-
Einrichtung zur verschlüsselten Übertragung von Sprachsignalen Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zur verschlüsselten Übertragung von Sprachsignalen,
bei der auf der Sendeseite eine Aufteilung des Sprachsignalbandes in, insbesondere
fünf gleich breite, Teilbänder vorgenommen und durch Änderung der Reihenfolge der
Teilbänder ein Übertragungsband gebildet wird, be'i dem Teilbänder invertiert sein
können, wobei auf der Empfangsseite die Änderung der Reihenfolge rückgängig gemacht
wird.
-
Es ist bereits z.B. aus der deutschen Patentschrift 1 273 002 bekannt,
in Einrichtungen zur verschlüsselten Übertragung Von Sprachsignalen das Sprachfrequenzband
in mehrere gleich breite Teilbänder aufzuteilen und die Teilbänder miteinander zu
vertauschen, d.h. innerhalb des Sprachfrequenzbandes in eine andere Frequenzlage
zu verschieben.
-
Dabei kann man das Sprachfrequenzband 250 ... 3000 Hz in fünf Teilbänder
mit je 550 Hz Bandbreiteaufteilen. Bei geeigneter Auswahl der Ver-tauschung ist
die Sprache dann unverständlich.
-
Zur Vertauschung der Teilbänder sind verschiedene Verfahren bekannt.
Beispielsweise trifft bei der sogen. Bandumschaltung ein Vertauscher die Auswahl
von n aus 2n Modulätoren, denen jeweils eine feste Trägerfrequenz zugeordnet ist.
Dabei bestenen verschiedene Schaltungsmöblichkeiten: Zum Beispiel kann auf der Sendeseite
eine erste
Frequenzumsetzergruppe n Modulatoren mit n sogen. Einheitsfiltern
und eine zweite Frequenzumsetzergruppe 2 1 Modulatoren enthalten; oder die erste
Frequenzumsetzergruppe hat 2n Modulatoren mit 2n Einheitsfiltern und ie zweite Frequenzumsetzergruppe
n Modulatore@. In beiden Fällen werden für n Teilbänder sende- und empfangsseitig
jeweils 3n Modulatoren benötigt.
-
Bei der sogen. Trägerumschaltung sind in jedem Teilbandkanal zwei
Modulatoren für eine erste und zweite r'requenzumsetzung über eirj Einheitsfilter
fest durchgeschaltet, so daß für n Teilbänder selide- und empfangsseitig jeweils
nur 2n Modulatoren und n Einheitsfilter benötigt werden. Dabei trifft ein Vertauscher
die Auswa@@ von n aus 2n Trägerfrequenzen.
-
Bei geeigneter Auswahl der Vertauschung läßt sicn mit hilfe der genannten
Verfanren erreichen, daß die iibertragene Sprache unverständlich ist und in einem
für viele Anwendungsfälle ausreichendem maße ein unbefugtes Mithören von Telefongesprächen
vermieden wird.
-
Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei Einrichtungen mit Teilbandvertaus-chung
u.U. bereits die Auswertung des ursplünglich untersten Teilbandes für sich allein
dazu i'iihren kann, daß für die übertragene Sprache ein Grad von Satzverständ-Lichkeit
erzielt wird, der bei hohen Anforderungen an die Verschleierung der übertragenen
Nachrichten als nicht mehr tragbar anzusehen ist. Das Auffinden des ursprüngLich
untersten Teilbandes im Übertragungshand kann zwar dadurch erheblich erschwert werden,
daß die Art der Teilbandvertauschung durch eine Zeitsteuerung in ständigem Wechsel
variiert wird. Dies ist jedoch mit einem zusätzlichen Aufwand verbunden.
-
Eine Erkenntnis im Rahmen dr Erfindung ist, daß es bei Verschlüsselungseinrichtungen
mit Teilbandvertauschung möglich ist, die Sicherheit gegen unbefugtes Mithören auch
ohne zeitliche Veränderung der Vertauschung weiter zu v-erbessern.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Einrichtung zur verschlüsselten
Übertragung von Sprachsignalen mit Aufteilung des Sprachsignalbandes in Teilbänder
durch Anwendung einfach realisierbarer Maßnahmen sicherzustellen, daß ein unbefugtes
li.ithören der übertragenen Sprachsignale möglichst wirksam unterbunden wird.
-
Gemäß der Brfinaung v;ird die Einrichtung zur Lösung dieser Aufgabe
derart ausgebilaet, daß aus untere Teilband in zwei, insbesondere r'ieich große,
llalbbänder aufspaltbar ist und daß wenigstens eilies der beiden Halbbänder aus
der ursprünglichen Frequenzlage herausnehmbar ist, derart, daß wenigstens eines
der Halbbänder im Übertragungsband verbleibt und daß bei Herausnahme beider Halbbänder
durch Frequenzverschiebung die Verschiebungen verschieden groß sind. Dabei kann
die Herausnahme eines Teilbandes aus der ursprünglichen Frequenzlage im Sprachsignalband
dadurch erfolGen, daß das Teilband z.B. mit Ililfe eines Hochpasses oder einer Bandsperre
unterdrückt wird. Durch diese Maßnahmen wird in vorteilhafter Weise ein Mithören
der übertragenen Sprachsignale durch Auswertung eines einzigen Teilbandes mit geringem
Aufwand wirksam erschwert.
-
Es kann sich dabei als zweckmäßig erweisen, die Einrichtung derart
auszubilden, daß die Halbbänder nach der Frequenzverschiebung durch wenigstens ein
Teilband voneinander getrennt an verschiedenen Stellen des Übertragungsbandes liegen.
-
Eine weitere Erhöhen des Schutzes gegen unbefugtes ihören läßt sich
in weiterer ausbildung der Erfindung dadurch erzielen, daß bei benachbarter Lage
eines Halbbandes und des ursprünglich zweituntersten Teilbandes im Übertragungsband
die ursprüngliche Frequenzfolge für die benachbart gelegenen Halb- bzw. Teilbänder
durch Invertierung des Halbbartes und/oder des ursprünglich zweituntersten Teilbandes
unterbunden ist.
-
Ferner kann man in Weiterbildung der Erfindung durch die Bildung eines
Zwischenbandes mit einer derartigen Anordnung des ursprünglich unteren Teilbandes
und anschließende Verschleierung des Zwischenbandes durch eine derartige Teilbandvertauschung
herstellen, daß die im ursprünglich unteren Teilband enthaltenen Halbbänder nach
der Teilbandvertauschung frequenzmäßig voneinander getrennt sind.
-
Dies ist bei einer ungeraden Zahl von Teilbändern, z.B. bei einer
Fünfbandvertauschung der Fall, wenn das ursprünglich untere Teilband gegenüber seiner
ursprünglichen Frequenzlage innerhalb des Sprachfrequenzbandes um ein ungeradzahliges
Vielfaches der halben Bandbreite eines Teilbandes frequenzverschoben ist.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Einrichtung derart
ausgebildet, daß eines der beiden Halbbänder im Übertragungsband unterdrückt ist.
Zur Verbesserung der Sprachqualität kann man dabei zweckmäßigerweise bei Unterdrückung
des oberen Halbbandes die durch die Unterdrücktung entstandene Lücke im Übertragungsband
im empfangsseitigen Teil der Einrichtung durch Bildung harmonischer Frequenzen aus
den Frequenzen des unteren albbandes ausfüllen.
-
Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
-
Die Figuren 1 bis 3 zeigen Teile von Einrichtungen zur verschlüsselten
Übertragung von Sprachsignalen.
-
Im einzelnen zeigen: Fig. 1 einen Teil einer Einrichtung, bei der
vor der Teilbandvertauschung das obere Halbband durch Invertierung des vom unteren
Halbband abgetrennten Restbandes in die obere Brequenzlage verlegt wird, .Fig. 2
einen Teil einer Einrichtung mit Verlegung des oberen Halbbandes durch Modulation
an den oberen Rand des Übertragungsbandes und Verschiebung des vom ursprünglich
untersten Teilband abgetrennten Restbandes zu tieferen Frequenzen und Fig. 3 einen
Teil einer Einrichtung mit Verlegung des ursprünglich unteren Teilbandes in das
dritte und vierte Teilband und Trennung vom zweiten Band.
-
In den Figuren 4 bis 6 sind Frequenzpläne dargestellt, wobei Fig.
4 einen Frequenzplan für die Einrichtung nach Fig. 1, Fig. 5 einen Frequenzplan
für eine Einrichtung entsprechend Fig. 2 und Fig. 6 einen Frequenzplan für die in
Fig. 3 dargestellte Einrichtung zeigt.
-
Bei der Einrichtung nach Fig. 1 wird das Sprachsignalband 250 ...
3000 Hz der Frequenzweiche 1 zugeführt, die aus dem Tiefpaß 11 und dem Hochpaß 12
besteht. Der Tiefpaß 11 läßt den unteren Teil des Sprachsignalbandes von 2iQ ...
525 Hz, der Hochpaß 12 den oberen Teil des Sprachsignalbandes von 525.. 3000 Hz
dadurch, so daß wie aus dem in Fig. 4 dargestellten Frequenzplan näher hervorgeht,
das Sprachsignalband 250 ... 3000 Hz in der Mitte des untersten Teilbades A, d;h.
bei der Frequenz 525 Hz geteilt wird. Der obere Teil 525 ... 3000 Hz des Sprachsignalbandes
wird nac'h Invertierung mit dem unteren Teil
250 ... 525 iiz des
Sprachsignalbandes, d.h. mit dem unteren Halbband al zum Übertragungsband zusammengafaßt.
-
Dem Hochpaß 12 ist der Modulator 3 nachgeschaltet, in dem der obere
Teil des Sprachsignalbandes von 525 ...
-
3000 IIz mit Hilfe der Trägerfrequenz 3525 Hz invertiert wird. Der
dem Modulator 3 nachgeschaltete Tiefpaß 4 läßt das Band 525 ... 3000 Hz in Kehrlage
durch. In der Gabelschaltung 5 werden das Band 250 ... 525 IIz in Regellage und
das Band 525 ... 3000 Hz in Kehrlage zu einem Übertragungsband zusammengefaßt.
-
Im Übertragungsband ist das ursprünglich untere Teilband A getrennt.
-
Nach dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird eine wesentliche
Erhöhung der Sicherheit gegen unbefugtes Mithören dadurch erzielt, daß zusätzlich
zur Trennung des ursprünglich untersten Teilbandes A auch sichergestellt ist, daß
das obere Halbband a2 nicht mit der ursprünglichen Frequenzfolge mit der unteren
Hälfte des zweituntersten Teilbandes B zusammenliegt.
-
Zu diesem Zweck wird das Sprachsignalband 250 ... 3000 Hz der Frequenzweiche
13 zugeführt, die aus dem Tiefpaß 14 und dem Hochpaß 15 besteht. Der Tiefpaß 14
läßt unterhalb, der Hochpaß 15 oberhalb der Frequenz 800 Hz durch, so daß entsprechend
dem Prequenzplan nach Fig. 5 das untere Teilband A vom Sprachband 250 ... 3000 iiz
abgetrennt wird. Dem Tiefpaß 14 ist die weitere Frequenzweiche 2 nachgeschaltet,
die aus dem Tiefpaß 21 und dem Hochpaß 22 zusammengesetzt ist. Der Tiefpaß 21 läßt
unterhalb 525 IIz, der Hochpaß 22 oberhalb 525 Hz durch, d.h. das untere Teilband
A wird in zwei hälften aufgeteilt. Dem Hochpaß 22 ist der Modulator 6 nachgeschaltet,
in dem die obere Hälfte 525 ... 800 Iiz des unteren Teilbandes A mit IIilfe
der
Trägerfrequenz 2200 H@ in die Frequenzlage 2725 3000 Hz der oheren Hälfte des oberen
Teilbandes umgesetzt wird. Der dem Modulator 6 nachgeschaltete Hochpaß 7 läßt nur
Frequenzen oberhalb 2'725 Hi durch. Die Ausgänge des Tiefpasses 21 und des Hochpasses
7 sind an die Eingänge der Gabelschaltung 8 angeschlossen.
-
Der Ausgang des llochpasses 15 ist an den Modulator 31 geführt, in
dem das nach Abtrennung des unteren Teilbandes A vom Sprachfrequenzband 250 ...
3000 Hz verbleibende Restband 800 ... 3000 Hz mit Hilfe der Trägerfrequenz 3525
Hz um den-Betrag der halben Breite eines Teilbandes zu tieferen Frequenzen hin verlagert
wird.
-
Der an den Modulator angeschlossene Tiefpaß 41 läßt das Band 525 ...
2725 Iiz in Kehrlage durch. Die Ausgänge der Gabelschaltung 8 und des Tiefpasses
41 sind an die weitere Gabelschaltung 51 geführt, deren Ausgang das aus dem Band
250 ... 525 Hz in Regellage, dem Band 5?5 2725 Hz in Kehrlage und dem Band 2725
... 3000 IIz in Regellage bestehende Ubertragungsband abgibt.
-
Bei der Einrichtung entsprechend Fig. 2 wird das obere Halbband a2
in die Frequenziage der oberen Hälfte des oberen Teilbandes E umgesetzt. Das durch
den oberhalb des unteren Teilbandes A gelegenen Teil 800 ... 3000 IIz des Sprachfrequenzbandes
gebildete Restband wird um den Betrag der halben Bandbreite eines Teilbandes zu
tieferen Frequenzen hin verschoben. Schließlich werden das untere llalbband a1,
das umgesetzte obere Halbband a2 und das um 275 Hz zu tieferen Freoquenzen hin frequenzverschobene
Restband-zum iJbertragungsband miteinander vereinigt.
-
Bei der Einrichtung nach Fig. 3 wird das Sprachsignalband 250 ...
3000 Hz der Frequenzweiche 16 zugeführt, die aus dem Hochpaß 17 und dem Tiefpaß
18 besteh-t. Der
Hochpaß 17 läßt Frequenzen oberhalb 1625 Hz, der
Tiefpaß 18 Frequenzen unterhalb 1625 Jiz durch, so daß entsprechend dem Frequenzplan
nach Fig. 6 das Sprachsignalband 250 3000 IIz in zwei Hälften gleicher Bandbreite
aufgeteilt wird. Dem Tiefpaß 18 ist der Modulator 32 nachgeschaltet, der mit der
Trägerfrequenz 1875 Hz versorgt wird und somit eine Invertierung der unteren Hälfte
25(> ... 1625 Hz des Sprachsignalbandes bewirkt. An den Modulator 32 schließt
sich der Tiefpaß 42 an, der nur Frequenzen unterhalb 1625 llz durchläßt, und dabei
eine Begrenzung des Sprachsignalbandes bei 250 Hz vor der gezeigten Einrichtung
überflüssig macht. Dem Tiefpaß 42 ist die Frequenz weiche 23 nachgeschaitet, die
aus dem llochpaß 24 und dem Tiefpaß 25 besteht. Der Hochpaß läßt Frequenzen oberhalb
1075 IIz, der Tiefpaß unterhalb 1075 Hz durch, d.h. die invertierte Hälfte des Sprachsignalbandes
wird in das ursprünglich untere Teilband A in der Frequenzlage 1075 ... 1625 Hz
und in das Restband 250 ... 1075 11z aufgeteilt. Dem Tiefpaß 25 ist der Modulator
9 nachgeschaltet, der mit der Trägerfrequenz 1325 IIz gespeist wird und somit das
Restband 250 ... 1075 Hz invertiert.
-
Damit wird das ursprüngliche A-Band vom ursprünglicher B-Band getrennt.
An dem Modulator 9 schließt sich der Tiefpaß 10 an, der nur Frequenzen unterhalb
1075 Hz durchläßt.
-
Die Ausgänge der Hochpässe 17 und 24 sowie des Tiefpasses 10 sind
am Ausgang zusammengeführt, der das Übertragungsband abgibt. Dieses setzt sich aus
dem vom Tiefpaß 10 gelieferten Band 250 ... 1075 Hz in Regellage, dem vom Hochpaß
24 abgegebenen Band 1075 ... 1625 Hz in Kehrlage und dem vom Hochpaß 17 durchgelassenen
Band 1625 3000 Hz in Regellage zusammen.
-
Bei der Einrichtung nach Fig. 3 wird die unter Hälfte
250
... 1625 Hz des Sprachfrequenzbandes 250 ... 3000 Hz.
-
invertiert. Daran anschließend wird der Teil des-invertierten Bandes
unter Ausschluß des ursprünglich unteren -Teilbandes A ebenfalls invertiert. Schließlich
werden der inuertierte Teil 250 ... 1075 Hz der invertierten Hälfte 250 ... 1625
Hz des Sprachsignal-bandes, das durch Invertierung der unteren Hälfte des Sprachsignalbandes
frequenzverschobene ursprünglich untere Teilband A und die obere Hälfte 1625 ....
3000 Hz des Sprachsignalbandes zum Übertragungsband zusammengefaßt.
-
Wird das obere Teilband unterhalb 3000. Hz, z.B. bei 2700 Hz begrenzt,
so ist es zweckmäßig, Teile des für die Verständlichkeit wichtigen unteren Teilbandes,
d.h.
-
die Halbbänder nicht nach oben zu verlagern. Man legt daher in diesem
Fall das untere Teilband entsprechend Fig. 3 und 6 in die Mitte des Übertragungsbanles
und zwar so, daß es bei der nachfolgenden-Vertauschung getrennt wird.
-
Bei den in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispielen ist jeweils
vorgesehen, daß durch Aufspaltung des untersten Teilbandes gebildete Übertragungsband
in einer nachfolgenden. Vertauschungseinrichtung wiederum in- Teilbänder aufzuteilen
und dieselben zu vertauschen. Andererseits kann es sich jedoch auch als zweckmäßig
erweisen, die- Aufspaltung des ursprünglich untersten Teilbandes im Anschluß an-
eine -Vertauschung der Teilbänder vorzunehmen.
-
Das verschlüsselte Sprachsignalband kann dann in bekannter Weise insbesondere
mit Hilfe von Kurzwellen-übertragen werden, Durch Halbie-rang deS unteren Teilbandes
entstehen so schmals Frequenzbänder, daß die über sie übertragene
Sprache
praktisch nicht mehr verständlich wird. Da jedc der vier anderen Teilbänder für
sich keine verständliche Sprache überträgt, ist im ganzen Übertragungsband kein
genügend breites Frequenzband mehr vorhanden, über das Sprache übertragen wird,
die verständlich ist.
-
Ferner kann man die Trennung der Halbbänder dadurch vurnehmen, daß
durch einen vorgesetzten Hochpaß die untere hälfte oder durch einen Bandpaß die
obere Hälfte des unteren Teilbandes weggeschnitten wird Im Falle der Unterdrückung
des oberen Halbbandes ist es zweckmäßig, zur Verbesserung der Sprachqualität auf
der Empfangsseite durch Bildung harmonischer Frequenzen aus den Frequenzen der unteren
Hälfte des Teilbandes die durcn die Unterdrückung entstandene Lücke auszufüllen.
-
11 Patentansprüche 6 Figuren