CN104954951A - 一种具有语音加密功能的蓝牙耳机及其语音加密方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有语音加密功能的蓝牙耳机及其语音加密方法，所述蓝牙耳机包括蓝牙控制电路、同步信号编码器、同步信号解码器、语音加密电路和按键管理电路，所述同步信号编码器、同步信号解码器、语音加密电路、按键管理电路均与所述蓝牙控制电路连接。所述蓝牙耳机的语音加密方法同时包括模拟语言加密、同步加密和动态加密的过程。本发明的具有语音加密功能的蓝牙耳机及其语音加密方法具有的保密性强、同步性高、使用便捷性好、适用性广和成本低廉的特点。
Description
技术领域
本发明涉及蓝牙耳机技术领域，具体是指一种具有语音加密功能的蓝牙耳机及其语音加密方法。
背景技术
近年来，随着通讯技术的发展，蓝牙耳机作为外置配件在手机通讯中越来越普及，随之带来的如何对通话内容进行保密避免外泄也越来越引起关注。为了提高蓝牙耳机的保密功能，一般采用外置配件或内置芯片的方式，但是均存在一定程度的问题。
以外置的手机配件为例，将语音数据加密，然后通过有线或者无线的方式传送给手机，接下来再通过移动通讯网络的数据通道发送给对方。同样的，对方也使用外置配件设备来解密并播放语音。但是此种方式在一次通话中无法动态更换密钥，更不能使通话一段时间后的双方密钥同步切换，不产生噪音。因为如果使用动态切换加密密钥的方法，又会产生一个新的问题，在动态切换时，通话双方切换的时间需要与语音传递的过程相同步，否则会有语音时间错位造成的杂音或者听到短暂的无法解密的语音。这个问题的产生是因为语音在移动通讯网络中的传递是需要时间的，而且这个所需的延迟时间在不同地域的网络之间并不相同，在一次通话过程中延迟的长度也会有变化，如果采用定时切换加密频点的办法，会导致已经发出的加密信号尚在传递中并未到达之前，接收端就已经切换完成了，使得语音解密错误；而且随着通话时长的推移，这个解密错误的时间长度也不断变化，带来的现象就是会不停的听到一些由于解密错误造成的噪音和杂音。
同时，采用此种方式如果将语音加密后，通过 2G 的语音通道（GSM、CDMA）来传递，困难比较大，很难成功，主要原因是：加密后的语音如果被对方收到后需要解密，解密成功的前提是语音数据内容保持原样不能有大的改变。然而当加密语音传递过程中，经过了 GSM/CDMA 网络自身的编码和解码算法的处理，而这些编码和解码算法本身是有损的，因此对方接收到的语音数据与原始加密数据是有很大变化的，而且这种变化在不同时间段是有不同效果的，因此想要解密并恢复原样是不可能的。
此外，此种方式利用数据通道来传输加密语音数据，这种方式首先与普通人拨打和接听电话的习惯过程有很大的差别，使用起来会有很多不便。最主要的是，固定的加密密钥一旦被窃密者掌握，就会造成所有通话泄密和所有设备失效，不得不重新设计。
以内置芯片为例，如果采用的是修改手机软硬件的方法来达到加密通话的目的，那么很多用户自己手上的手机就不能使用，而要重新采购特定的手机才可以，这回带来很多资金上的问题，用户一般很难接受，存在较大的推广难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有语音加密功能的蓝牙耳机及其语音加密方法，具有的保密性强、同步性高、使用便捷性好、适用性广和成本低廉的特点。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种具有语音加密功能的蓝牙耳机，包括蓝牙控制电路、同步信号编码器、同步信号解码器、语音加密电路和按键管理电路，所述同步信号编码器、同步信号解码器、语音加密电路、按键管理电路均与所述蓝牙控制电路连接。所述语音加密电路实现对通话内容的模拟语音加密；所述同步信号解码器和同步信号编码器实现蓝牙耳机的同步加密过程；所述按键管理电路开启频点的切换实现切换加密过程。在实际使用过程中，通话开启后，首先通过语音加密电路实现模拟语音加密，然后通过同步信号编码器对自身说话的内容形成同步信号进行同步加密发送，同步信号解码器把接收到的发自对方的通话内容的同步信号进行同步解码输出。在同步加密过程中，根据加密需要，通过按键管理电路开启切换加密过程，实时切换频点，在频点切换后按照同步加密过程进行重新实时同步加密，进一步保证通话内容的安全性。而且，在加密的过程中，实时性强，同步性高，有效避免时间不同步对通话内容造成的影响。而且，所述蓝牙耳机的使用非操作非常简单，无需对手机硬件进行改装，具有较强的适用性，加之蓝牙耳机集成的功能模块数量少，逻辑电路简单，有效降低了产品的制造成本。
优选地，所述蓝牙耳机还包括SPK喇叭电路、语音输入MIC电路，所述SPK喇叭电路、语音输入MIC电路同时与所述蓝牙控制电路连接。通过SPK喇叭电路，可以实时把解码后的同步信号进行输出；通过输入MIC电路，可以实时把语音信号实时输入进行编码后形成同步信号向外传送。
优选地，所述蓝牙耳机还包括射频模块和接收天线，所述射频模块、接收天线均与所述蓝牙控制电路连接。
一种应用于具有语音加密功能的蓝牙耳机的语音加密方法，包括以下处理过程；
a、模拟语音加密：通话开始后，通讯双方通过语音加密电路把各自的语音进行了模拟语音加密后才发送给对方。加密后的语音通道在逻辑包括两个加密通道：一个是从A加密发给B解密的通道；另一个是B加密后发给A去解密的通道。所述两个通道中的语音是各自独立发送接收的，同时也是各自独立同步的；通过采用独立同步，不同的时间去各自完成同步工作的，这样可以极大提高保密能力。
b、同步加密：所述蓝牙耳机均内置相同的加密算法，双方作为两个通道的同步发起者通过计算得到下一次各自发起同步开始的时间。两个通道的发送端负责发起同步过程，当到达同步开始时间时，发射端把基于音频的通过同步信号编码器同步信号发出；接收端接收到信号后，进行识别，蓝牙控制电路判断是否为所需要的同步信号，如果是的话，同步信号解码器解密算法使用密钥参数切换到对方要求的值。完成了一个语音通道的同步，后续接收到的语音使用新的加密密钥解密。采用基于音频的信号，直接利用手机移动通讯网络传递，避免被GSM网络或者CDMA网络等的编码算法过滤或者部分破坏而导致接收方无法识别进而产生造成同步失败的情况。通过同步加密过程，完成了一个语音通道的同步，后续接收到的语音可以使用新的加密密钥解密，完全不会造成声音的解密错误。
c、动态加密：根据需要通过按键管理电路开启动态加密过程，按键切换动态加密过程中通道的同步也是执行上述第b步的过程，在通话中不停的切换模拟语音加密频点，可以在通话中不停的切换模拟语音加密频点，而不会随着网络延迟和时间推移带来各种解密错误。
优选地，所述模拟语音加密是基于倒频方式实现的，首先使用滤波装置将语音音频范围切分为N个子频带，当选择其中一个切分点作为加密频点时，以这个频点作为中心频点，其它频点的频率都被修改为与中心频点频率绝对差值一致的对称频带的频率，然后使用混音器或加法运算器把所有子频带再次混合；当接收方收到加密语音后，根据同样的原理，再次通过把置乱频点的频率都被修改为与中心频点频率绝对差值一致的对称频带的频率。
优选地，所述动态加密是采用倒频的方式实现，首先使用滤波装置将语音音频范围切分为N个子频带，根据通讯的时间参数选择其中一个切分点作为加密频点时，以这个频点作为中心频点，其它频点的频率都被修改为与中心频点频率绝对差值一致的对称频带的频率，然后使用混音器或加法运算器把所有子频带再次混合，当接收方收到加密语音后，根据同样的原理和时间参数，找到正确的中心频点，再次通过把置乱频点的频率都被修改为与中心频点频率绝对差值一致的对称频带的频率，即把语音恢复到正常的状态。
优选地，所述语音通道为基于2G通讯的GSM网络或基于3G通讯的WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA网络或基于4G通讯的TD-LTE、FDD-LTE网络的的语音信道。
优选地，所述加密算法包括国密3算法和哈希算法，集成多种算法，实时切换，进一步保证蓝牙耳机的保密功能。
优选地，所述同步信号的信号类型为DTMF、FSK或MSK。在实际使用的过程中，可以根据使用需要灵活选用不同的信号类型。
优选地，所述同步信号编码器的芯片型号为MT8880，所述同步信号解码器的芯片信号为MT8880或MT88870。
本发明的有益效果是：
第一、保密性强，通过在蓝牙耳机使用同时包括模拟语音加密、同步加密和动态加密的语音加密方法，多种加密方式集成，不同加密算法切换，实时切换频点，有效保证了通话内容的保密性；
第二、同步性高，蓝牙耳机的语音语音加密方法通过采用同步信号编码器和同步信号解码器，实时双逻辑通道信号编码解密和解码，频点实时切换，时间同步性高，有效保证了通话过程中的同步性；
第三、使用便捷性好，采用本发明语音加密方法的语音加密蓝牙耳机，用户的手机以及号码都可以不变，在需要语音加密时，只要连接此蓝牙耳机并通过按键，操作进入加密模式即可，有效简化操作使用过程。
第四、通用性广，采用语音加密方法仅需要在蓝牙耳机上进行优化设计，可以满足所有具有蓝牙功能的手机使用，无需对手机进行改装内置安全芯片即可实现保密通话，具有较强的通用性；
第五、成本低廉，所述蓝牙耳机集成的功能模块均为常规功能模块，逻辑电路设计简单，有效降低产品的制造成本。
附图说明
图1为本发明一种具有语音加密功能的蓝牙耳机的原理框图；
图2为本发明一种具有语音加密功能的蓝牙耳机语音加密方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明产品作进一步详细的说明。
如图1所示，一种具有语音加密功能的蓝牙耳机，包括蓝牙控制电路、同步信号编码器、同步信号解码器、语音加密电路和按键管理电路，所述同步信号编码器、同步信号解码器、语音加密电路、按键管理电路均与所述蓝牙控制电路连接。
所述蓝牙耳机还包括SPK喇叭电路、语音输入MIC电路，所述SPK喇叭电路、语音输入MIC电路同时与所述蓝牙控制电路连接。
所述蓝牙耳机还包括射频模块和接收天线，所述射频模块、接收天线均与所述蓝牙控制电路连接。所述同步信号编码器的芯片型号为MT8880，所述同步信号解码器的芯片信号为MT8880或MT88870。
如图2所示，一种应用于具有语音加密功能的蓝牙耳机的语音加密方法，包括以下处理过程；
a、模拟语音加密：通话开始后，通讯双方通过语音加密电路把各自的语音进行了模拟语音加密后才发送给对方。加密后的语音通道在逻辑包括两个加密通道：一个是从A加密发给B解密的通道；另一个是B加密后发给A去解密的通道。所述两个通道中的语音是各自独立发送接收的，同时也是各自独立同步的；
b、同步加密：所述蓝牙耳机均内置相同的加密算法，双方作为两个通道的同步发起者通过计算得到下一次各自发起同步开始的时间。两个通道的发送端负责发起同步过程，当到达同步开始时间时，发射端把基于音频的通过同步信号编码器同步信号发出；接收端接收到信号后，进行识别，蓝牙控制电路判断是否为所需要的同步信号，如果是的话，同步信号解码器解密算法使用密钥参数切换到对方要求的值。完成了一个语音通道的同步，后续接收到的语音使用新的加密密钥解密；
c、动态加密：根据需要通过按键管理电路开启动态加密过程，按键切换动态加密过程中通道的同步也是执行上述第b步的过程，在通话中不停的切换模拟语音加密频点。
所述模拟语音加密是基于倒频方式实现的，首先使用滤波装置将语音音频范围切分为N个子频带，当选择其中一个切分点作为加密频点时，以这个频点作为中心频点，其它频点的频率都被修改为与中心频点频率绝对差值一致的对称频带的频率，然后使用混音器或加法运算器把所有子频带再次混合；当接收方收到加密语音后，根据同样的原理，再次通过把置乱频点的频率都被修改为与中心频点频率绝对差值一致的对称频带的频率。
所述动态加密是采用倒频的方式实现，首先使用滤波装置将语音音频范围切分为N个子频带，根据通讯的时间参数选择其中一个切分点作为加密频点时，以这个频点作为中心频点，其它频点的频率都被修改为与中心频点频率绝对差值一致的对称频带的频率，然后使用混音器或加法运算器把所有子频带再次混合，当接收方收到加密语音后，根据同样的原理和时间参数，找到正确的中心频点，再次通过把置乱频点的频率都被修改为与中心频点频率绝对差值一致的对称频带的频率，即把语音恢复到正常的状态。
所述语音通道为基于2G通讯的GSM网络或基于3G通讯的WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA网络或基于4G通讯的TD-LTE、FDD-LTE网络的的语音信道。
所述加密算法包括国密3算法和哈希算法。
所述同步信号的信号类型为DTMF、FSK或MSK。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有语音加密功能的蓝牙耳机，其特征在于：包括蓝牙控制电路、同步信号编码器、同步信号解码器、语音加密电路和按键管理电路，所述同步信号编码器、同步信号解码器、语音加密电路、按键管理电路均与所述蓝牙控制电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有语音加密功能的蓝牙耳机，其特征在于：所述蓝牙耳机还包括SPK喇叭电路、语音输入MIC电路，所述SPK喇叭电路、语音输入MIC电路同时与所述蓝牙控制电路连接。
3.根据权利要求1所述的一种具有语音加密功能的蓝牙耳机，其特征在于：所述蓝牙耳机还包括射频模块和接收天线，所述射频模块、接收天线均与所述蓝牙控制电路连接。
4.一种应用于权利要求1～3所述具有语音加密功能的蓝牙耳机的语音加密方法，其特征在于包括以下处理过程；
a、模拟语音加密：通话开始后，通讯双方通过语音加密电路把各自的语音进行了模拟语音加密后才发送给对方；加密后的语音通道在逻辑包括两个加密通道：一个是从A加密发给B解密的通道；另一个是B加密后发给A去解密的通道；所述两个通道中的语音是各自独立发送接收的，同时也是各自独立同步的；
b、同步加密：所述蓝牙耳机均内置相同的加密算法，双方作为两个通道的同步发起者通过计算得到下一次各自发起同步开始的时间；两个通道的发送端负责发起同步过程，当到达同步开始时间时，发射端把基于音频的通过同步信号编码器同步信号发出；接收端接收到信号后，进行识别，蓝牙控制电路判断是否为所需要的同步信号，如果是的话，同步信号解码器解密算法使用密钥参数切换到对方要求的值；完成了一个语音通道的同步，后续接收到的语音使用新的加密密钥解密；
c、动态加密：根据需要通过按键管理电路开启动态加密过程，按键切换动态加密过程中通道的同步也是执行上述第b步的过程，在通话中不停的切换模拟语音加密频点。
5.根据权利要求4所述的语音加密方法，其特征在于：所述模拟语音加密是基于倒频方式实现的，首先使用滤波装置将语音音频范围切分为N个子频带，当选择其中一个切分点作为加密频点时，以这个频点作为中心频点，其它频点的频率都被修改为与中心频点频率绝对差值一致的对称频带的频率，然后使用混音器或加法运算器把所有子频带再次混合；当接收方收到加密语音后，根据同样的原理，再次通过把置乱频点的频率都被修改为与中心频点频率绝对差值一致的对称频带的频率。
6.根据权利要求5所述的语音加密方法，其特征在于：所述动态加密是采用倒频的方式实现，首先使用滤波装置将语音音频范围切分为N个子频带，根据通讯的时间参数选择其中一个切分点作为加密频点时，以这个频点作为中心频点，其它频点的频率都被修改为与中心频点频率绝对差值一致的对称频带的频率，然后使用混音器或加法运算器把所有子频带再次混合，当接收方收到加密语音后，根据同样的原理和时间参数，找到正确的中心频点，再次通过把置乱频点的频率都被修改为与中心频点频率绝对差值一致的对称频带的频率，即把语音恢复到正常的状态。
7.根据权利要求6所述的语音加密方法，其特征在于：所述语音通道为基于2G通讯的GSM网络或基于3G通讯的WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA网络或基于4G通讯的TD-LTE、FDD-LTE网络的的语音信道。
8.根据权利要求7所述的语音加密方法，其特征在于：所述加密算法包括国密3算法和哈希算法。
9.根据权利要求8所述的语音加密方法，其特征在于：所述同步信号的信号类型为DTMF、FSK或MSK。
10.根据权利要求9所述的语音加密方法，其特征在于：所述同步信号编码器的芯片型号为MT8880，所述同步信号解码器的芯片信号为MT8880或MT88870。
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