移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备及语音加密方法

专利名称：移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备及语音加密方法
技术领域：
本发明是移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备及语音加密方法，适用于 宽带码分多址复用(WCDMA)网络系统，同时兼容GSM网络。它主要基于抗AMR压缩 编码和抗RPE-LTP压缩编码的语音加解密算法，采用现场可编程门阵列(FPGA)芯片 xc3s500e-4ft256为基础平台，利用蓝牙芯片IS1636N与手机通讯设备无线连接，是一种无 线网络终端的端到端安全通信设备。
背景技术：
随着GSM移动通信技术OG)和第三代移动通信技术(3G)在全球范围内的深入推 广，移动通信已经深入人心，受到广大用户的青睐。目前，GSM网络是全球最大的手机用户 群体使用的移动通信网络，其端到端安全通信一直以来都受到手机用户密切关注。而宽带 码分多址复用(WCDMA)技术作为3G的最成熟技术之一，已经成为越来越多的3G用户的首 选网络。因此，WCDMA系统的安全性能也与其资费、通信质量等一样，受到手机用户的不断 关注。虽然WCDMA系统采用了无线信道的加密技术，但只能保证语音信号在手机至基站间 无线传输过程中的安全通信，而基站与基站的中继传输仍是以明文形式进行传输，无法保 证安全通信。一旦运营商被攻击者入侵，或者运营商本身对用户进行监控，将严重威胁用户 的通信安全。因此，需要采用端到端加密来保证用户的通信安全。对于GSM网络，端到端安全通信一直是国内外许多研究机构的研究热点。德国、 以色列、美国等国家的研究者都曾先后推出过端到端GSM通信网络加密终端。其中，德国 GSMK公司于2003年11月采用其开发的语音加密技术，发布了名为Cryptophone的语音加 密手机，该手机可使同类手机间以及安装了专门软件的电脑间通话不被第三者窃听；以色 列Snapshield公司于2005年提出了一种基于GSM智能手机的语音加密技术，并推出了与 索尼爱立信T618相连的语音加密模块Snapcell，该模块能够使手机提供点对点的GSM安全 通信；美国的TCC公司也于2006年推出了采用语音加密技术的加密手机。然而，以上研究 机构或团体的加密技术，由于不具备抗RPE-LTP压缩编码能力，都只能通过2G网络的数据 通道进行传输。这类技术存在着明显的缺陷第一，由于建立IP连接和运用自动重传机制 造成的延时问题无法克服，其中建立连接延时可达20-30秒，处理延时0. 5-1秒，因此严重 影响通话效果。第二，该类技术基于GSM数据通道，因此在通过不同运营商及国际网络时存 在互用性的问题，跨网不能互连互通。第三，不支持现有GSM的增值业务，如数据通道的两 端不能使用现有的电话卡以及移动网络的一些其他增值业务。国内一些研发机构也对GSM网络的语音端到端安全通信领域进行了研究。如专利 申请号为2007100199M. 6的发明描述了抗长时预测规则脉冲激励压缩编码全球通手机语 音加密方法，该方法是在全球通手机语音通信系统的模/数模块和长时预测规则脉冲激励 编解码模块之间，接入手机语音加/解密模块，进行语音加解密运算，实现语音加/解密功 能。该发明通过GSM网络的语音通道进行传输，具有抗RPE-LTP压缩编码的能力，通话延迟 小，能够跨网互连互通。专利申请号200710020992. 4的发明提出了抗声码器压缩的端到端语音加密装置与方法，具备抗RPE-LTP压缩编码的能力，可通过GSM网络的语音通道进行传 输，但其无法克服基站滤波问题，不能实现跨网互通。然而上述的GSM网络手机端到端安全通信技术并不能很好地适用于3G移动网络。 随着3G网络手机的快速推广使用，迫切需要对3G网络手机端到端安全通信的研究。专利 申请号01125103. 4的发明描述了一个针对3G网络的端到端加密方法，但该方法的应用主 要基于3G数据通道，同前述的GSM数据通道加密方法有着相同的缺陷。此外，由于该方法 没有说明加密所针对的网络且没有在真实的网络环境进行过实验，因此，无法适用于当前 的3G网络。专利申请号200910183232. 4的发明描述了一个针对3G标准中的WCDMA网络 的手机端到端安全通信的加密方法。虽然该方法能够保证其通话的安全性，但其只适用 于3G标准中的WCDMA网络，无法兼容GSM网络通信，不具备抗RPE-LTP压缩编码能力，且 其与3G网络手机的连接采用有线按标准语音输入输出接口接入，未采用蓝牙技术与手机 进行无线连接，使该装置与手机不易分离，无法使用户方便、容易地进行通讯。专利申请号 201010145047. 9的发明描述了一个针对3G标准中的CDMA2000网络手机语音端到端安全通 信的加密装置及方法。虽然该方法能够保证其通话的安全性，但该发明也仅针对3G标准中 的CDMA2000网络，不能兼容GSM网络通信，不具备抗RPE-LTP压缩编码能力，并且该装置与 手机也是采用有线连接，未采用蓝牙与手机进行无线连接，与前述的加密方法有同样的不 足。

发明内容
技术问题本发明的目的在于提出一种在GSM网络和WCDMA网络上进行信源加密 和传输的“移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备及语音加密方法”，该设备主要针对GSM 网络和WCDMA网络的特性进行设计，具有很强的抗RPE-LTP压缩编码和抗AMR压缩编码的 能力。采用本发明的技术，首先可以提供GSM/WCDMA手机端到端的安全通信；其次可以大幅 降低通话延迟(使延迟大概为0. 2秒)；而且由于本发明不改变GSM通信系统和WCDMA通 信系统语音通道的特性，跨网间可以互联互通；同时支持GSM和WCDMA通信网络所有的增 值业务；本发明具有标准的蓝牙无线接口，具有广泛的适用性；最后，本发明设计了内置话 筒、听筒和手机锂电池的供电和充电系统，极大地扩大了发明的使用范围。技术方案本发明提出的移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备及语音加密方 法，将GSM/WCDMA手机通过蓝牙收发模块与FPGA芯片处理模块相连，对手机输入输出语音 信号进行加解密处理，实现语音加解密的功能。所述的移动通信端到端语音加密蓝牙手持 设备及语音加密方法由FPGA芯片处理模块、语音加解密算法模块、蓝牙收发模块、存储模 块以及电源模块五部分构成。所述的FPGA芯片处理模块是一个基于FPGA芯片的核心处理 硬件模块，主要由FPGA芯片及其外围电路构成，主要用于语音信号的加解密运算处理。所 述的语音加解密算法模块是在FPGA芯片上运行的软件模块，主要由语音数据收发算法模 块、语音数据变换算法模块、语音数据加解密算法模块、类语音数据变换算法模块以及能量 判断同步算法模块五部分组成。所述的蓝牙收发模块是手机与FPGA芯片处理模块的中间 连接模块，对语音信号进行接收、发送及预处理，主要由时钟模块、蓝牙芯片模块、A/D模块、 语音信号放大模块以及送话器、扬声器部分构成；所述的时钟模块连接蓝牙芯片模块和A/ D模块，主要用于产生时钟信号；所述的蓝牙芯片模块与手机进行无线连接，用于对加密语音进行收发传送；所述的A/D模块连接FPGA芯片模块的I/O管脚，主要用于语音信号的模 数、数模转化，并且对时钟信号进行分频，为FPGA芯片处理模块提供时钟控制信号；所述的 语音信号放大模块连接A/D模块和送话器、扬声器，用于对语音信号进行放大；所述的送话 器、扬声器连接语音信号放大模块，用于声电转化，进行原始语音的输入和解密后语音的输 出。所述的存储模块用于存储初始化配置程序，由Flash PROM模块与E2PROM模块构成；所 述的Flash PROM模块由Flash PROM芯片及其外围电路构成，以主串模式接到FPGA芯片处 理模块的数据配置接口，该模块中储存了语音加解密算法模块，用于上电时配置FPGA芯片 处理模块；所述的E2PROM模块由E2PROM芯片及其外围电路组成，连接蓝牙芯片模块的程序 下载口，该模块储存了蓝牙芯片的初始化程序，用于上电时初始化蓝牙芯片模块。所述的电 源模块提供系统所需的电能，主要包括充电模块、锂电池模块和升/降压芯片模块；所述的 充电模块连接锂电池模块，用于锂电池的充电；所述的锂电池模块连接升/降压芯片模块， 为其提供变压所需的电能；所述的升/降压芯片模块连接FPGA芯片模块、蓝牙收发模块和 存储模块，为该三个模块提供特定的工作电压。所述的语音加解密算法模块是针对GSM网络和WCDMA网络特性设计的具有抗 RPE-LTP压缩编码和抗AMR压缩编码能力的语音加解密方法，该模块储存在Flash PROM模 块中，系统上电时配置到FPGA芯片处理模块完成对FPGA芯片的初始化，同时初始化A/D芯 片。初始化完成后，语音加解密算法模块可以对语音数据进行加解密处理，该过程主要调用 语音数据收发算法模块、语音数据变换算法模块、语音数据加解密算法模块、类语音数据变 换算法模块以及能量判断同步算法模块。具体过程如下1)系统初始化系统上电后，Flash PROM模块在主串模式下将语音加解密算法模 块配置到FPGA芯片中完成初始化，接着，FPGA芯片向A/D模块发送初始化命令，完成对A/ D芯片的初始化；2)加密数据当FPGA芯片处理模块从A/D模块接收到语音数据后，首先运行语音 数据收发算法模块，把串行输入的二进制数字信号变换成相对应的数据信号；接着运行语 音数据变换算法模块，将信号分解成一定大小的帧；然后运行语音数据加解密算法模块，对 语音数据信号按特定方式进行加密；再运行类语音数据变换算法模块，对加密后的语音信 号进行合成，形成类语音；之后运行能量判断同步算法模块，由能量判断选择并添加同步信 号；最后运行语音数据收发算法模块，把数据信号变换成相对应的二进制数字信号串行送 入A/D模块；3)解密数据当FPGA芯片处理模块从A/D模块接收到加密语音信号后，首先运行 语音数据收发算法模块，把串行输入的二进制数字信号变换成相对应的数据信号；接着运 行能量判断同步算法模块，通过能量判断选择同步信号做相关运算处理，查找同步信号位 置并去除同步信号；然后运行类语音数据变换算法模块，对类语音信号进行分解；再运行 语音数据加解密算法模块，对语音数据信号按特定方式进行解密；之后运行语音数据变换 算法模块，将解密后的信号合成语音信号；最后运行语音数据收发算法模块，把数据信号变 换成相对应的二进制数字信号串行送入A/D模块。所述的语音数据收发送算法模块用于实现语音数据的接收和发送功能，包含主程 序调用、缓存输入、串并/并串转换算法以及缓存输出共四个步骤，具体实现方法为1)主程序调用系统运行语音数据收发算法模块时，主程序调用该模块进行运算；2)接收数据当接收到串行输入的二进制数字信号时，首先缓存该二进制数字信 号，然后对缓存的信号进行串并转换处理，将其按照一定的格式变换成数据信号缓存后并 行输出；3)发送数据当数据需要发送时，首先缓存该数据，然后对该缓存数据进行并串 转换处理，把该数据变换成一定格式的二进制数字信号缓存后串行输出。所述的语音数据变换算法模块用于实现语音数据的变换和逆变换运算，包含主程 序调用、缓存输入、合成/分解数据以及缓存输出共五个步骤，具体实现方法为1)主程序调用系统运行语音数据变换算法模块时，主程序调用该模块进行语音 数据的变换或逆变换；2)数据变换首先缓存输入数据，接着进行语音数据的合成，并进行语音增强，最 后将合成后的语音数据进行缓存，并随时钟顺序输出；3)数据逆变换首先缓存输入数据，接着进行语音数据的分解，最后将分解后的 语音数据进行缓存，并随时钟顺序输出。所述的语音数据加解密算法模块用于实现语音加/解密运算，包含主程序调用、 缓存输入、选择加/解密密钥、时域加/解密、频域加/解密以及缓存输出共六个步骤组成， 具体实现方法为1)主程序调用系统运行语音数据加解密算法模块时，主程序调用该模块进行加 密或解密运算；2)加密数据加密语音时，首先缓存输入数据，其次选择时域加密密钥和频域加 密密钥，接下来依次对缓存的数据进行时域加密和频域加密，最后缓存加密后的语音数据 并顺序输出；3)解密数据解密语音时，首先缓存输入数据，其次选择频域解密密钥和时域解 密密钥，接下来依次对缓存的数据进行频域解密和时域解密，最后缓存解密后的语音数据 并顺序输出。所述的类语音数据变换算法模块用于实现类语音的映射与逆映射变换，包含主程 序调用、缓存输入、类语音映射变换/逆变换以及缓存输出共四个步骤，具体方法为1)主程序调用系统运行类语音数据变换算法模块时，主程序调用该模块进行类 语音的映射或逆映射变换；2)类语音映射首先对输入数据进行缓存，然后进行类语音映射变换并进行语音 增强，最后缓存变换后的类语音数据信号，并随时钟信号顺序输出；3)类语音逆映射首先对输入数据进行缓存，然后对该信号按照一定的格式进行 类语音映射逆变换，最后缓存逆变换后的语音数据，并随时钟信号顺序输出。所述的能量判断同步算法模块用于实现语音的同步发送和接收端的正确解密处 理，包含主程序调用、缓存输入、能量判断选择/查找同步、嵌入/去除同步信号以及缓存输 出共五个步骤，具体方法为1)主程序调用系统运行能量判断同步算法模块时，主程序调用该模块进行添加 或查找同步信号；2)添加同步信号首先缓存输入数据，接着进行能量判断选择同步信号，然后对输入数据的合适位置嵌入同步信号，最后缓存变换后的数据信号，并随时钟信号顺序输 出；3)查找同步信号首先缓存输入数据，接着通过能量判断选择同步信号做相关运 算处理，并查找同步信号位置，然后去除同步信号，最后缓存变换后的数据信号，并随时钟 信号顺序输出。有益效果本发明的移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备及语音加密方法具有 良好的功能特性实现了在GSM网络和WCDMA网络中手机的端到端安全通信，加密强度不 低于3DES ；经加解密后，语音信号的可懂度不受损失，音质达到GSM网络和WCDMA网络的要 求，通话可懂度彡99.6%,满足通信的实时性要求，应用于GSM网络和WCDMA网络无延迟，处 理时延彡200ms ；支持跨网的互联互通以及GSM网络和WCDMA网络中的所有增值业务。本发明描述的移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备及语音加密方法，是一种全 新的适用于3G网络主流技术WCDMA并且兼容2G网络技术GSM的端到端语音加解密设备及 方法，其加密强度高，具有抗AMR压缩编码和抗RPE-LTP压缩编码的能力，语音可懂度高，语 音质量好，不存在网络兼容性的问题；同时其实现的语音加密过程延迟低；并且采用蓝牙 无线技术，可与任何带蓝牙功能的GSM/WCDMA手机无线连接进行端到端安全通信，具有普 遍适应性，实现与手机在一定距离上的独立可分离；同时内置了听筒和话筒，通话方便、实 用；采用通用的手机锂电池供电，使得加密器能够随身携带，随时使用，具有极大的便利性。


图1是本发明设备在GSM/WCDMA网络中的应用结构图
图2是本发明设备的系统原理图3是本发明设备的FPGA核心处理器示意图4是本发明的各模块间接口电路逻辑示意图5是本发明的电路原理图6是本发明设备的语音加解密算法模块流程图7是语音数据收发算法模块流程图8是语音数据变换算法模块流程图9是语音数据加解密算法模块流程图10是类语音数据变换算法模块流程图11是能量判断同步算法模块流程图。
具体实施例方式本发明的移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备及语音加密方法由FPGA芯片处 理模块1、语音加解密算法模块2、蓝牙收发模块3、存储模块4以及电源模块5五部分构成。 其中1.本发明的FPGA芯片处理模块1 以型号为xc3s500e_4ft256的FPGA芯片为核 心，具有50万门可编程逻辑门电路的编辑能力，用于加解密运算。2.本发明的语音加解密算法模块2包括1)语音数据收发算法模块2-1 接收时，将输入的串行二进制数字信号转换成相对应的数据信号并行输出；发送时，将输入的数据信号转换成相对应的二进制数字信号串 行输出。2)语音数据变换算法模块2-2 将待加密语音数据按一定的格式分解为适合加密 的帧并输出；将解密得到的帧信号按一定格式合成为正常的语音信号并输出.3)语音数据加解密算法模块2-3 对语音数据进行加/解密，确保加密强度达到 3DES的要求。4)类语音数据变换算法模块2-4 将待解密语音数据以一定的格式进行类语音信 号逆映射并分解成适合解密的帧输出；将加密得到的帧信号按一定格式映射为类语音信号 并输出。5)能量判断同步算法模块2-5 发送时，对输入的数据进行能量判断选择同步信 号并嵌入合适的位置；接收时，对输入的数据通过能量判断选择同步信号做相关处理，查找 同步信号并去除，有利于正确解密。3.本发明的蓝牙收发模块3包括1)时钟模块3-1 利用两块晶振产生系统各模块所需的时钟信号。2)蓝牙芯片模块3-2 与手机进行蓝牙无线连接，将手机接收的加密语音信号传 送至A/D模块进行处理；将A/D模块输出的加密语音信号发送至手机。3) A/D模块3-3 对语音信号进行数模、模数转换，并对时钟信号进行分频为FPGA 芯片提供时钟控制信号。4)语音信号放大模块3-4 对原始语音和解密语音进行放大处理。5)送话器、扬声器用于声信号与电信号的相互转换。4.本发明的存储模块4包括DFlash PROM模块4-1 存储语音加解密算法模块2，上电后，将语音加解密算法 模块2串行配置下载至FPGA芯片处理模块1中。^E2PROM模块4-2 存储蓝牙芯片模块3_2的初始化程序，上电后完成对蓝牙芯片 模块3-2的初始化配置。5.本发明的电源模块5包括1)充电模块5-1 用于对锂电池模块5-2的充电。2)锂电池模块5-2 存储并提供系统所需的电能。3)升/降压芯片模块5-3 将锂电池模块5-2提供的电能转换成系统各模块所需 的电压。以下结合附图，对本发明各个模块的结构和流程进行详细的说明。具体实现过程为本发明提出的移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备及语音加密方法，是一种适 用于GSM/WCDMA网络、具有抗RPE-LTP/AMR压缩编码的语音端到端加解密设备及方法。该设 备利用蓝牙技术与GSM/WCDMA手机无线连接，将原始语音加密后通过蓝牙无线发送到手机 射频输出，对从手机蓝牙无线接收的加密语音进行解密输出，实现语音加解密的功能。所述 的本发明由FPGA芯片处理模块1、语音加解密算法模块2、蓝牙收发模块3、存储模块4以及 电源模块5五部分构成。所述的FPGA芯片处理模块1是一个基于FPGA的核心处理模块， 主要包括FPGA芯片及其外围电路构成，主要用于语音信号的加解密运算。所述的加解密算法模块2主要由语音数据收发算法模块2-1、语音数据变换算法模块2-2、语音数据加解密 算法模块2-3、类语音数据变换算法模块2-4以及能量判断同步算法模块2-5五部分组成。 所述的蓝牙收发模块3是GSM/WCDMA手机与FPGA芯片处理模块1连接的中间模块，主要包 括时钟模块3-1、蓝牙芯片模块3-2、MD模块3-3、语音信号放大模块3-4、以及送话器和扬声 器五部分构成；所述的时钟模块3-1连接蓝牙芯片模块3-2与A/D模块3-3，利用两块晶振 产生的时钟信号；所述的蓝牙芯片模块3-2与手机进行蓝牙无线连接，主要用于加密语音 信号的接收和发送；所述的A/D模块3-3连接FPGA芯片处理模块1，主要用于信号的模数、 数模转化，同时对时钟信号进行分频为FPGA芯片处理模块1提供时钟控制信号；所述的语 音信号放大模块3-4连接A/D模块3-3与送话器、扬声器，用于将加/解密前/后的语音信 号进行放大处理；所述的送话器和扬声器，用于声信号与电信号的转换，将原始话音输入及 解密后语音输出。所述的存储模块4储存语音加解密算法模块2和蓝牙芯片模块3-2的初 始化程序，主要包括Flash PROM模块4_1和E2PROM模块4_2两部分，所述的Flash PROM模 块4-1由Flash PROM芯片及其外围电路构成，主串模式接到FPGA芯片处理模块1的配置 引脚，该模块中储存了语音加解密算法模块2，上电时将其写入FPGA芯片处理模块1 ；所述 的E2PROM模块由E2PROM芯片及其外围电路构成，该模块储存了蓝牙芯片模块3_2的初始化 程序，上电后完成对蓝牙芯片模块3-2的初始化程序配置。所述电源模块5用于对系统提 供所需的电能，主要包括充电模块5-1、锂电池模块5-2及升/降压芯片模块5-3 ；所述的充 电模块5-1连接锂电池模块5-2，为锂电池充电；所述的锂电池模块5-2连接升/降压芯片 模块5-3，为其提供基本的电能；所述的升/降压芯片模块5-3连接FPGA芯片处理模块1、 蓝牙收发模块3和存储模块4，为三者提供特定的工作电压。所述的FPGA芯片处理模块1以型号为xc3s500e-4ft256的FPGA芯片为核心，具 有50万门逻辑电路的编辑能力，用于加解密运算。所述的时钟信号模块3-1利用两块晶振 各产生16MHz和8. 192MHz的时钟信号，分别为蓝牙芯片模块3_2和A/D模块3_3提供所需 的时钟信号；所述的蓝牙芯片模块3-2以型号为的蓝牙芯片为核心，用于加密语音 信号的无线接收和发送；所述的A/D模块3-3正常初始化后，工作频率为8KHZ，同时对时钟 信号分频为2. 048MHZ,向FPGA芯片处理模块1提供时钟控制信号；所述的锂电池模块5_2 用于存储并提供3. 7V的直流电压；所述的升/降压芯片模块5-3用于将锂电池模块5-2产 生的3. 7V电压转换成系统各模块所需的+5V、-5V、+3. 3V、+2. 5V和+1. 2V电压。所述的语音加解密算法模块2是针对GSM网络和WCDMA网络特性设计的具有抗 RPE-LTP压缩编码和抗AMR压缩编码能力的语音加解密方法，该模块储存在Flash PROM模 块4-1中，系统上电时配置到FPGA芯片处理模块1完成对FPGA芯片的初始化，同时初始化 A/D芯片。初始化完成后，语音加解密算法模块2可以对语音数据进行加解密处理，该过程 主要调用语音数据收发算法模块2-1、语音数据变换算法模块2-2、语音数据加解密算法模 块2-3、类语音数据变换算法模块2-4以及能量判断同步算法模块2-5。具体过程如下1)系统初始化系统上电后，Flash PROM在主串模式下将语音加解密算法模块2 配置到FPGA芯片中完成初始化，接着，FPGA芯片向A/D模块3_3发送初始化命令，完成对 A/D芯片的初始化；2)加密数据当FPGA芯片处理模块1从A/D模块3_3接收到语音数据后，首先 运行语音数据收发算法模块2-1，把串行输入的二进制数字信号变换成相对应的数据信号；接着运行语音数据变换算法模块2-2，将信号分解成一定大小的帧；然后运行语音数据加 解密算法模块2-3，对语音数据信号按特定方式进行加密；再运行类语音数据变换算法模 块2-4，对加密后的语音信号进行合成，形成类语音；之后运行能量判断同步算法模块2-5， 由能量判断选择并添加同步信号；最后运行语音数据收发算法模块2-1，把数据信号变换 成相对应的二进制数字信号串行送入A/D模块3-3 ；3)解密数据当FPGA芯片处理模块1从A/D模块3_2接收到加密语音信号后，首 先运行语音数据收发算法模块2-1，把串行输入的二进制数字信号变换成相对应的数据信 号；接着运行能量判断同步算法模块2-5，通过能量判断选择同步信号做相关运算处理，查 找同步信号位置并去除同步信号；然后运行类语音数据变换算法模块2-4，对类语音信号 进行分解；再运行语音数据加解密算法模块2-3，对语音数据信号按特定方式进行解密；之 后运行语音数据变换算法模块2-3，将解密后的信号合成语音信号；最后运行语音数据收 发算法模块2-1，把数据信号变换成相对应的二进制数字信号串行送入A/D模块。所述的语音数据收发送算法模块2-1用于实现语音数据的接收和发送功能，包含 主程序调用、缓存输入、串并/并串转换算法以及缓存输出共四个步骤，具体实现方法为1)主程序调用系统运行语音数据收发算法模块2-1时，主程序调用该模块进行 运算；2)接收数据当接收到串行输入的二进制数字信号时，首先缓存该二进制数字信 号，然后对缓存的信号进行串并转换处理，将其按照一定的格式变换成数据信号缓存后并 行输出；3)发送数据当数据需要发送时，首先缓存该数据，然后对该缓存数据进行并串 转换处理，把该数据变换成一定格式的二进制数字信号缓存后串行输出。所述的语音数据变换算法模块2-2用于实现语音数据的变换和逆变换运算，包含 主程序调用、缓存输入、合成/分解数据以及缓存输出共五个步骤，具体实现方法为1)主程序调用系统运行语音数据变换算法模块2-2时，主程序调用该模块进行 语音数据的变换或逆变换；2)数据变换首先缓存输入数据，接着进行语音数据的合成，并进行语音增强，最 后将合成后的语音数据进行缓存，并随时钟顺序输出；3)数据逆变换首先缓存输入数据，接着进行语音数据的分解，最后将分解后的 语音数据进行缓存，并随时钟顺序输出。所述的语音数据加解密算法模块2-3用于实现语音加/解密运算，包含主程序调 用、缓存输入、选择加/解密密钥、时域加/解密、频域加/解密以及缓存输出共六个步骤组 成，具体实现方法为1)主程序调用系统运行语音数据加解密算法模块2-3时，主程序调用该模块进 行加密或解密运算；2)加密数据加密语音时，首先缓存输入数据，其次选择时域加密密钥和频域加 密密钥，接下来依次对缓存的数据进行时域加密和频域加密，最后缓存加密后的语音数据 并顺序输出；3)解密数据解密语音时，首先缓存输入数据，其次选择频域解密密钥和时域解 密密钥，接下来依次对缓存的数据进行频域解密和时域解密，最后缓存解密后的语音数据
13并顺序输出。所述的类语音数据变换算法模块2-4用于实现类语音的映射与逆映射变换，包含 主程序调用、缓存输入、类语音映射变换/逆变换以及缓存输出共四个步骤，具体方法为1)主程序调用系统运行类语音数据变换算法模块2-4时，主程序调用该模块进 行类语音的映射或逆映射变换；2)类语音映射首先对输入数据进行缓存，然后进行类语音映射变换并进行语音 增强，最后缓存变换后的类语音数据信号，并随时钟信号顺序输出；3)类语音逆映射首先对输入数据进行缓存，然后对该信号按照一定的格式进行 类语音映射逆变换，最后缓存逆变换后的语音数据，并随时钟信号顺序输出。所述的能量判断同步算法模块2-5用于实现语音的同步发送和接收端的正确解 密处理，包含主程序调用、缓存输入、能量判断选择/查找同步、嵌入/去除同步信号以及缓 存输出共五个步骤，具体方法为1)主程序调用系统运行能量判断同步算法模块2-5时，主程序调用该模块进行 添加或查找同步信号；2)添加同步信号首先缓存输入数据，接着进行能量判断选择同步信号，然后对 输入数据的合适位置嵌入同步信号，最后缓存变换后的数据信号，并随时钟信号顺序输 出；3)查找同步信号首先缓存输入数据，接着通过能量判断选择同步信号做相关运 算处理，并查找同步信号位置，然后去除同步信号，最后缓存变换后的数据信号，并随时钟 信号顺序输出。如图1所示的结构可知，本发明通过所提供的蓝牙芯片模块，将加解密系统与 GSM/WCDMA手机蓝牙接口无线连接，对手机输入输出语音信号进行加解密处理，实现语音加 解密的功能。应用本发明的设备原始语音信号从送话器进入语音信号放大模块，再通过A/ D模块被发送至FPGA芯片处理模块中经语音加解密算法模块进行加密，然后该加密语言信 号被送回A/D模块，由蓝牙芯片模块无线发送至GSM/WCDMA手机，经过GSM/WCDMA手机射 频输入GSM/WCDMA网络；类似地，加密语音在经过GSM/WCDMA网络后，由GSM/WCDMA手机接 收，再由手机蓝牙无线送入蓝牙芯片模块，通过A/D模块，送入FPGA芯片处理模块经语音加 解密算法模块进行解密，然后，解密的语言信号再次被送至A/D模块，经由语音信号放大模 块，送入语音信号输出设备扬声器输出。如图2所示的系统原理图可知，本发明设备主要包括五大部分FPGA芯片处理模 块1、语音加解密算法模块2、蓝牙收发模块3、存储模块4以及电源模块5。所述的FPGA芯 片处理模块1包括FPGA芯片及其外围电路。所述的语音加解密算法模块2包括语音数据 收发算法模块2-1，语音数据变换算法模块2-2，语音数据加解密算法模块2-3、类语音数据 变换算法模块2-4以及能量判断同步算法模块2-5。所述的蓝牙收发模块3包括时钟模块 3-1、蓝牙芯片模块3-2、A/D模块3-3、语音信号放大模块3_4以及送话器和扬声器。所述 的电源模块5包括充电模块5-1、锂电池模块5-2以及升/降压芯片模块5-3。整个系统的工作过程包括系统初始化配置过程、语音加密过程和语音解密过程。 系统初始化配置过程系统上电后，Flash PROM模块4-1以主串模式将语音加解密算法模 块2写入FPGA芯片处理模块1中，完成对其的初始化配置。同时，E2PROM模块4_2将蓝牙初始化程序写入蓝牙芯片模块3-2，完成对蓝牙芯片的初始化配置。接着，FPGA芯片处理模 块1向A/D模块3-3发送初始化信息，完成对A/D模块的初始化配置。语音加密过程各模 块的初始化完成后，系统开始进行语音加解密，语音信号从语音输入设备送话器MIC经由 语音信号放大模块3-4送入A/D模块3-3。在时钟模块3-1产生的时钟信号的控制下，A/D 模块3-3将模拟信号转化为数字信号送入FPGA芯片处理模块1。FPGA芯片处理模块1随 后依次调用语音数据收发算法模块2-1，语音数据变换算法模块2-2，语音数据加解密算法 模块2-3，类语音数据变换算法模块2-4，能量判断同步算法模块2-5，语音数据收发算法模 块2-1，在时钟控制信号的引导下实现对语音数据信号的加密处理。该加密数据信号再发送 回A/D模块3-3转换为模拟信号，通过蓝牙芯片模块3-2无线发送至GSM/WCDMA手机，射频 输入GSM/WCDMA网络，完成语音加密过程。语音解密过程加密语音从GSM/WCDMA手机蓝牙 接口无线发送至蓝牙芯片模块3-2，接着被送入A/D模块3-3转换为数字信号，然后该数字 信号被送入FPGA芯片处理模块1，该模块在时钟控制信号的引导下，依次调用语音数据收 发算法模块2-1，能量判断同步算法模块2-5，类语音数据变换算法模块2-4，语音数据加解 密算法模块2-3，语音数据变换算法模块2-2，语音数据收发算法模块2-1，实现对解密语音 信号的解密处理，将解密后的信号重新送入A/D模块3-3，恢复成模拟信号，经语音信号放 大模块3-4放大，再由语音输出设备扬声器输出，完成语音解密过程。如图3的FPGA核心处理示意图可知，FPGA芯片处理模块1与在其上运行的语音 加解密算法模块2是本发明的系统核心。语音加解密算法模块2以固件方式存储于Flash PROM模块4-1中，系统上电后，FPGA芯片处理模块1利用特定的芯片配置引脚从Flash PROM模块4-1中读取所保存的语音加解密算法模块2对FPGA芯片进行配置，接下来，FPGA 芯片处理模块1对A/D模块3-3进行初始化配置。然后，系统开始进行语音加解密处理。语音加解密过程首先，A/D模块3-3将时钟模块产生的时钟信号进行分频得到时 钟控制信号，在该时钟控制信号的引导下，FPGA芯片处理模块1通过数据I/O引脚接收来 自A/D模块3-3的原始语音数据，接着依次运行语音数据收发算法模块2-1，语音数据变换 算法模块2-2，语音数据加解密算法模块2-3，类语音数据变换算法模块2-4，能量判断同步 算法模块2-5，语音数据收发算法模块2-1，实现对原始语音的加密。再将加密后的信号送 入A/D模块3-3，转化为模拟信号输出。解密过程则是上述过程的逆过程。首先，在时钟控 制信号引导下，FPGA芯片处理模块1通过数据I/O引脚接收加密语音数据，接着依次调用 语音数据收发算法模块2-1，能量判断同步算法模块2-5，类语音数据变换算法模块2-4，语 音数据加解密算法模块2-3，语音数据变换算法模块2-2，语音数据收发算法模块2-1，实现 对加密语音的解密。再将解密后的信号送入A/D模块3-3，转换为模拟信号输出。本发明中所述的语音数据变换算法模块2-2采用了语音数据分解、合成等技术对 信号进行处理，实现语音数据变换；所述的语音数据加解密算法模块2-3采用了时域加/解 密算法、频域加/解密算法等技术实现加/解密运算；所述的类语音数据变换算法模块2-4 采用了类语音映射/逆映射变换等技术对语音数据进行处理，实现抗RPE-LTP/AMR压缩编 码的效果；所述的能量判断同步算法模块2-5采用了能量判断选择/查找同步信号等技术 对数据进行处理，实现了同步发送和正确解密。如图4所示本发明的模块间接口电路逻辑示意图可知，系统上电后，E2PROM模块 在蓝牙芯片模块输出的时钟信号SCL的控制下，将初始化程序通过SDA输入到蓝牙芯片的配置引脚，完成蓝牙芯片的初始化配置；同时，Flash PROM模块在FPGA芯片输出的时钟信 号elk的引导下，将配置程序通过data输入FPGA芯片的配置引脚，完成程序的写入。FPGA 芯片完成初始化配置后，在时钟信号fs (帧同步)，sclk (时钟同步)的控制下，从Dout (数 据输出)与Dout(数据输出)输出信号对A/D模块中的两块A/D芯片进行初始化配置，设 置A/D芯片的采样频率为8KHz，fs(帧同步)的频率为8KHz，sclk(时钟同步)的频率为 2. 048MHz。系统的工作流程如下语音信号上行部分原始话音经过送话器采集输入至上行语音信号放大模块，再 被送入A/D模块，经上行A/D芯片采样量化后，语音信号流在SClkO (时钟同步0)、fsO (帧 同步0)的控制下，从DinO (数据输入0)管脚输入至FPGA芯片处理模块的数据I/O引脚。 在FPGA芯片处理模块中进行如图3所描述的语音加密处理，再输出加密语音。加密的语音 信号流在sclkO (时钟同步0)、fs0(帧同步0)的控制下，从DoutO (数据输出0)管脚输至 上行A/D芯片进行数模变换，最后由蓝牙芯片模块无线传输至GSM/WCDMA手机，并经由GSM/ WCDMA手机射频发送。语音信号下行部分加密语音由GSM/WCDMA手机接收后，经手机蓝牙无线发送至 蓝牙芯片模块，接着被送入A/D模块，经下行A/D芯片采样量化后，语音信号流在sclkl (时 钟同步l)、fsl(帧同步1)的作用下，从Dinl (数据输入1)管脚输入至FPGA芯片处理模块 的数据I/O引脚。在FPGA芯片处理模块中进行如图3所描述的语音解密处理并输出。解 密后的语音信号流在sclkl (时钟同步1)、fsl (帧同步1)的作用下，从Doutl (数据输出1) 引脚输出至下行A/D芯片进行数模变换，最后经过语音信号放大模块放大后通过扬声器输 出解密语音。如图5所示为本发明的电路原理图。采用手机锂电池给整个系统供电，当锂电池 电量不足时，通过充电芯片外接5V电压为其充电，升/降压芯片将锂电池提供3. 7V电压转 换为各模块所需电压输出。系统上电后，存储模块中的Flash PROM模块和E2PROM模块分别 对FPGA芯片和蓝牙芯片进行初始化配置，在配置完成后，FPGA芯片向A/D芯片发送初始化 命令完成初始化设置。随后，A/D芯片对晶振产生的时钟信号进行分频处理，为FPGA芯片 提供时钟控制信号。在语音上行过程中，原始语音信号从上行语音信号放大模块输入端送 入，进入上行A/D芯片采样量化转变为数字信号并送入FPGA芯片进行加密，最后经由上行 A/D芯片进行数模转换后，从蓝牙芯片无线输出至手机。在语音下行过程中，手机接收的语 音信号通过手机蓝牙无线发送至蓝牙芯片模块，再进入下行A/D芯片进行采样量化转变为 数字信号并送入FPGA芯片进行解密，最后经由下行A/D芯片进行数模转化后，从语音信号 放大模块输出。如图6所示，本发明的语音加解密算法模块流程图可知，系统在上电时，初始化配 置FPGA芯片处理模块与A/D模块，之后可以进行语音信号的加解密处理。首先语音数据 接收算法模块接收外部串行二进制数字信号并转换为相对应的并行数据信号，再对信号进 行加密或解密。加密时，首先运行语音数据变换算法模块，将接收的并行数据信号分解为适 合语音加密的帧格式；接着调用语音数据加密算法模块，采用特定的方式对语音数据信号 进行加密；然后调用类语音数据变换算法模块，按照适合类语音信号发送的格式对数据信 号进行合成，再调用能量判断同步算法模块，通过对类语音数据信号进行能量判断选择合 适的同步信号嵌入，最后将该信号送入语音数据发送算法模块。解密时，程序首先运行能量判断同步算法模块，对送入的数据信号进行能量判断，查找同步信号位置；接着调用类语音 数据变换算法模块，将类语音数据信号按照搜索得到的同步信息分解为适合语音解密的格 式；然后调用语音数据解密算法模块，按照特定的方式对类语音信号进行解密；再调用语 音数据变换算法模块，按照适合语音信号发送的格式对信号进行合成，送入语音数据发送 算法模块。最后，语音数据发送算法模块将语音/类语音信号转换为二进制数字信号串行 送出ο如图7本发明的语音数据收发算法模块流程图所示当主程序调用该模块接收数 据时，首先缓存接收到的二进制串行数据；接着运行串并转换算法将收到的串行数据转换 为并行数据；最后缓存数据并送出。当主程序调用该模块发送数据时，首先缓存接收到的并 行数据；接着运行并串转换算法程序将收到的并行数据转换为串行数据；最后缓存数据并 输出。如图8为本发明的语音数据变换算法模块运行流程。当主程序调用该模块对数据 进行变换处理时，首先缓存接收到的数据；接着将数据信号分解为一定大小的数据帧，将其 转换为适于加密的信号格式；最后缓存该数据并输出。当主程序调用该模块对数据进行逆 变换处理时，首先缓存接收到的数据；接着按照语音信号数据的格式对数据信号进行合成， 将其转为语音信号；最后缓存该数据并输出。如图9所示，本发明的语音数据加解密算法模块运行流程可知，当主程序调用该 模块加密数据时，首先缓存收到的数据，并根据相关信息选择所需的加密密钥；接着根据所 选择的加密密钥，对信号进行时域加密；然后对时域加密后的数据进行频域加密；最后缓 存加密后的数据并输出。当主程序调用该模块解密数据时，首先缓存收到的数据，并根据相 关信息选择所需的解密密钥；接着根据所选择的密钥，对信号进行频域解密；然后对频域 解密后的数据进行时域解密；最后缓存解密后的数据并输出。如图10，本发明的类语音数据变换算法模块运行流程如下，当主程序调用该模块 对数据进行类语音映射时，首先缓存接收到的数据；接着对数据进行类语音映射变换，将其 转换为类语音信号；最后缓存该类语音数据信号并输出；当主程序调用该模块对数据进行 类语音逆映射时，首先缓存接收到的数据；接着对信号进行类语音映射逆变换，将其转换为 适于解密的信号格式；最后缓存该数据并输出。如图11所示为本发明的能量判断同步算法模块运行流程图，当主程序调用该模 块对数据添加同步信号时，首先缓存接收到的数据；接着运行能量判断算法选择合适的同 步信号；然后在数据的合适位置嵌入所选择的同步信号；最后缓存该数据并输出。当主程 序调用该模块查找同步信号时，首先缓存接收到的数据；接着运行能量判断算法选择合适 的同步信号；然后运用所选择的同步信号对数据做相关运算处理，查找同步信号所在位置； 最后缓存该数据并输出。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明技术的较佳实例以 及其技术构思做出的各种可能的改善或是替换，而所有这些改变或是替换都应属于本发明 所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备，其特征在于通过蓝牙收发模块(3)与 GSM/WCDMA手机进行蓝牙无线连接，将GSM/WCDMA手机输入输出语音信号传送至FPGA芯片 处理模块(1)进行加解密处理，实现移动通信的端到端语音加密功能；所述的移动通信端 到端语音加密蓝牙手持设备由FPGA芯片处理模块(1)、语音加解密算法模块( 、蓝牙收发 模块(3)、存储模块(4)以及电源模块( 五部分构成；所述的FPGA芯片处理模块(1)是一 个基于FPGA的核心处理模块，包括FPGA芯片及其外围电路构成，用于语音信号的加解密运 算；所述的语音加解密算法模块( 是运行于FPGA芯片处理模块(1)中的软件部分，系统 未启动时以固件方式存储于Flash PROM模块中，该模块主要由语音数据收发算法模 块0-1)、语音数据变换算法模块0-2)、语音数据加解密算法模块0-3)、类语音数据变换 算法模块0-4)以及能量判断同步算法模块(2- 五部分组成；所述的蓝牙收发模块(3) 是FPGA芯片处理模块(1)与GSM/WCDMA手机连接的中间模块，主要包括时钟模块(3_1)、 蓝牙芯片模块(3-2)、A/D模块(3-3)、语音信号放大模块(3-4)以及送话器和扬声器五部 分构成；所述的时钟模块(3-1)连接蓝牙芯片模块(3-2)与A/D模块(3-3)，用于产生时钟 信号；所述的蓝牙芯片模块(3-2)以蓝牙无线方式连接GSM/WCDMA手机，用于加密语音的收 发；所述的A/D模块(3- 连接FPGA芯片处理模块(1)，用于信号的模数、数模转化和时钟 信号的分频处理；所述的语音信号放大模块(3-4)连接A/D模块(3- 与送话器和扬声器， 用于将原始语言和解密语音信号输入/输出系统；所述的存储模块(4)用于存储语音加解 密模块( 和蓝牙芯片模块(3- 的初始化配置程序，由Flash PROM模块(4_1)和E2PROM 模块(4-2)两部分构成；所述的Flash PROM模块由Flash PROM芯片及其外围电路 构成，主串模式连接到FPGA芯片处理模块(1)的配置引脚，用于上电时将语音加解密算法 模块⑵写入FPGA芯片处理模块(1)；所述的E2PROM模块(4_2)由E2PROM芯片及其外围 电路组成，用于上电后初始化配置蓝牙芯片模块(3-2)；所述电源模块(5)用于提供系统所 需的电能，包括充电模块(5-1)、锂电池模块(5-2)及升/降压芯片模块(5-3)；所述的充电 模块(5-1)连接锂电池模块(5-2)，用于对该模块进行充电；所述的锂电池模块(5- 连接 升/降压芯片模块(5-3)，为其提供基本的电流；所述的升/降压芯片模块(5-3)连接FPGA 芯片处理模块(1)、蓝牙收发模块C3)及存储模块G)，用于为三者提供稳定的电压。
2.根据权利要求1所述的移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备，其特征在于所述的 FPGA芯片处理模块(1)以型号为Xc3s500e-4ft256的FPGA芯片作为加解密运算核心处理 器；所述的蓝牙芯片模块(3-2)采用了型号为IS1636N的蓝牙芯片与手机蓝牙无线连接，进 行加密语音信号的收发；所述的A/D模块(3-3)使用了两片型号为TLC320AD50I的A/D芯 片分别进行数模、模数转化，并且该A/D芯片对时钟信号进行分频为FPGA芯片提供时钟控 制信号。
3.根据权利要求1所述的移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备，其特征在于所述的 Flash PROM模块以型号为xcf(Ms的Flash PROM芯片主串模式连接到FPGA芯片处 理模块⑴的程序配置引脚，其中储存了语音加解密算法模块O)，在上电时加载入FPGA芯 片；所述的E2PROM模块G-2)以型号为ISMC08A的E2PROM芯片存储了蓝牙芯片初始化程 序，上电后配置蓝牙芯片。
4.根据权利要求1所述的移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备，其特征在于所述的 充电模块能对锂电池模块G-2)电量不足时进行充电，锂电池模块(4- 能储存电能并提供3. 7V的直流电压，且通过升/降压芯片模块(4-3)将其转化为+5V、-5V、+3. 3V、 +2. 5V和+1.2V的电压，其中，升/降压芯片模块(4- 对蓝牙收发模块C3)提供+5V、-5V 与+3. 3V的电压，对FPGA芯片处理模块(1)提供+3. 3V，+2. 5V和+1. 2V的电压。
5.一种如权利要求1所述的移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备的语音加密方法， 其特征在于所述的语音加解密算法模块O)由语音标数据收发算法模块0-1)、语音数据 变换算法模块0-2)、语音数据加解密算法模块0-3)、类语音数据变换算法模块0-4)以 及能量判断同步算法模块(2- 五部分组成；系统上电时，语音加解密算法模块自动写 入FPGA芯片处理模块(1)中，系统工作后，该语音加解密算法模块( 调用语音数据收发 算法模块0-1)、语音数据帧变换算法模块0-2)、语音数据加解密算法模块0-3)、类语音 数据变换算法模块0-4)以及能量判断同步算法模块(2- 来实现整个算法，其具体过程 如下1)系统初始化系统上电后，FlashPROM模块0-2)在主串模式下将语音2)加解密算法模块配置到FPGA芯片处理模块(1)中完成初始化，接着，FPGA芯片处理 模块(1)向A/D模块(3- 发送初始化命令，完成对A/D模块(3- 的初始化；3)加密数据当FPGA芯片处理模块(1)从A/D模块(3- 接收到语音数据后，首先运 行语音数据收发算法模块0-1)，把串行输入的二进制数字信号变换成相对应的数据信号； 接着运行语音数据变换算法模块0-2)，将信号分解成一定大小的帧；然后运行语音数据 加解密算法模块0-3)，对语音数据信号按特定方式进行加密；再运行类语音数据变换算 法模块0-4)，对加密后的语音信号进行合成，形成类语音；之后运行能量判断同步算法模 块0-5)，由能量判断选择并添加同步信号；最后运行语音数据收发算法模块0-1)，把数 据信号变换成相对应的二进制数字信号串行送入A/D模块(3-3)；3)解密数据当FPGA芯片处理模块(1)从A/D模块(3- 接收到加密语音信号后，首 先运行语音数据收发算法模块，把串行输入的二进制数字信号变换成相对应的数据 信号；接着运行能量判断同步算法模块0-5)，通过能量判断选择同步信号做相关运算处 理，查找同步信号位置并去除同步信号；然后运行类语音数据变换算法模块0-4)，对类语 音信号进行分解；再运行语音数据加解密算法模块0-3)，对语音数据信号按特定方式进 行解密；之后运行语音数据变换算法模块0-2)，将解密后的信号合成语音信号；最后运行 语音数据收发算法模块(2-1)，把该数据变换成对应的二进制数字信号串行送入A/D模块 (3-3)。
6.根据权利要求5所述的移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备的语音加密方法， 其特征在于所述的语音数据收发送算法模块用于实现语音数据的接收和发送功能， 包含主程序调用、缓存输入、串并/并串转换算法以及缓存输出共四个步骤，具体实现方法 为1)主程序调用系统运行语音数据收发算法模块(2- 时，主程序调用该模块进行运算；2)接收数据当接收到串行输入的二进制数字信号时，首先缓存该二进制数字信号， 然后对缓存的信号进行串并转换处理，将其按照一定的格式变换成数据信号缓存后并行输 出；3)发送数据当数据需要发送时，首先缓存该数据，然后对该缓存数据进行并串转换处理，把该数据变换成一定格式的二进制数字信号缓存后串行输出。
7.根据权利要求5所述的移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备的语音加密方法，其 特征在于所述的语音数据变换算法模块(2- 用于实现语音数据的变换和逆变换运算，包 含主程序调用、缓存输入、合成/分解数据以及缓存输出共五个步骤，具体实现方法为1)主程序调用系统运行语音数据变换算法模块(2- 时，主程序调用该模块进行语 音数据的变换或逆变换；2)数据变换首先缓存输入数据，接着进行语音数据的合成，并进行语音增强，最后将 合成后的语音数据进行缓存，并随时钟顺序输出；3)数据逆变换首先缓存输入数据，接着进行语音数据的分解，最后将分解后的语音 数据进行缓存，并随时钟顺序输出。
8.根据权利要求5所述的移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备的语音加密方法，其 特征在于所述的语音数据加解密算法模块(2- 用于实现语音加/解密运算，包含主程序 调用、缓存输入、选择加/解密密钥、时域加/解密、频域加/解密以及缓存输出共六个步骤 组成，具体实现方法为1)主程序调用系统运行语音数据加解密算法模块(2- 时，主程序调用该模块进行 加密或解密运算；2)加密数据加密语音时，首先缓存输入数据，其次选择时域加密密钥和频域加密密 钥，接下来依次对缓存的数据进行时域加密和频域加密，最后缓存加密后的语音数据并顺 序输出；3)解密数据解密语音时，首先缓存输入数据，其次选择频域解密密钥和时域解密密 钥，接下来依次对缓存的数据进行频域解密和时域解密，最后缓存解密后的语音数据并顺 序输出。
9.根据权利要求5所述的移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备的语音加密方法， 其特征在于所述的类语音数据变换算法模块(2-4)用于实现类语音的映射与逆映射变换， 包含主程序调用、缓存输入、类语音映射变换/逆变换以及缓存输出共四个步骤，具体方法 为1)主程序调用系统运行类语音数据变换算法模块(2-4)时，主程序调用该模块进行 类语音的映射或逆映射变换；2)类语音映射首先对输入数据进行缓存，然后进行类语音映射变换并进行语音增 强，最后缓存变换后的类语音数据信号，并随时钟信号顺序输出；3)类语音逆映射首先对输入数据进行缓存，然后对该信号按照一定的格式进行类语 音映射逆变换，最后缓存逆变换后的语音数据，并随时钟信号顺序输出。
10.根据权利要求5所述的移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备的语音加密方法， 其特征在于所述的能量判断同步算法模块(2-5)用于实现语音的同步发送和接收端的正 确解密处理，包含主程序调用、缓存输入、能量判断选择/查找同步、嵌入/去除同步信号以 及缓存输出共五个步骤，具体方法为1)主程序调用系统运行能量判断同步算法模块(2- 时，主程序调用该模块进行添 加或查找同步信号；2)添加同步信号首先缓存输入数据，接着进行能量判断选择同步信号，然后对输入数据的合适位置嵌入同步信号，最后缓存变换后的数据信号，并随时钟信号顺序输出；3)查找同步信号首先缓存输入数据，接着通过能量判断选择同步信号做相关运算处 理，并查找同步信号位置，然后去除同步信号，最后缓存变换后的数据信号，并随时钟信号 顺序输出。
全文摘要
移动通信端到端语音加密蓝牙手持设备及语音加密方法是一种全新的适用于3G网络主流技术WCDMA并且兼容2G网络技术GSM的端到端语音加密设备及方法。所述的加解密设备主要由FPGA芯片处理模块(1)，语音加解密算法模块(2)，蓝牙收发模块(3)，存储模块(4)，电源模块(5)五部分组成；所述的FPGA芯片处理模块(1)是整个系统进行语音加解密处理的核心硬件平台；所述的语音加解密算法模块(2)是实现语音加解密处理的算法程序；所述的蓝牙收发模块(3)与手机蓝牙进行无线连接，对语音信号进行收发及预处理；所述的存储模块(4)存储语音加解密算法模块(2)和蓝牙初始化程序；所述的电源模块(5)连接其它模块提供所需的特定工作电压。
文档编号H04B5/00GK102075321SQ20101055671
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者张南, 胡锡利, 蒋睿 申请人:东南大学