一种用于移动电话的语音保密传输方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种语音通信技术，特别涉及一种语音保密传输方法及装置。
【背景技术】
[0002]目前，语音通信设备取得了广泛的应用。传统语音设备的传输过程是:语音发送设备从麦克风直接采集语音信号，将模拟输入信号转换成数字信号后，通过有线或无线网络发送出去；语音接收设备将数字信号转换成模拟输出信号，通过喇叭、扬声器、听筒或耳机播放语音信号。但是，如果数字化语音在传输过程中未经加密，那么在被第三方获取后，易恢复出原始语音，即无法保证语音传输的安全。因此，对于信息安全要求严格的单位或个人来说，急需保证语音的传输安全。
[0003]国内外对于语音通信保密设备的研宄已有若干年历史。如申请号为86209022.9的专利直接将数字语音信号进行时域置乱，但是这种方式容易引起带宽扩展，使得加密后的语音听起来不自然。申请号为CN201320162194.6的专利将语音进行压缩编码后再加密，然后将密文通过调制的方式发送出去。但是，由加密后的信号与语音信号相比较具有明显的听觉差异，因此也很容易被窃听者察觉到。
【发明内容】
[0004]发明目的:针对上述现有技术，提出一种用于移动电话的语音保密传输方法及装置，克服现有的语音传输加密设备难以产生不易被窃听方察觉到的保密语音的缺点。
[0005]技术方案:一种用于移动电话的语音保密传输方法，包括一个加密装置和一个解密装置，加密装置用于对语音明文进行语音加密后得到语音密文，解密装置用于对所述语音密文进行语音解密后恢复出语音明文；所述语音加密方法包括如下步骤:
[0006](Ia)，通过分析语音明文，得到语音明文激励和语音明文线谱频率索引号；
[0007](Ib)，将所述语音明文激励置乱，得到语音密文激励；
[0008](Ic)，对所述语音明文线谱频率索引号加密，得到语音密文线谱频率，再对所述语音密文线谱频率进行变换，得到语音密文谱包络；
[0009](Id)，利用所述语音密文激励和语音密文谱包络进行合成，得到语音密文；
[0010]所述语音解密方法包括如下步骤:
[0011](2a)，通过分析语音密文，得到语音密文激励和语音密文线谱频率索引号；
[0012](2b)，将所述语音密文激励进行反置乱，得到语音明文激励；
[0013](2c)，对所述语音密文线谱频率索引号解密，得到语音明文线谱频率，再对所述语音明文线谱频率进行变换，得到语音明文谱包络；
[0014](2d)，利用所述语音明文激励和语音明文谱包络进行合成，恢复出语音明文。
[0015]作为本发明的优选方案，所述步骤(Ia)中，对语音明文作线性预测分析，得到一个代表语音明文声道的谱包络；将所述语音明文通过一个由所述谱包络构成的全零点滤波器，得到语音明文激励；将所述谱包络通过一个线谱频率变换器，得到一个线谱频率矢量；然后，将所述线谱频率矢量与一个语音明文线谱频率码本库中的每个码本矢量进行距离比较，输出与所述线谱频率距离最小的码本矢量所对应的语音明文线谱频率索引号。
[0016]作为本发明的优选方案，所述步骤(Ib)中，将加密秘钥输入伪随机序列发生器后，产生一个伪随机序列；根据所述伪随机序列对所述语音明文激励作置乱处理，得到语音密文激励。
[0017]作为本发明的优选方案，所述步骤(Ic)中，所述语音明文线谱频率索引号和加密秘钥输入加密器后，得到语音密文线谱频率索引号；根据所述语音密文线谱频率索引号，从语音密文线谱频率码本库中选择一个对应的语音密文线谱频率矢量；将所述语音密文线谱频率矢量通过线谱频率反变换器，得到一个语音密文谱包络。
[0018]作为本发明的优选方案，所述步骤(Id)中，利用所述语音密文谱包络构建一个全极点滤波器，所述语音密文激励通过所述全极点滤波器后，得到语音密文。
[0019]作为本发明的优选方案，所述步骤(2a)中，对所述语音密文作线性预测分析，得到一个代表语音密文声道的谱包络；将语音密文通过一个由所述代表语音密文声道的谱包络所构成的全零点滤波器，得到语音密文激励；将所述代表语音密文声道的谱包络通过一个线谱频率变换器，得到一个线谱频率矢量；将所述线谱频率与一个语音密文线谱频率码本库中的每个码本矢量进行距离比较，输出与所述线谱频率距离最小的码本矢量所对应的语音密文线谱频率索引号。
[0020]作为本发明的优选方案，所述步骤(2b)中，将解密秘钥输入伪随机序列发生器后，产生一个伪随机序列；根据所述伪随机序列对所述语音密文激励反置乱处理，得到语音明文激励。
[0021]作为本发明的优选方案，所述步骤(2c)中，所述语音密文线谱频率索引号和解密秘钥输入解密器后，得到语音明文线谱频率索引号；根据所述语音明文线谱频率索引号，从语音明文线谱频率码本库中选择一个对应的语音明文线谱频率矢量；将所述语音明文线谱频率矢量通过一个线谱频率反变换器，得到一个语音明文谱包络。
[0022]作为本发明的优选方案，所述步骤(2d)中，利用所述语音明文谱包络构建一个全极点滤波器，所述语音明文激励通过所述全极点滤波器后，恢复出语音明文。
[0023]一种用于移动电话的语音保密传输装置，包括加密装置和解密装置；所述加密装置包括语音明文分析单元、加密秘钥单元、语音明文激励置乱单元、语音明文谱包络替换单元以及语音密文合成单元；其中，所述语音明文分析单元用于对输入的语音明文进行分析，得到语音明文激励和语音明文线谱频率索引号；所述语音明文激励置乱单元用于对输入的所述语音明文激励置乱后，得到语音密文激励；所述语音明文谱包络替换单元用于对所述语音明文线谱频率索引号加密，得到语音密文谱包络；所述语音密文合成单元用于利用所述语音密文激励和语音密文谱包络进行合成，得到语音密文；
[0024]所述解密装置包括语音密文分析单元、解密秘钥单元、语音密文激励反置乱单元、语音密文谱包络替换单元以及语音明文合成单元；其中，所述语音密文分析单元用于对输入的所述语音密文进行分析，得到语音密文激励和语音密文线谱频率索引号；所述语音密文激励反置乱单元用于对输入的所述语音密文激励反置乱后，得到语音明文激励；所述语音密文谱包络替换单元用于对所述语音密文线谱频率索引号解密，得到语音明文谱包络；所述语音明文合成单元用于利用所述语音明文激励和语音明文谱包络进行合成，得到语音明文。
[0025]有益效果:本发明的一种用于移动电话的语音保密传输方法及装置，包括一个加密装置和一个解密装置，加密装置使用秘钥将语音明文置乱，产生语义上不可懂的语音密文。解密装置使用相同的秘钥将语音密文反置乱，恢复出原始语音明文。加密装置包括语音分析单元、加密秘钥、激励置乱单元、谱包络替换单元和语音合成单元。解密装置包括语音分析单元、解密秘钥、激励反置乱单元、谱包络反替换单元和语音合成单元。通过该方法及装置可以对语音数据进行加密和解密，其优点如下。其一，在加解密的过程中，使用线谱频率置换的方式来替换谱包络，可以保证滤波系统的稳定性，即保证谱包络的极点经过置换后，还在单位圆内，如图2所示。其二，线谱频率的动态范围较谱包络系数的动态范围小，因此，对线谱频率作码本训练得到的码本库更具有代表性、分布更加集中，如图3所示。其三，保留了语音密文的声学特征，即加密后的语音在听觉效果上仍然近似是语音，只是语义被破坏，这样可以防止语音信息在传输过程中被第三方察觉，如图4所示。最后，该语音保密传输装置还可以指定加密和解密的密钥，确保即便该装置被第三方获取也无法未经授权而获取原始语音数据。
【附图说明】
[0026]图1是本发明的语音保密传输装置结构示意图
[0027]图2线谱频率零点与声道谱包络极点的分布图，其中线性预测的阶数为12;
[0028]图3为线谱频率各频点出现频次的分布图，其中采样率为8000Hz，线性预测的阶数为12 ；
[0029]图4为语音明文和语音密文的语谱图，其中语音明文线谱频率码本库由中文男声语音训练得到，语音密文线谱频率码本库由英文女声语音训练得到，采样率为8000Hz，线性预测的阶数为12。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0031]如图1所示，一种用于移动电话的语音保密传输装置，包括一个加密装置I和一个解密装置2。加密装置I包括语音明文分析单元11、加密秘钥单元12、语音明文激励置乱单元13、语音明文谱包络替换单元14以及语音密文合成单元15。其中，语音明文分析单元11用于对输入的语音明文进行分析，得到语音明文激励和语音明文线谱频率索引号。加密秘钥单元12用于语音明文激励的置乱和语音明文线谱频率索引号的加密。语音明文激励置乱单元13用于对输入的语音明文激励置乱后，得到语音密文激励。语音明文谱包络替换单元14用于对语音明文激励索引号加密，得到语音密文谱包络。语音密文合成单元15用于利用语音密文激励和语音密文谱包络进行合成，得到语音密文。
[0032]具体地，语音明文分析单元11包括线性预测分析111、线谱频率变换器112、语音明文线谱频率码本库113和全零点滤波器114。线性预测分析111对输入的语音明文^作性预测分析，本实施例的线性预测分析使用Levinson-Durbin算法解Yule-Walker方程，得到一个谱包络A(z) = l+apH+a#—2+...+apz_p，p是正整数；其中，SiS语音明文线性预测系数，Z4为时延，i = 1.2.3...P。将语音明文通过由该谱包络构成的全零点滤波器114，得到语音明文激励cm。并将该谱包络A(Z)通过线谱频率变换器112，得到一个线谱频率矢量。将该线谱频率矢量与语音明文线谱频率码本库113中的每个码本矢量进行距离比较，输出与该线谱频率矢量距离最小的码本矢量所对应的语音明文线谱频率索引号im。
[0033]加密秘钥单元12用于提供用户所需要的秘钥，秘钥的输入方式包括但不限于键盘、触摸屏、语音识别等途径。
[0034]语音明文激励置乱单元13包括伪随机