畢業(yè)設計（論文）-基于dsp的低碼率語音實時保密通信系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

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1、函授畢業(yè)設計基于DSP的低碼率語音實時保密通信系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)目錄第1章緒論11.1課題背景11.2保密通信概述21.2.1語音加密的研究現(xiàn)狀21.2.2保密通信的背景知識41.2.3數(shù)據(jù)加密技術41.3語音編碼的發(fā)展概況71.4數(shù)字語音處理方法81.5課題研究主要開展的工作81.5.1低碼率語音編碼技術的研究和實現(xiàn)81.5.2加密算法的研究和實現(xiàn)91.5.3設計實現(xiàn)了基于DSP的低碼率語音實時保密通信系統(tǒng)91.5.4系統(tǒng)性能評測91.6本文選題和論文結構9第2章基于DSP的低碼率語音保密通信系統(tǒng)的總體設計102.1數(shù)字信號處理器概述102.2數(shù)據(jù)流程112.

2、3系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件平臺設計122.4系統(tǒng)軟件設計132.4.1系統(tǒng)功能模塊描述152.4.2初始化模塊162.4.3串行中斷服務模塊16第3章MELP算法及其DSP實現(xiàn)183.1MELP聲碼器算法183.1.1分析器183.1.2合成器193.2MELP編解碼模塊的DSP實現(xiàn)203.2.1MELP算法203.2.2算法實現(xiàn)過程中的優(yōu)化22第4章低碼率語音保密通信系統(tǒng)功能模塊的設計與實現(xiàn)244.1實時語音信號采集與回放244.2語音加密模塊的實現(xiàn)244.3實時傳輸?shù)膶崿F(xiàn)254.3.1CPU初始化程序254.3.2數(shù)據(jù)發(fā)送254.3.3數(shù)據(jù)接收264.4密鑰協(xié)商的實

3、現(xiàn)26小結28致謝29參考文獻30摘要語音保密通信是防止語音內(nèi)容被竊聽的通信方式，在軍事和商業(yè)上具有極大的實用價值。采用數(shù)據(jù)加密技術是語音保密通信的重要手段。信道帶寬是非常有限和寶貴的資源，而低碼率語音編碼技術是節(jié)省帶寬的重要方法之一。DSP(數(shù)字信號處理器)是適用于數(shù)字信號處理的專用微處理器，能夠快速、有效地實現(xiàn)語音壓縮編碼和語音數(shù)據(jù)加密。本系統(tǒng)就是以低碼率語音編碼技術和數(shù)據(jù)加密技術為背景，以數(shù)字信號處理技術為實現(xiàn)手段，以DSP為處理器，就如何在節(jié)省信道帶寬占用的同時又能保證語音信息的安全性，提出了基于TMS320F2812DSP的低碼率語音保密通信系統(tǒng)方案

4、。為了在節(jié)省帶寬資源的同時保證良好的話音質量，系統(tǒng)采用2.4kbps的MELP低碼率語音編碼算法，并針對TMS320F2812的硬件特性對MELP算法的實現(xiàn)進行匯編優(yōu)化。為了保證語音通信的安全，系統(tǒng)采用實現(xiàn)速度快安全性高的AES算法來加密壓縮后的語音信號。密鑰協(xié)商采用的是Differ-Hellman協(xié)議。由于采用DSP實現(xiàn)和軟件模塊化設計，系統(tǒng)具有良好的擴展性，能夠更換語音壓縮編碼算法和加密算法，所以本系統(tǒng)又可以作為低速率語音實時保密通信的實驗平臺。最后系統(tǒng)進行了測試，效果滿意，基本達到了設計要求。關鍵字:保密通信；語音加密；DSP；MELP；AES基于DSP

5、的低碼率語音實時保密通信系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)第1章緒論1.1課題背景對于軍隊的語音通信以及涉及商業(yè)秘密的語音通信，保密性都是必須首先加以考慮的問題。為提高系統(tǒng)安全性，必須針對語音通信的特點研究保密語音通信的方法。此外，綜合考慮傳輸介質狀況、話音質量和安全性等方面，最好能把壓縮編碼算法和保密所采用的手段結合起來，這樣不僅能降低通信延時，而且能夠提高語音通信的安全性。近年來，隨著寬帶通信技術的飛速發(fā)展，語音通信的帶寬占用在有線通信領域似乎已不再成問題了，但在無線通信領域，帶寬始終是一種寶貴的資源，尤其在軍用和保密通信中，語音編碼上取得的成果可以迅速帶來抗干擾、保密性能

6、和系統(tǒng)容量的提高。采用低碼率的語音編碼技術是實現(xiàn)信道擴容、降低語音通信和存儲成本的主要和首選方法。低碼率編碼算法也是二十一世紀通信、計算機網(wǎng)絡、視頻電話會議和遠程教學系統(tǒng)等諸多應用領域的關鍵性核心技術。語音編碼和加密是語音保密通信系統(tǒng)不可缺少的兩個模塊。在計算機網(wǎng)絡中實現(xiàn)語音保密通信時，這兩個部分一般都是通過軟件實現(xiàn)的。如果用專用芯片實現(xiàn)，不僅能節(jié)省計算機CPU的大量時間，而且更有利于保密，但缺乏可擴展性。使用通用DSP來實現(xiàn)這兩個模塊可以彌補以上兩種方法的不足。但現(xiàn)有通用DSP實現(xiàn)的方案中，系統(tǒng)采用的編碼速率高，占用信道帶寬多。針對這些問題，本課題以低碼率語

7、音壓縮技術和數(shù)據(jù)加密技術為背景，以數(shù)字信號處理技術為實現(xiàn)手段，以DSP為處理器，就如何在降低信道帶寬占用的同時保證語音數(shù)據(jù)的安全性提出了一種解決方案，設計并實現(xiàn)了基于DSP的低碼率語音實時保密通信系統(tǒng)。本系統(tǒng)在提供高保密性的同時降低了信道帶寬的占用，由于采用DSP實現(xiàn)和軟件模塊化設計方法，系統(tǒng)具有良好的擴展性，能夠更換語音壓縮編碼算法和加密算法，所以本系統(tǒng)又可以作為低速率語音實時保密通信的實驗平臺。29基于DSP的低碼率語音實時保密通信系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)1.2保密通信概述1.2.1語音加密的研究現(xiàn)狀語音是人們交流信息的一種最基本工具，因此，研究語音加密，保障語音

8、通信的安全非常重要。其實，對語音加密的