CN103377654A - 语音保密方法、加解密方法及保密设备 - Google Patents
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Abstract
一种语音保密方法，适用于一个加密装置及一个解密装置，加密装置是将一个数字语音信号以一个可变密钥加密并转换为一个扰乱音频信号，解密装置是接收扰乱音频信号并还原出数字语音信号，加密装置发送的扰乱音频信号包括一个变调语音数据及一个与可变密钥相关联的双音多频数据，且可变密钥与变形处理方式也具有关联性；藉此，当解密装置接收扰乱音频信号后，依据扰乱音频信号中的双音多频数据得到可变密钥，并依据可变密钥对应的变形处理方式还原出数字语音信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种语音保密方法及设备，特别是指一种兼具保留语音特征及具有扰乱效果而可以避免移动通讯语音压缩破坏及防止窃听的语音保密方法、加解密方法及保密设备。
背景技术
目前一般用户以移动通讯装置通话时，发话端输入于移动通讯装置的语音会经过适当的压缩后，再由收话端的移动通讯装置解压缩还原。
码激线性预测式(Code excited linear prediction;以下简称CELP)即是常见用于数字语音的主要编码压缩技术，由于计算复杂度低及语音保存品质佳而成为目前语音编码器/语音解码器的核心配置。CELP编码器的相关技术可参考美国第5,414,796号专利案内容。
然而，CELP技术是为了保存数字语音特征而设计，假设希望对于模拟语音信号的通话进行保密，在通话传输过程中不被窃听，而将原始模拟语音信号加上非语音信息成为一个加密信号，由于掺杂非语音信息，此加密信号通过CELP的压缩/解压缩后还原出的语音信号的品质将变差。
因此，需要一种能保留重要的语音特征参数而不会被压缩破坏且可解压缩还原重要的语音特征参数的语音保密方法及设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种兼具保留语音特征及具有扰乱效果而可以避免压缩破坏及防止窃听的语音保密方法、加解密方法及保密设备。
本发明的语音保密方法适用于一个加密装置及一个解密装置，加密装置是将一个数字语音信号以一个可变密钥加密并转换为一个扰乱音频信号，解密装置是接收扰乱音频信号并还原出数字语音信号，其中：加密装置以可变密钥以查表或逻辑运算方式得出对应的一个移调参数，各声学特征数据以移调参数进行转换后得到一个变调语音数据，并以可变密钥为索引自一个双音多频对照表查找或逻辑运算出一个双音多频参数，且于变调语音数据之间交错双音多频数据后得到一个扰乱音频信号；藉此，当解密装置接收扰乱音频信号后，可依据扰乱音频信号中的双音多频数据得到可变密钥，并依据可变密钥对应的调移参数还原出数字语音信号。
本发明的语音加密方法包括下述步骤：将一个数字语音信号以保留语音特征的方式计算出多个声学特征数据；以一个可变密钥以查表或逻辑运算方式得出对应的一个移调参数，各声学特征数据以移调参数进行转换后得到一个变调语音数据；及以可变密钥为索引自一个双音多频对照表查找或逻辑运算出一个双音多频参数，且于变调语音数据之间交错双音多频数据后得到一扰乱音频信号。
本发明的语音加密方法是将数字语音信号切割多个音帧，且各音帧附加相邻的音帧的邻接片段成为扩展音帧，再将所述扩展音帧以保留语音特征的方式计算出多个声学特征数据。
本发明的语音加密方法保留语音特征的方式是将数字语音信号区分成多个不同频带的数据，并以各频带的数据为单位分别经混波至基频及滤波后得到各声学特征数据。
本发明的语音加密方法保留语音特征的方式是将数字语音信号切割成多个音帧，并以各音帧为单位以线性预测法计算得到各声学特征数据。
本发明的语音解密方法包括下述步骤：将一扰乱音频信号分离出一个双音多频数据及一个变调语音数据；基于双音多频数据以逻辑运算或为索引以查表方式得到与双音多频数据相关联的一个移调参数；将变调语音数据依据移调参数进行还原以得到一个声学特征数据；及将声学特征数据进行语音合成处理以输出一个数字语音信号。
本发明的语音解密方法中，语音合成处理是将声学特征数据分别经过不同频带的调移处理后加总得到数字语音信号。
本发明的语音解密方法中，语音合成处理是将声学特征数据以一个线性预测处理计算得到数字语音信号。
本发明的语音保密设备包括一个加密装置，加密装置是接收一个数字语音信号以一个可变密钥加密并转换为一个扰乱音频信号，其中：加密装置包括：一个第一语音分析模块，将数字语音信号以保留语音特征的方式计算出多个声学特征数据；一个第一同步处理模块，电性连接第一语音分析模块，以可变密钥为索引自一个变异对照表查找或逻辑运算出对应的移调参数，且供第一语音分析模块以移调参数对各声学特征数据调整后得到一变调语音数据；及一个第一加密模块，以可变密钥为索引自一个双音多频对照表查找或逻辑运算出一个双音多频参数，且于变调语音数据之间交错双音多频数据后输出扰乱音频信号。
本发明的语音保密设备中，第一同步处理模块具有一个乱码发生器、一个伪随机位序列发生器及一个第一控制器，乱码发生器是依据一个种子产生随机乱码，伪随机位序列发生器依据随机乱码及另一个加密端传送过来的乱数产生可变密钥，第一控制器内建有一个变异对照表，以取自伪随机位序列发生器的可变密钥为索引可以自变异对照表或逻辑运算出查找对应的移调参数。
本发明的语音保密设备中，第一加密模块包括：一个第二控制器，内建一个双音多频对照表，以取自伪随机位序列发生器的可变密钥为索引自双音多频对照表可查找或逻辑运算出对应的双频音；一个双音多频转换器，将双频音转换为对应的双音多频参数；及一个排序控制器，电性连接双音多频转换器并接收双音多频参数，及电性连接差补取样器并接收变调语音数据，并于变调语音数据交错双音多频数据。
本发明语音保密设备的第一实施例中，第一语音分析模块包括多个对应数字语音信号的不同频带进行混波/滤波的混波/滤波器以及多个分别电性连接于各混波/滤波器的差补取样器，各差补取样器随着可变密钥的不同而改变缩减取样数量。
本发明语音保密设备的第二实施例中，第一语音分析模块包括一个线性预测分析器，线性预测分析器输出多个线性预测特征参数，重整控制器依据随着可变密钥的不同而改变的尺度调整参数对各线性预测特征参数进行调整。
本发明的语音保密设备包括一个解密装置，解密装置包括：一个第二同步处理模块，将扰乱音频信号分离出双音多频数据及变调语音数据；一个第二语音分析模块，电性连接第二同步处理模块，基于双音多频数据以查表或逻辑运算方式得出与双音多频数据相关联的移调参数；及一个第二解密模块，电性连接第二同步处理模块及第二语音分析模块，将声学特征数据依据移调参数进行语音合成处理以还原出数字语音信号。
第二同步处理模块具有一个音帧剖析器及一个DTMF解码器，音帧剖析器判断扰乱音频信号中的DTMF音帧传送给DTMF解码器，以及将分离后的变调语音数据传送给第二解密模块。
第二语音分析模块具有一个音调解码器，音调解码器内建一个关联表，且借助关联表可依据双音多频数据直接或间接查找到或逻辑转换出对应的移调参数，然后将移调参数传送给第二解密模块。
本发明的语音保密设备的第一实施例中，第二解密模块具有数个差补取样器、数个混波/滤波器及一个加总器，各差补取样器分别取得来自音帧剖析器的变调语音数据，并利用来自音调解码器的移调参数来还原出数字语音信号。
本发明的语音保密设备的第二实施例中，第二解密模块具有一个线性预测分析器、一个尺度还原控制器及一个线性预测合成器；线性预测分析器取得来自音帧剖析器的变调语音数据，并还原其中的多个线性预测特征参数，尺度还原控制器以来自音调解码器的移调参数调整所述线性预测特征参数后，线性预测合成器以调整后的所述线性预测特征参数配合原来的扰乱音频信号以线性预测合成处理计算得到数字语音信号。
本发明语音保密方法、加解密方法及保密设备的有益效果在于：
1.保密效果佳：加密装置发送的扰乱音频信号包括变调语音数据及双音多频数据，借助可变密钥与双音多频数据及数字语音信号处理成变调语音数据的变形处理方式具有查表或逻辑运算的预定关联，第三者仅能听到不同音调及交错双频音的扰乱语音信号，因此有效防止窃听。
2.系统复杂性低：加密装置只需具有与可变密钥相关联的查表或逻辑运算，解密装置只需配合相应的可变密钥的查表或逻辑运算，无需复杂的系统设计，易于实现。
3.可通过CELP的压缩/解压缩：由于本发明的语音保密方法传送的加密语音信号仍保有语音特性，且掺杂的是双音多频数据，受CELP的压缩/解压缩的影响有限，所以，兼具保留语音特征及具有扰乱效果而可以避免压缩破坏。
附图说明
图1是一系统方块图，显示本发明较佳实施例的语音保密设备包括一个加密装置及一个解密装置；
图2是本发明较佳实施例的语音加密方法的流程图；
图3是一个系统方块图，显示第一实施例的加密装置的相关元件；
图4是第一实施例的数字语音信号的格式及扰乱音频信号的格式的示意图；
图5是本发明较佳实施例的语音解密方法的流程图；
图6是一个系统方块图，显示第一实施例的解密装置的相关元件；
图7是一个系统方块图，显示第二实施例的加密装置的相关元件；
图8是第二实施例的数字语音信号的格式及扰乱音频信号的格式的示意图；
图9是一个系统方块图，显示第二实施例的解密装置的相关元件。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：
要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的附图标记来表示。另外，在介绍本发明的较佳实施例之前需声明的是，本发明的实施范围可以是设计为软件(如：使用于智能型平台)、硬件(如：ASIC及相关电子电路)、固件(如：微处理器、数字信号处理器)，或前述软件/硬件/固件的组合形式，均属于本发明技术可实施的范畴；另外，除了本实施例所提的查表方式找出相关参数，替代方案也可利用预定的逻辑运算(如：XOR)出所需参数，因此，无论是查表或逻辑运算均为本发明技术可实施的范畴。
参阅图1，本发明较佳实施例的语音保密设备100包括一个加密装置1及一个解密装置5，加密装置1配合一个语音输入模块11(如：麦克风)及一个音讯发送装置21使用，解密装置5是接收音讯发送装置21传送的输出信号且配合一个音讯接收装置22及一个供用户聆听的语音输出模块54(如：耳机、扬声器、喇叭、扩音器等)使用。详细元件介绍如下。
加密装置1具有一个第一数字信号处理器13及一个第一传输模块14；第一传输模块14是有线/无线发送模块，可将输出信号传送给音讯发送装置21。
本实施例中，音讯发送装置21及音讯接收装置22是可通过WCDMA、CDMA2000或GSM等蜂巢式无线通讯方式彼此传递信号的移动通讯装置，或是以有线电话的型式，如市话等，皆属于本发明的范畴。
加密装置1的第一数字信号处理器13具有一个模拟/数字转换器131、一个第一同步处理模块132、一个第一加密模块133，及一个第一语音分析模块121，各元件介绍如下。
模拟/数字转换器131将来自语音输入模块11的模拟信号模拟/数字转换为数字语音信号，再分别供给第一同步处理模块132及第一语音分析模块121；第一同步处理模块132以一个密钥(其来源是例如：通话方通过语音输入模块11输入)以查表或逻辑运算方式得出对应的一个移调参数。
第一语音分析模块121电性连接模拟/数字转换器131及第一同步处理模块132，将数字语音信号以保留语音特征的方式计算出多个声学特征数据，且利用第一同步处理模块132的移调参数对各声学特征数据调整后得到一个变调语音数据并提供给第一加密模块133。
第一加密模块133以来自第一同步处理模块132的可变密钥为索引自一个双音多频（Dual-Tone Multi-Frequency,简称DTMF）对照表查找或逻辑运算出一个双音多频参数，且于变调语音数据交错双音多频数据后输出扰乱音频信号；然后，通过第一传输模块14传送给音讯发送装置21。
本发明的语音保密方法的特点在于，扰乱音频信号内容包括一个变调语音数据及一个双音多频数据，两者的意义如表1所示。
表1
传统的电话系统中，双音多频是电话机与交换机之间的一种用户信令，通常用于发送拨号键盘的号码，双音多频的信号包括一个低频及一个高频的正弦信号组合，例如”7”相当于852赫兹和1209赫兹，当交换机收到就可以解码这些频率组合并确定所对应的按键。
如表2所示，以制式的按键音为例，双音多频信号定义有16种双频音。
表2
除了如表2的16种双频音种类，本发明在实际应用时，亦可以使用自订的双频多音格式，只要是包括一个低频及一个高频的正弦信号组合，因此可表示更多种双频音来分别关联出不同的音频变形处理方式，而音频变形处理方式可以是例如：频率位置、相位改变或振幅大小，借助可变密钥与双音多频数据及变形处理方式具有查表或逻辑运算的预定关联；如此一来，当解密装置5接收扰乱音频信号后，依据扰乱音频信号中的双音多频数据得到可变密钥，然后依据可变密钥对应的变形处理就可还原出数字语音信号。
解密装置5具有一个接收音讯接收装置22的输出信号的第二传输模块51及一个第二数字信号处理器53，然后配合语音输出模块54(如：耳机、扬声器、喇叭、扩音器等)供用户聆听解密后的信号。
第二数字信号处理器53具有一个搭配第一同步处理模块132使双方能同步加解密的第二同步处理模块531、一个第二解密模块532、一个数字/模拟转换器533及一个第二语音分析模块521；双方同步的方式是例如：电话接通后，第二同步处理模块531会将一个乱数作为共同密钥传送给第一同步处理模块132，或由第一同步处理模块132将一个乱数作为共同密钥传送给第二同步处理模块531亦可，也就是双方会先进行密钥交换的过程，当双方加解密得以同步后，才会开始对于后续的语音通话进行语音分析及加解密。
第二同步处理模块531将扰乱音频信号分离出双音多频数据及变调语音数据，且基于双音多频数据以查表或逻辑运算方式得出与双音多频数据相关联的移调参数；第二语音分析模块521电性连接第二同步处理模块531及第二解密模块532，，基于双音多频数据以查表或逻辑运算方式得出与双音多频数据相关联的移调参数；接着，由第二解密模块532将变调语音数据依据移调参数进行语音合成处理以还原出数字语音信号，最后，经数字/模拟转换器533转换成模拟信号予语音输出模块54。
参阅图2及图3，以下介绍本发明的第一实施例的语音加密方法及相关元件的动作原理。
<步骤S30>设定一个密钥，其实现技术为：如图3的第一同步处理模块132具有一个乱码发生器211、一个伪随机位序列发生器(Pseudo-Random BitSequencer；简称PBRS)212及一个第一控制器213；本实施例的乱码发生器211是依据来自通话方的一个乱数作为种子(seed)以产生随机乱码，伪随机位序列发生器212依据随机乱码产生本发明方法所需的可变密钥，由于此为本领域熟知技术者能轻易得知且非本发明重点，在此不多作介绍。
<步骤S31>将数字语音信号以保留语音特征的方式计算出多个声学特征数据，其实现技术为：如图3的第一语音分析模块121包括个一预处理器320、二个对应数字语音信号的不同频带(人声可发出的频带范围如：0至1.5K赫兹，及1.5K至3K赫兹)进行混波/滤波的混波/滤波器(Mixer & Filter)321、321’，以及二个分别电性连接于各混波/滤波器321、321’的差补取样器(Interpolator)322、322’。
参阅图4，为了确保语音品质，在图3的各混波/滤波器321、321’之前，本实施例的预处理器320先将数字语音信号401切割多个音帧，例如：第一音帧(How)、第二音帧(are)及第三音帧(you)，且将各音帧附加相邻的音帧的邻接片段成为扩展音帧，例如：第一扩展音帧(Howa)、第二扩展音帧(arey)及第三扩展音帧(you_)，再将所述扩展音帧以保留语音特征的方式计算出多个声学特征数据，也就是接续以混波/滤波器321、321’分别将二个频带的信号混波至基频并滤除噪声，以及差补取样器322、322’进行后续的缩减取样(downsampling)处理。
<步骤S32>以可变密钥为索引自变异对照表查找对应的移调参数，其实现技术为：在图3的第一控制器213内建有一变异对照表，以取自伪随机位序列发生器212的可变密钥为索引可以自变异对照表查找对应的一个移调参数，本实施例中采用的移调参数即是一个缩减取样参数，利用此缩减取样参数就可控制差补取样器322、322’的取样数量。
<步骤S33>各声学特征数据以移调参数进行转换后得到一个变调语音数据，其实现技术为：在图3的各差补取样器322、322’随着可变密钥的不同而改变取自混波/滤波器321、321’的信号的缩减取样数量，因为取样数量越少会使得音调变高，所以经过差补取样后的音调高低会随时间不同改变。
<步骤S34>以可变密钥为索引自双音多频对照表查找双音多频参数，其实现技术为：在图3的第一加密模块133包括一个第二控制器331、一个双音多频转换器332及一个排序控制器(Sample Sequencer)333，第二控制器331内建一个双音多频对照表，以取自伪随机位序列发生器212的可变密钥为索引自双音多频对照表可查找对应的双频音，双音多频转换器332可将双频音转换为对应的双音多频参数。
<步骤S35>于变调语音数据之间交错双音多频数据后得到扰乱音频信号，其实现技术为：在图3的排序控制器333电性连接双音多频转换器332及电性连接差补取样器322、322’，并接收双音多频参数及接收变调语音数据，且将变调语音数据交错双音多频数据后输出扰乱音频信号，此时，第三者拦截监听扰乱音频信号时，仅能听到音调忽高忽低的杂音及交错双频音的无法分辨的声音。
再参阅图4，为了加速后续还原的处理效能，扰乱音频信号402的格式是每个加密音帧有两个复本，每个加密音帧的内容是包括各音帧附加相邻的音帧的邻接片段而成的扩展音帧内容，且各加密音帧之间交错DTMF音帧，此方式也是因为经过缩减取样后的数据量变少，必须填补以和未加密的原始数字语音信号401的数据量不至相差太多，也可避免还原时遗失数据。
参阅图5及图6，以下介绍本发明的第一实施例的语音解密方法及相关元件的动作原理。
<步骤S61>将一扰乱音频信号分离出一双音多频数据及一变调语音数据，其实现技术为：在图6的第二同步处理模块531具有一个音帧剖析器(FrameParser)61及一个DTMF解码器62，音帧剖析器61可判断扰乱音频信号中的DTMF音帧的位置信息(此供区分DTMF音帧的位置信息在如图3的排序控制器333形成DTMF音帧格式时即可加入)，然后音帧剖析器61将DTMF音帧数据分离出来传送给DTMF解码器62，DTMF解码器62解码DTMF音帧数据为双音多频数据，分离DTMF音帧数据后的信号即为变调语音数据内容。
<步骤S62>基于双音多频数据自关联表查找与双音多频数据相关联的一个移调参数，其实现技术为：在图6的第二语音分析模块521具有一个音调解码器63，音调解码器63内建一个关联表，且借助关联表可依据双音多频数据直接或间接查找到或逻辑转换出对应的移调参数，然后将其传送给第二解密模块532；其中，直接查找的方式是对号查表，间接查找的方式是利用跳号查表且跳号的规律可依需求设计，逻辑转换则是用预定的逻辑运算子进行换算。
<步骤S63>将变调语音数据依据移调参数进行还原以得到声学特征数据，其实现技术为：在图6的第二解密模块532具有二个差补取样器64、65’、二个混波/滤波器65、65’及一个加总器66，各差补取样器64、65’分别取得来自音帧剖析器61的变调语音数据，并利用来自音调解码器63的移调参数(本实施例为缩减取样参数)来还原出正确的取样信号。
<步骤S64>将声学特征数据进行语音合成处理以还原出数字语音信号，其实现技术为：在图6的第二解密模块532将各差补取样器64、65’输出的取样信号经过混波/滤波器65、65’重建出不同频带的音声信号，最后由加总器66输出加总两个频带的数字语音信号。
需补充说明的是，第一实施例虽然以两个频带为例进行说明，但是也可将人声可发出的频带范围区分为更多个(如：N个)频带分别进行处理，不以本实施例所述的两个(N=2)频带为限制。
以下介绍本发明的第二实施例的语音加密方法及相关元件的动作原理。
参阅图7，第二实施例的第一同步处理模块132’及第一加密模块133’的运作原理与第一实施例的第一同步处理模块132及第一加密模块133的运作原理(如图3)大致相同。
与第一实施例类似的是：第一控制器213内建有一个变异对照表，以取自伪随机位序列发生器212的可变密钥为索引可以自变异对照表查找对应的一个移调参数，相类似的元件及相关原理在此不重复说明。
第二实施例不同于第一实施例的技术为：第一语音分析模块121’包括一个线性预测(LP)分析器71及一个重整控制器72及一个线性预测合成器(Synthesis)73，线性预测分析器71输出多个线性预测特征参数，如：音调、线性预测系数、增益值、线频谱对(LSP)参数及线频谱频率(LSF)参数等，线性预测系数是例如一个全极滤波器1/A(z)的系数，线频谱对或线频谱频率是用于音声信号的量化及/或熵编码，由于所述参数为现有技术，在此不详细介绍其原理；此外，本实施例中采用的移调参数是一个尺度调整(scaling)参数，重整控制器72依据随着可变密钥的不同而改变的尺度调整参数对各线性预测特征参数进行调整。其方式是：重整控制器72将取自线性预测分析器71的所述声学特征数据参数，配合尺度调整参数经过尺度重整(scaling)计算后，由线性预测合成器73再利用尺度重整计算后的所述声学特征数据合成变调语音数据。
排序控制器333电性连接双音多频转换器332及电性连接线性预测合成器73，可接收双音多频参数及变调语音数据，并且将变调语音数据交错双音多频数据后输出扰乱音频信号，此时，第三者拦截监听扰乱音频信号时，就会听到杂音交错双频音的无法分辨的声音。
参阅图8，为了确保语音品质，在如图7的线性预测分析器71之前，可先将数字语音信号801切割多个音帧，例如：第一音帧(How)、第二音帧(are)及第三音帧(you)，且将各音帧附加相邻的音帧的邻接片段成为扩展音帧，例如：第一扩展音帧(Howa)、第二扩展音帧(arey)及第三扩展音帧(you_)，再将所述扩展音帧以保留语音特征的方式计算出多个声学特征数据，也就是接续以线性预测分析器71进行后续的处理。另外，每个加密音帧加上DTMF音帧，可以补足传送扰乱音频信号802所需的数据量，因此扰乱音频信号802和未加密的原始数字语音信号801的数据量不至相差太多。
参阅图9，除了第二解密模块532’以外，第二实施例的内部元件(如：第二语音分析模块521’、第二同步处理模块531’)及原理与第一实施例的第二语音分析模块521、第二同步处理模块531大致相同，相类似的元件及相关原理在此不重复说明。
第二实施例不同于第一实施例的解密方式为：第二解密模块532’具有一个线性预测分析器81、一个尺度还原控制器82及一个线性预测合成(LPSynthesis)器83；线性预测分析器81取得来自音帧剖析器61的变调语音数据，并还原其中的多个线性预测特征参数，如：音调、线性预测系数、增益值、线频谱对(LSP)参数及线频谱频率(LSF)参数等，线性预测系数是例如一个全极滤波器1/A(z)的系数，线频谱对或线频谱频率是用于音声信号的量化及/或熵编码，由于所述参数为现有技术，在此不详细介绍其原理；然后，尺度还原控制器82以来自音调解码器的移调参数调整所述线性预测特征参数，最后，由线性预测合成器83以调整后的所述线性预测特征参数配合原来的扰乱音频信号以线性预测合成处理计算得到数字语音信号，由于如何利用相关参数还原语音信号为熟知语音处理技术者易于得知且为现有技术，在此不详细介绍其原理。
综上所述，本发明的语音保密方法、加解密方法及语音保密设备100的功效在于：
1.保密效果佳：加密装置1发送的扰乱音频信号包括变调语音数据及双音多频数据，借助可变密钥与双音多频数据及数字语音信号处理成变调语音数据的变形处理方式具有查表或逻辑运算的预定关联，第三者仅能听到不同音调及交错双频音的扰乱语音信号，因此有效防止窃听。
2.系统复杂性低：加密装置1只需具有与可变密钥相关联的查表或逻辑运算，解密装置5只需配合相应的可变密钥的查表或逻辑运算，无需复杂的系统设计，易于实现。
3.可通过CELP的压缩/解压缩：由于本发明的语音保密方法传送的加密语音信号仍保有语音特性，且掺杂的是双音多频数据，受CELP的压缩/解压缩的影响有限，所以，兼具保留语音特征及具有扰乱效果而可以避免压缩破坏，故确实能达成本发明的目的。
应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (18)
1.一种语音保密方法，适用于一个加密装置及一个解密装置，加密装置是将一个数字语音信号以一个可变密钥加密并转换为一扰乱音频信号，解密装置是接收扰乱音频信号并还原出数字语音信号，其特征在于：所述的加密装置以可变密钥以查表或逻辑运算方式得出对应的一个移调参数，各声学特征数据以移调参数进行转换后得到一个变调语音数据，并以可变密钥为索引自一个双音多频对照表查找或逻辑运算出一个双音多频参数，且于变调语音数据之间交错双音多频数据后得到一个扰乱音频信号；藉此，当解密装置接收扰乱音频信号后，可依据扰乱音频信号中的双音多频数据得到可变密钥，并依据可变密钥对应的调移参数还原出数字语音信号
2.一种语音加密方法，其特征在于：所述的语音加密方法包括下述步骤：
(a)将一个数字语音信号以保留语音特征的方式计算出多个声学特征数据；
(b)以一个可变密钥以查表或逻辑运算方式得出对应的一个移调参数，各声学特征数据以移调参数进行转换后得到一个变调语音数据；及
(c)以可变密钥为索引自一个双音多频对照表查找或逻辑运算出一个双音多频参数，且于变调语音数据之间交错双音多频数据后得到一个扰乱音频信号
3.依据权利要求2所述的语音加密方法，其特征在于：步骤(a)是将数字语音信号切割多个音帧，且各音帧附加相邻的音帧的邻接片段成为扩展音帧，再将所述扩展音帧以保留语音特征的方式计算出多个声学特征数据。
4.如权利要求3所述的语音加密方法，其特征在于：步骤(a)的保留语音特征的方式是将数字语音信号区分成多个不同频带的数据，并以各频带的数据为单位分别经混波至基频及滤波后得到各声学特征数据。
5.如权利要求3所述的语音加密方法，其特征在于：步骤(a)的保留语音特征的方式是将数字语音信号切割成多个音帧，并以各个音帧为单位以线性预测法计算得到各声学特征数据参数，将所述声学特征数据参数经过尺度重整计算后，再利用尺度重整计算后的所述声学特征数据合成扰乱音频信号。
6.一种语音解密方法，其特征在于：所述的语音解密方法包括下述步骤：
(a)将一个扰乱音频信号分离出一个双音多频数据及一个变调语音数据；
(b)基于双音多频数据以查表或逻辑运算方式得出与双音多频数据相关联的一个移调参数；
(c)将变调语音数据依据移调参数进行还原以得到一个声学特征数据；及
(d)将声学特征数据进行语音合成处理以输出一个数字语音信号。
7.如权利要求6所述的语音解密方法，其特征在于：步骤(d)的语音合成处理是将声学特征数据分别经过不同频带的调移处理后加总得到数字语音信号。
8.如权利要求6所述的语音解密方法，其特征在于：步骤(d)的语音合成处理是将还原后的所述声学特征数据以线性预测合成处理计算得到数字语音信号。
9.一种语音保密设备，包括一个加密装置，其特征在于：加密装置是接收一个数字语音信号以一个可变密钥加密并转换为一个扰乱音频信号，加密装置包括：
一个第一语音分析模块，将数字语音信号以保留语音特征的方式计算出多个声学特征数据；
一个第一同步处理模块，电性连接第一语音分析模块，以可变密钥为索引自一个变异对照表查找或逻辑运算出对应的移调参数，且供第一语音分析模块以移调参数对各声学特征数据调整后得到一个变调语音数据；及
一个第一加密模块，以可变密钥为索引自一个双音多频对照表查找或逻辑运算出一个双音多频参数，且于变调语音数据之间交错双音多频数据后输出扰乱音频信号。
10.如权利要求9所述的语音保密设备，其特征在于：第一同步处理模块具有一个乱码发生器、一个伪随机位序列发生器及一个第一控制器，乱码发生器是依据一个种子产生随机乱码，伪随机位序列发生器依据随机乱码产生可变密钥，第一控制器内建有一个变异对照表，以取自伪随机位序列发生器的可变密钥为索引可以自变异对照表查找或逻辑运算出对应的移调参数。
11.如权利要求9所述的语音保密设备，其特征在于：第一加密模块包括：
一个第二控制器，内建一个双音多频对照表，以取自伪随机位序列发生器的可变密钥为索引自双音多频对照表可查找或逻辑运算出对应的双频音；
一个双音多频转换器，将双频音转换为对应的双音多频参数；及
一个排序控制器，电性连接双音多频转换器并接收双音多频参数，及电性连接差补取样器并接收变调语音数据，并于变调语音数据交错双音多频数据。
12.如权利要求9所述的语音保密设备，其特征在于：第一语音分析模块包括多个对应数字语音信号的不同频带进行混波/滤波的混波/滤波器以及多个分别电性连接于各混波/滤波器的差补取样器，各差补取样器随着可变密钥的不同而改变缩减取样数量。
13.如权利要求9所述的语音保密设备，其特征在于：第一语音分析模块包括一个线性预测分析器，线性预测分析器输出多个线性预测特征参数，重整控制器依据随着可变密钥的不同而改变的尺度调整参数对各线性预测特征参数进行调整。
14.一种语音保密设备，包括一个解密装置，其特征在于：解密装置包括：
一个第二同步处理模块，将扰乱音频信号分离出双音多频数据及变调语音数据；
一个第二语音分析模块，电性连接第二同步处理模块，基于双音多频数据以查表或逻辑运算方式得出与双音多频数据相关联的移调参数；及
一个第二解密模块，电性连接第二同步处理模块及第二语音分析模块，将变调语音数据依据移调参数进行语音合成处理以还原出数字语音信号。
15.如权利要求14所述的语音保密设备，其特征在于：第二语音分析模块具有一个音调解码器，音调解码器内建一个关联表，且借助关联表可依据双音多频数据直接或间接查找到或逻辑转换出对应的移调参数，然后将移调参数传送给第二解密模块。
16.如权利要求14所述的语音保密设备，其特征在于：第二同步处理模块具有一个音帧剖析器及一个DTMF解码器，音帧剖析器判断并分离出扰乱音频信号中的DTMF音帧数据传送给DTMF解码器，音帧剖析器分离DTMF音帧数据后的信号即为变调语音数据内容，并将变调语音数据传送给第二解密模块，DTMF解码器解码DTMF音帧数据为双音多频数据。
17.如权利要求14所述的语音保密设备，其特征在于：第二解密模块具有数个差补取样器、数个混波/滤波器及一个加总器，各差补取样器分别取得变调语音数据，并利用来自音调解码器的移调参数来还原出数字语音信号。
18.如权利要求14所述的语音保密设备，其特征在于：第二解密模块具有一个线性预测分析器、一个尺度还原控制器及一个线性预测合成器；线性预测分析器取得变调语音数据，并还原其中的多个线性预测特征参数，尺度还原控制器以来自音调解码器的移调参数调整所述线性预测特征参数后，线性预测合成器以调整后的所述线性预测特征参数配合原来的扰乱音频信号以线性预测合成处理计算得到数字语音信号。
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