CN203057167U - 一种利用制式通信系统传输加密语音的收发装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用制式通信系统传输加密语音的收发装置，收发系统包括发送端和接收端，发送端包括依次相连的麦克风(11)、第一调理放大电路(12)、模数转换模块(13)、语音压缩模块(14)、信道编码模块(15)、波形编码模块(16)、第一匹配滤波模块(17)，接收端包括依次相连的第二匹配滤波模块(21)、波形解码模块(22)、信道解码模块(23)、语音解压缩模块(24)、数模转换模块(25)、第二调理放大电路(26)、扬声器(27)。本实用新型能够利用制式通信系统实现可靠保密的语音通信，具有安全可靠、兼容性好、通用性高的优点。

Description

一种利用制式通信系统传输加密语音的收发装置

技术领域

本实用新型属于语音通信技术领域，具体涉及一种利用制式通信系统传输加密语音的收发装置。

背景技术

公共电话、移动电话、无线对讲机是目前最为普及的民用通信系统，这些民用通信系统被广泛地应用到人们的生活中，它们的主要功能就是实时传输语音，为人们的日常生活提供了极大的方便。但是，这些民用通信系统保密性差，不适合一些保密性要求高的场合，如何在不改变原有通信系统传输协议的情况下，利用现有技术已经制式化、标准化的制式通信系统实现可靠保密的语音通信、扩大普通语音通信系统的应用范围已经成为一个亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种安全可靠、兼容性好、通用性高的利用制式通信系统传输加密语音的收发装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种利用制式通信系统传输加密语音的收发装置，包括分别与制式通信系统相连的发送端和接收端，所述发送端包括依次相连的麦克风、第一调理放大电路、模数转换模块、语音压缩模块、信道编码模块、波形编码模块、第一匹配滤波模块，所述麦克风采集的模拟语音信号经过第一调理放大电路调理放大后输入模数转换模块，所述模数转换模块将模数转换后得到的数字语音信号输出至语音压缩模块压缩为速度为2.4Kb/s以下并输出至信道编码模块，所述信道编码模块将压缩后的数字语音信号进行信道编码得到速率为3.6Kb/s以的数据通信包，所述波形编码模块将数据通信包转变为模拟信号并通过第一匹配滤波模块滤波除去波形编码导致的带外杂散信号后输出至制式语音通信系统；所述接收端包括依次相连的第二匹配滤波模块、波形解码模块、信道解码模块、语音解压缩模块、数模转换模块、第二调理放大电路、扬声器；所述第二匹配滤波模块通过制式语音通信系统接收模拟语音信号并通过波形解码模块转换为数字语音信号后输出至信道解码模块，所述信道解码模块将数字语音信号进行信道解码并输出至语音解压缩模块进行解压缩，所述数模转换模块将解压缩后的数字语音信号转换为模拟语音信号输出至第二调理放大电路，所述第二调理放大电路将模拟语音信号调理放大后推动扬声器播放输出。

本实用新型具有下述优点：本实用新型包括分别与制式通信系统相连的发送端和接收端，发送端包括分别与制式通信系统相连的发送端和接收端，所述发送端包括依次相连的麦克风、第一调理放大电路、模数转换模块、语音压缩模块、信道编码模块、波形编码模块、第一匹配滤波模块，接收端包括依次相连的第二匹配滤波模块、波形解码模块、信道解码模块、语音解压缩模块、数模转换模块、第二调理放大电路、扬声器，发送端和接收端能够实现基于制式通信系统无关的数据加密和解密，使得语音数据在整个的传输过程中，没有改变制式语音通信系统的传输方式和内部机制，只需要从输入语音信号，然后通过加密发送后送入现有技术的制式通信系统进行传输，然后通过制式通信系统传输后进行接收解密后输出语音即可，通过两端的加密发送、接收解密处理，对于非相关的接收者实现了加密处理，能够兼容公共电话、移动电话、无线对讲机等民用通信系统，能够利用制式通信系统实现可靠保密的语音通信，具有安全可靠、兼容性好、通用性高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的框架结构示意图。

图例说明：1、发送端；11、麦克风；12、第一调理放大电路；13、模数转换模块；14、语音压缩模块；15、信道编码模块；16、波形编码模块；17、第一匹配滤波模块；2、接收端；21、第二匹配滤波模块；22、波形解码模块；23、信道解码模块；24、语音解压缩模块；25、数模转换模块；26、第二调理放大电路；27、扬声器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示，本实施例的利用制式通信系统传输加密语音的收发装置包括分别与制式通信系统相连的发送端1和接收端2，发送端1包括依次相连的麦克风11、第一调理放大电路12、模数转换模块13、语音压缩模块14、信道编码模块15、波形编码模块16、第一匹配滤波模块17，麦克风11采集的模拟语音信号经过第一调理放大电路12调理放大后输入模数转换模块13，模数转换模块13将模数转换后得到的数字语音信号输出至语音压缩模块14压缩为速度为2.4Kb/s以下并输出至信道编码模块15，信道编码模块15将压缩后的数字语音信号进行信道编码得到速率为3.6Kb/s以的数据通信包，波形编码模块16将数据通信包转变为模拟信号并通过第一匹配滤波模块17滤波除去波形编码导致的带外杂散信号后输出至制式语音通信系统；接收端2包括依次相连的第二匹配滤波模块21、波形解码模块22、信道解码模块23、语音解压缩模块24、数模转换模块25、第二调理放大电路26、扬声器27；第二匹配滤波模块21通过制式语音通信系统接收模拟语音信号并通过波形解码模块22转换为数字语音信号后输出至信道解码模块23，信道解码模块23将数字语音信号进行信道解码并输出至语音解压缩模块24进行解压缩，数模转换模块25将解压缩后的数字语音信号转换为模拟语音信号输出至第二调理放大电路26，第二调理放大电路26将模拟语音信号调理放大后推动扬声器27播放输出。

本实施例中，第一调理放大电路12和第二调理放大电路26均为信号放大电路，模数转换模块13为A/D转换电路，数模转换模块25为D/A转换电路，第一匹配滤波模块17和第二匹配滤波模块21均为滤波电路，由于信号放大电路、A/D转换电路、D/A转换电路、滤波电路均为本领域的常规电路，其详细电路结构在此不再赘述。本实施例中，语音压缩模块14、信道编码模块15、波形编码模块16采用一个微处理器实现，波形解码模块22、信道解码模块23、语音解压缩模块24采用一个微处理器实现，此外语音压缩模块14、信道编码模块15、波形编码模块16以及波形解码模块22、信道解码模块23、语音解压缩模块2也可以根据需要采用模拟电路实现。

本实施例中，发送端1的工作步骤如下：

1.1)通过麦克风11拾取模拟语音信号，通过第一调理放大电路12进行信号调理放大；模数转换模块13将调理放大后的模拟语音信号进行模数转换得到数字语音信号。

1.2)语音压缩模块14将数字语音信号进行压缩，压缩后的速率为2.4Kb/s以下。由于制式语音系统的传输带宽很窄，频段通常限制在300Hz～3.4KHz内，语音压缩的速率过高是无法在这种系统中传输的，本实施例通过将压缩后的速率限制为2.4Kb/s以下，因此确保能够兼容现有的制式语音系统的传输带宽，这是本实施例的关键之一。

1.3)信道编码模块15将压缩后的数字语音信号进行信道编码得到数据通信包，数据通信包的速率为3.6Kb/s以下。本实施例中，信道编码具体是指将数字语音信号进行加密和纠错编码、插入同步信息、插入校验信息。通过信道编码后的信号速率增加，速率增加的数量，取决于加密、纠错算法，以及插入的同步校验信息长度等，本实施例通过将信道编码后的速率限制为3.6Kb/s以下，因此确保能够兼容现有的制式语音系统的传输带宽。

1.4)波形编码模块16将数据通信包通过波形编码得到模拟信号。信道编码后的数据形成了一个完整的数据通信包，如果对于一个数字调制解调传输系统来说，这是可以直接传输的，但是，由于制式语音通信系统提供的也是模拟语音接口，所以本实施例还需要将这个数据通信包进行波形编码，波形编码实质上是数字到模拟的一次逆变换，这是本实施例的另一个关键，波形编码就是用一系列模拟波形来表征对应的数字编码。本实施例中，波形编码具体是指4波形编码，将数据通信包编码的00、01、10、11四种数字编码形式映射为对应的四种模拟波形(00、01、10、11分别对应四种模拟波形)，这四种波形的带宽都在模拟语音带宽内，以保证能通过制式通信系统来进行传输，当然也可以采用2波形、8波形，甚至更多的波形编码方式，这要取决于语音压缩的速率、信道编码速率以及制式通信系统所能提供的语音传输带宽等。以3.6Kb/s信息速率和4波形映射为例，经过波形映射后的传输速率为1.8Kb/s，考虑到波形的谐波成分，其主要能量集中在3.4KHz以下，能够满足现有制式语音通信系统的带宽需求。

1.5)第一匹配滤波模块17将模拟信号进行滤波除去波形编码导致的带外杂散信号后输出至制式语音通信系统进行传输。经波形编码后，形成了一个用模拟波形来对应数字编码的新的信号形式，但是由于波形变换过程中存在一定的不连续性，经波形编码的信号有一定带外杂散，需要使用匹配滤波器进行滤除，匹配滤波器的选择同样取决于信道编码速率以及制式通信系统的模拟语音传输带宽和传输方式，比如升余弦、高斯等滤波器，经匹配滤波后，经过处理的原始模拟语音信号变成了一种类语音信号，类语音信号的信号带宽和原始模拟语音信号一致，但是它表征的却是数字信息，这就可以在制式语音系统中传输了，由于原始语音信号进行了数字压缩、加密、纠错等编码处理，如果不知道处理方法，是很难恢复的，从而实现了语音的加密处理。

本实施例中，接收端2的工作步骤如下：

2.1)第二匹配滤波模块21通过制式语音通信系统接收模拟信号并进行滤波处理。经制式通信系统传输后，由于信道的影响，类语音信号中被加入噪声和干扰，还要进行滤波处理，以减低噪声和干扰的影响，

2.2)波形解码模块22将滤波处理后的模拟信号通过波形解码后得到数字形式的数据通信包。滤波后就是波形解码，所谓波形解码就是分析接收的到模拟波形，识别所对应的数字编码。本实施例中，波形解码具体是指4波形解码，即识别模拟波形中所对应的二进制00、01、10还是11，从而得到数字形式(二进制00、01、10还是11)的数据通信包。

2.3)信道解码模块23将数字形式的数据通信包进行信道解码得到压缩数字语音信号。由于噪声和干扰的影响，识别不是100％正确的，可能还会发生错误，这就是信道解码所应该完成的工作之一，信道解码包括同步识别、纠错解码以及解密等过程，使传输后的信息再次回到压缩的语音编码。本实施例中，信道解码具体是指将数字形式的数据通信包进行同步识别、纠错解码以及解密得到压缩的数字语音信号。

2.4)语音解压缩模块24将压缩数字语音信号进行解压缩得到数字语音信号。

2.5)数模转换模块25将数字语音信号通过数模转换得到模拟语音信号。

2.6)将模拟语音信号通过第二调理放大电路26信号调理放大后推动扬声器27播放输出，从而实现了模拟语音在制式通信系统中的传输。考虑到信号调理放大为常规信号处理过程，因此本实施例中信号调理放大未在图1中省略，信号调理具体可以采用信号放大调理电路实现，由于信号放大调理电路为本领域的常规电路，所以在此不再赘述。

综上所述，本实施例在整个的传输过程中，没有改变制式语音通信系统的传输方式和内部机制，在应用时只需要从模拟语音接口(如麦克风接口或模拟语音输入端)中馈入原始语音信号，从语音输出接口(如耳机或模拟语音输出端)处取出语音就可以了，但是由于进行了上述的处理，对于非相关的接收者实现了加密处理，使用本实施例构建的加密语音通信可以利用一些普通的已经制式化标准化的通信系统，在不改变该传输系统原有通信协议的基础上，实现加密的语音传输。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本实用新型原理的技术方案均属于本实用新型的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (1)

1.一种利用制式通信系统传输加密语音的收发装置，其特征在于：包括分别与制式通信系统相连的发送端(1)和接收端(2)，所述发送端(1)包括依次相连的麦克风(11)、第一调理放大电路(12)、模数转换模块(13)、语音压缩模块(14)、信道编码模块(15)、波形编码模块(16)、第一匹配滤波模块(17)，所述麦克风(11)采集的模拟语音信号经过第一调理放大电路(12)调理放大后输入模数转换模块(13)，所述模数转换模块(13)将模数转换后得到的数字语音信号输出至语音压缩模块(14)压缩为速度为2.4Kb/s以下并输出至信道编码模块(15)，所述信道编码模块(15)将压缩后的数字语音信号进行信道编码得到速率为3.6Kb/s以的数据通信包，所述波形编码模块(16)将数据通信包转变为模拟信号并通过第一匹配滤波模块(17)滤波除去波形编码导致的带外杂散信号后输出至制式语音通信系统；所述接收端(2)包括依次相连的第二匹配滤波模块(21)、波形解码模块(22)、信道解码模块(23)、语音解压缩模块(24)、数模转换模块(25)、第二调理放大电路(26)、扬声器(27)；所述第二匹配滤波模块(21)通过制式语音通信系统接收模拟语音信号并通过波形解码模块(22)转换为数字语音信号后输出至信道解码模块(23)，所述信道解码模块(23)将数字语音信号进行信道解码并输出至语音解压缩模块(24)进行解压缩，所述数模转换模块(25)将解压缩后的数字语音信号转换为模拟语音信号输出至第二调理放大电路(26)，所述第二调理放大电路(26)将模拟语音信号调理放大后推动扬声器(27)播放输出。

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