CN112954673A - 一种无线麦克风通道的加密方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无线麦克风通道的加密方法，首先提取音源，将音源的模拟音频信号传递给加密单元；加密信息与模拟音频信号组合形成组合信息，加密单元将组合信息加密并生成密文传递给无线发射单元；无线发射单元将密文发送给无线接收单元；无线接收单元将密文发送给匹配单元；匹配单元对密文进行解调，然后通过密钥对加密信息进行匹配，匹配成功，则将所述密文传递给解密单元；解密单元将加密信息头去掉，并解析出模拟音频信号。本发明提供了一种无线麦克风通道的加密方法，可以防止同频干扰或串频，增强无线麦克风的抗干扰能力，提升用户体验；提升模拟信号传输的安全性以保护用户信息安全。

Description

一种无线麦克风通道的加密方法
技术领域
本发明涉及音频信息技术领域，尤其涉及一种无线麦克风通道的加密方法。
背景技术
现有的无线麦克风往往通过直接传输的方式传输音频，这种直接传输音频的方式由于传输方式过于简单，且没有做加密处理，容易出现音频信号被非法窃取的情况，造成信息泄露，从而严重威胁用户的信息安全。同时，未经过加密的音频信号容易被同频率不同类型的产品干扰，甚至被同频率相同类型产品干扰，从而影响无线麦克风信号传输性能的稳定性和可靠性，降低用户体验。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提出了一种无线麦克风通道的加密方法以改善上述问题。
本发明提供了一种无线麦克风通道的加密方法，包括以下步骤：
S100：通过咪头提取待保密传输的音源，并将所述音源的模拟音频信号传递给加密单元；
S200：加密信息与所述模拟音频信号组合形成组合信息，所述加密单元将所述组合信息加密并生成密文，将所述密文传递给无线发射单元；
S300：所述无线发射单元通过循环模式将所述密文发送给无线接收单元；
S400：所述无线接收单元将接收到的所述密文发送给匹配单元；
S500：所述匹配单元接收所述密文并对其进行解调，然后通过密钥对所述加密信息进行匹配，若匹配成功，则将所述密文传递给解密单元，若匹配失败，则所述匹配单元不传输信息给解密单元；
S600：所述解密单元接收匹配成功的密文，去掉加密信息头，并解析出模拟音频信号。
更优地，步骤S200中的组合信息包括对模拟音频信号添加包头字段与校验和字段。
更优地，步骤S200中的组合信息还包括将所述模拟音频信号切片化处理后加入多段加密信息。
更优地，步骤S200中加密单元的加密过程包括：密钥初始置换和明文加密，所述密钥初始置换用于生成密钥，所述明文加密包括明文扩展置换。
更优地，步骤S200中的加密信息包括厂商信息、产品信息、通道信息和频偏信息。
更优地，所述无线麦克风通道的加密方法基于UHF频段的无线电波。
更优地，在步骤S200中，所述密文与固定频率为30.72KHz的载波一起传递给无线发射单元。
更优地，步骤S600中，解密单元中还包括将解析出的模拟音频信号传递给后续设备，同时进行存储。
本发明的技术效果为：本发明提供了一种无线麦克风通道的加密方法，可以防止传输过程中的同频干扰或串频，增强无线麦克风的抗干扰能力，从而提高无线麦克风的性能的稳定性、性能可靠性、扩大适用范围，提升用户体验；提升模拟信号传输的安全性以保护用户信息安全。
附图说明
图1为本发明中无线麦克风通道的加密方法的流程框图；
图2为本发明中密钥生成的过程图；
图3为本发明密钥生成的流程框图；
图4为本发明中明文加密的过程图；
图5为本发明中明文加密的流程框图；
图6为本发明明文加密过程中明文扩展置换的过程图；
图7为本发明明文加密过程中明文扩展置换的流程框图；
图8为本发明一实施例所提供的加密装置的逻辑框图；
图9为本发明提供的一种发射加密端的模块图；
图10为本发明提供的一种接收解密端的模块图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种无线麦克风通道的加密方法，该加密方法基于UHF频段的无线电波，包括信息传入TX发射端；加密单元对需加密的明文信息进行加密处理；无线发射单元发射出加密后的信号；RX接收端的无线接收单元接收加密后的信号；RX接收端的匹配单元解调加密后的信号，并进行密钥匹配，若密钥匹配，则传输给解密单元并解析出信息加密前包含的模拟音频信号以传输给后续设备，若密钥不匹配，则不传递信息给解密单元；如图1所示，具体包括以下步骤：
S100：通过咪头提取待保密传输的音源，并将音源的模拟音频信号传递给加密单元；
S200：加密信息与模拟音频信号组合形成组合信息，TX发射端中的加密单元将所述组合信息加密并生成密文，将所述密文传递给无线发射单元；
其中，加密信息包括厂商信息、产品信息、通道信息和频偏信息。组合信息包括对模拟音频信号添加包头字段与校验和字段或者是将模拟音频信号切片化处理后加入多段加密信息，待解密单元都被解密后才进一步传递给后续设备。密文与固定频率为30.72KHz的载波一起传递给无线发射单元。
进一步地，步骤S200中加密单元的加密过程包括：密钥初始置换和明文加密，所述密钥初始置换用于生成密钥，所述明文加密包括明文扩展置换。
密钥初始置换是生成密钥的过程，如图2-3所示，所生成的16个子密钥用于明文加密过程，具体步骤如下：
S201：首先将64位密钥进行置换，即调换密钥之前的排列位置；
S202：将密钥从中间平均分为左右两部分，左边部分用字母C0表示，右边部分用字母D0表示(密钥每隔8位有一位校验位，所以64位密钥中有56位有效数据，一分为二后各边为28位)，然后进行左移，左移的次数总计为16次；
S203：循环左移后生成了C1和D1，合并之后形成56位的密钥，经过置换变成48位的子密钥K1；
S204：接着继续循环左移生成C2和D2，形成子密钥K2；
S205：重复步骤S204，直到生成子密钥K16为止。
明文加密的过程如图4-5所示，具体包括以下步骤：
S210：将64位明文进行IP初始置换；其中，明文为加密前的原始数据，即组合信息；
S220：将置换后的明文平均分成左右两部分L0和R0(每个长度为32位)；
S230：对L0的加密以R0的数据和子密钥K1作为输入，输入到f函数生成的数据，最后生成32位的数据变成右侧的R1；对于R0的数据保持不变，变成左侧的L1；
其中，子密钥K1为步骤S203中所生成的K1，输入的f函数部分为明文扩展置换，如图6-7所示，具体步骤如下：
S231：只对左半部分加密，加密之后再左右互换，前一步的右半部分为下一步明文的左半部分，即Li＝Ri-1；
S232：左半部分跟子密钥K位数不同，需要进行扩展置换E，使其与子密钥的位数相同，才能进行异或运算；其中扩展置换就是将32位的数据平均分为8部分，每部分4位，每部分添加2位，组成48位；
S233：将生成的48位数据与子密钥K进行异或运算；
S234：再进行S盒压缩，即将48位的数据平均分成8部分，每一部分减少2位，重新组成32位的数据；
S235：再进行P盒置换，最终生成f(Ri-1，Ki)的最终数据；
S236：再进行Li-1⊕f(Ri-1，Ki)，生成的数据即为Ri，其中，⊕为异或运算的意思。
明文加密过程只对左半部分加密，之后左右互换，再对左半部分加密，总计16次；
S240：重复步骤S230，经过16轮，最终生成R16和L16；
S250：按照逆初始置换IP，最后生成64位的密文。
至此，明文加密完成，生成密文，进一步地，将生成的密文继续向后传递，解密过程与加密过程逆向。
S300：TX发射端的无线发射单元通过循环模式将密文发送给RX接收端的无线接收单元；
S400：RX接收端的无线接收单元将接收到的密文发送给匹配单元；
S500：匹配单元接收所述密文并对其进行解调，匹配单元具有解密密钥，然后解密单元通过密钥对加密信息进行匹配，若匹配成功，则匹配单元将密文传递给解密单元，若匹配失败，则匹配单元不传输信息给解密单元；
S600：所述解密单元接收匹配成功的密文后，去掉加密信息头，并解析出模拟音频信号。
进一步地，在解密单元中还包括将解析出的模拟音频信号传递给后续设备，同时进行存储。
本发明所提供的无线麦克风通道加密方法，对于从麦克风传入到加密单元的模拟音频信号，在TX发射端将模拟音频信号和密钥经过特殊的加密算法进行加密处理，对TX发射端发射出来的经过加密的密文，RX接收端用相同的密钥和加密算法进行解密，并进一步将解析出的模拟音频信号传送给后续设备，可以防止不同产品的同频干扰和串频，还可以防止同类产品干扰，提升模拟信号传输的安全性，进而提升无线麦克风传输性能的可靠性，使无线麦克风的适用范围更广，提高无线麦克风信号的接收效率，增强无线麦克风的抗干扰能力，使无线麦克风的性能更稳定，还可以达到更好的保护用户信息安全的目的。
本发明还提供了一种用于上述无线麦克风通道的加密方法的加密装置，如图8所示，包括发射加密端和接收解密端，发射加密端包括依次相连的取音单元、加密单元、无线发射单元，接收解密端包括依次相连的无线接收单元、匹配单元、解密单元，无线发射单元与无线接收单元之间通过UHF频段无线连接；
取音单元：用于提取音源，并将模拟音频信号传输给加密单元；所述取音单元包括预加重电路、与预加重电路连接的第一压缩芯片，其中第一压缩芯片为音频压缩扩展芯片，具体地，第一压缩芯片的型号为NE575DK；第一压缩芯片通过IC发射模块与第一MCU模块连接且IC发射模块与第一MCU模块之间通过IIC通讯连接；取音单元还包括与所述预加重电路分别连接的LINE-IN端口和MIC-IN端口，MIC-IN端口外接1.8V的咪头偏置电压，用于给麦克风供电，而MIC-IN端口与预加重电路之间还连接有第一放大器，具体地，第一放大器(第一LNA)为低噪声放大器。
加密单元：所述模拟音频信号与加密信息组合形成组合信息，组合信息包括对模拟音频信号添加包头字段与校验和字段或者是将模拟音频信号切片化处理后加入多段加密信息，待解密单元都被解密后才进一步传递给后续设备。加密单元用于将组合信息加密后生成密文并将所述密文传递给无线发射单元，具体地，密文与固定频率为30.72KHz的载波一起传递给无线发射单元；所述加密单元由第一MCU模块构成，所述第一MCU模块与所述无线发射单元之间通过IIC通讯连接，所述第一MCU模块的型号为NUC505。
无线发射单元：通过循环模式将所述密文发送给无线接收单元；所述无线发射单元包括依次连接的IC发射模块、第一巴伦转换器、第一低通滤波器以及发射天线，其中，发射天线与接收天线之间通过UHF频段无线连接；具体地，所述IC发射模块的型号为KT0646M，如图9所示。
无线接收单元：接收无线发射单元发送的密文，并将密文发送给匹配单元；所述无线接收单元包括依次连接的接收天线、第二低通滤波器、第二巴伦转换器、IC接收模块，IC接收模块与第二MCU模块之间通过IIC通讯连接。接收解密端包括两个无线接收单元和两个输出单元分别与第二MCU模块、输出接口连接，两路的无线接收单元同时接收无线发射单元传输的信号实现一拖二模式，如图10所示。
匹配单元：具有解密密钥，用于密文解调、与加密信息匹配并将匹配成功的密文传输给解密单元；匹配单元解调加密后的信号，并将解密密钥与加密信息进行匹配，若密钥匹配，则传输给解密单元并解析出信息加密前包含的模拟音频信号以传输给后续设备，若密钥不匹配，则不传递信息给解密单元。
解密单元：接收匹配单元发送的密文并解析出模拟音频信号，具体地，所述解密单元接收匹配成功的密文后，去掉加密信息头，并解析出模拟音频信号。所述匹配单元和所述解密单元由第二MCU模块构成，所述第二MCU模块与所述无线接收单元之间通过IIC通讯连接，具体地，所述第二MCU模块的型号为NUC505，所述IC接收模块的型号为KT 0656M。
所述加密装置还包括与所述解密单元相连的输出单元，所述输出单元用于接收解密单元解析出的模拟音频信号并将所述模拟音频信号还原后输出。所述输出单元包括依次连接的第二放大器、第二压缩芯片、去加重电路、第三放大器以及输出接口，第二放大器(第二LNA)和第三放大器(第三LNA)具体为低噪声放大器；第二压缩芯片为音频压缩扩展芯片，具体地，第二压缩芯片的型号为NE575DK。
综上所述，本发明提供了一种无线麦克风通道的加密方法，可以防止不同产品的同频干扰和串频，还可以防止同类产品干扰，提升模拟信号传输的安全性，进而提升无线麦克风传输性能的可靠性，使无线麦克风的适用范围更广，提高无线麦克风信号的接收效率，增强无线麦克风的抗干扰能力，使无线麦克风的性能更稳定，提升用户体验，还可以达到更好的保护用户信息安全的目的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种无线麦克风通道的加密方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100：通过咪头提取待保密传输的音源，并将所述音源的模拟音频信号传递给加密单元；
S200：加密信息与所述模拟音频信号组合形成组合信息，所述加密单元将所述组合信息加密并生成密文，将所述密文传递给无线发射单元；
S300：所述无线发射单元通过循环模式将所述密文发送给无线接收单元；
S400：所述无线接收单元将接收到的所述密文发送给匹配单元；
S500：所述匹配单元接收所述密文并对其进行解调，然后通过密钥对所述加密信息进行匹配，若匹配成功，则将所述密文传递给解密单元，若匹配失败，则所述匹配单元不传输信息给解密单元；
S600：所述解密单元接收匹配成功的密文，去掉加密信息头，并解析出模拟音频信号。
2.根据权利要求1所述的无线麦克风通道的加密方法，其特征在于，步骤S200中的组合信息包括对模拟音频信号添加包头字段与校验和字段。
3.根据权利要求1所述的无线麦克风通道的加密方法，其特征在于，步骤S200中的组合信息包括将所述模拟音频信号切片化处理后加入多段加密信息。
4.根据权利要求1所述的无线麦克风通道的加密方法，其特征在于，步骤S200中加密单元的加密过程包括：密钥初始置换和明文加密，所述密钥初始置换用于生成密钥，所述明文加密包括明文扩展置换。
5.根据权利要求1所述的无线麦克风通道的加密方法，其特征在于，步骤S200中的加密信息包括厂商信息、产品信息、通道信息和频偏信息。
6.根据权利要求1所述的无线麦克风通道的加密方法，其特征在于，所述无线麦克风通道的加密方法基于UHF频段的无线电波。
7.根据权利要求1所述的无线麦克风通道的加密方法，其特征在于，在步骤S200中，所述密文与固定频率为30.72KHz的载波一起传递给无线发射单元。
8.根据权利要求1所述的无线麦克风通道的加密方法，其特征在于，步骤S600中，解密单元中还包括将解析出的模拟音频信号传递给后续设备，同时进行存储。
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