DE2122721A1

DE2122721A1 - Verfahren zur geschuetzten uebertragung von nachrichten

Info

Publication number: DE2122721A1
Application number: DE19712122721
Authority: DE
Inventors: Wolf Dipl Ing Herold; Horst Dr Ing Ohnsorge
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-05-08
Filing date: 1971-05-08
Publication date: 1975-04-30
Also published as: DE2122721C3; DE2122721B2

Description

Licentia-Patent-Verwaltungs-GmbH PT-BK/Dr.Li/ms

BK.70/72

Verfahren zur geschützten Übertragung von Nachrichten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur geschützten Übertragung von Nachrichten über eine Frequenzmultiplexanlage grosser Kanalzahl, insbesondere über eine Frequenzmultipi ex-Übertragungsanlage für Satellitenverbindungen.

Es werden bekanntlich für die Nachrichtenübermittlung zwischen Orten mit grossen Entfernungen über Satelliten verlaufende Übertragungswege verwendet. Es erfolgt dabei der gleichzeitige Nachrichtenaustausch zwischen mehreren Sende- und Empfangsstationen gemeinsam in dem begrenzten Frequenzband des Übertragungsweges. Das von jeder Sendestation erzeugte Signal ist dabei mit zwei unterschiedlichen Modulationsarten beaufschlagt. Die erste Modulationsart erlaubt den Vielfachzugriff vieler Sendestationen zu dem Übertra-

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gungsweg und für die Α·!π' .>■-*· der eewünschten Empfangsstation, so das.« hei jeder Lrnp f finer-. <- t α t i on der Empfang des für sie bestimmten Trägers mittels (>mes daiür geeigneten Demodulators möglich ist. Es tritt dabei die durch die anderen im gleichen Frequenzband betriebenen Seridestationen verursachte Störung nicht in Erscheinung. Die zweite Modulationsart überlagert die zu übertragende Nachricht selbst dem Adressträger, so b dass dieser den eigentlichen Ubertragungskanal bildet. Durch

Demodulation ist dem Adressträger die Nachricht dann entnehmbar.

Bei dem bekannten Zei ti" unktionenraultiplex-Verf ahren (SSMA) besteht die erste Modulationsart in einer breitbandigen Phasen- oder Frequenzmodulation des hochfrequenten Trägers durch eine Zeitfunktion, die selbst eine eine perio dische Adresse kennzeichnende binäre Impulsfolge ist. Jeder Zeitfunktion ist die zu übertragende Nachricht als zweite Modulation eingeprägt. Durch den grossen Bandbreitenunterschied zwischen dem Adresscode und der Nachricht wird bei der Überlagerung das schmale Nachrichtenspektrum über die grosse Bandbreite des Übertragungsweges gleichmässig verteilt. Der Empfänger kann dann durch Korrelation mit der örtlich erzeugten und synchronisierten gleichen Adresse die Nachricht gewinnen.

Bei dem bekannten Frequenzmultiplex-Verfahren (FDMA) da-BK 70/72 - 3 -

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ist die Adressmodulierung keine Modulationsart im strengen Sinne. Es ist vielmehr jedem Übertragungskanal eine bestimmte Mittenfrequenz des HF-Trägers, die innerhalb des Gesamt-Frequenzbandes des Übertragungsweges liegt, zugeteilt, und es ist dem Träger das Nachrichtensignal überlagert. In der Empfangsstation wird das gewünschte Nachrichtensignal zurückgewonnen durch einen Demodulator mit Hilfe eines auf die Trägerfrequenz abgestimmten Empfangsoszillators.

Bei diesem bekannten Frequenzmultiplex-Verfahren ist die Bandbreite des Übertragungsweges in mehrere sich gegenseitig nicht überlappende Frequenzbänder unterteilt, die die einzelnen Übertragungskanäle bilden. Durch die Nichtlinearität des Übertragungsweges ist trotzdem das Entstehen von gegenseitiger Kreuzmodulation gegeben. Es muss daher ein Teil der Bandbreite des Übertragungsweges ungenutzt bleiben.

Alle bekannten Übertragungsverfahren haben die Eigenschaft, dass die von den Sendestationen ausgesendeten Träger im Übertragungsband einander additiv überlagert sind. Es empfangen daher die Empfangsstationen ein Signalgemisch, das ein statistisches Rauschen darstellt. Nur bei Kenntnis und durch Anwendung des Adresscodes kann die Nachricht gewonnen werden. Es sind daher alle übertragenen Nachrichten scheinbar verschlüsselt und es besteht ein gewisser

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Schutz gegen unerwünschtes Abhören. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dip Nachricht in einer derartigen Form zu übertragen, dass das Erkennen des Adresscodes aus dem Etnpfangssignal nicht möglich ist und dass selbst bei Kenntnis und nach Anwendung des Adresscodes es noch weiterer, dem unerwünschten Abhörer unbekannter Schritte bedarf um die Nachricht zu gewinnen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nachrichtensignale durch Datenkompression und/oder Optimalcodierung in ihrer Redundanz beschränkt werden und dann durch Modulierung einer periodischen Zeitfunktion auf eine ihrer ursprünglichen Bandbreite entsprechende Bandbreite gespreizt und in einem Übertragungskanal der Prequenzmultiplexanlage übertragen werden und dass empfangsseitig nach der Demodulation des Frequenzmultiplexkanales das Nachrichtensignal durch Korrelation mit der empfangsseitig erzeugten und frequenz- und phasenrichtig synchronisierten Zeitfunktion wieder hergestellt wird.

In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens werden durch die Spreizung in dem Übertragungsraster der Frequenzmultiplexanlage Überlappungen benachbarter Frequenzkanäle zugelassen.

In einer anderen Weiterbildung des Erfindungsgedankens BK 70/72 _₅

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BAD ORiGINAL

ist in den sendenden Stationen die· Zuordnung der Frequenzmul t iplexkanäle zu den Nafhrichtensijrnal en durch einen quasistatistischen Verwürfe 1 uner^prozess variierbar. Es können dabei in den einzelnen Fr eqUfiizinuL t ip Lexkanäleii jeweils eine Anzahl mit Nachrichtensignalen modulierte Zeitfunktion übertragen werden.

Hierdurch werden die Vorteile erreicht, dass die Erschwerung des Erkennens der übertragenen Nachricht aus dem Empfangssignal durch unberechtigte Empfangsstationen nicht durch eine Bandbreitenvergrosserung erkauft wird. Es hat vielmehr das durch einen pn-Code auf die ursprüngliche Bandbreite gespreizte, vorher von seiner Redundanz befreite Nachrichtensignal rauschähnlichen Charakter und dient dann dazu, in einer bekannten Frequenzmultiplex-Ubertragungsanlage (FDMA) zur Modulierung eines Trägers. Nach der Demodulation des Empfangssignales mit Hilfe der die Adresse bildenden Oszillatorfrequenz entsteht nichts anderes als ein Rauschen, aus dem erst durch einen Korrelationsprozess mit Hilfe der den pn-Code bildenden Zeitfunktion das Nachrichtensignal ableitbar ist.

Nachrichtenquellen sind allgemein hoch redundant. Es kann beispielsweise bei Sprache ungefähr die Hälfte, bei Videosignalen gegebenenfalls bis 98% der Nachrichtenelemente unterdrückt werden, ohne dass dadurch die Übertragung der Information selbst wesentlich beeinträchtigt wird. Es wird daher BK 70/72 5 0 9 8 1 8 / Ü 9 5 T^{BAD OW}«'*AL _ ₆ _

die Redundanz der zu übertragpn'ien Nachricht durch Datenkompression und/oder OptirnaLcodierung, beispielsweise durch die Ühannon-Fano-Codes, verringert, wodurch die Originalbandbreite ohne Informationsverlust erheblich verringert wird.

Durch Modulierung einer periodischen Zeitfunktion mit dem ^ redundanzverarmten Nachrichtensignal wird die Nachricht auf eine beliebige, vorzugsweise der Originalban-dbr eite des ursprünglichen Signales entsprechende Frequenzbandbreite bei nahezu konstanter Spektralbelegung des Bandes gespreizt. Nach dieser Spreizcodierung ähnelt das Signal einem statistischen Rauschen, es ergibt sich eine Verschlüsselungswirkung, die einen Schutzbereich für die Nachricht bildet.

Die gespreizten Nachrichtenbänder werden gleichzeitig in " den Gesamt-Übertragungskanal einer Frequenzmultiplex-Anlage übertragen. Die gerufene Empfangsstation demoduliert das Empfangssignal in der für die Frequenzmultiplexübertragung üblichen Weise. Es wird dabei als Ergebnis nur das rauschähnliche Nachrichtensignal erhalten, aus dem erst noch durch einen Korrelationsprozess mit Hilfe der gleichen, frequenz- und phasenrichtig synchronisierten Zeitfunktion dann die redundanzverarmte Nachricht gewonnen werden kann.

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Die Übertragungsbandbre i t e ·1ι-ΐ· einzelnen Kanäle in der Frequenzmultxplexanlajrc kann s.o eross yein, dass Überlappungen benachbarter Frequenzkanäle bestehen.

Die Geheimhaltung der Nachrichten kann noch dadurch verschärft werden, dass bei jeder sendenden Station durch quasistatistische Verwurzelung die Zuordnung mehrer Frequenzmultiplexkanäle zu den Nachrichtenkanälen laufend verändert wird.

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Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur geschützten Übertragung von Nachrichten über eine Frequenzmultiplexanlage grosser Kanalzahl, insbesondere über eine Frequenzmultiplex-Übertragungsanlage für Satellitenverbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachrichtensignale durch Datenkompression und/oder Optimalcodierung in ihrer Redundanz beschränkt werden und dann durch Modulierung einer periodischen Zeitfunktion auf eine ihrer ursprünglichen Bandbreite entsprechende Bandbreite gespreizt und in einem Übertragungskanal der Frequenzmultiplexanlage übertragen werden und dass empfangsseitig nach der Demodulation des Frequenzmultiplexkanales das Nachrichtensignal durch Korrelation mit der empfangsseitig erzeugten und frequenz- und phasenrichtig synchronisierten Zeitfunktion wieder hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, dass durch die Spreizung in dem Übertragungsraster der Frequenzmultiplexanlage Überlappungen benachbarter Frequenzkanäle zugelassen werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den sendenden Stationen die Zuordnung

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der Frequenzmultiplexkanale zu den Nachrichtensignalen durch einen quasistatistischen Verwürfelungsprozess variierbar ist.

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