一种短波模拟语音信号的加密方法技术

本发明专利技术涉及短波通讯技术领域，具体涉及一种短波模拟语音信号的加密方法。本发明专利技术方法通过对原始语音分段并进行相关频域处理从而对模拟语音进行安全加密，加密后的语音具有很强的保密性，且实际实现方案简单易行，有利于工程实现。程实现。程实现。

【技术实现步骤摘要】
一种短波模拟语音信号的加密方法


[0001]本专利技术涉及短波通讯
，具体涉及一种短波模拟语音信号的加密方法。

技术介绍

[0002]短波通信是指波长在10至100米，频率范围3至30MHz的一种无线电通信技术。短波通信发射的电波要经电离层的反射才能到达接收端，通信距离较远，是远程通信的主要手段。尽管新型无线电通信系统不断涌现，但是短波通信这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界的普遍重视，不仅没有淘汰，反而还在不断快速发展。因为它有着其它通信系统不具备的优点。
[0003]首先，短波是唯一不受网络和中继制约的远程通信手段，例如发生战争或灾害，短波设备的抗毁能力和自主通信能力是其他通信设备无法媲美的。其次，山区、戈壁和海洋等偏远地区通信因为地域广、基础设施少，主要靠依靠短波进行。最后，低廉的通信费用也使得短波通讯具有广阔的市场。
[0004]短波通信中最简单可靠的传输就是语音传输。近年来数字通信技术得到了迅猛发展，虽然可以使用数字通信技术来实现语音信号的传输，但是由于数字通信技术对传输信道以及频偏的要求较为苛刻加之其处理流程较为复杂，使其在复杂通信环境低信噪比下可能出现无法通信或语音不可懂的情况。而相比于数字通信，模拟语音信号的传输具有较强的鲁棒性，从而大大降低了对传输信道以及频偏的要求，可以在无法进行数字通信的情况下完成模拟语音传输。由于模拟信号是将声音的波形进行传输，因此收听者可以通过语音的腔调、断句等特性识别说话人的身份，这个特点也是数字通信技术无法媲美的。
[0005]在实际通信中考虑到信息的特殊性通常不希望第三方获取，这就需要提升模拟语音信号的安全性。一般的模拟语音传输过程为：主叫方进行呼叫，电台将语音信号转换为电信号经过调制、滤波、上变频等处理过程，最后发射的信号是携带了语音波形的电磁波；经传输信道叠加噪声后来到接收方；接收电台在相应频率上接收，进行与发送端相对应的逆过程后得到语音波形。然而，从上述过程中可以看到，模拟语音的传输中没有加密过程，任何第三方只要将频率调谐都可以接收到。因此模拟语音通信亟待解决的问题就是提升语音的安全等级。
[0006]现有的加密技术都是基于数字通信系统、针对网络通信或者现代移动通信而设计提出的，针对短波通信的模拟语音信号尚未有相关加密算法。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种短波模拟语音信号的加密方法。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。
[0009]一种短波模拟语音信号的加密方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1，在待加密的模拟语音信号前添加嵌入式同步序列，并将完整的模拟语音信
号分割成多个长度相同的语音段；
[0011]步骤2，依次对各个语音段使用语音频域扰乱算法进行加密，最终得到加密后的模拟语音信号。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：通过对原始语音分段并进行相关频域处理从而对模拟语音进行安全加密，加密后的语音具有很强的保密性，且实际实现方案简单易行，有利于工程实现。
附图说明
[0013]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0014]图1为本专利技术方法的流程示意图；
[0015]图2为本专利技术方法语音频域扰乱算法的流程示意图；
[0016]图3为本专利技术方法实施例的原语音时域波形图；
[0017]图4为本专利技术方法实施例的原语音频域特性图；
[0018]图5为本专利技术方法实施例的加密后的语音频域特性图；
[0019]图6为本专利技术方法实施例的加密后的语音时域波形图。
具体实施方式
[0020]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。
[0021]参考图1，一种短波模拟语音信号的加密方法，包括以下步骤：
[0022]步骤1，在待加密的模拟语音信号前添加嵌入式同步序列，并将完整的模拟语音信号分割成多个长度相同的语音段；
[0023]步骤2，依次对各个语音段使用语音频域扰乱算法进行加密，最终得到加密后的模拟语音信号。
[0024]具体的，参考图2，对语音段使用语音频域扰乱算法进行加密的子步骤如下：
[0025]子步骤2.1，对语音段进行采样得到离散信号V＝[v0,v1,
…
,v
N
‑1]，N＝TS；其中，T为语音段的语音信号时长，S为语音采样率；
[0026]子步骤2.2，对离散信号V进行N点快速傅里叶变换，得到对应的频域特性
[0027]子步骤2.3，基于密钥Q对V
fft
进行交织，得到其中，密钥Q为交织图样，交织图样为一组向量，Q＝[q0,q1,
…
,q
N
‑1]，其中q
i
∈[0,N
‑
1]，且当i≠j时有q
i
≠q
j
；
[0028]子步骤2.4，对进行N点快速傅里叶逆变换，得到对应的时域特性
[0029]子步骤2.5，将V'作为该语音段的离散信号，得到加密语音段。
[0030]进一步的，对不同的语音段加密时，使用的密钥可以相同或不同。
[0031]加密后的模拟语音信号从发射机发送后，接收端为了获得原语音，必须对收到的
信号进行解扰操作。显而易见的，解扰过程是频域扰乱过程的逆，因此只需要将频域扰乱中交织过程Q替换为逆交织过程Q
‑1即可。
[0032]针对每个语音段进行快速傅里叶变换得到其频域特性，在其有效频率范围(语音信号<3000Hz)内将其谱线按照收发双发规定的次序打乱，这个操作类似于“交织”过程。
[0033]仿真实验结果
[0034]参考图3，原语音段的时域波形图；经过快速傅里叶变换后，得到如图4所示的原语音段的频域特性图；使用密钥进行扰乱后，得到如图5所示的加密后的语音频域特性图；再经过快速傅里叶逆变换后，得到如图6所示的加密后的语音时域波形图。
[0035]参考图3、图4、图5和图6，可以看出，本专利技术的加密方法可对模拟语音信号进行加密，且加密后的模拟语音信号具有很强的保密性。
[0036]虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本专利技术作了详尽的描述，但在本专利技术基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本专利技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本专利技术要求保护的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种短波模拟语音信号的加密方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在待加密的模拟语音信号前添加嵌入式同步序列，并将完整的模拟语音信号分割成多个长度相同的语音段；步骤2，依次对各个语音段使用语音频域扰乱算法进行加密，最终得到加密后的模拟语音信号。2.根据权利要求1所述的短波模拟语音信号的加密方法，其特征在于，对语音段使用语音频域扰乱算法进行加密的子步骤如下：子步骤2.1，对语音段进行采样得到离散信号V＝[v0,v1,
…
,v
N
‑1]，N＝TS；其中，T为语音段的语音信号时长，S为语音采样率；子步骤2.2，对离散信号V进行N点快速傅里叶变换，得到对应的频域特性...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，陈佳鑫，王陈春，田杰，
申请(专利权)人：西安烽火电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：