一種基于GSM的低碼率語(yǔ)音信息隱秘傳輸方法
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隨著(zhù)數字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )及無(wú)線(xiàn)通信的發(fā)展，人們之間的信息交換越來(lái)越方便和快捷，但隨之而來(lái)的信息安全問(wèn)題越來(lái)越重要。信息隱藏，機密信息的隱秘傳輸方法的研究成為信息安全研究領(lǐng)域的重要課題之一。
通?？稍诙嗝襟w信息中，提取對人眼或人耳不敏感的比特，組成可修改矢量，將數據隱藏在人眼(耳)不易覺(jué)察的部位。2002年，Yu―Chee Tseng等人給出了一種最多只修改2比特，就可在長(cháng)為n比特可修改宿主數據流中嵌入[log2(n+1)]比特數據的方法。
2003年，F．Galand指出了最多只修改1比特，就可在n比特可修改數據中嵌入[log2(n+1)]比特數據，但沒(méi)有給出具體的方法。2004年，田源等給出了一種最多只修改1比特，就可在n比特可修改數據中嵌入[log2(n+1)]比特數據的簡(jiǎn)便快速方法。但這些方法，每嵌入m比特數據，需(2m一1)比特宿主可修改數據，數據嵌入率不夠高，常不能滿(mǎn)足流媒體信息隱藏的要求。
國內陳亮等人給出了一種基于語(yǔ)音參數模型的語(yǔ)音隱藏算法。該方法主要通過(guò)修改對應的DFT系數來(lái)隱藏保密語(yǔ)音信息，但該方法在信息提取時(shí)需要宿主原始語(yǔ)音信息。
奇偶調制法是一種數據嵌入率較高的方法，可在n比特宿主可修改信息中嵌入n比特數據，但該方法最多要修改n比特宿主數據。
本文描述了一種可將一路低碼率2．4kb／s混合激勵線(xiàn)性預測(MELP)編碼語(yǔ)音信息，隱藏在另一路13kb／s的GSM編碼語(yǔ)音中，通過(guò)公共信道隱秘傳輸的方法。文中給出了一種新的數據嵌入方法，該方法以一個(gè)單位增廣矩陣為基礎，可在(2L+1)比特可修改信息中嵌入2L比特數據信息，而最多只需修改￡比特宿主信息，有較高的數據嵌入率，算法計算復雜度較低，較易于硬件實(shí)現，且對宿主信息的影響也較少。
該方法已經(jīng)在計算機局域網(wǎng)，及微型計算機上進(jìn)行了模擬，獲得了較好的結果，可用于機密信息的隱秘傳輸。
2 系統概述
首先從GSM編碼的數字語(yǔ)音信息，提取對人耳不很敏感的比特，組成宿主可修改矢量，當其部分或全部改變時(shí)，人耳很難覺(jué)察。圖1給出了該系統信息處理的主要框圖。
為了保證隱秘傳輸低碼率語(yǔ)音信息的安全性，可先對低碼率語(yǔ)音信息加密，然后用密鑰2、宿主可修改矢量及需隱秘傳輸的低碼率語(yǔ)音信息，計算出GSM語(yǔ)音編碼需修改(取反)比特的位置信息。
依據求得的須修改的位置信息，將GSM編碼的宿主語(yǔ)音信息中相對應的比特取反，即可獲得藏有另一路低碼率語(yǔ)音信息的GSM語(yǔ)音編碼，該編碼送到公共信道傳輸。
接收端的信息處理是發(fā)送端處理的逆過(guò)程，從公共信道接收到藏有低碼率語(yǔ)音信息的GSM編碼后，用密鑰2，求得隱藏在GSM編碼中的低碼率語(yǔ)音信息，經(jīng)密鑰l解密就可得到低碼率音頻信息，從而可實(shí)現一路低碼率語(yǔ)音信息，隱藏在另一路GSM編碼的語(yǔ)音信息中傳輸，嵌入前后對GSM編碼的宿主語(yǔ)音信息的影響很難察覺(jué)。
3 GSM語(yǔ)音編碼的碼流分析
GSM語(yǔ)音采用RPE-LTP編碼，每幀20ms語(yǔ)音信息由260比特組成。主要包括反射系數和4個(gè)子幀。8個(gè)反射系數共36比特，每一子幀由9比特LPT參數及47比特RPE參數組成。
歐洲電訊管理局對GSM編碼語(yǔ)音信息每幀260比特，對人聽(tīng)覺(jué)影響程度進(jìn)行了研究，并按對人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)影響程度的大小將這260比特分成6類(lèi)，其中第一類(lèi)對人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)影響最大。第六類(lèi)影響最小，該類(lèi)比特數據改變引起的失真，人耳很難分辨，可忽略。
表l給出了屬于第一、二類(lèi)及第六類(lèi)的比特。表l中，LAR是對數面積比，Blockamplitude是4個(gè)子幀中每子幀塊幅度，RPE pulses是子幀中的RPE脈沖。
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