Verfahren und Einrichtung zur Geheimhaltung von Nachrichten. Nach bekannten Methoden zur Geheim haltung gesprochener Nachrichten werden die Sprachfrequenzen vor der Übertragung nach einem vereinbarten Schlüssel verschoben. Durch Modulation mit einer Hilfsfrequenz und Unterdrückung der Träger- und Sum menfrequenzen wird beispielsweise eine In version der Sprachfrequenzen erteilt, das heisst die ursprünglich tiefen Frequenzen er scheinen als hohe und die ursprünglich hohen Frequenzen als tiefe Frequenzen der ver schleierten Nachricht. Es sind auch Einrich tungen bekannt, mit welchen die gesamten Sprachschwingungen in mehrere Frequenz bereiche unterteilt werden, welche nach ver einbartem Schlüssel um ungleiche Frequenz beträge verschoben werden.
Da die Entzif ferung auch bei dieser Frequenz-Substitution durch versuchsweise Rückvertauschung der Bänder verhältnismässig einfach ist, wird der Verschiebungsschlüssel bei neueren -Einrich tungen nach einem vereinbarten Programm in bestimmten Zeitabständen geändert. Das Zeitintervall zwischen zwei Schlüsselwech seln beträgt bei diesen bekannten Einrichtun gen zur Verschleierung von gesprochenen Nachrichten stets ein Mehrfaches der Dauer einer Silbe eines Wortes.
Die Erfindung geht aus von der Erkennt nis, dass es gelingt, die nach obigen Methoden verschlüsselten Nachrichten in folgender Weise zu entziffern. Die verschleierte Mit teilung wird nach einem bekannten Aufzeich nungsverfahren (z. B. Stahlbandaufzeich- nung) registriert, und ein bestimmter Aus schnitt derselben, welcher sich über das Intervall zwischen zwei Schlüsselwechseln erstreckt, in ständiger Folge ununterbrochen abgetastet. Aus dem abgetasteten Ausschnitt wird mit einem Bandfilter ein bestimmtes Frequenzband herausgegriffen und durch Modulation mit wählbaren Hilfsfrequenzen um einstellbare Beträge verschoben.
Beim Abhören dieses Frequenzbandes ist normaler weise eine Verständigung auch dann nicht möglich, wenn es wieder in seinen ursprüng- liehen Bereich fällt. Es zeigt sich aber, dass man beim Abhören der aus dem ursprüng lichen Bereich in einen andern Bereich ver schobenen Bänder die Empfindung eines un natürlichen Schallvorganges hat. Diese Emp findung verschwindet jedoch, sobald das be treffende Frequenzband in den ursprüng lichen Frequenzbereich zurückverschoben ist.
Nach kurzer Übung ist man deshalb in der Lage, ein einzelnes Frequenzband der ge- schlüsselten Nachricht durch 3lodulation mit passend gewählter Hilfsfrequenz in seinen ursprünglichen Bereich zurückzuverschieben. In gleicher Weise können die übrigen Fre quenzbänder des betreffenden Nachrichten- Ausschnittes sowie die Frequenzbänder aller folgenden Ausschnitte zurückversetzt wer den. Mit einiger Mühe ist so eine Entziffe rung der gesamten verschleierten Nachricht möglich.
Diese Rückversetzung der Frequenz bänder unter Ausnützung der subjektiven Empfindung ist aber nur dann möglich, wenn der in ständiger Folge wiederholt an gehörte Nachrichtenausschnitt mehrere zu sammengehörige Sprachlaute enthält, das heisst wenn, dessen Dauer mindestens mit der Länge einer Silbe übereinstimmt.
Sobald diese Ausschnitte jedoch kürzer werden und schliesslich im wesentlichen nur mehr Bruch stücke von Silben enthalten, ist dieses Ent- zifferungsverfahren nicht mehr durchführ bar; denn die subjektive Empfindung, wel che die richtige Rückverschiebung jedes Bandes ermöglichte, tritt dann nicht mehr auf und lässt sich auch durch lange Übung nicht mehr erwerben. Die Silbenlänge der deutschen Sprache beträgt bei mittlerem Sprachtempo 0,038 bis 0,549 Sekunden, im Mittel 0,182 Sekunden. Bei andern Sprachen kann die mittlere Silbendauer Werte bis zu 0,5 Sekunden annehmen.
Die Erfindung be zieht sich demnach auf ein Verfahren zur Geheimhaltung gesprochener Nachrichten, bei welchem die in elektrische Ströme umgewan delten Sprachschwingungen in mehrere Fre quenzbereiche unterteilt werden, von denen wenigstens einzelne um stets wechselnde Fre- quenzbeträge verschoben werden, wobei er findungsgemäss die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verschiebungen der Frequenzbänder kleiner ist als 0,5 Sekunden. Zweckmässig wird diese Zeitdauer, wie er wähnt, kleiner gemacht als die mittlere Länge der Silbe eines Wortes, welche von der angewendeten Sprache abhängt.
Die Einrichtung zur Durchführung die ses Verfahrens ist gekennzeichnet durch min destens eine Permutierschaltvorriehtung zur Vertauschung der Frequenzbänder, deren Schaltdauer stets kleiner ist. als 0,5 Sekunden.
An Hand der Fig. 1 bis 5 werden nun Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtung näher erläutert.
In Fig. 1 ist zum Beispiel das Oszillo- gramm des Wortes "Gesellschaft" wieder gegeben. Durch Ausfilterung lässt sieh dieser Schwingungsvorgang beispielsweise in die fünf Frequenzbänder (Fig. 2a bis 2e) zer legen, welche die Bereiche 250-750,<B>750</B> bis 1250, 1250-1750, 1750-2250, 2250 bis 2750 Hz enthalten.
Nach den bekannten Sub- stitutionsverfa,hren werden diese Bänder zur Geheimhaltung durch Modulation mit ver schiedenen Hilfsfrequenzen nach bestimmtem Schlüssel verschoben. So entstehen beispiels weise die neuen Frequenzbänder ( Fig. 3a bis 3e). Dabei muss darauf geachtet werden, dass die verschiedenen Frequenzbänder nie gleichzeitig in denselben Frequenzbereich zu liegen kommen. Der unbefugte Empfänger des verschleierten Signals kann nun durch Rückverschiebung der einzelnen Bänder ver suchen, verständliche Silben zu erhalten.
Dies kann durch schrittweise Untersuchung bezw. Frequenzverschiebung jedes einzelnen Bandes erfolgen, weil die richtige Rückver schiebung bei genügender Länge des Signals subjektiv erkannt wird. Die. Elementlänge, das heisst die Dauer zwischen zwei Schlüssel wechseln beträgt bei den üblichen Verfahren ein Mehrfaches einer Sekunde. Dadurch wird im allgemeinen ein Wort nicht durch einen Schlüsselwechsel unterbrochen, -wie das auch im durch die Fig. 3 dargestellten Bei spiel der Fall ist.
In Fig. 4 ist das Oszillogramm des Wor tes Gesellschaft nochmals reproduziert (a), und gleichzeitig sind die fünf Frequenz- bänder dieses Wortes angegeben (b ... f), deren Elemente jedoch durch eine nicht dar gestellte Ausführungsform der erfindungs gemässen Einrichtung nach einem rasch wech selnden Schlüssel mit einer Elementlänge von 0,03 Sekunden verschoben sind,
wobei die Zeitdauer des ganzen Wortes in Sechszehn Elemente eingeteilt wurde. Eine richtige Rückvertauschung dieser Bänder ist prak tisch unmöglich, weil die richtige Frequenz lage jedes Bandes wegen der geringen Ele mentlänge nicht mehr zu erkennen ist.
Eine Entzifferung wäre jedoch unter Um ständen noch durch Ausnützung des "Ener- gierhythmus" denkbar. Bei jedem gespro chenen Wort schwanken nämlich die Schwin gungsamplituden nach einer bestimmten Zeit abhängigkeit, wobei allerdings die Betonung und die persönlichen Sprechgewohnheiten in starkem Masse mitspielen.
Dieser zeitliche Amplitudenverlauf wird durch die normale Frequenzvertauschung nicht geändert, so dass aus den Intensitätsschwankungen des ge-' schlüsselten Signals gewisse zutreffende Ver mutungen über die urgeschlüsselte Nachricht denkbar sind. Um auch diese Entzifferungs- möglichkeit auszuschliessen, empfiehlt es sich, die einzelnen Frequenzbänder um un gleiche und änderndeBeträge abzuschwächen, wodurch der Energierhythmus des geschlüs- selten Signals gestört wird.
Dabei kann die Schwächung frequenzabhängig oder fre- quenzunabhängig durchgeführt werden. Ist sie frequenzabhängig, so bewirkt sie ausser dem eine Veränderung der Klangfarbe inner halb des einzelnen Bandes. Bei der Ent zifferung sind die Amplitudenänderungen durch entsprechende ungleiche Veränderung bezw. Abschwächung der einzelnen Bänder nach vereinbartem Programm wieder aufzu heben.
Bei einer gegebenen Sprache ist die Ver teilung der Energie auf die einzelnen Fre quenzbänder im Mittel bekannt. Die mittlere Energie der verschiedenen Frequenzbänder ist verschieden. Durch die erwähnten zusätz lichen Amplitudenänderungen kann der Fall eintreten, dass ein energieschwaches Band noch weiter geschwächt wird, während ein energiereiches Band ungeschwächt bleibt.
Es empfiehlt sich deshalb, die urgeschlüsselte Nachricht vor der Schlüsselung über ein Netzwerk zu übertragen, dessen Amplituden- Übertragungsverhältnisse so bemessen sind, dass die mittleren Energien der einzelnen Sprachfrequenzbänder an dessen Ausgang übereinstimmen. Durch ein entsprechendes Netzwerk sind die Amplitudenverhältnisse der entschlüsselten Frequenzbänder auf der Empfangsseite wieder der ursprünglichen Sprache anzupassen.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann auch bei sogenannten kombinierten Schlüs- selungsmethoden angewendet werden, nach denen die einzelnen Frequenzbänder der Sprache zur Geheimhaltung um wechselnde Frequenzbeträge verschoben und zudem um veränderliche Zeitbeträge verzögert werden.
In Fig. 5 ist ein Durchführungsbeispiel gezeigt, bei dem neben den wechselnden Fre- quenzvertauschungen veränderliche Verzöge rungen und Amplitudenänderungen der ein zelnen Frequenzbänder vorgesehen sind. Die urgeschlüsselte Sprache Z" umfasst die Fre quenzen von 250-2750 Hz. Diese Schwin gungen mögen durch ein nicht dargestelltes Filter in fünf Frequenzbänder z1 . . . z, von je 500 Hz Breite aufgeteilt werden.
Durch Modulation mit fünf verschiedenen Hilfs frequenzen g,... g, von resp. 3750, 4250, 4750, 5250 und 5750 Hz des Generators G werden in den Modulatoren M, . . . 31, diese Frequenzbänder in den gleichen Bereich 3000 bis 3500 Hz verschoben.
Die so gebildeten fünf Zwischenfrequenzbänder werden in der Permutiervorriehtung R wechselnd ver tauscht, so dass beispielsweise das erste Zwi schenfrequenzband des Modulators 111, zuerst auf das Dämpfungsglied WZ und dann ab wechselnd auf ein anderes Dämpfungsglied geleitet wird usw. Die Dämpfungsglieder W, <I>. . .
W,</I> sind auf ungleiches, frequenz- abhängiges oder frequenzunabhängiges Dämp- fungsmass eingestellt, so dass die einzelnen Zwischenfrequenzbänder um wechselnde Be träge abgeschwächt werden. Über den Per- mutierungsscha.lter Q gelangen die in der Vorrichtung R bereits einmal permutierten Elemente der Zwischenfrequenzbänder auf die Aufzeichnungsvorrichtungen Cl... C7,. In diesen werden die dem Permutierschalter Q entnommenen Elementenfolgen um un gleiche Zeiten verzögert, beispielsweise um 0,1 Sek.
bezw. ganzzahlige Vielfache davon. Somit erhält man schliesslich Elementen folgen, in denen die Elemente der ursprüng lichen Sprachfrequenzbänder um wechselnde Beträge abgeschwächt, um wechselnde Be träge verzögert und frequenzverschoben sind.
Über einen weiteren Permutierungsschalter P gelangen diese Elementenfolgen auf die Modulatoren Ni . . . Nzi, wo sie mit den Hilfs frequenzen g',.... g', von resp. ?750, 2250, 1750,<B>1250</B> und 750 Hz eines zweiten Gene- rators G' nochmals zur Modulation gebracht werden.
Dadurch entstehen Differenz-Fre- quenzen, die in den Sprachfrequenzbereich 250-2750 Hz fallen und die zusammen das geschlüsselte Signal Z1 ergeben. Der Permii- tierungsschalter P arbeitet mit einer Zeit dauer von weniger als 0,5 Sekunden pro Schaltstellung, so dass sich durch ihn in Ver bindung mit dem Generator G' entsprechend rasch wechselnde Frequenzverschiebungen er geben. Eine Zeitdauer von weniger als 0,5 Sekunden pro Schaltstellung, z.
B. 0,1 Se kunden, kann natürlich zur besseren Geheim haltung der Nachricht mit Vorteil auch bei den Permutierungsschaltern Q und R ange wendet werden.
Statt der Frequenzen g' des Generators G' können auch diejenigen des Generators G selbst verwendet werden. Bringt man die letzteren (g1... g,) in den Modulatoren <I>N</I> mit den geschlüsselten Sprachschwingungen zur Modulation, so ist bei Verwendung des obern Seitenbandes die ursprüngliche Sprache immer noch invertiert.
Wird hingegen das untere Seitenband zur Übertragung benützt, so haben wir im allgemeinen noch eine Fre- quenzverschiebung, aber keine Inversion mehr; in diesem Fall kommen die Frequenz bänder wie im Beispiel der Fig. 5 eben falls in den Bereich 250-2750 Hz zu liegen.
Es kann natürlich einer der Permutie- rungsschalter, z. B. der Schalter R, umgan gen werden, indem die Modulatoren 1!1 mit den Dämpfungsgliedern TV direkt verbunden werden. In diesem Falle kann man zweck mässig die letzteren programmässig in der Dämpfung variieren. Man kann die Nachricht auch vor der Zerlegung in die einzelnen Fre quenzbänder einer veränderbaren, frequenz- abhängigen Dämpfung unterwerfen.
Es ist ohne weiteres verständlich, wie die Entschlüsselung des Signals Z, in der Emp fangsanlage erfolgt. Der notwendige Gleich lauf sämtlicher Permutatoren sowohl der Sende- als auch der Empfangsanlage lässt sich mit bekannten Mitteln erzielen.
Im weiteren werden zweckmässig Filter vorgesehen zur Unterdrückung unerwünsch ter Schwingungen, die insbesondere auch bei der Vertauschung der Frequenzbandelemente entstehen.