DE2138228A1

DE2138228A1 - Star secret Codiersy working in the audio frequency range

Info

Publication number: DE2138228A1
Application number: DE19712138228
Authority: DE
Inventors: Charles K. Concord Mass. Miller (V.StA.)
Original assignee: Technical Communications Corp
Current assignee: Technical Communications Corp
Priority date: 1970-07-30
Filing date: 1971-07-30
Publication date: 1972-03-16
Also published as: IL37241A0; US3723878A; CA939843A; FR2103804A5; AU3179171A

Description

Im Tonfrequenzbereich arbeitendes Geheim-GodiersystemSecret godier system working in the audio frequency range

Die Erfindung bezieht sich auf ein im Tonfrequenz- bzw. Sprachfrequenzbereich arbeitendes Geheim-Codiersystem und insbesondere auf ein im Tonfrequenzbereich arbeitendes Codiersystem, das eine sehr schmale Bandbreite zur Übertragung gesicherter Nachrichten bzw. Sprechverbindungen, aufweist.The invention relates to a sound frequency or Secret coding system operating in the voice frequency range, and in particular one operating in the audio frequency range Coding system that has a very narrow bandwidth for the transmission of secure messages or voice connections, having.

Bei einem im Tonfrequenzbereich arbeitenden Geheim-Godiersystem werden die Sprechverbindungen bzw. die gesprochenen Nachrichten vor ihrer Übertragung über eine ungeschützte Übertragungsleitung verschlüsselt. Diese Verschlüsselung kann auf sehr verschiedene Weise durchgeführt werden.With a secret godier system working in the audio frequency range the voice connections or the spoken messages are transmitted via an unprotected one before they are transmitted Encrypted transmission line. This encryption can be done in very different ways.

Bei einer bisher vorgeschlagenen Verschlüsselungsform wird die Nachricht, die"geheim zu übertragen ist, mit einer Anzahl verschiedener Frequenzen moduliert, die wie Harmonische bzw. Oberwellen zueinander in Beziehung stehen; eines der Seitenbänder jeder dieser Frequenzen wird dann übertra-In a previously proposed form of encryption , the message, which is "to be transmitted secretly, is modulated with a number of different frequencies that are related to one another like harmonics or harmonics; one of the sidebands of each of these frequencies is then transmitted.

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gen. Obwohl dieses System einfach und leicht auszuführen ist, läßt sich mit ihm nur ein mäßiger Geheimhaltungsgrad erreichen, da die Grundfrequenz und ihre Harmonischen ohne Schwierigkeit festzustellen sind und das übertragene Signal daher leicht zu entschlüsseln ist.gen. Although this system is simple and easy to implement, it allows only a moderate level of secrecy Achieve, since the fundamental frequency and its harmonics can be determined without difficulty and the transmitted Signal is therefore easy to decipher.

Bei einem weiteren bereits vorgeschlagenen System wird das zu übertragende, analoge Signal gequantelt, um so einen binär-codierten Impulszug zu bilden, der die Größe des analogen Signals zu verschiedenen Zeitpunkten darstellt. Bestimmte Stellen in diesem Impulszug werden dann ihren Komplementärwerten (je nachdem 0 oder 1) entsprechend einem ausgewählten Code gleichgesetzt, der in dem Empfänger zur Entschlüsselung des codierten Signals regeneriert wird. Dieses System besitzt einen hohen Geheimhaltungsgrad, ist aber ziemlich kompliziert und daher schwierig durchzuführen. Weiterhin erfordert es eine große Bandbreite zur wirksamen Wiedergabe der Nachricht im Empfänger.In a further system that has already been proposed, the analog signal to be transmitted is quantized to produce one to form binary-coded pulse train, which represents the size of the analog signal at different points in time. Certain places in this pulse train then become their complementary values (depending on 0 or 1) according to one selected code equated, which is regenerated in the receiver for decoding the encoded signal. This The system has a high level of secrecy, but it is quite complex and therefore difficult to implement. Farther it requires a large amount of bandwidth to effectively reproduce the message in the recipient.

Ein weiteres System zur Übertragung von Geheimnachrichten, bei dem die Sprechverbindungen im unteren Tonfrequenzbereich (0 bis 3 kHz) wiedergegeben werden können und das eine sehr geringe Bandbreite erfordert, ist in der am 23.5.1967 eingereichten Anmeldung der Anmelderin (US-S.N. 6^-0 665) beschrieben. Bei dem in dieser Anmeldung beschriebenen System wird eine gesprochene Nachricht mit einem komplexen Godewort verschlüsselt. In dieser Anmeldung ist vorgeschlagen, die "Sicherheit" der Nachricht (d.h. die Schwierigkeit, mit der die Nachricht aus dem verschlüssel« ten Signal von hierzu nichtbefugten, das Signal abhörenden Personen wiedergewonnen werden kann) dadurch zu erhöhen, daß das Signal invertiert wird, nachdem es verschlüsselt ist und bevor es übertragen wird. Mit einem derartigen System wird eine größere Sicherheit bei einer noch annehmbaren Wiedergabegüte erreicht. Durch die Verschlüsselung derAnother system for transmitting secret messages, in which the speech connections in the lower audio frequency range (0 to 3 kHz) can be reproduced and that requires a very low bandwidth is described in the applicant's application filed on May 23, 1967 (US-S.N. 6 ^ -0 665). In the case of the one described in this application System, a spoken message is encrypted with a complex god word. In this application is suggested the "security" of the message (i.e. the difficulty with which the message was encrypted th signal from unauthorized persons who eavesdrop on the signal People) by inverting the signal after it has been encrypted is and before it is transmitted. With such a system there is greater security with an even more acceptable one Reproduction quality achieved. By encrypting the

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gesprochenen Nachricht vor ihrer Inversion wird eine gro-He Anzahl von Modulationsprodukten erzeugt, die - wenn sie nicht vor der Inversion ausgefiltert werden - miteinander während der Entschlüsselung Interferieren können, wodurch die Güte des Signals erheblich herabgesetzt wird.spoken message before its inversion a large number of modulation products are generated which - if they are not filtered out before inversion - with each other can interfere during decryption, which significantly reduces the quality of the signal.

Es wurden auch noch weitere Systeme vorgeschlagen, bei de« nen die geheim zu übertragende Nachricht zuerst als Einseitenband auf einen Träger konstanter Frequenz moduliert und dann mit einem zweiten Signal verschlüsselt wird, dessen Frequenz entsprechend einem Godewort verändert wird. Ein Ausführungsbeispiel für ein derartiges System ist in einem Artikel von L.E. Zegers beschrieben, der in einem Band COM-I6, Nr. 6 der IEE Transactions on Communication Theory, im Dezember 1968 erschienen ist. Bei diesem System muß in dem Empfänger zur Erzeugung des Modulations signals für die Einseitenband-Übertragung ein sehr stabiler Überlagerungsempfänger vorhanden sein; weiterhin muß zusätzlich ein sehr stabiler, sehr linearer, gesteuerter Oszillator in dem Empfänger vorhanden sein, um entsprechend dem örtlich regenerierten Codewort das zugehörige Entschlüsselungssignal zu erzeugen· Durch diese Oszillatoren wird dieses System erheblich verteuert. Da weiterhin keine Phasensynchronisation beibehalten werden kann, wird die Güte des decodierten Signals herabgesetzt.Other systems have also been proposed in which nen the message to be secretly transmitted is first modulated as a single sideband on a carrier of constant frequency and then encrypted with a second signal, the frequency of which is changed according to a godeword. An embodiment of such a system is shown in FIG an article by L.E. Zegers, who in a volume COM-I6, No. 6 of the IEE Transactions on Communication Theory, published in December 1968. In this system must in the receiver to generate the modulation signal a very stable heterodyne receiver must be available for single sideband transmission; furthermore must additionally a very stable, very linear, controlled oscillator in the receiver to be present in accordance with the local regenerated code word to generate the associated decryption signal · This System considerably more expensive. Since still no phase synchronization can be maintained, the quality of the decoded signal is degraded.

Gemäß der Erfindung soll daher ein verbessertes, im Tonfrequenzbereich arbeitendes Geheim-Codiersystem geschaffen werden, das nur eine geringe Bandbreite benötigt. Weiterhin soll bei dem System gemäß der Erfindung die Geheimhaltung der Nachricht im Vergleich zu anderen System vergrößert werden, ohne daß hierdurch das System zusätzlich noch komplizierter wird oder die Wiedergabegüte herabgesetzt wird und daß teure stabile Oszillatoren benötigt werden. Ferner soll das Geheim-Codiersystem leicht an bereits be-According to the invention, therefore, an improved audio frequency range is intended working secret coding system can be created that requires only a small bandwidth. Farther is intended to increase the confidentiality of the message in the system according to the invention compared to other systems without making the system even more complicated or reducing the playback quality and that expensive stable oscillators are required. Furthermore, the secret coding system should easily be

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stehende, nicht geheime Übertragungssysteme anpaßbar sein, weiterhin soll bei dem Geheim-Codiersystem gemäß der Erfindung ein Synchronisationssignal zur Wiedergewinnung des Codes in der codierten Nachricht selbst enthalten sein (buried) und zusammen mit der codierten Nachricht in einem gemeinsamen Frequenzband übertragen werden. Schließlich soll bei dem System gemäß der Erfindung das mit der codierten Nachricht mit zu übertragende Synchronisationssignal vor seiner übertragung selbst verschlüsselt werden,stationary, non-secret transmission systems be adaptable, Furthermore, in the secret coding system according to the invention, a synchronization signal for recovering the Codes can be contained in the encoded message itself (buried) and together with the encoded message in one common frequency band are transmitted. Finally, in the system according to the invention, the encoded with the Message with the synchronization signal to be transmitted must be encrypted before it is transmitted,

Gemäß der Erfindung wird daher "die im TonfrequenzbereichAccording to the invention, therefore, "that in the audio frequency range

liegende, geheim zu übertragende Nachricht in einer Codiereinrichtung verarbeitet, die mit der Sprachquelle verbunden ist. In der Codiereinrichtung wird die Nachricht zuerst invertiert und dann mit einem komplexen Codewort verschlüsselt. Die Inversion wird durch eine Phasenmodulation der Nachricht mit einem einzigen reinen bzw. einfachen Ton (dem "Inversions-Ton") durchgeführt; danach wird dann das aufgrund der Modulation auftretende obere Seitenband-Produkt ausgefiltert. Das sich ergebende Signal ist dann nur in dem unteren Seitenband vorhanden und die Frequenzkomponenten dieses Signals sind invertiert; d.h. die niederfrequenten Komponenten des im Sprachbereich liegenden Signals sindlying, secret message to be transmitted in a coding device processed that is connected to the voice source. In the encoder, the message is first inverted and then encrypted with a complex code word. The inversion is caused by a phase modulation of the Message carried out with a single pure or simple tone (the "inversion tone"); after that it will be due to The upper sideband product occurring during the modulation is filtered out. The resulting signal is then only in the lower sideband and the frequency components this signal are inverted; i.e. the low-frequency components of the signal lying in the speech domain

r auf die hochfrequente Seite des modulierten Signals und die hochfrequenten Komponenten des im Sprachbereich liegenden , Signals sind auf die niederfrequente Seite des modulierten Signals umgesetzt. Die Verschlüsselung des Signals erfolgt durch Phasenmodulierung des invertierten Signals unmittelbar mit dem komplexen Codewort·r on the high-frequency side of the modulated signal and the high-frequency components of the speech area, Signals are converted to the low-frequency side of the modulated signal. The signal is encrypted by phase modulating the inverted signal directly with the complex code word

Zur Erzeugung von Synchronisationssignalen in dem Empfänger, ohne daß hierzu besonders stabile Überlagerungs-Oszillatoren benötigt werden, werden die Inversionsfrequenz und der komplexe Code zusammen mit der im Sprachbereich liegenden Nachricht übertragen. Der komplexe Code wird unmittelbar anTo generate synchronization signals in the receiver without the need for particularly stable superimposition oscillators are needed, the inversion frequency and the transmit complex code together with the message in the language area. The complex code is immediate

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den Empfänger dadurch übertragen, daß er bei einem niedrigen Pegel zu dem verschlüsselten Signal vor dessen Übertragung hinzugefügt wird, während der Inversions« Frequenzton vorzugsweise der invertierten Nachricht vor deren Verschlüsselung hinzugefügt wird, so daß er zusammen mit dem komplexen Godewort und der invertierten Nachricht verschlüsselt wird. Hierdurch wird der Geheimhaltungsgrad des Nachrichtensystems vergrößert«transmitted to the receiver by having it at a low level to the encrypted signal before it Transmission is added while the inversion «frequency tone preferably precedes the inverted message the encryption of which is added so that it can be used together with the complex godeword and the inverted message is encrypted. This increases the level of secrecy of the messaging system «

In dem Empfänger wird dann das komplexe Codewort aus dem empfangenen Signal mittels einer Code-Synchronisierungsschleife wiedergewonnen, die eine Korrelations-Operation an dem empfangenen Signal durchführt, um den Code wiederzugewinnen. Der wiedergewonnene Code wird dann zum Entschlüsseln des Signals verwendet.In the receiver, the complex code word is then derived from the received signal by means of a code synchronization loop which performs a correlation operation on the received signal to recover the code. The recovered code is then used to decrypt the signal.

Der Inversions-Prequenzton wird dann aus dem entschlüsselten Signal mittels einer Phasen-Blockier- bzw, Sperrschleife (lock loop) wiedergewonnen, die einen Überlagerungs-Oszillator bei der Inversionsfrequenz sperrt. Die im Sprachbereich liegende Nachricht wird dann durch EeInvertierung um die Inversionsfrequenz wiedergewonnen.The inversion frequency tone is then extracted from the decrypted Signal recovered by means of a phase locking loop (lock loop) using a superimposition oscillator locks at the inversion frequency. The ones in the language area The lying message is then inverted recovered by the inversion frequency.

Bei einer anderen Ausführungsform ist das komplexe Codewort bei der Übertragung weggelassen und das Synchronisierungssignal weist nur den Inversions-Ton auf, der der invertierten, im Sprachbereich liegenden Nachricht vor der Verschlüsselung hinzugefügt wird. Das sich ergebende, übertragene Signal besitzt dann zwei Komponenten, nämlich die invertierte, verschlüsselte, im Sprachbereich liegende Nachricht und den verschlüsselten Inversions-Ton, der als Synchronisierungssignal dient.In another embodiment, the complex code word and the synchronization signal are omitted from the transmission has only the inversion tone that of the inverted message in the speech area before the Encryption is added. The resulting transmitted signal then has two components, namely the inverted, encrypted message lying in the speech area and the encrypted inversion tone, which is displayed as Synchronization signal is used.

Das komplexe Codewort und der Inversions-Ton werden dann im Empfänger aus dem empfangenen SynchronisierungssignalThe complex code word and the inversion tone are then derived from the received synchronization signal in the receiver

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mitteis einer Code-Synchronisierungs- und einer Phasen-Sperr-Schleife (lock loop) wiedergewonnen, die miteinander kreuzweise gekoppelt sind. Der Eingang wird jeder Schleife über einen Phasenmodulator mit dem Synchronisierungssignal als erstem Eingang und mit dem Ausgang der gegenüberliegenden Schleife als zweitem Eingang zugeführt; der Ausgang jeder Schleife stellt dann das komplexe Codewort bzw. den Inversions-Ton dar. Diese werden dann zur Entschlüsselung der empfangenen Nachricht und danach zur ReInvertierung verwendet, um die ursprüngliche Sprachnachricht wiederzugewinnen.by means of a code synchronization loop and a phase lock loop (lock loop) which are cross-coupled with each other. The entrance becomes everyone Loop through a phase modulator with the synchronization signal as the first input and with the output of the opposite loop fed as a second input; the output of each loop then represents the complex code word or the inversion tone. These are then used to decrypt the received message and then to use the Re-inversion used to make the original voice message to regain.

Gemäß der Erfindung ist also ein im Sprachbereich arbeitendes Geheim-Codiersystem geschaffen, mit dem die geheime Übertragung einer im Sprachbereich liegenden Nachricht dadurch ermöglicht wird, daß die Nachricht zuerst invertiert und dann unmittelbar mit einem komplexen Codewort verschlüsselt wird. Bei einer Ausführungsform wird auch ein Ton bei der Inversionsfrequenz zusammen mit der im Sprachbereich liegenden.Nachricht verschlüsselt und der komplexe Code zu dem verschlüsselten Signal vor der Übertragung hinzugefügt, wodurch für den Empfänger Synchronisierungssignale geschaffen sind; eine Decodiereinrichtung in dem Empfänger bildet dann die verschlüsselte Nachricht zurück. Bei einer anderen Ausführungsform ist der komplexe Code bei dem übertragenen Signal weggelassen und der Inversions-Ton und der Code werden in dem Empfänger mittels kreuzweise gekoppelter Phasen-Sperr-(phase-lock) und Synchronisierungsschleifen wiedergewonnen.According to the invention, a secret coding system working in the language area is created with which the secret Transmission of a message lying in the speech area is made possible by the fact that the message is first inverted and then immediately encrypted with a complex code word. In one embodiment, a tone is also included the inversion frequency is encrypted together with the message lying in the voice range and the complex code added to the encrypted signal prior to transmission, creating synchronization signals for the receiver are created; a decoder in the receiver then reconstructs the encrypted message. at In another embodiment, the complex code is omitted from the transmitted signal and the inversion tone and the code is generated in the receiver by means of cross-coupled phase-lock and synchronization loops regained.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description in conjunction with the attached Drawings explained in detail. Show it:

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Fig. 1 ein schematisches Schaltdiagramm eines Teils eines Radiosenders, der mit der Codiereinrichtung gemäß der Erfindung zur Verschlüsselung einer Nachricht vor der Übertragung verbunden ist;1 shows a schematic circuit diagram of part of a radio transmitter which is provided with the coding device according to FIG associated with the invention for encrypting a message prior to transmission;

Fig. 2 ein schematisches Schaltdiagramm eines Teils eines Rundfunkempfängers, der mit der Decodiereinrichtung gemäß der Erfindung zur Entschlüsselung der empfangenen Nachricht verbunden ist;Fig. 2 is a schematic circuit diagram of part of a Radio receiver with the decoder is connected according to the invention to decrypt the received message;

Fig. 3 ein schematisches Schaltdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Codiereinrichtung gemäß der Erfindung; undFIG. 3 is a schematic circuit diagram of a further embodiment of a coding device according to FIG Invention; and

Fig. k ein schematisches Schaltdiagramm einer Decodiereinrichtung zur Verwendung in Verbindung mit der in Figur 3 dargestellten Codiereinrichtung.FIG. K is a schematic circuit diagram of a decoding device for use in connection with the coding device shown in FIG.

In Figur 1 ist die Codiereinrichtung 10 gemäß der Erfindung zwischen eine Analog-Signalquelle 12 (die als Mikrofon dargestellt ist) und einen Sender I^ geschaltet (der Hochfrequenz-Modulations- und Verstärker-Stufen enthalten kann). Die Codiereinrichtung 10 weist ein Wellen formendes Netzwerk 16 zur Ausfilterung von Signalkomponenten des Mikrofons 12 auf, die außerhalb der Bandbreite des zu übertragenden Signals liegen. Wenn beispielsweise Sprache zu übertragen ist, weist das Netzwerk 16 Filterelemente auf,.die bei Frequenzen unter 300 Hz und über 3 kHz dämpfen; dieserFrequenzbereich stellt dann die Bandbreite dar, an die die Codiereinrichtung angepaßt werden muß.In Figure 1, the coding device 10 according to the invention between an analog signal source 12 (shown as a microphone is) and a transmitter I ^ connected (the high-frequency modulation and amplifier stages). The encoder 10 has a wave-forming network 16 to filter out signal components of the microphone 12 that are outside the bandwidth of the to be transmitted Signal. For example, if speech is to be transmitted, the network has 16 filter elements Attenuate frequencies below 300 Hz and above 3 kHz; this frequency range then represents the bandwidth to which the Encoding device must be adapted.

Nach Passieren des Netzwerkes 16 wird das Sprachsignal einem Phasenmodulator 18 zugeführt, wo es mit einem Träger moduliert wird, der dem Modulator von einem Oszillator 20 über eine Rechteckschaltung 22 zugeführt wird. Der Oszillator 20 gibt ein sinusförmiges Ausgangssignal auf einer einzigen Frequenz, der sogenannten "Inversions"-Frequenz ab; dieses Ausgangs signal wird dann durch die Rechteckschaltung in einAfter passing through the network 16, the speech signal is fed to a phase modulator 18, where it is modulated with a carrier which is fed to the modulator by an oscillator 20 via a square-wave circuit 22. The oscillator 20 gives a sinusoidal output signal on a single Frequency, the so-called "inversion" frequency; this output signal is then turned into a by the square-wave circuit

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Signal umgeformt, das etwa eine Hechteckwelle darstellt und das den Modulator 18 zu genau festgelegten Zeitpunkten ein« und ausschaltet bzw. steuert.Transformed signal that represents a pike-corner wave and which switches the modulator 18 on and off or controls at precisely defined times.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Modulator 18 ein Paar Transistorschalter aufweisen, die ausgeglichen bzw. im Gegentakt angeordnet sind, und denen ein Differenzverstärker nachgeschaltet ist, dessen Eingänge mit den entsprechenden Schalterausgängen verbunden sind. In dem Ober- bzw. Originalbereich ist der Ausgang des Modulators analog zu dem Tonfrequenz signal, in dem aufeinanderfolgende Segmente um 180° bezüglich des zugeführten Trägers verschoben sind. In dem Frequenzbereich weist der Ausgang des Modulators 18 obere und untere Seitenbänder auf, die mittig zu der Grundfrequenz des Oszillators 20 und seinen Oberwellen eingestellt sind, die in der Rechteckwelle enthalten sind. Für Nachrichten in einem Bandpaß von 300 Hz bis 3 kHz wird die Inversionsfrequenz so gewählt, daß Sie in dem Bandpaß, d.h. bei 2,7 kHz, liegt.In an advantageous embodiment, the modulator 18 can have a pair of transistor switches which are balanced or arranged in push-pull, and which are followed by a differential amplifier whose inputs are connected to the corresponding switch outputs. In the upper or original area, the output of the modulator is analogous to the audio frequency signal, in which successive segments are shifted by 180 ° with respect to the supplied carrier. In the frequency range, the output of the modulator 18 has upper and lower sidebands which are set in the center of the fundamental frequency of the oscillator 20 and its harmonics, which are contained in the square wave. For messages in a bandpass filter from 300 Hz to 3 kHz, the inversion frequency is chosen so that it is in the bandpass filter, ie at 2.7 kHz.

Der Modulator-Ausgang wird einem Tiefpaßfilter 24 zugeführt, der das obere, über der Grund-Inversionsfrequenz gelegene Seitenband zusammen mit allen übrigen zu höheren Frequenzen mittig eingestellten Modulationsprodukten ausfiltert. Der Ausgang des Filters 24 weist dann ein einziges unteres, unter der Grund-Inversionsfrequenz liegendes Seltenband auf; dieses Seitenband wird von nun an als die "invertierte, im Sprachbereich liegende Nachricht" bezeichnet* The modulator output is fed to a low-pass filter 24, the upper sideband above the fundamental inversion frequency, together with all the others, to higher Filters out frequencies set in the middle of modulation products. The output of the filter 24 then has a single lower, below the fundamental inversion frequency Rare band on; this sideband is from now on referred to as the "inverted message in the speech area" *

Die invertierte, im Sprachbereich liegende Nachricht wird in einer Summierschaltung 26 einem Teil des Ausgangs des Oszillators 20 hinzugefügt; diese Summe wird dann einem Phasenmodulator 28 zugeführt, dessen Aufbau dem des Modulators 18 ähnlich ist. Ein Oszillator 30 steuert einen di-The inverted message lying in the speech area is part of the output of the in a summing circuit 26 Added oscillator 20; this sum is then fed to a phase modulator 28, the structure of which is that of the modulator 18 is similar. An oscillator 30 controls a di-

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gitalen Codiergenerator 32 übex³ @la© Beehteokschaltung 3^» die dan sinusförmigen Ausgang des Oscillators 30 in eine gleichförmige Rechteokwelle umformt^ der Oszillator arbeittet vorzugsweise auf ©in©? Frequenz TOn 1 kHs_o Dar Codier« generator 32 seinerseits steuert über eine Treiberstuf© bzw« einen Verstärker 36 den Gegentaktmodulator 285 der Generator erzeugt einen komplexen digitalen Gode^ der zur Phasen« modulation des Ausgangs der Modullsrschaltung 26 verwendet wird οdigital coding generator 32 via ³ @ la © Beehteok circuit 3 ^ »which then converts the sinusoidal output of the oscillator 30 into a uniform square wave ^ the oscillator works preferably on © in ©? Frequency TOn 1 KHS _o Dar coding "generator 32 in turn controlled by a Treiberstuf © or" an amplifier 36 to balanced modulator 285, the generator generates a complex digital modulation to the Gode ^ phases "of the output of 26 is used Modullsrschaltung ο

Obwohl verschiedene Äusführungsforaian von digitalen Codier« generatoren verwendet werden könn©n_ö weist der Generator vorzugsweise ein digitales Schieberegister mit ©iner oder mehreren Rüekkopplungsv©rb£ndung©n su Teilen des Schiebe« registers auf, um wiederholt ©in komplexes God@trort su er« seugen_s das in seiner Beschaffenheit pseudo^sufällig ist₈ d_eh. di© Verteilung der ^Bl^ra und des·= "0^H in dem Wort ist beinahe eine zufällig© Vert@ilung_o Der Generator 32 wird von d©e Bedienungspersonal in ainen tofsagssustand einge« stellt«, Dieser Zustand legt dann ©in spesiellss Code«'³Wort" festj, das dem Modulator 28 bit filz* bit mit einer Frequenz zugeführt wir&₉ die von d©m Ossillatoi³ 30 bastimiit wird« Das Wort wird dann während der Übertragung ständig wieder™ holt* Das invertiert© 8pmeiisigsal₀ a©sa der Inva2?sions«Pr©« quenzton hinzugefügt ist₈ wird uomitfcelbar mittels d@s Mo« dulators 28 mit diesem Codewort verschlüsselt _s wodurch ein Signal geschaffen ist, das für die unverständlich ist₈ di© nicht das passende Gerät besitsen_s wa di© im Spraehbereieh liegende Nachricht rücksubilden₉ Das Godewort kann durch Ändern der Hückkopplungsverbindungen zu dem Schieberegister verändert werden.Be used although various Äusführungsforaian of digital coding "generators could © n _ö, the generator, preferably on a digital shift register with © iner or more Rüekkopplungsv © rb £ invention © n su parts of the shift 'register to repeatedly © in complex God @ trort su he _'s seugen which in its nature pseudo ^ sufällig ₈ h d _e. di © distribution of ^B l ^ra and · = "0 ^H in the word almost a randomly © Vert @ ilung _o The generator 32 is of d © e operator in ainen tofsagssustand been" represents "This state then sets © in spesiellss code '' ³ word "festj that the modulator 28 bit felt * bit with a frequency we supplied & ₉ which is bastimiit of d © m Ossillatoi ³ 30" the word is then steadily recouped ™ during transmission * the inverted © 8pmeiisigsal ₀ a © sa of Inva2? sions "Pr ©« quenzton added ₈ is uomitfcelbar means d @ s Mo "Demodulator 28 encrypted with this code word _s is provided whereby a signal that is incomprehensible to the ₈ di © not besitsen the appropriate device _s wa di © reverse subdivide message lying in the language area ₉ The godeword can be changed by changing the feedback connections to the shift register.

Der Ausgang des Codiergenerators 32 wird in einem Tiefpaßfilter 38 gefiltert, und dann in einer Summierschaltung zu dem verschlüsselten Ausgang des Modulators 28 addiert«, DasThe output of the coding generator 32 is filtered in a low-pass filter 38, and then in a summing circuit added to the encrypted output of the modulator 28 «, Das

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Filter 38 beseitigt vor der Übertragung die hochfrequenten Komponenten des Codewortes_s um Interferenzen mit dem wiedergewonnenen Tonfrequenssignal bei der anschließenden Decodierung auf ein Minimum herabzusetzen.; das gefilterte Godewort dient als zweites Synchronisationssignal zur Wiedergewinnung der versehlüsselten_ä im Sprachbereich liegenden Nachricht, wie weiter unten zu erkennen ist. Um das Erkennen bzw. Peststellen des Codewortes zu erschweren, sollte der Signalpegel des Codes vorzugsweise in der Größenordnung von 10% des Signalpegels der verschlüsselten Nachricht liegen.Before transmission, filter 38 removes the high-frequency components of the code word _{s in} order to minimize interference with the recovered audio-frequency signal during the subsequent decoding. the filtered Godewort serving as a second synchronization signal for recovering the versehlüsselten _{the like} in the language field lying message, as can also be seen below. In order to make it more difficult to recognize or identify the code word, the signal level of the code should preferably be of the order of 10% of the signal level of the encrypted message.

Der Ausgang der Summierschaltung ^O waist dann eine verschlüsselte ₉ invertierte Ausführungsform der im Sprachbereich liegenden Nachricht auf, zu der der komplexe Code mit einem niedrigen Signalpegel hinzuaddisrt ist«, Dieses zusammengesetzte Signal wird dem Sender 14- zur Übertragung an einen entfernt gelegenen Empfänger zugeführt» In dem Sender I¹V wird vor der Übertragung zu (Lern entfernt gelegenenThe output of the summing circuit ^ O then has an encrypted ₉ inverted embodiment of the message lying in the speech area, to which the complex code with a low signal level is added «This composite signal is fed to the transmitter 14 for transmission to a remote receiver» In the transmitter I ¹ V , before the transmission to (learning distant

um Empfänger eine geeignete Wellenformung und Prequenafeetzung vorgenommen« Wenn beispielsweise di© Codiereinrichtung in einem beweglichen Zweiweg«Rundfunk«Iachricht®nsystem verwendet wird_a wird das verschlüsselt© Signal auf ein Trägersignal hochfrequent aufmoduliert ₉ dessen Frequenz in der Größenordnung von 100 MHg oder mehr liegt. In einem solchen Fall nimmt dann das verschlüsselte Signal nur eine sehr schmale Bandbreite ein, die mittig zu der Trägerfrequenz liegt* Wenn andererseits die Übertragung über eine Telefon« Übertragungsleitung erfolgt, dann braucht der Sender 14 nicht notwendigerweise eine Frequens-Urasetzungsschaltung aufzuweisen; statt dessen kann vielmehr der Sender insgesamt entfallen«made to the receiver a suitable wave-shaping and Prequenafeetzung "For example, if di © encoder is used in a mobile two-way" broadcast "Iachricht®nsystem _a, the encrypted © signal at high frequency to a carrier signal modulated ₉ whose frequency is in the order of 100 m Hg or more. In such a case, the encrypted signal then occupies only a very narrow bandwidth, which lies in the center of the carrier frequency. If, on the other hand, the transmission is via a telephone transmission line, then the transmitter 14 does not necessarily need to have a frequency setting circuit; instead, the transmitter can be omitted altogether "

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In Figur 2 ist eine Decodiereinrichtung 50 in Form eines Rundfunkempfängers dargestellt. Der Empfänger weist einen Hochfrequenzdemodulator und Verstärker 52 zur Wiedergewinnung der verschlüsselten Nachricht aus der Trägerfrequenz, der er überlagert worden ist, auf. Die verschlüsselte Nachricht wird dann einem Phasenmodulator 54, einem Tiefpaßfilter und einer Begrenzerstufe 56 und einem Phasenmodulator 58 zugeführt.In Figure 2, a decoder 50 is shown in the form of a radio receiver. The recipient assigns a High frequency demodulator and amplifier 52 for recovery the encrypted message from the carrier frequency on which it has been superimposed. The encrypted Message is then a phase modulator 54, a Low-pass filter and a limiter stage 56 and a phase modulator 58 supplied.

Das Filter und die Begrenzerstufe 56 besitzt einen 3 cLb-Schnitt bei etwa der Frequenz des Codewortes, so daß Signalkomponenten mit höheren Frequenzen ausgefiltert werden. Der Ausgang des Filters 56 wird einer Codier-Synchronisierungsschleife 60 zugeführt, die einen digitalen Korrelator 62, ein Tiefpaßfilter 64 mit einem aktiven Verstärkerelement, einen Spannungs-gesteuerten Oszillator 66, eine Rechteckschaltung 68 und einen Codiergenerator 70 aufweist. Der Korrelator 62 nimmt die Eingänge von dem Filter 56 und dem Generator ?0 auf. Der Generator 70 seinerseits wird durch die Rechteckschaltung 68 von dem Oszillator 66 gesteuert. Der Ausgang des Korrelators 62 wird über das Filter 64 als Steuereingang dem Oszillator 66 zugeführt.The filter and limiter stage 56 has a 3 cLb cut at about the frequency of the code word, so that signal components with higher frequencies are filtered out. The output of filter 56 becomes an encoder lock loop 60 fed to a digital correlator 62, a low-pass filter 64 with an active amplifier element, a voltage controlled oscillator 66, a square wave circuit 68 and a code generator 70. Correlator 62 takes inputs from filter 56 and the Generator? 0 on. The generator 70, in turn, is controlled by the oscillator 66 through the square-wave circuit 68. The output of the correlator 62 is fed to the oscillator 66 via the filter 64 as a control input.

Der Codiergenerator 70 weist vorzugsweise ein digitales Schieberegister auf, das dem in dem Sender verwendeten Schieberegister 28 ähnlich ist, und wird zu Beginn auf dasselbe Codewort eingestellt. Der Inhalt des Registers wird bit für bit entsprechend den Steuersignalen des Oszillators 66 weitergeschoben, bis die entsprechenden Bits in dem Senderund Empfänger-Codlergenerator "aufeinander abgestimmte oder "synchronisiert" sind. Die Frequenz des Oszillators 66 wird von dem Ausgang des Korrelators 62 gesteuert, dessen Ausgang wiederum von dem Ausgang sowohl des Codiergenerators 70 als auch des Filters und der Begrenzerstufe 56 abhängt. Der Korrelator 62 weist lediglich ein Paar UND-Gatter auf,The coding generator 70 preferably has a digital shift register that corresponds to the shift register used in the transmitter 28 is similar and is initially set to the same code word. The content of the register is bit for bit according to the control signals of the oscillator 66 until the corresponding bits in the transmitter and Receiver-Codlergenerator "coordinated or are "synchronized". The frequency of the oscillator 66 is controlled by the output of the correlator 62, the output of which in turn depends on the output of both the coding generator 70 and the filter and the limiter stage 56. The correlator 62 has only one pair of AND gates,

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die die positiven bzw. negativen Eingänge eines Differenzverstärkers steuern, der in einer integrierenden Ausführungsform angeschlossen ist.which are the positive and negative inputs of a differential amplifier control, which is connected in an integrating embodiment.

Die Codier-Synchrpnisierungsschleife 60 entnimmt aus dem verschlüsselten Signal den einen niedrigen Pegel aufweisenden komplexen Code, der anschließend zur Entschlüsselung des Signals verwendet wird. Hierzu wird das empfangene Signal mit dem örtlich erzeugten komplexen Codewort in Beziehung gesetzt und dann das'Schieben von Bits in dem Schieberegister des Generators 70 solenge weitergeführt oder verzögert, bis der erzeugte Code mit dem empfangenen Code synchronisiert ist. \iewi der von dem Generator 70 erzeugte Code in Phase mit dem in dem verschlüsselten Signal enthaltenen Code liegt, dann steuern die Gatter des !Correlators abwechselnd die positiven und negativen Eingänge des integrierenden Verstärkers; diese Steuersignale werden integriert, um einen Null-Netz-Beitrag (zero net contribution) zum Verstärkerausgang über den Integrationszeitraum zu schaffen. Solange der Ausgang des Codiergenerators '70 in Phase mit dem in dem verschlüsselten Signal enthaltenen Code liegt, bleibt der Verstärkerausgang konstant und der Oszillator 66 liefert einen konstanten Frequenzausgang.The coding synchronization loop 60 extracts the low level complex code from the encrypted signal, which is then used to decrypt the signal. For this purpose, the received signal is related to the locally generated complex code word and then the shifting of bits in the shift register of generator 70 is continued or delayed until the generated code is synchronized with the received code. If the code generated by the generator 70 is in phase with the code contained in the encrypted signal, then the gates of the correlator alternately control the positive and negative inputs of the integrating amplifier; these control signals are integrated to create a zero net contribution to the amplifier output over the integration period. As long as the output of the coding generator '70 is in phase with the code contained in the encrypted signal, the amplifier output remains constant and the oscillator 66 provides a constant frequency output.

Wenn sich aber der Ausgang des Generators 70 außer Phase mit dem Codewort in dem verschlüsselten Signal befindet, dann wird eines der Korrelator-Gatter für eine längere Zeitspan-, ne als das andere Gatter geöffnetj die· Auswahl des Gatters hängt hierbei von der Richtung der Phasenverschiebung zwischen dem Codewort in dem verschlüsselten Signal und dem von dem Generator 70 erzeugten Code ab. Durch das ungleiche Öffnen der Gatter wird der integrierende Verstärker in der einen oder der anderen Richtung gesteuert, um ein Netz-(nicht NULL) Ausgang abzugeben, wodurch dann der Spannungs-gesteuerte Oszillator 66 zur Änderung der augenblicklichen Frequenz in derBut if the output of generator 70 is out of phase with the codeword is in the encrypted signal, then one of the correlator gates is used for a longer period of time, ne as the other gate openj the selection of the gate depends on the direction of the phase shift between the code word in the encrypted signal and that of the generator 70 generated code. The unequal opening of the gates turns the integrating amplifier into one or the other direction to give a mains (non-ZERO) output, which then causes the voltage-controlled oscillator 66 to change the current frequency in the

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¹³ 2138229 ¹³ 2138229

einen oder der anderen Richtung entsprechend der Phasenverschiebung zwischen den zwei Signalen veranlaßt wird; hierdurch wird der Generator 70 in einer Richtung gesteuert, um so die Phasenverschiebung auf einem Minimum zu halten. Der Generator 70 wird dann auf das Godewort in dem verschlüsselten Signal zur Wiedergabe des Godewortes in dem Empfänger verriegelt.causing one or the other direction in accordance with the phase shift between the two signals; through this the generator 70 is controlled in one direction so as to keep the phase shift to a minimum. Of the Generator 70 then responds to the godeword in the encrypted signal to reproduce the godeword in the receiver locked.

Um eine kürzere Synchronisierungszeit für das komplexe Godewort zu erhalten, sollte der Oszillator 66 auf einer etwas höheren Frequenz als der Bit-Frequenz des Codewortes während des Aufnahmezyklus arbeiten und dann auf die synchrone Frequenz umschalten, wenn das Codewort einmal gefunden worden ist. Diese Frequenzabweichung läßt sich leicht durch Anlegen einer Vorspannung an das aktive Verstarkungselement des Filters 6^ während der Zeit erreichen, während der das Codewort so gewonnen werden soll, daß der Oszillator auf einer über der synchronen Frequenz liegenden Frequenz arbeitet; nachdem die Synchronisierung erreicht ist, wird diese Vorspannung wieder entfernt. Die Anschaltung der Vorspannung wird vorteilhafterweise auf ein Schaltsignal hin durchgeführt, das dem Verstarkungselement über eine Leitung 6*5-' von einerA shorter synchronization time for the complex god word To obtain, the oscillator 66 should be at a slightly higher frequency than the bit frequency of the code word during of the recording cycle and then switch to the synchronous frequency once the code word has been found is. This frequency deviation can easily be adjusted by applying a bias voltage to the active amplification element of the Filters 6 ^ during the time during which the code word is to be obtained in such a way that the oscillator operates at a frequency above the synchronous frequency; after synchronization has been achieved, this preload is removed again. The connection of the bias voltage is advantageously carried out on a switching signal that the amplification element via a line 6 * 5- 'from a

Er
die/fässung feststellenden Schaltung zugeführt wird, die im einzelnen weiter unten beschrieben wird«, Vor der Synchronisierung wird dann die Vorspannungs-Verschiebung dieses Elements so eingestellt, daß der Oszillator 66 auf einer Frequenz in der Größenordnung von 50 bis 100 Hz über der Bit-Frequenz des Codewortes gesteuert wird» Wenn dann die Synchronisierung erreicht ist, wird die Verschiebung wieder entfernt, so daß der Oszillator auf einer Frequenz gesteuert wird, die der synchronen Frequenz entspricht, d.h. einer Frequenz, die gleich der Bit-Frequenz des Codewortes ist.He
the / barrel detecting circuit is supplied, which is described in detail below. Before synchronization, the bias shift of this element is then set so that the oscillator 66 at a frequency on the order of 50 to 100 Hz above the bit Frequency of the code word is controlled »When synchronization is achieved, the shift is removed again so that the oscillator is controlled at a frequency that corresponds to the synchronous frequency, ie a frequency that is equal to the bit frequency of the code word.

Gleichzeitig mit der Anschaltung der Vorspannung für die Frequenz-Verschiebung sollte die Rauschbandbreite der Schleife von einem hohen Wert während der Gewinnung des Codes aufSimultaneously with the connection of the bias voltage for the frequency shift the noise bandwidth of the loop should be high during the extraction of the code

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einen niedrigen Wert geändert werden, wenn Synchronisierung eingetreten ist. Die vergrößerte Bandbreite während der Code-Gewinnung trägt zu einer schnellen Synchronisierung bei, sie würde aber die Signalgüte nach der Synchronisierung herabsetzen, wenn sie nicht gleichzeitig verringert würde. Die Änderung der Bandbreite läßt sich leicht durch Ändern der Verstärkung des aktiven Verstärkungselements durchführen, nachdem Synchronisierung erreicht istj dies wird vorzugsweise mit demselben Schaltsignal durchgeführt, das zur Schaltung der Vorspannung zur Frequenz verschiebung verwendet wird.changed to a low value when synchronization has occurred. The increased bandwidth during the code extraction contributes to a fast synchronization, but it would improve the signal quality after the synchronization if it is not reduced at the same time. Changing the bandwidth is easy by changing the gain of the active gain element after synchronization is achieved j this is preferably carried out with the same switching signal that is used to switch the bias voltage to the frequency shift is used.

Der Ausgang des Generators 70 wird dem Modulator 58 und einem Schalter 72 zugeführt, der zu dem Modulator 5¹* gehört. Die verschlüsselte, invertierte Nachricht am Ausgang des Modulators 52 wird in dem Modulator 58 durch Rückmodulation mit dem komplexen Godewort entschlüsselt, das in dem Generator 70 der Codier-Synchronisierungsschleife 60 erzeugt wird. Der entschlüsselte Ausgang, der den Inversions-Ton plus die invertierte Sprachnachricht enthält, wird einem Bandpaßfilter und einer Begrenzerstufe 7**· zugeführt, die eine Mittenfrequenz bei der Inversionsfrequenz besitzt.The output of the generator 70 is fed to the modulator 58 and a switch 72 which belongs to the modulator 5 ¹ *. The encrypted, inverted message at the output of the modulator 52 is decrypted in the modulator 58 by back modulation with the complex Godeword that is generated in the generator 70 of the coding synchronization loop 60. The decrypted output, which contains the inversion tone plus the inverted voice message, is fed to a bandpass filter and a limiter stage 7 ** · which has a center frequency at the inversion frequency.

Das Filter 74 läßt nur den reinen Ton bei der Inversionsfrequenz durch und dieser wird einer Phasen-Sperr- (lock) Schleife ?6 zugeführt, die einen Phasenvergleicher 78, einen Integrator 80, einen spannungsgesteuerten Oszillator 82 und eine Phasenschieber- und -begrenzerstufe 84 aulweist, die in einer geschlossenen Schleife zusammengeschaltet sind. Der Vergleicher 78 vergleicht die Phase des wiedergewonnenen Inversions-Tons mit der Phase des Oszillators 82. Wenn sich die beiden Signale außer Phase befinden, dann liefert der Vergleicher 78 ein Ausgangs signal, das, wenn es von dem Integrator 80 integriert ist, ein Steuersignal für den Oszillator 82 darstellt, um dessen Frequenz in der einen oder anderen Richtung zu verschieben, um die Phasendifferenz auf einem minimalen Wert zu halten. Die Phasenschieber- und -be-The filter 74 passes only the pure tone at the inversion frequency and this is fed to a phase lock loop? 6 which has a phase comparator 78, an integrator 80, a voltage controlled oscillator 82 and a phase shifter and limiter stage 84 that are interconnected in a closed loop. The comparator 78 compares the phase of the recovered inversion tone with the phase of the oscillator 82. If the two signals are out of phase, the comparator 78 provides an output signal which, when integrated by the integrator 80, provides a control signal for represents the oscillator 82 to shift its frequency in one direction or the other in order to keep the phase difference at a minimum value. The phase shifter and -be-

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grenzerstufe 84 liefert eine 90°-PhasenverSchiebung zu dem Oszillatorausgang zum Betrieb des Vergleichers 78 und formt den sinusförmigen Ausgang des Oszillators inline Rechteckwelle um, so daß der Vergleicher in genau festgelegten Intervallen an- und ausgeschaltet wird. Der Oszillator 82 erzeugt dann einen Ausgang, der in Phase mit dem in dem empfangenen Signal enthaltenen Inversions-Ton liegt. Zu diesem Zeitpunkt sind dann sowohl der komplexe Code als auch der Inversions-Ton mit der richtigen Phase in dem örtlichen Empfänger wiedergewonnen, so daß die im Sprachbereich liegende Nachricht aus den verschlüsselten, invertierten Signalen nunmehr wiedergewonnen werden kann.Limiter 84 provides a 90 ° phase shift to the Oscillator output for operating the comparator 78 and forms the sinusoidal output of the oscillator in-line square wave so that the comparator is switched on and off at precisely defined intervals. The oscillator 82 generates then an output in phase with the inversion tone contained in the received signal. To this The point in time is then both the complex code and the inversion tone with the correct phase in the local receiver recovered, so that the message lying in the speech area from the encrypted, inverted signals is now can be recovered.

Die Entschlüsselung und die Rückinversion des empfangenen Signals wird in zwei Phasenmodulatoren 54 bzw. 86 durchgeführt. Bevor das Codewort und der Inversions-Ton diesen Modulatoren zugeführt sind, besteht der Ausgang der Decodiereinrichtung aus unverständlichen, "verstümmelten" Signalen. Um eine übertragung dieser Signale zu dem Ausgang vor der Decodierung zu unterbinden, werden die !Modulatoren 54 und 86 durch Schalter 72 bzw. 88 eingetastet.The decryption and reverse inversion of the received signal is carried out in two phase modulators 54 and 86, respectively. Before the code word and the inversion tone are fed to these modulators, there is the output of the decoder from incomprehensible, "mutilated" signals. In order to transmit these signals to the output before the To prevent decoding, the modulators 54 and 86 are keyed in by switches 72 and 88, respectively.

Wenn der Schalter 72 angeschaltet ist, wird das wiedergewonnene Codewort von dem Generator 70 zu dem Modulator 54 durchgeschaltet,, während durch Anschalten des Schalters 88 der Inverions-Ton von dem Oszillator 82 zu dem Modulator 86 durchgeschaltet wird. Diese Schalter wiederum werden von einem Schalter 90 über ein Tiefpaßfilter 92 betätigt. Der Schalter 90 wird von dem Oszillator 82 gesteuert. Wenn der Ausgang des Oszillators 82 und die Begrenzerstufe 74 in Phase liegen, ist der Schalter 9ü geschlossen; dieser schließt dann seinerseits die Schalter 72 und 88 und läßt das Codewort sowie den Inversions-Frequenzton zu den Modulatoren 54 bzw. 86 durch. Es wird auch ein Signal der Verstärkerstufe in dem Tiefpaßfilter und dem Verstärker 64 zugeführt, um den Verstärkungsgrad des Verstärkers herabzusetzen und den Os-When the switch 72 is on, the recovered Code word from the generator 70 to the modulator 54 switched through, while by turning on the switch 88 the inversion tone from oscillator 82 to modulator 86 is switched through. These switches are in turn actuated by a switch 90 via a low-pass filter 92. Of the Switch 90 is controlled by oscillator 82. If the Output of oscillator 82 and limiter stage 74 in phase lie, the switch 9ü is closed; this then in turn closes switches 72 and 88 and leaves the code word and the inversion frequency tone to modulators 54 and 86, respectively. It also becomes a signal from the amplifier stage in the low-pass filter and amplifier 64 supplied to the Reduce the gain of the amplifier and reduce the os-

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zillator 66 auf die synchrone Frequenz zu schalten. Der Modulator 5^ entschlüsselt die Nachricht und gibt an seinem Ausgang ein Signal ab, das die invertierte, im Sprachbereich liegende Nachricht plus den Inversions-Frequenzton aufweist. Dieses-Signal wird dann von dem Modulator 86 rückinvertiert und gelangt über ein Tiefpaßfilter 9^ zu einer das Ausgangssignal verwertenden Einrichtung, beispielsweise einen Lautsprecher 96. Der Modulator 86 ebenso wie die Modulatoren 5^ und 58 können vorteilhafterweise denselben Aufbau aufweisen, wie die Modulatoren 18 und 28 in dem Sender. "to switch the oscillator 66 to the synchronous frequency. The modulator 5 ^ decrypts the message and gives on his The output emits a signal that contains the inverted message in the speech area plus the inversion frequency tone having. This signal is then sent by the modulator 86 inverted back and comes through a low-pass filter 9 ^ a device utilizing the output signal, for example a loudspeaker 96. The modulator 86 as well as the modulators 5 ^ and 58 can advantageously have the same construction as the modulators 18 and 28 in the transmitter. "

Die Schalter 72 und 88, die einerseits ein verstümmeltes Ausgangssignal unterbinden, bevor der komplexe Code und der Inversions-Ton in dem Empfänger wiedergewonnen worden sind, erfüllen zusätzlich die Aufgabe, eine Durchgangs-Ubertragung von uncodierten Signalen zu ermöglichen. Wenn jeder der Modulatoren 84· und 86 zwei Transistoren aufweist, die symmetrisch im Gegentakt angeordnet sind, dann arbeiten die Transistoren, solange an sie kein Modulationssignal angelegt ist, als gewöhnliche Verstärker. Sobald daher in dem empfangenen Signal eine komplexe Code-Komponente vorhanden ist, verstärken die Modulatoren $k und 86 nur das empfangene Signal und lassen es sonst unverändert zu dem Auegang durch. Wenn aber eine solche Komponente in dem empfangenen Signal vorhanden ist, wird mittels der Modulatoren die ursprüngliche Nachricht durch eine nachfolgende Hückmodulation wiedergewonnen. Ob nun das empfangene Signal verschlüsselt oder nicht verschlüsselt ist, der Ausgang stellt in jedem Fall eine klare bzw. nicht-verschlüsselte Wiedergabe der im Sprachbereich liegenden Nachricht dar.The switches 72 and 88, which, on the one hand, prevent a garbled output signal before the complex code and the inversion tone have been recovered in the receiver, additionally fulfill the task of enabling transmission of uncoded signals. If each of the modulators 84 and 86 has two transistors that are symmetrically arranged in push-pull, then the transistors operate as ordinary amplifiers as long as no modulation signal is applied to them. As soon as there is a complex code component in the received signal, the modulators $ k and 86 only amplify the received signal and otherwise let it through unchanged to the output. If, however, such a component is present in the received signal, the original message is recovered by means of the modulators by means of a subsequent back modulation. Whether the received signal is encrypted or not, the output always represents a clear or non-encrypted reproduction of the message in the voice area.

Anstatt zusammen mit der invertierten, verschlüsselten Nachricht das komplexe Codewort zu übertragen, um ein Synchroni-Instead of transmitting the complex code word together with the inverted, encrypted message in order to

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sierungssignal zu erhalten, ist es auch möglich, den verschlüsselten Inversions-Ton selbst als das alleinige Synchroni sierungssignal zu verwenden und den Inversions-Ton sowie das Codewort durch kreuzweise Koppelung der Godier-Synchronisierungsschleife und der. Phasen-Sperr-Sehleife (lock loop) derart wiederzugewinnen, daß der Ausgang der einen Schleife als Eingang der anderen Schleife dient. Die erforderlichen, hierbei durchzuführenden Sehaltungsänderungen sind in den Figuren 3 und k dargestellt.To obtain sierungssignal, it is also possible to use the encrypted inversion tone itself as the sole synchronization signal and the inversion tone and the code word by cross-coupling the Godier synchronization loop and the. Phase-lock loop so that the output of one loop serves as the input of the other loop. The required changes in posture to be carried out here are shown in FIGS. 3 and k.

In Figur 3 sind das Tiefpaßfilter 38 und die Summierschaltung kO der Figur 1 weggelassen und statt dessen ist der Ausgang des Phasenmodulators 28 unmittelbar über eine Leitung 102 mit dem Sender Ik verbunden. Der Code von dem Generator 32 wird dann nur dem Verstärker 36 und nicht dem Sender Ik zugeführt, da der Signaleingang zu dem Modulator 28 die Summe der invertierten Sprachnaohrieht und des Inversions-Tones ist; der Ausgang dieses Modulators stellt dann die invertierte, verschlüsselte Sprachnachricht plus den verschlüsselten Inversions-Ton dar, der als Synchroni« sierungssignal zur Wiedergewinnung der ursprünglichen Nachricht in dem Empfänger dient« Vorzugsweise weist die Synchronisierungskomponente einen Pegel von etwa 25% des Pegels der Nachrichtenkomponente auf.In FIG. 3, the low-pass filter 38 and the summing circuit kO of FIG. 1 are omitted and instead the output of the phase modulator 28 is connected directly to the transmitter Ik via a line 102. The code from the generator 32 is then only fed to the amplifier 36 and not to the transmitter Ik , since the signal input to the modulator 28 approximates the sum of the inverted speech and the inversion tone; the output of this modulator then represents the inverted, encrypted voice message plus the encrypted inversion tone, which is used as a synchronization signal to recover the original message in the receiver. The synchronization component preferably has a level of about 25% of the level of the message component.

In Figur k wird dann das empfangene Signal, das aus einer Nachrichtenkomponente (der invertierten, verschlüsselten Sprache) und einer Synchronisierungskomponente (dem verschlüsselten Inversions-Ton) besteht, zuerst von dem Demodulator 52 demoduliert (wobei vorausgesetzt ist, daß das Signal von dem Sender Ik vor seiner Übertragung moduliert worden ist); danach wird das Signal den Phasenmodulatoren 5k und 58, wie vorher bereits beschrieben, ebenso wie einem zusätzlichen Phasenmodulator 59 zugeführt, der in der abweichenden, nunmehr zu beschreibenden Ausführungsform erfor-In Figure k , the received signal, which consists of a message component (the inverted, encrypted speech) and a synchronization component (the encrypted inversion tone), is then first demodulated by the demodulator 52 (provided that the signal is from the transmitter Ik has been modulated before its transmission); then the signal is fed to the phase modulators 5k and 58, as already described, as well as an additional phase modulator 59, which is required in the different embodiment to be described below.

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derlich ist. Der Modulator 59 wird von dem Ausgang der Phasen-Sperr-Schleife 76 gesteuert und sein Ausgang wird dem Tiefpaßfilter 56 zugeführt. Die Leitung 56', die bisher das Filter 56 mit dem Modulator 52 verbunden hat, ist in der vorliegenden Ausführungsform beseitigt, so daß der einzige Eingang zu dem Filter 56 der von dem Modulator 59 ist.that is. The modulator 59 is from the output of the phase locked loop 76 is controlled and its output is fed to the low-pass filter 56. The line 56 ', so far the filter 56 connected to the modulator 52 is shown in FIG of the present embodiment, so that the only input to the filter 56 is that from the modulator 59 is.

Die Nachrichten» und Synchroni sierungskomponenten des demodulierten Eingangs signals werden mit dem komplexen Codewort in dem Modulator 58 und mit dem Inversions-Ton in dem Modulator 59 gemischt. Hierbei ist vorausgesetzt, daß zu diesem Zeitpunkt der Code-Teil des ankommenden Synchronisierungssignal von der Codier-Synchronisierungsschleife 60 gesperrt ist, so daß der Generator 70 den Demodulator 58 mit dem wiedergewonnenen komplexen Codewort steuert. Dies wird mit den Nachrichten- und Synchronisierungs-Signalkomponenten gemischt, die dem Demodulator zugeführt sind, um einen ersten Ausgang mit der invertierten, im Sprachbereich liegenden Nachricht und einen zweiten Ausgang mit dem Inversions-Ton zusammen mit Modulationsprodukten höherer Ordnung zu schaffen. Die invertierte Sprachnachricht und die Modulationsprodukte höherer Ordnung werden von dem Filter 7^ ausgefiltert, so daß nur der reine Inversions-Ton durch das Filter hindurchgelangt, um die Phasen-Sperr-Schleife zu steuern. Die invertierte, verschlüsselte Nachrichtenkomponente und alle Komponenten höherer Ordnung, die bei der Demodulation der Synchronisierungskomponente entstehen, werden durch das Filter 5^> ausgefiltert, so daß der Ausgang an der Synchronisierungsschleife primär aus dem komplexen Code besteht. In der Synchronisierungsschleife 60 wird dann diese Codefolge frei von Bauschen und Verzerrung regeneriert. Der regenerierte Code wird zusammen mit dem regenerierten Inversions-Ton den Demodulatoren 5^ bzw. 86 zugeführt, die zuerst die Nachrichtenkomponenten entschlüsseln und sie dann auf dieThe messages and synchronization components of the demodulated input signal are mixed with the complex code word in the modulator 58 and with the inversion tone in the modulator 59. It is assumed here that at this point in time the code part of the incoming synchronization signal is blocked by the coding synchronization loop 60, so that the generator 70 controls the demodulator 58 with the recovered complex code word. This is mixed with the message and synchronization signal components fed to the demodulator to create a first output with the inverted speech domain message and a second output with the inversion tone along with higher order modulation products. The inverted voice message and the higher order modulation products are filtered out by the filter 7 ^ so that only the pure inversion tone passes through the filter in order to control the phase lock loop. The inverted, encrypted message component and all higher-order components that arise during the demodulation of the synchronization component are filtered out by the filter 5 ^> so that the output on the synchronization loop primarily consists of the complex code. In the synchronization loop 60, this code sequence is then regenerated free of bulk and distortion. The regenerated code is fed together with the regenerated inversion tone to the demodulators 5 ^ or 86, which first decrypt the message components and then transfer them to the

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vorher beschriebene Weise rückinvertieren. Das sich ergebende Signal geht dann durch das Tiefpaßfilter 9k hindurch und wird von dem Lautsprecher 96 wiedergegeben.reverse the previously described manner. The resulting signal then passes through the low-pass filter 9k and is reproduced by the loudspeaker 96.

Die zweite, gerade beschriebene Ausführungsform besitzt gewisse Vorteile gegenüber der zuerst beschriebenen Ausführungsform. Die Spraeh-Geheimhaltungseinrichtung kann ohne Schwierigkeit in einem Empfänger eingebaut sein, der eine geringe Empfindlichkeit in den unteren Frequenzbereichen (0 bis 300 Hz) besitzt, da die Synchronisierungskomponente vollständig in dem Frequenzband über dieser oberen Grenze liegt und damit in dem Bandpaß des Empfängers. Weiterhin ist das System verträglicher gegenüber Frequenz«.Abweichungsfehlern, wie sie bei Einseitenband-Bundfunkübertragung oder bei Übertragung über gewöhnliche Telefonleitungen auftreten können.The second embodiment just described has certain advantages over the embodiment described first. The voice privacy device can be built into a receiver without difficulty, the one has low sensitivity in the lower frequency ranges (0 to 300 Hz) because the synchronization component lies completely in the frequency band above this upper limit and thus in the bandpass filter of the receiver. Farther the system is more compatible with frequency can occur when transmitting over ordinary telephone lines.

Schließlich fallen, wenn das empfangene Signal durch die Sprach-Demodulatoren hindurchgegangen ist, die Demodulationskomponenten, die auf dem Synchronisierungssignal beruhen, weitaus dem Sprachdurchlaßbereich heraus und werden nicht durch das System zusammen mit der verschlüsselten Sprache übertragen; hierdurch ergibt sich dann ein verminderter Hintergrund-Rauschpegel .Finally, when the received signal has passed through the speech demodulators, the demodulation components drop, based on the synchronization signal, far out of the speech passband and will not transmitted through the system along with the encrypted speech; this then results in a reduced background noise level .

Es ist; also ein verbessertes, im Sprachbereich arbeitendes Gehe im-Codier sys tem geschaffen worden, das einen relativ hohen Geheimhaltungsgrad unter Einhaltung einer guten Wiedergabegüte erreicht. Dies beruht zum Teil bei beiden Ausführungsformen auf der Inversion der Sprach-Nachricht vor der Verschlüsselung mit einem komplexen Code; durch diese "Vorinversion¹¹ wird der Verschlüseelungspegel erhöht, wobei während der Verschlüsselung mit dem komplexen Codewort ein Betrieb mit weniger Modulationsprodukten möglich wird.It is; So an improved, working in the language area Gehe im Codier system has been created, which achieves a relatively high degree of secrecy while maintaining a good quality of reproduction. In both embodiments, this is due in part to the inversion of the voice message prior to encryption with a complex code; This "pre-inversion ¹¹ " increases the encryption level, and operation with fewer modulation products becomes possible during the encryption with the complex code word.

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Ein Synchronisierungssignal im Frequenzband der übertragenen, im Sprachbereich liegenden Nachricht wird bei der einen Ausführungsform mit dem verschlüsselten Inversions-Ton plus dem komplexen Codewort oder bei der anderen Ausführungsform mit.dem verschlüsselten Inversions-Ton selbst zusammen mit der übertragenen Nachricht gesendet und dann in dem Empfänger in seine Komponenten aufgeteilt, so daß die im Sprachbereich liegende Nachricht wiedergewonnen werden kann. Durch das Einbetten des Synchronisierungssignals in das Nachrichtensignal wird auf diese Weise die Sprach-Geheimhaltung weiter vergrößert.A synchronization signal in the frequency band of the transmitted message lying in the speech area is used in the an embodiment with the encrypted inversion tone plus the complex code word or in the other embodiment with the encrypted inversion tone itself sent together with the transmitted message and then split into its components in the receiver, so that the message lying in the speech area can be retrieved. By embedding the sync signal In this way, voice secrecy is incorporated into the message signal further enlarged.

Das im Sprachbereich arbeitende Geheim-Codiersystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Verbindung mit einer drahtlosen Sender-Empfänger-Kombination dargestellt worden. Die Erfindung ist aber selbstverständlich hierauf nicht.beschränkt und es können vorteilhafterweise Codiereinrichtungen für andere Zwecke verwendet werden, beispielsweise zur Codierung und Decodierung von Nachrichten, die über Telefonleitungen zu übertragen sind. Weiterhin kann irgendein analoges Signal gemäß der Erfindung geheim gesendet werden, unabhängig davon, ob es von einer Sprachquelle stammt oder nicht.The secret coding system working in the language area according to the present invention has been shown in connection with a wireless transmitter-receiver combination. The invention is of course not limited to this and coding devices can advantageously be used used for other purposes such as encoding and decoding messages that contain are to be transmitted over telephone lines. Furthermore, any analog signal according to the invention can be sent secretly regardless of whether it comes from a language source or not.

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Claims

1. Device for coding an analog message

in the audio frequency range for transmission to a remote receiver using a system with a bandwidth, which is limited to the bandwidth of the analog message, 'characterized by:

a) a device for inverting the analog message, a frequency within the bandwidth of the message;

b) a device for encrypting the inverted message directly with a complex code word at a frequency within the bandwidth of the message; and

c) a device for synchronization signals contained in the coded message for transmission the remote recipient along with the message.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the device for the encoded in the Message contained synchronization signals means (26) for summing the message prior to encryption of a tone at the frequency at which the message is inverted, the tone accompanying the message is encrypted.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the device for the encoded in the Message contained synchronization signals comprises means (40) for summing the message after at least a part of the complex code word is encrypted with a level which is considerably lower than that

209812/U96 ~²²~ 209812 / U96 ~ ²² ~

Level of the encrypted message, thereby generating a code synchronization signal to create for the recipient.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the device for encryption the message, a generator (32) for repeatedly generating a digital code word and a phase modulator (28) for modulating the inverted message together with the code word.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the generator (32) is an oscillator and a digital shift register coupled to the oscillator and provided with feedback lines is to generate a pseudo-random sequence of binary digits for the modulator (28).

6. Apparatus for decoding an analog message which is inverted and prior to transmission to the decoding apparatus is directly encrypted with a complex code word and that of the inversion tone and the complex Code word corresponding synchronization signal components has, characterized by:

a) a device for generating a replica of the complex code word synchronously with that for encryption code word used in the message j

b) a device for generating a tone on the inversion frequency in sync with the tone used to encrypt the message j

c) a device for decrypting the coded message with the aid of the generated code word j and

d) a device for converting the decrypted Message using the generated tone.

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7. Apparatus according to claim 6, characterized by a device with which the decryption or prevents the re-inverting of the encoded message is before the code word simulation and the inversion frequency ton are generated in the receiver.

8. Apparatus according to claim 6, characterized in that the coded message by phase modulation of the analog signal has been encrypted together with the complex godeword before transmission, and that the coded message by phase demodulation with the help of complex code word simulation before re-inverting is decrypted.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the phase demodulation in a push-pull modulator (86) is carried out with this associated switches (72, 88), whereby the creation of the code word simulation to the modulator (86) is blocked before the simulation with the codeword component of the received encoded Message has been synchronized, and that the received message is passed through the modulator (86) without frequency conversion passes through as long as synchronization has not yet been achieved.

10. The device according to claim 6, characterized in that the device for generating a Tons at the inversion frequency an oscillator, which provides an output with a controllable frequency, and an Has phase comparator that

a) is connected to the oscillator,

b) a first input from the oscillator and a second input from the inversion tone component in the receives the coded signal received,

-24- 209812 / U96 "

c) supplies a first control signal to the oscillator in order to shift its frequency in a direction where the phase difference between the oscillator output and the inversion tone component in the received encoded message is a minimum when the oscillator output and the inversion sound components are not synchronized with each other, and

which supplies a second control signal to the oscillator in order to keep the oscillator frequency constant when the Oscillator output and the. Inversion tone component) 'are synchronized with each other.

11. The device according to claim 10, characterized in that the inversion tone component of the received, encoded message before transmission is encrypted with the message and from the message through Decryption of the message with the help of the simulation of the complex code word is recovered before the sound component is applied to the phase comparator (78).

12. The device according to claim 6, characterized in that the means for generating the Codeword simulation of a code synchronization loop (60)

"has, with

a) a feedback shift register for generating a digital character pattern, simultaneously in each case a digit,

b) an oscillator (66), which is connected to the register, to generate shift signals with a controllable frequency to deliver, and

c) a correlator (62),

209812/U96209812 / U96

213822a

1. the a first input signal from the encoded message and a second input signal from the Shift register receives,

2. which supplies a first control signal to the oscillator (66) to increase its frequency in one direction shift in which the phase difference between the oscillator output and the code word component there is a mini «mum in the received, encoded message, and

3. which supplies a second control signal to set the oscillator frequency to hold constant when the output of the shift register is synchronized with the component is.

13. Apparatus according to claim 12, characterized by:

a) a device that works with the shift register for decryption the coded message is connected to the code word simulation before the generation of the inversion tone is and

b) Switching devices which operate on the phase relationship between the locally generated inversion tone and the inversion tone address with which the message is encoded, and which deliver a switching command that indicates the synchronization between the corresponding inversion tones.

Secret messaging system working in the voice sector for the encrypted transmission of analog messages via a transmission channel with limited bandwidth, characterized by:

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a) a transmitter with a device for inverting an analog message according to an inverting signal, with a device for encrypting the inverted message immediately a complex code word and a device for synchronization signals contained in the coded message prior to transmission to a remote recipient; and

b) a receiver with a device for generating a replica of the complex code word synchronously to the code word with which the message is encrypted, with a device for decrypting the received, encoded message by means of the complex code word simulation, mix; a facility for Generation of a replica of the inversion signal, synchronous with the signal that inverts the analog message, and with a device for inverting the decrypted message in accordance with the inverting signal simulation, to recover the analog message

Message system according to Claim 14, characterized in that the inversion signal is added to the inverted, analog message prior to encryption with the complex code word, and that the inversion signal can be transmitted in encrypted form together with the encrypted message.

16. Message system according to claim 14, characterized in that the complex code word to the encoded message is added with an energy level which is considerably lower than the energy level of the encoded Message before sending the message to the remote recipient.

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17. Message system according to claim 14, characterized in that the means for generating a replica of the complex code word a code synchronization loop (60) has with

a) a digital shift register in which the code word simulation is stored and the output signals supplies of at least two clearly distinguishable parts of the code word,

b) an oscillator (66) which outputs shift signals to the shift register to determine the word position in the Register to move, and

c) a device for comparing the phase of the simulation with the phase in the received message contained code word component, wherein the comparison device provides a first output signal for Control of the frequency with which the shift signals are fed to the shift register when the Code word and its simulation are not synchronized, and the comparator means a second Provides output signal to maintain the frequency, with which the shift signals are fed to the shift register when the code word and its simulation are synchronized.

18. Message system according to claim 14, characterized in that the means for generating the simulation> .es inversion signal a controllable, an output signal-emitting oscillator and a phase comparator (78),

1. the oscillator output signal as the first input and the decrypted message as the second input receives,

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2. which emits a first control signal to the oscillator when the first and second inputs to the comparator are out of phase with each other, changing the frequency of the oscillator output, and

3. which sends a second control signal to the oscillator when the first and second inputs to the comparator are synchronized in phase, thereby keeping the oscillator frequency constant.

19. Message system according to claim 18, characterized in that it comprises switches that respond to the oscillator output in order to prevent a frequency conversion of the decrypted message before the Code word simulation and the inversion signal simulation are generated synchronously with their corresponding counter values.

20. Message system according to claim 17, characterized in that there are means for setting of the oscillator at a first frequency before the complex code word is generated, and means for setting the oscillator to a second frequency after the code word is generated 1st.

21. Message system according to claim 20, characterized in that the setting the frequency Devices have a device for supplying a bias voltage to the code synchronization loop, depending on whether a synchronization signal is present or absent, thereby performing synchronization is displayed.

22. Message system according to claim 20, characterized by a device for changing the Loop gain in the code synchronization

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loop (60) depending on whether a code synchronization signal exists or does not exist, which then indicates that the synchronization has been carried out, in order to then change the bulk bandwidth of the loop.

23. 'Device for coding an analog message for Transmission to a remote recipient., Characterized by:

a) means for inverting the analog message to a selected frequency;

b) a device for encrypting the inverted message directly with a complex code word, in order to thereby remove synchronization or message components for simultaneous transmission to one to create located receivers over a common channel; and

c) means for adding a tone at the inversion frequency to the inverted message.

Zh, device according to claim 23, characterized in that the device for inverting the message has the following devices:

a) · a modulator that uses the supplied message as the first input and a tone on the inversion frequency has as a second input; and

b) a filter to filter out the upper sideband from the modulated message

25. The device according to claim 23, characterized in that the device for encryption

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the inversion tone and the inverted message Godier generator (32) for generating a complex code and a modulator (18) with the inversion tone and the inverted, supplied message as the first input and the output of the coding generator as the second input having.

26. The device according to claim 23, characterized in that the encrypted inversion tone has the only synchronization signal transmitted to the remote receiver.

27. The device according to claim 23, characterized in that the inversion tone to the inverted Message is added before encryption and that the inverted message and the inversion tone both at the same time are encrypted with the complex code.

28. The device according to claim 27, characterized in that the device for encryption of the inversion tone and the message has a phase modulator, and that the tone and the message are modulated are encrypted with the complex code word.

29. Apparatus for decoding a message which is inverted and which is removed prior to transmission to one located, the device enclosing receiver is encrypted with a complex code word, and the one Synchronization signal with a tone at the inversion frequency, encoded with the code and entered into the Message is embedded, characterized by:

a) a code synchronization loop that acts as an output provides a regenerated form of the complex code to the remote receiver j

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³¹ "213S22S

b) a phase lock loop (76), the output of which is a regenerated form of the inversion tone in phase with supplies the inversion tone contained in the synchronization signal; and

c) a first decryption device, which the synchronization signal is supplied as a first input, to which the output of the phase lock loop is supplied as a second input, and to the phase lock loop outputs an input containing a decoded form of the inversion tone.

30. The device according to claim 29, characterized in that the inversion tone and the message Encrypted by hodulation with the complex codewprt are, and that the first and second decryption means comprise modulators.

31. The device according to claim 30, characterized in that the modulators are phase modulators are (18, 28, 5 ^, 58, 59, 86).

32. The device according to claim Jl, characterized in that it has first and second filters which belong to the first and second modulators for transmitting essentially only the code or the inversion tone, and that the remaining modulation components are filtered out by the filters .

33 · Device according to claim 1, characterized in that the device for the encoded in the Message contained synchronization signals facilities for encryption of the inversion tone and to its summation to the encrypted message for transmission to a remote recipient.

-32- 209812 / U96 *

3 * K device according to claim 6, characterized in that g e k e η η draws,

a) the output of the complex code word generating Device is fed as an input to the device generating the inversion frequency; and

b) the output of the device generating the inversion frequency as the input of the complex code word generating device is supplied.

209Ö12/U96209Ö12 / U96

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