillator 15 und dem Eingangskreis des Schieberegisters 13 angeordneten Teilerstufe 16 aufgebaut ist. Der Steueroszillator 15 gibt z.B. eine Frequenz von 2γ kHz ab, die von der Teilerstufe 16 durch einen Faktor k geteilt wird, so dass dem Schieberegister eine Impulsreihe mit einer Frequenz von 625 Hz zugeführt wird.

Der Oszillator 12 ist auf eine Zwischenfrequenz abgestimmt, die der oberen Grenze des Spektrums des Sprechsignals, z.B. 3 kHz, entspricht, während die Frequenzsprünge, die durch das Schieberegister 13 herbeigeführt werden, höchstens gleich _+_ 400 Hz sind, wodurch ein vom Oszillator abgegebenes Signal erhalten wird, dessen Frequenz auf unregelmässige Weise zwischen 2600 und 3^-00 Hz variiert. Ein Beispiel eines derartigen vom Oszillator 12 erzeugten sich in der Frequenz ändernden Signals ist als Funktion der Zeit in Fig. 2 dargestellt.

Bei dem von der Mischstufe 11 erzeugten Signal wird das Unterseitenband des Mischprodukts benutzt, dessen Frequenz

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gleich der augenblicklichen vom Oszillator 12 abgegebenen Frequenz abzüglich der Frequenz des Sprechsignals ist. Das Spektrum des Sprechsignals ist dabei durch die Wirkung der Mischstufe 11 ausserdem invertiert, wodurch die Interprätation eines derartigen gestörten Signals ohne die Anwendung der richtigen Empfangsapparatur erschwert wird«

Das gestörte Sprechsignal kann direkt oder auf einer Trägerwelle aufmoduliert dem Empfänger zugeführt werden, welcher Empfänger in Fig. 1 dargestellt ist.

Im Empfänger wird das verzerrte Sprechsignal über ein Filter 17 einem Demodulator oder einer Mischstufe 18 zugeführt, der (die) auf gleiche Weise wie der senderseitige Modulator 11 aufgebaut ist.

Das Filter 17, dessen Wirkung nachstehend ausführlich beschrieben wird, ist für das ganze Frequenzband des Sprechsignals durchlässig. Der Mischstufe 18 wird ausserdem die Ausgangsspannung eines Oszillators 19 zugeführt, welcher Oszillator 19 dem senderseitigen Oszillator 12 entspricht und von einem Schieberegister 20 über eine aus Widerständen aufgebaute Zusammenfügungsvorrichtung 21 gesteuert wird. Die Schiebeimpulse für die Schieberegister 20 werden einem Schiebeimpulsgenerator entnommen, der einen Steueroszillator 22 enthält, der über eine Teilerstufe 25 mit dem Eingang des Schieberegisters 20 verbunden ist. Das Schieberegister 20 entspricht völlig dem senderseitigen Schiebe-"register 13 und gibt eine gleiche Impulsreihe ab. Wenn die Schieberegister 13 und 20 synchron wirken, wird dem Demodulator 18 ein Signal zugeführt, dessen augenblickliche Frequenz

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genau gleich der Frequenz des vom Oszillator 12 an die Mischstufe 11 abgegebenen Signal," -, ■ i,. A in Ausgang des Demodulators 18 tritt also ein Mischprodukt auf, das völlig dem urprünglichen Sprechsignal entspricht.

Zum Erzielen der Synchronisation der Schieberegister im Sender und im Empfänger werden die folgenden Massnahmen getroffen.

Im Sender wird die Steuerspannung der Teilerstufe 16 entnommen, die mit dem Schieberegister 13 verbunden ist, dessen Frequenz z.B. 62 5 Hz beträgt, welche Steuerspannung über eine Leitung 2h einer Vorrichtung 32 zugeführt und in dieser Vorrichtung mit dem verzerrten Sprechsignal zusammengefügt wird. Die erwähnte Steuerspannung kann gegebenenfalls vor der Zusammenfügung mit dem verzerrten Sprechsignal filtriert werden, wodurch nur die sinusförmige Grundfrequenz übertragen wird. Die Uebertragung der Steuerspannung des Schieberegisters kann dabei kontinuierlich während des ganzen Gespräches oder erforderlichenfalls auf intermittierende Weise erfolgen, wenn der empfangsseitige Impulsgenerator eine genügende Frequenz-stabilität aufweist.

Das im Empfänger eingetroffene Signal, das aus einem verzerrten Sprechsignal und der Steuerspannung des Schieberegisters besteht, wird, wie bereits erwähnt wurde, dem Filter 17 zugeführt. Im Filter 1? wird die Steuerspannung des senderseitigen Schieberegisters 13 aus dem empfangenen Signal selektiert und einem Phasendetektor 25 zugeführt,

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wobei das Filter 17 zugleich, verhindert, dass das Steuersignal dem Demodulator 18 züge führt wirct. Zur Selektion der Steuerspannung hat das Filter 17 ein sehr schmales Durchlassband mit einer Bandbreite, die nur einige Hz grosser als die Frequenz der Steuerspannung ist, so dass die Unterdrückung des Sprechsignals in diesem Frequenzband die Güte des Sprechsignals kaum beeinträchtigt.

Zum Erzielen der erwähnten Wirkung ist das Filter 17 mit einem über ein DoppeIt-T-Netzwerk 27 rückgekoppelten Verstärker 26 und mit einem Eingangswiderstand 28, einem Widerstand 29 im Übertragungsweg des Sprechsignals und einem Widerstand 30 versehen, der den Ausgang des Verstärkers 2,6 auf den Ausgang des Widerstandes 29 rückkoppelt.

Im Phasendetektor 25 wird die selektierte Steuerspannung mit einer Frequenz von 625 Hz mit dem der Teilerstufe entnommenen Signal verglichen, das zur Steuerung des Schieberegisters 20 dient. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 25» das Information über den Phasenunterschied der dem Phasendetektor 25 zugeführten Signale enthält, wird über einen Verstärker 31 dem frequenzbestimmenden Kreis des Oszillators 22 zugeführt. In der auf diese Weise gebildeten geschlossenen Regelschleife wird durch die negative Rückkopplung dem Aufrechterhalten einer Ausgangsspannung des Phasendetektors 25 entgegengewirkt. Im eingeschwungenen Zuetand ist also das von der Teilerstufe 23 abgegebene Signal mit dem Ausgangssignal der senderseitigen Teilerstufe 16 in Phase und wird die Information in den Schieberegisterelementen

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synchron fortgeschoben.

Die Schieberegister i.j und 20 können aber bei synchronem Fortschieben dennoch innerhalb des Arbeitszyklus eine verschiedene Phase aufweisen. Zum Erhalten einer Phasengleichheit werden in einem sprechfreien Zeitinterval, z.B. einem der Uebertragung von Sprechsignalen vorangehenen Zeitintervall, über die Verbindungsleitung Impulse übertragen, die in der Zeit mit dem Arbeitszyklus des senderseitigen Schieberegisters 13 synchronisiert sind. Die Frequenz dieser Synchronisierimpulse, die im dargestellten Ausftihrungsbeispiel dem Steueroszillator 15 entnommen werden, ist gleich 2-g- kHz. Die Dauer und die Form dieser Impulse werden durch das Und-Gatter 35 bestimmt, das den Ausgang des Oszillators 15 mit der Zusammenfügungsvorrichtung 32 verbindet. Das Und-Gatter wird mittels des bistabilen Flip-Flops 36 geöffnet und geschlossen, das von zwei Dekodiergliedern 37 und 38 gesteuert wird. Das erste Dekodierglied 37 ist über ein Und-Gatter 39 mit dem Triggereingang des bistabilen Flip-Flops 36 verbunden, während das zweite Dekodierglied 38 mit dem Rückstelleingang des Flip-Flops 36 gekoppelt ist. Das Und-Gatter 39 wird durch die einem monostabilen Flip-Flop kO entnommene Spannung geöffnet und bleibt während des Schaltintervalls des Flip-Flops geöffnet. Das Flip-Flop 4o wird von einem Schalter 41 gesteuert, der Triggerimpulse über eine Differenzierungsschaltung 42 an das Flip-Flop 4o abgibt. Der Schalter 41 wird z.B. in Betrieb gesetzt, wenn der Startknopf zur Uebertragung eines Gespräches eingedrückt wird.

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im

Di© Dekodierglieder 37 und 'j8 sind mit allen ^chieberegisterelesienten des Schi ^r- ■ -*■^! --f.:· γ-γιϊγρ 1 3 verbunden und tasten somit die augenblickliche Lage des Schieberegisters ab. Jedes Dekodierglied ist auf die Erzeugung eines Ausgangsimpulses bei einer bestimmten Lage des Schieberegisters abgestimmt. Z.B. liefert das Dekodi^rglie-d 38 einen Ausgangsimpuls zu dem Zeitpunkt, zu dem alle Schieberegisterelemente des Schieberegisters 13 geschaltet werden und z.B. eine Lage einnehmen, die binär mit ■" 1" angegeben wird, wäh:.-end das Dekodierglied 37 eine Anzahl Schiebeimpulsperioden vor dem erwähnten Zeitpunkt Impulse erzeugt. Unter der Bedingung, dass das Und-Gatter 39 geöffnetist, vird das Flip-Flop 36 umgeschaltet, wenn das Schieberegister die Lage im Arbeitszyklus erreicht, für die das Dekodierglied 37 empfindlich ist. Ein kurzes Zeitintervall nachher wird die Lage erreicht, auf die das Dekodierglied 38 anspricht, wonach das Flip-Flop 36 zurückgesetzt wird. Während des Schaltintervalls des Flip-Flops 36 bleibt das Und-Gatter 35 geöffnet und wird ein Signal, dessen Frequenz im dargestellten Beispiel 2500 Hz beträgt, über das Und-Gatter 35 dem Zusammenfügungspunkt P zugeführt, an dem eine Zusammenfügung mit dem Signal von 625 Hz erfolgt. Die Hinterflanke des Synchronisierimpulses, dessen Wiederholungsfrequenz 2500 Hz beträgt, definiert den Zeitpunkt, zu dem das Schieberegister 13 die vorerwähnte Lage einnimmt, in der alle Schieberegisterelemente den Zustand "1" angeben.

Die Rückstellzeit des Flip-Flops ko wird dabei derart gewählt, dass in diesem Zeitintervall eine Anzahl Synchronisier-

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impulse, z.B. 3 bis 5> der Leitung zugeführt werden. Durch die Rückstellung des Flip-Flops '+υ ν- -■ ...■<! >i« i/nd-'Jattor 39 geschlossen, wodurch das Flip-Flop 36 nieV.*. nohr umgeschaltet wird und die Synchronisierimpulse nicht mehr auftreten.

Im Empfänger werden die Synchronisierimpulse mittels eines Filters ^5 selektiert, das auf die Impulswiederholungsfrequenz von 25ΟΟ Hz abgestimmt ist. Das Filter h5 ist mit einem Verstärker k6 versehen, der über ein Doppelt-T-Netzwerk k7 rückgekoppelt ist. Die selektierten Synchronisierimpulse werden einem Integrator ^8 zugeführt, der mit einem über einen Kondensator k9 rückgekoppelten Verstärker 50 versehen ist, in dessen Eingangskreis zwei Dioden 5I und 52 aufgenommen sind. Die Ausgangsspannung eines derartigen Integrators nimmt schrittweise mit jeder Periode der zugeführten Wechselspannung zu. In den Ausgangskreis des Integrators ist ein Begrenzer aufgenommen, der die Spannung ira Ausgangskreis auf einen bestimmten Wert begrenzt. Wenn die Synchronisierirapulse wegfallen, entlädt sich der Kondensator ho über einen Widerstand

53, wobei die Entladezeit durch die Zeitkonstante des durch den Kondensator '49 und den Widerstand 53 gebildeten RC-Kreises bestimmt wird.

Der Integrator '48 steuert eine Schmitt-Kippschaltting

54, die während der Periode, in der die Ausgangsspannung des Integrators ^8 einen bestimmten Wert überschreitet, eine Spannung abgibt. Der von der Schmitt-Kippschaltung 5'4 erzeugte Spannungsimpuls steuert nach Verstärkung in einem Verstärker 55 über ein Und-Gatter 56 den Eingang des Schiebe-

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registers 20. Durch das Auftreten eines Spannungsimpulses des TJnd-Gatters 5i> werden die Schieb«» r*-»g;iste:releme:rvte des Schieberegisters 20 zwangsweise in eine bestimmte Lage, z.B. die . oben mit "1" angegebene Lage, geführt. Beim Wegfallen des Impulses wird das Schieberegister ausgelöst und spricht wieder auf die von der Teilerstufe 23 herrührenden Schiebeimpulse an.

Die Ausgangsspannung des Integrators 48 ist in Fig. 3a dargestellt, während Fig. 3b die Ausgangsspannung der Schmitt-Kippschaltung 54 darstellt. Der Pegel der Ausgangsspannung des Integrators 48, auf dem die Schmitt-Kippschaltung eingeschaltet wird, ist in Fig. 3a mit S bezeichnet. Der Zeitpunkt t.. fällt dabei mit dem Beginn eines Synchronisierimpulses zusammen, wenn die Spannung am Ausgang des Integrators 48 zunimmt. Zu dem Zeitpunkt t_o wird die Schmitt-Kippschaltung 54 unigeschaltet. Zu dem Zeitpunkt t„ treten keine Synchronisierimpulse mehr auf und sofort danach - zu dem Zeitpunkt tu - verschwindet gleichfalls die Spannung am Ausgang der Schmitt-Kippschaltung.

Unter der Bedingung, dass das Und-Gatter 56 während der Dauer des Synchronisierimpulses geöffnet bleibt, nimmt das Schieberegister am Ende dieses Impulses eine vorgegebene Lage ein.

Das Und-Gatter 56 wird mittels eines Zählers 57 gesteuert, dem die am Ausgangskreis des Verstärkers 55 auftretenden Synchronisierimpulse über ein Und-Gatter 58 zugeführt werden. Der Zähler 57 ist derart auf einen Eingang

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des Und-Gatters 58 rückgekoppelt, dass dieses Und-Gatter automatisch geschlossen wird und dem Zahler 57 nach, einer gewissen Anzahl von Impulsen, z.B. 3 bis 5» keine Synchronisierimpulse mehr zugeführt werden. Während des Intervalls, in dem der Zähler von den empfangenen Synchronisierimpulsen weitergeschaltet wird, wird das Und-Gatter 56 geöffnet gehalten. Wenn die vorher bestimmte Anzahl Impulse erreicht ist, wird das Und-Gatter 56 geschlossen und werden weiter keine

Impulse mehr in das Schieberegister 20 eingespeist.

Der Zähler 57 wird auf null zurückgesetzt mit Hilfe eines Integrators 59» der auf gleiche Weise wie der Integrator 58 aufgebaut ist, aber der von der selektierten Steuerspannung von 625 Hz gesteuert wird, welche zur Synchronisation des Fortschiebens der Schieberegister benutzt wird. Am Anfang des Gespräches wird die Spannung am Ausgang des Integrators 59 auf die bereits für den Integrator ^8 beschriebene Weise aufgebaut. Diese Spannung bleibt während des ganzen Gespräches φ auf dem erwähnten Begrenzungspegel, wobei der Zähler 57 dann den beschriebenen Arbeitszyklus vollführen kann. Beim Wegfallen der Spannung am Ausgang des Integrators 59 nach Beendigung des Gespräches wird der Zähler 57 dann wider auf null zurückge setzt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende:

Vom Zeitpunkt des Inbetriebsetzen» der Anordnung an wird die Steuerspannung für das Fortschieben des Schieberegisters 13 im Sender auf den Empfänger übertragen. Der

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gesteuerte Oszillator 22 und die Teiierstufe 23 im Empfänger werden mit der empfangenen bteu-.rsj ^nung synchronisiert (locked), wobei nach einiger Zeit die Teilerstufe 23 ein Schiebeimpulssignal erzeugt, das genau «ixt dem Schiebe— impulssignal am Ausgang der senderseitigesi Teilerstufe 16 in Phase ist.

Wenn der in Fig. 1 mit Ί1 bezeichnete Senderschalter geschlossen wird, schaltet das Flip-Flop kO um und wird somit das Und-Gatter 39 geöffnet. Das bistabile Flip-Flop 36 schaltet um, wenn der Inhalt des Seliieberregisters 13 einen derartigen Wert erreicht, dass das Dekodierglied 37 anspricht, wonach das Flip-Flop 36 wieder in die Anfangslage zurückgesetzt wird, und zwar zu dem Zeitpunkt, zu dem der Inhalt des Schieberegisters einen Wert erreicht, auf den das Dekodierglied 38 anspricht.

Während des Intervalls, in dem das Flip-Flop36 umschaltet, bleibt das Und-Gatter 35 geöffnet und wird ein Synchronisierimpulssignal von 2500 Hz an die Leitung abgegeben.. Nach Lieferung einer bestimmten Anzahl Synchronisierimpulse wird das Und-Gatter 35 geschlossen, so dass keine Synchronisierimpulse mehr übertragen werden.

Im Empfänger erzeugt jeder Synchronisierimpuls eine Spannung der z.B. in Fig. 3 dargestellten Form am Ausgang des Integrators 48. Während des Intervalls, in dem die Schmitt-Kippschaltung 5k eine Ausgangsspannung abgibt, die dem in Fig. 3t» dargestellten Signal entspricht, empfängt das Schieberegister eine Spannung am Steuereingang über den

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Verstärker 55 und das Und-Gatter 56, welche Spannung die Schieberegisterelenente im Schie^^repis^er 2^r> zwangsweise in vorgegebene Lage führt. Am Ende jedes Synchronisierimpulses wird das Schieberegister 20 ausgelöst und spricht dann wieder auf die von der Teilerstufe 23 herrührenden Schiebeimpulse an. Der Inhalt, den das Schieberegister 20 durch das Auftreten eines Synchronisierimpulses zwangsweise erreicht, ist gleich dem Inhalt gewählt, für den das Dekodierglied 38 empfindlich ist. Da das Dekodierglied 38 den Zeitpunkt bestimmt, zu dem der Synchronisierimpuls beendet wird, wird der Inhalt des Schieberegisters 20 zu dem BeendigtmgsZeitpunkt des Synchronisierimpulses genau gleich dem Inhalt des Schieberegisters 13 sein. Nach Empfang einer vorgegebenen Anzahl Synchronisierimpulse wird das Und-Gatter ^>6 geschlossen, wonach das Schieberegister 20 von den Schiebeimpulsen der Teilerstufe 23 gesteuert wird. Wenn angenommen wird, dass die Synchronisation der Schiebeimpulse beibehalten wird und dass der letzte Synchronisierimpuis -di<? richtige Einstellung des Schieberegisters 20 bewirkt hat, ist die Synchronwirkung der Schieberegister im Sender und im Empfänger gesichert.

Statt das Schieberegister im Empfänger nur einmal

am Anfang eines Gespräches einzustellen, wobei angenommen wird, dass die Synchronisation währond der ganzen Dauer des Gespräches beibehalten wird, kann das Schieberegister auch auf intermittierende Weise während des Gespräches wiedereingestellt werden, wobei dann das Gesprächssignal kurzzeitig unterdrückt wird. Ein derartiges Verfahren kann z.B. bei Uebertragungssystemen erwünscht sein, bei denen die Synchronisation durch das Auftreten von Schwund ("fadine")

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verloren gehen kann.

Bei Trägerfrequenzübertragung ist das beschriebene System, bei dem die Information über das Steuersignal des senderseitigen Schieberegisters in einem einfachen harmonischen Signal enthalten ist, nicht zuverlässig. Nach Zusammenfügung mit der Trägerwelle lässt sich nicht vermeiden, dass die Frequenz des Steuersignals nach Demodulation etwas von der gewünschten Frequenz abweicht. Da die für die Synchronisation benötigte Information sich in der Phase des Steuersignals befindet, ist eine derartige Frequenzabweichung unzulässig. Wenn aber statt eines einfachen harmonischen Signals zwei einfache harmonische Signale übertragen werden, die z.B. Frequenzen von 600 bzw. 1200 Hz aufweisen, wird das erwähnte Problem vermieden, weil in diesem Falle die Information über die Phase des Steuersignals in dem Unterschied zwischen den erwähnten einfachen harmonischen Signalen enthalten ist. Sogar wenn die Amplitude dieser übertragenen Signale sich etwas mit der Zeit ändert, bleibt der Unterschied konstant und wird die richtige Information auf den Empfänger übertragen.

Eine Steigerung der Geheimhaltung lässt sich einfach dadurch erreichen, dass von Zeit zu Zeit die aus Widerständen aufgebaute Zusammenfügungsvorrichtung, die das Schieberegister mit dem Oszillator im Sender und im Empfänger verbindet, durch eine auf andere Weise aufgebaute Zusammenfügungsvorrichtung ersetzt wird, wobei dann die Synchronisation angepasst wird. Eine zweites Verfahren zur Steigerung der Geheimhaltung besteht darin, dass die Schieberegisterelemente

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im Schieberegister auf andere Weise angeschlossen werden, wodurch ein anderer Frequenzäriderungszyklus erhalten wird.

Im Zusammenhang mit den oben beschriebenen Synchroni" sationsmassnahmen kann ausserdem noch eine Steigerung der Geheimhaltung dadurch erhalten werden, dass in die Verbindungsleitung zwischen dem Mikrophon 10 und dem Modulator 11 nach Fig. k ein Filter 33 aufgenommen wird, dass als Tiefpass wirkt und hauptsächlich die höheren Frequenzen im Gespraöhssignal dämpft und dessen Grenzfrequenz innerhalb des zu Übertragenden Frequenzbandes liegt. In Fig.- h beträgt diese Grenzfrequenz z.B. 1 kHz.

Um zu verhindern, dass das Synchronisierimpulsmuster entdeckt wird, können die beiden senderseitigen Dekodierglieder einstellbar gemacht werden, wobei die Synchronisierimpulse dann zu verschiedenen Zeitpunkten des Arbeitszyklus des senderseitigen Schieberegisters auftreten. Im Empfänger lässt sich dies dadurch ausgleichen, dass eine Zeitverzögerung zwischen der die Synchronisierimpulse detektierenden Vorrichtung und der das Schieberegister auf eine vorher bestimmte Weise einstellenden Vorrichtung angebracht wird.

Die beschriebene Anordnung kann nicht nur zur Uebertragung verzerrter Sprechsignale, sondern auch zur verschlüsselten Uebertragung von InformationsSignalen in Form von Tonsignalen oder Frequenzverschiebungssignalen verwendet werden, wobei z.B. der 3-aus-5-Kode o.dgl. benutzt wird, bei dem jedes Informationselement durch eine Frequenz innerhalb des Tonbandes gekennzeichnet wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

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Übertragungssystem zur verschlüsselten Übertragung von Tonfrequenz-Informationssignalen, z.B. Sprechsignalen, bei dem die Verschlüsselung dadurch erhalten wird, daß der Sender und der Empfänger mit Oszillatoren versehen werden, die unter Steuerung zweier synchron wirkender rückgekoppelter Schieberegister, die je für sieh von einem Schiebeimpulsgenerator gesteuert werden, nach einem vorgeschriebenen Muster in der Frequenz geändert werden, wobei das sich in der Frequenz ändernde Ausgangssignal der Oszillatoren mit dem auszusendenden Tonsignal im Sender und dem empfangenen verzerrten Signal im Empfänger zusammengefügt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzielen der Synchronisation der Schieberegister (13 und 20) des Senders und des Empfängers der Sender mit einer Vorrichtung (32) zum Zusammenfügen des durch Frequenzänderungen verzerrten Tonsignals mit einem dem Schieberegister (15, 16) entnommenen Steuersignal versehen ist, dessen Frequenz im Frequenzband der zu übertragenden Tonsignale liegt und dessen Phase Information über die dem senderseitigen Schieberegister zugeführten Schiebeimpulse enthält, während der Empfänger mit einer Vorrichtung (17) zur Entnahme des erwähnten Steuersignals vor der Demodulation versehen ist, welches Steuersignal an den empfangsseitigen Schiebeimpulsgenerator (22, 23) abgegeben wird, um eine feste Phasenbeziehung zwischen dem erwähnten Steuersignal und dem vom Schiebeimpulsgenerator erzeugten Signal zu erhalten.

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2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der empfangsseitige SchiebeirapuIegeiaeZoatar (22, 23) in eine geschlossene Regelschleife aufgenommen ist, die einen Phasendetektor (25) enthält, dem einerseits das erwähnte Steuersignal und andererseits das Ausgangssignal des Schiebeimpulsgenerators zugeführt wird und mit dessen Hilfe der Schiebeimpulsgenerator (22, 23) gesteuert wird, um eine feste Phasenbeziehung zwischen den im Phasendetektor miteinander verglichenen Signalen aufrechtzuerhalten.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal durch das Differenzsignal gebildet wird, das aus zwei Signalen erhalten wird, deren verschiedene Frequenzen im Frequenzband der auszusendenden Tonsignale liegen.

k. System nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass zur Synchronisierung der Anfangslagen der Schieberegister (13 und 20) der Sender mit einer Vorrichtung (35 - ^2) versehen ist, die vom Schieberegister 13 gesteuert wird und die wenigstens während eines Intervalls, das der Informationsübertragung vorangeht, Impulse mit einer bestimmten Wiederholungsfrequenz erzeugt und auf den Empfänger überträgt, welche Impulse eine vorgegebene Lage des Schieberegisters 13 definieren, und dass der Empfänger mit einer Vorrichtung (^5 - ^6) zum Empfang der erwähnten Impulse versehen ist, wobei das Schieberegister 20 des Empfängers mit Hilfe dieser Impulse in die gleiche Anfangslage geführt wird.

3/0740 BAD ORlGiNAL

-21- ZPHN.Λ331

5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den senderseitigen Signalmodulationskreis ein Filter aufgenommen ist, das als Tiefpass wirkt und hauptsächlich die höheren Frequenzen d_;es Informationssignals dämpft und dessen Grenzfrequenz innerhalb des zu übertragenden Frequenzbandes liegt.

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