DE2834316A1 - Anordnung zur durchfuehrung einer verschleierten uebertragung von informationen - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

Berlin und München

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Anordnung zur Durchführung einer verschleierten Übertragung von Informationen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Durchführung einer verschleierten Übertragung von Informationen, insbesondere Sprache, mittels einer steuerbaren Speichereinrichtung, in die auf der Sendeseite die anfallenden Informationen in Zeitelemente unterteilt hintereinander eingespeichert und zueinander zeitvertauscht für ihre Übertragung wiederum ausgespeichert sind und in der auf der Empfangsseite diese Vertauschung der Zeitelemente wieder rückgängig gemacht ist.

Anordnungen dieser Art dienen insbesondere bei Sprechfunknetzen dazu, das Mithören von Gesprächen durch Unbefugte zu unterbinden. Wie beispielsweise die Literatursteile "Brown-Boveri-Mitteilungen" 6-74, Seiten 266 bis 269 angibt, stehen für die Sprachverschleierung zwei grundsätzliche Möglichkeiten zur Verfügung und zwar die Frequenzbandvertauschung und die Zeitelementvertauschung. Bei der Frequenzbandvertauschung wird

Jae 1 Korn / 01.08.1978

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der Informationsinhalt von Frequenzbändern in mehrere Teilbänder zerlegt, die einzelnen Teilbänder in die Frequenzlage eines anderen Teilbandes umgesetzt und gegebenenfalls auch zusätzlich einzelne Teilbänder invertiert. Auf der Empfangsseite werden dann diese Vertauschungen bzw. Invertierungen rückgängig gemacht. Um eine einigermaßen sichere Verschleierung zu erhalten, ist es üblich, wenigstens von einer Fünfbandvertauschung Gebrauch zu machen, die einen nicht unerheblichen technischen Aufwand mit sich.bringt, und darüber hinaus zahlreiche Filter erfordert, die zur Unterdrückung unerwünschter Frequenzen diensn, die im Zusammenhang mit den zahlreichen Frequenzumsetzungen auftreten.

Bei der Zeitelementvertauschung wird die sendeseitig anfallende Information in aufeinanderfolgende Zeitelemente unterteilt und diese pseudozufällig miteinander in der Zeit vertauscht und in dieser Form zur Empfangsseite übertragen. Der technische Aufwand ist hier gegen- über der Frequenzbandvertauschung zwar kleiner aber trotzdem noch recht erheblich. Dies trifft vor allem auf den Steuerteil zu, da sichergestellt sein muß, daß bei der pseudozufälligen Vertauschung von Zeitelementen kein Zeitelement von der Übertragung ausgeschlossen bzw. zwei- und mehrfach übertragen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Anordnung zur Zeitbandvertauschung eine weitere Lösung anzugeben, die mit einem besonders geringen Aufwand an Steuermitteln auskommt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Vertauschung- bzw. Rückvertauschung der Zeitelemente in der Speichereinrichtung.durch Inversion aufeinanderfolgender Informationsabschnitte vorgenommen ist, die jeweils durch eine vorgegebene Anzahl von aufeinanderfolgenden Zeitelementen bestimmt sind.

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Bei der Erfindung wird von der E_rkenntnis ausgegangen, daß bei einer Zeitbandvertauschung der Verschleierungseffekt umso besser ist, je größer der zeitliche Abstand zwischen zwei miteinander vertauschten Zeitelementen ist. Da diese Bedingung jedoch nicht für sämtliche Zeitelemente eingehalten werden kann, läßt sich ein gutes Ergebnis dadurch herbeiführen, daß Informationsabschnitte mit einer vorgegebenen Zahl von Zeitelementen einfach durch Inversion dieser Informationsabschnitte miteinander vertauscht werden. Die Inversion von Informationsabschnitten hat darüber hinaus den großen Vorteil, daß hierzu von im Handel gebräuchlichen integrierten Speicherschaltungen, sogenannte "RAM"-Speicher, Gebrauch gemacht werden kann, deren Speicherorganisation die gewünschte Invertierung in Verbindung mit einer geeigneten Steuerung automatisch liefert. Im folgenden wird dieser Speichertyp als "filo"-Speicher (first in - last out - Speicher) bezeichnet.

Um bei Durchführung einer Inversion von Informationsabschnitten im Mittel über sämtliche Zeitelemente hinweg ein optimales Vertauschungsergebnis zu erhalten, kann in Weiterbildung der Erfindung die Inversion einzelner oder aufeinanderfolgender Informationsabschnitte wenigstens zweimal hintereinander vorgenommen sein, wobei die Zuordnung der Zeitelemente zu den Informationsabschnitten verschieden ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Speichereinrichtung einen Doppelspeicher für das wechsel weise Ein- und Ausspeichern von jeweils einer einen Informationsabschnitt bestimmenden Anzahl von Zeitelementen auf. Hierbei erfolgt das Ausspeichern der Informationsabschnitte entgegen der Signalflußrichtung beim Einspeichern.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform für eine zweifache Inversion weist die Speichereinrichtung zwei über eine Verzögerungsschaltung hintereinander geschaltete Doppelspeicher auf, von denen jeder für das wechseiweise Ein- und Ausspeichern von jeweils einer einen Informationsabschnitt bestimmenden Anzahl von Zeitelementen bemessen ist. Hierbei erfolgt das Ausspeichern der Informationsabschnitte entgegen der Signalflußrichtung beim Einspeichern.

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Die Sicherheit der Verschleierung gegenüber dem Abhören durch Unbefugte läßt sich bei Verwendung einer zweifachen Inversion einzelner oder aufeinanderfolgender In_ formationsabschnitte in außerordentlich vorteilhafter Weise dadurch herbeiführen, daß die Verzögerungsschaltung und der zweite Doppelspeicher mittels eines Laufzeitgliedes überbrückbar ist, dessen Laufzeit gleich der Summe der Signallaufzeit der Verzögerungsschaltung und des zweiten Doppelspeichers gewählt ist und daß eine steuerbare Schalteinrichtung zur wahlweisen Durchführung einer solchen Überbrückung in durch die Informationsabschnitte gegebenen Zeitintervallen vorgesehen ist. Die durch die Inversion von Informationsabschnitten gegebene Gesetzmäßigkeit läßt sich dadurch für einen unbefugten Abhörer nicht mehr ohne weiteres erkennen, zumal, wenn die Schalteinrichtung pseudozufällig von einem Quasizufallsgenerator mit vorzugsweise sehr großer Pulswiederholungsperiode gesteuert wird.'

Der Sicherheitsgrad der Verschleierung läßt sich in Weiterbildung der Erfindung auch noch dadurch erhöhen, daß die Steuertakte für die Speichereinrichtung von einem gemeinsamen in seiner Frequenz steuerbaren Taktgenerator abgeleitet sind und dabei die Frequenz des Taktgenerators pseudozufällig von einem Quasizufallsgenerator mit vorzugsweise sehr großer Pulswiederho-

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lungsperiode gesteuert wird. Auf diese Weise können mit einfachsten Mitteln die Zeitgrenzen der aufeinanderfolgenden Zeitelemente verwischt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 8 und 9 angegeben.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung einer verschleierten Übertragung Fig. 2 ein bekanntes Zeitelemente-Vertauschschema Fig. 3 ein Zeitelemente-Vertauschschema nach der Erfindung

Fig. 4 eine erste Speichereinrichtung nach Fig. 1 für eine Analogspeicherung

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform einer Speichereinrichtung nach Fig. 1 für digitale Speicherung Fig. 6 eine Ausführung der Taktgeneratoranordnung nach Fig. 1 gemäß einer Weiterbildung nach der Erfindung
Fig. 7 eine weitere Speichereinrichtung nach Fig. 1 für digitale Speicherung gemäß einer Weiterbildung nach der Erfindung

Fig. 8 ein die Arbeitsweise der Speichereinrichtung nach Fig. 7 erläuterndes Zeitelemente-Vertauschschema.

Das Blockschaltbild nach Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur Durchführung der Verschleierung von zu übertragenden Informationen, wie sie auf der Sendeseite für die Verschleierung und auf der Empfangsseite für die Entschleierung zu verwenden ist. Die an der Anschlußklemme χ ankommenden Informationen werden zunächst im Verstärker V verstärkt und nach ihrer Begrenzung im FiI-

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ter F der eigentlichen Speichereinrichtung S zugeführt.

Die Speichereinrichtung S wird mit den Takten TU1, TU2, T1 und T2 von einer Taktzentrale TZ gesteuert. Die Taktzentrale TZ ist ihrerseits mit der Taktgeneratoranordnung TGA verbunden, deren ausgangsseitiger Takt in der Taktzentrale zur Ableitung der genannten Steuertakte verwendet wird..Auf der Ausgangsseite der Speichereinrichtung S folgt zunächst wieder ein Filter F zur Frequenzbandbegrenzung, dessen Ausgangssignal über den Verstärker V der Anschlußklemme y zugeführt ist.

In der Speichereinrichtung S werden die in Zeitelemente unterteilten Informationen gespeichert und in zueinander zeitvertauschter Lage wiederum ausgespeichert. Bei bekannten Verschleierungseinrichtungen dieser Art, wie sie beispielsweise auch- in der DE-OS 23 39 685 beschrieben sind, werden die- Zeitelemente entsprechend dem in Fig. 2 angegebenen Schema miteinander in ihrer Lage vertauscht. In Fig. 2 zeigt die obere Spalte Zeitrelemente 1,2,3,4,5 und 1',2',3'»4¹,5', die in dieser Zusammenfassung von je fünf Zeitelementen der Dauer to in der Zeitlage miteinander vertauscht werden, wie das in der zweiten Zeitelementereihe angegeben ist.

Die Vertauschung ist in Fig. 2 zusätzlich noch durch Verbindungslinien zwischen der oberen und der unteren Reihe der Zeitelemente verdeutlicht. Soll das Vertauschungsschema von Gruppe zu Gruppe aus fünf Zeitelementen 1,2,3,4,5 bzw. 1',2',3',4',5' quasizufällig erfolgen, so muß in der Speichereinrichtung S oder in der Taktzentrale TZ noch zusätzlich ein Quasizufallsgenerator für die Steuerung der quasizufälligen Vertauschung vorgesehen sein. Entsprechend der Erfindung läßt sich der schaltungstechnische Aufwand für die Speichereinrichtung S einschließlich Steuerung erheblich verringern, wenn, wie das im Vertauschungsschema

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der Fig. 3 angegeben ist, die jeweils einen Informationsabschnitt ZA bildenden fünf aufeinanderfolgenden Zeitelemente 1,2,3,4,5 bzw. 1',2',3',4',5' invertiert werden.

Das für eine analoge Speicherung geeignete Ausführungsbeispiel einer Speichereinrichtung S nach Fig. 4 weist als Speicher zwei Ladungsspeicher CCD auf, die jeweils für die Speicherung der Zeitelemente eines Informationsabschnittes ZA ausgelegt sind. Ladungsspeicher dieser Art sind beispielsweise durch die DE-AS 25 43 023 bekannt. Jeder der beiden Ladungsspeicher ist an seinem Anschluß a, der zugleich den Ein- und den Ausgang darstellt, mit dem Schaltarm eines Umschalters U1 und U2 verbunden, deren Schaltkontakte paarweise den Ein- und den Ausgang der Speichereinrichtung bilden. Die Umschalter U1 und U2 werden von den Steuertakten TU1 und TU2 gesteuert. Beide Steuertakte können bei diesem Ausführungsbeispiel gleichphasig sein. Die Takte T1 und T2 .

steuern die Ladungsspeieher CCD. Sie haben gleiche Folgefrequenz, sind jedoch gegeneinander um 180° verschoben. Sie schalten wechselseitig die im Zuge der Ladungsspeicher aufeinanderfolgenden Schalter und bestimmen dadurch die Signalflußrichtung. In der angegebenen Sehaltsteilung der Umschalter U1 und U2 wird der obere Ladungsspeicher CCD über den Anschluß a aufgeladen und der untere Ladungsspeicher CCD über den Anschluß a entladen. Die Signalflußrichtung ist bei beiden Speichern entgegengesetzt. Sobald der obere Ladungsspeicher CCD aufgeladen und zugleich der untere Ladungsspeicher CCD entladen ist, schalten die Umschalter in die in unterbrochener Linie angedeutete Schaltstellung um. Sogleich tauschen die Steuertakte T1 und T2 ihre Steuerphase gegeneinander aus, wodurch die Signalflußrichtung in den beiden Ladungsspeiehern umgekehrt wird. Somit erscheinen am Ausgang der Speichereinrichtung die ein-

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gangsseitigen Informationsabschnitte in invertierter Form.

Das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Speichereinrichtung S führt die Speicherung digital durch. Als Speicher finden hier zwei "filo"-Speicher (first in - last out - Speicher) Verwendung. Die von links ankommenden Signale werden zunächst im Umsetzer A/D in digitale Signale umgesetzt und anschliessend über den eingangsseitigen Umschalter U1 wechselweise einem der beiden "filo"-Speicher zugeführt. Ein- und Ausgang haben auch bei diesen Speichern einen gemeinsamen Anschluß. Jeweils im Zeittakt einer Ausspeicherung werden die eingespeicherten Informationsabschnitte in invertierter Form über den Umschalter U2 dem Umsetzer D/A zugeführt, der die Digitalsignale wieder in Analogsignale umwandelt und diese aus gangs seitig' zur Verfügung stellt. Die Umschalter U1 und U2 werden hier wiederum durch die Takte TU1 und TU2 gesteuert.

Der Takt T2 ist hier für die Umsetzer A/D und D/A und der Takt T1 für die "filo"-Speicher vorgesehen.

Um die Zeitgrenzen der miteinander vertauschten Zeitelemente 1,2,3,4,5 bzw. 1^T,2',3',4',5' nach Fig. 3 zu verwischen und damit einen höheren Sicherheitsgrad der Verschleierung zu erzielen, ist in Weiterbildung der Erfindung die Taktgeneratoranordnung TGA nach Fig. 1 in ihrer Taktfrequenz steuerbar ausgeführt.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeigt Fig. 6. Danach besteht die Taktgeneratoranordnung aus einem Festfrequenzoszillator 0 hoher Frequenzstabilität, beispielsweise ein Quarzoszillator, dessen Taktfrequenz wesentlich höher als die Taktfrequenz der benötigten Steuertakte gewählt ist. Diesem Festfrequenzoszillator 0 ist ein in seinem Teilungsverhältnis n:1 steuerbarer Fre-

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quenzteiler FT nachgeschaltet. Die Steuerung des Frequenzteilers FT erfolgt pseudozufällig durch einen Quasizufallsgenerator QZG, dessen Codeadressen über den Adressendetektor AD in analoge Steuersignale für den Frequenzteiler umgesetzt werden. Die Taktversorgung für den Quasizufallsgenerator QZG kann entweder vom Ausgang des Frequenzteilers oder aber vom Ausgang des

.frequenz

Fesi^oszillators O gegebenenfalls über einen Festfrequenzteiler FT¹ erfolgen.

^TÄie Fig. 6 zeigt, ist vom Ausgang des Adressendecoders AD noch ein Steuersignal St durch eine unterbrochene Linie angedeutet, die auch Fig. 1 zeigt. Dieses Steuersignal wird bei der Weiterbildung der Steuereinrichtung S nach Fig. 7 benötigt.

In Fig. 7 sind zwei "filo"-Doppelspeicher mit ihren ein- und ausgangsseitigen Umschaltern U1 und U2 über eine Verzögerungseinrichtung T miteinander verbunden.

Dem Umschalter U1 des ersten "filo"-Doppelspeichers ist entsprechend Fig. 5 der Umsetzer A/D vorgeschaltet und dem zweiten "filo"-Doppelspeicher hinter dem Umschalter U2 der Umsetzer D/A nachgeordnet. Zusätzlich kann die Verzögerungseinrichtung Z zusammen mit dem zweiten "filo"-Doppelspeicher von dem LaufzeitgliedT' überbrückt werden. Die Schalteinrichtung hierfür wird von dem Umschalter U3 vor der Verzögerungseinrichtung 'u' und dem Umschalter U4 vor dem aus gangs seitigen Umsetzer D/A gebildet. Das Steuersignal St für die beiden Umschalter wird dem Umschalter U4 über ein weiteres Laufzeitglied T ' zugeführt. Beide Laufzeitglieder T ' haben eine Signallaufzeit, die gleich der Summe der Signallaufzeiten der Verzögerungseinrichtung und des zweiten "filo"-Doppelspeichers ist.

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Die Wirkungsweise dieser Speichereinrichtung S soll im folgenden anhand der über der Zeit t aufgetragenen Zeitelementereihen noch verdeutlicht werden. Zunächst werden die eingangsseitig ankommenden Informationsabschnitte mit fünf Zeitelementen 1,2,3,4,5 bzw. 1·,2', 3',4',5V, bzw. 1",2",3",4",5" im ersten ⁿfilo*-Doppelspeicher invertiert, wie das die zweite Zeitelementereihe von oben nach Fig. 8 zeigt und wie das auch in Fig. 3 dargestellt ist. Die in dieser Weise invertierten Informationsabschnitte werden nun von der Ausgangsseite des ersten "filo"-Doppelspeichers über die Zeitverzögerungseinrichtung t um drei Zeitelementeinheiten to verzögert und anschließend dem eingangsseitigen Umschalter U1 des zweiten "filo"-Doppelspeichers zugeführt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Inhalt eines Informationsabschnittes im zweiten "filoⁿ-Doppelspeicher nicht mit den Zeitelementen der Informationsabschnitte im ersten "filo"-Doppelspeicher übereinstimmt. Durch Betätigen der Umschalter U3 und U4 mittels des Steuersignals St kann die zweite Inversion von Informationsabschnitten unterdrückt werden. Die Inversion einzelner oder aufeinanderfolgender Informa-■ tionsabschnitte im zweiten "filo"-Doppelspeicher bringt verglichen mit der eingangsseitigen Information eine weitere Verwarfelung der Zeitelemente mit sich

Mit Rücksicht darauf, daß die durch die Inversionen hervorgerufenen Zeitverzögerungen bei der Übertragung bei Duplex-Verkehr zu Störungen Anlaß geben können, wenn diese Zeitverzögerungen zu groß werden, ist es sinnvoll, die Dauer der Informationsabschnitte und damit die Anzahl der Zeitelemente eines Informationsabschnitts maximal für eine Dauer zu bemessen, bei der die durch die Inversionen verursachten Zeitverzögerungen längs eines Übertragungsweges einen Summenwert von 400 msec nicht überschreiten.

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Die quasizufällige Änderung der Frequenzen der Steuertakte entsprechend der Taktgeneratoranordnung TGA nach Fig. 6 verursacht bei einer Frequenzerhöhung eine Verbreiterung des Frequenzbandes der zu übertragenden Informationen. Ist der Übertragungskanal hierfür nicht ausgelegt, so bringt dies eine Frequenzbandbeschneidung mit sich, die als Störung nicht in Erscheinung treten soll. Dieser unerwünschte Effekt ist jedoch vernachlässigbar, wenn die pseudozufällig gesteuerte Variation der Steuertakte in den Grenzen von ca + 10 % bleibt.

Sind die zu verschleiernden Informationen digitale Signale, dann kann auf die Umsetzer A/D und D/A in den Speichereinrichtungen verzichtet werden.

9 Patentansprüche
8 Figuren

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   Anordnung zur Durchführung einer verschleierten Übertragung von Informationen, insbesondere Sprache, mit-', tels einer steuerbaren Speichereinrichtung, in die auf der Sendeseite die anfallenden Informationen in Zeitelemente unterteilt hintereinander eingespeichert und zueinander zeitvertauscht für ihre Übertragung wiederum ausgespeichert sind und in der auf der Empfangsseite diese Vertauschung der Zeitelemente wieder rückgängig gemächt ist, dadurch gekenn zeich-η et·, daß die Vertauschung bzw. Rückvertauschung der Zeitelemente (1-5, 1'-5', 1"-5") in der Speichereinrichtung (S) durch Inversion aufeinanderfolgender Informationsabschnitte (ZA) vorgenommen ist, die jeweils . durch eine vorgegebene Anzahl von aufeinanderfolgenden Zeitelementen bestimmt sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Inversion einzelner oder aufeinanderfolgender Informationsabschnitte (ZA) wenigstens zweimal hintereinander vorgenommen ist und dabei die Zuordnung der Zeitelemente (1-5, 1'-5', 1"-5") zu den Informationsabschnitten verschieden ist.
3. 3- Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Speichereinrichtung (S) einen Doppelspeicher (CCD, filo) für das wechselweise Ein- und Ausspeichern von jeweils einer einen Informationsabschnitt (ZA) bestimmenden Anzahl von Zeitelementen (1-5, 1'-5^!, 1"-5") aufweist und daß hierbei das Ausspeichern der Informationsabschnitte entgegen der Signalflußrichtung beim Einspeichern erfolgt.

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4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Speichereinrichtung (S) zwei über eine Verzögerungseilrichtung (£■) hintereinander geschaltete Doppelspeicher (filo) aufweist, von denen jeder für das wechselweise Ein- und Ausspeichern von jeweils einer einen Informationsabschnitt (ZA) bestimmenden Anzahl von Zeitelementen (1-5. 1'-5'> 1"-5") bemessen ist und daß hierbei das Ausspeichern der Informationsabschnitte entgegen der Signalflußrichtung beim Einspeichern erfolgt.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Verzögerung einrichtung (T) und der zweite Doppelspeicher (filo) mittels eines Laufzeitgliedes ('c'¹) überbrückbar ist, dessen Laufzeit gleich der Summe der Signallaufzeiten der Verzögerungseinrichtung und des zweiten Doppelspeichers gewählt ist und daß eine steuerbare Schalteinrichtung (U3, U4) zur wahlwe^sen Durchführung einer solchen Überbrückung in durch die Informationsabschnitte (ZA) gegebenen Zeitinteryal^en vorgesehen ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalteinrichtung (U3, U4) pseudozufällig von einem Quas!zufallsgenerator (QZG) mit vorzugsweise sehr großer Pulswiederholungsperiode gesteuert ist.
7. 7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuertakte (TU1, TU2, T1, T2) für die Speichereinrichtung (S) von einem gemeinsamen in seiner Frequenz steuerbaren Taktgenerator (0, FT) abgeleitet sind und daß die Frequenz des Taktgenerators pseudozufällig von einem Quasizufallsgenerator (QZG) mit vorzugsweise sehr großer Pulswiederholungsperiode gesteuert ist.

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8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die pseudozufällig gesteuerte Variation der Steuertakte (TU1 TU2, T1, T2) in den Grenzen von ca - 10% vorgenommen ist.
9. 9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad.ur eh. gekennzeichnet, daß die Dauer der Informationsabschnitte (ZA) maximal für eine Dauer bemessen sind, bei der die durch die Inversionen verursachten Zeitverzögerungen längs eines Übertragungsweges einen Summenwert von 400 msec nicht überschreiten.

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