DE978033C - Verfahren zum Ver- und Entschlüsseln von Halbtonbildern bei der Bildtelegraphie - Google Patents

Description

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baut worden sind, so haben sie sich in der Praxis gestanzt, welche später als Impulskombinationen wie bisher nicht durchzusetzen vermocht, weil sie von bei der gewöhnlichsn Telegraphic über einen Übereiner wirtschaftlichen Lösung weit entfernt sind, die tragungskanal gesendet werden,
weitgehend von den in der Nachnchtentechnik zur Bei dem Bartlane-Verfahren wird 1 mm² Bild-Verfügung stehenden handelsüblichen Mitteln Ge- 5 fläche in etwa 6 quadratische Bildpunkte zerlegt, so brauch macht. daß sich eine Bildpunktdicbte von. 2,45 Bildpunk-Ganz andere Möglichkeiten ergeben sich hingegen, ten/mm ergibt, was einer Abmessung von wenn man von einem schon seit langem bekannten 0,41 X 0,41 mm und einem Flächeninhalt von Mischverfahren und Bildtelegraphieverfahren aus- 0,166 mm² für einen Bildpunkt entspricht. Die Zeilengeht, welche beide der Fernschreibtechnik entlehnt io dichte beträgt ebenfalls 2,45 Zeilen/mm. Dieses Bildsind, raster ist nach heutigen Begriffen als ziemlich grob In der Fernschreibtechnik werden die Buchstaben, anzusehen, was durch die Forderung nach nicht zu Ziffern und Zeichen bekanntlich in einem Binärkode langen Abtast- und Übertragungszeiten begründet mit 32 Stufen kodiert und als Fünfer-Gruppen von war. Das zu übertragende Bild wird dabei in üblichei Impulskombinationen übertragen, wobei durch ein 15 Weise auf eine rotierende Trommel aufgespannt und sinnreiches Umschalteverfahren diese Kodekombina- photoelektrisch m Schraubenlinien abgetastet. Die in tionen zweideutig sind, so daß man mit ihnen der Photozelle ausgelösten schwankenden Photo-64 Zeichen darstellen kann. ströme steuern nach einer primitiven Quantisierung Zur Verschlüsselung der Kodeimpulskombina- mittels Schwellenwertschaltungen fünf Übersetzertionen bedient man sich, insbesondere bei kommer- 20 relais, die eine Lochstanze betätigen, welche die ziellen Verbindungen, schon seit langem eines sehr quantisierten und kodierten Bildamplituden Bildeinfachen Verfahrens, welches darin besteht, daß punkt für Bildpunkt in einen Lochstreifen stanzt, der man die einzelnen Klarimpulse der Impuiskombina- mit der Bildpunktabtastgeschwindigkeit transportiert tionen mit von einem Schlüsselimpulsgenerator takt- wird. Der Lochstreifen wird z. B. mittels eines gleich gelieferten Schlüsselimpulsen paarweise 25 Schnelltelegraphen gesendet und im Empfänger mitmischt, derart, daß gemäß den Vernamschen Vor- tels eines Lochstreifenempfängers reproduziert. Die zeichenregeln die Mischung oder Überlagerung Dekodierung geschieht mittels eines sehr einfachen gleichartiger Impulse (an- oder abwesender) die eine, optischen Rückübersetzers. Durch die Anzahl und ungleichartiger Impulse (an- und abwesender) die Position der Löcher der einzelnen Lochkombinaandere Impulsart ergibt, wofür es zwei gleichwertige 30 tionen wird die Austrittshelligkeit einer die Loch-Möglichkeiten gibt. Die resultierenden verschlüssel- kombinationen durchstrahlenden Lichtquelle unten Impulse und deren Kombinationen gehen als mittelbar gesteuert, und das gesteuerte konzentrierte Geheimimpulse bzw. Geheimkombinationen über den Austrittslichtstrahlenbündel zur photographischen Übertragungskanal. Die Entschlüsselung, das ist also Aufzeichnung der Schwärzungsquanten auf lichtempdie Rückmischung, geht in derselben Weise wie die 35 findlichem Papier oder Film unmittelbar verwendet. Verschlüsselung unter Verwendung derselben Schlüs- Durch Kombination des bekannten Vernamschen selimpulse nach denselben Vorzeichenregeln vor sich. Fernschreib-Verschlüsselungsverfahrens mit dem Durch die paarweise erfolgende Mischung der einzel- Bartlane-Bildkodierungs-Verfahren ergibt sich nun nen Impulse, die in Anlehnung an die Gruppen- ein sehr wirksames Ver- und Entschlüsselungsvertheorie mitunter als symbolische Multiplikation be- 40 fahren, welches erfindungsgemäß darin besteht, daß zeichnet und notiert wird, ist auch ein Mischgesetz eine bestimmte Anfangszuordnung zwischen den (bzw. zwei) für die vollständigen Impuiskombina- quantisierten Bildamplituden und den Kodeimpulstionen definiert, welches bemerkenswerte Symmetrie- kombinationen in beim Sender und Empfänger Übereigenschaften wie Kommutativität und Involutorität einstimmender Weise nach einem Schlüssel laufend hat und außerdem die Gruppeneigenschaften genießt. 45 geändert wird.

Die Schlüsselimpulse werden durch einen peri- Nach einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens odischen oder unperiodischen, sinnvollen oder sinn- werden zuerst die Klarbildamplituden mit Schlüssellosen Schlüssellochstreiien geliefert, der abgetastet amplituden gemischt und sodanr» die Geheim- und entweder durch Betätigung der Tasten der Fern- amplituden kodiert.

schreibmaschine weitertransportiert wird, oder der 50 Nach einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsbei Lochstreifenbetrieb synchron mit dem Klarloch- gedankens werden zuerst die quantisierten Klarbildstreifen transportiert wird. Die Mischung geschieht amplituden kodiert und sodann die Klarimpulskomdurch ein sogenanntes Mischtor, welches aus Relais binationen mit Schlüsselimpulskombinationen ge- oder Transistoren bestehen kann, und das, als »Zwil- mischt.

lingskopf« bekannt, in vielen Fernschreibmaschinen 55 Nach einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungseingebaut ist. gedankens werden zunächst die Klarbildamplituden Schon vor längerer Zeit haben Bartholomew mit Schlüsselamplituden nach einem ersten Gesetz und McFarla.ne ein Kodierungsverfahren für die gemischt, sodann die Geheimamplituden kodiert und Halbtonbildtelcgraphie geschaffen, welches unter der anschließend die Geheimimpulskombinationen mit Bezeichnung »Bartlane«-System bekanntgeworden 60 Schlüsselimpulskombinationen nach einem zweiten ist. Die kontinuierliche Skala der Helligkeits- bzw. Gesetz abermals gemischt.

Schwärzungsabstufungen wird dabei durch Quanti- Das von der Fernschreibverschlüsselung her be-

sierung in 32 diskrete Helligkeits- bzw. Schwärzungs- kannte Mischverfahren gemäß den Vernamschen

stufen unterteilt, so daß der kontinuierliche Graukeil Vorzeichenregeln hat sich als sehr wirksam und

durch einen Stufengraukeil angenähert wird. Die 32 65 sicher gegen unbefugte Entschlüsselung erwiesen,

diskreten Tönungsamplituden werden in einem fünf- wenn es dahingehend verallgemeinert wird, daß die

stelligen Binärkode kodiert und die Kodekombina- Mischung der Impulskombinationen nicht lmpuls-

tinnen als Lochkombinationen in einen Lochstreifen weise nach den Vernamschen Vorzeichenregeln, son-

dem kombinationsweise nach einer beliebigen eindeutig umkehrbaren Mischfunktion erfolgt. Dieses verallgemeinerte Mischverfahren kann noch weiter verallgemeinert werden, indem die bis dahin feste Mischfunktion laufend zeitlich verändert wird. Für die Erzeugung zeitlich veränderlicher Mischfunktionen sind geeignete Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen worden.

Was die für eine gute Bildwiedergabe erforderliche Schwärzungsstufenzahl anbetrifft, so haben psychologische Versuche an einer großen Anzahl von Versuchspersonen ergeben, daß die Grenze des Auflösungsvermögens des menschlichen Auges für diskontinuierliche Graukeile bei etwa 25 bis 30 Schwärzungsstufen liegt, d. h., daß bei dieser Höchstanzahl von Stufen zwischen tiefstem Schwarz und hellstem Weiß die Grenzen zweier aufeinanderfolgender Stufen gerade noch unterschieden werden können, und daß bei einer noch größeren Stufenanzahl der diskontinuierliche Graukeil als kontinuierlich empfunden wird. Das Unterscheidungsvermögen hängt von der Beleuchtung ab, und bei den Versuchen ist eine definierte Normal(Tageslicht)beleuchtung zugrunde gelegt worden. Weiter hat sich gezeigt, daß das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges i:i den hellen Teilen des Graukeiles größer als in den dunklen Teilen ist, so daß also bei dem oberhalb 50% Grau liegenden Teil des Graukeils mehr Stufen als unterhalb dieser Grenze unterschieden werden können.

Für eine befriedigende Bildwiedergabe sind 32 Stufen im allgemeinen durchaus ausreichend. Für höchste Ansprüche muß man dagegen auf 64 Schwärzungsstufen übergehen. Dies gilt z. B. dann, wenn sehr allmählich verlaufende Tonwertübergänge mit ausgesprochener Strukturarmut wiedergegeben werden sollen.

Die Vorteile des Puls-Code-Modulations-Ubertragungsverfahrens (PCM) als Zeitmultiplex gegenüber dem klassischen trägerfrequenteu Übertragungsverfahren sind dem Fachmann bekannt, vor allem bei Kurzwellenverbindungen, bei denen bekanntlich wegen der starken Schwunderscheinungen eine amplitudengetreue Übertragung wenigstens zeitweise nicht möglich ist. Bei der PCM braucht nur noch die An- und Abwesenheit von Impulsen gleicher, im übrigen aber beliebiger Amplitude, im Empfänger unterschieden werden zu können, weil der Nachrichtenträger nicht mehr die Amplitude, sondern die Impulskonfiguration ist. Der Störabstand ist wesentlich geringer als beim trägerfrequenten Verfahren, und es gelingt bei einem Störabstand von etwa 2 noch eine einwandfreie Übertragung durchzuführen.

Während bei der konventionellen Trägerfrequenztechnik die Mehrfachausnutzung durch Staffelung der einzelnen Nachrichten nach der Frequenz geschieht, wird bei der PCM die Mehrfachausnutzung durch zeitliche Staffelung der einzelnen Nachrichten (z. B. Ferngespräche) bewirkt. Im Gegensatz zum Trägerverfahren, wobei alle Übertragungskanäle gleichzeitig mit Nachrichten belegt sind, befindet sich bei der PCM in jedem Augenblick nur ein einziges Nachrichtenelement in einem einzigen Ubcrtragungskanal. Daher ist hier die Erscheinung des Ubersnrechens weniger kritisch. Da an jeder Stelle des Oberiragungsweges, sei es in einem Verstärkeramt oder in einer Relaisstelle, eine Regeneration der Impulse, d. h. eine Neubildung des Nachrichteninhalts, stattfinden kann, so tritt keine Addition der Störamplituden über den gesamten Übertragungsweg ein, d. h. keine Verringerung der Übertragungsgüte durch Aneinanderreihen von Vcrstärkerfeldlärigen.
Die Nachteile der PCM bestehen in dem größerer apparativen Aufv, and gegenüber der Trägerfrequenztechnik und in dem größeren Bandbireitenbedarf. welcher bei einem r-stelligen Kode das r-fache desjenigen beim trägerfrequenten Verfahren beträgt und

ίο mit Bandbreitenluxus bezeichnet wird. Bei m Nachrichten (Kanälen) mit je der Frequenzbandbreite J beträgt die bei der PCM erforderliche Bandbreite in r f.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbei-

spiele der Erfindung in Blockschaltbildern dargestellt.

Fig.l und 2 zeigen eine Sende- und Empfangsanlage für verschlüsselte Bildtelegraphie für je einen Kanal, wobei die Mischung zwischen den Klarkode-

zeichen und den Schlüsselkodezeichen wie bei de: Fernschreibverschlüsselung impulsweise erfolgt.

F i g. 3 und 4 zeigen eine Sende- und Empfangsanlage für verschlüsselte Bildtelegraphie für je einer Kanal, wobei die Mischung zwischen den Klaras impulskombinationen und den Schlüsselimpulskombinationen nach einem beliebigen Mischgesetz kombinationsweise erfolgt.

Fig. 5 und 6 zeigen je eine Kodelochplatte einei Kodierröhre, und zwar Fig. 5 für den normaler

Binärkode und F i g. 6 für den Goodall-Kode.

In F i g. 1 ist 1 ein Bildsender für Halbtonbilder, der in bekannter Weise aus einer rotierenden Trommel besteht, auf der die zu übertragende Bildvorlage, meistens eine Schwarz-Weiß-Photographie, aufge-

spannt ist, weiche durch eine photoelcktrische Abtasteinrichtung punkt- und zeilenweise in einer Schraubenlinie oder in gleichabständigcn Kreisen abgetastet wird. Zu diesem Zweck führt das Abtastsystem parallel zur Trominelachse längs den Trom-

melmcintellinien eine kontinuierliche oder nach jedei Trommelumdrehung eine schrittförmige Vorschubbewegung relativ zur Trommel aus. Je nach dem gewählten Modul ergibt sich eine Abtastliniendichte von 5 bis 10 Linien pro Millimeter. Dem entsprich!

eine ebenso große Bildpunktdichte innerhalb einei Bildlinie von 5 bis 10 Bildpunkten pro Millimeter. Die Abtastgeschwindigkeit beträgt bei den kleiner Modulen etwa 40 cm/sec und bei den großen Modulen etwa 20 cm/s:ec. Dem entspricht eine fast kon stante Übertragungsgeschwindigkeit von rund 200C Bildpunkten pro Sekunda (2000 Baud) oder eim Bildfrequenz von 1000 Hz, wenn angenommen wird daß ein abwechselnd aus schwarzen und weißen Bildelementen bestehendes Raster mit einem Rastpunktabstand von 0,1 bis 0,2 nim mit den oben angegebenen Geschwindigkeiten abgetastet wird. Die niederfrequente Signalbandbreiüe beträgt demnach be den handelsüblichen Bildübertragungsgeräten runc 1000 Hz.

Die Flächenablastgechwindigkeit ist bei konstante! Bildfrequenz dem Quadrat der Abtastliniendicht« umgekehrt proportional. Sie bewegt sich etwa zwi sehen 0,2 und 0,8 cm²/sec. Die Übertragungszeit dei üblichen Bildformats von 16,5 X 20 cm schwankt jf

~5 nach der Abiasil iniendichte zwischen 7 und 28 Mi nuten,.

Im Tiefpaßfilter 2 wird das Bildsignal auf die festi Bandbreite /= 1000 Hz beschnitten und nach Ver

Stärkung im Bildverstärker 3 in der Tonwertumkehrstufe 4 einer Tonweitumkehr unterworfen Diese ist erforderlich, da die Photozelle des Abtastsystems die Helligkeiten (Transparenzen) der Bildpunkte ermittelt, mithin die Bildamplitude der Helligkeit proportional ist, während die Schreibiampe des Bildempfängers, die durch das Bildsignal ausgesteuerte wird, Schwärzungen aufzeichnet. Daher müssen, abgesehen von den Fällen, wo von einem positiven Bild ein negatives Bild, oder umgekehrt, aufgezeichnet werden soll, die abgetasteten Helligkeiten der Bildpunktc in Schwärzungen umgewandelt werden. Dies geschieht in einfacher Weise dadurch, daß das positive Bildsignal von einer konstanter. Spannung, die gleich dem Weißpegel ist, subtrahiert wird. Die Wirkung ist dieselbe, als ob anstatt des positiven Bildes sein Negativ (genauer: sein komplementäres Bild) abgetastet würde. Die Tonwertumkehrstufe kann anstatt in den Sender ebensogut auch in den Empfänger verlegt werden.

Auf die Tonwertumkehrstufe folgen jetzt zunächst diejenigen Vorrichtungen, die von der Puls-Code-Modulation her bekannt und zu deren Durchführung erforderlich sind.

Zunächst wird durch den rotierenden oder elektronischen Abtaster 5 das Bildsignal kurzzeitig und periodisch mit der doppellen höchsten Signalfrequenz, also mit 2/ = 2000 Hz, abgetastet. Durch diese periodische Signalprobenentnahme wird das kontinuierliche Bildsignal durch eine endliche Anzahl zeitlich äquidistanter diskreter Amplitudenwerte ersetzt. Nach dem Shannonschen Abtasttheorem der Nachrichtentechnik ersetzt diese Folge aus diskreten Amplitudenwerten das kontinuierliche Signal ohne Informationsverlust vollständig, vorausgesetzt, daß das Signal auf eine bestimmte Frequenzbandbreite (/) beschränkt ist, was praktisch wohl immer der Fall ist, und daß das Signal mit einer Frequenz abgefragt wird, die mindestens das Doppelte (2/) der Signalbandbreite beträgt. Schickte man dieses aus den diskreten Amplitudenwerten bestehende Signal durch einen Tiefpaß mit der Grenzfrequenz/, so würde man an seinem Ausgang das kontinuierliche ursprüngliche Signal amplitudengetreu zurückerhalten.

Meistens werden anschließend die Signalproben einer logarithmischen Kompression nach dem Gesetz y= In(I + vx) unterzogen, worin ν der Verzerrungskoeffizient ist. Hierdurch wird der Klirrfaktor nahezu unabhängig von der Amplitude. Da nämlich die Annäherung der Bildsignalkurve durch eine Treppenkurve nicht beliebig fein unterteilt sein kann, wird unterhalb einer bestimmten Amplitude im Bereich der kleinen Amplituden entweder keine Amplitude übertragen, oder die Übertragung gelingt nur unvollständig. Hieraus folgt, daß der Klirrfaktor mit kleiner werdender Amplitude ansteigt. Werden die Amplituden nun logarithmisch kGrnpnrn;crt, so werden die kleinen Amplituden nicht mehr benachteiligt und dadurch an der Übertragung beteiligt, die großen Amplituden hingegen zusammengedrängt.

Auf den Abtaster 5 folgt der Haltekreis 6, der im wesentlichen ai's einem Kondensator besteht, der den abgefragten impulsförmigen Amplitudenwert über die ganze Abfrageperiode T = Vi/ festhält und welcher durch einen Entladeiffipüis am Ende der Abfrage- $5 periode wieder entladen wird. Die abgefragten diskreten Signalmomentanwerte sind zur Kodierung in einem binären Kode noch nicht geeignet, da sie jeden möglichen Wert innerhalb des Signalpegels haben können, die Kodierung aber nur endlich viele verschiedene Amplitudenwerte voraussetzt. Daher v/erden die abgefragten Amplitudenwerte in der Quantisierungsvorrichtung 9 quantisiert. Dies bedeutet, daß der Signalpegel in eine endliche Anzahl Stufen zerlegt wird, die gleich der Anzahl /1 = 2' der Kodezeichen eines r-stelligen binären Kodes ist. Die Amplitudenwerte, die im allgemeinen irgendwo zwischen den Quantenstufen liegen werden, werden durch die ihnen zunächst liegenden Amplitudenquanten ersetzt. Bei Amplitudenwerten, die genau in der Mitte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Quantenstufen liegen, überläßt man es dem Zufall der Quantisierungsvorrichtung, die in diesen Fällen labil wird, ob sie durch das nächstniedrigere oder nächsthöhere Amplitudenquant ersetzt werden. Durch die Quantisierung ergibt sich eine Verzerrung der Amplitudenquanten gegenüber den ursprünglichen Amplitudenwerten, die als Quantisierungsverzerrung bekannt ist, indem bei jedem Amplitudenwert, der nicht zufällig ein Quant ist, ein Fehler von höchsten einer halben Quantenscufe begangen wird. Dieser Fehler ist um so kleiner, je größer die Anzahl der Quantenstufen ist. Nach der Quantisierung werden die Amplitudenquanten in der Kodierungsvorrichtung 10 kodiert. Wenn die η Amplitudenquanten nach aufsteigenden Werten geordnet werden, so kann man sie durch die ersten /1 natürlichen Zahlen numerieren (abzählen), wobei für η zweckmäßigerweise eine Potenz von 2 gewählt wird. Schreibt man diese natürlichen Zahlen h mit Hilfe der beiden Ziffern 0 und 1 in dyadischer Schreibweise, also als eine Summe aufeinanderfolgender Potenzen von 2:

h = a„2o + β, · 2i + ... 4- a_e ■ 2_e + ... + a_r_, · 2^,

wobei die Vorzahlen a_L, nu die Werte 0 oder 1 haben können, und r — ²log η ist, stellt man ferner die Ziffer 0 durch die Abwesenheit und die Ziffer 1 durch die Anwesenheit eines Impulses immer gleicher Amplitude dar, so kann man die ersten η natürlichen Zahlen und damit die η Amplitudenquanten als Impulskombinationen eines r-stelligen Kodes elektrisch darstellen und übertragen.

Es sind eine Anzahl Vorrichtungen zur Quantisierung und Kodierung bekannt. Am elegantesten sind die elektronischen Kodierröhren, da sie die Quantisierung und Kodierung gleichzeitig in einem einzigen Gerät vorzunehmen gestatten. Eine Kodierröhre is1 eine Kathodenstrahlröhre, die außer den üblicher Ablenkeinrichtungen ein Fanggitter, ein Quantisierungsgitter, eine Lochplatte für die Kodierung und an Stelle des Bildschirms eine als Auffangplatte ausgebildete Anode aufweist. Auf der Lochplatte (F i g. 5, 6) sind die binären Zeichenkombinationer durch ausgestanzte Löcher und Zwischenräume dargestellt. Die abgefragten Signalmomentanspannungen die durch den Haltekreis 6 über die Abfrageperiod( festgehalten werden, werden an das Plattenpaar füi die vertikale Ablenkung (y) des Kathodenstrahls an gelegt, wodurch der Kathodenstrahl aufwärts linki des durchlöcherten Teils der Lochplatte abgelenk wird, und zwar um eine Strecke, die der angelegtei Spannung proportional ist- Sodann wird der Strah mit Hilfe des Quantisierungsgitters genau in dii Lochreihe geführt, die der abgelenkten Stellung de Kathodenstrahls am nächsten liegt. Nach der Quanti

sierung wird der Kathodenstrahl, der jetzt genau in Höhe eines Drahtes des Quantisierungsgitters liegt, durch eine aus dem Sägezahngenerator 11 stammende Spannung, die an das Plattenpaar für die horizontale Ablenkung (x) des Kathodenstrahls gelegt wird, horizontal von links nach rechts abgelenkt. Hierauf wird der Strahl durch eine Dunkelsteuerung unwirksam gemacht und in seine Ausgangsstellung links der Lochspalten zurückgekippt. Gleichzeitig wird der Kondensator des Haltekreises 6 durch einen Entladeimpuls entladen, wodurch der Strahl vertikal abwärts in seine Nullage zurückgekippt wird. Während der horizontalen Ablenkung über eine Lochreihe gehen durch die Löcher der Lochplatte Elektronen hindurch, die von der Anode aufgefangen werden und eine binäre Impulskombination liefern. Da unter den abgefragten Signalspannungen noch alle Werte innerhalb des Signalpegels vorkommen können und da der Kathodenstrahl einen endlichen Querschnitt hat, wird es in der Regel vorkommen, daß der Strahl zwischen zwei Lochreihen der Lochplatte auftrifft und auf diese Weise beide Lochreihen gleichzeitig abtastet, wodurch keine eindeutige oder eine falsche Impulskombination ausgelöst würde. Wenn der Elektronenstrahl auf einen Draht des Quantisierungsgitters trifft, so werden aus ihm Sekundärelektronen herausgeschlagen und durch das davorliegende Fanggitter abgesaugt. Der Gitterstrom ist größer, wenn die Strahlmitte direkt auf den Draht trifft, und kleiner, wenn die Strahlmitte zwischen zwei benachbarten Drähten liegt. Die Gitterströme werden auf den Ablenkverstärker für die vertikale Strahlablenkung zurückgekoppelt, was zur Folge hat, daß der Elektronenstrahl von den Gitterdrähten festgehalten wird und nur die Abienkbahnen längs dieser Gitterdrähte stabil sind. Alle abgefragten Signalspannungen, die sich um weniger als die Differenz zweier aufeinanderfolgender Quantenstufen von einer Quantenstufe unterscheiden, werden auf diese Weise in die dieser Quantenstufe entsprechende Quantenspannung übergeführt und geben zu einer Impulskombination Anlaß, die dieser Quantenstufe zugeordnet ist.

Bei der Puls-Code-Modulation ist es üblich, die Zuordnung der Impulskombinationen zu den Amplitudenquanten so zu wählen, daß die aus der Besetzung der r Inipulsstellen des Binärkodes durch Addition von deren Stellenwerten

(2», 2i, 22,..., 2'-i)

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resultierende Summe gleichsinnig mit dem quantisierten Amplitudenwert wächst und abnimmt. Der Grund hierfür ist, daß sich die auf die erwähnte Weise zugeordneten Impulskombinationen besonders einfach dekodieren lassen. An und für sich sind aber auch andere Zuordnungen denkbar, indem man den nach aufsteigenden Werten geordneten Amplitudenquanten irgendeine feste Permutation der nach aufsteigenden Werten geordneten Impulskombinationen zuordnet. Indessen wird die Dekodierung der Impulskombinationen bei solch einer willkürlichen Zuordnung komplizierter. Ordnet man die Impulskombinationen in natürlicher Weise nach den ersten η = 2^r natürlichen Zahlen, die sie darstellen, so bemerkt man, daß sich zwei aufeinanderfolgende Impuls kombinationen im allgemeinen in mehr als einer Stelle voneinander unterscheiden. Kommt durch irgendeine Störung bei einer Impulskombination an

einer Stelle, wo gegenüber der nachfolgenden oder der vorangehenden Impulskombination ein Impulswechsel stattfindet, fälschlich ein Impuls hinzu, oder fällt ein Impuls aus, so stellt die durch die Störung veränderte Kombination im allgemeinen einen völlig anderen Zahlenwert dar, der an einer ganz anderen Stelle der natürlichen Reihenfolge steht. Das Hinzufügen oder Weglassen eines Impulses an der (i'-l)· Stelle einer r-slelligen Kodeimpulskombination [die erste Stelle links ist die 0., die letzte Stelle rechts ist die (r- 1). Stelle], bei der ein Impulswechsel stattfindet, hat eine Änderung des zugeordneten Zahlenwertes um eine Einheit des Stellenwertes 2"-i dieser (« - 1). Stelle zur Folge. Diese Änderung kann im Höchstfall bei der Stelle mit dem höchsten Stellenwert n/2 = 272 = 2'"» Einheiten betragen.

Man kann nun nach einem von Good all vorgeschlagenen Kode die Impulskombinationen durch eine bestimmte Permutation ihrer natürlichen Reihenfolge so anordnen, daß sich zwei aufeinanderfolgende Kombinationen stets nur an einer einzigen Stelle voneinander unterscheiden, so daß das fälschliche Hinzufügen oder Weglassen eines Impulses an der Stelle, wo der Wechsel gegenüber der vorangehenden oder nachfolgenden Inipulskombination eintritt, stets nur eine Änderung des zugehörigen Zahlenwertes um eine Einheit der Stelle mit dem niedrigsten Stellenwert (20 -= 1) hervorruft, unabhängig davon, an welcher Stelle die Änderung stattgefunden hat. Im übrigen kann man aus dem Goodal!-Kode durch zyklische Permutationen n-\ = 2'-l weitere Kodes gewinnen, welche dieselbe Eigenschaft haben.

Wegen dieser Eigenschaft des Goodall-Kodes kann m einer Kodierröhre, die eine dem Goodall-Kode entsprechend gestanzte Kodelochplatte aufweist, die Quantisierung und damit auch das Fanggitter, das Quantisierungsgitter und die Rückkopplung entfallen, uenn _wenn der vertikal abgelenkte Kathodenstrahl eine Mellung einnimmt, die sich dicht an der Grenze zweier aufeinanderfolgender Quantenstufen befindet, so betragt die Unsicherheit der bei der horizontalen Ablenkung des Kathodenstrahls durrh ihn ausgelosten Impulskombination höchstens einen Impuls an nur einer Stelle, die Unsicherheit des zugeordneten Amplitudenquants also nur höchstens eine Quantenstute, unabhängig davon, an welcher Stelle die Un-^SlT""i^uu"""' wahrend bei einer nach dem normalen Binarkode gestanzten Kodelochplatte ohne Quantisierung durch den horizontal abgelenkten Kathodenstrahl eventuell eine völlig falsche Impulskomb,nat,on ^ausSelöst werden könnte, der ein Amplitudenquant zugeordnet wäre, welches sich um Γη T ^{= 272} Einheiten von der zu kodieren-

AU η^mp!'.^tude unterscheiden könnte. Allerdings ist Jjf Jekodierung des Goodall-Kodes nicht so einfach wienie des üblichen Binärkodes.

^e Handelsüblichen Kodierröhren für die Überragung von Sprache im PCM-Verfahren, die sowohl rLnv^n0nnalen Binärkode als auch für den 7,?ir S^{de erhä}'tl'ch sind, verwenden einen 2 Λ" ^Bl"^ärkGde mit η == 2' = 128 Amplitudenstufen (einschließlich der Amplitude Null), also mit /Lochspalten und 128 Lochreihen. Durch die Ge- »lauung aer Kode-Lochnlatien bi<*-t -^h "" erstes, -n1 sicn bekanntes, sehr elegantes Verfahren zur Verscniusselung an, das ohne zusätzlichen Aufwand in aer Kodierrohre selbst vorgenommen werden kann, und eine laufende Veränderung der Zuordnung der

Kodeimpulskombinationen zu den Bildamplituden gestattet. Zu diesem Zweck werden den Bildamplituden Schlüsselamplituden additiv überlagert, die aus demselben Pegelbereich wie die Bildamplituden stammen und die einem besonderen Schlüsselamplitudengenerator entnommen werden. Die Summenamplituden werden auf die Platten für die vertikale Ablenkung des Kathodenstrahls gegeben, und es wird dadurch eine Addition modulo 2^r erhalten. Die Geheimamplituden gehören demselben Signalpegelbereich wie die Klaramplituden an, liefern aber im allgemeinen kein stetig veränderliches Nachrichtensignal mehr.

Zum besseren Verständnis dienen die Fig. 5 und 6, in denen je eine Lochplatte für den Fünfer-Kode mit η = 2' = 32 Amplitudenstufen (einschließlich der Amplitude Null), und zwar in Fig. 5 für den normalen Binärkode und in F i g. 6 für den Goodall-Kode, dargestellt ist. Mit Rücksicht auf die später noch zu besprechende Durchführung der Dekodierung sind die Lochspalten so angeordnet, daß sie Impulskombinationen liefern, die gegenüber der dyadischen Schreibweise (niedrigster Stellenwert rechts, höchster Stellenwert links) seitenverkehrt sind, so daß also die erste Impulsstelle links den niedrigsten Stellenwert (2° = 1) und die letzte Impulsstelle rechts den höchsten Stellenwert (2^r~>) hat, wobei angenommen wird, daß der Kathodenstrahl vertikal ¹^n links unten nach links oben und horizontal von links nach rechts abgelenkt wird. Die Löcher jeder folgenden Spalte sind immer doppelt so hoch wie die der vorangehenden und haben den doppelten Abstand voneinander. Mittels der Ziffern 0 und 1 (0 = Nichtloch = Nichtimpuls, 1 = Loch = Impuls) sind die entsprechenden seitenverkehrten dyadischen Schreibweisen der einzelnen Impulskombinationen eingetragen. Zwischen den beiden Kodelochplatten sind die zugeordneten Amplitudenquanten, von 0 bis 31 numeriert, angeschrieben. Da für die Bildübertragung, wie bereits erwähnt, im allgemeinen 32, im Höchstfall aber 64 Amplitudenstufen (einschließlich der Amplitude Null) ausreichend sind, werden bei einer Kodierröhre mit einer Lochplatte für den Siebener-Kode (128 Amplitudenstufen) die beiden letzten Lochspalten rechts bzw. die letzte Lochspalte rechts nicht benötigt. Dies wird dadurch erreicht, daß man der Sägezahnamplitude für die horizontale Ablenkung einen Wert gibt, der nur zu einer Ablenkung des Kathodenstrahls bis einschließlich zur fünften bzw. sechsten Lochspalte führt. Denkt man sich die sechste und siebente bzw. die siebente Lochspalte weggelassen, so erscheint in F i g. 5 der um zwei Stellen bzw. um eine Stelle verminderte Binärkode viermal bzw. zweimal übereinander. Begrenzt man nun den Summenpegei derart, daß er eine maximale vertikale Ablenkung über 64 bzw. alle 128 Lochreihen liefert, wobei sich sowohl der Bildpegei als auch der Schlüsselpegel über 32 bzw. 64 Lochreihen erstreckt, so erhält man bei der Lochplatte nach F i g. 5 eine Addition von Bild- und Schlüsselampiltuden modulo 32 bzw. 64. Bedeutet K die quantisierte Klaramplitude (Bildamplitude), S die quantisierte Schlüsselamplitude und G die quantisierte Geheimamplitude, so erhält man, fails Ätis'i'- i,

also allgemein

G₁ = K + S mod. 2^r,

d. h. als Geheimamplitude eine Summenamplitude, die auf den Pegelbereich der Klar- oder Schlüsselamplituden reduziert ist.

Etwas anders verhält es sich hingegen bei einer Kodelochplatte (Goodall-Kode) nach F i g. 6. Wenn man sich hier die sechste und siebente bzw. die siebente Lochspalte wegdenkt, so erscheint der um zwei Stellen bzw. eine Stelle verminderte Goodall-Kode in beiden Fällen an der horizontalen Mittellinie zwischen der 63. und 64. Lochscheibe gespiegelt, bei dem um die letzten beiden Stellen verminderten Goodall-Kode erscheinen außerdem die beiden durch die Mittellinie getrennten Teile der Kodelochplatte ihrerseits noch einmal an deren Mittellinien zwischen der 31. und 32. und zwischen der 95. und 96. Lochreihe gespiegelt. Begrenzt man nun auch hier den Summenpegel derart, daß er eine maximale vertikale Ablenkung über 64 bzw. alle 128 Lochreihen liefert, wobei sich sowohl der Bildpegel als auch der Schlüsselpegel über 32 bzw. 64 Lochreihen erstreckt, so erhält man bei der Addition von Bild- und Schlüsselamplituden H=" Prnjin7ii_nn (fa* Komolement) der Summenamplitude zu der Amplitude 2^r~ⁱ — 1, also in den vorliefen. .^.1 i^Vispitio^uncn (r = 5 bzw. 6) zur Amplitude 63 bzw. 127. Mit den schon verwendeten Bezeichnungen in Formeln geschrieben erhält man, falls K + S <^2^r-l

G₂ = K + S,

G₂ = 2^r+i-l-

G₁ = K + S,

d. h. als Geheimamplitude eine Summenamplitude, die wieder auf den Pegelbereich der Klar- oder Schlüsselamplituden reduziert ist, aber komplementär zu der Summenamplitude G₁ bezüglich der um 1 verminderten Amplitudenstufenanzahl des verwendeten Kodes (31 bzw. 63) ist.

Ein Zahlenbeispiel soll die Verhältnisse noch deutlicher machen.

Wird ein Fünfer-Kode mit 32 Amplitudenstufen verwendet und beträgt z. B. die Klaramplitude 9, die Schlüsselamplitude 13 Einheiten, so ist die Geheimamplitude in beiden Fällen

G = K+S = 9 + 13 =22, da 22 < 31.

Beträgt aber z. B. die Klaramplitude 23 und die Schlüsselamplitude 29 Einheiten, so ist die Summenamplitude A

A = K + S = 23+29 = 52>31.

Diese wird beim gewöhnlichen Binärkode durch Subtraktion von 32 auf die Geheimamplitude G₁ =52 —32 = 20 reduziert, während sie beim Goodall-Kode durch Bildung der Ergänzung zu 63 auf die Geheimamplitude G₂ = 63 —52= 11 reduziert wird. Die auf diese Weise erhaltenen beiden verschiedenen Geheimarnpiiiuden ergänzen sich aber stets zu 3i. Dies zeigen auch die allgemeinen Formeln, wenn man G₁ + G₂ bildet:

G₁ =

2^r,

Die Addition der Schlüssel- zu den Klaramplituden geschieht in der Additionsstufe 7, in der z. B. die beiden Spannungen hintereinandergeschaltet werden.

Der Schlüsselamplitudengenerator 8 kann in sehr verschiedenartiger Weise ausgeführt sein. So kann er ein stetiges, oder ein diskretes nicht quantisiertes, oder ein diskretes quantisiertes Schlüsselsignal liefern.

Zweckmäßigerweise wird zur Erzeugung der Schlüsselamplituden ein Schlüssellochstreifen verwendet, der allerdings wegen der großen Abtastgeschwindigkeit von 2000 Lochkombinationen pro Sekunde nicht mehr unmittelbar elektromechanisch oder elektro-optisch, sondern nach vorausgegangener Programmierung in Form von Kontaktpotentialkonfigurationen nur noch elektronisch abgetastet werden kann. Die abgetasteten Potentialkonfigurationen werden dekodiert und liefern die diskreten quantisierten Schlüsselamplituden, die in der Additionsstufe 7 zu den Bildamplituden addiert werden. Näheres hierüber wird bei der noch folgenden Beschrei- an bung des Schlüsselimpulsgenerators 16 gebracht, der sich von dem Schlüsselamplitudengenerator 8 nicht wesentlich unterscheidet.

Nach der Quantisierung und Kodierung in den Vorrichtungen 9 und 10 müssen die in der Kodierröhre erzeugten Impulse, die für die weitere Verwendung nicht geeignet sind, geformt oder regeneriert werden. Zu d.esem Zweck werden sie nach genügender Verstärkung durch ein doppelseitiges Amplitudenfilter 12 geschickt, welches aus ihnen dünne Scheibenimpulse konstanter Amplitude in der Nähe der Nulllinie herausschneidet. Die Gewinnung dieser Schei benimpulse stellt eine kombinierte Puls-Längen-(PLM) und Puls-Phasen-Modulation (PPM) dar. Durch die Scheibenimpulse wird jeweils für ihre Dauer das Tor 13 geöffnet, welches eine der Öffnungsdauer proportionale Anzahl normierter Rechteckimpulse aus dem Kodeimpulsgenerator 14 durchläßt, der die Kodeimpulse mit der Frequenz 2 rf und in Phase mit den aus der Kodierröhre stammenden Impulsen erzeugt.

An Stelle der bereits beschriebenen Verschlüsselung durch reduzierte Addition von Schlüssel- zu den Bildamplituden, oder zusätzlich zu dieser, gestattet das PCM-Verfahren eine sehr wirksame weitere Verschlüsselung, die im Prinzip von der Fernschreibverschlüsselung her bekannt ist und ebenfalls eine laufende Änderung der Zuordnung der Kodeimpulskombinationen zu den Schlüsselamplituden gestattet.

Diesem Zweck dient die Mischstufe 15 und der Schlüsselimpulsgenerator 16, der nach irgendeinem Programm eine periodische oder unperiodische, sinnvolle oder sinnlose Folge von Schlüsselimpulsen von derselben Art und im selben Text wie die Kodeimpulse liefert. Die Mischung geschieht z. B. nach den Vernamschen Vorzeichenregeln, welche besagen, daß, wenn die Anwesenheit eines Impulses mit (-I-) und die Abwesenheit in einem Taktintervall mit ( —) bezeichnet wird, das Aufeinandertreffen gleicher Vorzeichen von Bild und Schlüssel das eine, ungleicher Vorzeichen das andere Vorzeichen als Geheimzeichen ergibt, wofür es zwei verschiedene gleichwertige Möglichkeiten gibt, nämlich

Diese Reg^l ist kommutativ, d. h., man kann Klarimpuls und Schlüsselimpuls miteinander vertauschen, und erhält in beiden Fällen denselben Geheimimpuls: G = K-S = S-K. Ferner ist die Zuordnung involutorisch. Aus dem Geheimimpuls erhält man den Klarimpuls nach derselben kommutativen Mischregel:

K = GS = SG.

Die Mischung erfolgt nicht zeichenkombinationsweise, sondern paarweise zeichenelementeweise. Daher kann sie zeitlich nacheinander, so wie die Klar- und Schlüsse impulse nacheinander angeliefert werden, durchgeführt werden. Der impulsweise erfolgenden Mischung entspricht aber eine ganz bestimmte Mischregel der vollständigen Impub.kombinationen, die einige bemerkenswerte Symmetrieeigenschaftsn hat. Diese Mischregel kann man folgcndermaßsn aussprechen. Schreibt man die Impulskombinalion;:n mit Hilfe der beiden Ziffern 0 (Abwesenheit) und 1 (Anwesenheit) in (seitenrichtiger) dyadischer Schreibweise, so besieht die Mischung in der Addition zweier fünfdimensionaler Vektoren, deren Komponenten nun die Worte 0 und 1 annehmen können, Modulo 2. Hat man etwa die beiden Vektoren (1 1011) und (MlOl) mii: den Nummern 27 und 29 Modulo 2 zu addieren, so ergibt sich der Summenvektor zu

(11011)
(11 101)

löö 11 ο),

= -JC - = -

und

■i-x- =■■ -x +

dem die Nummer 6 zuzuordnen wäre, während die arithmetische Addition der beiden Zahlen 27 und 29 zu

27 = 1.1011

29 = 1.1101

56 = 111000

führt. Diese reduzierte Addition ist nicht zu verwechseln mit der bei Gelegenheit der Verschlüsselung der Biüdamplitudcn besprochenen Addition modulo 2^r. Diese würde bei den beider. Zahlen beim Binärkode 56 - 32 == 24 und beim Goodall-Kode 63 -56 = 7 anstatt 6 liefern.

Die Mischs;tuf(! 15 besteht in bekannter Weise aus einem sogenannten Mischtor, einer Kombination aus einem Und- und einem Oder-Tor mit der Wirkung, daß, wenn an beiden Steuereingängen gleichzeitig Spannung oder keine Spannung liegt, der Ausgang Spannung führt, und wenn nur an einem der beiden Steuereingänge Spannung liegt, der Ausgang spannungslos ist, oder umgekehrt.

Der Schlüsselimpulsgenerator 16 kann in mannigfacher Weise ausgeführt sein. Im einfachsten Fall besteht er aus einem unperiodischen Schlüssellochstreifen im Funferkode und fünf Abtasteinrichtungen, wobei der Schlüssellochstreifen mit zufallsverteilten Lochkombinutionen mittels eines Zufallsgenerators hergestellt wird. Die Schlüsselimpulserzeugung ist aber in dieser primitiven Form bei der Bildverschlüsselung nicht durchführbar. Denn es werden pro Sekunde 2000 Lochkombinationen benötigt, was eine Streifentransportgeschwindigkeit von 5 m/sec erfordern würde. Allenfalls ließe sich dies mit Magnetbändern oder -trommeln durchführen, aber der Band- bzw. Trommelvcrbrauch wäre enorm. Wenn solche Schlüssclbänder einige Zeit reichen sollen,

müßten den Chiffrierpartnern dicke Rollen zugestellt werden, deren Wert sehr fragwürdig sein würde, wenn sie verlorengingen oder in unbefugte Hände gerieten. Daher hat man schon vor längerer Zeit Schlüsselverlängerungsvorrichtungen ersonnen, die von einem relativ kurzen, unperiodischen Urschlüssellechstreifen (sogenanntem »I-Wurm«) mit nur einigen Hundert zufallsverteilten Lochkombinationen ausgehen. Dieser Urlochstreifen hat verschiedene Lochspaltenaus der Stufenanzahl des verwendeten Binärkodes und der Anzahl der Vergleichskombinationen, z. B. 32 : 8 = 4, was bedeutet, daß im Mittel jeder vierte Abfrageschritt zu einem Treffer und damit zu einem Schlüsselimpuls führt, was aber nicht etwa heißt, daß das Trefferintervall 4 dominiert. Dabei herrschen die kleineren Trefferintervalle vor. Die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten größerer Trefferintervalle wird immer geringer und nimmt asymptotisch auf Null ab.

längen (parallel zur Längsausdehnung des Streifens), io Da in jede Sekunde 2000 Schlüsselimpulskomüinawelche teilerfremde Zeichenelementeanzahlen (Loch tionen, also beim Fünfer-Kode 10 000 Schlüssel- und Nichtloch) aufweisen, so daß er an seinem einen impulse, zur Verfügung stehen müssen, muß die Ab-Ende treppenförmig abgestuft ist. Die Lochspalten fragefrequenz im Beispielsfall mindestens 40 kHz werden durch eine entsprechende Anzahl von Abtast- betragen. Wegen des unregelmäßigen Auftretens der ein.ichiungei synchron und periodisch abgetastet, so 15 Treffer muß aber aus Sicherheitsgründen die Abdaf sich durch die unterschiedlichen. Längen der fragefrequenz mindestens fünfmal größer sein, also ein :e!rif.n Spalten i;n Laufe der Zeit ei 3S zunehmende etwa 200 kHz betragen. Hierbei wird von den fünf Ve Schiebung der Spalten zueinander ergibt, was zu angelieferten Trefferimpulsen pro Taktintervall jedaierrd wechselnden Impulskomb nationen quer weils nur der erste verwendet. Der Schlüsselimpulszui.i Si reifen in den Abtasteinrichmn ;en Anlaß gibt, 20 generator wird sofort nach Auftreten eines ersten mii einer Periode, die gleich dem Piodukt der Zei- Impulses abgeschaltet und im nächsten Taktintervall ch< nelemenleanzahlen aller Lochspalten ist. Beträgt - - - ·· · .... · ··.: 1

z. ]$. c.ie Länge der Lochspalten im Mittel 100 Lochkonbinationen, was einer Streifenlünge von etwa

25 cm entspricht, so beträgt die Periode rund 25 selnd verwendet werden, das eine für die ungeraden, lOO⁵ == 10¹⁰ Abtastschritte. Diese Periode reicht bei das andere für die geraden Schlüsselimpulsanzahlen.

einer Abtastfrequenz von 2000 Lochkombinationen ... j j

pro Sekunde und bei ununterbrochenem Betrieb etwa

58 Tage oder rund 2 Monate, bei täglich achtstündi- .

gern Betrieb also ein halbes Jahr. Da die periodische 30 e' menten. Bei Verwendung dieses bekannten Ver-Abtastung der Lochspalten bei der großen Abtast- fahrens der »Vergleichsquerabfrage« werden weitere geschwindigkeit nicht mehr zuverlässig elektromechanisch oder elektro-optisch durchgeführt werden kann,
erfolgt sie elektronisch durch Ringzähler, wobei vorher eine Kontaktplatte durch Auflegen des Loch- 35 werden.

Streifens elektrisch in Form von Kontaktpotential- In der Überlagerungsstufe 17 werden den Kode

konfigurationen programmiert wird, die an Stelle der Lochkombinationen abgetastet werden (s. deutsche

Patentschriften 10 95 312 und 1101492). Die Ab- ,

tastung der einzelnen Kontaktspalten erfolgt jeweils 40 eine starre Synchronisierung der verschiedenen lokanicht genau gleichzeitig, sondern beim Fünfer-Kode len Impulserzeuger mit den entsprechenden auf der

Sendeseite herbeizuführen. Für die Synchronisierung kann ϊ.. B. ein weiteres Taktintervall vorgesehen werden, also beim Fünfer-Kode ein sechstes und beim Sechser-Kode ein siebentes, in welchem der Synchronisierungsimpuls untergebracht wird. Dieses Taktintervall wird an den Anfang jeder Taktperiode gelegt, etwa wie der Startschritt beim Fernschreibbetrieb so daß jedesmal mit Beginn einer neuen

gleichsquerabfrage« bedient (s. deutsche Patente 50 Taktperiode von neuem synchronisiert wird. Die syn-10 12 635 und 10 74 630). Hierbei werden nicht die chronisierimpulse macht man, bei gleicher Amplitude abgetasteten Lochkombinationen selbst verwendet, wie die Kodeimpulse, etwas langer_als diese und sondern diese werden mit einer oder mehreren ver- siebt sie im Empfänger durch ein Zeitfilter wieder schiedenen (aber höchstens 31 beim Fünfer-Kode). heraus, indem etwa durch ein KC-Glied mit passenfestgesetzten Lochkombinationen laufend verglichen. 55 der Zeitkonstante eine Spannung aufgebaut wirdmit Bei Übereinstimmung einer abgetasteten mit irgend- einem Schwellenwert, der durch ein Amplitudeneiner der festgesetzten Kombinationen, welches Er- filter abgetrennt wird während die kürzeren Kodeeignis als »Treffer« bezeichnet wird, wird aus einer impuls* nicht zum Aufbau dieses Schwellenwertes im gleichen Takt von einem anderen Generator ge- ausreichen. Durch die H.nzunahme eines weiteren lieferten alternierenden Impulsfolge, die abwechselnd 60 Taktiritervalls tritt allerdings eine geringfügige Bandaus positiven und negtiven Impulsen oder aus an- bildvergrößerung um »/.bzw. /«ein und'abwesenden Impulsen besteht, der im Treffer- Es sind aber in der PCM auch starre Synchro-

Zeitpunkt gerade anliegende Impuls der alternieren- nisiertnaßnahmen bekannt, die ohne Bandbreitenden Folge ausgewählt und zum Verschlüsseln ver- vergrößerung auskommen Verwendet man die Kodewendet. Die »Treffer« treten hierbei zeitlich völlig 65 impulse selbst als Synchronisier.mpulse so treten unregelmäßig auf, so daß sie sich zeitweise sehr diese zwar je nach der Zusammensetzung der einzel· haufen oder sehr spärlich aufrcten können. Die mitt- nen aufeinanderfolgenden ^ImP^u^i?"\^bi;^at'°"^e" """ lere »Trefferhäufigkeit« ist gleich dem Quotienten regelmäßig auf, jedoch in Zcitabstanden, die immer

wieder kurzzeitig eingeschaltet, also intermittierend betrieben. Ferner sind zwei Wechselspeicherelemente für die Schlüsselimpulse erforderlich, die abwech-

Während das eine Speicherelement gefüllt wird, wird das andere gelesen. Im nächsten Taktabschnitt wiederholt sich das Spiel mit vertauschten Speicher-

ICtill WHO UVl " ν Vl giviwiiu^v... *.w~ _o- -■ . .

Taktgeneratoren für die Taktfrequenzen 40 kHz bzw. 200 kHz benötigt, die in Frequenzvervielfachern aus den Taktfrequenzen 2 kHz bzw. 10 kHz abgeleitet

3 —

impulskombinationen Synchronisierimpulse beigemischt, die aus dem Taktgenerator 22 stammen und die im Empfänger wieder abgetrennt werden, um

mit einem zeitlichen Versatz von '/10000 see, damit die Impulse der einzelnen Impulskombinationen zeitlich nacheinander im Takt des Kodeimpulsgenerators 14 zur Verfugung stehen.

Es ist inzwischen ein komplizierteres, dafür aber in chiffriertechnischer Hinsicht wesentlich sichereres Schlüsselverlängerungsverfahren bekanntgeworden, welches sich des Prinzips der sogenannten »Ver-

ein ganzzahliges Vielfaches der kleinen Taktperiode τ= V«r/ zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen des Kodeimpulsgenerators 14 sind. Hat man nun auf der Empfangsseite einen durch eine Stimmgabel oder einen Quarz stabilisierten Muttertaktgenerator von der Eigenfrequenz 2 r f, so kann man diesen durch die unregelmäßig, aber immer phasenrichtig eintreffenden Kodeimpulse zu den jeweiligen Zeitpunkten ihres Eintreffens mitziehen. Die übrigen niedrigeren Taktfrequenzen werden durch Frequenzteilung gewonnen. Die letztere Art der Synchronisierung ist vorzuziehen, da die erste Art durch Einblenden von besonderen Synchronisierimpulsen Hinweise für eine unbefugte Entschlüsselung geben könnte.

Auf die Synchronisierstufe 17 folgt der Tiefpaß 18, der das niederfrequente Frequenzband auf rf beschneidet und die verschlüsselte Signaifunktion von ihren Gleichstromanteilen befreit, wodurch die Kodeimpulse nicht scharf übertragen werden, was ein sehr breites Frequenzband erfordern würde, sondern abgerundet, so daß sie als stetige sekundäre Signalfunktion den Sender verlassen. Im Sendeverstärker 19 wird das Signal auf den erforderlichen Sendepegel verstärkt und sodann auf die Fernleitung 20 gegeben. Bei drahtloser Übertragung wird die verschlüsselte sekundäre Signalfunktion einem hochfrequenten Träger auf moduliert; 20 bedeutet dann die Antenne.

Beim Zeitmultiplex-Übertragungsverfahren, bei dem mehrere Übertragungskanäle für m Nachrichten zeitlich ineinandergeschachtelt sind, ist der Bildsender 1 durch m Bildsender und der Abtaster 5 durch einen Mehrfachabtaster für m Bildsignale ersetzt zu denken, der die m Bildsignale nacheinander periodisch und kurzzeitig mi< einer m-mal größeren Frequenz abtastet. An Stelle einer Quantisier- und Kodierröhre 9/10 werden deren zwei benötigt, eine für die ungeraden und die andere für die geraden Kanalanzahlen. Die periodische Umschaltung von einer auf die andere Röhre geschieht eingangs- und ausgangsseitig durch zwei rotierende oder elektronische Schalter. Bei Zeitmultiplex multipliziert sich die Bandbreite r · / für einen Kanal mit der Anzahl m der Kanäle; die erforderliche Bandbreite beträgt also mrf, und der Bandbreitenluxus ist r gegenüber dem trägerfrequenten Übertragungsverfahren.

Die taktgerechte Steuerung aller Teile der Sende- und Verschlüsselungsanlage erfordert einen zentralen Taktgeber 22 mit der Frequenz 2 / = 2000 Hz, aus der durch den Frequenzvervielfacher 23 die Taktfrequenz 2rf = 1OkHz und eventuell weitere höhere Taktfrequenzen hergeleitet werden, je nach Beschaffenheit des Schlüsselamplitudengenerators 8 und des Schlüsselimpulsgenerators 16. Über die Leitung 25 wird der Abtaster 5, üer Haltekreis 6, der Schlüsselamplitudengenerator 8, der Sägezahngenerator 11 für die Kodierröhre 9/10, der Kodeimpulsgenerator 14, der Schlüsselimrulsgeneratoi' 16 und die Synchronisiervorrichtung 17 mit der Taktfrequenz 2/gesteuert. Über die Leitung 26 wird zusätzlich der Kodeimpulsgenerator 14 und der Schlüsselimpulsgenerator 16 mit der Taktfrequenz 2 rf gesteuert.

Für das Inbetriebsetzen des Senders und des Empfängers vom Sender aus ist der Signalgeber 21 vorgesehen. Das Starten geht in der üblichen bekannten Weise vor sich, daß ein Startknopf etwa 1 see lang gedrückt wird, wodurch ein Startsignal ausgelöst wird, welches über Leitung 27 den Antriebsmotor des Bildsenders 1 und über Leitung 28 den Muttertaktgenerator 22 einschaltet Gleichzeitig gelangt da-Startsignal über die Leitung 29 den Tragerfrequenzgenerator 24, wo es je nach der Übertragungsart eine ton- oder hochfrequente Wechselspannung auftastet und über den Übertragungskanal 20 zum ferner Empfänger, in welchem gleichzeitig der Antriebsmotor des Bildempfängers und der empfangerseitige Muttertaktgenerator eingeschaltet wird. Die Sender- und Empfängerbildtrommel werden in die Phasenw lage gedreht, in welcher sie durch die Haltevornchtungen festgehalten werden. Nach Loslassen dei Starttaste verschwindet das; Startsignal, una es wird dadurch automatisch nach kurzer Zeit ein kurzes Nachsignal ausgelöst, welches im Sender und Empfänger die Bildtrommeln gleichzeitig freigibt und gleichzeitig über Leitung 29 den Schlusselamplitudengenerator 8, den Sägezahngenerator 11, den Kodeimpulsgenerator 14 und den Schlüssel impulsgenerator 16 im Sender und Empfanger von den ao gleichen verabredeten und eingestellten Anfangsstellungen aus einschaltet, womit der verschlüsselte Übertragungsbetrieb synchron und konphas in beiden Stellen beginnt.

In F i g. 2 ist die Empfangsanlage dargestellt. Vom Übcrtragungskanal 20 (Fernleitung oder Antenne) gelangt das verschlüsselte Bildsignal nach eventueller Demodulation (bei drahtloser Übertragung) durch das Tiefpaßfilter 30, wo es auf die Signalbandbreite rf (mrf bei m Kanälen) beschnitten wird. Nach Verstärkung im Empfangsverstärker 31 werden im nachfolgenden Zeitfilter 32, welches im wesentliehen aus einem RC-GYied besteht, die Synchronisierimpulse abgetrennt, welche den örtlichen Muttertaktgenerator 33 mit der Frequenz 2 / mit dem entsprechenden Taktgenerator 22 des Senders (Fig. 1) synchronisieren. Die abgerundeten Impulse der stetigen verschlüsselten Empfangssignalfunktion müssen nun regeneriert werden. Hierzu dient das zweiseitig wirkende Amplitudenfilter 34, welches, nach Zusatz einer Gleichstromkomponente, aus dem Signal dünne Scheibenimpulse in der Nähe der Nulllinie herausschneidet. Diese Scheibenimpulse öffnen für ihre Dauer jeweils das Tor 35, welches aus dem örtlichen Kodeimpulsgenerator 36 eine der öffnungsdauer proportionale Anzahl normierter rechteckförmiger Kodeimpulse der Frequenz 2rf durchläßt. Damit ist die Impulsregeneration durchgeführt. In der nachfolgenden Mischstufe 37, die genau so wie die senderseitige Mischstufe 15 (Fig. I) arbeitet, werden die verschlüsselten Impulse mit den aus dem örtliehen Schlüsselimpulsgcnerator 38 gelieferten Schlüsselimpulsen zeitlich nacheinander paarweise entmischt. Das Rückmischungsgesetz nach den Vernamschen Vorzeichenregeln ist dasselbe wie das Mischgesetz, da dieses invohitorisch ist. Der Schlüsselimpulsgenerator 38 ist der gleiche wie der cntsprechende (16) auf der Scndcscite, und die Schlüsselimpulserzeugung wird unter Verwendung des gleichen (Ur-JSchlüsscllochstreifens wie auf der Sendeseite von der gleichen vcra!· redeten und eingestellten Anfangsstellung aus gestartet. Die zeitlich nacheinander folgenden Klarimpiilsc der Impulskombinationen müssen nun dekodiert werden. Dies geschieht nach einer sinnreichen Methode von Shannon in den beiden abwechselnd zu verwendenden gleichartigen Dekodern 39 und 40, deren einer für die ungeradzahligen und deren anderer für die gcradzah- !igen Impulskombina ioner, bestimmt ist. Die peri-

\L

19 20

dische Umschaltung geschieht durch die beiden elektronische Vorrichtung zur Dekodierung des

zweipoligen rotierenden oder elektroniscrhn Schalter Goodall-Kodes angegeben, ebenfalls ein Verfahren

11 und 42 mit der Umschaltfrequenz f. Zwei Dekoder und eine elektronische Vorrichtung zur Kodierung

sind erforderlich, da die wiederhergestellte Ampli- im Goodall-Kode ohne Verwendung einer Kodier-

tude einer Taktperiode T erst am Anfang der nach- 5 röhre.

ten Taktperiode zur Verfügung steht, die wiederher- Falls senderseitig eine zusätzliche Verschlüsselung estellte Amplitude für die laufende Taktperiode der Amplituden durch Addition von Schlüsselamplidaher durch Dekodierung der Impulskombination tuden modulo 2^Γ vorgenommen wurde, müssen die Her vorangehenden Taktperiode gewonnen werden verschlüsselten Bildamplituden in der Empfangsiß was nicht gleichzeitig in ein und derselben Vor- io anlage wieder entschlüsselt werden. Hierzu dient zurichtung möglich ist. nächst die Additionsstufe 43, in welcher zu den Die Dekoder 39 und 40 bestehen im wesentlichen Geheimamplituden die feste Quantenamplitude von •_e aus einem KC-Parallelkreis, der vermittels eines 2^r = 32 Spannungseinheiten addiert wird, welche rsten Tores, welches durch die ankommenden von der konstanten Spannungsquelle 44 mit der entImpulse jeweils für ihre Dauer geöiinet wird und wie 15 sprechenden Spannung U₀ geliefert wird. In der nachein Umschalter arbeitet, mit einer konstanten Span- folgenden Subtraktionsstufe 45 wird von der Sumsquelle _verbunden wird, wobei z. B. durch einen menamplitude die Schlüsselamplitude subtrahiert, die sehr °roßen Vorschaltwiderstand oder eine Pentode von dem Schlüsselamplitudengenerator 46 erzeugt für konstanten Ladestrom des Kondensators des wird, weicher dem entsprechenden Generator 8 RC-Kreises während der Impulsdauer gesorgt wird, 20 (F i g. 1) auf der Senderseite völlig gleich ist, aber und zwar unabhängig von der bereits bestehenden gegenüber diesem um eine Taktperiode T in der Aufladung des Kondensators. Es werde angenom- Phase nacheilt. Denn die Wiedergewinnung der men daß der Kondensator zu Beginn der Impuls- Amplituden durch die Dekoder 39 und 40 auf der folee einer Kombination keine Ladung habe und daß Empfangsseite erfolgt bei dem Shannonschen Dekoäie Impulskombination 01001 = 18 (in seitenver- 25 dierverfahren um genau eine Taktperiode Γ spater kehrter Schreibweise) zu dekodieren sei. Weiter als die Abtastung bzw. der Beginn der Kodierung werde angenommen, daß der Kondensator während der Bildamplituden auf der Senderseite. Die Klarier Impulsdauer immer um 2', also im Beispiels- bildamplituden werden nach ihrer antüogarithmischen (Me um 32 Spannungseinheiten, zusätzlich aufge- Expansion anschließend durch das Tiefpaßfilter 4/ lTden werde, unabhängig davon, welche Ladung er 30 mit der Grenzfrequenz / = 1000 Hz geschickt, wohereits hat. Im ersten Taktintervall τ = V₂/-/ ge- durch die Signalbandbreite wieder auf IkHz bezieht nichts da dieses mit keinem Impuls besetzt schnitten wird. Das Ergebnis ist die Wiederherstellt Während' der Dauer des Impulses im zweiten lung des kontinuierlichen Bildsignals, welches dem Taktintervall ist der Kondensator über das Tor mit durch die Abtastung des übertragenen Bildes im Her Stromquelle verbunden und wird kurzzeitig auf 35 Bildsender der Sendestelle (Fig. 1) nach der lon- X) Soannungseinheiten aufgeladen. Während des wertumkehr gleicht bis auf den geringfügigen fehler, freien Zeitintervalls zwischen zwei aufeinanderfol- der durch die Quantisierung zustande kam. Das wieoenden Impulsen wird der KC-Kreis von der Strom- derhergestellte Klarbildsignal wird anschließend im ouelle geTrennt, und der Kondensator entlädt sich Bildverstärker 48 verstärkt und dem Bildempfänger Sam über den Widerstand des KC-Kreises. Die 40 49 zugeleitet, in welchem die durch das Bildsignal ZeCstante ist so gewählt, daß die Kondensator- gesteuerte Schreiblampe das Bild auf phctogra- «lannune genau auf die Hälfte in jedem Taktinter- phischem Papier oder Film aufzeichnet vaU absfnkt Es muß dann RC = V.r/ln2 sein. Zur taktgerechten Steuerung der beschriebenen Daheffänt die Kondensatorspannung auf 16 Einhei- Vorgänge sind die gleichen Generatoren wie au de ^n bis zur Mitte des dritten, weiter auf 8 Einheiten 45 Sendeseite erforderlich. Aus der Taktfrequenz 2/des bis zur Mitte des vierten Taktintervalls, die beide Muttertaktgebers 33 wird in dem Frequenzvervielncht mit Impulsen besetzt sind, und schließlich auf fächer 50 die Taktfrequenz 2rf und in dem Fre-4Knhdten Ws Lr Mitte des fünften Taktintervalls, quenzteiler 51 die Taktfrequenz / S™";^ teaches wieder mit einem Impuls besetzt ist. Wäh- die Leitung 52 werden der ^»PV?^«^ rend der Dauer dieses Impulses im letzten Taktinter- 50 der Schlüsselimpulsgenerator 38, die beiden Dekoder vailist der Kondensator wieder mit der Stromquelle 39 und 40 und der Schlüsselampl.tuaengenerato Verbunden und wird um weitere 32 Spannungsein- mit der Taktfrequenz 2 / gesteuert über ä.z Uu~* Γ d so daß er jetzt 4 + 32 = 36 Span- 53 werden zusätzlich der Kodeimpulsgenerator 00,

_S5

rator 38 und der Schlüsselamplitudengenerator 46 eingeschaltet, und zwar im gleichen Zeitpunkt und von den gleichen verabredeten und eingestellten Anfangsstellungen aus wie beim Sender, der Schlüsselamplitudengenerator 46 jedoch mit einer Phasennacheilung von einer Taktperiode T gegenüber dem entsprechenden Generator 8 auf der Sendeseite.

Bei Zeitmultiplex mit m Kanälen sind die beiden Schalter 41 und 42 durch Mehrfachverteilerschaltcr für m Bildsignale ersetzt zu denken, welche die ungeradzahligen Kanäle auf den Dekoder 39 und die geradzahligen Kanäle auf den Dekoder 40 periodisch verteilen.

Die F i g. 3 und 4 zeigen je ein Blockschaltbild der Sende- und der Empfangsanlage für verschlüsselte Bildtelegraphie mit einer Variante der Verschlüsselung der Kodeimpulskombinationen.

Während in Fig. 1 und 2 die Mischung der Kodeimpulskombinationen mit den zugeordneten Schlüsselimpulskombinationen impulsweise und zeitlich nacheinander gemäß den Vernamschen Vorzeichenregeln erfolgt, wodurch sich ein ganz bestimmtes Mischgesetz für die vollständigen Impulskombinationen ergibt, können die Kodeimpulskombinationen mit den Schlüsselimpulskombinationen auch nach einem beliebig vorgeschriebenen anderen Mischgesetz gemischt werden. Dies geht jedoch in diesem allgemeinen Fall nicht mehr impulsweise und zeitlich nacheinander, sondern dafür müssen sowohl die Kodeimpulskombinationen als auch die Schlüsselimpulskombinationen gleichzeitig als Potentialkonfigurationen vorliegen.

Zur Aufstellung einer beliebigen Mischzuordnung stellt man eine quadratische Tabelle in Matrixforrm her mit einer vertikalen Eingangsspalte für die Klarkombinationen, die durch die zugeordneten Amplitudenquantenzahlen notiert werden können, und mil einer horizontalen Eingangsreihe für die Schlüsselkombinationen, die man ebenfalls zweckmäßigerweise durch ihre Nummern notiert. In den Kreuzungspunkten der Spalten und Reihen trägt man für jedes geordnete Kombinationspaar K, S die zugeordnete Geheimkombination G durch ihre entsprechende Nummer ein. Die Zuordnung in einer solchen Tabelle, die mathematisch auf eine Definition einer tabellierten unstetigen Funktion zweier Variabler hinausläuft, wobei der Wertevorrat für die beiden unabhängigen Vanablen und die abhängige Variable ein und derselben beschränkten Menge entstammt, braucht weder kommutativ noch involutcrisch zu

Bedingung für eine eindeutige Entschlüsselung, d. h. Rückmischung, ist lediglich, daß die Tabelle keine zwei gleichen Spalten hat und daß in jeder Spalte jede Kombination nur einmal vorkommt, daß mithin alle Spalten verschiedene Permutationen irgendeiner Reihenfolge der Kombinationen sind. Ist die Zuordnung kommutativ, so ist die Tabelle an der Hauptdiagonalen (von links oben nach rechts unten) gespiegelt. Ist die Zuordnung involutorisch, d. h. ist die Entschlüsselungstabelle mit der Verschlüsselungstabelle identisch, se sind die Permutationen der verschiedenen Spalten symmetrische Pennutaiionen (das sind solche_: die mit sich selbst hintereinander ausgeführt; die identische Permutation ergeber.). Beide Forderungen lassen sich gleichzeitig erfüllen. Uies trim z.B. bei dem Mischgesetz gemäß den Vernamschen Vorzeichenregeln zu.

Durch di* deutsche Patentschrift 9 59 020, die den französischen Patentschriften 10 50 064 und 62 545 entspricht, sind oleklronische Vorrichtungen bekanntgeworden, welche die erwähnten beliebigen MischS Zuordnungen mit großer Geschwindigkeit durchzuführen gestatten. Hierbei ändern sich die Mischvorrichtungen :15 und 37 sowie die Dekodiervorrichtungen 39 und 40 ; η F i g. 1 und 2 erheblich und erfordem zusätzliche Speichereinrichtungen. Die sich aul die PCM beziehenden Teile bleiben hingegen die gleichen und führen in F i g. 3 und 4 die gleichen Bezugsnummern.

In Fig. 3, welche, die Sendeanlage darstellt, folgl auf das Tor 13, welches die Kodeimpulse des Kodeimpulsgenerator s 14 zu seinen Öffnungszeiten durchläßt, der Impulsspeicher 58, welcher die zeitlich nacheinander eintreffenden Kodeimpulse einer r-stelligen Kombination sammelt, bis ihrer jeweils r beisammen sind. An den r Ausgangsklemmen dieses Speichers

liegt dann die Iinpulskombination als Potentialkonfiguration vor. Der Speicher 58 wird durch den Taktgenerator 22 mit der Taktfrequenz 2] gesteuert und gibt am Ende der Taktperiode die gespeicherte Kombination kurzzeitig an die Mischvorrichtung 59 frei.

*5 Die vom Schlüsselimpulsgenerator 16 zeitlich nacheinander abgelieferten Schlüsselimpulse werden im Speicher 60 gesammelt, bis ihrer jeweils r beisammen sind. An den /■ Ausgangsklemmen dieses Speichers liegt dann die r-stellige Schlüsselimpulskornbination

als Potentialkon figuration vor. Der Speicher 60 wird ebenfalls durch den Taktgenerator 22 mit der Taktfrequenz 2 j gesteuert und gibt am Ende der Takt» periode die gespeicherte Schlüsselkombination kurzzeitig auf den zweiten Eingang des Mischgerätes 59

frei. Dieses beslsht nun aber nicht mehr aus einem einfachen Mischtor wie in F i g. 1 und 2, sondern ist in seinem Aufbau erheblich komplizierter. Am Ausgang des Misch|>erätes 59 liegen die verschlüsselten Impulskombinationen wieder als Potentialkonfigura-

tionen vor, die noch durch einen Impulsgeber in eine taktgerechte Folge von zeitlich nacheinander auftretenden Impulse! 1 aufgelöst und als Impulskombinationen an die nachfolgenden Vorrichtungen entlassen werden.

Der Schliisseümpulsgenerator 16 kann gewisse Abänderungen erfahren. So ist es nicht erforderlich, daß die Lochspalten des Urlochstreifens bea gewöhnlicher Schlüssellochstrcifenverlängerung, d. h. ohne »Vergleichsquerabfrage«, von den r Abtastvorrichtungen

mit einem kleinen zeitlichen Versatz abgetastet werden, sondern es. genügt, daß dies gleichzeitig geschieht, wodurch die Impulskombinationen als Potentialkonfigurationen am Ausgang des Schlüsselimpulsgenerator:; 16 erscheinen. Der Speicher 60

kann dann entfallen. Wenn die »Vergleichsquerabfrage« verwendet wird, so kann diese dahingehend modifiziert werden (s. deutsche Patentschrift 10 12 635), .daß bei Auftreten eines »Treffers« nicht aus einer alternierenden Impulsfolge, sondern aus

einer mit derselben Abfragegeschwindigkdt angebotenen willkürlichen periodischen Feige der 2^r Lochkombinal ionen die jeweils im Trefferzeitpunkt gerade anliegende Lochkombination ausgewählt und gleichzeitig abgetastet wird und somit als Potentiai-

S₅ konfiguration zur Verfügung steht. Auch in diesem Fall kann der Speicher 60 in seiner bisheriger. Form entfallen. Statt desse'rTsind aber zwei Wechseispeicher erforderlich, diesmal aber nicht für einzelne Impulse,

sondern für r-stellige Impulskombinationen, welche rung mittels einer Dioden- oder Ringkernmatrix in aus Sicherheitsgründen wegen ihres zeitlich unregel- dem Dekoder 64 möglich, die dem vorliegenden mäßigen Auftretens mit einer vielfach höheren mitt- Verfahren — Potentialkonfigurationen an Stelle von leren Geschwindigkeit erzeugt werden müssen, als Impulskombinationen — besser angepaßt ist. Dies sie benötigt weiden. Auch in diesem Falle wird der 5 gilt vor allem dann, wenn senderseitig mittels des Schlüsselimpulskombinationsgencratcr intermittierend Goodall-Kodes kodiert wurde, der sich nicht nach betrieben, indem jeweils nur die erste von mehreren dem Shannonschen Verfahren dekodieren läßt,
in einer Taktperiode angelieferten Impulskombina- Eine Dioden- oder Ringkernmatrix hat entspretionen verwendet und der Generator dauernd ein- chend einem r-stelligen Code r Eingänge, auf welche und ausgeschaltet wird. ^{l0 die zu} dekodierenden Potentialkonfigurationen ge-In F i g. 4 ist die mit der F i g. 3 korrespondierende geben werden und 2^r nach aufsteigenden Amplitu-Empfangsanlage dargestellt. Auf das Tor 35, welches denquanten geordnete Ausgänge, an deren jeweils die Kodeimpulse des Kodeimpulsgenerators 36 zu einem eine Potentialänderung auftritt, wenn die dem seinen Öffnungszeit durchläßt, folgt der Speicher 61, betreffenden Ausgang zugeordnete Potentialkonfiguwelcher die zeitlich nacheinander eintreffenden Kode- 15 ration am Eingang auftritt. Jeder Matrixausgang ist impulse einer r-stelligen Kombination sammelt, bis mit dem Steuereingang je eines Sperrtores verbunden, ihrer jeweils r beisammen sind. An den r Ausgangs- und die Toreingänge sind an die Teilpunkte eines klemmen dieses Speichers liegt dann die verschlüs- gleichmäßig unterteilten Spannungsteilers angeschlosselte Impulskombinatior. als Potentialkonfiguration sen, an dem eine der Stufenanzahl des zu dekodierenvor. Der Speicher 61 wird durch den Taktgenerator 20 den Binärkodes proportionale konstante Quanten-33 mit der Taktfrequenz 2/ gesteuert und gibt am spannung liegt. Tritt an einem Matrixausgang impuls-Ende der Taktperiode die gespeicherte Kombination weise eine Potentialänderung auf, so öffnet sie für kurzzeitig an die Rückmischvorrichtung 62 frei. Die diese Zeit das zugehörige Tor, und am Torausgang vom Schlüsselimpulsgenerator 38 zeitlich nacheinan- erscheint die von ihm durchgelassene und dem der angelieferten Schlüsselimpulse werden im Spei- 25 Matrixausgang zugeordnete Quantenspannung des eher 63 gesammelt bis ihrer jeweils r beisammen Spannungsteilers als Amplitude. Alle Torausgange sind An den r Ausgangsklemmen dieses Speichers sind über Entkopplungsdioden parallel an eine Aus-HeRi dann die r-stellige Schlüsselimpulskombination gangsleitung angeschlossen. Dioden- oder Rmgkernals Potentialkonfiguration vor. Der Speicher 63 wird matrizen als Dekoder lassen sich vorteilhafterweise ebenfalls durch den Taktgenerator 33 mit der Takt- 30 immer dann verwenden, wenn irgendeine willkürfrequenz2/ gesteuert und gibt am Ende der Takt- liehe feste Anfangszuordnung der Signalamplituden Periode die gespeicherte Schlüsselkombination kurz- zu den Impulskombinationen eines Binarkodes vorzeitig auf den zweiten Eingang des Rückmischgerätes liegt, die auf andere Weise nicht zu dekodieren sind. 62 frei Dieses ist im allgemeinen verschieden vom Sende- und Empfangsanlage sind im sogenannten Mischgerät 59 nach F i g. 3. Es gleicht ihm nur in 35 »On Line«-Betrieb geschaltet, d. h., die gesamte dem Falle wo der Entschlüsselungsschlüssel gleich Apparatur der Puls-Kode-Modulation und der Verdem Verschlüsselungsschliissel ist, die Mischzuord- schlüsselung ist sender- und empfangsseitig in die nung also involutorisch ist. Am Ausgang des Misch- Verbindungsleitung 20 zwischen Bildsender 1 und eerätes 62 liegen die entschlüsselten Impulskombina- Bildempfänger 49 geschaltet, ohne daß an diesen tionen wieder als Potentialkonfigurationen vor, die, 40 beiden handelsüblichen Geraten irgendwelche Verwenn sie durch einen Impulsgeber in eine takt- änderungen oder Eingriffe vorgenommen zu werden gerechte Folge von zeitlich nacheinander auftreten- brauchen. Bei sender- und empfangsseitiger Abden Impulsen aufgelöst werden, mittels zweier schaltung dieser Apparatur können Bildsender 1 und abwechselnd zu verwendender Dekoder nach Bildempfänger 49, die zudem noch als »Transceiver« Shannon und zweier Umschalter wie in Fig. 2 45 ausgebildet sein können, unmittelbar und unverdekodiert werden können. schlüsselt in der üblichen Weise miteinander ver-Es ist aber auch in bekannter Weise eine Dekodie- kehren.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ver- und Entschlüsseln von Halbtonbildern bei der Bildtelegrafie, unter Verwendung der Puls-Code-Modulation, wobei die Bildamplituden der zu übertragenden Bilder quantisiert und kodiert und als Impulskombinationen übertragen und diese nach der Übertragung wieder in die ursprünglichen Bildamplituden » dekodiert werden, dadurch gekennzeichnet daß eine bestimmte Anfangszuordnung zwisehen den quantisierten Bildamplituden und den Kode-Impuls-Kombinationen beim Sender und Empfänger in übereinstimmender Weise nach einem Schlüssel laufend geändert wird

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Klarbildamplituden mit Schlüsselamplituden gemischt und sodann die Geheimamplituden kodiert werden. ^ao

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die quantisierten K arbildamplituden kodiert und sodann die Klarimpulskombinationen mit Schlüsselimpulskombinationen gemischt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Klarbildamplituden mit Schlüsselamplituden nach einem ersten Gesetz gemischt, sodann die Geheimamphtuden kodiert und anschließend die Geheimimpulskombinationen mit Schlüsselimpulskombinationen nach einem zweiten Gesetz abermals gemischt werden.

5. Verfahren nach Ansprach 2, dadurch ge-

modulo Amplitudenpegel (20 erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung der Klarbüdmit den Schlüsselamplituden durch Addition modulo Amplitudenpegel (20 und anschließende Komplementbildung zu dem um eine Einheit verminderten Amplitudenpegel (2^-1) erfolgt

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung der Klarbildmit den Schlüsselamplituden nach einer bel.ebigen, umkehrbar eindeutigen Mischfunktion er-

12 Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die verschlüsselte Bildübertragung im sogenannten »On Line«- übertragungsverfahren betrieben wird wobei die Pachtungen für die Pulskodemodulation und J£^nC _ildve5_schlüssei_ung sender- und emp angswe _{den Verbindun}gsweg zwischen Bildsen-

saug _Bildempfänger geschaltet werden, ohne aer _ldie Veränderungen oder Eingriffe

daßE ^ _Ger„_{ten vorgenomme}n werden, an dies

_Erfindung betrifft Verfahren zum Ver- und Entschlüsseln von Halbtonbildern bei der BildteIe-E™^USSJ Verwendung der Puls-Code-Modula-S^raP^h'^e;_b ^U _{ei die} Bildamplituden der zu übertragenden tion w° _{und kodiert un}d als Impulskombi-

»"°* _übertragen und diese nach der Übertragung nationen u β. _{q Bildamplltud}en deko-

wieder m α

men. | _der verschlüsselung von Halbtonwas» ^^ _{Ansätze noch nic}ht befnedi-

*„_d "_löst Dies mag teilweise damit zu erklären, gend 8*°«· _{in a} ^S _usreichendes Bedürfnis hierzu

sein OaBDi sn^ ^^ ^ _{der Schaffung wdt}.

vorg, 1 g militärischer Nachrichtennetze ist die

""!gJS" von Halbtonbildern aktuell geVerschlüsselung

™^επ\ . ßüdverschlüsselungsverfahren bekannt, es w _{Abt t}. _und Aufzeichnungsgeschwindig-

S der Bilder nach einem Schlüssel in festen Stufen der Buoe ^^ _{und Empfänger in}

-¹ ist es bekannt, zur zusätzlichen Verschlüs-

' "_{h die} Bildzeilen willkürlich Störbildse^ung ™d«nae ^ _Νβώ^ _daß ^

4« zeilen emzutug _wifd

Übcrt«gungszeit ^PP^ _{bekannt) verschiedene}

JJ^ _{zu übe}rtragenden Bildes durch mehrere

!^vorrichtungen gleichzeitig abzutasten und Abtas tvorr ichtung eg _{und E ß in}

J«^™^⁰^,, „ach einem Schlüssel zeit_{zu vert}auschen. bekannt, die erwähnten Verfah-

f Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung der Klar- mit den Schlüsselimpulskombinaüonen impulswe.se nach den Vernamschen Vorzeichenregeln erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung der Klar- mit den Schlüsselimpulskombinationen kombinattons-

weise nach einer beliebigen, umkehrbar eindeutigen Mischfunktion erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung der Klarsignale

Lt den Schlüsselsignalen nach einem ze.thch veränderlichen Mischgesetz erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung der Klarbildmit den Schlüsselamplituden durch reduzierte Addition zugleich mit der Q^isierung und Kodierung in einer elektronischen Kodierrohre (Kathodenstrahlröhre mit Quantisierungsg.tter und Kodelochplatte) vorgenommen wird.

fSF^ehKndg, wo-Bilder handelt und der Band-

^JL^aTbeStlich großer ist, sind im Prinzip brei^bed«·f b™ g ^^ _{kombLniert vor}.

die gleicher' verianre

g«cWagen ^"^ _{h ist geme}insam, daß sie ^jSß _sie erheblichen zusätzlichen ^^JJ ^ _elek,ri_Schen Aufwand bei den Stelegraphiegeräten verlangen, so daß handels-Bildte^leB"Pⁿ'^ . _{h verwend}et werden können. Da ^blic^ ^Ger^ ⁿg_nricSgen größtenteils mecha_v ^E;ⁿ _w™^g _sind ⁸ _deren Perioden verso daß sie gegen eine unbefugte

ung ■»» g ^ _{elektronische}n Mitteln zutage ™t °en moae ns Aufwand mit

arbeite. JA enngk^h ^,ch ^ ^..^.^ _{Grad an}

Jf'i^J™"⁵ _{ziclen läßt wie} er heutzutage ge-Geh irnha Jⁿ8 ™_{inzelt okhe An}i_agen auch gefordert wird, una vein