一種用于移動電話的語音保密傳輸方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種語音通信技術(shù)，特別涉及一種語音保密傳輸方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，語音通信設(shè)備取得了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)語音設(shè)備的傳輸過程是:語音發(fā)送設(shè)備從麥克風(fēng)直接采集語音信號，將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去；語音接收設(shè)備將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號，通過喇叭、揚聲器、聽筒或耳機播放語音信號。但是，如果數(shù)字化語音在傳輸過程中未經(jīng)加密，那么在被第三方獲取后，易恢復(fù)出原始語音，即無法保證語音傳輸?shù)陌踩?。因此，對于信息安全要求?yán)格的單位或個人來說，急需保證語音的傳輸安全。
[0003]國內(nèi)外對于語音通信保密設(shè)備的研宄已有若干年歷史。如申請?zhí)枮?6209022.9的專利直接將數(shù)字語音信號進行時域置亂，但是這種方式容易引起帶寬擴展，使得加密后的語音聽起來不自然。申請?zhí)枮镃N201320162194.6的專利將語音進行壓縮編碼后再加密，然后將密文通過調(diào)制的方式發(fā)送出去。但是，由加密后的信號與語音信號相比較具有明顯的聽覺差異，因此也很容易被竊聽者察覺到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種用于移動電話的語音保密傳輸方法及裝置，克服現(xiàn)有的語音傳輸加密設(shè)備難以產(chǎn)生不易被竊聽方察覺到的保密語音的缺點。
[0005]技術(shù)方案:一種用于移動電話的語音保密傳輸方法，包括一個加密裝置和一個解密裝置，加密裝置用于對語音明文進行語音加密后得到語音密文，解密裝置用于對所述語音密文進行語音解密后恢復(fù)出語音明文；所述語音加密方法包括如下步驟:
[0006](Ia)，通過分析語音明文，得到語音明文激勵和語音明文線譜頻率索引號；
[0007](Ib)，將所述語音明文激勵置亂，得到語音密文激勵；
[0008](Ic)，對所述語音明文線譜頻率索引號加密，得到語音密文線譜頻率，再對所述語音密文線譜頻率進行變換，得到語音密文譜包絡(luò)；
[0009](Id)，利用所述語音密文激勵和語音密文譜包絡(luò)進行合成，得到語音密文；
[0010]所述語音解密方法包括如下步驟:
[0011](2a)，通過分析語音密文，得到語音密文激勵和語音密文線譜頻率索引號；
[0012](2b)，將所述語音密文激勵進行反置亂，得到語音明文激勵；
[0013](2c)，對所述語音密文線譜頻率索引號解密，得到語音明文線譜頻率，再對所述語音明文線譜頻率進行變換，得到語音明文譜包絡(luò)；
[0014](2d)，利用所述語音明文激勵和語音明文譜包絡(luò)進行合成，恢復(fù)出語音明文。
[0015]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟(Ia)中，對語音明文作線性預(yù)測分析，得到一個代表語音明文聲道的譜包絡(luò)；將所述語音明文通過一個由所述譜包絡(luò)構(gòu)成的全零點濾波器，得到語音明文激勵；將所述譜包絡(luò)通過一個線譜頻率變換器，得到一個線譜頻率矢量；然后，將所述線譜頻率矢量與一個語音明文線譜頻率碼本庫中的每個碼本矢量進行距離比較，輸出與所述線譜頻率距離最小的碼本矢量所對應(yīng)的語音明文線譜頻率索引號。
[0016]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟(Ib)中，將加密秘鑰輸入偽隨機序列發(fā)生器后，產(chǎn)生一個偽隨機序列；根據(jù)所述偽隨機序列對所述語音明文激勵作置亂處理，得到語音密文激勵。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟(Ic)中，所述語音明文線譜頻率索引號和加密秘鑰輸入加密器后，得到語音密文線譜頻率索引號；根據(jù)所述語音密文線譜頻率索引號，從語音密文線譜頻率碼本庫中選擇一個對應(yīng)的語音密文線譜頻率矢量；將所述語音密文線譜頻率矢量通過線譜頻率反變換器，得到一個語音密文譜包絡(luò)。
[0018]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟(Id)中，利用所述語音密文譜包絡(luò)構(gòu)建一個全極點濾波器，所述語音密文激勵通過所述全極點濾波器后，得到語音密文。
[0019]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟(2a)中，對所述語音密文作線性預(yù)測分析，得到一個代表語音密文聲道的譜包絡(luò)；將語音密文通過一個由所述代表語音密文聲道的譜包絡(luò)所構(gòu)成的全零點濾波器，得到語音密文激勵；將所述代表語音密文聲道的譜包絡(luò)通過一個線譜頻率變換器，得到一個線譜頻率矢量；將所述線譜頻率與一個語音密文線譜頻率碼本庫中的每個碼本矢量進行距離比較，輸出與所述線譜頻率距離最小的碼本矢量所對應(yīng)的語音密文線譜頻率索引號。
[0020]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟(2b)中，將解密秘鑰輸入偽隨機序列發(fā)生器后，產(chǎn)生一個偽隨機序列；根據(jù)所述偽隨機序列對所述語音密文激勵反置亂處理，得到語音明文激勵。
[0021]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟(2c)中，所述語音密文線譜頻率索引號和解密秘鑰輸入解密器后，得到語音明文線譜頻率索引號；根據(jù)所述語音明文線譜頻率索引號，從語音明文線譜頻率碼本庫中選擇一個對應(yīng)的語音明文線譜頻率矢量；將所述語音明文線譜頻率矢量通過一個線譜頻率反變換器，得到一個語音明文譜包絡(luò)。
[0022]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟(2d)中，利用所述語音明文譜包絡(luò)構(gòu)建一個全極點濾波器，所述語音明文激勵通過所述全極點濾波器后，恢復(fù)出語音明文。
[0023]一種用于移動電話的語音保密傳輸裝置，包括加密裝置和解密裝置；所述加密裝置包括語音明文分析單元、加密秘鑰單元、語音明文激勵置亂單元、語音明文譜包絡(luò)替換單元以及語音密文合成單元；其中，所述語音明文分析單元用于對輸入的語音明文進行分析，得到語音明文激勵和語音明文線譜頻率索引號；所述語音明文激勵置亂單元用于對輸入的所述語音明文激勵置亂后，得到語音密文激勵；所述語音明文譜包絡(luò)替換單元用于對所述語音明文線譜頻率索引號加密，得到語音密文譜包絡(luò)；所述語音密文合成單元用于利用所述語音密文激勵和語音密文譜包絡(luò)進行合成，得到語音密文；
[0024]所述解密裝置包括語音密文分析單元、解密秘鑰單元、語音密文激勵反置亂單元、語音密文譜包絡(luò)替換單元以及語音明文合成單元；其中，所述語音密文分析單元用于對輸入的所述語音密文進行分析，得到語音密文激勵和語音密文線譜頻率索引號；所述語音密文激勵反置亂單元用于對輸入的所述語音密文激勵反置亂后，得到語音明文激勵；所述語音密文譜包絡(luò)替換單元用于對所述語音密文線譜頻率索引號解密，得到語音明文譜包絡(luò)；所述語音明文合成單元用于利用所述語音明文激勵和語音明文譜包絡(luò)進行合成，得到語音明文。
[0025]有益效果:本發(fā)明的一種用于移動電話的語音保密傳輸方法及裝置，包括一個加密裝置和一個解密裝置，加密裝置使用秘鑰將語音明文置亂，產(chǎn)生語義上不可懂的語音密文。解密裝置使用相同的秘鑰將語音密文反置亂，恢復(fù)出原始語音明文。加密裝置包括語音分析單元、加密秘鑰、激勵置亂單元、譜包絡(luò)替換單元和語音合成單元。解密裝置包括語音分析單元、解密秘鑰、激勵反置亂單元、譜包絡(luò)反替換單元和語音合成單元。通過該方法及裝置可以對語音數(shù)據(jù)進行加密和解密，其優(yōu)點如下。其一，在加解密的過程中，使用線譜頻率置換的方式來替換譜包絡(luò)，可以保證濾波系統(tǒng)的穩(wěn)定性，即保證譜包絡(luò)的極點經(jīng)過置換后，還在單位圓內(nèi)，如圖2所示。其二，線譜頻率的動態(tài)范圍較譜包絡(luò)系數(shù)的動態(tài)范圍小，因此，對線譜頻率作碼本訓(xùn)練得到的碼本庫更具有代表性、分布更加集中，如圖3所示。其三，保留了語音密文的聲學(xué)特征，即加密后的語音在聽覺效果上仍然近似是語音，只是語義被破壞，這樣可以防止語音信息在傳輸過程中被第三方察覺，如圖4所示。最后，該語音保密傳輸裝置還可以指定加密和解密的密鑰，確保即便該裝置被第三方獲取也無法未經(jīng)授權(quán)而獲取原始語音數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的語音保密傳輸裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0027]圖2線譜頻率零點與聲道譜包絡(luò)極點的分布圖，其中線性預(yù)測的階數(shù)為12;
[0028]圖3為線譜頻率各頻點出現(xiàn)頻次的分布圖，其中采樣率為8000Hz，線性預(yù)測的階數(shù)為12 ；
[0029]圖4為語音明文和語音密文的語譜圖，其中語音明文線譜頻率碼本庫由中文男聲語音訓(xùn)練得到，語音密文線譜頻率碼本庫由英文女聲語音訓(xùn)練得到，采樣率為8000Hz，線性預(yù)測的階數(shù)為12。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進一步的解釋。
[0031]如圖1所示，一種用于移動電話的語音保密傳輸裝置，包括一個加密裝置I和一個解密裝置2。加密裝置I包括語音明文分析單元11、加密秘鑰單元12、語音明文激勵置亂單元13、語音明文譜包絡(luò)替換單元14以及語音密文合成單元15。其中，語音明文分析單元11用于對輸入的語音明文進行分析，得到語音明文激勵和語音明文線譜頻率索引號。加密秘鑰單元12用于語音明文激勵的置亂和語音明文線譜頻率索引號的加密。語音明文激勵置亂單元13用于對輸入的語音明文激勵置亂后，得到語音密文激勵。語音明文譜包絡(luò)替換單元14用于對語音明文激勵索引號加密，得到語音密文譜包絡(luò)。語音密文合成單元15用于利用語音密文激勵和語音密文譜包絡(luò)進行合成，得到語音密文。
[0032]具體地，語音明文分析單元11包括線性預(yù)測分析111、線譜頻率變換器112、語音明文線譜頻率碼本庫113和全零點濾波器114。線性預(yù)測分析111對輸入的語音明文^作性預(yù)測分析，本實施例的線性預(yù)測分析使用Levinson-Durbin算法解Yule-Walker方程，得到一個譜包絡(luò)A(z) = l+apH+a#—2+...+apz_p，p是正整數(shù)；其中，SiS語音明文線性預(yù)測系數(shù)，Z4為時延，i = 1.2.3...P。將語音明文通過由該譜包絡(luò)構(gòu)成的全零點濾波器114，得到語音明文激勵cm。并將該譜包絡(luò)A(Z)通過線譜頻率變換器112，得到一個線譜頻率矢量。將該線譜頻率矢量與語音明文線譜頻率碼本庫113中的每個碼本矢量進行距離比較，輸出與該線譜頻率矢量距離最小的碼本矢量所對應(yīng)的語音明文線譜頻率索引號im。
[0033]加密秘鑰單元12用于提供用戶所需要的秘鑰，秘鑰的輸入方式包括但不限于鍵盤、觸摸屏、語音識別等途徑。
[0034]語音明文激勵置亂單元13包括偽隨機