DE2122721C3

DE2122721C3 - Method for the protected transmission of messages

Info

Publication number: DE2122721C3
Application number: DE19712122721
Authority: DE
Inventors: Horst Dr.-Ing. 7902 Blaubeuren Ohnsorge
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-05-08
Filing date: 1971-05-08
Publication date: 1982-06-16
Also published as: DE2122721B2; DE2122721A1

Description

Die Erfindung betrifft die Anwendung eines Verfahrens zur verschleierten Übertragung von Nachrichten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to the use of a method for the disguised transmission of messages according to the preamble of the claim.

Es werden bekanntlich für die Nachrichtenübermittlung zwischen Orten mit großen Entfernungen über Satelliten verlaufende Übertragungswege verwendet Es erfolgt dabei der gleichzeitige Nachrichtenaustausch zwischen mehreren Sende- und Empfangsstationen gemeinsam in dem begrenzten Frequenzband des Übertragungsweges. Das von jeder Sendestation erzeugte Signal ist dabei mit zwei unterschiedlichen Modulationsarten beaufschlagt Die erste Modulationsart erlaubt den Vielfachzugriff vieler Sendestationen zu dem Übertragungsweg und für die Adresse der gewünschten Empfangsstation, so daß bei jeder Empfangsstation der Empfang des für sie bestimmten Trägers mittels eines dafür geeigneten Demodulators möglich ist Es tritt dabei die durch die anderen im gleichen Frequenzband betriebenen Sendestationen verursachte Störung nicht in Erscheinung. Die zweite Modulationsart überlagert die zu übertragende Nachricht selbst dem Adressträger, so daß dieser den eigentlichen Übertragungskanal bildet Durch Demodulation ist dem Adressträger die Nachricht dann entnehmbar.It is known to be used for messaging between locations over great distances Transmission paths running through satellites are used. Messages are exchanged at the same time between several transmitting and receiving stations together in the limited frequency band of the Transmission path. The signal generated by each transmitting station is with two different ones Modulation types applied The first modulation type allows multiple access from many transmitting stations the transmission path and for the address of the desired receiving station, so that with each Receiving station the reception of the carrier intended for it by means of a suitable demodulator It is possible that the other transmitting stations operated in the same frequency band occur The cause of the disturbance does not appear. The second type of modulation is superimposed on the message to be transmitted even the address carrier, so that this forms the actual transmission channel. By demodulation the message can then be taken from the address carrier.

Bei dem bekannten Zeitfunktionenmultiplex-Verfahren (SSMA) besteht die erste Modulationsart in einer brei*bandigen Phasen- oder Frequenzmodulation des hochfrequenten Trägers durch eine Zeitfunktion, die selbst eine eine periodische Adresse kennzeichnende binäre Impulsfolge ist jeder Zeitfunktion ist die zu übertragende Nachricht als zweite Modulation eingeprägt Durch den großen Bandbreitenunterschied zwischen dem Adresscode und der Nachricht wird bei der Überlagerung das schmale Nachrichtenspektrum über die große Bandbreite des Übertragungsweges gleichmäßig verteilt Der Empfänger kann dann durch Korrelation mit der örtlich erzeugten und synchronisierten gleichen Adresse die Nachricht gewinnen.In the known time function multiplex method (SSMA), the first type of modulation is one broad band phase or frequency modulation of the high-frequency carrier by a time function that even a binary pulse sequence characterizing a periodic address is the one for every time function The transmitted message is imprinted as a second modulation due to the large difference in bandwidth between the address code and the message is the narrow message spectrum when superimposed Evenly distributed over the large bandwidth of the transmission path. The receiver can then pass through Correlation with the locally generated and synchronized same address win the message.

Bei dem bekannten Frequenzmultiplex-Verfahren (FDMA) ist die Adressmodulierung keine Modulationsart im strengen Sinne. Es ist vielmehr jedem Übertragungskanal eine bestimmte Mittenfrequenz des HF-Trägers, die innerhalb des Gesamt-Frequenzbandes des Übertragungsweges liegt, zugeteilt, und es ist dem Träger das Nachrichtensigna] überlagert In der Empfangsstation wird das gewünschte Nachrichtensignal zurückgewonnen durch einen Demodulator mit Hilfe eines auf die Trägerfrequenz abgestimmten Empfangsoszillators.In the known frequency division multiplex method (FDMA), address modulation is not a type of modulation in the strict sense. Rather, each transmission channel has a specific center frequency of the RF carrier that is within the overall frequency band of the transmission path, and it is assigned to the Carrier the message signal] superimposed in the receiving station is the desired message signal recovered by a demodulator using one tuned to the carrier frequency Local oscillator.

Bei diesem bekannten Frequenzmultiplex-Verfahren ist die Bandbreite des Übertragungsweges in mehrereWith this known frequency division multiplexing method, the bandwidth of the transmission path is divided into several

ίο sich gegenseitig nicht überlappende Frequenzbänder unterteilt, die die einzelnen Übertragungskanäle bilden. Durch die Nichtlinearität des Übertragungsweges ist trotzdem das Entstehen von gegenseitiger Kreuzmodulation gegeben. Es muß daher ein Teil der Bandbreiteίο non-overlapping frequency bands subdivided, which form the individual transmission channels. Due to the non-linearity of the transmission path, there is nevertheless mutual cross-modulation given. It must therefore be part of the bandwidth

des Übertragungsweges ungenutzt bleiben.of the transmission path remain unused.

Alle bekannten Übertragungsverfahren haben die Eigenschaft, daß die von den Sendestationen ausgesendeten Träger im Übertragungsband eirunder additiv überlagert sind. Es empfangen daher die Empfangssta-All known transmission methods have the property that those sent out by the transmitting stations Carriers in the transfer belt egg-round are additively superimposed. The receiving status is therefore received

tionen ein Signalgemisch, das ein statistisches Rauschen darstellt Nur bei Kenntnis und durch Anwendung des Adreßcodes kann die Nachricht gewonnen werden.A composite signal that represents statistical noise.Only with knowledge and application of the Address codes can be obtained from the message.

Aus IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems Vol. AES-4, No. 5, Sept 1968, Seiten 774 bis 790, ist es bekannt, ein Sprachsignal mittels eines Vocoders in der Bandbreite einzuengen und mit dem so gewonnenen Signal eine Pseudo-Noise-Schwingung zu modulieren. Anschließend erfolgt eine Umsetzung in das Übertragungssignal einer Frequenzmultiplexübertragungsanlage für Satellitenverbindungen. Durch die Modulation einer Pseudo-Noise-Schwingung ist eine Demodulation nur bei Kenntnis des Verlaufs der sendeseitig verwendeten Pseudo-Noise-Schwingung möglich, wodurch sich eine Verschleierung des Signals ergibtFrom IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems Vol. AES-4, No. 5, Sept 1968, pp. 774 through 790, it is known to narrow the bandwidth of a speech signal by means of a vocoder and with the one obtained in this way Signal to modulate a pseudo-noise oscillation. This is followed by an implementation in the transmission signal of a frequency division multiplex transmission system for satellite connections. By modulating a pseudo-noise oscillation is a Demodulation is only possible if the course of the pseudo-noise oscillation used on the transmitter side is known, thereby obscuring the signal

Es sind daher alle übertragenen Nachrichten scheinbar verschlüsselt, und es besteht, ein gewisser Schutz gegen unerwünschtes Abhören. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachricht in einer derartigen Form zu übertragen, daß das Erkennen des Adresscodes _aus dem Empfangssignal nicht möglich ist und daß selbst bei Kenntnis und nach Anwendung des Adresscodes es noch weiterer, dem unerwünschten Abhörer unbekannter Schritte bedarf um die Nachricht zu gewinnen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Maßnahmen.All transmitted messages are therefore apparently encrypted and there is a certain protection against unwanted eavesdropping. The invention is based on the object of transmitting the message in such a form that _{it is not possible to recognize the address code from} the received signal and that even if the address code is known and used, further steps unknown to the unwanted eavesdropper are required to process the message to win.
The solution to this problem consists in the measures specified in the characterizing part of the claim.

Hierdurch werden die Vorteile erreicht, daß die Erschwerung des Erkennens der übertragenen Nachricht aus dem Empfangssignal durch unberechtigte Empfangsstationen nicht durch eine BandbreitenverjTößemng erkauft wird. Es hat vielmehr das durch einen pn-Code auf die ursprüngliche Bandbreite gespreizte, vorher von seiner Redundanz befreite Nachrichtensignal rauschähnlichen Charakter und dient dann inThis has the advantage that it is difficult to recognize the transmitted message from the received signal by unauthorized receiving stations not through bandwidth reduction is bought. Rather, it has the original bandwidth spread by a pn code, previously released from its redundancy message signal noise-like character and is then used in

einer bekannten Frequenzmultiplex-Übertragungsanlage (FDMA) zur Modulierung eines Trägers. Nach der Demodulation des Empfangssignales mit Hilfe der die Adresse bildenden Oszillatorfrequenz entsteht nichts anderes als ein Rauschen, aus dem erst durch einen Korrelationsprozeß mit Hilfe der den pn-Code bildenden Zeitfunktion das Nachrichtensignal ableitbar ista known frequency division multiplex transmission system (FDMA) for modulating a carrier. After Demodulation of the received signal with the help of the oscillator frequency forming the address does not result in anything other than a noise, from which only through a correlation process with the help of the pn code forming Time function the message signal can be derived

Nachrichtenquellen sind allgemein hoch redundant Es kann beispielsweise bei Sprache ungefähr die Hälfte, bei Videosignalen gegebenenfalls bis 98% der Nachrichtenelemente unterdrückt werden, ohne daß dadurch die Übertragung der Information selbst wesentlich beeinträchtigt wird. Es wird daher die Redundanz der zu übertragenden Nachricht durch DatenkompressionNews sources are generally highly redundant. For example, about half of the in the case of video signals, possibly up to 98% of the message elements can be suppressed without significantly impairing the transmission of the information itself will. There is therefore the redundancy of the message to be transmitted through data compression

und/oder Optimalcodierung, beispielsweise durch die Shannon-Fano-Codes, verringert, wodurch die Originalbandbreite ohne Informationsverlust erheblich verringert wird.and / or optimal coding, for example by the Shannon-Fano codes, reduced, thereby reducing the original bandwidth is reduced significantly without loss of information.

Durch Modujierung einer periodischsn Zeitfunktion mit dem redundanzverarmten Nachrichtensignal wird die Nachricht auf eine beliebige, vorzugsweise der Originalbandbreite des ursprünglichen Signales entsprechende Frequenzbandbreite bei nahezu konstanter Spektralbelegung des Bandes gespreizt Nach dieser Spreizcodierung ähnelt das Signal einem statistischen Rauschen, es ergibt sich eine Verschlüsselungswirkung, die einen Schutzbereich für die Nachricht bildetBy modulating a periodic time function with the redundancy-depleted message signal, the message is sent to any, preferably the Original bandwidth of the original signal, corresponding frequency bandwidth at an almost constant one Spectral occupancy of the band spread After this spread coding, the signal resembles a statistical one Noise, there is an encryption effect that forms a protection area for the message

Die gespreizten Nachrichtenbänder werden gleichzeitig in den Gesamt-Obertragungskanal einer Frequenzmultiplex-Anlage übertragen. Die gerufene Empfangsstation demoduliert das Empfangssignal in der fürThe spread message bands are simultaneously in the overall transmission channel of a frequency division multiplex system transfer. The receiving station called demodulates the received signal in the for

die Frequenzmultiplexübertragung üblichen Weise, Es wird dabei als Ergebnis nur das rauschähnliche Nachrichtensignal erhalten, aus dem erst noch durch einen Korrelationsprozeß mit Hilfe der gleichen, frequenz- und phasenrichtig synchronisierten Zeitfunktion dann die redundanzverarmte Nachricht gewonnen werden kann.the frequency division multiplex transmission usual way, it is only the noise-like result Received message signal, from which still through a correlation process with the help of the same, The time function synchronized with the correct frequency and phase then won the redundancy-depleted message can be.

Die Übertragungsbandbreite der einzelnen Kanäle in der Frequenzmultiplexanlage kann so groß stin, daß Überlappungen benachbarter Frequenzkanäle bestehen. The transmission bandwidth of the individual channels in the frequency division multiplex system can be so large that There are overlaps of adjacent frequency channels.

Die Geheimhaltung der Nachrichten kann noch dadurch verschärft werden, daß bei jeder sendenden Station durch quasistatistische Verwürfelung die Zuordnung mehrerer Frequenzmultiplexkanäle zu den Nachrichtenkanälen laufend verändert wird.The secrecy of the messages can be tightened by the fact that each sending Station the assignment of several frequency multiplex channels to the communication channels through quasi-statistical scrambling is continuously changed.

Claims

Claim:

Application of a method in which a message signal is redundant in the bandwidth narrowed and then by modulating a periodic time function to a larger one Bandwidth brought and over a frequency multiplex system with a large number of channels, in particular via a frequency division multiplex transmission system for satellite connections, is transmitted, characterized in that for further Obfuscation of the message transmission the signal with a channel bandwidth corresponding Bandwidth is essential in terms of bandwidth through data compression and / or optimal coding narrowed and returned to the original by modulating the periodic time function Bandwidth is brought, and that reciprocal measures to recover the Signal are provided.