本發(fā)明屬于手機保密通信領域，尤其是涉及一種嵌入型多通道信號手機加密通信裝置及算法編碼方法。

背景技術：

目前全球手機市場采用的通信都是單通道即一張SIM卡呼叫另一張SIM卡的方式完成，竊聽者可以很容易的從某一通道獲取全部通話信息，新聞上也屢屢曝出竊聽事件。手機通信方面，尤其是涉及到公安部、國防軍工、國家領導人等特殊保密行業(yè)和人時，其安全保密性顯得特別重要。此前，我研究室發(fā)表的一篇專利《一種基于多通道信號碎片化傳輸技術的手機通信保密機制》，在此基礎上，本發(fā)明提出了一種實現(xiàn)多通道信號手機加密機制的具體算法，并在此算法基礎上，設計出了一種嵌入型多通道信號手機加密裝置，這種裝置可以是普通商用手機的單通道SIM卡前端嵌入加密芯片而來，也可以是針對特殊領域制作的多通道手機，多張SIM卡前端嵌入加密芯片而來。本發(fā)明不僅在碎片化物理加密的基礎上進行了算法加密，而且還在保證低延遲率的基礎上提高了信號壓縮比，改善了語音信號質(zhì)量，大大提高了使用者的用戶體驗質(zhì)量。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種嵌入型多通道信號手機加密通信裝置及算法編碼方法，尤其是側(cè)重在手機通信中的多通道化和加密算法，以解決日益凸顯的手機通信安全隱患問題。

為達到上述目的，本發(fā)明提供一種嵌入型多通道信號手機加密通信裝置，包括：多通道語音信號手機發(fā)射部分和通過通信衛(wèi)星或基站與多通道語音信號手機接收部分進行信號傳輸；

該多通道語音信號手機發(fā)射部分包括：

一第一手機芯片；

一第一加密芯片，其一端與第一手機芯片雙向連接；

多張第一手機SIM卡模塊，其一端分別與算法編碼模塊的另一端雙向連接；

一發(fā)射天線，其一端與多張第一手機SIM卡模塊的另一端雙向連接；

該多通道語音信號手機接收部分包括：

一接收天線；

多張第二手機SIM卡模塊，其一端分別與接收天線雙向連接；

一第二加密芯片，其一端分別與多張第二手機SIM卡模塊的另一端雙向連接；

一第二手機芯片，其與第二加密芯片的另一端雙向連接。

本發(fā)明還提供一種嵌入型多通道信號手機加密通信裝置中的第一加密芯片的算法編碼方法，包括：

步驟1：將第一手機芯片接收的信號進行格式轉(zhuǎn)換；

步驟2：將格式轉(zhuǎn)換的信號經(jīng)過緩存、濾波后進行差值處理，得到差值信號ΔS_n，ΔS_n＝S_n-S_n-1；

步驟3：差值處理后，差值信號除以量化語音碼書平均功率，以此獲取增益g_n；

步驟4：在獲取絕對增益g_n后，在增益碼書中尋找與g_n最接近的相對增益值G_n；

步驟5：在處理語音信號中，用差值信號除以相對增益，獲得絕對量化語音h_n；

步驟6：在獲得絕對量化語音h_n后，在量化語音碼書中尋找最接近h_n的相對量化語音碼矢量H_n；

步驟7：將h_n和H_n兩個矢量相減進入判決，以最小二乘法為原則，若H_n是碼書中最接近h_n的碼矢量，則進入密碼書的搜索，若不是，則繼續(xù)進行碼矢量的搜索；

步驟8：增益矢量和量化語音碼矢量根據(jù)密碼書的地址和內(nèi)容獲取相對應的密碼矢量；

步驟9：經(jīng)過密碼書搜索后，密文進行隨機打散，并加入順序同步信號，得到的隨機密文信號再經(jīng)過SIM卡和發(fā)射天線發(fā)射出去；

其中ΔS_n差值信號、S_n是格式轉(zhuǎn)換后的語音信號，g_n是增益信號、G_n是增益碼矢量、h_n是量化語音信號、H_n是量化語音碼矢量。

本發(fā)明又提供一種嵌入型多通道信號手機加密通信裝置中的第二加密芯片的算法解碼方法，包括：

步驟1：在多張SIM卡中接收到的密文傳入緩存后，按照同步信號合成有順序的密文信號；

步驟2：根據(jù)密文信號獲取密文中的增益密碼和語音密碼；

步驟3：將獲取到的增益和語音信號密文進行密碼書搜索；

步驟4：根據(jù)同步的密碼書內(nèi)容、地址變換，得到增益碼矢量；

步驟5：根據(jù)同步的密碼書內(nèi)容、地址變換，得到量化語音碼矢量；

步驟6：將獲得的增益碼矢量和量化語音碼矢量結(jié)合，合成語音信號；

步驟7：將合成的語音信號經(jīng)過濾波后，進行信號格式轉(zhuǎn)換，將語音信號轉(zhuǎn)換成手機可以識別的信號模式。

從上述技術方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果：

1.本發(fā)明與傳統(tǒng)商用手機的單通道通信相比，通信信號以隨機離散的方式通過多個通道到達對方裝置中，在物理層面上提高了截獲全部通信信息的難度。即便是用于單通道商用手機改裝而來的裝置中，加密芯片的最后一步密文隨機打散，也在時域上形成了密文的隨機離散分布，確保信息的碎片化。

2.本發(fā)明在原有的物理層多通道加密機制的基礎上，又添加了算法加密，通過實時變換的密碼書地址指針和定期變換的密碼書內(nèi)容，使得整個密文處于隨機實時變化，且無規(guī)則可尋，大大提高了手機加密的安全性，使得竊聽者即使千方百計獲得所有通道的密文，也無法破解密文中的內(nèi)容，相當于給整個手機加密裝置加上了雙保險。而采用短時變換的密碼書尋址和長時變換的密碼書內(nèi)容更新相結(jié)合的方式，也簡化了算法的復雜度，提高了加密芯片的工作效率，滿足了高密度低功耗手機設備的特定要求。

3.本發(fā)明的算法部分參考ITU-T G.728國際通信標準，算法技術成熟，壓縮比較高，且優(yōu)化了通信質(zhì)量，提高了用戶體驗度。

4.本發(fā)明并不改變?nèi)魏紊逃檬謾C芯片的物理層元器件和手機芯片內(nèi)部軟件程序，僅僅在手機芯片的后端嵌入加密芯片，裝置改造方便，隱蔽性高，可以在不改變?nèi)魏紊逃檬謾C外觀、顯示界面、手機功能等的前提下改裝制成加密手機，直接跳過手機供應商、芯片供應商和通信供應商的制約，植入性高。

附圖說明

為了進一步說明本發(fā)明的技術內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明詳細說明如后，其中：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構示意圖。

圖2是本發(fā)明中第一加密芯片的算法編碼流程圖。

圖3是本發(fā)明中第二加密芯片的算法解碼流程圖。

具體實施方式

請參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種嵌入型多通道信號手機加密通信裝置，包括：多通道語音信號手機發(fā)射部分和通過通信衛(wèi)星或基站與多通道語音信號手機接收部分進行信號傳輸；

該多通道語音信號手機發(fā)射部分包括：

一第一手機芯片10；

一第一加密芯片11，其一端與第一手機芯片10雙向連接；

多張第一手機SIM卡模塊12，其一端分別與算法編碼模塊11的另一端雙向連接，該多張第一手機SIM卡模塊12的數(shù)量大于或等于1，且接收部分的第二手機SIM卡模塊31的數(shù)量和發(fā)射部分的第一手機SIM卡模塊12的數(shù)量相同，相互之間通過呼叫對方號碼的方式一一對應；且每張手機SIM卡模塊都具備呼叫對方號碼，也可以被對方手機SIM卡模塊呼叫的功能，且手機SIM卡可以是全球任何一個或多個通信運營商提供的手機卡；

一發(fā)射天線13，其一端與多張第一手機SIM卡模塊12的另一端雙向連接；

該多通道語音信號手機接收部分包括：

一接收天線30；

多張第二手機SIM卡模塊31，其一端分別與接收天線30雙向連接；

一第二加密芯片32，其一端分別與多張第二手機SIM卡模塊31的另一端雙向連接；

一第二手機芯片33，其與第二加密芯片32的另一端雙向連接。

其中，算法編碼部分和算法解碼部分分別都集成在第一、第二加密芯片11、32中，所述第一、第二加密芯片11、32是嵌入第一手機芯片10、第一SIM卡模塊12、第二手機芯片33和第二SIM卡模塊31中間，且具有處理速率和處理能力，滿足算法編解碼的所有需求。

請參閱圖2并結(jié)合參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種嵌入型多通道信號手機加密通信裝置中的第一加密芯片11的算法編碼方法，包括：

步驟1(S111)：將第一手機芯片10接收的信號進行格式轉(zhuǎn)換；

步驟2(S112)：將格式轉(zhuǎn)換的信號經(jīng)過緩存、濾波后進行差值處理，得到差值信號ΔS_n(ΔS_n＝S_n-S_n-1)；

步驟3(S113)：差值處理后，差值信號除以量化語音碼書平均功率，以此獲取增益g_n；

步驟4(S114)：在獲取絕對增益g_n后，在增益碼書中尋找與g_n最接近的相對增益值G_n；

步驟5(S115)：在處理語音信號中，用差值信號除以相對增益，獲得絕對量化語音h_n；

步驟6(S116)：在獲得絕對量化語音h_n后，在量化語音碼書中尋找最接近h_n的相對量化語音碼矢量H_n；

步驟7(S117)：將h_n和H_n兩個矢量相減進入判決，以最小二乘法為原則，若H_n是碼書中最接近h_n的碼矢量，則進入密碼書的搜索，若不是，則繼續(xù)進行碼矢量的搜索；

步驟8(S118)：增益矢量和量化語音碼矢量根據(jù)密碼書的地址和內(nèi)容獲取相對應的密碼矢量；

步驟9(S119)：經(jīng)過密碼書搜索后，密文進行隨機打散，并加入順序同步信號，得到的隨機密文信號再經(jīng)過SIM卡和發(fā)射天線發(fā)射出去。

其中ΔS_n差值信號、S_n是格式轉(zhuǎn)換后的語音信號，g_n是增益信號、G_n是增益碼矢量、h_n是量化語音信號、H_n是量化語音碼矢量。

請參閱圖3并結(jié)合參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種嵌入型多通道信號手機加密通信裝置，其中第二加密芯片32的算法解碼方法，其特征在于，包括：

步驟1(S321)：在多張SIM卡中接收到的密文傳入緩存后，按照同步信號合成有順序的密文信號；

步驟2(S322)：根據(jù)密文信號獲取密文中的增益密碼和語音密碼；

步驟3(S323)：將獲取到的增益和語音信號密文進行密碼書搜索；

步驟4(S324)：根據(jù)同步的密碼書內(nèi)容、地址變換，得到增益碼矢量；

步驟5(S325)：根據(jù)同步的密碼書內(nèi)容、地址變換，得到量化語音碼矢量；

步驟6(S326)：將獲得的增益碼矢量和量化語音碼矢量結(jié)合，合成語音信號；

步驟7(S327)：將合成的語音信號經(jīng)過濾波后，進行信號格式轉(zhuǎn)換，將語音信號轉(zhuǎn)換成手機可以識別的信號模式。

其中，為了保證算法低延遲率和簡化復雜度，增益碼書中碼矢量應該是3bit表示，其中第一比特位是符號位；量化語音碼書中的語音碼矢量應該是7bit表示，這樣合成的語音用210位來表述，既能夠準確表述語音變量，又滿足國際語音算法16kbps的標準。

其中，增益碼書內(nèi)容和量化語音碼書內(nèi)容是固定不變的，因此量化語音碼書平均功率也是固定不變的，它們均存儲于加密芯片的寄存器中。

其中，密碼書地址指針是隨網(wǎng)絡時鐘實時變換的，密碼書的內(nèi)容是定期更換的，為了滿足雙向通信的要求，每部手機的密碼書地址指針變換規(guī)則都是一致的，且每部手機中密碼書內(nèi)容也需要一致。

其中，密文隨機打散并加入的順序同步信號中，應含有對每個碎片密文順序的標識內(nèi)容，密碼書地址指針變量的網(wǎng)絡時鐘信息這兩個部分。

其中，嵌入式算法編碼模塊緩存器中存儲的語音信號組S_n，當n＝1時為第一個采樣點，即默認S₀＝0，其值存儲于加密芯片嵌入式算法解碼模塊的寄存器內(nèi)。

以上所述的具體實施方法對于本發(fā)明的目的、技術方案和技術效果進行了進一步詳細的說明，所應理解的是，以上所敘述的僅對于本發(fā)明的具體實施方法而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。