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端到端保密通信中的类语音调制解调研究

作　者: 杨典兵
导　师: 罗兴国
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 类语音调制类语音解调调制速率误码率矢量量化码本正交频分复用
分类号: TN918
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 31次
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内容摘要

针对公众移动通信网的安全缺陷及当前端到端语音保密通信方式存在的问题,本文研究了基于话音业务通道的端到端语音保密通信方案。为实现方案中的加密数据抗声码器压缩传输,本文通过分析现有的方法,总结了类语音调制解调的功能特性,重点从两个方面研究了类语音调制解调技术。首先,根据声码器对语音信号的处理特性,本文提出了基于语音参数模型的类语音调制解调算法。该算法采用比特分段、映射、矢量量化、量化码本设计、类语音信号合成等技术,将数据比特流调制成类语音信号,使其能通过链路声码器的压缩/解压缩处理过程,在接收终端解调时具有较低误码率,实现原始数据的有效还原。仿真结果显示,该算法在满足传输语音所需的误码率条件下比基于共振峰模型的方法具有更高的调制速率。另外,本文通过对声码器进行建模分析,测定了由GSM声码器组成的“黑匣子”信道系统的幅频响应,研究并实现了基于信道模型的类语音调制解调算法。该算法采用正交频分复用技术将数据承载到调制信号上,该信号的频率被限制在“黑匣子”系统的近似带通范围内,因此能以较小的失真通过声码器信道,被相应的解调器准确解调,实现数据抗声码器压缩传输。仿真结果显示,该算法同时具有低误码率和高调制速率,因此能更好的保证通话的实时性。本文在最后设计并实现了端到端语音保密传输系统的仿真平台。在该系统中应用两种类语音调制解调算法,成功进行了保密语音传输仿真试验,验证了算法的有效性和端到端语音保密通信方案的可行性。

全文目录

表目录  7-8
图目录  8-10
摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章绪论  12-18
  1.1 研究背景  12-13
  1.2 研究现状  13-15
    1.2.1 基于分组交换的VoIP 传输模式  13-14
    1.2.2 基于电路交换数据业务通道模式或TFO/TrFO 模式  14
    1.2.3 基于非加密语音业务通道模式  14-15
  1.3 本文主要工作及贡献  15-16
  1.4 本文组织结构  16-18
第二章类语音调制解调技术需求分析与现状  18-27
  2.1 端到端语音保密通信系统方案简介  18-19
  2.2 GSM 声码器原理与特性  19-21
    2.2.1 编码原理  19-20
    2.2.2 解码原理  20-21
    2.2.3 话音激活检测  21
    2.2.4 声码器特性  21
  2.3 类语音调制解调算法功能与特征分析  21
  2.4 抗GSM 声码器压缩损耗的语音隐藏算法  21-23
  2.5 基于共振峰模型的类语音调制方法  23-24
    2.5.1 类语音信号合成方法  23-24
    2.5.2 数据映射方法  24
    2.5.3 帧间插值  24
    2.5.4 性能及优缺点分析  24
  2.6 采用遗传算法的加密数据调制方法分析  24-26
    2.6.1 符号码本设计原理  25
    2.6.2 数据与符号映射  25-26
    2.6.3 避免VAD 检测处理  26
    2.6.4 性能及优缺点分析  26
  2.7 本章小结  26-27
第三章基于语音模型的类语音调制解调算法研究  27-41
  3.1 类语音调制算法  27-29
    3.1.1 调制算法功能与设计原理  27-28
    3.1.2 特性分析  28
    3.1.3 参数映射模型  28-29
    3.1.4 类语音合成模型  29
  3.2 类语音解调算法  29-33
    3.2.1 解调功能与设计原理  29-31
    3.2.2 基音周期的提取  31
    3.2.3 线谱频率的提取  31-32
    3.2.4 增益的提取  32
    3.2.5 参数量化与组帧  32-33
  3.3 量化码本设计  33-38
    3.3.1 增益码本设计  34-35
    3.3.2 基音周期码本设计  35
    3.3.3 LBG 算法  35-37
    3.3.4 线谱频率码本设计  37-38
  3.4 试验结果与分析  38-39
  3.5 本章小结  39-41
第四章基于信道模型的类语音调制解调算法研究  41-56
  4.1 移动网声码器信道建模分析  41-46
    4.1.1 声码器信道模型  41-42
    4.1.2 GSM 声码器信道的频率响应  42-44
    4.1.3 GSM 声码器的幅度响应  44-45
    4.1.4 声码器信道模型幅频响应结论分析  45
    4.1.5 抗声码器传输调制解调方案分析  45-46
  4.2 OFDM 基本原理  46-48
    4.2.1 OFDM 基带系统模型  46-47
    4.2.2 OFDM 信号的生成  47
    4.2.3 OFDM 信号的解调  47-48
    4.2.4 串/并转换  48
    4.2.5 保护间隔  48
  4.3 采用OFDM 技术实现类语音调制解调方案  48-51
    4.3.1 方案描述  48-49
    4.3.2 OFDM 符号参数  49-50
    4.3.3 调制方案参数配置  50-51
  4.4 仿真与分析  51-55
    4.4.1 调制信号波形  51-53
    4.4.2 误码率测定与分析  53-55
  4.5 本章小结  55-56
第五章类语音调制解调算法在端到端语音保密通信中的应用  56-61
  5.1 保密语音传输仿真平台  56-57
    5.1.1 仿真平台功能与程序设计流程  56
    5.1.2 仿真平台界面与操作说明  56-57
  5.2 保密语音传输仿真试验  57-60
    5.2.1 试验一：通过公网系统进行语音传输  58-59
    5.2.2 试验二：采用算法1 进行语音传输  59
    5.2.3 试验三：采用算法2 进行语音传输  59
    5.2.4 试验结果分析与比较  59-60
  5.3 传输时延计算与分析  60
  5.4 本章小结  60-61
总结与展望  61-62
参考文献  62-65
作者简历攻读硕士学位期间完成的主要工作  65-66
致谢  66

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