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基于AK2356语音加密器的软件实现——同步码的发送与接收、定时随机密钥产生.pdf
文档介绍:
2005 届优秀毕业论文[设计]集(第六册信息工程学院)
Collection Graduation Theses (Projects) of SZU 2005 (VOLUME Ⅵ College of Information and Engineering)

基于 AK2356 语音加密器的软件实现
——同步码的发送与接收、定时随机密钥产生

(信息工程学院 01电子信息工程 A 李智勇)
(学号:2001132063)

内容摘要:现在许多语音保密器是适应电信网络安全的需要而应运产生的,它为我们进行一般
的语音通讯活动提供了安全保障,保密器的作用就是防止语音内容在网络上被拦截窃听。本文重点
研究以 AK2356 芯片来实现通信。
关键词:语音加密、AK2356、倒频、同步、随机密钥
教师点评:语音加密是在语音通信过程中的一个重要要求,本文主要完成基于 AK2356 语音加
密芯片实现语音加密过程保密控制,实验过程说明这种语音加密过程具有很好的语音保密能力,是
一篇优秀的毕业设计论文。(点评教师:张力,副教授)

一、引言
随着通讯技术的发展,通讯安全成为当今社会的焦点中的焦点,几乎没有人不在谈论语音通讯
的安全问题,盗听、远程侦听等这一切都无不让人胆战心惊。语音保密通讯已在民间通讯和军事通
讯中得到广泛的应用,高保密度加密已成为当今十分重要的通讯技术问题[1]。简单地以基于倒频技
术的语音保密专用集成电路 AK2356 为核心,再配以少量外围原件所组成的语音保密器,以手动开
关闭合方式通过预先约定的密钥进行保密通信,这种方式虽然简单实用,但因其每次通讯之前必须
实现约定何时启动保密通讯,使用哪组密钥,并且每次通讯只使用一组密钥,这样无法满足便利与
高保密度的实际应用场合。本文结合实际应用,给出了通过单片机控制 AK2356 保密器,从而实现
自动同步保密通讯和控制定时随机密钥产生的方案。

二、AK2356 主要性能
AK2356 是 TOP 电子(武汉)有限公司推出的无绳电话保密专用集成电路,采用 CMOS 工艺,
24 脚 VSOP 封装,基于倒频加密的技术,使用 4 种倒频频率来完成无线电通信的保密功能。它的
倒频频率和语音带宽均为可选,倒频功能和电源节省模式也为可选。语音解调特性相当优良,S/N(信
噪比)大于 45dB,失真小于-35dB,人耳完全感觉不到解调后的语音失真。

三、AK2356 保密器电路图设计方案介绍以及说明[2]
AK2356 组成的通用型保密器电路如图 1 所示。其说明如下:
(1)使用外接晶振 3.58MHz。
(2)4 脚和 5 脚;8 脚和 19 脚之间的藕合电容 C=0.022uF。
(3)当 VDD=3V 时,为了设置合适的基极电流,23 脚到地的电阻值为 47kΩ。
(4)为了消除电源噪声,TAGND 和 RAGND 之间应该连结一个 0.3uF 或更大一些的电容,本设
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计图使用 1uF 电容,AGNDIN 脚和 AV S S 脚之间也应该连结一个合适的电容。
(5)为了减小电源噪声的影响,DVDD、TAVDD、AVDD 和 DVSS、TAVSS、RAVSS 之间连结
了合适的耦合电容。
(6)K1、K2 为 4 种倒频倒频密钥(KEY1、KEY2)开关,K3 为省电模式开关,K4 为保密控制
开关。
(7)TXIN、TXOUT 为加密信号输入输出端,RXIN、RXOUT 为解密信号输入输出端。
在有条件下,采用贴片式原件可将其开发成模块生产,其体积可做得很小,很适合对现有线、
无线电通讯设备进行改造,实现语音保密通信。

图 1 AK3456 基本工作电路图

图 2 是采用图 1 电路组成的保密器对现有各种电话机增设保密通信功能的示意图。其具体方法
是:将原电话机的送话器信号输出端断开,接到保密器的 TXIN 端,保密器的 TXOUT 端则接到原
电话机送话输出端。将原电话机受话端的信号端断开,将保密器的 RXIN 端接到原电话机受话信号
输出端,再将受话器与保密器的 RXOUT 端连接。保密器因其耗电甚微,可直接利用电话线供电。
但在使用保密通信功能时,双方电话机的 K1、K2、K4 开关位置必须置于一致位置,即采用同一
调制、解调频率(由 K1、K2 决定),采用相同工作方式(由 K4 决定是否处于保密状态),否则语
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言将失真,甚至仅能听到一片杂音。
保密器电路

原电话电路


图 2 AK2356 与电话机连接示意图

四、保密器同步的实现方案
在本应用中,密钥的同步编码采用脉冲个数编码,不同的脉冲个数代表不同的密钥(不同的调
制、解调),其包含四组密钥,即:key1=L、key2=L;key1=L、key2=H;key1=H、key2=L;key1=H、
key2=H,分别用 5~8 个脉冲代表这四个密钥,如表 1 所示。另外用 3 个脉冲代表取消加密的同步
编码。
表 1 同步信息编码表
KEY1 KEY2 载频语音带宽脉冲编码个数
L L 3.729kHz 330~3400Hz 5
L H 3.496kHz 310~3190Hz 6
H L 3.290kHz 290~3000Hz 7
H H 3.107kHz 280~2830Hz 8
此处,应当注意的是密钥同步头对同步码的检测非常重要,是判断是否进行同步的标志,而同
步码又是加密通信双方正常通信的重要因素。为了降低漏同步和假同步,即为了使接收端接收可靠,
同步码头的码宽定为 3ms(可消除短时脉冲的干扰),计数脉冲码宽为 1ms,脉冲间隔为 1ms,最
后结束码的码宽也定为 3ms 以标志结束位,如图 3 所示:

计数脉冲

第一位⋯⋯


同步码头结束码
图 3 同步码波形图
硬件设计方面,由单片机 AT89C51 控制 AK2356 保密器,实现同步通信。加密发起方的单片
机外接电路如图 4 所示。在通信过程中,首先单片机不断地调用键盘扫描程序对加密控制按键 P2.3
3
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进行实时地扫描,经单片机扫描加密控制按键被按下(为了准确判断按键被按下,消除信号的干扰
和按键的抖动带来的干扰,在编程时加入了消除干扰程序),随即对 key1、key2 进行随机置位,然
后单片机读出 key1、key2 的电平值,根据 key1、k 内容来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.
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