DE848521C - Verfahren zur UEbertragung gesprochener Nachrichten durch Kennwerte der Sprachschwingungen - Google Patents
Verfahren zur UEbertragung gesprochener Nachrichten durch Kennwerte der SprachschwingungenInfo
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Description
(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 4. SEPTEMBER 1952
P 1335 V
Glarus (Schweiz)
Es sind Verfahren zur Ül>ertragung gesprochener Nachrichten bekannt, hei denen an Stelle der Sprachschwingungen
veränderliche Größen übertragen werden, welche die charakteristischen Eigenschaften
des Sprachspektrums kennzeichnen. Die einzelnen Vokale werden dabei durch einen Kennwert, der die
Grundfrequenz angibt, und weitere Kennwerte, welche die Energieverteilung aller Ol>erwellen festlegen,
gekennzeichnet. Die verständliche Sprache wird am Empfangsort durch Erzeugung der Grundschwingung
mit Oberwellen und Filterung mit entsprechend eingestellten Filterkreisen gebildet.
Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß am Empfangsort besondere Mittel
zur Erzeugung der Grundschwingung veränderlicher Frequenz erforderlich sind. Einem unbefugten
Empfänger der ausgesandten Kennwerte ist es ferner möglich, mit geeigneten Apparaten verständliche
Nachrichten aus den Kennwerten zu erzeugen, wodurch das Gesprächsgeheimnis nicht gewahrt
bleibt.
Die Erfindung l>ezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung gesprochener Nachrichten durch veränderliche
Kennwerte von Sprachschwingungen,
welche dem zeitlichen Energieverlauf der Sprachfrequenzbänder, in welche die Sprache vor der
Übertragung zerlegt wird, entsprechen und welche in der Empfangseinrichtung durch Steuerung des
Intensitätsverlaufs von den Frequenzbändern der Sendeeinrichtungen entsprechenden Frequenzbändern
eine der ursprünglichen Sprache entsprechende Energieverteilung des Sprachspektrums bewirken.
Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die vom Sender ίο zum Empfänger übertragenen Kennwerte und die
Grundschwingung der Sprache bei Vokalen bzw. ein bestimmtes Frequenzband der Sprache bei Konsonanten vor der Übertragung nach einem vereinbarten
Schlüssel gegenseitig vertauscht und/oder nach einem vereinbarten Programm um wechselnde
Beträge zeitlich verzögert werden, daß auf der Empfangsseite die gegenseitig vertauschten Signale
wieder rückvertauscht werden und/oder ihre zeitliche
Verzögerung durch nochmalige wechselnde 2,0 Verzögerung wieder rückgängig gemacht wird und
daß im Empfänger aus der übertragenen Grundschwingung bei Vokalen bzw. aus dem übertragenen
Frequenzband bei Konsonanten durch Frequenzvervielfachung ein das ganze Sprachfrequenzband umfassendes
Frequenzgemisch gewonnen wird, welches in einzelne Sprachfrequenzbänder zerlegt wird,
deren Frequenzbereich identisch ist dem. Frequenzbereich der im Sender gebildeten Frequenzbänder
und deren Amplituden mittels den vom zeitlichen Energieverlauf abhängigen Kennwerten gesteuert
werden. Dieses Verfahren zeichnet sich nicht nur dadurch aus, daß die Erzeugung der veränderlichen
Grundschwingung auf der Empfangsseite erspart wird, sondern daß es auch für die Anwendung besonderer
Mittel zur praktisch vollkommenen Vermeidung einer unbefugten Entzifferung bestens geeignet
ist.
Beispiele der Erfindung werden an Hand der Fig. ι bis 6 näher erläutert.
Gemäß dem einpolig gezeichneten Schema Fig. 1 wird die Sprache r mit den Filtern F1 bis F8 in acht
Frequenzbänder Y1 bis r8 zerlegt, deren Bandbreite
nicht gleich zu sein braucht. Durch Gleichrichtung der einzelnen Frequenzbänder in den Gleichrichtern
,D1 bis D8 und Aussiebung der höheren Frequenzen
in den Beruhigungskreisen B1 bis B8 entstehen die
Kennwerte kt bis ka, welche die momentane mittlere
Amplitude der einzelnen Frequenzbänder angeben. Die Grundfrequenz der Vokale ist meistens in den
zugeführten Sprachschwingungen r nicht mehr enthalten. Sie läßt sich dagegen in einfacher Weise als
Differenz der benachbarten Oberschwingungen feststellen. Zu diesem Zweck werden die Sprachschwingungen
über einen nichtlinearen Kreis D0 ü'bertragen, welcher in bekannter Weise die Differenzfrequenzen
r0 der zugefiührten Schwingungen bildet.
Die tiefsten Differenzfrequenzen, die also mit der Grundfrequenz übereinstimmen, werden mit dem
Tiefpaßfilter B0 ausgesiebt und wie die übrigen
Kennwerte zur Übertragung gebraucht. Falls es sich um Konsonanten handelt, die bekanntlich keine
ausgeprägte Grundschwingung aufweisen, tritt auch am Ausgang von D0 ein kontinuierliches Sdhwingungsgemisclh
auf, aus dem durch Filterung in B0 das Signal k0 entsteht, welches in diesem Fall ein
Schwingungsgemisch mit begrenzter Bandbreite darstellt.
Die in beschriebener Weise erzeugten veränderlichen Größen k0 bis k8 werden nun in solcher Weise
einer Empfangseinrichtung zugeführt, daß jede dieser Größen dauernd zu dem dafür bestimmten
Empfangsorgan gelangt. Die Einrichtung zur Wiedergewinnung der verständlichen Sprache ist beispielsweise
gemäß Fig. 2 aufgebaut. Die Größe k0
wird über den nichtlinearen Kreis O10 übertragen.
Wenn es sich bei k0 um eine Sinusschwingung handelt,
so entsteht am Ausgang von D10 ein Schwingungsgemisch,
dessen Komponenten Oberwellen von k0 sind und die somit mit den Komponenten der
ursprünglichen Vokale übereinstimmen. Wenn es sich dagegen bei k0 um geräuschartige Schwingungsgemische
begrenzter Bandbreite handelt, so entsteht am Ausgang von D10 ein Schwingungsgemisdh
mit kontinuierlicher Energieverteilung, welches sich über den ganzen Sprachfrequenzbereich
erstreckt. Durch Filter E1 bis E8 wird dieses
Schwingungsgemisch q wieder in beispielsweise acht Frequenzbänder zerlegt. Die Amplitude jedes Frequenzbandes
wird dann mit Hilfe der Steuerkreise N1 bis ./V8 derart gesteuert, daß die mittlere Energie
der einzelnen Bänder ^1 bis S8 mit der mittleren
Energie der entsprechenden ursprünglichen Sprachfrequenzbänder T1 bis ra übereinstimmt. Durch Zusammenleitung
von S1 bis J8 entsteht ein Schwingungsgemisch,
dessen' spektrale Verteilung wenigstenis annähernd mit den ursprünglichen Sprachschwingungen
übereinstimmt. Wenn es sich bei r um Vokale handelt, so stimmen zudem alle Komponenten
von r und s überein. Obschon die wiedergewonnenen Schwingungen s keinesfalls mit der
ursprünglichen Sprache r identisch sind, so genügen diese gemeinsamen Merkmale erfahrungsgemäß
doch für eine einwandfreie Verständigung. Die Qualität der Übertragung wird um so besser, je
mehr getrennte Kennwerte k gebildet und übertragen werden und je höhere Frequenzen der Kennwerte
zur Übertragung kommen.
Sämtliche Kennwerte lassen sich durch Modulation ungleicher Hilfsträger über den gleichen
Kanal L übertragen. Bei der Einrichtung (Fig. 3) werden die Hilfsfrequenzen g0 bis g8 in A erzeugt
und in den Modulatoren M0 bis Ai8 mit den Kennwerten
k0 bis k8 moduliert. Auf der Empfangsseite
erfolgt die Trennung der modulierten Hilfsträger durdh die Filter H0 bis H8. Durch Demodulation
der Träger in G0 bis G8 entstehen wieder die Kennwerte
k0 bis ks, welche in den Beruhigungskreisen
C0 bis C8 von höheren Störfrequenzen befreit und
darauf wieder in der beschriebenen Weise zur Wiedergewinnung verständlicher Sprache benutzt werden.
Es sind auch andere Modulationsverfahren bekannt, welche sich zur Übertragung der einzelnen
Kennwerte über den gleichen Kanal verwenden lassen.
Die auf dem Übertragungskanal befindlichen Signalspannungen können durch bloßes Abhören
nicht verstanden werden. Eine besondere Voraussetzung für die Bildung verständlicher Sprache besteht
darin, daß die dazu benutzten einzelnen Kennwerte nicht vertauscht oder zeitlich um ungleiche
Beträge verschoben sind. Nur der befugte Empfänger, welcher die Zuordnung der einzelnen Kanäle
kennt, ist somit in der Lage, die durch Kennwerte übertragenen Signale zu entziffern. Zur Erhöhung
der Geheimhaltung können deshalb z. B. die einzelnen Kanäle senderseitig nach einem vereinbarten
Schlüssel vertauscht werden, so daß beispielsweise der dem fünften Sprachfrequenzband entsprechende
Kennwert über den dritten Kanal übertragen wird usw. Nur bei richtiger Rückvertauschung der Kennwerte
auf der Empfangsseite entstehen wieder verständliche Meldungen. Bei der Einrichtung gemäß
Fig. 4 werden die Kanäle senderseitig mit der Permutiervorrichtung PS vertauscht und auf der Empfangsseite
mit einer entsprechend eingestellten Per-
ao mutiervorrichtung PE wieder rückvertauscht. Zur
weiteren Erhöhung der Geheimhaltung können die Vertauschungen in bestimmten Zeitabständen nach
einem vereinbarten Programm gewechselt werden. Zu diesem Zweck sind die Antriebsmotoren RS und
RE vorgesehen, welche durch bekannte Mittel synchronisiert werden. Die übrigen Bezeichnungen der
Figur entsprechen denjenigen von Fig. 3.
Ein weiteres Mittel zur Erhöhung der Geheimhaltung besteht in der zeitlichen Verschachtelung
der veränderlichen Kennwerte, indem dieselben nach vereinbartem Programm einer wechselnden Verzögerung
unterworfen werden. Zu diesem Zweck können die mit den Kennwerten modulierten, Träger
anstatt unmittelbar der Leitung L einer Speichervorrichtung V zugeführt und aus dieser Vorrichtung
abwechselnd über verschiedene Entnahmestellen ungleicher Verzögerungszeit wieder entnommen
werden. Eine solche Einrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. Die Speicherung erfolgt dabei auf
einem endlosen Stahlband, welches am Schreibkopf A'o und den in verschiedenen Abständen vom
Schreibkopf angeordneten Entnahme- oder Abtastköpfen A1 bis K5 vorbeibewegt wird, die jeweilige
Löschung der aufgezeichneten Nachricht durch den Löschkopf A'. Die Reihenfolge der durch den Umschalter
U erfolgenden Abtastungen kann durch die Wahl entsprechender Verbindungsstellen im Schlüsselfeld
S eingestellt werden. Die einzelnen Kennwerte lassen sich natürlich auch nach einem stets
wechselnden Programm zeitlich verschachteln. Die empfangseitige Rückvertauschung durch nochmalige
wechselnde Verzögerung erfolgt durch eine gleichartige Speichervorrichtung, welche in umgekehrter
Richtung durchlaufen wird.
Bei der Einrichtung nach Fig. 6 kommen die beiden l>eschriel>enen Verfahren zur Verschleierung
der Kennwerte gleichzeitig zur Anwendung. Dabei ist nur die eine Seite der Übertragungseinrichtung
dargestellt. Über eine erste Permutiervorrichtung P werden die Kennwerte mehreren Speichervorrichtungen
W zugeführt, deren Speicherzeiten konstant, aber voneinander verschieden sind. Es sind dies beispielsweise
rotierende Scheiben, auf deren Umfang die Schwingungen aufgezeichnet, nach bestimmten
Zeiten abgenommen und durch nicht dargestellte Vorrichtungen nach jedem Umlauf wieder gelöscht
werden. Nach nochmaliger Vertauschung mit der Permutiervorrichtung Q werden die Kennwerte,
analog dem Vorgehen gemäß Fig. 4, in den Modulatoren M wieder den Hilfsträgern g zur Übertragung
aufmoduliert und gelangen auf den gemeinsamen Übertragungskanal L. Da die hier dargestellten
üblichen magnetischen Verzögerungseinrichtungen sich zur Speicherung von Gleichstromwerten
nicht eignen, werden die Kennwerte k0 bis k8
in Form von modulierten Trägern aufgezeichnet, welche in den Modulatoren / durch Modulation
eines Hilfsträgers h gewonnen werden.
In Abänderung der beschriebenen Durchführungsformen lassen sich noch zahlreiche andere Einrichtungen
angeben, mit welchen die erfindungsgemäße Bildung von Kennwerten und ihre Verschleierung
ermöglicht wird.
Claims (5)
1. Verfahren zur geheimen Übertragung gesprochener Nachrichten durch veränderliche
Kennwerte von Sprachschwingungen, welche dem zeitlichen Energieverlauf der Sprachfrequenzbänder,
in welche die Sprache vor der Übertragung zerlegt wird, entsprechen, und welche in der Empfangseinrichtung durch Steuerung
des Intensitätsverlaufes von den Frequenzbändern der Sendeeinrichtung entsprechenden
Frequenzbändern eine der ursprünglichen Sprache entsprechende Energieverteilung des
Sprachspektrums bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Sender zum Empfänger
übertragenen Kennwerte und die Grundschwingung der Sprache bei Vokalen bzw. ein bestimmtes
Frequenzband der Sprache l>ei Konsonanten vor der Übertragung nach einem vereinbarten
Schlüssel gegenseitig vertauscht und/oder nach einem vereinbarten Programm um wechselnde
Beträge zeitlich verzögert werden, daß auf der Empfangsseite die gegenseitig vertauschten
Signale wieder rückvertauscht werden und/oder ihre zeitliche Verzögerung durch nochmalige
wechselnde Verzögerung wieder rück- no gängig gemacht wird und daß im Empfänger
aus der übertragenen Grundschwingung bei Vokalen bzw. aus dem übertragenen Frequenzband
l>ei Konsonanten durch Frequenzvervielfachung ein das ganze Sprachfrequenzband umfassendes "5
Frequenzgemisch gewonnen wird, welches in einzelne Sprachfrequenzbänder zerlegt wird,
deren Frequenzbereich identisch ist dem Frequenzl >ereich der im Sender gebildeten Frequenzbänder
und deren Amplituden mittels den vom zeitlichen Energieverlauf abhängigen Kennwerten
gesteuert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die einzelnen Kennwerte durch Modulation ungleicher Hilfsträger über den gleichen Kanal übertragen werden.
3· Verfahren nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vertauschungen und Rückvertauschungen der Kennwerte nach einem vereinbarten
Programm wechseln.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-«
kennzeichnet, daß die einzelnen Kennwerte vor der Ülxirtragung nach einem stets wechselnden
Programm zeitlich verschachtelt werden und daß diese Verschachtelungen auf der Empfangsseite rückgängig gemacht werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die einzelnen Kennwerte vor der Übertragung ül>er einePermutiervorridhtung
mehreren Verzögerungs vorrichtungen konstanter ungleicher Speicherzeit zugeführt und nach diesen
Verzögerungen nochmals permutiert werden.
Hierzu ι Blatt Zeichnungen
1 5325 8.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH573629X | 1941-12-03 |
Publications (1)
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---|---|
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Family
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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BE (1) | BE573629A (de) |
DE (1) | DE848521C (de) |
GB (1) | GB573629A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1215209B (de) * | 1962-05-24 | 1966-04-28 | Ibm Deutschland | Verfahren und Anordnung zur Nachrichtenuebertragung nach dem Vocoderprinzip |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3113121A (en) * | 1959-05-08 | 1963-12-03 | Hooker Chemical Corp | Polyester resin stabilized with m-bis (12-hydroxy-4-methoxy benzoyl) benzene |
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1941
- 1941-12-17 DE DEP1335D patent/DE848521C/de not_active Expired
-
1942
- 1942-12-03 GB GB17241/42A patent/GB573629A/en not_active Expired
-
1958
- 1958-12-05 BE BE573629A patent/BE573629A/fr unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1215209B (de) * | 1962-05-24 | 1966-04-28 | Ibm Deutschland | Verfahren und Anordnung zur Nachrichtenuebertragung nach dem Vocoderprinzip |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BE573629A (fr) | 1959-06-05 |
GB573629A (en) | 1945-11-29 |
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