论文部分内容阅读
语音作为一种常用的交流方式,是人们获取信息的重要手段。随着现代社会对语音通信的需求逐渐增多,语音通信的可靠性与安全性问题也显得越来越重要,本文的主要目的就是设计并实现一种新型的语音通信系统。
Mobius函数是数论中简单而又神秘的函数。上世纪九十年代,我国著名学者、现中科院院士陈难先教授开创并推广了应用Mobius反演公式解决应用物理中的各种逆问题,取得了丰硕的成果。华侨大学的苏武浔、张渭滨教授等把Mobius逆变换的方法应用到通信系统中,运用Chen-Mobius变换的方法对通信中常用的几种数字信号的傅立叶级数进行逆变换,在变换中发现了与传统三角函数正交集不同的两族自身非正交但互相正交的函数族,并将这两族相互正交的函数族应用到通信系统中,提出了新型Chen-Mobius通信系统的概念。这两族函数由于其自身的特点,理论上可以改善系统的性能。本文正是基于新型通信系统具有更好的抗噪声性能和保密性能的优势,提出并设计了一个完整的新型Chen-Mobius全双工语音通信系统,通过仿真研究系统的性能,并最终在Altera公司的FPGA芯片上设计实现新型语音通信系统。为此,本文主要做了以下研究和开发工作:
1)、深入研究了Mobius变换的理论基础及Mobius变换在通信中的应用理论;认真分析了系统实现中各方面的关键技术,然后在了解语音通信关键技术的基础上提出整个系统的总体框图。
2)、在MATLAB/Simulink系统级设计工具中设计并建立系统模型,分别仿真不同调制解调波系统的性能,通过绘制信噪比-错误概率曲线,研究系统性能,并选择性能最优的调制解调波系统来传输语音信号。
3)、利用嵌入在Simulink中的DSP Builder工具箱,将MATLAB软件和Quartus软件连接起来,实现系统级设计向硬件描述语言的直接转换,大大提高系统设计效率,缩短开发时间。然后在Quartus II中完成系统各个模块的设计,并采用分步式方法在Altera FPGA上实现整个新型语音通信系统,并在DE2开发平台上,通过实际硬件测试,很好地实现了实时语音双工通信,从而验证设计的可行性与正确性,实现了系统预期的目标。
Mobius变换在通信系统领域的研究还很少,而实际的应用还处在起步阶段,本文是首次将Chen-Mobius变换应用于语音通信领域,它仅仅是对语音的一种调制加密,不影响现存的各种语音加密技术与算法,因此,具有巨大的研究价值与实际应用意义。它是Chen-Mobius变换在通信领域中应用的一次成功的探索与尝试,为Mobius变换在通信领域的应用迈出了坚实的一步。