GSM手機(jī)端到端安全加密通信系統(tǒng)(08-100)

　　圖2.1 作品系統(tǒng)框圖

　　工作流程為：

　　* 加密過(guò)程：輸入語(yǔ)音信號(hào)由麥克風(fēng)輸入AD變換模塊，再經(jīng)語(yǔ)音加密模塊處理，接著插入同步信息，DA變換后通過(guò)手機(jī)麥克風(fēng)插口輸入手機(jī)，經(jīng)手機(jī)中的聲碼器壓縮后射頻輸出。

　　* 解密過(guò)程：加密語(yǔ)音信號(hào)由手機(jī)中聲碼器解壓后，通過(guò)手機(jī)耳機(jī)插口輸出到AD模塊，做回聲抑制后進(jìn)行同步檢測(cè)，接著送到解密模塊解密處理，最終DA變換后輸出對(duì)方原始的語(yǔ)音信號(hào)。

　　為了快速語(yǔ)音加解密，需要設(shè)計(jì)適用于硬件架構(gòu)的、安全快速的加解密算法，本作品設(shè)計(jì)了抗RPE-LTP壓縮編碼的語(yǔ)音加解密算法。

　　3 抗RPE-LTP壓縮編碼的語(yǔ)音加解密算法研究

　　3.1 算法總體框架

　　本算法針對(duì)RPE-LTP壓縮編解碼的特性，對(duì)人類(lèi)自然語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行變換處理，使之成為不可懂的聲音信號(hào)，實(shí)現(xiàn)加密;同時(shí)保證加密語(yǔ)音信號(hào)在通過(guò)RPE-LTP編碼器后能被對(duì)方的解碼器恢復(fù)，且經(jīng)過(guò)解密可成為可懂原始語(yǔ)音信號(hào)，從而完成全部加解密過(guò)程。

　　算法的主要思路為：

　　1、 首先把原始語(yǔ)音分解成符合RPE-LTP編解碼要求的單位幀;

　　2、 接著根據(jù)分組密碼的原理，通過(guò)選擇合適的加密矩陣對(duì)分解后的單位幀依次在頻域和時(shí)域上進(jìn)行置亂;

　　3、 最終合成的不可懂語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)RPE-LTP編碼后送入GSM傳輸信道，在接收端進(jìn)行逆向解密即可。

　　圖2.2 GSM系統(tǒng)語(yǔ)音信號(hào)加密原理圖

　　如圖2.2所示，整個(gè)語(yǔ)音加密過(guò)程在虛線(xiàn)框部分，由語(yǔ)音分解、頻域置亂、語(yǔ)音幀置亂和類(lèi)語(yǔ)音合成四部分組成。反之，語(yǔ)音解密過(guò)程由類(lèi)語(yǔ)音分解、幀置亂解密、頻域置亂解密和語(yǔ)音合成四部分組成。其中各模塊的功能與加密過(guò)程相對(duì)應(yīng)。

　　其中語(yǔ)音分解算法的要求是找到一種合適的分解方法，便于進(jìn)行后續(xù)的加密置亂運(yùn)算，并且易于合成符合RPE-LTP壓縮編碼要求的模擬語(yǔ)音。另外，類(lèi)語(yǔ)音合成算法將加密置亂后的信號(hào)合成符合RPE-LTP壓縮編碼要求的類(lèi)似語(yǔ)音信號(hào)。

　　下面重點(diǎn)介紹本設(shè)計(jì)中頻域置亂、語(yǔ)音幀置亂與算法參數(shù)選擇的設(shè)計(jì)。