DE2600635C2

DE2600635C2 - Verfahren zur Verschlüsselung eines Analogsignals und Übertragungsvorrichtung, bei der dieses Verfahren eingesetzt wird

Info

Publication number: DE2600635C2
Application number: DE2600635A
Authority: DE
Inventors: Christian Perros-Guirec Magnien; Fernand Lannion Secher
Original assignee: Compagnie Industrielle de Telecommunication CIT Alcatel SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1975-02-28
Filing date: 1976-01-09
Publication date: 1985-03-14
Also published as: US4090136A; ATA19876A; FR2302629B1; SE412825B; DK146170B; AU506731B2; AU1040676A; ES444610A1; DK146170C; IE42234L; LU74166A1; JPS51101456A; DK1476A; DE2600635A1; CA1065491A; IT1054804B; SE7600213L; BE837269A; AT350634B; FR2302629A1

Description

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gen der UND-Gatter 7 bzw. 8. Der erste Ausgang 10 führt zu einem ersten Zähler 12, dessen Ausgang 29 mit einem Digitalanalogwandlcr 13 verbunden ist; der /.weite Ausgang 11 führt zu einem zweiten Zähler 14, dessen Ausgang an einen Nullrückstcllungseingang Zdcs Speichers 27 sowie des ersten und des zweiten Zählers angeschlossen ist. Mit dem Ausgang 16 des Digitalanalogwandlers, der ein analoges Vergleichssignal E 2 liefert, ist ein zweiter Eingang des Vergleichers 2 beaufschlagt. Der Taktgeber 6, der Umschalter 4, der erste Zähler 12, der zweite Zähler 14, der Speicher 27 und ihre Verbindungen bilden einen Verarbeitungsschaltkreis 21. der in derselben Form auch im Dekodierer des Empfangsteils der Übertragungsvorrichtung vorhanden ist.

Der Eingang 26 des Speichers bildet gleichzeitig den Eingang des Verarbeitungsschaitkreises, die Ausgänge 15 des Zählers 14 und 29 des Zählers 12 bilden gleichzeitig die Ausgänge des Verarbeitungsschaitkreises 2t.

Der Ausgang 15 führt zum Eingang eines Modulo-2-Zählers 17, dessen Ausgang 18 zu einem Filter 19 führt, das am Ausgang 20 ein analog verschlüsseltes Signal SO liefert, wobei dieses Filter beispielsweise einen Durchlaßbereich von 300 bis 3000 Hz aufweist.

F i g. 2 zeigt in Abhängigkeit von der Zeit den Verlauf der an verschiedenen Punkten der in Fig. 1 gezeigten Schaltung erhaltenen Signale.

Die Kurve a stellt in strichpunktierter Form das auf den Vergleicher 2 gegebene Analogsignal £1 und in durchgezogenem Strich das vom Digitalanalogwandlcr 13 gelieferte und dem Vergleicher 2 zugeführte analoge Vergleichssignal L· 2 her.

Die Kurve b stellt das am Ausgang 30 des Speichers 27 und auf den ersten Eingang 3 des Umschalters gegebene Signal dar.

Die Kurve c zeigt das am ersten Ausgang 10 des Umschalters erhaltene Signal.

Die Kurve c/ stellt das am zweiten Ausgang 11 des Umschalters erhaltene Signal dar.

Die Kurve e zeigt das am Ausgang 15 des zweiten Zählers 14 erhaltene Signal.

Die Kurve /zeigt das am Ausgang 18 des Modulo-2-Zählers 17 erhaltene Signal.

Die Kurve g zeigt das analog verschlüsselte aus dem Filter kommende Signal SO.

Die Arbeitsweise des in F i g. 1 dargestellten Sendeteils ist die folgende: Das Analogsignal EO, bei dem es sich beispielsweise um ein Sprechsignal handelt, wird dem Verstärkungs- und Filterschaltkreis 1 zugeführt, der ein Analogsignal £"1 auf den Vergleicher 2 gibt. Dieses Analogsignal £1 wird mit dem analogen Vergleichssignal £2 verglichen, das vom Digitalanalogwandler 13 geliefert wird; solange das Analogsignal £ 1 größer als das analoge Vergleichssignal £2 ist. leitet der Vergleicher 2 kein Signal an den Speicher 27; da der erste Eingang 3 des Umschalters 4 ein Signal »0« empfängt, Hefen der logische Umkehrer 9 ein Signal »1« am UND-Gatter 7, das außerdem die vom Taktgeber 6 ausgesandten Signale empfängt; der erste Zähler 12 empfängt somit die Taktsignale, bei denen es sich um Rechtecksignale mit der Frequenz F handelt, zählt diese und sendet ständig den Zählstand an den Digitalanalogwandler 13, der am Ausgang 16 das analoge Vergleichssigna! E 2 liefert, das somit in Abhängigkeit von der Zeit wächst, da es von der Anzahl der vom ersten Zähler empfangenen Taktsignale abhängt; das analoge VerfilfichssigiKil £2 ist daher fin TreppensluieiisiKnai, di-s-ηίι Stuf nil 1 rt|iicn/ ilen VihmIhiIi ilcs ei sIimi /iililcr.s wicdcrspicgelt.

Wenn Gleichheit zwischen den Signalen £1 und £2 erreicht ist. liefer! der Vcrgleichcr 2 ein Signal »I« an den Speicher 27. der dieses Signal festhält und auf den ersten Hingang 3 des Umschalters 4 gibt, wodurch das ο UN D-Gatter 7 gesperrt wird. Dahingegen empfängt das UND-Gatter 8 das Signal »1« aus dem Speicher 27 und wird durchlässig; es liefert dann an den zweiten Zähler 14 Signale »I« mit der Frequenz der Taktsignale. Der /weite Zähler zählt die Signale »I« bis zu einer vorbcstimmten Anzahl N. Wenn diese Anzahl N erreicht ist. liefert der zweite Zähler ein Signal, das auf die Nullrüekstellungseingängc Zdes ersten und des zweiten Zählers sowie des Speichers 27 gegeben wird, die dadurch auf Null zurückgestellt werden. Ebenso fällt das analoge Vcrgleichssignal £2 auf Null zurück, desgleichen das Ausgangssignal des Vergleichen 2, und der erste Zähler 12 empfängt von neuem dieTaktsignale.

In Fig.2, Kurve b ist zu sehen, daß das aus dem Speicher 27 kommende Signal während der Zeitdauern

f. t", f'usw. »Ö« ist und während einer bestimmten Zeit f. die der Zähldauer bis N des zweiten Zählers 14 entspricht.»!« ist.

Aus Fig. 2, Kurve e, ist ersichtlich, daß das vom zweiten Zähler an seinem Ausgang 15 gelieferte Signal aus Impulsen besteht, die dem Zählende des zweiten Zählers entsprechen und somit der Nullrückstellung des analogen Vergleichssignals £2, wie es weiter oben bereits gesagt wurde.
Das vom zweiten Zähler an seinem Ausgang 15 gclie-

jo fcrte Signal wird einem Modulo-2-Zähler 17 zugeführt, der die in F i g. 2, Kurve f, dargestellten Rechtecksignale abgibt. Diese Rechiecksignalc werden dem Filter 19 mit dem Durchlaßbcrcich 300-3000 Hz zugeführt, das am Ausgang 20 das verschlüsselte Signal SO. F i g. 2, Kurve g, in analoger Form liefert.

Wird mit F die Frequenz der durch den Taktgeber gelieferten Signale und mit Tdie Zeitdauer bezeichnet die zwei Arbeitsgänge des erster!

e des erster! Zähl

«·«. i*i Irnrtnl IUA.

bei Γ die Werte T₁ = / + I'. T₂ =- f + I", Tj = 1 + t" usw. annimmt, so erhält man; t = N/F und I' = n\/F wobei /7| die vom ersten Zähler gezählte Zahl ist; weiterhin ergibt sich auf die gleiche Weise für t" = n₂/F. für t'" = πι/Fund T = (N + n)/F, wobei π die Werte n\,n₂ niusw. annimmt.

Beispielsweise erhält man für F =2.86 MH/ N — 640 und n„_u„d. h. den vom ersten Zähler zählbaren Höchstwert, 64:

t'_max - ^Si = 22,4 Mikrosekunden;

N/F - 224 Mikrosekunden

' + t'max " Tmax " 246 Mikrosekunden

' + t'm·* - Tm* " 224 Mikrosekunden.

Die Frequenz /"des vom Modulo-2-Zähler 17 gelieferten Signals, die in Fig.6. Kurve /, dargestellt ist, isl veränderlich; der Mindestwert ist

Un = V₂ T_nm = 2030 Hz.
Maximun ist

Un = '/₂r_ra„, = 2230 Hz.

niosi¹ vernniierüriu· Ι·ϊι-ΐϊΐκ*η/. f\s\ üm'h tür »!es m;» log vrrsfltlüNSchcn Signal·. .SO.diis als Kurvegin ΙΊ g.. dargestellt wird.

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Die Abtastfrequenz F₁₁/, des Analogsignals E I wird durch

F₁, „ = 1/Vmit V = (N + n)IF
angegeben und variiert /wischen

"V₁₁₁₁₁, = 4040 H/und l/V,,,,,, = 4430 Hz.

Fig. 3 zeigt eine Variante des Scndetcils an einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung; in F i g. 1 und 3 gleiche Bezugs/eichen haben auch dieselbe Bedeutung. In dieser Fig. 3 wird das Signal, das am Ausgang 30 des Speichers 27 auftaucht und in F i g. 2 in Kurve b dargestellt wird, dem Modulo-2-Zähler 17 mit nachfolgendem Filter 19 zugeführt, das am Ausgang ein analog verschlüsseltes Signal 50 liefert, das gleich dem in F i g. 2. Kurve g, dargestellten Signal ist, wobei der Modulo-2-Zähler 17 auf den abfallenden Flanken der aus dem Speicher 27 kommenden Signale seinen Zustand ändern.

F i g. 4 zeigt eine weitere Variante des Sendetcils einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung, wobei wiederum mit Fig. I übereinstimmende Bezugszeichen in beiden Figuren dieselbe Bedeutung haben. In dieser Fig.4 wird das Signal, das am Ausgang 18 des Modulo-2-Zählers 17 vorliegt und in F i g. 2 unter Kurve f dargestellt ist, einem Radiosender 22 zugeführt, der über seine Antenne 23 ein verschlüsseltes Radiosignal Sl abstrahlt. Das aus dem Modulo-2-Zähler 17 komme de Signal wird also zur Modulierung einer Trägerwelle des Radiosenders 22 benutzt.

Es wurde angedeutet, daß ein Verstärkungs- und Filterkreis 1 verwendet wird, der das Analogsignal EO empfängt, bei dem es sich im übrigen nicht notwendigerweise um ein Sprechsignal handeln muß; selbstverständlich muß je nach den Kennzeichen des Analogsignals £0 und der Übertragungsweise, d. h. über Leitungen im Falle einer Drahtverbindung, insbesondere Fernsprechverkehr, oder über eine Richtfunkstrecke für den Fall einer Funkübertragung, der Verstärkungs- und Filterkreis 1 nicht unbedingt notwendig sein, oder er kann lediglich, falls nötig, einen Verstärker aufweisen. Bei dem Analogsignal EO kann es sich um ein Sprechsignal oder ein beliebiges anderes Analogsignal handeln, das zuvor verarbeitet wurde oder auch nicht. Folglich ist die Art und Weise, wie das Analogsignal EO erzeugt wird, in diesem Fall irrelevant, da dies nicht zur Erfindung gehört.

F i g. 5 zeigt ein Ausiührungsbeispicl eines Empfangsteils einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung, der einen Aufbereitungsschaltkreis 24, einen Verarbeitungsschaltkreis 21, der gleich dem Verarbeitungsschaltkreis aus F i g. 1 ist, einen Digitalanalogwandler 13 sowie einen Verstärkungs- und Filterschaltkreis 28 enthält.

In dieser Figur wird ein vom in den Fig. I und 3 dargestellten Sendeteil geliefertes Analogsignal 50 auf den Eingang des Aufbereitungsschaltkreises 24 gegeben, dessen Ausgang 25 mit dem Eingang 26 des Speichers 27 des Verarbeitungsschaltkreises 21 verbunden ist, welcher seinerseits über den Ausgang 29 des ersten Zählers 12 an den Digitalanaiogwandler 13 angeschlossen ist, dessen Ausgang 16 mit dem Eingang 31 des Verstärkungs- und Filterschaltkreises 28 in Verbindung steht. Letzterer liefert am Ausgang 32 ein entschlüsseltes Analogsignal 5, dessen Form gleich der des Analogsignals E1 aus dem Sendeteil ist

Der Aufbereitungskreis 24 umfaßt einen Verstärkungs- und Filterkreis 33, der am Eingang das analoge Signal 50 empfängt, weiterhin zwei Verstärker 34 und 35 mit einem Faktor G = I und C = — 1, deren Eingänge mit dem Ausgang des Verstärkungs- und Filterkreises 33 verbunden sind; der Ausgang jedes Verstärkers ist mit dem Eingang eines Vergleichers 36 verbunden, dessen Ausgang wiederum zum Eingang eines Differenzier- und Gleichrichtungskreises 37 führt, dessen Ausgang 25 den Ausgang des Aufbereitungskreises 24 bildet.

Fig.6 zeigt den Signalverlauf an verschiedenen Punkten der Schaltung gemäß F i g. 5.

Es zeigen:

Kurve;):

das am Ausgang des Verstärkers 34 vorliegende

Signal,
Kurve b:

das am Ausgang des Verstärkers 35 vorliegende

Signal,
Kurvet·:

das am Ausgang des Vergleichen 36 vorliegende

Signal,
Kurve d:

das am Ausgang 25 des Aufbereitungskreises 24

vorliegende Signal,
Kurve c:

das am Ausgang 30 des Speichers 27 vorliegende

Signal,
Kurve f:

das am Ausgang U des Umschalters 4 vorliegende

Signal,
Kurve g:

das am Ausgang 10 des Umschalters 4 vorliegende

Signal,
Kurve h:

das am Ausgang ίό des Digitaianaiügwänuiers 13 vorliegende Signal.

Der in Fig.S dargestellte Empfangsteil arbeitet folgendermaßen: Das verschlüsselte Analogsignal 50 wird dem Eingang des Verstärkungs- und Filterkreises 33 zugeführt, der parallel auf die Verstärker 34 und 35 ein Signal gibt. Das aus jedem der beiden Verstärker 34 und 35 kommende Signal wird dem Eingang des Vergleichers 36 zugeführt, dessen Ausgang ein Signal an den Differenzier- und Gleichrichterkreis 37 liefert, der seinerseits an seinem Ausgang 25 ein in Impulsform vorliegcndes, in Fig.6, Kurve d, gezeigtes Signal anbietet. Diese Impulse entsprechen jeder steigenden und abfallenden Flanke des vom Vergleicher 36 gelieferten Signals, das aus in Fig.6, Kurve c, dargestellten Rechteckimpulsen besteht. Jede steigende bzw. fallende F!anke entspricht einem Nulldurchgang der Kurven a und b aus F i g. 6; diese Kurven ergeben sich aus dem verschlüsselten Analogsignal 50 nach dessen Durchlauf durch den Verstärkungs- und Filterkreis 33, der nicht die Lage der Nulldurchgänge des kodierten Analogsignals 50 ändert. Das in Impulsfolge vorliegende Signal wird dem Eingang 26 des Speichers 27 des Verarbeitungskreises 21 zugeführt; unter der Wirkung eines Impulses des in Impulsfolge vorliegenden Signals nimmt dieser Speicher den Zustand »1« an und behält ihn nach dem Verschwinden des Impulses bei; der Ausgang 30 liefert ein Signal »I« auf den Eingang 3 des Umschalters 4; dieses Signal »1« steuert das UND-Gatter 8, das dem zweiten Zähler 14 die Taktsignale liefert, bei denen es

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sich um Rechtecksignale mit der Frequenz F handelt. Der zweite Zähler 14 liefert diese Rechtecksignalc bis zur Anzahl N. die den gleichen Wert wie auf der Sendeseite besitzt; nach Zählende liefert der Zähler am Ausgang 15 ein Signal mit dem die Nullrückstellungscingänge Z des ersten und des zweiten Zählers 12 und 14 und des Speichers 27 beaufschlagt werden, wodurch diese Zahler und der Speicher auf Null zurückgestellt werden. Das Signal am Ausgang 30 des Speichers 27 ist dann ein Signal »0«; das UND-Gatter 8 ist gesperrt und das UND-Gatter 7 durch den Umkehrschalter 9 freigegeben; der Ausgang 10 des UND-Gatters 7 liefert die Taktgebersignale an den ersten Zähler 12, der diese Taktsignale zählt. Wird auf den Eingang 26 des Speichers 27 ein neuer Impuls gegeben, so liefert dieser Speicher 9 ein Signal »1«; das UND-Gatter 7 ist gesperrt und der erste Zähler 12 unterbricht seine Zahlung, während der zweite Zähler 14 von neuem die Taktgebersignale enthält und diese zählt, wie es weiter oben angegeben wurde.

Die Kurve e aus F i g. 6 zeigt den Verlauf der Signale am Ausgang 30 des Speichers 27; selbstverständlich ist die Zeit t, die der Zähldauer des zweiten Zählers 14 entspricht, kleiner als die Zeit zwischen zwei am Eingang des Speichers 27 eintreffenden Impulsen. Die Zählzeit t ist gleich der Zählzeit des ersten Zählers 12 des Sendeteils, der die Kodierung des Analogsignals El durchführt.

Die Kurven /"und g aus F i g. 6 zeigen den Verlauf der Signale am Ausgang 11 bzw. 10 der UND-Gatter 8 bzw. 7. Der Zustand des ersten Zählers 12 wird dauernd durch seinen Ausgang 29 auf den digitalen Analogwandler 13 übertragen. Wenn dieser erste Zähler zählt, was den Zeiten t', t". f'"der Kurve eaus Fig. 6entspricht.so nimmt das Signal an seinem Ausgang 29 regelmäßig zu. ebenso wie auch das Signal am Ausgang 16 des Digitalanalogwandlers 13. wie es die Kurve h aus F i g. 6 andeutet. Wenn der ersic Zahler !2 die Zählung unterbrich!, dann hat das Signal an seinem Ausgang 29 einen konstanten Wert, der von der Zählzeit /', t". /'" abhängt; ebenso nimmt das Signal am Ausgang 16 des Digitalanalogwandlers 13 einen konstanten Wert während der gesamtem Zähldauer / des zweiten Zählers 14 ein, wobei dieser Wert demjenigen entspricht, der beim Zählende des ersten Zählers vorlag.

Hört der zweite Zähler 14 zu zählen auf. so stellt er den ersten Zähler 12 auf Null zurück, wie weiter oben gesagt, und das Signal am Ausgang 16 des Digitalanalogwandlers 13 nimmt den Wert Null an: der Ablauf beginnt von neuem mit dem Zählen der Taktsignale durch den ersten Zähler 12.

Das aus dem Digitalanalogwandler 13 kommende Signal wird durch den Verstärkungs- und Filterkreis 28 verstärkt und gefiltert, so daß dieser Schaltkreis an seinem Ausgang 32 ein entschlüsseltes Analogsignal 5 liefert, das dieselbe Form aufweist, wie das Analogsignal E!, das dem Vergleicher 2 sendeseitig zugeführt wurde. Die Amplitude des entschlüsselten Analogsignals S hängt selbstverständlich vom Verstärkungsfaktor des Verstärkungs- und Filterkreises 28 ab.

Die Verarbeitungsschaltkreise 21 der Sende- und Empfangsteile enthalten dieselben Organe, wie bereits bemerkt wurde. Bei der Beschreibung des Empfangsteils wurde angenommen, daß die Frequenz Fdes Taktgebers 6 und die Anzahl N. bis zu der der Zähler 14 zählt, gleich der Frequenz Fund der Anzahl Ndes Sendeteils sind: selbstverständlich könnte man er>e andere Frequenz Fl des Taktgebers und eine andere Anzahl N I wühlen, jedoch unter der Bedingung, daß das Verhältnis N 1/Fl gleich dem Verhältnis NIFist, damit die Zähl/eil / sendeseitig dieselbe ist wie empfangsseitig; es ist außerdem sende- wie empfangsseitig notwendig, daß die höchste Zählkapazität des ersten Zählers 12 ausreicht, die Taktsignal während der Zeiten Γ, t". t'" usw. aufzunehmen, die von der Taktfrequenz unabhängig sind.

Für den Fall, daß der Sendclcil einen Funksender ent-

to hält, wie in Fig.4 dargestellt, enthält der Empfangsieil einen Funkempfänger, wie er in F i g. 7 dargestellt wird. In dieser F i g. 7 wird das verschlüsselte, vom Radiosender 22 sendeseitig abgestrahlte Signal 5 1 von einer \ntenne 38 empfangen; diese Antenne 38 ist ;«n einen l'unkempfänger 39 angeschlossen, der mit einem Aufbei'L'itungskrcis 24 in Verbindung sieht, der gleich dem aus I ι g. 5 ist. Der l'unkcmpfanger liefert ein Analogsignal .S'2, das dem verschlüsselten Analogsignal .SO aus F i g. 5 vergleichbar ist. In F i g. 7 wie in F i g. 5 finden sich in der

2ü Schaltung ein Vcrarbeiiungskreis 2!, ein Digi'.älanalogwandlcr 13 und ein Verstärkungs- und Filterkreis 28, an dessen Ausgang 32 ein entschlüsseltes Analogsignal 8 erhalten wird.

Bei den Ausfiihrungsbeispiclen für den Empfnngsteil, wie er in den Fig. 5 und 7 dargestellt wird, zeigt das dem Eingang des Verstärkungs- und Filterkreises 28 zugeführte Signal Stufen mit nachfolgenden Abfällen auf Null, wie es die Kurve /i in F i g. b zeigt. Diese Nullabfälle können zur Erleichterung der Filterung dieses

jo Signals vermieden werden.

F i g. 8 zeigt ein Ausführiingsbeispiel für einen Schaltkreis, mit dem die Nullabfällc des auf den Verstärkungsund Filterkreis 28 gegebenen Signals vermieden werden. In dieser F i g. 8 ist der Verarbcitungskreis 21 über

]■> den Ausgang 29 des ersten Zählers 12 mit dem Digitulanalogwandler 13 wie in den Fig. 5 und 7 verbunden; der Ausgang 16 des Digitalanalogwandlers 13 führt zu einem Fddeifekuransistnr Tl. dessen Ausgang einerseits mit einem Kondensator (.' und andererseits mit dem Eingang des Verstärkungs- und Filterkreises 28 in Verbindung steht; der Kondensator C ist geerdet: die Basis 40 des Feldeffekttransistors T\ ist übci sinen Widerstand 41 an einen Verbindungskreis 42 angeschlossen, der mit dem Ausgang 30 des Speichers 27 des Verarbeitungskreises 21 in Verbindung steht. Die Arbeitsweise ist wie folgt: Während der dem Zählen des zweiten Zählers 14 des Verarbeilungskreises 21 entsprechenden Zeit / liefert der Speicher 27 am Ausgang 30 ein Signal 1, das dem Verbindungskreis 42 zugeführt wird; der Feldeffekttransistor ΓΊ empfängt auf seiner Basis 40 und über den Verbindungskreis 42 ein Steuersignal und wird durchlässig; da der Transistor Π eine sehr geringe Durchlaßimpedanz hat. wird der Kondensator Cmit einer kurzen Zeitkonstanten rCbis zur Ausgangsspannung des Digitalanalogwandlers 13 auf- bzw. entladen: dabei bedeutet rdie Ausgangsimpedanz des Digitalanalogwandlcrs. die schwach ist und einige Ohm beträgt. Während der Zeiten C, t". t'" ist der Feldeffekttransistor gesperrt und zeigt eine sehr hohe Rcihcnim-

bo pedanz. Der Kondensator Ckann sich lediglich über den Eingang des Verstärkungs- und Filterkreises 28 entladen, dessen Ejngangsimpedanz R groß ist und einige Megaohm beträgt. Praktischerweise wählt man eine möglichst kleine l-adungszeilkonsianie rCinil etwa beispielsweise einer Mikro.sckunde und eine möglichst hohe Entladungskonstanic RC, die beispielsweise größer als der zehnfache Wert von f '_nu, des Zählvorgangs des ersten Zählers ist. wobei /'„_Ul in dem bei der Beschrei-

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bung xies Sendeteils gegebenen Beispiel 22,4 Mikrosckunden beträgt.

Die Kurve b aus Fig. 10 zeigt Jas dem Eingang des Vcrstärku.-gs- und Filterkreises 28 zugeführte Signal; die Kurve a ist gleich der Kurve e aus F i g. 6. Es ist aus dieser Kurve e ersichtlich, daß die Stufen des Signals die Dauern t + C, t + t", ι + r'"usw. aufweisen; es kommt nicht mehr zu Nullabfällen wie im Fall der Kurve h aus F i g. 6.

F i g. 9 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform für die Unterdrückung der Nullabfälle des dem Verstärkungs- und Filierkreis 28 zugetührten Signals.

In dieser Fig.9 finden sich dieselben Bauteile wie in den F i g. 5 und 7, d. h., ein Aufbcreitungsschaltkreis 24, ein Vcrarbeitungsschaltkreis2i,ein Digitalanalogwandler 13 und ein Verstärkungs- und Filterkreis 28; jedoch wurde ein logischer Speicher 43 hinzugeführt, dessen Eingang an den Ausgang 29 des ersten Zählers 12 des Verarbeitungskreises 21 und dessen Ausgang an den Eingang des Digiiahinalogwanrllprs 13 angeschlossen ?n sind; weiterhin ist ein Steuereingang 44 dieses logischen Speichers η it dem Ausgang 25 des Aufbercitungsschaltkreises 24 verbunden. Wenn der Aufbereitungskreis ein Signal liefert, siehe Kurve daus Fig. 6, dann ermöglicht er das Einschreiben der vom ersten Zähler 12 des Vcrarbeitungskreises angegebenen Anzahl in den logischen Speicher 43; der logische Speicher zeigt diese Anzahl an und der Digitalanalogwandler liefert ein konstantes Signal. Wenn der Aufbereitungskreis 24 ein anderes Signal liefert, gibt er das Einschreiben der vom ersten Zähler angezeigten Anzahl in den logischen Speichern 43 frei, wobei diese Anzahl von der zuvor angezeigten Anzahl verschieden ist oder auch nicht, und der Digitalanalogwandler liefert ein entsprechendes konstantes Signal. So erhält man am Ausgang des Digitalanalog- )5 wandlcrs 13, somit am Eingang des Verstärkungs- und Filterkrcise.s 28, ein Signal, bei dem die Nullabfälle unterdrückt sind, wie es die Kurve öin Fig. 10darstellt.

Die Erfindung kann bei der Übertragung von beliebigen in analoger Form vorliegenden Daten eingesetzt werden; vorteilhafterweise findet sie bei der Telefonübertragung Anwendung.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen 45

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55

b0

b5

Claims

26 OO Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verschlüsselung eines Analogsignals, derart, daß die Amplitude dieses Signals zu diskreten Zeitpunkten abgetastet wird und Rechteckimpulse gebildet werden, deren Breite ein Maß für die Amplitude ist dadurch gekennzeichnet, daß das Analogsignal (£1) mit einem von einem Anfangswert bis zu einem dem Analogsignal gleichen Wert ansteigenden Vergleichssignal (E 2) verglichen wird, daß das Vergleichssignal anschließend während einer gegebenen Dauer (t) konstant bleibt und daß es nach dieser Dauer den Anfangswert wieder einnimmt, daß ein sich aus diesem Ver- gleich ergebendes Signal (b) einem Speicher (27) zugeführt wird, der einen ersten konstanten Wert einnimmt, solange die Gleichheit zwischen dem Analogsignal und dem Vergleichssignal nicht erreicht ist, und einen zweiten konstanten Wert, sobald diese Gleichheit erreicht ist, wobei der hierzu gehörige Wert während der gesamten Dauer beibehalten wird, während der das Vergleichssignal konstant ist, und daß ein Rechtecksignal (^erarbeitet wird, indem die Übergänge vom zweiten zum ersten Wert des Speichers modulo 2 gezählt werden.

2. Übertragungsvorrichtung, in der das Kodierverfahren gemäß Anspruch 1 eingesetzt wird und die einen Sende- und einen Empfangsteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sende- und der Empfangste''' jeweils einen gleichartigen Verarbeitungsschaltkreis (21) enthalten, der aus einem Taktgeber (6), einem Speicher (27), einem Umschalter (4), einem ersten und einem zweiten Zähler (12,14) besteht, daß der Umschalter ein«.η ersten und einen zweiten Eingang (3,5) sowie einen ersten und einen zweiten Ausgang (10, 11) aufweist, daß der erste Eingang (3) mit einem Ausgang des Speichers (27) verbunden ist, dessen einer Eingang (26) einen Eingang zum Vcrarbeitungsschaltkrcis bildet, während der zweite Eingang (5) des Umschalters zum Taktgeber (6) führt, der erste Ausgang (10) mit dem ersten Zähler (12) und der zweite Ausgang (11) mit dem zweiten Zähler (14) verbunden ist, daß der zweite Zähler über einen Ausgang mit einem Nullrückstellungseingang (7) des Speichers (27) sowie des ersten und zweiten Zählers (12, 14) in Verbindung steht, daß der Verarbeitungsschaltkreis Ausgänge aufweist, die aus einem Ausgang (29 bzw. 15) des ersten und zweiten Zählers und aus dem Ausgang des Spei- w chers bestehen, und daß der zweite Zähler eine gegebene Anzahl von Taktgebersignalen zählt.

3. Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeteil darüber hinaus einen Verglcicher (2). einen Digitalanalog- ^r,5 wandler (13), einen Modulo-2-Zähler (17) und ein Filter (19) umfaßt, wobei der Vergieicher mit seinem Ausgang an den Eingang (26) des Speichers (27) angeschlossen ist und auf einem ersten Eingang ein Analogsignal (Ei) und auf einem zweiten Eingang bo ein analoges Vergleichssignal (E2) empfängt, das aus dem Digitalanalogwandler (13) stammt, der an der, Ausgang (29) des ersten Zählers (12) angeschlossen ist, während der Ausgang des zweiten Zählers (14) zum Modulo-2-Zähler (17) führt, dessen Aus- h^r> Kling mit cIlmii 1''MiCr(I¹)) in Verbindung sieht, das nm Ausging (20) ein imiilog verschlüsseltes Signal (SO) lii-flTl

4. Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruchs dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeteil darüber hinaus einen Vergleicher (2), einen Digitalanalogwandler (13), einen Modulo-2-Zähler (17) und ein Filter (19) umfaßt, wobei der Vergleicher mit seinem Ausgang an den Eingang (26) des Speichers (27) angeschlossen ist und auf einem ersten Eingang ein Analogsignal (Ei) und auf einem zweiten Eingang ein analoges Vergleichssignal (E2) empfängt, das aus dem Digitalanalogwandler (13) stammt, der an den Ausgang (29) des ersten Zählers (12) angeschlossen ist, während der Ausgang (30) des Speichers zum Modulo-2-Zähler (17) führt, dessen Ausgang (18) mit dem Filter (19) in Verbindung steht, das am Ausgang (20) ein analog verschlüsseltes Signal (SO) liefert.

5. Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Filters (19) zu einem Funksender (22) führt.

6. Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeleil darüber hinaus einen Vergleicher (2), einen Digitalanalogwandler (13), einen Modulo-2-Zähler (17) und einen Funksender (22) umfaßt, wobei der Vergleicher mit seinem Ausgang an den Eingang (26) des Speichers (27) angeschlossen ist und auf einem ersten Eingang ein Analogsignal (Ei) und auf einem zweiten Eingang ein analoges Vergleichssignal (E2) empfängt, das aus dem Digitalanalogwandler (13) stammt, der an den Ausgang (29) des ersten Zählers (12) angeschlossen ist, während der Ausgang des zweiten Zählers (14) zum Modulo-2-Zähler (17) führt, dessen Ausgang (18) mit dem Funksender (22) in Verbindungsteht.

7. Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsteil einen Aufbcreitungsschaltkrcis umfaßt, der am Eingang ein zu entschlüsselndes Signal empfängt, während sein Ausgang mit dem Eingang des Speichers des Vcrurbeitungsschallkreises in Verbindung steht, weiterhin einen Digitalanalogwandlcr, dessen Eingang mit dem Ausgang des erster; Zählers des Verarbeitungskreises verbunden ist, sowie einen Verstärkungs- und Filterschaltkrcis, dessen Eingang an den Ausgang des Digitalanalogwandlers angeschlossen ist und der am Ausgang ein entschlüsseltes Analogsignal liefert.

8. Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Funkempfänger (39) enthält, dessen Ausgang mit dem Eingang des Aufbereitungskreises (24) verbunden ist.

9. Übertragungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Digitalanalogwandlers (13) über einen Feldeffekttransistor (Tl) an den Verstärkungs- und Filterkreis (28) angeschlossen ist, dessen Eingang außerdem mit einem Kondensator Cverbunden ist, der seinerseiis geerdet isi. wobei eine Basis (40) des Feldeffekttransistors über einen Widerstand (41) und einen Verbindungskreis (42) an den Ausgang (30) des Speichers (27) des Verarbeitungskreises (21) angeschlossen ist.

10. Übertragungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 und 8. dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (29) des ersten Zählers (12) an den Eingang eines logischen Speichers (43) angeschlossen ist. dessen Ausgang mit dem Digilnlanalogwandlcr (1.3) verbunden ist, wobei ein Stcucruingang (44) des logischen Speichers mit dem Ausgang des AuFbcrei-

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tungskreises verbunden iss.

Die Erfindung betrifft die Ver- und Entschlüsselung von analogen Signalen, insbesondere von Sprechsignalen, derart, daß die Amplitude dieser Signale zu diskreten Zeitpunkten abgetastet wird und Rechteckimpulse gebildet werdcu, deren Breite ein Maß für die Amplitude ist.

Ein solches Verfahren ist z. B. aus der DE-OS 23 58 378 bekannt. Dori wird durch Vergleich mit einem Rampensignal ein Rechteckimpuls gebildet, dessen Breite der Amplitude des Analogsignals proportional is ist. Das Rampensignal wird durch Aufladung eines Kondensators erzeugt Es könnte aber ebensogut digital in einem Zähler erzeugt werden, dessen Zählzustand in ein Analogsignal umgewandelt wird, wie dies z. B. aus dem Buch »Analog-to-Digital/Digital-to-Analog Conversion Techniques« von David F. Hoeschele jr„ NY 1968, Seite 10 hervorgeht

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das trotz einfacher Kodier- und Dekodiermittel eine erhöhte Abhörsicherheil bei der Übertragung die- 2s ser Signale ergibt

Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung eine Übertragungsvorrichtung, bei der das Kodierverfahren eingesetzt wird und die einen Sende- und einen Empfangsteil aufweist

Das Verfahren zur Verschlüsselung eines Analogsignals ist dadurch gekennzeichnet daß das Analogsignal mit einem von einem Anfangswert bis zu einem dem Analogsignal gleichen Wert ansteigenden Vergleichssignal verglichen wird, daß das Vergleichssignal anschlie-Bend während einer gegebenen Dauer konstant bleibt und daß es nach dieser Dauer den Anfangswert wieder einnimmt, daß ein sich aus diesem Vergleich ergebendes Signa! einem Speicher zugeführt wird, der einen ersten konstanten Wert einnimmt, solange die Gleichheit zwisehen dem Analogsignal und dem Vergleichssignal nicht erreicht ist, und einen zweiten konstanten Wert, sobald diese Gleichheit erreicht ist, wobei der hierzu gehörige Wert während der gesamten Dauer beibehalten wird, während der das Vergleichssignal konstant ist, und daß ein Rechtecksignal erarbeitet wird, indem die Übergänge vom zweiten zum ersten Wert des Speichers modulo 2 gezählt werden.

Die Übertragungsvorrichtung, in der das Kocierverfahren eingesetzt wird und die einen Sende- und einen Empfangsteil aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Sende- und der Empfnngstcil jeweils einen gleichartigen Verarbeitungsschaltkreis enthalten, der aus einem Taktgeber, einem Speicher, einem Umschalter, einem ersten und einem zweiten Zähler besteht, wobei der Umschalter einen ersten und einen zweiten Eingang sosvie einen ersten und finen /weiten Ausgang aufweist, wobei der erste Eingang mit einem Ausgang des Speichers verbunden ist, dessen einer Eingang einen Eingang zum Vcrarbeitungsschaltkreis bildet, während der zweite Eingang des Umschalters zum Taktgeber führt, der erste Ausgang mit dem ersten Zähler und der zweite Ausgang mit dem zweiten Zähler verbunden ist. wobei der zweite Zähler über einen Ausgang mit einem Nullrückstellungseingang des Speichers sowie des ersten und zweiten Zahlers in Verbindung steht, wobei de; Verarbeitungsschaltkrcis Ausgänge aufweist, die aus einem Ausgang des ersten und zweiten Zählers und aus dem Ausgang des Speichers bestehen, wobei der zweite Zähler eine gegebene Anzahl von Taktgebersignalen zählt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Sendeteil darüber hinaus einen Vergleicher, einen Digilalanalogwandler, einen ModuIo-2-ZähIer und ein Filter, wobei der Vergleicher mit seinem Ausgang an den Eingang des Speichers angeschlossen ist und auf einem ersten Eingang ein Analogsignal und auf einem zweiten Eingang ein analoges Vergleichssignal empfängt, das aus dem Digitalanalogwandler stammt, der an den Ausgang des ersten Zählers angeschlossen ist, während der Ausgang des zweiten Zählers sum Modulo-2-Zähler führt, dessen Ausgang mit dem Filter in Verbindung steht, das am Ausgang ein analog verschlüsseltes Signal liefert.

Weiter umfaßt vorzugsweise der Empfangsteil einen Aufbereitungsschaltkreis, der am E^;ngang ein zu entschlüsselndes Signal empfängt, während sein Ausgang mit dem Eingang des Speichers des Verarbeitungsschaltkreises in Verbindung steht, weiterhin einen Digiia'anaicgwand'.er, dessen Eingang mii dem Ausgang des ersten Zählers des Verarbeitungskreises verbunden ist, sowie einen Verstärkungs- und Filterschaltkreis, dessen Eingang an den Ausgang des Digitalanalogwandicrs angeschlossen ist und der am Ausgang ein entschlüsseltes Analogsignal liefert.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der beiliegenden Figuren näher erläutert.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Sendeteils einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung.

Fig.2 stellt den Signalverlauf an verschiedenen Punkten des Sendeteils aus F i g. 1 dar.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsvariante des Sendeteils.

F i g. 4 zeigt eine weitere Variante des Sendeteils.

Fig.5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Empfangsteil.

Fig.6 zeigt den Signalverlauf an verschiedenen Punkten des Empfangsteils aus F i g. 5.

F i g. 7 stellt eine Ausführungsvariante des Empfangsteils dar.

r i g. 8 stellt eine weitere Variante des Empfangsteils dar.

F i g. 9 zeigt eine dritte Variante des Empfangsteils.

F i g. 10 zeigt den Signalverlauf am Eingang des Verstärkungs- und Filterkreises aus den F i g. 8 und 9.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung für den Fall einer Anwendung auf Fernsprechsignale. In dieser Figur wird ein zu verschlüsselndes Analogsignal £Ό auf einen Verstärkungs- und Filterschaltkreis 1 gegeben, der ein Analogsignal E1 liefert, das an einen Eingang eines Vergleichers 2 führt; der Ausgang des Vergleichers steht mit "inem Eingang 26 eines Speichers 27 in Verbindung, dessen Ausgang 30 an einen ersten Eingang 3 eines Umschalters 4 angeschlossen ist, der einen zweiten Eingang 5 aufweist, der mit einem Rechtecksignale mit einer Frequenz Γ erzeugenden Taktgeber 6 in Verbindung steht. Der Umschalter 4 besitzt zwei UND-Gatter 7 und 8 und einen logischen Umkehrer (Inverter) 9; die UND-Gatter 7 und 8 sind mit jeweils einem Eingang an den zweiten Eingang 5 des Umschalters angeschlossen; das UND-Gatter 8 ist über einen andertn Eingang mit dem ersten Eingang 3 verbunden; der erste Eingang 3 steht außerdem ml·, dem logischen Umkehrer 9 in Verbindung, dessen Ausgang zu einem anderen Eingang des UND-Gatters 7 führt; der erste und der zweite Eingang 10 bzw. Il des Umschalters bestehen aus den Ausgän-