移动终端加密通信FPGA芯片设计与实现

摘要

随着移动通信技术的飞速发展，特别是2G/3G在全球的广泛应用，手机通信的安全需求日益增长，用户对手机安全通信的要求也越来越高。目前的语音加密产品均是通过对2G/3G网络数据通道进行加密和传输技术，实现2G/3G语音端到端加密的。其优点是方式灵活，实现技术众多。但是，该技术也存在着明显的局限性。标准的2G/3G系统中虽然存在着一套较为完整的手机安全通信规范和技术，但由于仅采用无线信道加密技术，只能保证手机至基站间无线传输过程中语音信号的加密通信，语音信号在基站间的中继过程中仍是以明文形式传输，因此无法保证手机间端到端的语音安全加密通信。
　　本文以2G/3G网络中的端到端加密作为研究对象，讨论了基于抗RPE-LTP（Regular Pulse Excitation--Long Term Prediction）和AMR压缩编码语音加解密算法的FPGA芯片的实现方法。利用VHDL硬件描述语言和FPGA的优势，设计了一种基于语音信道抗RPE-LTP压缩编码的加解密算法，实现端到端安全加密通信，克服了基于数据信道技术的缺点。完成帧置乱加密、加同步头、去同步头、帧置乱解密等软件模块的设计，完成电源、FPGA、PROM、时钟和AD等硬件模块的设计，制作了基于FPGA的语音编解码拓展电路板，实现全双工加密通信，该模块能在不同移动通讯运营商的不同网络之间通话，通话延迟小，加密强度高，解密音频还原度高。
　　如果该硬件模块能进一步在硬件上提高集成度，做成一种在任意移动网络间端到端语音加解密模块，实现实用化和产业化就可以非常容易，课题研究对象具有很好的实用价值。

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第一章 绪论

1.1 2G/3G网络安全需求

1.2手机终端语音加密方案国内外研究现状

1.3本文研究目的和内容

第二章 移动通信的基本原理

2.1 目前2G/3G中的加密机制

2.2 2G/3G系统存在的安全隐患

2.3 移动通信系统语音编码原理

2.4 本章小结

第三章 芯片开发技术介绍

3.1 VHDL语言简介

3.2 FPGA简介

3.3 Xilinx ISE9.1 简介

3.4 本章小结

第四章 系统设计

4.1 系统整体设计原则及功能描述

4.2系统框图

4.3 软件设计

4.4 硬件设计

4.5 本章小结

第五章 仿真及硬件成果

5.1 仿真

5.2硬件成果

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献