DE2820418A1

DE2820418A1 - Nachrichtensignal-verschluesselungsgeraet

Info

Publication number: DE2820418A1
Application number: DE19782820418
Authority: DE
Inventors: Roger Edwin John Gerard
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1977-05-12
Filing date: 1978-05-10
Publication date: 1978-11-16
Also published as: CH628479A5; ES469793A1; GB1553027A; US4232193A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verschlüsselungsgerät für Nachrichtensignale und insbesondere ein Gerät, bei dem ein Nachrichtensignal im Zeitbereich verschlüsselt wird.

Die auf dem Zeitverschlüsselungsverfahren basierende Sprachverschlüsselung, die eine Sprache unverständlich macht, unterteilt die Sprache in sogenannte "Zeitausschnitte", welche Zeitintervalle von einer typischen Dauer von 30 ms sindjund ordnet die Zeitintervalle nach einem vorbestimmten Kode um. Unter Verwendung der gleichen Technik wird beim Empfangsteil die Sprache entschlüsselt, wobei ein komplementärer Kode verwendet wird, um die Sprache in ihrer ursprünglichen Form wieder herzustellen.

Bei einer bekannten Nachrichtensignal-Verschlüsselungsvorrichtung wird ein Niederfrequenz-Eingangssignal an einen Analog/ Digital-Umwandler und dann an eine Ausblendschaltung angelegt, die auf Befehl eines Folgereglers betätigt wird. Die Ausblendschaltung besitzt eine Vielzahl von Gattern,von denen ein jedes an einen transistorlogischen Speicher angeschlossen ist; jeder dieser Speicher vermag einen Zeitausschnitt der angelegten Niederfrequenzinformation zu speichern. Die Speicher sind an eine gleiche Vielzahl von Gattern in einer weiteren Ausblendeinrichtung angeschlossen, die von einem Folgeregler auf gleiche Weise gesteuert wird, wie es bei der bereits erwähnten Ausblendschaltung der Fall war; das Ausgangssignal von der weiteren Ausblendeinrichtung wird, bevor es von einem Tiefpaßfilter zur Entfernung von Frequenzkomponenten aufgrund der Abtastfrequenz gefiltert wird, von einer digitalen zu einer analogen Form umgewandelt und darauffolgend zur Nutzanwendung durchgelassen. Da das bekannte Gerät Kodier- (Analog/Digital-) und Dekodier- (Digital/Analog-) Stufen benötigt, wird diese Lösung im allgemeinen teuer; in einem preiswerten Gerät, wo Speichereinrichtungen minimal gehalten werden, ist

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dann die Qualität der wiedergebildeten Sprache aufgrund von Quantisierungsrauschen nicht gut, das vom Digitaldarstellungsprozeß verursacht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät zu schaffen, bei dem diese Nachteile wenigstens teilweise vermieden sind.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe enthält ein Verschlüsselungsgerät für Nachrichtensignale eine Vielzahl von parallel geschalteten, ladungsgekoppelten Vorrichtungen, von denen ein jedes ein Signal für die Dauer wenigstens eines Zeitausschnitts speichert; weiterhin enthält das Gerät Eingangs- und Ausgangsanschlußschaltungen zum Anlegen von Signalen an die Parallelkombination bzw. zum Abnehmen der Signale von der Parallelfcoabination' weiterhin enthalt das erfindungsgemäße Verschlüsselungsgerät eine Steuerschaltung, die so angeordnet ist, daß sie Signale, welche beim Betrieb an die Eingangsanschlußschaltung angelegt werden, auf vorbestimmte kodierte Weise in jede der ladungsgekoppelten Vorrichtungen hinein und aus jeder der ladungsgekoppelten Vorrichtungen heraus taktsteuert; auf diese Weise wird das angelegte Signal zeitmäßig verschlüsselt.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal enthält ein EntSchlüsselungsgerät für Nachrichtensignale eine Vielzahl von ladungsgekoppelten Vorrichtungen, die parallelgeschaltet sind, Eingangs- und Ausgangsanschlußschaltungen, um Signale anzulegen bzw. Signale von der Parallelfeombination abzunehmen, und eine Steuerschaltung, die so angeordnet ist, daß sie Signale, welche bei Betrieb an die Eingangsanschlußschaltung angelegt sind, in jede' der ladungsgekoppelten Vorrichtungen hinein und aus jeder der ladungsgekoppelten Vorrichtungen heraus komplementär zu der Art taktsteuert, in der das Signal kodiert wurde; auf diese Weise wird das angelegte Signal entschlüsselt.

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Vorzugsweise besitzt das Entschlüsselungsgerät die gleiche Vielzahl von ladungsgekoppelten Vorrichtungen wie das Verschlüsselungsgerät.

Durch den Einsatz ladungsgekoppelter Vorrichtungen zeigt der Erfindungsgegenstand den Vorteil, daß an die ladungsgekoppelten Vorrichtungen ein analoges Signal, vorzugsweise ein Niederfrequenzsignal, angelegt werden kann.

Gaeigneterweise besitzen alle ladungsgekoppelten Vorrichtungen die gleiche Speicherkapazität und besitzen damit gleiche Zeitverzögerungen zueinander.

Die ladungsgekoppelten Vorrichtungen können vorteilhafterweise eine Speicherkapazität besitzen, die einen Zeitausschnitt übersteigt;, auf diese Weise kann die Steuerschaltung bei Betrieb mit einer vorbestimmten Rate Informationen in die ladungsgekoppelten Vorrichtungen hinein und aus den ladungsgekoppelten Vorrichtungen heraus taktsteuern und die Informationen, die in den ladungsgekoppelten Vorrichtungen gespeichert sind, längs dieser Vorrichtungen mit einer sich unterscheidenden langsameren vorbestimmten Rate taktsteuern. Alternativ dazu kann die Rate, mit der Information aus den ladungsgekoppelten Vorrichtungen heraus taktgesteuert wird, größer als die sein, mit der sie in die ladungsgekoppelten Vorrichtungen eingetaktet wurde.

Vorzugsweise ist der vorbestimmte Kode eine Pseudo-Zufallsfolge, die in bereits bekannter Weise erzeugt wird.

Vorteilhafterweise ist zwischen der parallelen Kombination der ladungsgekoppelten Vorrichtungen und der Ausgangsanschlußschaltung ein Tiefpaßfilter geschaltet, das unerwünschte Signale im wesentlichen entfernt, die mit der Taktfrequenz eingegeben wurden.

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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; diese zeigt in einem schematischen Blockschaltbild

ein erfindungsgemäßes Verschlüsselungsgerät für Nachrichtensignale .

Das in der Zeichnung wiedergegebene Gerät besitzt acht ladungsgekoppelte Vorrichtungen (charge coupled devices) 1 - 8, die im folgenden als CCD-Vorrichtungen bezeichnet werden. Nur drei dieser Vorrichtungen, nämlich 1, 2 und 8 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit wiedergegeben. Die CCD-Vorrichtungen, die hier verwendet werden, können vom Bautyp Mullard No. TDA 1022 sein, von denen eine jede einen Zeitausschnitt der Niederfrequenzinformation, d.h. 30 ms Dauer der Niederfrequenzinformation zu speichern vermag. Die CCD-Vorrichtungen 1 - 8 werden von einem Folgeregler 9 in pseudo-zufallsverteilter Weise gesteuert, der die Vorrichtungen 1 — 8 mit einer Frequenz von 8 kHz taktet; diese Frequenz wird durch die Anzahl von "Auffängern" (buckets) in jeder der CCD-Vorrichtungen und durch die Zeitausschnittdauer bestimmt. Die Parallelkombination der CCD-Vorrichtungen ist an einen Eingangsanschluß 10 angeschlossen und über einen 300-3000-Hz-Bandpaßfilter 11 mit einem Ausgangsanschluß 12 verbunden. Ziel des Bandpaßfilters 11 ist es, Komponenten zu entfernen, die durch die Taktfrequenz von 8 kHz verursacht wurden, und auch diejenigen Frequenzkomponenten zu entfernen, die durch das Schalten der Zeitausschnitte verursacht wurden.

Bei Betrieb, wenn nicht auf "Hören" geschaltet ist, wird ein Tonsignal am Eingangsanschluß 10 an alle CCD-Vorrichtungen 1 - 8 simultan angelegt, und der Folgeregler 9 bringt beim anfänglichen Anschalten einen Informationszeitausschnitt in eine entsprechende der 8 CCD-Vorrichtungen 1-8 hinein. Jedoch wird die in den Vorrichtungen 1 - 8 gespeicherte Ton-

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information gemäß einer Pseudo-Zufallsfolge so aus diesen Vorrichtungen herausgelesen, daß beispielsweise der Folgeregler 9 denjenigen Informationszeitausschnitt, der in der Vorrichtung 2 enthalten ist, aus dieser Vorrichtung heraus taktsteuert, wonach sie gefiltert und an den Ausgangsanschluß 12 angelegt wird. Der nächste Informationszeitausschnitt, der aus der Parallelkombination der Vorrichtungen heraus taktgesteuert wird, kann beispielsweise der Zeitausschnitt 8 sein, der in der Vorrichtung 8 enthalten ist; es folgt die Information* die in der Vorrichtung 1 gespeichert ist und dem Zeitausschnitt 1 entspricht ... usw.. Jedesmal, wenn eine Information durch Taktsteuerung aus einer Vorrichtung herausgeholt wird, wird in diese Vorrichtung ein neuer Informationszeitausschnitt taktgesteuert hineingebracht; somit würde bei dem eben beschriebenen Beispiel, bei dem die Information vom Zeitausschnitt 8 erstmalig aus der Vorrichtung 8 taktgesteuert herausgebracht wurde, die Information vom Zeitausschnitt 9 durch Taktsteuerung in die Vorrichtung 8 hineingebracht werden, usw..

Die Rückordnüng der Zeitausschnitte bei einem Empfangsgerät wird durch einen gleichartigen Folgeregler gesteuert, der gegenüber dem Kegler 9 in einer komplementären Pseudo-Zufallsweise betrieben wird.

In der beschriebenen Ausführungsform besitzt jede der CCD-Vorrichtungen 1-8 eine Speicherkapazität, die einem Zeitausschnitt äquivalent ist; jedoch kann in einer weiteren Ausführungsform die Speicherkapazität dieser Vorrichtungen größer als diese erforderliche sein, so daß dann, wenn ein Informationszeitausschnitt unter Taktsteuerung in eine Vorrichtung hineingebracht wurde, diese Vorrichtung mit einer viel kleineren Rate getaktet werden kann, bis die Information zur übertragung benötigt wird,worauf sie aus der Vorrichtung mit der ursprünglichen Rate durch Taktsteuerung herausgebracht wird. Auf diese Weise

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kann die Anzahl von Kombinationen zur Verschachtelung der Zeitausschnitte beim Ausgangsanschluß 12 gesteigert werden.

Alternativ dazu kann die Rate, mit der gespeicherte Informationen aus den Vorrichtungen taktgesteuert herausgebracht werden, sich von derjenigen unterscheiden, mit der sie in die Vorrichtungen durch Taktsteuerung hineingebracht wurden; auf diese V/eise kann die Verständlichkeit des verschlüsselten Signals weiterhin reduziert werden.

Der Erfindungsgegenstand zeigt den Vorteil, daß analoge Signale direkt gespeichert werden können, ohne daß die Notwendigkeit besteht, eine digitale Kodierung durchzuführen, so daß vorteilhafterweise damit kein Quantisierungsrauschen verbunden ist.

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Claims

PATENTANWÄLTE

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

The Marconi Company Limited München, den 10.5.78

Marconi House, New Street, _D/i /n~ μ -zon->

Chelmsford, Essex CM1 1PL PA/Co-M 3272

Nachrichtensignal-Verschlüsselungsgerät

Patentansprüche :

») Nachrichtensignal-Verschlüsselungsgerät, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von ladungsgekoppelten Vorrichtungen bzw. CCD-Vorrichtungen, die parallel geschaltet sind und von denen eine jede ein Signal wenigstens für die Dauer eines Zeitausschnittes zu speichern vermag, durch Eingangs- und
Ausgangsanschlußschaltungen zum Anlegen von Signalen an die
Parallelkombination bzw. Abnehmen von Signalen von der Parallelkombination, und mit einer Steuerschaltung, die so geschaltet " ist, daß sie Signale, die bei Betrieb an der Eingangsanschlußschaltung anliegen, auf vorbestimmte kodierte Weise
taktgesteuert in jede der CCD-Vorrichtungen hinein und aus
jeder der CCD-Vorrichtungen herausführt, so daß das angelegte Signal in bezug auf Zeit verschlüsselt ist.
2. Nachrichtensignal-Entschlüsselungsgerät, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von CCD-Vorrichtungen, die parallel geschaltet sind, durch Eingangs- und Ausgangsanschlußschaltungen zum Anlegen von Signalen bzw. zum Abnehmen von Signalen von
der Parallelkombination, und mit einer Steuerschaltung, die so

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DR. C. MANITZ · DIPL-INO. M. FINSTERWALD DIPL.-ING. W. GRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE 1 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7270

TEL. (089) 22 42 11. TELEX 05-29672 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL.(07tll56 72 6! POSTSCHECK: MÖNCHEN 77062-805

geschaltet ist, daß sie Signale, die bei Betrieb an der Eingangsanschlußschaltung anliegen, mit Taktsteuerung auf eine derartige Weise in jede der CCD-Vorrichtungen hinein- und aus jeder dieser Vorrichtungen herausführt, die komplementär zu der Weise ist, bei der das Signal kodiert wurde, so daß das angelegte Signal entschlüsselt ist.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle CCD-Vorrichtungen gleiche Speicherkapazität und somit zueinander ähnliche Laufzeiten besitzen.
4. Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkapazität der CCD-Vorrichtungen einen Zeitausschnitt übersteigt, so daß es möglich ist, daß bei Betrieb die Steuerschaltung Informationen durch Taktsteuerung in die CCD-Vorrichtungen hinein und aus diesen Vorrichtungen heraus mit einer vorbestimmten Rate leitet und die in den Vorrichtungen gespeicherte Information längs den Vorrichtungen mit einer sich unterscheidenden, geringeren, vorbestimmten Rate taktsteuert.
5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Kode eine Pseudo-Zufallsfolge ist.

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