基于dsp的低码率语音实时保密通信系统的设计与实现

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1、函授毕业设计基于DSP的低码率语音实时保密通信系统的设计与实现目录第1章绪论11.1课题背景11.2保密通信概述21.2.1语音加密的研究现状21.2.2保密通信的背景知识41.2.3数据加密技术41.3语音编码的发展概况71.4数字语音处理方法81.5课题研究主要开展的工作81.5.1低码率语音编码技术的研究和实现81.5.2加密算法的研究和实现91.5.3设计实现了基于DSP的低码率语音实时保密通信系统91.5.4系统性能评测91.6本文选题和论文结构9第2章基于DSP的低码率语音保密通信系统的总体设计102.1数字信号处理器概述102.2数据流程112.3系统实现的硬件平台设计12

2、2.4系统软件设计132.4.1系统功能模块描述152.4.2初始化模块162.4.3串行中断服务模块16第3章MELP算法及其DSP实现183.1MELP声码器算法183.1.1分析器183.1.2合成器193.2MELP编解码模块的DSP实现203.2.1MELP算法203.2.2算法实现过程中的优化22第4章低码率语音保密通信系统功能模块的设计与实现244.1实时语音信号采集与回放244.2语音加密模块的实现244.3实时传输的实现254.3.1CPU初始化程序254.3.2数据发送254.3.3数据接收264.4密钥协商的实现26小结28致谢29参考文献30摘要语音保密通信是防止

3、语音内容被窃听的通信方式，在军事和商业上具有极大的实用价值。采用数据加密技术是语音保密通信的重要手段。信道带宽是非常有限和宝贵的资源，而低码率语音编码技术是节省带宽的重要方法之一。DSP(数字信号处理器)是适用于数字信号处理的专用微处理器，能够快速、有效地实现语音压缩编码和语音数据加密。本系统就是以低码率语音编码技术和数据加密技术为背景，以数字信号处理技术为实现手段，以DSP为处理器，就如何在节省信道带宽占用的同时又能保证语音信息的安全性，提出了基于TMS320F2812DSP的低码率语音保密通信系统方案。为了在节省带宽资源的同时保证良好的话音质量，系统采用2.4kbps的MELP低码率

4、语音编码算法，并针对TMS320F2812的硬件特性对MELP算法的实现进行汇编优化。为了保证语音通信的安全，系统采用实现速度快安全性高的AES算法来加密压缩后的语音信号。密钥协商采用的是Differ-Hellman协议。由于采用DSP实现和软件模块化设计，系统具有良好的扩展性，能够更换语音压缩编码算法和加密算法，所以本系统又可以作为低速率语音实时保密通信的实验平台。最后系统进行了测试，效果满意，基本达到了设计要求。关键字:保密通信；语音加密；DSP；MELP；AES基于DSP的低码率语音实时保密通信系统的设计与实现第1章绪论1.1课题背景对于军队的语音通信以及涉及商业秘密的语音通信，保

5、密性都是必须首先加以考虑的问题。为提高系统安全性，必须针对语音通信的特点研究保密语音通信的方法。此外，综合考虑传输介质状况、话音质量和安全性等方面，最好能把压缩编码算法和保密所采用的手段结合起来，这样不仅能降低通信延时，而且能够提高语音通信的安全性。近年来，随着宽带通信技术的飞速发展，语音通信的带宽占用在有线通信领域似乎已不再成问题了，但在无线通信领域，带宽始终是一种宝贵的资源，尤其在军用和保密通信中，语音编码上取得的成果可以迅速带来抗干扰、保密性能和系统容量的提高。采用低码率的语音编码技术是实现信道扩容、降低语音通信和存储成本的主要和首选方法。低码率编码算法也是二十一世纪通信、计算机网

6、络、视频电话会议和远程教学系统等诸多应用领域的关键性核心技术。语音编码和加密是语音保密通信系统不可缺少的两个模块。在计算机网络中实现语音保密通信时，这两个部分一般都是通过软件实现的。如果用专用芯片实现，不仅能节省计算机CPU的大量时间，而且更有利于保密，但缺乏可扩展性。使用通用DSP来实现这两个模块可以弥补以上两种方法的不足。但现有通用DSP实现的方案中，系统采用的编码速率高，占用信道带宽多。针对这些问题，本课题以低码率语音压缩技术和数据加密技术为背景，以数字信号处理技术为实现手段，以DSP为处理器，就如何在降低信道带宽占用的同时保证语音数据的安全性提出了一种解决方案，设计并实现了基于D

7、SP的低码率语音实时保密通信系统。本系统在提供高保密性的同时降低了信道带宽的占用，由于采用DSP实现和软件模块化设计方法，系统具有良好的扩展性，能够更换语音压缩编码算法和加密算法，所以本系统又可以作为低速率语音实时保密通信的实验平台。29基于DSP的低码率语音实时保密通信系统的设计与实现1.2保密通信概述1.2.1语音加密的研究现状语音是人们交流信息的一种最基本工具，因此，研究语音加密，保障语音通信的安全非常重要。其实，对语音加密的