Luận án Nghiên cứu giải pháp bảo mật tín hiệu thoại thời gian thực

c mã trên cả miền thời gian và miền tần số đồng thời. 
e) Kỹ thuật mã biến đổi miền. Thông qua một biến đổi, tín hiệu tiếng nói 
được chuyển sang biểu diễn ở miền khác. Thao tác bảo mật được thực 
hiện trên tập hệ số của biến đổi này. Những biến đổi được dùng là biến 
đổi trực giao, đảm bảo không tăng nhiễu khi truyền qua kênh truyền. 
1.2.3. Phương pháp mã số. 
a) Nguyên lý. 
 Phương pháp mã hóa số tín hiệu thoại được thực hiện theo sơ đồ 
khối hình 1.10. 
 x (t) u y
 a xk  k 
 x'a (t) u' xk ' y'k 
 Hình 1.10. Sơ đồ khối của phương pháp mã số 
b) Những thuật toán mã hóa 
 Mã dòng là một dạng biến đổi loạt, biến đổi tuần tự bản rõ R 
thành bản mã M theo bit. Bộ tạo dãy khoá K sinh ra dãy các bit 
(k1,k2,...,ki,...) và được cộng modul 2 với dãy các bit bản rõ (r1,r2,...,ri,...) 
để có kết quả bản mã : 
 mi ri  ki (1.13) 
 Mã khối thao tác trên khối bit có độ dài cố định. Nhiều mã khối 
 6 
được miêu tả như là mạng Feistel, trên cơ sở chia khối dữ liệu thành hai 
nửa, trong đó một nửa thao tác trên nửa kia. 
1.2.4. Các thước đo cảm quan. 
a) Khoảng cách lô-ga-rít phổ 
b) Thước đo khoảng cách LPC 
c) Thước đo khoảng cách phổ. 
d) Phổ đoạn tỷ lệ tín trên tạp 
 Kết luận chương 1 
 Các kết quả chính mà Chương 1 đạt được bao gồm: 
 1. Tín hiệu thoại có những đặc điểm riêng, dẫn đến bảo mật tín 
hiệu thoại có những đặc trưng riêng. Do nhận biết tiếng nói là chủ quan 
con người nên để đánh giá theo giải tích hiệu suất của bảo mật tín hiệu 
thoại là bài toán rất khó, ngoài việc nghe thử trực tiếp tín hiệu mã các 
nhà nghiên cứu đã dùng các thước đo cảm quan để đánh giá một cách 
tương đối những kỹ thuật bảo mật tín hiệu thoại. 
 2. Nhiều phương pháp bảo mật tín hiệu thoại đã được đề xuất 
với mục tiêu tăng độ che lấp tiếng nói, giảm độ rõ còn lại, tăng độ mật 
với không gian khóa lớn, độ phức tạp phân tích mã cao; giảm trễ mã hóa 
để đảm bảo tính thời gian thực. Tuy nhiên, các kỹ thuật bảo mật thoại 
tương tự ít quan tâm đến khả năng che dấu lỗi của biến đổi đầu vào và 
biến đổi đầu ra phụ thuộc biến đổi đầu vào (chính là biến đổi ngược của 
biến đổi đầu vào), đồng thời để cho không gian khóa lớn cần đòi hỏi độ 
phức tạp tính toán lớn. 
 3. Mục tiêu của luận án là nghiên cứu đề xuất phương pháp biến 
đổi đầu vào có khả năng che dấu lỗi, biến đổi đầu ra độc lập với biến đổi 
đầu vào và cải tiến lược đồ tạo khóa cho không gia khóa lớn và độ phức 
tạp tính toán thấp. Đồng thời, luận án cũng chỉ ra cách thức áp dụng 
phương pháp trên vào bảo mật tín hiệu thoại thời gian thực nhằm tạo ra 
chất lượng tiếng nói đảm bảo, độ che lấp tốt và độ mật cao. 
 7 
 CHƯƠNG 2 
 TẠO KHÓA TRONG BẢO MẬT THOẠI TƯƠNG TỰ 
2.1. Bài toán chọn khóa 
 Tạo khóa trong mã hóa thoại tương tự là tạo ra hoán vị xáo trộn 
các thành phần của tín hiệu tiếng nói. Không phải tất cả các hoán vị đều 
dẫn tới tín hiệu tiếng nói đã mã có độ che lấp tốt mà chỉ có một tập con 
là phù hợp để sử dụng xóa trộn tiếng nói. 
 Một sắp xếp lại thứ i, q1,q2 ,...,qn của n phần tử p1, p2,..., pn , 
trong tổng số n! cách sắp xếp, được gọi là một hoán vị bậc n . Ký hiệu: 
 p1, p2 ,..., pn 
 (2.1) 
 pi 
 q1,q2 ,..., qn 
Ma trận hoán vị, Pi của hoán vị pi này là ma trận vuông (nxn) mà mỗi 
cột của nó có một giá trị bằng 1, các giá trị khác bằng 0 thỏa mãn: 
 p1, p2 ,..., pn Pi (q1,q2 ,....,qn ) (2.2) 
và: 
 -1
 p1, p2 ,..., pn (q1,q2 ,....,qn )Pi (2.3) 
 -1 
với Pi là ma trận nghịch đảo của ma trận Pi. 
 Để S biểu diễn tập những khóa hoán vị và S-1 là tập những khóa 
đảo hoán vị. Về lý thuyết S nên thỏa mãn hai điều kiện sau: 
 Tất cả những khóa trong S phải tạo ra những tiếng nói không 
hiểu được. 
 -1 -1
 Đối với mỗi khóa, Pi, trong S tồn tại 1 và chỉ 1 P i, trong S mà 
P-1 có thể sử dụng để giải mã tiếng nói đã được mã hóa bởi P. Sử dụng 
những khóa khác phải tạo ra tiếng nói không hiểu được. 
 Để I biểu diễn ma trận với tất cả những phần tử của nó nằm ở 
những vị trí ban đầu. Tính khó hiểu được tạo ra bởi ma trận, Pi, có thể 
 8 
liên quan đến tham số, D(Pi,I) đo khoảng cách từ Pi tới I. Yêu cầu đầu 
tiên có thể chuyển đổi thành: 
 D Pi , I Dth (2.4) 
Dth là một giá trị ngưỡng được lựa chọn cho giới hạn khó nghe của tín 
hiệu mã tới một mức chấp nhận được. 
 Đòi hỏi thứ hai yêu cầu hai vấn đề: 
 1) Ánh xạ hoán vị phải là 1-1, nghĩa là: 
 P 1 (P(i)) i, i 1,2,...,N (2.5) 
N là chiều dài khung hoán vị. 
 2) Sự so sánh giữa hai khóa. Khoảng cách giữa bất kỳ một cặp 
khóa ít nhất là ngưỡng, được hiểu là: 
 D Pi , Pj Dth i j (2.6) 
Rất khó khăn để thiết lập thuật toán xây dựng lý thuyết tập S từ N! hoán 
vị. Thay thế nó, những nhà nghiên cứu đã sử dụng nhiều những tham số 
khác nhau để có thể thu được giải tích của một xấp xỉ ảnh hưởng tạo ra 
bởi tham số D lý tưởng. 
 Hai tham số được dùng để đánh giá hoán vị MDP(Mean 
Permution Distance) và OD (Order of Displacement). Với mọi hoán vị 
bậc n , ký hiệu di là vị trí mới của phần tử thứ i trong sắp xếp ban đầu. 
Bậc thay thế -OD được định nghĩa: 
 OD( p) min i di (2.8) 
 1 i n
Khoảng cách hoán vị trung bình MDP của hoán vị p được định nghĩa: 
 1 n
 MDP( p)  i di (2.9) 
 n i 1
2.2.1. Thước đo MDP trong hoán vị. 
 a) MDP lớn nhất. 
 Định lý 1: MDP lớn nhất trong tất cả các hoán vị bậc n được 
tính: 
 9 
 n
 n 2m; m 1
 2
 MDPmax (2.10) 
 n 1
 n 2m 1;m 1
 2 2n
b) MDP trung bình của tất cả các hoán vị 
 Định lý 3 . MDP trung bình của tất cả các hoán vị bậc n là: 
 n2 1 
 MDP (2.16) 
 av 3n
2.1.2. Thước đo OD trong hoán vị 
 a) Không gian khóa của hoán vị tuyệt đối 
 Định lý 4. Không gian khóa của hoán vị n phần tử mà mỗi hoán 
vị đều là hoán vị tuyệt đối là: 
 n 1 r 1 1 1 1 n 
 Dn n! n! ... (2.23) 
 r 0 r! 0! 1! 2! n! 
 và công thức truy hồi tính Dn là 
 Dn (n 1)Dn 1 Dn 2  (2.24) 
với D1 0;D2 1. 
 b) Giá trị OD lớn nhất 
 Định lý 5: Giá trị lớn nhất của bậc thay thế OD của hoán vị của n 
phần tử là: 
 n / 2 n 2m
 ODmax (2.33) 
 (n 1)/ 2 n 2m 1
2.2. Lược đồ Raymond. 
2.2.1. Ánh xạ một hoán vị tới một chỉ số 
2.2.2. Ánh xạ một một số nguyên tới hoán vị 
2.2.3. Lược đồ hoán vị Raymond 
 10 
 Mục tiêu: Tạo hoán vị có tất cả các phần tử di chuyển khỏi vị trí 
ban đầu của nó. 
 cg [cg ,c g ,...,c g ]
 Giải pháp: Tạo bộ số bộ thừa số n 2 n 3 1 , 
0 c g j; 1 j n 1 g
 j từ số nguyên , 0 ≤ g≤ (n-1)!: 
 g (n 2)!c g (n 3)!c g ... 2!c g 1!c g
 n 2 n 3 2 1 (2.46) 
Ánh xạ sang số nguyên f, 0≤ f≤ n! theo: 
 f (n 1)!cg (n 2)!cg ... 3!cg 2!cg 1!.0
 n 2 n 3 2 1 (2.47) 
 0 f n! 0 c j, 1 j n 1 cg [c g ,cg ,...,c g ,0]
thỏa mãn và j bộ thừa số n 2 n 3 1 là 
duy nhất với số nguyên f đáp ứng các điều kiện của thuật toán D. Đặt 
 g
 di c i 2; 3 i n; và d2 0 (2.48) 
Phương trình (2.47) trở thành: 
 f dn.(n 1)! dn 1(n 1)! ... d3.2! d2.1! (2.49) 
Áp dụng vào thuật toán P. 
 Thuật toán D (Lược đồ xáo trộn Raymond) : Cho trước một số 
nguyên g, 0≤g≤(n-1)!, một hoán vị của n phần tử (U1,U2,,Un) được tạo 
ra mà tất cả phần tử trong (U1,U2,,Un) thay đổi vị trí so với vị trí ban 
đầu của nó và chỉ có một hoán vị duy nhất với 1 số nguyên g. 
 1. Khởi tạo (U1,U2,,Un) theo thứ tự tăng dần. 
 2. với i=2 tới n 
 a. Đặt di g mod (i 1) m di 1 ; g  g / i ; 
 b. Đổi chỗ Um và Ui 
 Lược đồ hoán vị Raymond có bậc thay thế, OD nhỏ nhất bằng 1 
và chưa đặt vấn đề khoảng cách hoán vị trung bình, MPD. Không gian 
khóa, KRaymond cỡ (n-1)!: 
 K Raymond (n 1)! (2.50) 
với n là độ dài khung hoán vị. 
2.3. Lược đồ đề xuất 
2.3.1. Lược đồ 
 11 
 Lược đồ đề xuất: Lược đồ xáo trộn thực hiện với khung xáo 
trộn có độ dài N. Bộ tạo số ngẫu nhiên trên cơ sở thanh ghi dịch tuyến 
tính phản hồi (LFSR Linear Feedback Shift Register ) với mầm khởi tạo 
cho bộ tạo số giả ngẫu nhiên S0 
 Bước 1: Khởi tạo bộ tạo số giả ngẫu nhiên LFSR với S0. 
 Bước 2: Với khung thứ j, j=1,, mẫu ban đầu (I1,I2,IN). 
 với i=2,N 
 2A. Rịj=một số ngẫu nhiên 8 bit từ bộ tạo số giả ngẫu nhiên; 
 2B. k= Rij mod (i-1) +1. 
 2C. Đổi vị trí giữa Ii và Ik 
 Lược đồ được thực hiện trên cơ sở ứng dụng bộ tạo số ngẫu 
nhiên LFSR rõ ràng có lợi thế hơn lược đồ của Raymond do không phải 
tính toán và lưu trữ số nguyên lớn cỡ (N-1)! mà chỉ cần bộ tạo số ngẫu 
nhiên và lưu khởi tạo S0, là mầm khóa cho mỗi cuộc liên lạc, được gọi là 
khóa phiên. Đồng thời với mỗi mầm khóa S0, thì mỗi khung tiếng nói 
ban đầu được sử dụng một khóa khác nhau tùy thuộc vào chu kỳ của bộ 
tạo giả ngẫu nhiên, trong khi với mỗi khóa là số nguyên lớn cho trước, 
trong lược đồ Raymond, các khung tiếng nói rõ đều mã hóa với một 
khóa. 
2.3.2. Các thuộc tính của lược đồ đề xuất 
 Định lý 6. Lược đồ đề xuất là lược đồ hoán vị tuyệt đối hay tất 
cả các phần tử được dịch chuyển khỏi vị trí ban đầu của nó. 
 Chứng minh: 
 Không làm mất tính tổng quát, giả thiết rằng mẫu ban đầu 
(I1,I2,,IN) là các số nguyên có giá trị từ 1 đến N nghĩa là I1=1, I2=2,..., 
IN=N. 
 Từ bước 2B của lược đồ đề xuất ta có: 
 0 k i (2.51) 
 Bước 2C của lược đồ đề xuất được viết: 
 12 
 tmp=Ii; (2C1) 
 Ii=Ik ; (2C2) 
 Ik=tmp (2C3) 
 Do điều kiện 0 k i và giả thiết ban đầu Ii=i, nên tại bước 
2C2 ta luôn có Ik<Ii hay Ik<i. 
 Giả thiết rằng sau khi hoán vị mẫu ban đầu (I1,I2,,IN) ta thu 
được mẫu hoán vị (U1,U2,,UN) có một phần tử thứ c không di chuyển 
khỏi vị trí ban đầu của nó, nghĩa là: 
 U c c (2.52) 
Khi đó, tại bước 2C2, Ic=c ( tại thời điểm i=c) hay tại thời điểm i=c thì 
Ik=i, dẫn đến k=i; điều này trái với điều kiện 0 k i . Do vậy, Lược đồ 
đề xuất là lược đồ hoán vị tuyệt đối hay tất cả các mẫu ban đầu được 
dịch chuyển khỏi vị trí vị trí của nó. Định lý được chứng minh. 
 Định lý 7. Lược đồ đề xuất có không gian khóa hay tổng số hoán 
vị có thể có là: 
 KDX (n 1)! 
 Chứng minh 
 Hoán vị tạo ra của lược đồ đề xuất được quyết định bởi các giá 
trị ki, tương ứng được tạo ra với i =2,,n, tại bước 2B. Không gian khóa 
hay tổng số hoán vị có thể chính là tổng số hoán vị mà tập ki có thể tạo 
ra. Tập ki có thể nhận các giá trị như sau: 
 Tại vòng thứ nhất: k2=1; 
 Tại vòng thứ hai: k3=1,2; 
 .. 
 Tại vòng thứ n-1: kn-1=1,2,..,..n-2; 
 Tại vòng thứ n: kn=1,2,..,..n-1; 
 Do vậy, có (n-1)! cách sắp xếp để tạo thành bộ (k2,k3,,kn-1). 
Định lý được chứng minh. 
 13 
Định lý 8. Giá trị MDP trung bình của lược đồ đề xuất là (n+1)/3. 
 Chứng minh. 
 Tương tự định lý 3, tổng số hoán vị mà lược đồ đề xuất tạo ra là 
KDX =(n-1)!, nếu pi là phần tử thứ i của một hoán vị, pi =1,2,i-
1,i+1,n, mỗi giá trị này xảy ra KDX/(n-1) lần trong toàn bộ tổng số 
hoán vị có thể và mỗi lần xảy ra thì tổng khoảng cách của nó tới các vị 
trí khác là: 
 2
 DDX n(n 1) n 1
 MDP( p) DDX 
 P n(n 1) 3 3
tổng số hoán vị mà lược đồ đề xuất tạo ra là KDX =(n-1)! Do vậy giá trị 
trung bình của MDP lược đồ đề xuất là (n+1)/3. Định lý được chứng 
minh. 
2.3.3 Kết quả thực hiện 
 Kết quả tính toán trên Matlab 6.0 lược đồ đề xuất, lược đồ 
Raymond với OD nhỏ nhất, OD trung bình và MPD trung bình với các 
giá trị khác nhau của chiều dài khung hoán vị, n thể hiện ở bảng 2.1. 
Bảng.2.1. Các giá trị thước đo lược đồ Raymond và lược đồ đề xuất. 
 n Lược đồ Raymond Lược đồ đề xuất 
 OD OD MPD OD OD MPD 
 nhỏ trung trung nhỏ trung trung 
 nhất bình bình nhất bình bình 
 16 1 1.124 5.8883 1 1.158 5.6628 
 32 1 1.128 10.892 1 1.155 11.078 
 48 1 1.141 15.691 1 1.166 16.619 
 64 1 1.144 20.738 1 1.261 22.04 
 80 1 1.145 25.483 1 1.152 27.507 
 96 1 1.165 30.405 1 n 32.951 
 112 1 1.17 35.467 1 1.176 38.758 
 128 1 1.178 40.312 1 1.175 44.032 
 144 1 1.197 44.992 1 1.186 49.769 
 160 1 1.193 49.906 1 1.18 55.745 
 14 
 Bảng.2.2. So sánh lược đồ đề xuất và Raymond 
TT Tham số Lược đồ Raymond Lược đồ đề xuất 
 1 Lưu trữ Số nguyên lớn cỡ (n-Mầm khóa S0 cỡ 
 1)! 300bit 
 2 Tính toán Phép tính số nguyên Phép mod số nguyên 
 lớn (n-1)! <n 
 3 Mã hóa mỗi khung Khó khăn Thuận lợi 
 1 khóa 
 4 Không gian khóa KRaymond KRaymond 
 5 Giá trị thước đo Tương đương nhau Tương đương nhau 
 Kết luận chương 2. 
 Các kết quả cụ thể chương này bao gồm: 
(1). Nghiên cứu tổng thể về bài toán tạo khóa trong mã thoại tương tự. 
 Tạo khóa cho mã thoại tương tự thực chất là tạo hoán vị xáo trộn. Do 
 không phải tất cả các hoán vị đều dẫn tới tín hiệu tiếng nói đã mã có 
 mức nghe hiểu còn lại chấp nhận được nên cần thiết phải có những 
 tham số và ngưỡng để đánh giá hoán vị được lựa chọn. Hai tham số 
 được sử dụng đánh giá hoán vị là khoảng cách hoán vị trung bình và 
 bậc thay thế. Nghiên cứu sâu về lược đồ Raymond 
(2). Nghiên cứu sâu về lược đồ Raymond. Lược đồ Raymond có nhiều 
 lợi thế khi cho không gian khóa lớn cỡ (N-1)! và các phần tử sau khi 
 xáo trộn rời khỏi vị trí ban đầu của nó. Tuy nhiên lược đồ này cần 
 phải lưu trữ và tính toán số nguyên lớn cỡ (N-1)! với N là độ dài 
 khung hoán vị, nên gặp nhiều khó khăn trong thực tế 
(3). Đề xuất lược đồ cải tiến lược đồ Ray mond. Các kết quả thực hiện 
 cho thấy lược đồ đề xuất có các thước đo tương đương lược đồ Ray 
 mond và thuận lợi trong thực tế khi không cần lưu trữ và tính toán số 
 nguyên lớn cỡ (n-1)!, đồng thời cho phép mã hóa mỗi khung tiếng 
 nói 1 khóa. 
Nội dung của chương này liên quan đến các bài báo số [4] [5] (Danh 
mục các công trình khoa học đã công bố của tác giả). 
 15 
 CHƯƠNG 3 
 MỘT GIẢI PHÁP BẢO MẬT TÍN HIỆU THOẠI BIẾN 
 ĐỔI MIỀN 
3.1. Đặt vấn đề 
 Những phương pháp bảo mật thoại tương tự biến đổi miền có 
những đặc điểm: 
. Băng thông tiếng nói rõ /mã: 300Hz-3400Hz. 
. Tần số lấy mẫu fs <=8000Hz, 8 bit. 
. Biến đổi F có biến đổi nghịch đảo F-1 và F 1(F(x))  x . 
. Biến đổi F có biến đổi nhanh đáp ứng nhu cầu thời gian thực. 
. Được xử lý theo khung N mẫu với N =256 hoặc N=512. 
. Hoàn vị P và P-1 đảm bảo P 1(P(i)) i i  0,1,...,N / 2 1. 
. Kích thước khung đầu vào bằng kích thước khung đầu ra. 
. Những biến đổi F đang sử dụng như DFT, DCT, FTH,...thực chất là 
 biến đổi tín hiệu thoại sang miền tần số khối theo khối do vậy tiếng 
 nói đầu ra mang tính nhân tạo của xử lý khối. 
. Hiện tại biến đổi F được áp dụng trực tiếp vào tín hiệu thoại. 
. Xử lý đầu ra tín hiệu mã với F-1. 
 Từ những đánh giá trên, luận án đề xuất sử dụng biến đổi chồng 
lấp MDCT, kết hợp ITU-G.726 và QAM-256 làm biến đổi đầu vào; Sử 
dụng tính đối xứng của IFFT làm biến đổi đầu ra. 
3.2. Ứng dụng biến đổi MDCT. 
 Khối xử lý đầu vào có những yêu cầu: 
 1. Có biến đổi ngược F 1(F(x))  x đáp ứng yêu cầu giải mã. 
 2. Có thuật toán biến đổi nhanh đáp ứng tính thời gian thực. 
 3. Chuỗi sau khi biến đổi có độ dài không vượt quá khung 
 tiếng nói ban đầu. Đảm bảo tín hiệu không bị mất. 
3.2.1. Biến đổi MDCT. 
 Biến đổi thuận: 
 16 
 2 2M 1 1 M 1 
 X i (k)  h(n)yi (n)cos (k )(n ) (3.3) 
 M n 0 M 2 2 
với i là chỉ số khối, k=0, 1, ..., M-1. 
 Biến đổi ngược: 
 2 M 1 1 M 1
 ˆ 
 yi (n)  X i (k)cos (k )(n ) (3.4) 
 M k 0 M 2 2 
với i là chỉ số khối, n=0, 1, ..., 2M-1,và toán tử cộng chồng lấp: 
 xˆi (n) h n M yˆi 1(n M ) h(n)yˆi (n) (3.5) 
với i là chỉ số khối, n=0,1,...,M-1. Cửa sổ hình sin 
 1 
 h(n) sin n , n 0,...,2M 1 (3.8) 
 2 2M 
3.2.2. Đặc tính tái tạo hoàn thiện của MDCT 
 Biến đổi MDCT với cửa sổ hình sin có đặc tính tái tạo hoàn 
thiện và lọai bỏ biệt danh miền thời gian. 
3.2.3. Thuật toán tính toán nhanh MDCT. 
 Để tính toán MDCT theo công thức (3.3) độ phức tạp tính toán 
là O(M2). Thuật toán MDCT4 tính toán nhanh trên cơ sở tính toán nhanh 
DFT đưa độ phức tạp tính toán về O(M/2 log(M/2)). 
3.3. Ứng dụng G.726 và ánh xạ QAM. 
3.3.1. ITU-T G.726. 
 Thực hiện lập mã tiếng nói trên cơ sở điều chế xung mã sai phân 
thích nghi với dự báo và lượng tử hóa thích nghi. Sử dụng thuật toán 
LMS và lượng tử hóa thích nghi phản hồi. Sự thích nghi của dự báo và 
lượng tử hóa được thực hiện truy hồi. Chuẩn ITU-T G.726 có thể lập mã 
tiếng nói với các tốc độ 40kbps, 32kbps, 24kbps và 16kbps. 
3.3.2. Ánh xạ QAM. 
 Ánh xạ một số nguyên trong khoảng [0,M-1] thành số phức 
(Ii,Qi). Giá trị nhỏ nhất của (Ii,Qi) là ( 1, 1) và là một thành phần của ma 
trận vuông LxL. 
 17 
 L 1 , L 1 ( L 3, L 1) ... ( L 1, L 1) 
 ( L 1, L 3) ( L 3, L 3, ... ( L 1, L 3) 
 I i , Q i  
 ( L 1, L 1), ( L 3, L 1) ... (L 1, L 1) 
với : L M , M 4n , n 1, 2,3,... 
3.4. Đề xuất xử lý đầu ra 
3.4.1. Yêu cầu của bộ xử lý tín hiệu đầu ra 
Để đảm bảo đầu thu nhận tín hiệu mã, sau khi giải mã thu được tiếng nói 
nghe hiểu bộ xử lý này phải thỏa mãn những yêu cầu sau: 
 1. Đầu ra phải là tín hiệu thực, hay các thành phần ảo bằng không. 
 2. Biến đổi đầu ra là trực giao. 
 3. Tín hiệu đầu ra có băng tần tiếng nói 300-3400Hz. 
 4. Kích thước khung đầu ra không vượt quá khung đầu vào. 
 5. Thuật toán biến đổi này có phép biến đổi nhanh. 
 Với biến đổi IFFT, khung độ dài NFFT= 256 mẫu, tần số lấy 
mẫu 8000Hz, thỏa mãn các yêu cầu trên. 
3.4.2. Bộ xử lý đầu ra đề xuất 
 Với khung có chiều dài NFFT= 256 mẫu, tần số lấy mẫu 
8000Hz, lựa chọn tần số thấp nhất s . 
 Thủ tục xử lý tín hiệu đầu ra: XLDR 
 Bước 1. Điền khung vs chiều dài NFFT=256 toàn ‘0’; 
 Bước 2. Chèn khung v , độ dài NP vào vs từ vị trí s đến 
s NP 1 . 
 Bước 3. Thêm vào phần đối xứng: 
 vs(NFFT i) conj(vs(i) i 1,2,..NFFT / 2 1 (3.50) 
 Bước 4.Tính tín hiệu ra thông qua IFFT: 
 y IFFT (vs,256) (3.51) 
3.5. Bộ mã hóa đề xuất 1 
3.5.1. Nguyên lý. 
 18 
 Bộ mã hóa tín hiệu thoại tương tự đề xuất với mục tiêu áp dụng 
trong bảo mật cấp chiến thuật chỉ bảo mật bán song công có sơ đồ khối 
chi tiết theo như hình 3.3 và tham số như Bảng 3.1. 
 Hình 3.3. Sơ đồ khối bộ mã hóa xáo trộn tiếng nói giải pháp 1 
 Bảng.3.1. Tham số của bộ mã hóa đề xuất 1 
 TT Tham số Khoảng giá tri 
 1 Cấp bảo mật Chiến thuật 
 2 Loại truyền thông Bán song công 
 3 Độ rộng băng thông kênh truyền 4kHz; 0-4000Hz 
 4 Độ rộng băng thông tín hiệu tiếng nói đầu vào 2,9kHz:300-
 3200Hz 
 5 Tần số lấy mẫu đầu vào 6500Hz 
 6 Độ dài khung tín hiệu tiếng nói đầu vào (xử lý 2x208 
 tín hiệu MDCT) 
 7 Độ dài khung FFT (đầu ra kênh truyền) 256 
 8 Tần số DA đầu ra, AD đầu vào tiếng nói đã mã 8000 
 9 Số thành phần tần số xáo trộn 104 
3.5.2. Thủ tục mã hóa giải mã 
 Tín hiệu tiếng nói đầu vào xa (t) được số hóa thành PCM 8 bit, 
 fsin Hz, được chia thành các khung con với chiều dài 2*M, mỗi lần xử lý 
1 khung với độ chồng lấp 50% thời gian mỗi khung tFin 32ms . Mỗi lần 
xử lý biến đổi MDCT cho ta chuỗi phức u có độ dài M/2 hay M hệ số 
biến đổi MDCT. Chuỗi phức này được hoán vị thủ tục tạo hóa HV tạo 
hoán vị thành chuỗi phức v . Chuỗi v này qua thủ tục XLDR tạo thành 
chuỗi y qua DA truyền lên kênh. 
 19 
3.6. Bộ mã hóa đề xuất 2 
 Bộ mã hóa tín hiệu thoại đề xuất có sơ đồ khối chi tiết theo sơ đồ 
khối hình 3.4 và tham số ở bảng 3.2. 
 Hình 3.4. Sơ đồ khối bộ mã hóa đề xuất 2 
 Bảng 3.2. Tham số của bộ mã hóa xáo trộn đề xuất 2 
 TT Tham số Khoảng giá tri 
 1 Cấp bảo mật Chiến thuật 
 2 Loại truyền thông Bán song công 
 3 Độ rộng băng thông kênh truyền 4kHz; 0-4000Hz 
 4 Độ rộng băng thông của tiếng nói đầu vào 300-3400Hz 
 5 Tần số lấy mẫu đầu vào 8000Hz 
 6 Tham số QAM 256 
 7 Độ dài khung FFT 256 
 8 Tần số DA đầu ra, AD đầu vào 8000 
 9 Số thành phần xáo trộn 96 
3.7. Kết quả thực hiện và thảo luận. 
 Mô phỏng thực hiện trên Matlab 6.0 với mô hình như hình 3.5. 
 Hình3.5. Mô hình thực hiện đánh giá 
 20 
3.6.1. Độ mật 
 Khóa mã hóa tạo ra trong thủ tục đề xuất với số phần tử hoán vị 
n đạt không gian khóa cỡ (n-1)! với bộ mã hóa đề xuất 1 không gian 
khóa là 103! với bộ mã hóa đề xuất thứ 2 đạt cỡ 95!. Đây là không gian 
khóa đủ lớn. 
 Vị trí của mẫu tiếng nói trong khung hoán vị được quyết định 
bởi đầu ra bộ tạo số giả ngẫu nhiên LFSR có tính phân bố đều, xét duyệt 
toàn bộ những giá trị của bộ tạo số ngẫu nhiên này là không thể, do vậy 
độ phức tạp phân tích mã lớn. 
 Mỗi khung tiếng nói được mã hóa với một khóa hoán vị khác 
nhau, dẫn đến tránh hiện tượng trùng khóa, nâng cao độ mật. 
3.6.2. Độ che lấp. 
 Hình 3.7, 3.8 là tần số của tín hiệu tiếng nói ban đầu, m