CN102065169A - 一种用于电话机加密的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于电话机加密的方法，同还提供了实现该方法的加密装置，在电话机的麦克、听筒与电话主机之间分别串连一个带有分裂点的频率反相器，分别对麦克讲出的语音信号进行频率变换加密后通过电话主机发出，对听筒接收的加密语音信号进行同样的频率变换完成解密处理。本发明采用的是对话音信号进行频域变换的加密方法，是模拟信号处理而不是数字信号处理，因此语音加密处理过程没有延时，解决了常规语音变调加密方法安全性不高，易被解密的缺点，又克服了数字加密技术结构复杂成本高的缺欠。

Description

一种用于电话机加密的方法及装置

技术领域

本发明涉及用于电话机加密的方法，同还提供了实现该方法的加密装置，属于电话通讯安全技术领域。

背景技术

通信技术的不断发展和普及，给人们的工作和生活带来了越来越多的便利。但是与此同时，它也给人们带来了一些麻烦。如个人信息被盗用的事件不断发生，有些甚至构成严重的案件。信息盗窃的途径包括个人证件资料的盗用，网络信息的盗用和电话信息的盗用等。

为了防止电话被窃听，保证电话通信中的信息安全，各种电话加密装置相继产生。目前为此目的而设计出的装置有防止窃听检测器，当发现有监听电话并接在电话机上时发出告警。有语音变调器，它将讲话人的声音改变音调，变高或者变低，使中间窃听到的声音失真而听不清。而在通信的另一端有相应的装置将变了调的话音还原，使讲话能够听清。还有利用数字技术的语音加密器，它将模拟的话音信号转换为数字信号，再对数字形式的话音信号进行压缩和编码以达到加密的目的。加密后的话音信号再以某种速率调制成音频信号，以便能够在模拟系统中传输。

虽然语音变调器结构简单，成本低，具有一定的保密作用，但是它的保密程度极低，变调后的语音信号中完全保留了语气和语调信息，并且有经验的监听者基本可以判断出讲话的内容。与此相反利用数字技术的语音加密器虽然具有相当高的保密性，但是它的结构复杂，成本极高，而且还有很大的时延。另外从应用范围方面看，语音变调器严格说并不是加密器，只能对语音简单地掩饰一下。实质上，它只改变了音质，而且使用简单的装置就可以使音质复原。因此它只可以应用在某些不重要的场合。由于利用数字技术的语音加密器的高保密和高成本的特性，它一般应用在高保密程度的独立通信系统中，如军事通信系统。

发明内容

本发明公开一种用于电话机加密的方法，即解决了常规语音变调加密方法安全性不高，易被解密的缺点，又克服了数字加密技术结构复杂成本高的缺欠。

本方法还提供了实现上述方法的加密装置，具有结构简单、安全实用、保密性强成本比较便宜的特点。

本发明用于电话机加密方法的技术解决方案如下：

在电话机的麦克、听筒与电话主机之间分别串连一个带有分裂点的频率反相器，分别对麦克讲出的语音信号进行频率变换加密后通过电话主机发出，对听筒接收的加密语音信号进行同样的频率变换完成解密处理。状态控制电路及密码选择电路分别与两个频率反相器连接实现状态转换控制确定选用的密码方案；

所述的带有分裂点的频率反相器是在音频范围内选择一个频点即分裂点fs，将整个音频的频段分裂为300-fsHz的低频段和fs-3300Hz的高频段两个子频段；然后再对两个子频段的频谱分别使用上述的频率反相器进行反相变换，也就是在每个子频带内将较低的频率移到较高的频段，而将较高的频率移到较低的频段。这种频率变换器的频谱变换过程和结果由图1表明。

所述的分裂点的频率反相器，其分裂点还可以进行调节。

实现本发明方法的电话加密装置，其特征在于：由两个带有分裂点的频率反相器、密码选择电路、状态控制电路、电话主机、听筒、麦克构成。一个频率反相器设置成发送方式，串接在麦克和电话主机之间，实现加密功能。另一个设置在接收方式，串接在听筒和电话主机之间，实现解密功能。密码选择电路与频率反相器连接，选择分裂点确定加密方案。状态控制电路与频率反相器连接，提供加密或者不加密工作方式控制和其它必要的辅助控制信号。

频率反相器选择集成电路MX224，它是应用于无线通信语音加密的带有可变分裂点的频率反相器。它具有较好的语音恢复质量，固定和跳变的编码方式，32个可编程选择的分裂点，半双工运行模式等特性；采用了两片MX224，一个运行在发送状态，另一个运行在接收状态，完成了全双工设计，实现电话通信接收和发送同时进行，系统的工作原理如图2所示。

电话机正常工作时，手柄上的麦克和听筒信号与电话主机上的对应端子相连，形成话音通路。将电机的手柄与主机断开，在中间插入本发明加密装置，通话时，位于电话机手柄上的话筒产生语音信号，这个信号不是直接送给电话主机，而是先送给运行在发送状态的MX224对语音进行频率变换即进行加密处理，加密后的信号再送回给电话主机的麦克端子；接听时，经过加密的语音从电话机主机的听筒端子出来，不是直接送到手柄上的听筒端子，而是送到工作在接收状态的MX224进行频率变换即解密处理后，恢复了原来的可听懂的语音信号，再输出到手柄上的听筒端子。

密码选择电路的作用是为加密装置选择不同的加密方案，也就是在加密和解密时，密码选择电路为MX224选择不同的分裂点。MX224有A0至A4共5位数据输入线。通过输入不同的逻辑电平，可以在32个分裂点中任意选择其中一个，也就是相当于在32种加密方案中选择一种。本装置采用的是比较简单的固定密码方案，密码选择电路主要由一个拨码开关构成，其功能是为A0至A4 五位数据线提供适当的逻辑电平。

状态控制电路为这个加密装置提供加密状态和不加密的正常状态转换控制。MX224有一个C/S端子，加高电平为加密状态，低电平为不加密的直通状态。然而只有再输入一个锁存信号后，送给A0-A4和C/S的控制电平才成为有效。状态控制电路右两个按钮开关，一个与非门集成电路和一些电阻电容元件组成。这个电路的具体功能包括：（1）为开关提供防抖和锁定功能，因为按钮开关本身不能锁定，按下时接通，不按时自动断开。保证了当分别按下不同的开关时为MX224提供了一个高电平或者低电平。（2）为加密装置提供上电复位功能，即当通电时保证系统初始处于不加密的工作状态，无须按下相应的开关。（3）当系统通电后或者有任何一个开关按下的情况下，提供一个锁存信号。

此外，这个装置还有一个电源电路为整个系统提供一个正5V电压，其工作电流为5mA。电源电路的输入为+9V直流电压。

这个电话语音加密装置与电话机之间的连接是通过两只4芯插座完成的，其中一只插座连接电话主机，另一只连接手柄。信号线共有8条：加密和解密前从电话机来的麦克信号线，麦克地线，听筒信号线，听筒地线；加密和解密后通往手柄的麦克信号线，麦克地线，听筒信号线，听筒地线。

本发明的积极效果在于：采用的是对话音信号进行频域变换的加密方法。这种方法是模拟信号处理而不是数字信号处理，因此语音加密处理过程没有延时，解决了常规语音变调加密方法安全性不高，易被解密的缺点，又克服了数字加密技术结构复杂成本高的缺欠。

附图说明

图1为本发明频谱变换的过程和结果原理图；

图2为本发明电路框图；

图3为本发明电路原理图。

具体实施方式

实施例1

根据图2所示，说话时麦克发出的声音信号送到工作在发送状态的MX224的TxIN引脚，对语音进行频率变换，加密后的信号经由TxOUT输出，再送回给电话主机的麦克端子。接听时，经过加密的语音从电话机主机的听筒端子出来，送到工作在接收状态的MX224的RxIN引脚，解密处理后，再由RxOUT引脚输出到手柄上的听筒端子。密码选择电路主要由一个五位的拨码开关构成，与两个MX224连接，其功能是为A0至A4 五位数据线提供适当的逻辑电平，确定选用的密码方案。状态控制电路与两个MX224的C/S端子连接，高电平为加密状态，低电平为不加密状态，实现状态转换控制。

实施例2

根据图3所示，密码选择电路也就是5个开关。MX224的A0-A4具有内部上拉电阻，开关断开时为高电平，开关闭合时为低电平。用5位拨码开关，实现人工设置密码的功能。

而状态控制电路是用两个与非门连接成一个R-S触发器，其R输入端通过一个按钮开关和一只电容并联后接地，S端通过另一个接地。这个触发器是低电平触发。如果与R相连的开关按下，触发器输出端Q为高电平送给两个MX224的C/S端，将它设置为不加密状态。开关断开后触发器仍然保持高电平输出。反之与S相连的开关按下，触发器输出端Q为低电平送给两个MX224的C/S端，将它设置为加密状态。同样，开关断开后触发器仍然保持在低电平输出状态。触发器R端上与开关并联的电容实现上电自动复位的功能。通电之前电容两端的电压为零，根据电容上电压不能跃变的性质，通电后电压只能从零逐渐升高。这就相当于每次通电都按了一下开关，使系统复位为不加密状态。另外有一个与非门的两个输入端分别与两个开关相连，当没有按下开关时与非门的输出为低电平，而按下任何一个开关时输出为高电平，断开时输出又变为低电平。这样每当开关动作或者上电复位时，都为两个MX224的LATCH端提供了一个“低-高-低”的逻辑序列，而这正是锁存数据所需要的。

试验例1

将实施例1的加密装置调试后进行了实验，各项功能和指标都达到了预期的设计要求。

在与电话机连接之前，首先将通信双方加密装置的5位拨码开关设置为相同的状态，既选择同一个密码。然后按着下面的顺序和方法将通信各方的加密器和电话机进行连接：（1）在电话主机侧，把话机手柄的连接线插头拔下；（2）将拔下来的插头插在加密器的对应插座上。（3）将一条带有两个插头的连接线，一端插到电话主机侧刚拔掉手柄连接线的插座上，另一端插入加密器相应的插座上。（4）将9V稳压电源的直流输出插头连接到加密器的电源插座，将交流插头接220V市电。

向外拨打电话时，摘下手柄正常拨打被叫号码。接通后如果需要加密便按一下加密按钮开关，如果不需要加密则不用任何操作，直接讲话。如果错按了加密键，可以再按一下正常按钮开关。在加密状态下，红色指示灯亮。正常通信时，绿色指示灯亮。接听电话时，如果不需要加密就直接说话，需要加密按一下加密按钮开关即可。不管是拨打还是接听，此装置通电后总是处于不加密的正常状态。

在双方都不加密，都加密和一方加密另一方不加密三种情况下做了通话实验。对双方都使用加密器的非加密工作方式时，与只使用电话机的通话效果基本一样，音质和音量都听不出差别。在双方都使用加密器的加密工作方式时，音量基本无变化，音质听起来低音比较丰富，但无失真。而一方使用加密方式另一方使用非加密方式时，双方虽然能够听到声音，但是听不出是语言的声音，更不能判断出语言的意义。实验结果证明这种电话语音加密装置设计方案是成功的，这种装置在电话机上的应用是可行的。同时也证明了它工作的稳定性和操作的简便性。

Claims (2)

1.一种用于电话机加密的方法，在电话机的麦克、听筒与电话主机之间分别串连一个带有分裂点的频率反相器，分别对通过麦克讲出的语音信号进行频率变换加密后通过电话主机发出，对电话主机接收到的已加密的语音信号进行同样的频率变换完成解密处理后由听筒发出；状态控制电路及密码选择电路分别与两个频率反相器连接实现状态转换控制确定选用的密码方案；

所述的带有分裂点的频率反相器是在音频范围内选择一个频点即分裂点fs，将整个音频的频段分裂为300-fsHz的低频段和fs-3300Hz的高频段两个子频段；然后再对两个子频段的频谱分别使用上述的频率反相器进行反相变换：在每个子频带内将较低的频率移到较高的频段，而将较高的频率移到较低的频段；

所述的分裂点的频率反相器，其分裂点还可以进行调节。

2.实现权利要求1所述方法的加密装置，其特征在于：由两个带有分裂点的频率反相器、密码选择电路、状态控制电路、电话主机、听筒、麦克构成，一个频率反相器设置成发送方式，串接在麦克和电话主机之间，实现频率变换加密功能；另一个设置在接收方式，串接在听筒和电话主机之间，实现频率变换解密功能；密码选择电路的开关与频率反相器A0/A4端连接，选择分裂点确定加密方案；状态控制电路的输出与频率反相器的C/S和LATCH端连接，提供加密或者不加密工作方式控制和其它必要的辅助控制信号。

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