[发明专利]用于改善无线数字通信系统接收方密文语音质量的方法

说明书

本发明公开了一种用于改善无线数字通信系统接收方密文语音质量的方法，解决了动态调整时延以及语音帧缺失时引起的加密语音通话质量出现下降的问题。通过接收方的基站(或系统)与移动台之间的协同配合，区分出不同的异常场景，并分别有针对性的进行了补偿处理，消除了收发双方由于加解密失步导致语音解密失败的问题。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种用于改善无线数字通信系统接收方密文语音质量的方法。

背景技术

PDT数字集群系统是一种新的基于TDMA技术的专用移动通信系统，12.5kHz的信道被划分为两个时隙，每个时隙具有30ms的持续时间，传输速率为9.6kbps。PDT系统中的声码器选用码率为2.4kbps的算法，其编码是基于60ms语音进行的，编码后数据长度为144bits。

PDT系统间互联是采用扩展的RTP协议实现语音数据的实时传输。由于RTP协议是基于UDP传输的，为保证其实时的通话质量，需要考虑网络抖动、丢包等带来的问题。当网络发生拥塞时，排队延迟将影响端到端的时延，进而导致通过同一连接传输的RTP分组时延各不相同。网络抖动就是用来描述时延变化的程度。如果不消除RTP分组的时延差异，可能会导致实时通话出现断续的情况。通常可以采用抖动缓存区(jitter buffers)，并配合适当的方法以消除网络的抖动。其实质是以在接收端额外增加延时为代价，消除网络侧的抖动，引入延时的大小决定了去除网络抖动的能力。因为到达的RTP数据包的时延大于规定的时延时，接收端将主动当做丢包处理，所以额外增加的时延越大，可以按时到达的RTP数据包将越多，发生主动丢包的情况越少，通话质量也越好。不过，对于PDT系统而言，端到端的语音时延越短越好，以保证通信的及时性，这要求额外增加的时延应尽可能短。因此，为了达到较好的通话质量，需要根据网络状况动态持续调整额外增加的时延。

RTP标准头结构定义如图1所示；其中：

a)版本号(V)：2比特，用来标志使用的RTP版本，PDT集群系统使用固定版本号2。

b)填充位(P)：1比特，如果该位置位，则该RTP包的尾部就包含附加的填充字节。

c)扩展位(X)：1比特，如果该位置位的话，RTP固定头部后面就跟有一个扩展头部。

d)CSRC计数器(CC)：4比特，含有固定头部后面跟着的CSRC的数目。

e)标记位(M)：1比特，标志的解释由具体协议规定。它用来允许在比特流中标记重要的事件，如帧边界。

f)载荷类型(PT)：7比特，标识了RTP载荷的类型。

g)序列号(Sequence number)：16比特，发送方在每发送完一个RTP包后就将该域的值增加1，接收方可以由该域检测包的丢失及恢复包序列。序列号的初始值是随机的。

h)时间戳(Timestamp)：32比特，记录了该包中数据的第一个字节的采样时刻。在一次会话开始时，时间戳初始化成一个初始值。即使在没有信号发送时，时间戳的数值也要随时间而不断地增加。时间戳与序列号一起用于消除抖动和实现同步。

现有的RTP抖动消除措施可以很好地应用于PDT的明文语音通信，语音质量基本不会受到太大的影响。然而，当PDT启用端到端加密时，则可能会出现问题。PDT端到端语音加密的主要思想是：语音在发送端加密，在接收端解密，从而保证语音在主被叫双方之间的设备节点中不以明文形式存在。由于流密码算法具有无误码扩散以及可进行预计算的优点，对实时性要求较高的PDT端到端语音加密采用了该类算法。流密码算法在使用过程中要求主被叫双方必须同步才能正确地实现加解密，即主被叫双方从相同的位置开始使用相同的密钥流加密或解密。如果语音在传输过程中出现丢帧或多帧的情况，可能导致主被叫双方间的密钥流出现失步的情况，导致接收方解密语音失败。