DE1273002B

DE1273002B - Device for the encrypted transmission of voice signals by interchanging subbands

Info

Publication number: DE1273002B
Application number: DE1963S0087222
Authority: DE
Inventors: Dr Dietwald Thierbach
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-09-11
Filing date: 1963-09-11
Publication date: 1968-07-18

Description

Einrichtung zur verschlüsselten Übertragung von Sprachsignalen durch Vertauschung von Teilbändern Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur verschlüsselten übertragung von Sprachsignalen, bei der auf der Sendeseite das zu übertragende sprachfrequente Frequenzband mit der Bandbreite B in n gleich breite Teilbänder aufgeteilt ist, die in einer ersten Umsetzerstufe, bestehend aus n eingangsseitig parallelgeschalteten Modulatoren mit nachgeschalteten, untereinander gleichen Einheitsfiltern, in dieselbe Frequenzlage gebracht, gegeneinander vertauscht und in einer zweiten Umsetzerstufe in Regel-oder Kehrlage im ursprünglichen Frequenzbereich wieder aneinandergereiht werden, wobei die zweite Umsetzerstufe bei Bandumschaltung aus 2n und bei Trägerumschaltung aus n ausgangsseitig parallelgeschalteten Modulatoren besteht, unter Verwendung von jeweils fa Trägerfrequenzen für die erste und zweite Umsetzerstufe und von weiteren n Trägerfrequenzen für die zweite Umsetzerstufe, die sich durch Spiegelung der erstgenannten Trägerfrequenzen an der Mittenfrequenz der Einheitsfilter ergeben, und bei der die empfangsseitigen Umsetzerstufen denen der Sendeseite entsprechen, aber in umgekehrter Richtung durchlaufen werden, wobei am Ausgang der Sende- und Empfangseinrichtung jeweils ein Tiefpaß zum Aussieben des Übertragungsbandes liegt.Means for encrypted transmission of voice signals by interchanging of subbands The invention relates to a device for encrypted transmission of voice signals, which is divided to be transmitted sprachfrequente frequency band with the bandwidth B in n equal-width sub-bands in which on the transmitting side, the first in a converter stage , consisting of n modulators connected in parallel on the input side with downstream, identical standard filters, brought into the same frequency position, interchanged and strung together again in a second converter stage in the normal or reverse position in the original frequency range, the second converter stage from 2n when the band is switched and off when the carrier is switched There is n modulators connected in parallel on the output side, each using fa carrier frequencies for the first and second converter stage and further n carrier frequencies for the second converter stage, which are dur ch mirroring of the first-mentioned carrier frequencies at the center frequency of the standard filter, and in which the receiving-side converter stages correspond to those of the transmitting side, but are passed through in the opposite direction, with a low-pass filter at the output of the transmitting and receiving device for filtering out the transmission band.

Es sind zwei verschiedene Verfahren zur Teilbandvertauschung bekannt: die Bandumschaltung und die Trägerumschaltung. Bei der Bandumschaltung sind jedem Modulator feste Trägerfrequenzen zugeordnet, wobei für ta Teilbänder sende- und empfangsseitig jeweils 3 n Modulatoren benötigt werden. Der Vertauscher trifft die Auswahl von n aus 2 n Modulatoren. Es bestehen verschiedene Schaltungsmöglichkeiten: Zum Beispiel kann auf der Sendeseite die erste Frequenzumsetzergruppe fa Modulatoren mit h Einheitsfiltern und die zweite Frequenzumsetzergruppe 2 h Modulatoren enthalten; oder die erste Frequenzumsetzergruppe hat 2 h Modulatoren mit 2 n Einheitsfiltern und die zweite Frequenzumsetzergruppe n Modulatoren. (Der zwischen den Umsetzern liegende Vertauscher hat im ersten Fall n Eingangs- und 2 n Ausgangsklemmen, im zweiten Fall 2 n Eingangs-und n Ausgangsklemmen.) Im ersten Fall werden nur halb soviel Einheitsfilter benötigt.Two different methods of subband swapping are known: band switching and carrier switching. When switching bands, fixed carrier frequencies are assigned to each modulator, with 3 n modulators each being required for ta sub-bands on the transmit and receive sides. The interchanger makes the selection of n out of 2 n modulators. There are various circuit possibilities: For example, on the transmission side, the first frequency converter group fa modulators with h standard filters and the second frequency converter group 2 h modulators; or the first frequency converter group has 2 h modulators with 2 n unit filters and the second frequency converter group has n modulators. (The interchanger located between the converters has n input and 2 n output terminals in the first case, and 2 n input and n output terminals in the second case.) In the first case, only half as many standard filters are required.

Bei der Trägerumschaltung sind in jedem Teilbandkanal die beiden Modulatoren für die erste und zweite Frequenzumsetzung über ein Einheitsfilter fest durchgeschaltet, so daß für n Teilbänder sende- und empfangsseitig jeweils nur 2n Modulatoren und n Einheitsfilter benötigt werden. Der Vertauscher trifft die Auswahl von h aus 2 n Trägerfrequenzen. Bekannte Verschlüsselungseinrichtungen sind so geschaltet, daß sendeseitig die vom Vertauscher ausgewählten Träger der ersten Frequenzumsetzergruppe zugeführt werden, während in der zweiten Frequenzumsetzergruppe jedem Modulator eine feste Trägerfrequenz zugeordnet ist. Bei der Trägerumschaltung werden gegenüber der Bandumschaltung sende- und empfangsseitig jeweils h Modulatoren und gegebenenfalls auch tz Einheitsfilter eingespart; dies wird aber unter Umständen durch ein höheres Störgeräusch beim Vertauschungswechsel erkauft, weil bei der Umschaltung der Träger störende Seitenfrequenzen zu den ursprünglichen Trägerfrequenzen entstehen.When switching the carrier, the two modulators for the first and second frequency conversion are permanently switched through a standard filter in each sub-band channel, so that only 2n modulators and n standard filters are required on the transmit and receive side for n subbands. The exchanger makes the selection of h from 2 n carrier frequencies. Known encryption devices are connected in such a way that on the transmission side the carriers selected by the interchanger are fed to the first frequency converter group, while a fixed carrier frequency is assigned to each modulator in the second frequency converter group. In the case of carrier switching, compared to band switching, h modulators and possibly also tz standard filters are saved on the transmit and receive side; However, under certain circumstances this is bought at the expense of a higher level of background noise when the interchanging changes occur, because when switching the carrier, interfering side frequencies are created in relation to the original carrier frequencies.

Der Frequenzplan für eine Einrichtung zur Sprachverschlüsselung wird wesentlich von der Frequenzlage der Einheitsfilter bestimmt, in die die Teilbänder vor der Vertauschung umgesetzt werden. Dies soll an einigen bekannten Einrichtungen gezeigt werden, bei denen das zu übertragende Sprachband (250 bis 3000 Hz) in fünf Teilbänder von je 550 Hz Breite aufgeteilt wird. Bei einer solchen Einrichtung, die mit Bandumschaltung arbeitet, liegt das Einheitsband im Bereich 3,55 bis 4,1 kHz, also dicht oberhalb des zu übertragenden Sprachbandes. Für die Aufspaltung und Wiederzusammensetzung der Teilbänder dienen zehn Träger mit Frequenzen zwischen 1,10 und 6,55 kHz. Folgende Filter werden sendeseitig benötigt: 9 5 Filter mit fünf verschiedenen Durchlaßbereichen von je 550 Hz Breite zum Aussieben der Teilbänder (fünf Filter am Eingang und zehn Filter am Ausgang) und fünf Einheitsfilter. Die Empfangsseite ist spiegelbildlich zur Sendeseite aufgebaut. Bemerkenswert ist, daß zwischen dem sende- und empfangsseitigen Vertauscher zehn Filter mit 550 Hz Durchlaßbreite liegen, in denen beim Vertauschen der Teilbänder Einschwingvorgänge auftreten. Bei einer anderen bekannten Einrichtung mit Bandumschaltung ist für das Einheitsband der Bereich 1,4 bis 1,95 kHz gewählt, der innerhalb des Sprachbandes liegt. Hier durchläuft das Sprachband sende- und empfangsseitig jeweils vier Modulationsstufen: In der ersten Stufe wird das Band durch Vormodulation mit 12 kHz in den Bereich 12,25 bis 15 kHz verschoben und in der vierten Stufe durch Rückmodulation mit demselben Träger wieder in den ursprünglichen Bereich gebracht. Die Trägerfrequenzen zur Aufspaltung und Wiederzusammensetzung der Teilbänder in der zweiten und dritten Stufe liegen zwischen 10,85 und 16,4 kHz. Durch die Vormodulation wird der Aufwand an Filtern wesentlich erniedrigt: Während sendeseitig für die Vor- und Rückmodulationsstufen jeweils ein Tiefpaß und ein Bandpaß von etwa 3 kHz Bandbreite genügen, dienen zur Aussiebung der Teilbänder zehn Einheitsfilter. Sende-und Empfangsseite sind gleich aufgebaut. Für Einschwingvorgänge beim Vertauschungswechsel kommen von den zehn Einheitsfiltern der Empfangsseite jeweils fünf in Betracht (die wesentlich breiteren Filter der Vor- und Rüekmodulationsstufen brauchen dabei nicht berücksichtigt zu werden).The frequency plan for a facility for voice encryption is essentially determined by the frequency position of the unit filter in which the sub-bands be implemented prior to interchanging. This is said to be done at some well-known bodies are shown in which the voice band to be transmitted (250 to 3000 Hz) in five Subbands each 550 Hz wide is divided. In such a facility, which works with band switching, the standard band is in the range 3.55 to 4.1 kHz, i.e. just above the voice band to be transmitted. For the split and reassembly of the subbands serve ten carriers with frequencies between 1.10 and 6.55 kHz. The following filters are required on the transmission side: 9 5 filters with five different passbands, each 550 Hz wide, for filtering out the sub-bands (five filters at the input and ten filters at the output) and five unit filters. the The receiving side is mirror-inverted to the sending side. It is noteworthy that ten filters with 550 Hz pass width between the transmitter and receiver side exchangers in which transient processes occur when the sub-bands are swapped. at Another known device with band switching is for the unit band the range 1.4 to 1.95 kHz was chosen, which lies within the voice band. here The voice band runs through four modulation levels on both the transmit and receive sides: In the first stage, the band is pre-modulated with 12 kHz in the range 12.25 to 15 kHz shifted and in the fourth stage by back modulation with the same Carrier returned to the original area. The carrier frequencies for splitting and reassembling the subbands are in the second and third stages between 10.85 and 16.4 kHz. The pre-modulation reduces the need for filters significantly reduced: While on the transmit side for the pre- and reverse modulation stages A low-pass filter and a band-pass filter with a bandwidth of about 3 kHz each are used for Screening out the subbands ten unit filters. Sending and receiving sides are the same built up. There are ten of the transients for transients Unit filters on the receiving side five into consideration each (the much wider Filters of the pre-modulation and reverse modulation stages do not need to be taken into account will).

Eine weitere bekannte Verschlüsselungseinrichtung arbeitet mit Trägerumschaltung und verwendet ein Einheitsband in der Lage 3,6 bis 4,15 kHz. Auch hier wird eine Vor- und Rückmodulation mit 12 kHz angewendet, wobei die Seitenbänder benutzt werden. Für die Aufspaltung und Wiederzusammensetzung der Teilbänder dienen zehn Trägerfrequenzen im Bereich 13,15 bis 18,6 kHz. Der Filteraufwand ist bei dieser Anlage sehr gering: Außer Tiefpässen von etwa 3 kHz Bandbreite in den Vor- und Rückmodulationsstufen werden sendeseitig nur fünf Einheitsfilter gebraucht. Die Empfangsseite hat den gleichen Aufbau wie die Sendeseite. In den fünf Einheitsfiltern der Sendeseite können beim Vertauschungswechsel Einschwingvorgänge auftreten.Another known encryption device works with carrier switching and uses a unit band capable of 3.6 to 4.15 kHz. Again, there will be a Forward and back modulation applied at 12 kHz, using the sidebands. Ten carrier frequencies are used to split and reassemble the sub-bands in the range 13.15 to 18.6 kHz. The filter effort is very low with this system: Except for low-pass filters of around 3 kHz bandwidth in the front and back modulation stages only five standard filters are needed on the transmission side. The receiving side has the same structure as the transmission side. You can use the five standard filters on the transmission side transient processes occur in the event of a swap.

Schließlich sei noch eine Telefonie-Geheimhalteeinrichtung erwähnt, bei der das Sprachband in vier Teilbänder von je 700 Hz Bandbreite unterteilt wird. Die erste Frequenzumsetzerstufe arbeitet mit Trägerumschaltung, die zweite mit Bandumschaltung, und als Einheitslage ist der Bereich 10 bis 10,7 kHz gewählt. Die acht Trägerfrequenzen zur Aufspaltung der Teilbänder liegen im Bereich zwischen 7,9 und 12,8 kHz. Den vier Modulatoren der ersten Stufe sind jeweils zwei verschiedene Träger zugeordnet, die das Sprachband so verschieben, daß immer ein anderes Teilband in Regel- oder Kehrlage in die darauffolgenden Einheitsfilter fällt. Die ausgesiebten Teilbänder werden über einen Vertauscher den vier Modulatoren der zweiten Stufe zugeführt, denen feste Trägerfrequenzen zugeordnet sind. Der Filteraufwand beträgt sendeseitig vier Einheitsfilter in der ersten Stufe und vier Teilbandfilter am Ausgang der zweiten Stufe. Sende- und Empfangsseite sind gleich aufgebaut, so daß bei einem Vertauschungswechsel unter Umständen in sämtlichen 16 Filtern Einschwingvorgänge auftreten können.Finally, a secret telephony device should be mentioned, in which the voice band is divided into four sub-bands, each with a bandwidth of 700 Hz. The first frequency converter stage works with carrier switching, the second with band switching, and the range from 10 to 10.7 kHz is selected as the unit position. The eight carrier frequencies for splitting the sub-bands are in the range between 7.9 and 12.8 kHz. The four modulators of the first stage are each assigned to two different carriers, which shift the voice band so that there is always another sub-band in standard or Upside down falls into the subsequent unit filter. The sifted out sub-bands are fed to the four modulators of the second stage via an exchanger, to which fixed carrier frequencies are assigned. The filter effort is on the sending side four unit filters in the first stage and four sub-band filters at the output of the second Step. The sending and receiving sides are structured in the same way, so that if they are mixed up transients may occur in all 16 filters.

Bein = 5 Teilbändern ergeben sich durch Vertauschung 211 - n ! = 3840 Kombinationen, von denen allerdings nur etwa 100 bis 150 als wirklich unverständlich anzusehen sind. Im einfachsten Fall wird mit einer festen Kombination gearbeitet, die von Zeit zu Zeit von Hand gewechselt werden kann. Der Schutz gegen unbefugtes Abhören erhöht sich jedoch wesentlich, wenn mit Hilfe einer Zeitsteuerung verschiedene Kombinationen in einem bestimmten Zeitrhythmus in einer vorgegebenen Reihenfolge aneinandergereiht werden. Die Dauer für eine bestimmte Kombination läßt sich bei bekannten Verschlüsselungseinrichtungen einstellen, beispielsweise zwischen 20 und 2 Sekunden; es hat sich gezeigt, daß bei einem wesentlich schnelleren Vertauschungswechsel störende Knackgeräusche auftreten können.Leg = 5 partial bands result from interchanging 211 - n! = 3840 Combinations, of which only about 100 to 150 are really incomprehensible are to be seen. In the simplest case, a fixed combination is used, which can be changed by hand from time to time. Protection against unauthorized persons However, eavesdropping increases significantly if different with the help of a timing control Combinations in a certain time rhythm in a given order be strung together. The duration for a certain combination can be set known encryption devices, for example between 20 and 2 seconds; it has been shown that with a much faster exchange change annoying crackling noises can occur.

Diese Knackgeräusche können bei schnellem Vertauschungswechsel dadurch entstehen, daß in den Filtern mit dem schmalen Durchlaßbereich eines Teilbandes, die bei den angeführten bekannten Einrichtungen zwischen dem sende- und empfangsseitigen Vertauscher bzw. zwischen den Modulatoren mit Trä-P a rumschaltung liegen, beim Vertauschen der Teil -bänder Ein- und Ausschwingvorgänge auftreten und daher beim sprunghaften Wechsel der Teilbänder vorübergehend Anteile der Sprechenergie von einem Teilbereich in einen anderen verschleppt werden.These cracking noises can be caused by a quick swap arise that in filters with the narrow pass band of a sub-band, the known facilities between the sending and receiving side of the listed Exchangers or between the modulators with Trä-P a switchover lie at Interchanging the sub-bands in and out swing processes occur and therefore when abrupt change of the sub-bands temporarily shares of the speech energy of be dragged from one area to another.

Es sind ferner bereits Einrichtungen zur Sprachverschlüsselung bekannt, bei denen zwischen dem sende- und empfangsseitigen Vertauscher bzw. zwischen den Modulatoren mit Trägerumschaltung keine Filter mit dem schmalen Durchlaßbereich eines Teilbandes liegen. Dabei beträgt die Lage des Einheitsbandes z. B. 2,75 bis 3,25 kHz. Diese Einheitslage führt zu sehr hohen Anforderungen an die Eingangs-und Ausgangstiefpässe; außerdem fallen viele störende Modulationsprodukte in das Nutzband.Devices for voice encryption are also already known, in those between the sending and receiving side exchangers or between the Modulators with carrier switching do not have filters with the narrow pass band of a sub-band. The position of the standard band is z. B. 2.75 to 3.25 kHz. This unity leads to very high demands on the entrance and Exit low passes; in addition, many interfering modulation products fall into the useful band.

Es ist ferner bereits ein Geheimhaltungssystem bekannt, bei dem in der ersten Umsetzerstufe das obere Seitenband benutzt wird. Dabei fallen jedoch mehr störende Modulationsprodukte in das Nutzband, als dies bei Verwendung des unteren Seitenbandes der Fall ist. Bei diesem Geheimhaltungssystem stören in der ersten Umsetzerstufe Modulationsprodukte der Form 2 62 - q co bereits ab q > 2. Ferner erfordert die Verwendung des oberen Seitenbandes in der ersten Modulationsstufe einen scharf begrenzenden Tiefpaß am Eingang des Sendeteiles.Furthermore, a secrecy system is already known in which the upper sideband is used in the first converter stage. However, more interfering modulation products fall into the useful band than is the case when the lower sideband is used. In this secrecy system, modulation products of the form 2 62 - q co already interfere with q> 2 in the first converter stage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur verschlüsselten Übertragung von Sprachsignalen zu schaffen, die bei vorteilhaften Übertragungseigenschaften einen möglichst geringen Aufwand an Filtern erfordert.The invention is based on the object of providing a device for encrypted To create the transmission of voice signals with advantageous transmission properties requires the least possible amount of filters.

Gemäß der Erfindung wird die Einrichtung zur verschlüsselten Übertragung von Sprachsignalen der eingangs erwähnten Art derart ausgebildet, daß der Durchlaßbereich der Einheitsfilter etwa im Bereich 15,875 kHz ± BZ liegt, in welchen die umgesetzten Teilbänder durch entsprechende Wahl der Trägerfrequenzen für die erste Umsetzerstufe in an sich bekannter Weise jeweils in Kehrlage fallen. Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß bei einem denkbar kleinen Filteraufwand besonders wenig störende Modulationsprodukte in das Nutzband fallen.According to the invention, the device for encrypted transmission formed by speech signals of the type mentioned in such a way that the pass band the unit filter is approximately in the range 15.875 kHz ± BZ, in which the converted Subbands by appropriate choice of the carrier frequencies for the first converter stage fall in a known manner in each case in the inverted position. Through these measures results the advantage that with a very small filter effort, particularly little disruptive Modulation products fall into the useful band.

Ein günstiger Wert für den Durchlaßbereich der Einheitsfilter ist bei einem zu übertragenden Sprachfrequenzband von 250 bis 3000 Hz, das in fünf Teilbänder von je 550 Hz Breite unterteilt ist, beispielsweise der Bereich 15,6 bis 16,15 kHz. Bei dieser verhältnismäßig hohen Frequenzlage des Einheitsbandes ist eine Vorumsetzung des gesamten Sprachbandes in einen höheren Bereich unnötig. Der Frequenzplan ist so getroffen, daß störende Modulationsprodukte - insbesondere der Form »Träger minus zweimal modulierendes Band« - nicht in das Nutzband fallen. Die Einheitsfilter werden zweckmäßig als mechanische Filter ausgeführt. Der Durchlaßbereich der Tiefpässe, die jeweils am Ausgang der Sende- und Empfangseinrichtung liegen, kann wesentlich breiter als das Sprachband gewählt werden, da störende Trägerreste und Modulationsprodukte erst in einem Bereich oberhalb 13 kHz auftreten.A favorable value for the pass band of the unit filter is with a voice frequency band to be transmitted from 250 to 3000 Hz, which is divided into five sub-bands is subdivided by 550 Hz width each, for example the range 15.6 to 16.15 kHz. At this relatively high frequency position of the standard band, a pre-implementation is required of the entire voice band in a higher area unnecessarily. The frequency plan is taken so that interfering modulation products - especially the form »carrier minus twice modulating band «- do not fall into the useful band. the Unit filters are expediently designed as mechanical filters. The pass band the low-pass filters that are located at the output of the transmitting and receiving device, can be chosen to be much wider than the voice band, as there are disruptive carrier residues and modulation products only appear in a range above 13 kHz.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in F i g. 1 den Frequenzplan der Sendeseite einer Einrichtung zur Sprachverschlüsselung, F i g. 2 den der F i g. 1 entsprechenden Frequenzplan der Empfangsseite, F i g. 3 das Blockschaltbild einer Einrichtung mit Bandumschaltung, F i g. 4 das Blockschaltbild einer Einrichtung mit Trägerumschaltung.The invention is illustrated below with reference to the drawing using two exemplary embodiments explained in more detail. The drawing shows in FIG. 1 the frequency plan on the transmission side a device for voice encryption, FIG. 2 that of FIG. 1 corresponding Frequency plan of the receiving end, F i g. 3 shows the block diagram of a device with Band switching, FIG. 4 shows the block diagram of a device with carrier switching.

Das zu übertragende Sprachband umfaßt den Bereich 250 bis 3000 Hz. Es wird in fünf Teilbänder von je 550 Hz Breite aufgeteilt, die nach einem bestimmten Schlüssel in Regel- oder Kehrlage gegeneinander vertauscht werden. Wie der Frequenzplan der F i g. 1 links oben zeigt, sind die fünf Teilbänder in Regellage mit A, B, C, D und E bezeichnet. Die invertierten Teilbänder erhalten die Bezeichnung A', B', C, D' und E'. Damit der Übergang von den Frequenzplänen zu den Blockschaltbildern erleichtert wird, sind in den Frequenzplänen die Umsetzungen und Bandvertauschungen durch gestrichelte und strichpunktierte Linien angedeutet; außerdem sind die bei der Einrichtung mit Bandumschaltung verwendeten Modulatoren angegeben.The voice band to be transmitted covers the range from 250 to 3000 Hz. It is divided into five subbands, each 550 Hz wide, which are swapped for one another according to a specific key in the normal or reverse position. As the frequency plan of FIG. 1 shows at the top left, the five sub-bands are labeled A, B, C, D and E in the normal position. The inverted sub-bands are named A ', B', C , D ' and E'. So that the transition from the frequency plans to the block diagrams is facilitated, the conversions and band swaps are indicated in the frequency plans by dashed and dash-dotted lines; it also lists the modulators used in the band-switching setup.

Als Einheitslage, in die die Teilbänder vor der Vertauschung gebracht werden, ist der Bereich 15,6 bis 16,15 kHz gewählt. Die Einheitsfilter sind in den Frequenzplänen duch Schraffur angedeutet. The range from 15.6 to 16.15 kHz is selected as the unit position in which the subbands are brought before they are interchanged. The standard filters are indicated in the frequency plans by hatching.

Am Eingang jedes Modulators MA 1', MB 1', MC 1', MD 1' und ME 1' der ersten Umsetzerstufe liegt das gesamte Sprachband A B C D E. Es wird durch fünf um Teilbandbreite gestaffelte Träger 16,4, 16,95, 17,5, 18,05 und 18,6 kHz in fünf verschiedene Frequenzlagen gebracht, in denen jeweils ein Teilband A' bzw. B' bzw. C bzw. D' bzw. E' in Kehrlage in den Durchlaßbereich eines Einheitsfilters fällt. Am Ausgang der Einheitsfilter treten also die fünf Teilbänder A' bis E' in der gleichen Frequenzlage 15,6 bis 16,5 kHz in Kehrlage auf; dabei enthält das Band A' dem Nachrichteninhalt des niederfrequenten Teilbandes 250 bis 800 Hz, das Band B' den von 800 bis 1350 Hz, das Band C den von 1350 bis 1900 Hz, das Band D' den von 1900 bis 2450 Hz und das Band E' den von 2450 bis 3000 Hz.The entire voice band ABCD E is located at the input of each modulator MA 1 ', MB 1', MC 1 ', MD 1' and ME 1 'of the first converter stage , 5, 18.05 and 18.6 kHz brought into five different frequency positions, in each of which a subband A ' or B' or C or D ' or E' falls in the reverse position in the pass band of a standard filter. At the output of the standard filter, the five sub-bands A 'to E' occur in the same frequency position 15.6 to 16.5 kHz in reverse position; Band A 'contains the message content of the low-frequency sub-band 250 to 800 Hz, Band B' from 800 to 1350 Hz, Band C from 1350 to 1900 Hz, Band D 'from 1900 to 2450 Hz and the band E 'den from 2450 to 3000 Hz.

Für die zweite Umsetzerstufe sind außer den fünf in der ersten Umsetzerstufe verwendeten Trägern weitere fünf erforderlich, um in der verschlüsselten Lage auch eine Invertierung der Teilbänder zu ermöglichen. Durch Spiegelung der Trägerfrequenzen 16,4, 16,95, 17,5, 18,05 und 18,6 kHz an der Mittenfrequenz 15,875 kHz des Einheitsbandes ergeben sich die Frequenzen 15,35, 14,8, 14,25, 13,7 und 13,15 kHz. (Es wäre im vorliegenden Fall auch möglich, die zuletzt genannten Trägerfrequenzen in der ersten Umsetzerstufe zu verwenden.) Soll nun beispielsweise das ursprüngliche Band AB CD Ein die Form C'E'BA'D verschlüsselt werden, so spielen sich in der zweiten Umsetzerstufe folgende Vorgänge ab: Das ausgesiebte invertierte Teilband A' (l5,6 bis 16,15 kHz), das ursprünglich als Teilband A frequenzmäßig an erster Stelle (250 bis 800 Hz) lag, muß unter Beibehaltung seiner invertierten Lage an die Stelle des Teilbandes D gebracht werden, das ursprünglich frequenzmäßig die vierte Stelle einnahm (1900 bis 2450 Hz). Dazu wird das Teilband A' mit dem Träger 13,7 kHz moduliert, der spiegelbildlich zu dem Träger 18,05 kHz liegt, der in der ersten Umsetzerstufe dem vierten Teilband D zugeordnet ist. Bei der Verschlüsselung des Teilbandes B, das in Regellage an die Stelle des Teilbandes C gebracht wird, dient zur zweiten Frequenzumsetzung der Träger 17,5 kHz, der in der ersten Umsetzerstufe dem Teilband C zugeordnet ist. Die weiteren Frequenzumsetzungen lassen sich an Hand des Frequenzplanes der F i g. 1 leicht verfolgen.For the second converter stage, in addition to the five carriers used in the first converter stage, another five are required in order to enable the sub-bands to be inverted in the encrypted position. By mirroring the carrier frequencies 16.4, 16.95, 17.5, 18.05 and 18.6 kHz at the center frequency 15.875 kHz of the unit band, the frequencies 15.35, 14.8, 14.25, 13.7 result and 13.15 kHz. (In the present case, it would also be possible to use the last-mentioned carrier frequencies in the first converter stage.) If, for example, the original tape AB CD E is now to be encrypted in the form C'E'BA'D, the second converter stage is used The following processes occur: The inverted sub-band A '(15.6 to 16.15 kHz) which was originally screened out as sub-band A was in the first place in terms of frequency (250 to 800 Hz), must replace sub-band D while maintaining its inverted position which originally took the fourth place in terms of frequency (1900 to 2450 Hz). For this purpose, the sub-band A 'is modulated with the carrier 13.7 kHz, which is a mirror image of the carrier 18.05 kHz, which is assigned to the fourth sub-band D in the first converter stage. When encrypting sub-band B, which is placed in the normal position at the position of sub-band C, the carrier 17.5 kHz, which is assigned to sub-band C in the first converter stage, is used for the second frequency conversion. The other frequency conversions can be found on the basis of the frequency plan in FIG. 1 easy to track.

Obwohl die Entschlüsselung der umgekehrte Vorgang der Verschlüsselung ist und Sende- und Empfangseinrichtung spiegelbildlich zueinander aufgebaut sind, wird der Frequenzplan der Empfangsseite (F i g. 2) nicht einfach durch Rückwärtslesen des Frequenzplanes der Sendeseite (F i g. 1) erhalten. Wesentlich ist, daß empfangsseitig zuerst das ganze verschlüsselte Band unter Benutzung beider Seitenbänder in höhere Frequenzlagen verschoben wird, so daß jeweils ein Teilband in den Durchlaßbereich der Einheitsfilter fällt. Die Teilbänder in Kehrlage werden erst nach der Vertauschung von fünf Einheitsfiltern ausgesiebt.Although decryption is the reverse of encryption and the sending and receiving devices are mirror images of each other, the frequency plan of the receiving side (Fig. 2) does not become simply by reading backwards of the frequency plan of the transmission side (FIG. 1). It is essential that on the receiving side first the entire encrypted band using both sidebands to higher levels Frequency positions is shifted, so that in each case a sub-band in the pass band the unit filter falls. The sub-bands in the upside-down position are only used after they have been interchanged sifted out by five standard filters.

In den Blockschaltbildern der F i g. 3 und 4 ist der Aufbau einer Verschlüsselungseinrichtung mit Bandumschaltung und mit Trägerumschaltung dargestellt. Es sind nur die für die Verschlüsselung wesentlichen Teile, also die Modulatoren, Filter, Vertauscher und Trägergeneratoren gezeichnet; Verstärker sind dagegen weggelassen. Bei den Trägergeneratoren sind die ihnen zugeordneten Frequenzen in Kilohertz angegeben.In the block diagrams of FIG. 3 and 4 is the construction of a Encryption device shown with band switching and with carrier switching. There are only the essential parts for the encryption, i.e. the modulators, Filters, exchangers and carrier generators drawn; Amplifiers, on the other hand, are omitted. The frequencies assigned to the carrier generators are given in kilohertz.

Die erste Umsetzerstufe stimmt bei den Einrichtungen mit Band- und Trägerumschaltung völlig überein. Sie besteht aus fünf Modulatoren MA 1' bis ME 1', die eingangsseitig parallel geschaltet sind und denen fünf Einheitsfilter FA 1 bis FE 1 folgen. Entsprechendes gilt für die letzte Umsetzerstufe der Empfangsseite, die fünf Einheitsfilter FA 2 bis FE 2 enthält, denen fünf ausgangsseitig parallelgeschaltete Modulatoren MA 4' bis ME4' nachgeschaltet sind. Die Einheitsfilter, deren relative Bandbreite nur etwa 3,5% beträgt, werden zweckmäßig als mechanische Filter ausgeführt. Diese enthalten beispielsweise Stahlschwinger, die untereinander so gekoppelt sind, daß mechanische Leistung in der gewünschten Bandbreite übertragen wird. Zur Umwandlung von elektrischer Leistung in mechanische und umgekehrt dienen z. B. Piezokeramiken.The first converter stage is completely the same for the devices with band and carrier switching. It consists of five modulators MA 1 ' to ME 1' which are connected in parallel on the input side and which are followed by five standard filters FA 1 to FE 1 . The same applies to the last converter stage on the receiving side, which contains five unit filters FA 2 to FE 2 , followed by five modulators MA 4 'to ME4' connected in parallel on the output side. The unit filters, the relative bandwidth of which is only about 3.5%, are expediently designed as mechanical filters. These contain, for example, steel transducers that are coupled to one another in such a way that mechanical power is transmitted in the desired bandwidth. To convert electrical power into mechanical and vice versa, z. B. Piezoceramics.

Bei der Einrichtung mit Bandumschaltung enthält die zweite Umsetzerstufe zehn Modulatoren MA 2 bis ME 2 und MA 2' bis ME 2' mit fest zugeordneten Trägern. Von diesen Modulatoren sind aber jeweils nur die Hälfte in Betrieb, da jedes Teilband nur entweder in Regel- oder Kehrlage auftreten darf. Entsprechendes gilt für die erste Umsetzerstufe der Empfangsseite mit den Modulatoren MA 3 bis ME3 und MA 3' bis ME 3'. Die Einrichtung mit Trägerumschaltung benötigt sendeseitig für die zweite bzw. empfangsseitig für die erste Umsetzerstufe nur fünf Modulatoren M11 bis M15 bzw. M21 bis M 25, denen die vom Vertauscher V 10 bzw. V20 ausgewählten Träger zugeführt werden. Am Ausgang der Sende-und Empfangseinrichtung liegt je ein Tiefpaß F1 bzw. F2 zum Aussieben des Übertragungsbandes.In the device with band switching, the second converter stage contains ten modulators MA 2 to ME 2 and MA 2 ' to ME 2' with permanently assigned carriers. However, only half of these modulators are in operation, since each sub-band may only appear either in the normal or inverted position. The same applies to the first converter stage on the receiving side with the modulators MA 3 to ME3 and MA 3 ' to ME 3'. The device with carrier switching requires only five modulators M11 to M15 or M21 to M 25 on the transmitting side for the second converter stage and on the receiving side for the first converter stage, to which the carriers selected by the exchangers V 10 and V20 are fed. At the output of the transmitting and receiving device there is a low-pass filter F1 or F2 for screening out the transmission band.

Die Vertauscher V 1, V 2 (F i g. 3) und V 10, V 20 (F i g. 4) arbeiten bei verhältnismäßig langsamem Vertauschungswechsel in der Größenordnung von Sekunden mit mechanischen Schaltern. Bei wesentlich schnellerem Wechsel werden zweckmäßig elektronische Schalter verwendet.The exchangers V 1, V 2 (FIG. 3) and V 10, V 20 (FIG. 4) work in the case of a relatively slow interchange change in the order of magnitude of seconds with mechanical switches. If the change is much faster it will be useful electronic switches used.

Claims

Claims: 1. Device for the encrypted transmission of voice signals, in which on the transmission side the voice-frequency frequency band to be transmitted with the bandwidth B is divided into h sub-bands of equal width, which in a first converter stage consisting of n modulators connected in parallel on the input side with downstream, mutually identical unit filters , brought into the same frequency position, interchanged and in a second converter position in the normal or reverse position in the original frequency range, the second converter stage consists of 2n for band switching and n modulators connected in parallel on the output side, using h carrier frequencies for each the first and second converter stage and further fz carrier frequencies for the second converter stage, which result from mirroring the first-mentioned carrier frequencies at the center frequency of the standard filter, and at the di e receiver-side converter stages correspond to those of the transmitter side, but are passed through in the opposite direction, with a low-pass filter at the output of the transmitter and receiver device for filtering out the transmission band, characterized by the fact that the pass band of the standard filter is approximately in the range 15.875 kHz: lies, in which the converted subbands each fall in the inverted position in a manner known per se by appropriate selection of the carrier frequencies for the first converter stage.

2. Device according to claim 1, characterized in that mechanical as a unit filter Filters are used. Publications considered: Swiss patents No. 248 974, 248 975; British Patent No. 652,364; U.S. Patent No. 1725 566.