一種用于移動(dòng)電話的語(yǔ)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(yǔ)音通信技術(shù)，特別涉及一種語(yǔ)音保密傳輸方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，語(yǔ)音通信設(shè)備取得了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)語(yǔ)音設(shè)備的傳輸過(guò)程是:語(yǔ)音發(fā)送設(shè)備從麥克風(fēng)直接采集語(yǔ)音信號(hào)，將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去；語(yǔ)音接收設(shè)備將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號(hào)，通過(guò)喇叭、揚(yáng)聲器、聽筒或耳機(jī)播放語(yǔ)音信號(hào)。但是，如果數(shù)字化語(yǔ)音在傳輸過(guò)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(yǔ)音，即無(wú)法保證語(yǔ)音傳輸?shù)陌踩?。因此，?duì)于信息安全要求嚴(yán)格的單位或個(gè)人來(lái)說(shuō)，急需保證語(yǔ)音的傳輸安全。
[0003]國(guó)內(nèi)外對(duì)于語(yǔ)音通信保密設(shè)備的研宄已有若干年歷史。如申請(qǐng)?zhí)枮?6209022.9的專利直接將數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行時(shí)域置亂，但是這種方式容易引起帶寬擴(kuò)展，使得加密后的語(yǔ)音聽起來(lái)不自然。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201320162194.6的專利將語(yǔ)音進(jìn)行壓縮編碼后再加密，然后將密文通過(guò)調(diào)制的方式發(fā)送出去。但是，由加密后的信號(hào)與語(yǔ)音信號(hào)相比較具有明顯的聽覺(jué)差異，因此也很容易被竊聽者察覺(jué)到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種用于移動(dòng)電話的語(yǔ)音保密傳輸方法及裝置，克服現(xiàn)有的語(yǔ)音傳輸加密設(shè)備難以產(chǎn)生不易被竊聽方察覺(jué)到的保密語(yǔ)音的缺點(diǎn)。
[0005]技術(shù)方案:一種用于移動(dòng)電話的語(yǔ)音保密傳輸方法，包括一個(gè)加密裝置和一個(gè)解密裝置，加密裝置用于對(duì)語(yǔ)音明文進(jìn)行語(yǔ)音加密后得到語(yǔ)音密文，解密裝置用于對(duì)所述語(yǔ)音密文進(jìn)行語(yǔ)音解密后恢復(fù)出語(yǔ)音明文；所述語(yǔ)音加密方法包括如下步驟:
[0006](Ia)，通過(guò)分析語(yǔ)音明文，得到語(yǔ)音明文激勵(lì)和語(yǔ)音明文線譜頻率索引號(hào)；
[0007](Ib)，將所述語(yǔ)音明文激勵(lì)置亂，得到語(yǔ)音密文激勵(lì)；
[0008](Ic)，對(duì)所述語(yǔ)音明文線譜頻率索引號(hào)加密，得到語(yǔ)音密文線譜頻率，再對(duì)所述語(yǔ)音密文線譜頻率進(jìn)行變換，得到語(yǔ)音密文譜包絡(luò)；
[0009](Id)，利用所述語(yǔ)音密文激勵(lì)和語(yǔ)音密文譜包絡(luò)進(jìn)行合成，得到語(yǔ)音密文；
[0010]所述語(yǔ)音解密方法包括如下步驟:
[0011](2a)，通過(guò)分析語(yǔ)音密文，得到語(yǔ)音密文激勵(lì)和語(yǔ)音密文線譜頻率索引號(hào)；
[0012](2b)，將所述語(yǔ)音密文激勵(lì)進(jìn)行反置亂，得到語(yǔ)音明文激勵(lì)；
[0013](2c)，對(duì)所述語(yǔ)音密文線譜頻率索引號(hào)解密，得到語(yǔ)音明文線譜頻率，再對(duì)所述語(yǔ)音明文線譜頻率進(jìn)行變換，得到語(yǔ)音明文譜包絡(luò)；
[0014](2d)，利用所述語(yǔ)音明文激勵(lì)和語(yǔ)音明文譜包絡(luò)進(jìn)行合成，恢復(fù)出語(yǔ)音明文。
[0015]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟(Ia)中，對(duì)語(yǔ)音明文作線性預(yù)測(cè)分析，得到一個(gè)代表語(yǔ)音明文聲道的譜包絡(luò)；將所述語(yǔ)音明文通過(guò)一個(gè)由所述譜包絡(luò)構(gòu)成的全零點(diǎn)濾波器，得到語(yǔ)音明文激勵(lì)；將所述譜包絡(luò)通過(guò)一個(gè)線譜頻率變換器，得到一個(gè)線譜頻率矢量；然后，將所述線譜頻率矢量與一個(gè)語(yǔ)音明文線譜頻率碼本庫(kù)中的每個(gè)碼本矢量進(jìn)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(duì)應(yīng)的語(yǔ)音明文線譜頻率索引號(hào)。
[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(jī)序列發(fā)生器后，產(chǎn)生一個(gè)偽隨機(jī)序列；根據(jù)所述偽隨機(jī)序列對(duì)所述語(yǔ)音明文激勵(lì)作置亂處理，得到語(yǔ)音密文激勵(lì)。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟(Ic)中，所述語(yǔ)音明文線譜頻率索引號(hào)和加密秘鑰輸入加密器后，得到語(yǔ)音密文線譜頻率索引號(hào)；根據(jù)所述語(yǔ)音密文線譜頻率索引號(hào)，從語(yǔ)音密文線譜頻率碼本庫(kù)中選擇一個(gè)對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音密文線譜頻率矢量；將所述語(yǔ)音密文線譜頻率矢量通過(guò)線譜頻率反變換器，得到一個(gè)語(yǔ)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(yǔ)音密文譜包絡(luò)構(gòu)建一個(gè)全極點(diǎn)濾波器，所述語(yǔ)音密文激勵(lì)通過(guò)所述全極點(diǎn)濾波器后，得到語(yǔ)音密文。
[0019]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟(2a)中，對(duì)所述語(yǔ)音密文作線性預(yù)測(cè)分析，得到一個(gè)代表語(yǔ)音密文聲道的譜包絡(luò)；將語(yǔ)音密文通過(guò)一個(gè)由所述代表語(yǔ)音密文聲道的譜包絡(luò)所構(gòu)成的全零點(diǎn)濾波器，得到語(yǔ)音密文激勵(lì)；將所述代表語(yǔ)音密文聲道的譜包絡(luò)通過(guò)一個(gè)線譜頻率變換器，得到一個(gè)線譜頻率矢量；將所述線譜頻率與一個(gè)語(yǔ)音密文線譜頻率碼本庫(kù)中的每個(gè)碼本矢量進(jìn)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(duì)應(yīng)的語(yǔ)音密文線譜頻率索引號(hào)。
[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(jī)序列發(fā)生器后，產(chǎn)生一個(gè)偽隨機(jī)序列；根據(jù)所述偽隨機(jī)序列對(duì)所述語(yǔ)音密文激勵(lì)反置亂處理，得到語(yǔ)音明文激勵(lì)。
[0021]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟(2c)中，所述語(yǔ)音密文線譜頻率索引號(hào)和解密秘鑰輸入解密器后，得到語(yǔ)音明文線譜頻率索引號(hào)；根據(jù)所述語(yǔ)音明文線譜頻率索引號(hào)，從語(yǔ)音明文線譜頻率碼本庫(kù)中選擇一個(gè)對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音明文線譜頻率矢量；將所述語(yǔ)音明文線譜頻率矢量通過(guò)一個(gè)線譜頻率反變換器，得到一個(gè)語(yǔ)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(yǔ)音明文譜包絡(luò)構(gòu)建一個(gè)全極點(diǎn)濾波器，所述語(yǔ)音明文激勵(lì)通過(guò)所述全極點(diǎn)濾波器后，恢復(fù)出語(yǔ)音明文。
[0023]一種用于移動(dòng)電話的語(yǔ)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(yǔ)音明文分析單元、加密秘鑰單元、語(yǔ)音明文激勵(lì)置亂單元、語(yǔ)音明文譜包絡(luò)替換單元以及語(yǔ)音密文合成單元；其中，所述語(yǔ)音明文分析單元用于對(duì)輸入的語(yǔ)音明文進(jìn)行分析，得到語(yǔ)音明文激勵(lì)和語(yǔ)音明文線譜頻率索引號(hào)；所述語(yǔ)音明文激勵(lì)置亂單元用于對(duì)輸入的所述語(yǔ)音明文激勵(lì)置亂后，得到語(yǔ)音密文激勵(lì)；所述語(yǔ)音明文譜包絡(luò)替換單元用于對(duì)所述語(yǔ)音明文線譜頻率索引號(hào)加密，得到語(yǔ)音密文譜包絡(luò)；所述語(yǔ)音密文合成單元用于利用所述語(yǔ)音密文激勵(lì)和語(yǔ)音密文譜包絡(luò)進(jìn)行合成，得到語(yǔ)音密文；
[0024]所述解密裝置包括語(yǔ)音密文分析單元、解密秘鑰單元、語(yǔ)音密文激勵(lì)反置亂單元、語(yǔ)音密文譜包絡(luò)替換單元以及語(yǔ)音明文合成單元；其中，所述語(yǔ)音密文分析單元用于對(duì)輸入的所述語(yǔ)音密文進(jìn)行分析，得到語(yǔ)音密文激勵(lì)和語(yǔ)音密文線譜頻率索引號(hào)；所述語(yǔ)音密文激勵(lì)反置亂單元用于對(duì)輸入的所述語(yǔ)音密文激勵(lì)反置亂后，得到語(yǔ)音明文激勵(lì)；所述語(yǔ)音密文譜包絡(luò)替換單元用于對(duì)所述語(yǔ)音密文線譜頻率索引號(hào)解密，得到語(yǔ)音明文譜包絡(luò)；所述語(yǔ)音明文合成單元用于利用所述語(yǔ)音明文激勵(lì)和語(yǔ)音明文譜包絡(luò)進(jìn)行合成，得到語(yǔ)音明文。
[0025]有益效果:本發(fā)明的一種用于移動(dòng)電話的語(yǔ)音保密傳輸方法及裝置，包括一個(gè)加密裝置和一個(gè)解密裝置，加密裝置使用秘鑰將語(yǔ)音明文置亂，產(chǎn)生語(yǔ)義上不可懂的語(yǔ)音密文。解密裝置使用相同的秘鑰將語(yǔ)音密文反置亂，恢復(fù)出原始語(yǔ)音明文。加密裝置包括語(yǔ)音分析單元、加密秘鑰、激勵(lì)置亂單元、譜包絡(luò)替換單元和語(yǔ)音合成單元。解密裝置包括語(yǔ)音分析單元、解密秘鑰、激勵(lì)反置亂單元、譜包絡(luò)反替換單元和語(yǔ)音合成單元。通過(guò)該方法及裝置可以對(duì)語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密，其優(yōu)點(diǎn)如下。其一，在加解密的過(guò)程中，使用線譜頻率置換的方式來(lái)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(diǎn)經(jīng)過(guò)置換后，還在單位圓內(nèi)，如圖2所示。其二，線譜頻率的動(dòng)態(tài)范圍較譜包絡(luò)系數(shù)的動(dòng)態(tài)范圍小，因此，對(duì)線譜頻率作碼本訓(xùn)練得到的碼本庫(kù)更具有代表性、分布更加集中，如圖3所示。其三，保留了語(yǔ)音密文的聲學(xué)特征，即加密后的語(yǔ)音在聽覺(jué)效果上仍然近似是語(yǔ)音，只是語(yǔ)義被破壞，這樣可以防止語(yǔ)音信息在傳輸過(guò)程中被第三方察覺(jué)，如圖4所示。最后，該語(yǔ)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(wú)法未經(jīng)授權(quán)而獲取原始語(yǔ)音數(shù)據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明的語(yǔ)音保密傳輸裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0027]圖2線譜頻率零點(diǎn)與聲道譜包絡(luò)極點(diǎn)的分布圖，其中線性預(yù)測(cè)的階數(shù)為12;
[0028]圖3為線譜頻率各頻點(diǎn)出現(xiàn)頻次的分布圖，其中采樣率為8000Hz，線性預(yù)測(cè)的階數(shù)為12 ；
[0029]圖4為語(yǔ)音明文和語(yǔ)音密文的語(yǔ)譜圖，其中語(yǔ)音明文線譜頻率碼本庫(kù)由中文男聲語(yǔ)音訓(xùn)練得到，語(yǔ)音密文線譜頻率碼本庫(kù)由英文女聲語(yǔ)音訓(xùn)練得到，采樣率為8000Hz，線性預(yù)測(cè)的階數(shù)為12。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。
[0031]如圖1所示，一種用于移動(dòng)電話的語(yǔ)音保密傳輸裝置，包括一個(gè)加密裝置I和一個(gè)解密裝置2。加密裝置I包括語(yǔ)音明文分析單元11、加密秘鑰單元12、語(yǔ)音明文激勵(lì)置亂單元13、語(yǔ)音明文譜包絡(luò)替換單元14以及語(yǔ)音密文合成單元15。其中，語(yǔ)音明文分析單元11用于對(duì)輸入的語(yǔ)音明文進(jìn)行分析，得到語(yǔ)音明文激勵(lì)和語(yǔ)音明文線譜頻率索引號(hào)。加密秘鑰單元12用于語(yǔ)音明文激勵(lì)的置亂和語(yǔ)音明文線譜頻率索引號(hào)的加密。語(yǔ)音明文激勵(lì)置亂單元13用于對(duì)輸入的語(yǔ)音明文激勵(lì)置亂后，得到語(yǔ)音密文激勵(lì)。語(yǔ)音明文譜包絡(luò)替換單元14用于對(duì)語(yǔ)音明文激勵(lì)索引號(hào)加密，得到語(yǔ)音密文譜包絡(luò)。語(yǔ)音密文合成單元15用于利用語(yǔ)音密文激勵(lì)和語(yǔ)音密文譜包絡(luò)進(jìn)行合成，得到語(yǔ)音密文。
[0032]具體地，語(yǔ)音明文分析單元11包括線性預(yù)測(cè)分析111、線譜頻率變換器112、語(yǔ)音明文線譜頻率碼本庫(kù)113和全零點(diǎn)濾波器114。線性預(yù)測(cè)分析111對(duì)輸入的語(yǔ)音明文^作性預(yù)測(cè)分析，本實(shí)施例的線性預(yù)測(cè)分析使用Levinson-Durbin算法解Yule-Walker方程，得到一個(gè)譜包絡(luò)A(z) = l+apH+a#—2+...+apz_p，p是正整數(shù)；其中，SiS語(yǔ)音明文線性預(yù)測(cè)系數(shù)，Z4為時(shí)延，i = 1.2.3...P。將語(yǔ)音明文通過(guò)由該譜包絡(luò)構(gòu)成的全零點(diǎn)濾波器114，得到語(yǔ)音明文激勵(lì)cm。并將該譜包絡(luò)A(Z)通過(guò)線譜頻率變換器112，得到一個(gè)線譜頻率矢量。將該線譜頻率矢量與語(yǔ)音明文線譜頻率碼本庫(kù)113中的每個(gè)碼本矢量進(jìn)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(duì)應(yīng)的語(yǔ)音明文線譜頻率索引號(hào)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(yǔ)音識(shí)別等途徑。
[0034]語(yǔ)音明文激勵(lì)置亂單元13包括偽隨機(jī)