DE2627703A1 - Verfahren und anordnung zur fernuebertragung von daten simultan mit, aber unabhaengig von fernsehprogrammen - Google Patents

Verfahren und anordnung zur fernuebertragung von daten simultan mit, aber unabhaengig von fernsehprogrammen

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DE2627703A1 DE19762627703 DE2627703A DE2627703A1 DE 2627703 A1 DE2627703 A1 DE 2627703A1 DE 19762627703 DE19762627703 DE 19762627703 DE 2627703 A DE2627703 A DE 2627703A DE 2627703 A1 DE2627703 A1 DE 2627703A1
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Description

PATENTANWÄLTE DR.-ING. H. H. WILHELM - DIPL.-ING. H. DAUSTER
D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31 B - TELEFON (0711) 29 11
Stuttgart, den 18. Juni 1976
P 5100/5a
Dr.V/Wu
pat entanmeldung
Anm.: DYNAMIC TECHNOLOGY LIMITED
Zonal House
Alliance Road
London, W3 OBA
Großbritannien
Verfahren und Anordnung zur Fernübertragung von Daten simultan mit, aber unabhängig von Fernsehprogrammen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Anordnung zur simultanen Fernübertragung von Daten, die zusammen mit, aber unabhängig von Fernsehprogrammen übertragen werden sollen.
In jüngster Zeit ist eine Anzahl solcher Verfahren und Anordnungen bekannt geworden um die Fernsehsendekanäle dadurch besser ausnützen zu können, daß entweder zusätzliches programmbezogenes Material gesendet wird oder zusätzliche Informationen übermittelt werden, die nichts mit dem Programm zu tun haben. Am bekanntesten von diesen Verfahren sind das ORACLE- und CEEFAX-verfahren. Das ORACLE-verfahr en ist im einzelnen in einer von G.A. McKenzie
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,herausgegebenen Druckschrift "ORACLE - An Information Broadcasting Service Using Data Transmission in the Vertical Interval" "beschrieben und das CEEFAX-Verfahren ist im einzelnen in einer Druckschrift erläutert, die von S.M. Edwardson und A. Gee herausgegeben wurde und den Titel hat "CEEFAX - A Proposed New Broadcasting Service". Beide Abhandlungen wurden im Journal of the S.M.P.T.E., Band 83, Januar 1974· veröffentlicht. -
Im Hinblick auf diese Veröffentlichungen soll keine ausführliche Beschreibung des ORACLE- oder CEEFAX-Verfahrens gegeben werden. Kurz zusammengefasst handelt es sich dort darum, digital kodierte Informationssignale einem Videosignal während des Zeilenaustast- oder Bildwechselintervalles zu überlagern oder in anderer Weise zuzufügen, während dem normalerweise keine Signale übertragen werden. Die örtlichen Empfänger sind dann mit Dekodereinrichtungen ausgerüstet, mit deren Hilfe ein Betrachter fähig ist, sich aus dieser zusätzlichen Information eine bestimmte "Seite" auszuwählen, die dann dem Sendeprogramm überlagert wird. Solche Informationen sind daher ganz allgemein der Öffentlichkeit zugängig, sofern dort ein entsprechender Dekoder vorhanden ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun ein Fernsehverfahren und eine FernsehanOrdnung vorgeschlagen, bei der eine Sendestation mit einer Videosignalquelle vorgesehen ist, ferner Einrichtungen, mit denen dem Videosignal ohne Beeinflussung des BMsignales digital kodierte Informationssignale überlagert oder in anderer Weise zugesetzt werden können, mit einer Empfangsstation, an der entsprechend der BMsignalfolge ein Bild erzeugt wird und Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen die Informationssignale vom Bildsignal getrennt und gespeichert- werden können, bei der ferner eine Dekodiereinrichtung zum Umwandeln der gespeicherten Signale in ein wiederholbares Bildsignal vorgesehen ist, das die wahlweise Anzeige der Information auf dem
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tr
Empfänger erlaubt, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß die digital kodierten Informationssignale vor der Übermittlung nach einem bestimmten Schlüssel verschlüsselt werden und die Empfangsstation mit einer Chiffriereinrichtung versehen ist, die mit dem vorher erwähnten Schlüssel übereinstimmt und die Entschlüsselung der verschlüsselten Signale erlaubt.
Dadurch, daß die digital kodierten Signale vor ihrer Übertragung verschlüsselt werden, können einige "Seiten" (d. h. Fernsehbilder oder Bildfolgen) ausschließlich für den privaten Gebrauch von ausgewählten Betrachtern bestimmt werden, denen der Chiffrierschlüssel zugängig ist. werden die verschlüsselten Signale einem Empfänger mit einem konventionalen Dekoder zugeführt, so würden nur bedeutungslose Farben, graphische Symbole o.dgl. entstehen.
Vorzugsweise ist die Sendestation mit einer Chiffriereinrichtung versehen, die identisch zu der ist, die an der Empfängerstation vorgesehen ist, so daß damit die digital kodierten Informationssignale vor ihrer .Übermittlung verschlüsselt werden können.
Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Fernsehempfänger, der in einem Fernsehübertragungssystem eingesetzt wird, das nach der Erfindung arbeitet und bei dem digital kodierte. Informationssignale einem Videosignal überlagert oder in anderer Weise zugefügt werden, ohne das Bildsignal zu stören und bei dem diese Informationssignale vor ihrer Übermittlung nach einem bestimmten Schlüssel verschlüsselt werden und bei dem der Empfänger gemäß dem Bildsignal ein Fernsehbild erzeugen kann und zudem noch mit Einrichtungen versehen ist, mit denen von dem Videosignal diese .Zusatzsignale abgetrennt und gespeichert werden können, bei dem ferner Dekodiereinrichtungen vorgesehen sind, um die gespeicherten
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Signale in ein wiederholbares Bildsignal zur wahlweisen Anzeige der Informationen auf dem Empfänger umzuwandeln und bei dem schließlich eine Chiffrieranordnung vorgesehen ist, die in Übereinstimmung mit dem Schlüssel eine Entschlüsselung der verschlüsselten Signale erlaubt.
In einer- bevorzugten Ausführungsform besitzt jede Chiffriereinrichtung einen Impulsgeber, der. nach einem vorgegebenen Schlüssel eine Impulsfolge erzeugt und dessen Ausgang an einem Eingang einer Vorschaltung anliegt, demianderer Eingang mit den Informationssignalen beaufschlagt wird. Vorzugsweise kann als Generator zur Impulsfolgeerzeugung ein Pseudostreufolgegenerator vorgesehen sein.
Eine praktische Möglichkeit der Verwirklichung der Erfindung soll nun anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Tn der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Sendestation, Fig. 2 ein Blockdiagramm der Empfängerstation und
Fig. 3 die schematische Darstellung einer Chiffrieranordnung zur Verschlüsselung oder Entschlüsselung der digital kodierten Datensignale.
Bei dem bekannten ORACLE- oder CEEFAX-System werden Datenimpulse während des Zeilenaustastintervalles auf den sonst unbenutzten Fernsehkanälen ausgestrahlt, wobei eine Bitfolge von 6.9375 Mbit/s eingesetzt werden und jede Fernsehdatenzeile Informationen für eine Reihe von 40 8-bit (einschließlich eines Paritätsbits) Zeichen enthält. Ein Fernsehbild wird dabei als "Seite" bezeichnet und besteht aus 24 Reihen mit 40 Zeichen einschließlich einer Kopfzeile, die Informationen zur Steuerung und zu Anzeigezwecken enthält. Die ersten paar Zeichen ^eder Reihe sind
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ein Startsignal für eine Zeitmesseinrichtungj Bildsignale und Steuersignale und die Zeilenadressensignale.
Bis zu 800 "Seiten" -von Daten in der Form digital kodierter Signale werden in einer zentralen Steuereinheit 10 gespeichert, von der aus die- Daten dann über eine Anpaßschaltung (Interface) 12 geleitet werden. Die Signale werden dabei Bit für Bit durch eine Chiffrieranordnung 14 zu einer Datenübermittlungseinrichtung 16 geleitet, die das Signal für die Einsetzeinrichtung 18 bilden. Die Chiffriereinrichtung 14 ist normalerweise gesperrt, kann aber durch ein Steuersignal von der zentralen Steuereinheit 10 eingeschaltet werden, so daß die digital kodierten Informationssignale nach einem bestimmten Schlüssel, der von einer Auswahleinrichtung 19 festgelegt wird, verschlüsselt werden.
In der Fig. 2 wird das gesamte Videosignal einem Datenempfänger 20 zugeführt, der in der Kopfzeile zunächst nach einem Startkode sucht und dann die gewählte "Seiten"-Zahl sucht. Diese abgetrennte Informationsseite wird dann über die Chiffriereinrichtung 22 geleitet, in der ein entsprechender Schlüssel von der Auswahleinrichtung 26 eingestellt ist, gelangt dann in den Eingangsspeicher 24 des Textsignalgenerators, wo die verschlüsselten digital kodierten Signale gespeichert werden, so. daß eine komplette Seite durch einen Datensignalvideoumwandler 29 geleitet und kontinuierlich angezeigt werden können, auch wenn der Eingang des Speichers 24 wieder geschlossen ist. .
Die Zeitfolge für die Positionierung der Datensignale wird von einer Anzeigesteuereinrichtung 25 kontrolliert, die durch eine handelsübliche Synchroneinrichtung 23 angetrieben wird. Da eine einwandfreie Videofrequenz für das OBACLE- und CEEFAX-System notwendig ist, ist ein Filter 27 vorgesehen, um Spuren des Tonträgersignales auf dem Videosignal zu eliminieren.
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Ein Videoschalter 28 ermöglicht es, die gespeicherte Datenseite anielle des normalen Fernsehbildes zu zeigen.
Die der Übertragungseinrichtung zugeordnete Chiffriereinrichtung 14 und die Chiffriereinrichtung 22 des Empfängers sind identisch und können so eingestellt werden, daß sie eine identische Impulsfolge je nach einem vorgewählten Chiffrierschlüssel erzeugen. Sie arbeiten in der Weise, daß die Impulsfolge zusammen mit den digital kodierten Signalen von der Steuereinrichtung 12 in die Sendeeinrichtung geleitet werden und das Videosignal am Ausgang des Datenempfängers 20 in die Empfängerstation geleitet wird*
Wird ein Schieberegister mit η-Bit so ausgelegt, daß sein Eingang durch eine bestimmte Anzahl der Stufen des Registers gesteuert wird, dann ist es fähig (2n -1) verschiedene Zustände zu durchfahren. Eine solche Einrichtung ist als Zufallsgenerator oder als Pseudostreufolgegenerator bekannt. Die Chiffrieranordnung der Fig. 3 weist einen solchen Pseudostreufolgegenerator 30 auf, der ein 16-Stufen-Schieberegister 32 besitzt, das aus zwei in Serie geschalteten 8-Bit-Schieberegistern 34 und 38 aufgebaut ist.
Die Ausgänge A und C des Registers 34· und die Ausgänge D^ und Ή.,, des Registers 38 sind jeweils an ausschließliche ODER-Gatter 40 und 42 angeschlossen, deren Ausgänge wiederum an ein weiteres ausschließliches ODER-Gatter 24 angeschlossen sind, das an dem Serieneingang des ersten Registers 34 anliegt. Der Generator 30 hat eine Pseudostreufolge von (2 -1) =» 65,535 verschiedenen Zuständen.
Während des Betriebes wird eine vorher ausgewählte 16 Bitzahl den Eingängen a - h und a^ a h* zugeleitet und wird dann nach Erhalt eines Lastsignales L bei 46 in dem Register eingesetzt. Der Generator 30 wird dabei von einer nicht
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gezeigten Uhr angetrieben, die an den Eingängen 48 anliegt und synchrone Impulse mit dem Datensignal liefert. Jeder Uhrimpuls schiebt das Register in einen neuen Zustand.
Der Ausgang H^ liegt an einem Eingang eines UND-Gatters an, dessen Ausgang in einer Torschaltung mit dem Dateneingangssignal an dem ausschließlichen ODER-Gatter 52 liegt. Der andere Eingang des UND-Gatters 50 ist ein digitales Steuersignal, das, wenn es binär auf Λ eingestellt ist das ausschließliche ODER-Gatter 52 dazu veranlasst, ein Datensignal von binär O in binär 1 und umgekehrt umzuwandeln, wenn der Ausgang H,j binär 1 ist, während es den Bit unbeeinflußt läßt, wenn der Ausgang H^ binär 0 ist. Die Chiffrier anordnung bleibt dabei untätig, wenn das Steuersignal binär O ist, so daß das Datensignal durch das ODER-Gatter 52 ohne Abänderung gelangt.
Wenn es gewünscht sein sollte, kann das digitale Steuersignal des Einganges des UND-Gatters 50 auch von Hand geschaltet oder der Sendestation automatisch zugeführt werden, und zwar mit Hilfe der zentralen Steuereinheit 10 oder beim Empfänger durch den Daten empfang er 20.
Das Lastsignal 26 wird ebenfalls durch die Steuereinheit 10 oder durch den Daten empfänger 20 erzeugt, und zwar jeweils am Ende der Steuer- und Zeilenadressenzeichen der ersten Übermitteltren Zeile nach der Zeile 0, welche die Kopfzeile jeder "Seite" ist. Das geschieht auch in jeder nachfolgenden Zeile, so daß nur die eigentliche Mitteilung verschlüsselt bzw. entschlüsselt zu werden braucht. Da die Verschlüsselung während der Übermittlung der Mitteilung sich ändert, ist eine unbefugte Entschlüsselung noch schwieriger gemacht und dieses System läßt sich sowohl auf Dekoder anwenden, bei denen die Empfängeruhr ständig weiterläuft, als auch auf solche, wo sie in jeder Zeile wieder neu startet.
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fDie vorwählbare Zahl, die dem Schlüssel entspricht, kann fest verdrahtet sein, sie kann aber vorzugsweise und wie auch schon vorher erwähnt wurde, dem Register 38 durch eine Auswahleinrichtung 26 eingegeben werden, wo diese Zahl beispielsweise durch Handräder oder Druckknöpfe eingestellt werden kann.
Die letztere Methode erlaubt es, ein sehr flexibles System zu schaffen, das gegenComputeranalysen sicher ist. Venn der Chiffrierschlüssel (d.h. die vorgewählte Zahl) häufig gewechselt wird und nur den Urhebern der Mitteilung bekannt ist sowie den Betrachtern, für die die Mitteilung bestimmt ist, dann kann das System ganz sicher gestaltet werden. So ist es beispielsweise möglich, einen oder mehrere der Bits a - h und a,j - tu während der Übermittelungszeit noch zu ändern, so daß die Information noch sehr viel schwieriger entschlüsselt werden kann. In ähnlicher Weise kann auch die Seiten - oder Zeilennummer Teil des auszuwählenden Kodes werden.
Wenn ganz hohe Sicherheit gewünscht wird, dann können die Botschaften auch mit einer Chiffriereinrichtung der vorher erwähnten Art verschlüsselt werden, noch ehe sie zur Weitergabe an die Sendeanstalt weitergegeben werden.
Im Vorstehenden ist nur Bezug genommen auf Fernsehübertragungen, es ist aber auch möglich, die Erfindung in allen anderen geschlossenen Anlagen einzusetzen. Auch können die verschlüsselten Mitteilungen nicht nur während eines Teiles des Zeilenaustastintervalles, sondern auch während eines Teiles des Bildwechselintervalles gesendet werden.
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Claims (1)

  1. —y—
    Pat entansprüche
    1y Fernsehanordnung mit einer-Videosignale erzeugenden Sendestation, die mit Einrichtungen versehen ist, mit denen dem Videosignal ohne Beeinflussung des Bildsignales digital kodierte Informationssignale überlagert oder in anderer Weise zugesetzt werden, mit einer Empfangsstation, an der entsprechend der · Bildsignalfolge ein Bild erzeugt wird und Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen die Informationssignale vom Bildsignal getrennt und gespeichert werden können, bei der ferner eine Dekodiereinrichtung zur Umwandlung der gespeicherten Signale in ein wiederholbares Bildsignal vorgesehen ist, das die wahlweise Anzeige der Information auf dem Empfänger erlaubt, dadurch gekennzeichnet, daß die digital kodierten Informationssignale vor der Übermittlung nach einem bestimmten Schlüssel verschlüsselt werden und die Empfangsstation mit einer Chiffriereinrichtung versehen ist, die mit dem vorher erwähnten Schlüssel übereinstimmt und die Entschlüsselung der verschlüsselten Signale erlaubt.
    2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendestation mit einer Chiffriereinrichtung versehen ist, die identisch zu jener des Empfängers ist, um die digital kodierten Informationssignale vor der Übermittlung verschlüsseln zu können.
    3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Chiffriereinrichtung mit einem nach einem bestimmten Schlüssel arbeitenden Impulsfolgegenerator versehen ist, dessen Ausgang an einem Gatter anliegt,
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    -10-
    dessen anderer Eingang mit den Informationssignalen beaufschlagt wird.
    4·. Anordnung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß als Generator ein Pseudostreufolgegenerator (Zufallsgenerator) vorgesehen ist (Fig. 3)·
    5. Anordnung nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Gatter ein ausschließliches ODER-Gatter vorgesehen ist.
    6. Anordnung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswahleinrichtung (19) zur Einstellung der Chiffriereinrichtung nach bestimmten Schlüsseln vorgesehen ist.
    7. Fernsehempfänger zum Einsatz in einer Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ein-
    " richtungen zur Bildwiedergabe aufgrund des Bildsignales eines Fernsehsenders und Einrichtungen zum Abtrennen und Speichern von InformationsSignalen vom Bildsignal vorgesehen sind sowie ein Dekoder,
    ■ der die gespeicherten Signale in ein wiederholbares Bildsignal zur wahlweisen Anzeige der Informationssignale am Empfänger umwandelt und eine nach einem bestimmten Modus arbeitende Entschlusselungseinrichtung für die verschlüsselten Informationssignale.· cc.
    8. Fernsehempfänger nach Anspruch 7» bei dem die Entschlüsselungseinrichtung mit .einem nach einem bestimmten Schlüssel arbeitenden Impulsfolgegenerator versehen ist, dessen Ausgang an einem Gatter anliegt, dessen anderer Eingang mit den Informationssignalen beaufschlagt ist. .
    -11-
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    #9· Fernsehempfänger nach Anspruch 8, bei dem als Generator ein Pseudostreufolgegenerator vorgesehen ist.
    10. Fernsehempfänger nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß als Gatter ein ausschließliches ODER-Gatter .vorgesehen ist.
    11. Fernsehempfänger nach einem der Ansprüche 7 "bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorwähl einrichtung zur Einstellung der Entschlusselungseinrichtung nach einem "bestimmten Schlüssel vorgesehen ist.
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