EP1466453A2 - Verfahren zur verschlüsselung digitalisierter information - Google Patents

Verfahren zur verschlüsselung digitalisierter information

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EP1466453A2
EP1466453A2 EP02787963A EP02787963A EP1466453A2 EP 1466453 A2 EP1466453 A2 EP 1466453A2 EP 02787963 A EP02787963 A EP 02787963A EP 02787963 A EP02787963 A EP 02787963A EP 1466453 A2 EP1466453 A2 EP 1466453A2
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EP
European Patent Office
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code
code words
elements
coding
virtual
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02787963A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Dirr
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K1/00—Secret communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
    • H04L9/0819—Key transport or distribution, i.e. key establishment techniques where one party creates or otherwise obtains a secret value, and securely transfers it to the other(s)
    • H04L9/0827—Key transport or distribution, i.e. key establishment techniques where one party creates or otherwise obtains a secret value, and securely transfers it to the other(s) involving distinctive intermediate devices or communication paths

Definitions

  • the present invention is concerned with the encryption of digitized information. Encryption is required to prevent eavesdropping, especially when transmitting on a radio basis, such as microwave radio.
  • the object of the invention is to provide a secure and simple encryption system. This is achieved by forming virtual code words with a predetermined number of binary code elements for the transmission, which are transmitted with a predetermined code.
  • the code elements of the code words of the transmission type such as voice, data, images, are serially distributed over one, two or more places of the virtual code words.
  • the transmission can take place in real time or real code words can be inserted between the virtual code words.
  • An alternating current of a frequency and phase position can advantageously be provided for the transmission of the virtual code words, in which the stages are formed by the number or duration of periods.
  • Fig. 1,2,3 Principle of phase and continuous pulse coding.
  • Fig. 4,5,7 Principle of the envelopes and soft amplitude transition.
  • Fig. 9 16 PSK diagram.
  • Fig. 8,11 Radio system conventional and according to the invention.
  • Fig. 6 Principle of switching to different codings.
  • Fig. 10, 12 Application of the invention to EB and the principle of ATM.
  • Fig. 13 Virtual code words and real code words for the transmission.
  • Fig. 14 Principle of a television receiver for single-carrier signal transmission.
  • Fig. 15 A circuit principle according to the invention.
  • Fig. 16 Virtual code words and real code words for real-time transmission.
  • Fig.17,18 Step increase by positive / negative start of the code elements.
  • Fig. 19 ATM transmission when using virtual code words.
  • Fig. 20 Synchronous AC transmission.
  • PSK and QAM are known, explained in more detail. The more levels the code has, the more information can be transmitted, as the following table shows.
  • the phase positions of pulses e.g. for a reference pulse or the positive or negative difference to the previous pulse is provided as steps.
  • the reference phase is the pulse B1, B2, B3, ...
  • the pulses Bn1, Bn2, Bn3, ... are out of phase by the amount n.
  • the pulses BN1, BN2, BN3 are in phase.
  • This phase code would therefore have two levels Bn and BN.
  • These 5 pulses are represented by integer half-periods or periods of the same frequency.
  • Such a coding is recorded in FIG. 4 periods are assigned to the reference pulse.
  • the 1st pulse BNp therefore has 4 periods. If the following pulse is to be lagging, it must have 5 periods.
  • the 2nd pulse Bnn is thus lagging by the amount n. If the 3rd pulse remains lagging, it must have 4 periods. The 4th pulse should be in phase with the reference pulse again, dis is achieved by the fact that it receives one period less, i.e. 3 periods. It can also be seen that each subsequent pulse has an amplitude change. The number of stages can be doubled by having the impulses begin with a positive and a negative half-wave, hatched in the drawing. So you get in place 2, 4 levels (Euro patent
  • Pulse duration differences used as steps. 3 shows 3 pulse durations, D1, D2 and D3, that is 3 stages. It also represents a 3-digit code word.
  • the position 1 can take the steps D1, D2, D3, the position 2 the steps D2, D1, D3 and the position 3 D3, D1, D2.
  • You get 3 to 3 combinations with 3 levels and 3 digits, i.e. 3x3x3 27 combinations. If you also use the positive and negative start of the levels resp. Code elements, so you get 6 levels. With 3 digits you get 216 combinations.
  • the QAM can also be used.
  • the coding alternating current can also be provided as an alternating transmission current.
  • the code words are then decrypted in the decoder DCod and converted into the respective analog values of M or S or B.
  • a soft amplitude switchover is provided in FIG. Between the amplitudes A and AI is another period with the transition amplitude AÜ.
  • a comparison is made with a radio communication system, the basic circuit of which is shown in FIG. This is designed for 34.368 Mbit / s.
  • the bandwidth is 1700-2100 MHz with 4 PSK coding.
  • the hardware is very complex. In the case of a code according to FIGS. 1-3 or 4, the specified bandwidth would not be sufficient. Filling elements must therefore be provided.
  • FIG. 11 shows the principle of a directional radio system according to the invention.
  • FIG. 10 shows a carrier transmission based on single sideband EB.
  • the information Jf is coded with the coding alternating current fM in the encoder Cod and carried with the alternating current fTr in the ring modulator RM.
  • the carrier is +/- modulation frequency.
  • the lower sideband is filtered out with the high pass HP, so that only the upper sideband, which also contains all of the information, is transmitted.
  • the modulation amplitude is not included in the frequency.
  • the luminance taps L are assigned 8 bits.
  • Luminance taps are 1 color tap I / Q respectively. red / blue, each with 6 bits allocated To a luminance tap of 8 bits, 3 bits are added for the color coding.
  • 1bit S / T are provided for the voice and control signals. So 12 taps must be coded for each tap. One carrier is sufficient for the transmission. 14 can be designed like a superhet radio receiver up to the decoder. The signals are then separated in the decoder according to their tasks. The color difference signals are then generated via the matrix M.
  • FIG. 13 shows an example of the encryption according to the invention.
  • virtual code words become serial.
  • the channels 1 become serial with the code elements -12, so each channel can transmit code words serially.
  • Via channel 1 e.g. digital voice channels are transmitted with 8bit or mixed code words of any number of bits.
  • the channels are transmitted with the virtual code words I, II, .. it constant bits.
  • the transmission can be done with any code, e.g. PSK, QAM or with the codes described.
  • Another possibility of encryption is to exchange channels or code words or code elements between the channels, e.g. the information of channel 1 is given to channel 3 and that of channel 4 is given to channel 1.
  • FIG. 16 The difference between the arrangement of FIG. 13 and FIG. 16 is that in FIG. 16, real code words are also provided in parallel to the virtual code words. In real time transmission you can e.g. insert a real code word between the virtual code words in the rhythm of the TV taps. f, f1, .. are the real code words of the color television taps. In the real code words of channels 1-12, the code elements f, f1, .. are then not used.
  • FIGS. 17 and 18 there is a step increase in that, in methods in which the code elements are formed from the number, duration or phase position of elements and which are simultaneously sent in a periodic sequence, the combination of the positive or negative starts and ends of one
  • REPLACEMENT BLADE (RULE 26) Code element is provided as a further stage.
  • FIG. 19 shows the principle of ATM technology for use in the present invention.
  • High speed data H, data D and language s can be sent in an uninterrupted sequence.
  • the data D are transformed into cells Z and provided with a cell header ZK.
  • the data are then fed to the encoder Cod via the memory Sp.
  • the resulting real code words are then placed in a predetermined manner in the virtual code words.
  • a further encryption is obtained by swapping the placement beforehand.
  • the virtual code words can be transmitted using any code.
  • a code based on QAM and PSK is susceptible to interference, but coding with an alternating current of a frequency and phase position, as already described, is favorable.
  • FIG. 20 shows a particularly advantageous code. The coding is done again with an alternating current of a frequency and phase position.

Landscapes

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  • Computer Security & Cryptography (AREA)
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Abstract

Durch die verschiedenen Codierungsmethoden erfolgt bereits schon eine Verschlüsselung. Solche können aber leicht durch Fachleute dechiffriert werden. Es gibt auch kompliziertere Methoden, die aber einen sehr grossen Aufwand erfordern. Bei der Erfindung werden diese Nachteile in der Weise vermieden, indem die zu übertragenden Codeworte in virtuelle Codeworte umgewandelt werden und aus den Codeelementen derselben seriell Kanäle gebildet werden , in denen seriell die Codewörte der verschiedenen Informationsarten angeordnet werden. Durch Vertauschen der Codeelemente oder/und Codeworte innerhalb der Kanäle ist eine weitere Verschlüsselung möglich. Auch kann durch Einfügen reeller Codeworte zwischen die virtuellen Codeworte die unerlaubte Dechiffrierung noch schwieriger machen.

Description

Verfahren zur Verschlüsselung digitalisierter Information. Technisches Gebiet:
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Verschlüsselung digitalisierter Information. Besonders beim Übertragen auf Funkbasis, wie Richtfunk Mobilfunk, ist zur Vermeidung eines Abhörens eine Verschlüsselung erfor- derlich.
Stand der Technik:
Eine Verschlüsselung ist durch eine digitale Codierung bereits gegeben. Solche bekannte Codierungen können aber leicht dechiffriert werden. Das gilt auch für das asynchrone Übertragungsverfahren ATM. Zusammenfassung der Erfindung:
Aufgabe der Erfindung ist es ein sicheres und einfaches Verschlüsselungssystem zu schaffen. Dies wird dadurch erreicht, indem für die Übertragung virtuelle Codewörter mit einer vorbestimmten Zahl von binären Codeelementen gebildet werden, die mit einem vorbestimmten Code übertragen werden. Die Codeelemente der Codeowrter der Übertragungsart, wie Sprache, Daten,Bilder, werden dabei seriell auf einen , zwei oder mehrere Plätze der virtuellen Codewörter verteilt. Die Übertragung kann dabei in Echtzeit erfolgen oder es kann zwischen die virtuellen Codewörter reelle Codewörter eingefügt werden. Vorteilhaft kann für die Übertragung der virtuellen Codewörter ein Wechselstrom einer Frequenz und Phasenlage vorgesehen werden, bei der die Stufen durch die Zahl oder Dauer von Perioden gebildet werden. Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Fig.1,2,3: Prinzip der Phasen- und Dauerimpulscodierung. Fig.4,5,7: Prinzip der Hüllkurven und weicher Amplitudenübergang. Fig.9: 16 PSK Diagramm.
Fig.8,11: Riehtfunksystem herkömlich und gemäss der Erfindung. Fig.6: Prinzip der Umschaltung auf verschiedene Codierungen. Fig.10,12: Anwendung der Erfindung bei EB und Prinzip der ATM. Fig.13: Virtuelle Codewörter und reelle Codewörter für die Übertragung Fig.14: Prinzip eines Fernsehempfängers bei Einträgersignalübertragung. Fig.15: Ein Schaltungsprinzip gemäss der Erfindung.
Fig.16: Virtuelle Codewörter und reelle Codewörter für Echtzeitübertragung. Fig.17,18: Stufenmehrung durch positiven/negativen Beginn der Codeelemente. Fig.19: ATM Übertragung bei Verwendung virtueller Codewörter. Fig.20: Synchrone Wechselstromübertragung. Zuerst werden Codierungsverfahren, PSK und QAM sind ja bekannt, näher erläutert. Man kann um so mehr an Information übertragen, je mehr Stufen der Code aufweist, wie auch die nachstehende Aufstellung zeigt.
Stufenzahl: Stellenzahl: Kombinationen: Bits: 2 2/3/4/5 4/8/16/32 2/3/4/5/
3 II )/27/81/243 3/4/6/7
4 II 16/64/256/1024 4/6/8/10
5 II 25/125/625/3125 4/6/9/11
6 II 36/216/1296/7776 5/7/10/12 0Verwendet man für die Codierung 2 um 90 Grad phasenverschobene Wechselströme gleicher Frequenz, die für die Übertragung addiert werden (QAM), so erhält man 4x4=16 Stufen.
Bei Trägerfrequenzübertragung kann man wegen der 1 /6 Leistung vorteilhaft das EB-Verfahren verwenden. Da nach der Trägerformel 5 u^ft) = Q-r'Sinωτt+yuτ βcos(ωτ-ωM)t— •uτ'CQS(ωτ+ωω)t
Da die Modulationsamplitude nicht mit in die Frequenz eingeht, erhält man eine schmalbandige Übertragung.
Das Phasenprinzip:
Bei diesem Prinzip werden die Phasenlagen von Impulsen z.B. zu einem Be- θzugsimpuls oder die positive oder negative Differenz zum vorherigen Impuls als Stufen vorgesehen. In der Fig.1 ist die Bezugsphase der Impuls B1,B2, B3,...Wie die Fig.1a zeigt sind die Impulse Bn1 ,Bn2,Bn3, ... um den Betrag n phasenverschoben. In der Fig.1b sind die Impulse BN1,BN2,BN3 phasengleich. Dieser Phasencode würde also 2 Stufen Bn und BN aufweisen. Diese 5Impulse werden durch ganzzahlige Halbperioden oder Perioden gleicher Frequenz dargestellt. In der Fig.2 ist eine solche Codierung aufgezeich net. Dem Bezugsimpuls werden 4 Perioden zugeordnet. Der 1. Impuls BNp hat also 4 Perioden. Soll der folgende Impuls nacheilend sein, so muss dieser 5 Perioden aufweisen. Der 2.Impuls Bnnist also um den Betrag n nacheilend. 0Soll der 3. Impuls nacheilend bleiben, so muss er 4 Perioden erhalten. Der 4. Impuls soll wieder phasengleich mit dem Bezugsimpuls sein, dis wird dadurch erreicht, dass dieser eine Periode weniger, also 3 Perioden erhält. Man sieht auch, dass jeder folgende Impuls eine Amplitudenänderung aufweist. Eine Verdoppelung der Stufenzahl kann man dadurch errei- 5chen, indem man die Impulse einmal mit einer positiven und einmal mit einer negativen Halbwelle beginnen lässt, in der Zeichnung schraffiert eingezeichnet. Man erhält also dann an Stelle 2, 4 Stufen ( Euro- Patent
EP 0 953 246 B1 ) . Das Impulsdauerprinzip:
Bei diesem Prinzip werden verschiedene Impulsdauern bezw. Impulsdauerdifferenzen als Stufen verwendet. In der Fig.3 sind 3 Impulsdauern, D1 ,D2 und D3 dargestellt, das sind 3 Stufen. Es stellt auch ein 3-stelliges Codewort dar. Die Stelle 1 kann die Stufen D1,D2,D3 die Stelle 2 die Stufen D2,D1 ,D3 und die Stelle 3 D3,D1 ,D2 einnehmen. Man erhält mit 3 Stufen und 3 Stellen 3 hoch 3 Kombinationen, also 3x3x3=27 Kombinationen. Verwendet man zusätzlich den positiven und negativen Beginn der Stufen bezw. Codeelemente, so erhält man 6 Stufen. Bei 3 Stellen erhält man dann 216 Kombinationen. Die QAM kann man ebenfalls verwenden. Der Codierwechselstrom kann auch als Sendewechselstrom vorgesehen werden. Wie wird das Merkmal "Flexibilität der Bandbreiten" die besonders beim ATM-Verfahren hervorgehoben wird, bei den vorliegenden Verfahren erreicht? Dies kann auf sehr, sehr einfache Weise geschehen. Durch die Am- plitudenanderungen entsteht auch eine Hüllkurve. In der Fig.4 ist eine solche mit 2 und 3 Perioden als Stufen dargestellt. fH ist hier die Hüllkurve.In der Fig.5 hingegen sind die Stufen 11,12 und 11,12,13 Perioden. Bei beiden Stufen sind 10 Perioden als Füllelemente vorgesehen. Man sieht hier, dass die Frequenz der Hüllkurve viel kleiner ist, das heisst die Bandbreite ist auch kleiner. Man kann also mit Hilfe der Füllelemente die Bandbreite bestimmen. Es ist dabei keine Änderung der Codierfrequenz erforderlich.
Auch was die Bitraten anbelangt, so kann man diese sehr flexibel steuern. Aus den Fig. 1 bis 3 ist ersichtlich, dass man jede Menge Stufen vorsehen kann, ohne dass die Codierfrequenz geändert werden muss. Je nach Übertragungsart, Sprache, Daten, Bilder, kann man die Codewörter genau auf die erforderliche Bitzahl abstimmen, das gilt natürlich auch für ATM. In der Fig.6 ist das Prinzip dargestellt.Im Oszillator OSC wird die Codierfrequenz erzeugt und dem Modulator MO zugeführt.Je nachdem ob Musik,Sprache oder Bild bezw.Fernsehen übertragen werden soll,durch die Zuführung M,S,B am Codierer markiert,werden die passenden Stufen und Codewörter-es ist ja nur jeweils eine Periodenzählung und Amplitudenumschaltung notwendig- an den Modulator gegeben. Damit wird eine Redundanz vermieden. Die Bitzahl der Codewörter wird also genau an die jeweilige Übertragungsart ange- passt. Im Decodierer DCod werden dann die Codewörter entschlüsselt und in die jeweiligen analogen Werte von M oder S oder B umgesetzt. In der Fig.7 ist eine weiche Amplitudenumschaltung vorgesehen. Zwischendie Amplituden A und AI ist noch eine Periode mit der Übergangsamplitude AÜ. Um zu dokumentieren, wie gross bei diesem Verfahren die Informationsdichte ist, wird ein Vergleich mit einem Riehtfunksystem,dessen Prinzipschaltung in der Fig.8 dargestellt ist, angestellt. Dieses ist für 34,368 Mbit/s ausgelegt. Die Bandbreite beträgt 1700-2100 MHz bei einer 4 PSK Codierung. Man sieht, die Hardware ist sehr aufwendig. Bei einem Code nach den Fig.1-3 oder 4 würde die vorgegebene Bandbreite nicht ausreichen. Es müssen also Füllelemente vorgesehen werden. Bei Stufen mit 10, 11, 12 und 13 Perioden benötigt man im Durchschnitt für ein Codeelement 11.5 Perioden. Für ein 4-stelliges Codewort werden dann 4 x 11,5 = 46 Perioden benötigt. 1900 MHz sei die Codierfrequenz, dann erhält man 1900:46=41 ,3M Codewδrter/s. Mit einem Codewort erhält man 4 hoch 4= 256 Kombinationen, das sind 8bit. Bei 41,3M Codewörter sind dies 41,3 x 8 = 330 Mbit/s. Man erhält also 9,6 mal mehr bit als beim herkömlichen Richtfunksystem. Bei einer Verdopplung der Stufen, wie in der Fig.2 angeführt, erhält mandann 8 Stufen. Bei 4 Stellen erhält man 8 hoch 4 = 4096 Kombinationen = 12 bit. Bei 41,3 Codewörter sind dies 495,6 Mbit/s. Das sind 14,4 mal soviel als beim Richtfunksystem herkömlicher Codierung. Verwendet man für die Codierung 2 Wechselströme von 1900 MHz, die gegeneinander um 90 Grad phasenverschoben sind und die bei der Übertragung addiert werden (QAM),so erhält man 8x8=64 Stufen. Bei einem Codewort mit 2 Stellen erhält man 12 bit.Je Codewort sind dann im durchschnitt 23 Perioden notwendig, sodass man bei 1900 MHz 82,6 M Codewörter erhält, das sind dann 991 Mbit/s, also 28,8 mal mehr als beim Richtfunksystem. Hauptsächlich werden beim Codieren und Deccdieren Zählglieder benötigt. Zum Vergleich wie einfach dieser Code ist wird in der Fig.9 ein Diagramm einer 16 stufigen Phasencodierung gezeigt. In der Fig.11 ist das Prinzip eines Richtfunksystems gemäss der Erfindung dargestellt. Das mit dem HDB3-Code ankommende Signal wird im Codewandler in den erfindungsgemässen Code umgesetzt und unmittelbar zum Sendeverstärker Vr und weiter zur Antenne geschaltet. In der Fig.10 ist eine Trägerübertragung auf Einseitenbandbasis EB dargestellt. Die Information Jf wird im Codierer Cod mit dem Codierwechselstrom fM codiert und im Ringmodulator RM mit dem Wechselstrom fTr geträ- gert. Am Ausgang des Ringmodulators ist der Träger +/- Modulationsfrequenz. Im Beispiel wird mit dem Hochpass HP das untere Seitenband ausge- filtert, sodass nur das obere Seitenband, das ja auch die gesamte Information enthält, übertragen wird. Wie aus der Trägerformel hervorgeht, geht die Modulationsamplitude nicht mit in die Frequenz ein. In der Fig.16 f,f1,..ist eine Codierung der Farbfernsehsignale dargestellt.Den Luminanzabgriffen L werden 8bit zugeordnet.4 Luminanzabgriffen wird jeweils 1 Farbabgriff I/Q bezw. rot/blau mit jeweils 6 bit zugeteilt An einem Luminanzabgriff von 8bit werdem jeweils 3 bit für die Farbcodie- rung angehängt. 1bit S/T sind für die Sprach- und Steuersignale vorgesehen. Je Abgriff müssen also 12bit codiert werden.Für die Übertragung genügt ein Träger. Deshalb kann der Fernsehempfänger entsprechend der Fig. 14 wie ein Superhet-Radio-Empfänger bis zum Decoder ausgebildet werden.Im Decoder werden dann die Signale entsprechend ihren Aufgaben getrennt.Über die Matrix M werden dann die Farbdifferenzsignale erzeugt.
In der Fig.13 ist ein Beispiel für die erfindungsge ässe Verschlüsselung dargestellt.Aus den Codewörtern I,II,III,IV,I,II, .. mit den Codeelementen 1p-12p werden virtuelle Codewörter.Seriell zu den Codeelementen werden die Kanäle 1-12 gebildet.Jeder Kanal kann also seriell Codewörter übertragen. Über den Kanal 1 können z.B. digitale Sprachkanole übertragen werden mit 8bit oder auch gemischte Codewörter beliebiger Bitzahl. Die Übertragung der Kanäle erfolgt aber mit den virtuellen Codewörtern I,II,.. it konstanten bits. Die Übertragung kann mit jedem beliebigen Code, wie z.B. PSK, QAM oder mit den beschriebenen Codes erfolgen. Eine weitere Möglichkeit einer Verschlüsselung besteht darin Kanäle oder Codewδrter oder Codeelemente zwischen den Kanälen zu tauschen,z.B.die Information des Kanales 1 wird auf den Kanal 3 und der vom Kanal 4 auf den Kanal 1 gegeben.Eine wei- teretere Verschlüsselung wird durch den Ordner,wie in der Fig.15 dargestellt,gebracht.Zur Ausnutzung bei z.B. Sprachpausen werden z.B.Daten in die Luken eingeschoben.Die Kanäle K1 ,K2, ..Kn/Ordner sind für die Echtzeitübertragung vorgesehen,während die Daten von den Kanälen K1 ,K2, ..Kn/Pake- tierer für Paketübertragung vorgesehen sind.
Der Unterschied zwischen der Anordnung der Fig.13 gegenüber der Fig.16 ist der, dass in der Fig.16 parallel zu den virtuellen Ccdewörtern auch reelle Codewörter vorgeshen sind. In Echtzeitübertragung kann man damit z.B. im Rythmus der Fernsehabgriffe ein reelles Codewort zwischen die virtuellen Codeworte einfügen. f,f1,..sind die reellen Codeworte der Farb- fernsehabgriffe. Bei den reellen Codeworten der Kanäle 1-12 werden dann die Codeelemente f,f1,.. nicht verwertet. In den Fig.17 und 18 erfolgt eine Stufenmehrung, indem bei Verfahren, bei denen die Codeelemente aus der Zahl, Dauer oder Phasenlage von Elementen gebildet wird und die zugleich in einer periodischen Folge gesendet werden die Kombination aus den Dositiven oder negativen Beginnt und Ende eines
ERSÄTZBLATT (REGEL 26) Codeelementes als weitere Stufe vorgesehen wird. Das Prinzip dieser Codierung geht aus der Beschreibung der Fig.2 bis 5 hervor. Aus derFig. 17a geht hervor, dass der Beginn und das Ende des Codeelements positiv in der Fig.17b negativ ist und in der Fig.17c positiv/negativ und in der Fig. 17d negativ/positiv ist. Mit dem Codeelement der Fig.17 kann man also 4 Stufen bilden. In der Fig.18a,b ist je ein 2-stelliges Codewort dargestellt, einmal mit 2 und einmal mit 3 Perioden. Mit dieser Methode kann man auchmit dem Codeelement mit 3 Perioden ebenfalls 4 Stufen herstellen. Bei Verwendung einer Codierung mit 10,11,12 und 13 Perioden als Stufen, wie bei der Beschreibung der Fig.11 angeführt, erhält man an Stelle von 4 16 Stufen, d.h. 16 hoch 4 Kombinationen, das sind 65536 Kombinationen = 16 bit. Bei 41,3 M Codewörter erhält man dann 41,3x16= 660.8 Mbit, also eine wesentliche Verjrösserung der Übertragungsdichte. In der Fig.12 ist das Prinzip der ATM-Technik dargestellt. Bei dieser wer- den Daten unterschiedlicher Übertragungsarten, wie High speed, Daten, Sprache, in Zellen gleicher Länge verpackt, jeweils mit einem Zellkopf versehen und über eine Multiplexeinrichtung seriell geordnet und asynchron übertragen. Im Zellkopf (Header) sind die für die jeweilige Zelle erforderlichen Adressinformationen codiert. Bei den Anordnungen der Fig.17, 18 kann man auch noch zusätzlich Amplitudenstufen vorsehen, wie solche in den Patenten DE 43 26 997 und US 5,587,797 offenbart sind.
In der Fig.19 ist das Prinzip der ATM-Technik für die Anwendung bei der vorliegenden Erfindung dargestellt. High speed data H, Daten D und Sprache s können in einer ununterbrochenen Folge gesendet werden. Im Paketierer P werden die Daten D in Zellen Z umgeformt und mit einem Zellkopf ZK versehen. Über den Speicher Sp werden dann die Daten dem Codierer Cod zugeführt. Die dabei entstehenden reellen Codewörter werden dann bei den virtuellen Codewörter vorbestimmt placiert. Durch vorbestirπmtes Vertauschen der Placie- rung erhält man eine weitere VerschlüsselungDie Übertragung der virtuellen Codewörter kann mit einem beliebigen Code erfolgen. Ein Code auf der Basis von QAM und PSK ist doch störanfällig, günstig ist dagegen eine Codierung mit einem Wechselstrom einer Frequenz und Phasenlage wie bereits beschrieben. In der Fig.20 ist diesbezüglich ein besonders vorteilhafter Code dar- gestellt. Die Codierung erfolgt dabei wieder mit einem Wechselstrom einer Frequenz und Phasenlage. In einem Codewort kann man dabei nur 2 Längenstufen vorsehen. Das Codewort muss immer dieselbe Länge aufweisen. Eine Stufenmehrung ist auf Amplitudenbasis und/oder durch einen positiven oder ne-ga- tiven Beginn oder Ende eines Codewortes entsprechend den Fig. 2,17 und 18. Durch eine solche Codierung ist es möglich Abtast- und Codierfrequenz zu synchronisieren. Da immer das folgende Codeelement durch eine Amplitudenänderung gekennzeichnet wird, ist es möglich die Hüllkurvenfrequenz zu ver- kleinern indem man z.B. das letzte Codeelement eines Codewortes mit dem 1. Codeelements des folgenden Codewortes mit der gleichen Amplitude markiert. In der Fig.20 werden die Codewörter CW1 und CW2 mit den Codeelementen 2 und 3 Perioden gekennzeichnet. Man kann also das Codeelement 3 Perioden von CW1 mit dem Codeelement 2 Perioden von CW2 mit derselben Amplitu- denmarkierung versehen. Die Hüllkurvenfrequenz wird also kleiner.Da die Codewörter dieselbe Länge bezw. Periodenzahl aufweisen, kann die Auswertung durch Abzahlung erfolgen. Eine solche Codierung bringt eine weitere Verschlüsselung mit sich. Auch ist eine grosse Übertragungssicherheit gegeben.

Claims

Patentansprüche: - 8 - 1. Verfahren für die Verschlüsselung von digitalisierter Information, dadurch gekennzeichnet, dass virtuelle Codewörter vorgesehen werden (Fig. 13,I,II,III,IV,,I,II,...) die mit einem beliebigen Code übertragen werden, dabei wird von jedem parallelen Codeelement (Fig.13, 1p-12p) des virtuel- lern Codewortes seriell ein Kanal gebildet, indem jeweils Codeelemente bezw. Codewörter einer zu übertragenden Informationsart seriell angeordnet sind (z.B. Sprache mit 8 bit), den Kanälen können dabei Codeworter unterschiedlicher Bitzahl zugeordnet werden und auch wahlweise die Codeelemente/Codewörter auf verschiedene Kanäle verteilt werden und/oder auch reelle Codewörter zwischen den virtuellen Codewörtern angeordnet werden (Fig.16,f,f1).
2. Verfahren zur Vermehrung von Codierungsstufen bei Verfahren bei denen die Codeelemente aus der Zahl, Dau^r oder Phasenlagen von Elementen gebildet werden und die in einer periodischen Folge gesendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Kombination des positiven oder negativen Beginns oder Endes des jeweiligen Codeelementes als weitere Stufe vorgesehen wird. (Fig.17a pos.+pos, Fig.17c, pos+neg.).
3. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierung auf Bezugsbasis, Differenzbasis oder Absolutbasis er- folgt.
4. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Codierung des virtuellen Codewortes ein Wechselstrom einer Frequenz und Phasenlage in ununterbrochener Folge gesendet, bei dem die Bandbreitenänderung in der Weise erfolgt, indem der Zahl der aktiven Be- Stimmungselementen eine vorbestimmte Zahl von Füllelementen zugeordnet wird (Fig.5).
EP02787963A 2002-01-14 2002-12-27 Verfahren zur verschlüsselung digitalisierter information Withdrawn EP1466453A2 (de)

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