移动通信端到端语音加密传输技术研究

摘要

近年来，随着移动通信业务的普及，手机等移动终端设备已逐渐渗透到人们生活的方方面面。然而，公众在享受移动语音业务带来的方便快捷的同时，也面临着语音通话中不可忽视的安全问题，语音通话内容被窃听便是最常见的安全问题之一。而如今，随着公众安全意识的提升，移动终端的通话安全已成为了信息安全领域的一项研究热点。对移动通信网的整体改造、重新设计和对移动终端的改造等方法，都常见于各类移动通信保密方案中。其中，针对移动终端的端到端语音加密方式具有易于实现、成本较小等优点，尤为得到关注。本文正是将端到端语音加密以及传输作为研究方向，进行了理论研究和方案设计与实验。
　　本文首先研究了移动通信中的各类声码器标准，以及移动语音传输中的VAD检测技术，初步了解了移动语音网络的传输特性，从而确立了加密语音需要满足的特点，为端到端语音加密传输完成了需求分析。
　　其次，提出了一种基于修改语音频谱形态的加密方案，并在该方案中研究了语音的多项短时特征参数，设计了基于语音短时特征参数的音节分割方法，用以辅助加密。统计和研究了语音信号的频谱形态与分布特征，设计了语音频谱形态的修改方法，并进行了仿真实验，验证该方法具有一定的加密效果，且密文语音可在移动语音通道中有效传输。
　　本文还研究了语音压缩编码算法和流加密算法，提出了一种对压缩语音数据做流加密并利用OFDM调制进行传输的方案。在对使用GSM全速率声码器的传输信道进行研究和测试后，进行了相应的OFDM符号结构和参数设计，使密文信号能在该信道中更加稳定有效地传输。在对提出的方案进行仿真实验后，比较了不同调制方式下的解调误码率结果，并以QPSK方式生成的传输信号为对象，分析了其在GSM增强型全速率声码器信道中的解调误码情况，提出了针对信号频率的修改方法。此外还在AMR声码器信道中测试了解调误码率随编码速率变化的情况。

目录

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摘要

缩略语表

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 论文研究内容与组织结构

第二章 移动通信中的语音编码与传输

2．1 语音编码基本概况

2．2 语音参数编码原理

2．2．1 语音信号数学模型

2．2．2 语音信号线性预测分析

2．3 移动通信中的典型语音编码

2．3．1 RPE-LTP编码

2．3．2 CELP编码

2．3．3 ACELP编码

2．3．4 AMR编码

2．4 语音质量评价标准

2．4．1 绝对种类定级ACR

2．4．2 感知语音质量评估PESQ

2．5 移动通信中的VAD检测技术

2．6 本章小结

第三章 基于改变语音频谱形态的方案

3．1 方案原理与设计

3．2 音节分割方法研究与设计

3．2．1 语音信号的短时特征参数研究

3．2．2 音节分割方法设计

3．3 频谱变换方法设计

3．3．1 移频方法设计

3．3．2 级联滤波方法设计

3．4 仿真结果与分析

3．5 本章小结

第四章 基于加密语音数据调制解调的方案

4．1 方案原理与设计

4．2 语音压缩编码方法研究

4．2．1 MELP编码算法原理

4．2．2 抗误码压缩编码算法设计

4．2．3 抗误码压缩编码算法的性能分析

4．3 流加密方法研究

4．4 调制解调参数设计

4．5 声道滤波器研究

4．6 仿真结果与分析

4．6．1 多种调制方式下的效果比较

4．6．2 多种信道条件下的仿真结果

4．7 本章小结

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的科研经历