军用数字话密机中调制解调器的研究与设计

论文摘要

随着信息化逐渐渗透到生活的各个领域,人们在享有信息化技术成果的同时,信息的保密与安全也已成为一个重要问题。数字话密机由于能够进行实时性的语音通信加密,已经在军事、银行、外交等领域得到了广泛的使用。然而在军事应用中,军用通信信道环境复杂、对密话建立时间要求短,使得采用通用调制解调器(如V.22、V.22bis、V.32等协议)的数字话密机并不能很好地满足军事通信的使用需求,存在密话连接时间长、在复杂信道中的语音质量不高等不足之处。本课题针对军事场合对于数字话密机的实际应用要求,基于对调制解调器协议和语音纠错编码的深入分析,着力解决数字话密机中密话连接时间长、语音质量差等问题,以满足数字话密机的军事应用需求。本文所做的工作如下:(1)介绍调制解调器的工作原理、系统组成、发展历程以及当前的发展现状,并分析了调制解调器关键技术。(2)以调制解调器握手时间为出发点,通过对数字话密机的通信流程进行划分,并结合调制解调技术,采用理论与测试相结合的方法,深入剖析了数字话密机中常用的调制解调器握手协议:V.22bis、V.34、V.90,不仅弥补了现有调制解调器资料的不足,而且从中提练总结出调制解调器握手时间的组成以及调制解调器握手时间不断增加的原因,从而进一步探讨了压缩调制解调器握手时间的可行性。(3)从军事应用的实际出发,提出了一种新型的调制解调器握手协议。对所设计新型调制解调器协议性能进行了分析,认为该协议能够有效降低调制解调器的握手时间。(4)结合新型握手协议,分析比较了现有的差错控制算法,并综合考虑各种要素选择删除型卷积码(RCPC)作为信道编码方案以弥补新型握手协议中存在的不足;同时为使纠错码能够抵抗突发错误,使系统的纠错性能进一步提高,提出了一种在时延、存储空间和抗突发错误方面具有良好性能的改进型的卷积交织器。(5)根据提出的调制解调器握手协议及差错控制方案,设计了适用于军用话密机的调制解调器。(6)利用模拟信道测试仪,测试验证了改进后调制解调器的握手时间和抗误码能力。经测试分析可以得出结论:新型调制解调器不仅能满足军用数字话密机对密话连接时间要求短的要求,而且能提高较好的音质。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 TT-DIGITALPHONE-A/B数字加密电话
• 1.2.2 STU-Ⅲ密码机
• 1.3 论文主要工作及组织
• 第二章 调制解调器研究现状
• 2.1 调制解调器工作原理
• 2.1.1 数据传输系统组成
• 2.1.2 调制解调器接口描述
• 2.1.3 调制解调器工作流程
• 2.2 调制技术及相关协议介绍
• 2.3 差错控制协议
• 2.3.1 MNP4
• 2.3.2 V.42
• 2.4 数据压缩协议
• 2.4.1 MNP5
• 2.4.2 V.42bis
• 2.4.3 V.44
• 2.5 文件传输协议
• 2.6 Modem中的关键技术
• 2.6.1 载波同步
• 2.6.2 码元同步
• 2.6.3 扰码与解码
• 2.6.4 自动增益控制
• 2.6.5 自适应均衡
• 2.7 本章小结
• 第三章 调制解调器握手协议的测试与分析
• 3.1 数字话密机通信过程
• 3.2 V.22bis握手协议
• 3.2.1 V.22bis握手协议工作流程
• 3.2.2 V.22bis握手协议的测试与剖析
• 3.2.3 V.22bis握手协议的分析
• 3.3 V.34调制解调器握手协议
• 3.3.1 V.34握手协议工作流程
• 3.3.2 V.34握手协议分析
• 3.4 V.90调制解调器握手协议
• 3.5 几种调制解调器握手协议性能测试与分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 适用于军用数字话密机的调制解调器握手协议设计
• 4.1 军用调制解调器握手协议设计思路
• 4.2 新型握手协议
• 4.3 新型握手协议中的关键技术
• 4.3.1 快速网络会话阶段
• 4.3.2 快速通信方式训练阶段
• 4.4 新型握手协议性能分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 适用于军用数字话密机的差错控制方案
• 5.1 军用数字话密机中差错控制需求
• 5.2 几种常见的信道编码简介
• 5.2.1 几种常见的差错控制编码
• 5.2.2 几种常用的交织器简介
• 5.3 军用数字话密机的语音纠错方案设计
• 5.3.1 语音纠错方法的设计思路
• 5.3.2 语音纠错编码的选择
• 5.3.3 卷积交织器的设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 军用数字话密机中调制解调器的设计与实现
• 6.1 调制解调器的硬件结构
• 6.2 调制解调器软件实现方案
• 6.2.1 专用调制解调器协议的实现
• 6.2.2 新型卷积交织器的实现
• 6.3 改造后调制解调器的验证
• 6.3.1 模拟信道测试仪的介绍
• 6.3.2 测试结果
• 6.4 本章小结
• 第七章 结束语
• 7.1 总结
• 7.2 本文主要创新之处
• 7.3 展望
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢