TW201342873A - 語音保密方法、加密／解密方法及保密設備 - Google Patents

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K1/00—Secret communication

Abstract

一種語音保密方法，適用於一加密裝置及一解密裝置，加密裝置是將一數位語音訊號以一可變密鑰加密並轉換為一擾亂音頻訊號，解密裝置是接收擾亂音頻訊號並還原出數位語音訊號，加密裝置發送的擾亂音頻訊號包括一變調語音數據及一與可變密鑰相關聯的雙音多頻數據，且可變密鑰與變形處理方式也具有關聯性；藉此，當解密裝置接收擾亂音頻訊號後，依據擾亂音頻訊號中的雙音多頻數據得到可變密鑰，並依據可變密鑰對應的變形處理方式還原出數位語音訊號。

Description

語音保密方法、加密/解密方法及保密設備
本發明是有關於一種語音保密方法及設備，特別是指一種兼具保留語音特徵及具有擾亂效果而可以避免行動通訊語音壓縮破壞及防止竊聽的語音保密方法、加密/解密方法及保密設備。
目前一般使用者以行動通訊裝置通話時，發話端輸入於行動通訊裝置的語音會經過適當的壓縮後，再由收話端的行動通訊裝置解壓縮還原。
碼激線性預測式(Code excited linear prediction；以下簡稱CELP)即是常見用於數位語音的主要編碼壓縮技術，由於計算複雜度低及語音保存品質佳而成為目前語音編碼器/語音解碼器的核心架構。CELP編碼器的相關技術可參考美國第5,414,796號專利案內容。
然而，CELP技術是為了保存數位語音特徵而設計，假設希望對於類比語音訊號的通話進行保密，在通話傳輸過程中不被竊聽，而將原始類比語音訊號加上非語音資訊成為一加密訊號，由於參雜非語音資訊，此加密訊號經由CELP的壓縮/解壓縮之後還原出的語音訊號的品質將變差。
因此，需要一種能保留重要的語音特徵參數而不會被壓縮破壞且可解壓縮還原重要的語音特徵參數的語音保密方法及設備。
本發明之目的，即在提供一種兼具保留語音特徵及具有擾亂效果而可以避免壓縮破壞及防止竊聽的語音保密方法、加密/解密方法及保密設備。
本發明的語音保密方法適用於一加密裝置及一解密裝置，該加密裝置是將一數位語音訊號以一可變密鑰加密並轉換為一擾亂音頻訊號，該解密裝置是接收該擾亂音頻訊號並還原出該數位語音訊號，其特徵在於：該加密裝置以該可變密鑰以查表或邏輯運算方式得出對應的一移調參數，各該聲學特徵數據以該移調參數進行轉換後得到一變調語音數據，並以該可變密鑰為索引自一雙音多頻對照表查找或邏輯運算出一雙音多頻參數，且於該變調語音數據之間交錯該雙音多頻數據後得到一擾亂音頻訊號；藉此，當該解密裝置接收該擾亂音頻訊號後，可依據該擾亂音頻訊號中的雙音多頻數據得到該可變密鑰，並依據該可變密鑰對應的調移參數還原出該數位語音訊號。
本發明的語音加密方法包括下述步驟：將一數位語音訊號以保留語音特徵的方式計算出多數個聲學特徵數據；以一可變密鑰以查表或邏輯運算方式得出對應的一移調參數，各該聲學特徵數據以該移調參數進行轉換後得到一變調語音數據；及以該可變密鑰為索引自一雙音多頻對照表查找或邏輯運算出一雙音多頻參數，且於該變調語音數據之間交錯該雙音多頻數據後得到一擾亂音頻訊號。
本發明的語音加密方法是將該數位語音訊號切割多數個音框，且各該音框附加相鄰的音框的鄰接片段成為擴展音框，再將該等擴展音框以保留語音特徵的方式計算出多數個聲學特徵數據。
本發明的語音加密方法保留語音特徵的方式是將該數位語音訊號區分成多數個不同頻帶的數據，並以各該頻帶的數據為單位分別經混波至基頻及濾波後得到各該聲學特徵數據。
本發明的語音加密方法保留語音特徵的方式是將該數位語音訊號切割成多數個音框，並以各該音框為單位以線性預測法計算得到各該聲學特徵數據。
本發明的語音解密方法包括下述步驟：將一擾亂音頻訊號分離出一雙音多頻數據及一變調語音數據；基於該雙音多頻數據以邏輯運算或為索引以查表方式得到與該雙音多頻數據相關聯的一移調參數；將該變調語音數據依據該移調參數進行還原以得到一聲學特徵數據；及將該聲學特徵數據進行語音合成處理以輸出一數位語音訊號。
本發明的語音解密方法中，該語音合成處理是將該聲學特徵數據分別經過不同頻帶的調移處理後加總得到該數位語音訊號。
本發明的語音解密方法中，該語音合成處理是將該聲學特徵數據以一線性預測處理計算得到該數位語音訊號。
本發明的語音保密設備包括一加密裝置，該加密裝置是接收一數位語音訊號以一可變密鑰加密並轉換為一擾亂音頻訊號，其特徵在於：該加密裝置包括：一第一語音分析模組，將該數位語音訊號以保留語音特徵的方式計算出多數個聲學特徵數據；一第一同步處理模組，電性連接該第一語音分析模組，以該可變密鑰為索引自一變異對照表查找或邏輯運算出對應的移調參數，且供該第一語音分析模組以該移調參數對各該聲學特徵數據調整後得到一變調語音數據；及一第一加密模組，以該可變密鑰為索引自一雙音多頻對照表查找或邏輯運算出一雙音多頻參數，且於該變調語音數據之間交錯該雙音多頻數據後輸出該擾亂音頻訊號。
本發明的語音保密設備中，該第一同步處理模組具有一亂碼產生器、一偽隨機位元序列產生器及一第一控制器，該亂碼產生器是依據一種子產生隨機亂碼，該偽隨機位元序列產生器依據該隨機亂碼及另一加密端傳送過來之亂數產生該可變密鑰，該第一控制器內建有一變異對照表，以取自偽隨機位元序列產生器的可變密鑰為索引可以自該變異對照表或邏輯運算出查找對應的移調參數。
本發明的語音保密設備中，該第一加密模組包括：一第二控制器，內建一雙音多頻對照表，以取自該偽隨機位元序列產生器的可變密鑰為索引自雙音多頻對照表可查找或邏輯運算出對應的雙頻音；一雙音多頻轉換器，將該雙頻音轉換為對應的雙音多頻參數；及一排序控制器，電性連接該雙音多頻轉換器並接收該雙音多頻參數，及電性連接差補取樣器並接收變調語音數據，並於變調語音數據交錯雙音多頻數據。
本發明語音保密設備的第一實施例中，該第一語音分析模組包括多數個對應該數位語音訊號的不同頻帶進行混波/濾波的混波/濾波器以及多數個分別電性連接於各該混波/濾波器的差補取樣器，各該差補取樣器隨著該可變密鑰的不同而改變該縮減取樣數量。
本發明語音保密設備的第二實施例中，該第一語音分析模組包括一線性預測分析器，該線性預測分析器輸出多數個線性預測特徵參數，該重整控制器依據隨著該可變密鑰的不同而改變的該尺度調整參數對各該線性預測特徵參數進行調整。
本發明的語音保密設備包括一解密裝置，該解密裝置包括：一第二同步處理模組，將該擾亂音頻訊號分離出該雙音多頻數據及該變調語音數據；一第二語音分析模組，電性連接該第二同步處理模組，基於該雙音多頻數據以查表或邏輯運算方式得出與該雙音多頻數據相關聯的該移調參數；及一第二解密模組，電性連接該第二同步處理模組及該第二語音分析模組，將該聲學特徵數據依據該移調參數進行語音合成處理以還原出該數位語音訊號。
該第二同步處理模組具有一音框剖析器及一DTMF解碼器，該音框剖析器判斷該擾亂音頻訊號中的DTMF音框傳送給該DTMF解碼器，以及將分離後的該變調語音數據傳送給該第二解密模組。
該第二語音分析模組具有一音調解碼器，該音調解碼器內建一關聯表，且藉由該關聯表可依據該雙音多頻數據直接或間接查找到或邏輯轉換出對應的該移調參數，然後將該移調參數傳送給該第二解密模組。
本發明的語音保密設備的第一實施例中，該第二解密模組具有數個差補取樣器、數個混波/濾波器及一加總器，各該差補取樣器分別取得來自該音框剖析器的該變調語音數據，並利用來自該音調解碼器的移調參數來還原出該數位語音訊號。
本發明的語音保密設備的第二實施例中，該第二解密模組具有一線性預測分析器、一尺度還原控制器及一線性預測合成器；該線性預測分析器取得來自該音框剖析器的該變調語音數據，並還原其中的多數個線性預測特徵參數，該尺度還原控制器以來自該音調解碼器的移調參數調整該些線性預測特徵參數後，該線性預測合成器以調整後的該些線性預測特徵參數配合原來的擾亂音頻訊號以線性預測合成處理計算得到該數位語音訊號。
本發明的語音保密方法、加密/解密方法及保密設備之功效在於：加密裝置發送的擾亂音頻訊號包括一變調語音數據及一雙音多頻數據，藉由可變密鑰與雙音多頻數據及數位語音訊號處理成變調語音數據的變形處理方式關聯具有查表或邏輯運算的預定關聯，藉此，可依據該擾亂音頻訊號中的雙音多頻數據得到該可變密鑰，並依據該可變密鑰對應的調移參數還原出該數位語音訊號，兼具保留語音特徵及具有擾亂效果而可以避免壓縮破壞及防止竊聽。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
在介紹本發明的較佳實施例之前需聲明的是，本發明的實施範圍可以是設計為軟體(如：使用於智慧型平台)、硬體(如：ASIC及相關電子電路)、韌體(如：微處理器、數位信號處理器)，或前述軟體/硬體/韌體之組合形式，均屬於本發明技術可實施的範疇；另外，除了本實施例所提的查表方式找出相關參數，替代方案也可利用預定的邏輯運算(如：XOR)出所需參數，因此，無論是查表或邏輯運算均為本發明技術可實施的範疇。
參閱圖1，本發明語音保密設備100之較佳實施例包括一加密裝置1及一解密裝置5，該加密裝置1配合一語音輸入模組11(如：麥克風)及一音訊發送裝置21使用，解密裝置5是接收音訊發送裝置21傳送的輸出信號且配合一音訊接收裝置22及一供使用者聆聽的語音輸出模組54(如：耳機、揚聲器、喇叭、擴音器等)使用。詳細元件介紹如下。
加密裝置1具有一第一數位訊號處理器13及一第一傳輸模組14；第一傳輸模組14是有線/無線發送模組，可將輸出信號傳送給音訊發送裝置21。
本實施例中，音訊發送裝置21及音訊接收裝置22是可透過WCDMA、CDMA2000或GSM等蜂巢式無線通訊方式彼此傳遞訊號的行動通訊裝置，或是以有線電話的型式，如市話等，皆屬於本發明的範疇。
加密裝置1的第一數位訊號處理器13具有一類比/數位轉換器131、一第一同步處理模組132、一第一加密模組133，及一第一語音分析模組121，各元件介紹如下。
類比/數位轉換器131將來自語音輸入模組11的類比訊號類比/數位轉換為數位語音訊號，再分別供給第一同步處理模組132及第一語音分析模組121；第一同步處理模組132以一密鑰(其來源是例如：通話方透過語音輸入模組11輸入)以查表或邏輯運算方式得出對應的一移調參數。
第一語音分析模組121電性連接類比/數位轉換器131及第一同步處理模組132，將數位語音訊號以保留語音特徵的方式計算出多數個聲學特徵數據，且利用第一同步處理模組132的移調參數對各聲學特徵數據調整後得到一變調語音數據並提供給第一加密模組133。
第一加密模組133以來自第一同步處理模組132的可變密鑰為索引自一雙音多頻(Dual-Tone Multi-Frequency,簡稱DTMF)對照表查找或邏輯運算出一雙音多頻參數，且於變調語音數據交錯雙音多頻數據後輸出擾亂音頻訊號；然後，透過第一傳輸模組14傳送給音訊發送裝置21。
如表1所示，本發明的語音保密方法的特點在於，擾亂音頻訊號內容包括一變調語音數據及一雙音多頻數據；傳統電話系統中，雙音多頻是電話機與交換機之間的一種用戶信令，通常用於發送撥號鍵盤的號碼，雙音多頻的信號包括一個低頻及一個高頻的正弦信號組合，例如”7”相當於852赫茲和1209赫茲，當交換機收到就可以解碼這些頻率組合並確定所對應的按鍵。
如表2所示，以制式的按鍵音為例，雙音多頻信號定義有16種雙頻音。
除了如表2的16種雙頻音種類，本發明在實際應用時，亦可以使用自訂的雙頻多音格式，只要是包括一個低頻及一個高頻的正弦信號組合，因此可表示更多種雙頻音來分別關聯出不同的音頻變形處理方式，而音頻變形處理方式可以是例如：頻率位置、相位改變或振幅大小，藉由可變密鑰與雙音多頻數據及變形處理方式具有查表或邏輯運算的預定關聯；如此一來，當解密裝置5接收擾亂音頻訊號後，依據擾亂音頻訊號中的雙音多頻數據得到可變密鑰，然後依據可變密鑰對應的變形處理就可還原出數位語音訊號。
解密裝置5具有一接收音訊接收裝置22的輸出信號的第二傳輸模組51及一第二數位訊號處理器53，然後配合語音輸出模組54(如：耳機、揚聲器、喇叭、擴音器等)供使用者聆聽解密後的信號。
第二數位訊號處理器53具有一搭配第一同步處理模組132使雙方能同步加解密的第二同步處理模組531、一第二解密模組532、一數位/類比轉換器533及一第二語音分析模組521；雙方同步的方式是例如：電話接通後，第二同步處理模組531會將一亂數作為共同密鑰傳送給第一同步處理模組132，或由第一同步處理模組132將一亂數作為共同密鑰傳送給第二同步處理模組531亦可，也就是雙方會先進行密鑰交換的過程，當雙方加解密得以同步後，才會開始對於後續的語音通話進行語音分析及加密/解密。
第二同步處理模組531將擾亂音頻訊號分離出雙音多頻數據及變調語音數據，且基於雙音多頻數據以查表或邏輯運算方式得出與雙音多頻數據相關聯的移調參數；第二語音分析模組521電性連接第二同步處理模組531及第二解密模組532，，基於該雙音多頻數據以查表或邏輯運算方式得出與該雙音多頻數據相關聯的移調參數；接著，由第二解密模組532將該變調語音數據依據該移調參數進行語音合成處理以還原出該數位語音訊號，最後，經數位/類比轉換器533轉換成類比訊號予語音輸出模組54。
參閱圖2及圖3，以下介紹本發明的第一實施例的語音加密方法及相關元件的動作原理。
<步驟S30>設定一密鑰，其實現技術為：如圖3的第一同步處理模組132具有一亂碼產生器211、一偽隨機位元序列產生器(Pseudo-Random Bit Sequencer；簡稱PBRS)212及一第一控制器213；本實施例的亂碼產生器211是依據來自通話方的一亂數作為種子(seed)以產生隨機亂碼，偽隨機位元序列產生器212依據該隨機亂碼產生本發明方法所需的可變密鑰，由於此為本領域熟知技術者能輕易得知且非本發明重點，在此不多作介紹。
<步驟S31>將數位語音訊號以保留語音特徵的方式計算出多數個聲學特徵數據，其實現技術為：如圖3的第一語音分析模組121包括一預處理器320、二個對應數位語音訊號的不同頻帶(人聲可發出的頻帶範圍如：0至1.5K赫茲，及1.5K至3K赫茲)進行混波/濾波的混波/濾波器(Mixer & Filter)321、321’，以及二個分別電性連接於各混波/濾波器321、321’的差補取樣器(Interpolator)322、322’。
參閱圖4，為了確保語音品質，在圖3的各混波/濾波器321、321’之前，本實施例的預處理器320先將數位語音訊號401切割多數個音框，例如：第一音框(How)、第二音框(are)及第三音框(you)，且將各音框附加相鄰的音框的鄰接片段成為擴展音框，例如：第一擴展音框(Howa)、第二擴展音框(arey)及第三擴展音框(you_)，再將該等擴展音框以保留語音特徵的方式計算出多數個聲學特徵數據，也就是接續以混波/濾波器321、321’分別將二個頻帶的信號混波至基頻並濾除雜訊，以及差補取樣器322、322’進行後續的縮減取樣(down sampling)處理。
<步驟S32>以可變密鑰為索引自變異對照表查找對應的移調參數，其實現技術為：在圖3的第一控制器213內建有一變異對照表，以取自偽隨機位元序列產生器212的可變密鑰為索引可以自該變異對照表查找對應的一移調參數，本實施例中採用的移調參數即是一縮減取樣參數，利用此縮減取樣參數就可控制差補取樣器322、322’的取樣數量。
<步驟S33>各聲學特徵數據以移調參數進行轉換後得到一變調語音數據，其實現技術為：在圖3的各差補取樣器322、322’隨著可變密鑰的不同而改變取自混波/濾波器321、321’的信號的縮減取樣數量，因為取樣數量越少會使得音調變高，所以經過差補取樣後的音調高低會隨時間不同改變。
<步驟S34>以可變密鑰為索引自雙音多頻對照表查找雙音多頻參數，其實現技術為：在圖3的第一加密模組133包括一第二控制器331、一雙音多頻轉換器332及一排序控制器(Sample Sequencer)333，第二控制器331內建一雙音多頻對照表，以取自偽隨機位元序列產生器212的可變密鑰為索引自雙音多頻對照表可查找對應的雙頻音，雙音多頻轉換器332可將該雙頻音轉換為對應的雙音多頻參數。
<步驟S35>於變調語音數據之間交錯雙音多頻數據後333電性連接雙音多頻轉換器332及電性連接差補取樣器322、322’，並接收雙音多頻參數及接收變調語音數據，且將變調語音數據交錯雙音多頻數據後輸出擾亂音頻訊號，此時，第三者攔截監聽擾亂音頻訊號時，僅能聽到音調忽高忽低的雜音及交錯雙頻音的無法分辨的聲音。
再參閱圖4，為了加速後續還原的處理效能，擾亂音頻訊號402的格式是每個加密音框有兩個複本，每個加密音框的內容是包括各音框附加相鄰的音框的鄰接片段而成的擴展音框內容，且各加密音框之間交錯DTMF音框，此方式也是因為經過縮減取樣後的資料量變少，必須填補以和未加密的原始數位語音訊號401的資料量不至相差太多，也可避免還原時遺失資料。
參閱圖5及圖6，以下介紹本發明的第一實施例的語音解密方法及相關元件的動作原理。
<步驟S61>將一擾亂音頻訊號分離出一雙音多頻數據及一變調語音數據，其實現技術為：在圖6的第二同步處理模組531具有一音框剖析器(Frame Parser)61及一DTMF解碼器62，音框剖析器61可判斷擾亂音頻訊號中的DTMF音框的位置資訊(此供區分DTMF音框的位置資訊在如圖3的排序控制器333形成DTMF音框格式時即可加入)，然後音框剖析器61將DTMF音框資料分離出來傳送給DTMF解碼器62，DTMF解碼器62解碼DTMF音框資料為雙音多頻數據，分離DTMF音框資料後的信號即為變調語音數據內容。
<步驟S62>基於該雙音多頻數據自關聯表查找與該雙音多頻數據相關聯的一移調參數，其實現技術為：在圖6的第二語音分析模組521具有一音調解碼器63，音調解碼器63內建一關聯表，且藉由該關聯表可依據雙音多頻數據直接或間接查找到或邏輯轉換出對應的移調參數，然後將其傳送給第二解密模組532；其中，直接查找的方式是對號查表，間接查找的方式是利用跳號查表且跳號的規律可依需求設計，邏輯轉換則是用預定的邏輯運算子進行換算。
<步驟S63>將變調語音數據依據移調參數進行還原以得到聲學特徵數據，其實現技術為：在圖6的第二解密模組532具有二個差補取樣器64、65’、二個混波/濾波器65、65’及一加總器66，各差補取樣器64、65’分別取得來自音框剖析器61的變調語音數據，並利用來自音調解碼器63的移調參數(本實施例為縮減取樣參數)來還原出正確的取樣訊號。
<步驟S64>將該聲學特徵數據進行語音合成處理以還原出數位語音訊號，其實現技術為：在圖6的第二解密模組532將各差補取樣器64、65’輸出的取樣訊號經過混波/濾波器65、65’重建出不同頻帶的音聲訊號，最後由加總器66輸出加總兩個頻帶的數位語音訊號。
需補充說明的是，第一實施例雖然以兩個頻帶為例進行說明，但是也可將人聲可發出的頻帶範圍區分為更多(如：N個)頻帶分別進行處理，不以本實施例所述的兩個(N=2)頻帶為限制。
以下介紹本發明的第二實施例的語音加密方法及相關元件的動作原理。
參閱圖7，第二實施例的第一同步處理模組132’及第一加密模組133’的運作原理與第一實施例的第一同步處理模組132及第一加密模組133的運作原理(如圖3)大致相同。
與第一實施例類似的是：第一控制器213內建有一變異對照表，以取自偽隨機位元序列產生器212的可變密鑰為索引可以自該變異對照表查找對應的一移調參數，相類似的元件及相關原理在此不重複說明。
第二實施例不同於第一實施例的技術為：第一語音分析模組121’包括一線性預測(LP)分析器71及一重整控制器72及一線性預測合成器(Synthesis)73，該線性預測分析器71輸出多數個線性預測特徵參數，如：音調、線性預測係數、增益值、線頻譜對(LSP)參數及線頻譜頻率(LSF)參數等，線性預測係數是例如一全極濾波器1/A(z)之係數，線頻譜對或線頻譜頻率是用於音聲信號的量化及/或熵編碼，由於該些參數為現有技術，在此不詳細介紹其原理；此外，本實施例中採用的移調參數是一尺度調整(scaling)參數，重整控制器72依據隨著可變密鑰的不同而改變的尺度調整參數對各線性預測特徵參數進行調整。其方式是：重整控制器72將取自線性預測分析器71的該等聲學特徵數據參數，配合該尺度調整參數經過尺度重整(scaling)計算後，由線性預測合成器73再利用尺度重整計算後的該等聲學特徵數據合成變調語音數據。
排序控制器333電性連接雙音多頻轉換器332及電性連接線性預測合成器73，可接收雙音多頻參數及變調語音數據，並且將變調語音數據交錯雙音多頻數據後輸出擾亂音頻訊號，此時，第三者攔截監聽擾亂音頻訊號時，就會聽到雜音交錯雙頻音的無法分辨的聲音。
參閱圖8，為了確保語音品質，在如圖7的線性預測分析器71之前，可先將數位語音訊號801切割多數個音框，例如：第一音框(How)、第二音框(are)及第三音框(you)，且將各音框附加相鄰的音框的鄰接片段成為擴展音框，例如：第一擴展音框(Howa)、第二擴展音框(arey)及第三擴展音框(you_)，再將該等擴展音框以保留語音特徵的方式計算出多數個聲學特徵數據，也就是接續以線性預測分析器71進行後續的處理。另外，每個加密音框加上DTMF音框，可以補足傳送擾亂音頻訊號802所需的資料量，因此擾亂音頻訊號802和未加密的原始數位語音訊號801的資料量不至相差太多。
參閱圖9，除了第二解密模組532’以外，第二實施例的內部元件(如：第二語音分析模組521’、第二同步處理模組531’)及原理與第一實施例的第二語音分析模組521、第二同步處理模組531大致相同，相類似的元件及相關原理在此不重複說明。
第二實施例不同於第一實施例的解密方式為：第二解密模組532’具有一線性預測分析器81、一尺度還原控制器82及一線性預測合成(LP Synthesis)器83；線性預測分析器81取得來自該音框剖析器61的該變調語音數據，並還原其中的多數個線性預測特徵參數，如：音調、線性預測係數、增益值、線頻譜對(LSP)參數及線頻譜頻率(LSF)參數等，線性預測係數是例如一全極濾波器1/A(z)之係數，線頻譜對或線頻譜頻率是用於音聲信號的量化及/或熵編碼，由於該些參數為現有技術，在此不詳細介紹其原理；然後，尺度還原控制器82以來自該音調解碼器的移調參數調整該些線性預測特徵參數，最後，由線性預測合成器83以調整後的該些線性預測特徵參數配合原來的擾亂音頻訊號以線性預測合成處理計算得到該數位語音訊號，由於如何利用相關參數還原語音信號為熟知語音處理技術者易於得知且為現有技術，在此不詳細介紹其原理。
綜上所述，本發明的語音保密方法、加密/解密方法及語音保密設備100之功效在於：
1.　保密效果佳：加密裝置1發送的擾亂音頻訊號包括變調語音數據及雙音多頻數據，藉由可變密鑰與雙音多頻數據及數位語音訊號處理成變調語音數據的變形處理方式具有查表或邏輯運算的預定關聯，第三者僅能聽到不同音調及交錯雙頻音的擾亂語音信號，因此有效防止竊聽。
2.　系統複雜性低：加密裝置1只需具有與可變密鑰相關聯的查表或邏輯運算，解密裝置5只需配合相應的可變密鑰的查表或邏輯運算，無需複雜的系統設計，易於實現。
3.　可通過CELP的壓縮/解壓縮：由於本發明的語音保密方法傳送的加密語音訊號仍保有語音特性，且參雜的是雙音多頻數據，受CELP的壓縮/解壓縮之影響有限，所以，兼具保留語音特徵及具有擾亂效果而可以避免壓縮破壞，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
100．．．語音保密設備
1．．．加密裝置
11．．．語音輸入模組
121、121’．．．第一語音分析模組
13．．．第一數位訊號處理器
131．．．類比/數位轉換器
132、132’．．．第一同步處理模組
133、133’．．．第一加密模組
14．．．第一傳輸模組
21．．．音訊發送裝置
211．．．亂碼產生器
212．．．偽隨機位元序列產生器
213．．．第一控制器
22．．．音訊接收裝置
320．．．預處理器
321、321’．．．混波/濾波器
322、322’．．．差補取樣器
331．．．第二控制器
332．．．雙音多頻轉換器
333．．．排序控制器
401、801．．．數位語音訊號
402、802．．．擾亂音頻訊號
5．．．解密裝置
51．．．第二傳輸模組
521、521’．．．第二語音分析模組
53．．．第二數位訊號處理器
531、531’．．．第二同步處理模組
532、532’．．．第二解密模組
533．．．數位/類比轉換器
54．．．語音輸出模組
61．．．音框剖析器
62．．．DTMF解碼器
63．．．音調解碼器
64、65’．．．差補取樣器
65、65’．．．混波/濾波器
66．．．加總器
71．．．線性預測分析器
72．．．重整控制器
73．．．線性預測合成器
81．．．線性預測分析器
82．．．尺度還原控制器
83．．．線性預測合成器
S30~S35、S61~S64．．．步驟
圖1是一系統方塊圖，說明本發明的語音保密設備之較佳實施例包括一加密裝置及一解密裝置；
圖2是一流程圖，說明本發明的語音加密方法之較佳實施例；
圖3是一系統方塊圖，說明第一實施例的加密裝置的相關元件；
圖4是一示意圖，說明第一實施例的數位語音訊號的格式及擾亂音頻訊號的格式；
圖5是一流程圖，說明本發明語音解密方法之較佳實施例；
圖6是一系統方塊圖，說明第一實施例的解密裝置的相關元件；
圖7是一系統方塊圖，說明說明第二實施例的加密裝置的相關元件；
圖8是一示意圖，說明第二實施例的數位語音訊號的格式及擾亂音頻訊號的格式；及
圖9是一系統方塊圖，說明說明第二實施例的解密裝置的相關元件。
S30~S35．．．步驟

Claims (18)

  1. 一種語音保密方法，適用於一加密裝置及一解密裝置，該加密裝置是將一數位語音訊號以一可變密鑰加密並轉換為一擾亂音頻訊號，該解密裝置是接收該擾亂音頻訊號並還原出該數位語音訊號，其特徵在於：該加密裝置以該可變密鑰以查表或邏輯運算方式得出對應的一移調參數，各該聲學特徵數據以該移調參數進行轉換後得到一變調語音數據，並以該可變密鑰為索引自一雙音多頻對照表查找或邏輯運算出一雙音多頻參數，且於該變調語音數據之間交錯該雙音多頻數據後得到一擾亂音頻訊號；藉此，當該解密裝置接收該擾亂音頻訊號後，可依據該擾亂音頻訊號中的雙音多頻數據得到該可變密鑰，並依據該可變密鑰對應的調移參數還原出該數位語音訊號。
  2. 一種語音加密方法，其中，包括下述步驟：將一數位語音訊號以保留語音特徵的方式計算出多數個聲學特徵數據；以一可變密鑰以查表或邏輯運算方式得出對應的一移調參數，各該聲學特徵數據以該移調參數進行轉換後得到一變調語音數據；及以該可變密鑰為索引自一雙音多頻對照表查找或邏輯運算出一雙音多頻參數，且於該變調語音數據之間交錯該雙音多頻數據後得到一擾亂音頻訊號。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述之語音加密方法，其中，將該數位語音訊號切割多數個音框，且各該音框附加相鄰的音框的鄰接片段成為擴展音框，再將該等擴展音框以保留語音特徵的方式計算出多數個聲學特徵數據。
  4. 依據申請專利範圍第3項所述之語音加密方法，其中，保留語音特徵的方式是將該數位語音訊號區分成多數個不同頻帶的數據，並以各該頻帶的數據為單位分別經混波至基頻及濾波後得到各該聲學特徵數據。
  5. 依據申請專利範圍第3項所述之語音加密方法，其中，保留語音特徵的方式是將該數位語音訊號切割成多數個音框，並以各該音框為單位以線性預測法計算得到各該聲學特徵數據參數，將該等聲學特徵數據參數經過尺度重整計算後，再利用尺度重整計算後的該等聲學特徵數據合成該擾亂音頻訊號。
  6. 一種語音解密方法，包括下述步驟：將一擾亂音頻訊號分離出一雙音多頻數據及一變調語音數據；基於該雙音多頻數據以查表或邏輯運算方式得出與該雙音多頻數據相關聯的一移調參數；將該變調語音數據依據該移調參數進行還原以得到一聲學特徵數據；及將該聲學特徵數據進行語音合成處理以輸出一數位語音訊號。
  7. 依據申請專利範圍第6項所述之語音解密方法，其中，該語音合成處理是將該聲學特徵數據分別經過不同頻帶的調移處理後加總得到該數位語音訊號。
  8. 依據申請專利範圍第6項所述之語音解密方法，其中，該語音合成處理是將還原後的該等聲學特徵數據以線性預測合成處理計算得到該數位語音訊號。
  9. 一種語音保密設備，包括一加密裝置，該加密裝置是接收一數位語音訊號以一可變密鑰加密並轉換為一擾亂音頻訊號，該加密裝置包括：一第一語音分析模組，將該數位語音訊號以保留語音特徵的方式計算出多數個聲學特徵數據；一第一同步處理模組，電性連接該第一語音分析模組，以該可變密鑰為索引自一變異對照表查找或邏輯運算出對應的移調參數，且供該第一語音分析模組以該移調參數對各該聲學特徵數據調整後得到一變調語音數據；及一第一加密模組，以該可變密鑰為索引自一雙音多頻對照表查找或邏輯運算出一雙音多頻參數，且於該變調語音數據之間交錯該雙音多頻數據後輸出該擾亂音頻訊號。
  10. 依據申請專利範圍第9項所述之語音保密設備，其中，該第一同步處理模組具有一亂碼產生器、一偽隨機位元序列產生器及一第一控制器，該亂碼產生器是依據一種子產生隨機亂碼，該偽隨機位元序列產生器依據該隨機亂碼產生該可變密鑰，該第一控制器內建有一變異對照表，以取自偽隨機位元序列產生器的可變密鑰為索引可以自該變異對照表查找或邏輯運算出對應的移調參數。
  11. 依據申請專利範圍第9項所述之語音保密設備，其中，該第一加密模組包括：一第二控制器，內建一雙音多頻對照表，以取自該偽隨機位元序列產生器的可變密鑰為索引自雙音多頻對照表可查找或邏輯運算出對應的雙頻音；一雙音多頻轉換器，將該雙頻音轉換為對應的雙音多頻參數；及一排序控制器，電性連接該雙音多頻轉換器並接收該雙音多頻參數，及電性連接差補取樣器並接收變調語音數據，並於變調語音數據交錯雙音多頻數據。
  12. 依據申請專利範圍第9項所述之語音保密設備，其中，該第一語音分析模組包括多數個對應該數位語音訊號的不同頻帶進行混波/濾波的混波/濾波器以及多數個分別電性連接於各該混波/濾波器的差補取樣器，各該差補取樣器隨著該可變密鑰的不同而改變該縮減取樣數量。
  13. 依據申請專利範圍第9項所述之語音保密設備，其中，該第一語音分析模組包括一線性預測分析器，該線性預測分析器輸出多數個線性預測特徵參數，該重整控制器依據隨著該可變密鑰的不同而改變的該尺度調整參數對各該線性預測特徵參數進行調整。
  14. 一種語音保密設備，包括一解密裝置，該解密裝置包括：一第二同步處理模組，將該擾亂音頻訊號分離出該雙音多頻數據及該變調語音數據；一第二語音分析模組，電性連接該第二同步處理模組，基於該雙音多頻數據以查表或邏輯運算方式得出與該雙音多頻數據相關聯的該移調參數；及一第二解密模組，電性連接該第二同步處理模組及該第二語音分析模組，將該變調語音數據依據該移調參數進行語音合成處理以還原出該數位語音訊號。
  15. 依據申請專利範圍第14項所述之語音保密設備，其中，該第二語音分析模組具有一音調解碼器，該音調解碼器內建一關聯表，且藉由該關聯表可依據該雙音多頻數據直接或間接查找到或邏輯轉換出對應的該移調參數，然後將該移調參數傳送給該第二解密模組。
  16. 依據申請專利範圍第14項所述之語音保密設備，其中，該第二同步處理模組具有一音框剖析器及一DTMF解碼器，該音框剖析器判斷並分離出該擾亂音頻訊號中的DTMF音框資料傳送給該DTMF解碼器，該音框剖析器分離DTMF音框資料後的信號即為變調語音數據內容，並將該變調語音數據傳送給該第二解密模組，該DTMF解碼器解碼DTMF音框資料為該雙音多頻數據。
  17. 依據申請專利範圍第14項所述之語音保密設備，其中，該第二解密模組具有數個差補取樣器、數個混波/濾波器及一加總器，各該差補取樣器分別取得該變調語音數據，並利用來自該音調解碼器的移調參數來還原出該數位語音訊號。
  18. 依據申請專利範圍第14項所述之語音保密設備，其中，該第二解密模組具有一線性預測分析器、一尺度還原控制器及一線性預測合成器；該線性預測分析器取得該變調語音數據，並還原其中的多數個線性預測特徵參數，該尺度還原控制器以來自該音調解碼器的移調參數調整該些線性預測特徵參數後，該線性預測合成器以調整後的該些線性預測特徵參數配合原來的擾亂音頻訊號以線性預測合成處理計算得到該數位語音訊號。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI566236B (zh) * 2014-10-28 2017-01-11 鴻海精密工業股份有限公司 訊息隱藏方法及系統
TWI570711B (zh) * 2014-12-12 2017-02-11 魏如隆 聲頻動態頻譜加密裝置及加密方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5884412B2 (ja) * 2011-11-04 2016-03-15 富士通株式会社 変換プログラム、変換装置、変換方法、および変換システム
CN104581711A (zh) * 2014-12-22 2015-04-29 上海斐讯数据通信技术有限公司 一种具有通话加密功能的移动终端及其加密通话的方法
CN106487514A (zh) 2015-09-01 2017-03-08 北京三星通信技术研究有限公司 语音通信加密方法、解密方法及其装置
US10355891B2 (en) * 2017-09-29 2019-07-16 Intel Corporation Authentication through voltage variations over communication channels
WO2019101314A1 (en) * 2017-11-23 2019-05-31 Siemens Aktiengesellschaft Method, controller, and computer program product for reducing oscillations in a technical system
CN111615106B (zh) * 2019-02-25 2023-09-26 阿里巴巴集团控股有限公司 一种语音数据包的加密方法及装置
CN111399799B (zh) 2019-07-26 2023-09-05 威锋电子股份有限公司 音频传输装置及操作系统
CN111818519B (zh) * 2020-07-16 2022-02-11 郑州信大捷安信息技术股份有限公司 一种端到端语音加密、解密方法及系统
CN116074001B (zh) * 2023-02-20 2023-07-18 河南牧业经济学院 一种数据压缩加密方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4694491A (en) * 1985-03-11 1987-09-15 General Instrument Corp. Cryptographic system using interchangeable key blocks and selectable key fragments
CN100372349C (zh) * 2004-04-02 2008-02-27 南京大学 混沌保密电话的设置方法及其装置
CN101079681A (zh) * 2006-05-22 2007-11-28 徐斗勋 语音通信保密装置
US8560863B2 (en) * 2006-06-27 2013-10-15 Intel Corporation Systems and techniques for datapath security in a system-on-a-chip device
US8571188B2 (en) * 2006-12-15 2013-10-29 Qualcomm Incorporated Method and device for secure phone banking
US8290162B2 (en) * 2006-12-15 2012-10-16 Qualcomm Incorporated Combinational combiner cryptographic method and apparatus
CN101330537B (zh) * 2008-07-30 2010-11-17 中国电信股份有限公司 端到端语音加密方法及装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI566236B (zh) * 2014-10-28 2017-01-11 鴻海精密工業股份有限公司 訊息隱藏方法及系統
TWI570711B (zh) * 2014-12-12 2017-02-11 魏如隆 聲頻動態頻譜加密裝置及加密方法

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