利用语音信道进行数据传输的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用语音信道进行数据传输的方法，包括以下步骤：发送端将需要传输的比特数据进行类语音调制，转换成类语音信号，并将类语音信号在语音信道上进行传输，接收端将接收到的类语音信号解调为比特数据；其中，类语音调制的方法为：将比特数据流分成B比特一组，将B比特数据构建十进制索引i，则有Nsym＝2

Method of Data Transmission Using Voice Channel

The invention provides a method of data transmission using voice channel, which includes the following steps: the transmitter will need to transfer the bit data to voice-like modulation, convert it into voice-like signal, and transmit the voice-like signal on the voice channel, and the receiver will demodulate the received voice-like signal to bit data; among them, the voice-like modulation method is to convert the bit data into voice-like signal. Data stream is divided into a group of B bits. When B bits are used to construct decimal index i, there is Nsym=2.

【技术实现步骤摘要】
利用语音信道进行数据传输的方法
本专利技术属于语音消息领域，具体涉及一种利用语音信道进行数据传输的方法。
技术介绍
在一些情况下，数据信道上的传输不可能或者不方便实现，由于语音信道的覆盖和使用比数据信道更加广泛，并且以类语音的形式传送数据，能够在相同的通信环境中从正常语音切换到加密语音，在安全性上更有保障，因此在语音信道上传输数据成为了很好的选择。然而，现有的传输方法频谱利用率低而且误码率高。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种利用语音信道进行数据传输的方法，使用反向离散余弦变换IDCT使得频谱能量较集中，便于声码器传输。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种利用语音信道进行数据传输的方法，包括以下步骤：发送端将需要传输的比特数据进行类语音调制，转换成类语音信号，并将类语音信号在语音信道上进行传输，接收端将接收到的类语音信号解调为比特数据；其中，类语音调制的方法为：将比特数据流分成B比特一组，将B比特数据构建十进制索引i，则有Nsym＝2B个索引值，构建码本S＝{si,i＝1,2,3,......Nsym}，其中si为由L个样点构成的符号波形，将一个十进制的标量i编码成一个矢量符号si的映射：I→S，其中，I＝{1,2,3,......Nsym}，S＝{s1,s2,......sNsym}，映射完成后，将这些符号波形首尾相连即转换成类语音信号，其中符号波形的生成步骤为：A1、在中选择Nf个实数Gi，用于产生符号频谱φ，且频谱φ的频率在300～3400Hz之间，其中，A2、使用实数Gi构造Nf个频谱分量：A3、利用反向离散余弦变换IDCT将φi由频域转到时域：si＝IDCT(φi)，si为实数符号波形；A4、对实数符号波形的功率进行归一化处理，即得符号波形，重复上述步骤，直至产生Nsym个符号波形作为码本。优选的是，所述的利用语音信道进行数据传输的方法，接收端将接收到的类语音信号解调之前还包括：S1、构建与多组与B比特对应的比特数据流，并将多组比特数据流随机排列，生成训练样本库；对接收到的十进制索引i对应的符号波形分别进行GMM模型训练，得到十进制索引i对应的符号波形的GMM模型中参数λopt＝{ωm,μm,Σm}的最优值，ωm,μm,Σm分别为混合分量的权值，均值矢量，协方差矩阵；S2、通过最优值λopt在接收到的符号波形中依据GMM模型计算得到对应的十进制索引i，然后依据该十进制索引确定对应的比特数据流，将比特数据流首尾相连即完成解调。优选的是，所述的利用语音信道进行数据传输的方法，最优值λopt通过以下方法得到：利用K-means算法计算初始参数λ，然后通过EM算法，利用初始参数λ计算得到新的参数λ'，循环迭代，直至新的参数达到收敛界限，从而得到最优参数λopt。本专利技术至少包括以下效果：1、本专利技术的利用语音信道进行数据传输的方法，使用反向离散余弦变换IDCT使得频谱能量较集中，便于声码器传输。2、本专利技术的利用语音信道进行数据传输的方法，通过对码本中的符号波形进行GMM模型训练，提高匹配的准确性，从而降低误码率。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术的符号波形示意图；图2为本专利技术的不经过GMM模型训练得到的误码率；图3为本专利技术的经过GMM模型训练得到的误码率。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。一种利用语音信道进行数据传输的方法，包括以下步骤：发送端将需要传输的比特数据进行类语音调制，转换成类语音信号，并将类语音信号在语音信道上进行传输，接收端将接收到的类语音信号解调为比特数据；其中，类语音调制的方法为：将比特数据流分成B比特一组，将B比特数据构建十进制索引i，则有Nsym＝2B个索引值，构建码本S＝{si,i＝1,2,3,......Nsym}，其中si为由L个样点构成的符号波形，将一个十进制的标量i编码成一个矢量符号si的映射：I→S，其中，I＝{1,2,3,......Nsym}，S＝{s1,s2,......sNsym}，映射完成后，将这些符号波形首尾相连即转换成类语音信号，其中符号波形的生成步骤为：A1、在中选择Nf个实数Gi，用于产生符号频谱φ，且频谱φ的频率在300～3400Hz之间，其中，A2、使用实数Gi构造Nf个频谱分量：其中，fs为采样频率；A3、利用反向离散余弦变换IDCT将φi由频域转到时域：si＝IDCT(φi)，si为实数符号波形；A4、对实数符号波形的功率进行归一化处理，即得符号波形，重复上述步骤，直至产生Nsym个符号波形作为码本。所述的利用语音信道进行数据传输的方法，接收端将接收到的类语音信号解调之前还包括：S1、构建与多组与B比特对应的比特数据流，并将多组比特数据流随机排列，生成训练样本库；对接收到的十进制索引i对应的符号波形分别进行GMM模型训练，得到十进制索引i对应的符号波形的GMM模型中参数λopt＝{ωm,μm,Σm}的最优值，ωm,μm,Σm分别为混合分量的权值，均值矢量，协方差矩阵；S2、通过最优值λopt在接收到的符号波形中依据GMM模型计算得到对应的十进制索引i，然后依据该十进制索引确定对应的比特数据流，将比特数据流首尾相连即完成解调。所述的利用语音信道进行数据传输的方法，最优值λopt通过以下方法得到：利用K-means算法计算初始参数λ，然后通过EM算法，利用初始参数λ计算得到新的参数λ'，循环迭代，直至新的参数达到收敛界限，从而得到最优参数λopt。以下以具体实施例进行说明，将比特数据流分成3比特为一组，将3比特数据构建十进制索引i，则有Nsym＝23＝8个索引值，构建码本S＝{si,i＝1,2,3,......8}，将一个十进制的标量i编码成一个矢量符号si的映射：I→S，其中，I＝{1,2,3,......8}，S＝{s1,s2,......s8}，映射完成后，将这些符号波形首尾相连即转换成类语音信号，假如比特数据流的采样频率为fs＝8KHz，码率为1.3Kbps，也就是平均一个比特用6个样本点来表示，即si为由L＝3*6＝18个样点构成的符号波形，也就是找18个点来代替三个比特，有8种可能性，比如(000，001，010，011，100，101，110，111)，那么就需要八个不同的十八个点组成的符号波形作为码本，其中符号波形的生成步骤为：在中选择8个实数Gk，用于产生符号频谱，使用实数构造8个频谱分量：然后利用离散余弦逆变换IDCT将φi由频域转到时域：为18点的实数符号波形，对符号波形的功率进行归一化处理，产生最终的时域符号波形按照这个步骤产生8个符号波形作为码本，利用MATLAB软件编写程序产生初始码本，生成8个符号波形如图1所示。构建多组与3比特对应的比特数据流，比如构建N组与3比特对应的比特数据流，这里取N＝2000，实际中N还可以取其他值具体可以根据符号波形进行确定，这里构建2000组与3比特对应的比特数据流，即该组比特数据流包括2000个000，2000个001，2000个010，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用语音信道进行数据传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：发送端将需要传输的比特数据进行类语音调制，转换成类语音信号，并将类语音信号在语音信道上进行传输，接收端将接收到的类语音信号解调为比特数据；其中，类语音调制的方法为：将比特数据流分成B比特一组，将B比特数据构建十进制索引i，则有Nsym＝2B个索引值，构建码本S＝{si,i＝1,2,3,......Nsym}，其中si为由L个样点构成的符号波形，将一个十进制的标量i编码成一个矢量符号si的映射：I→S，其中，I＝{1,2,3,……Nsym}，S＝{s1,s2,……sNsym}，映射完成后，将这些符号波形首尾相连即转换成类语音信号，其中符号波形的生成步骤为：A1、在

【技术特征摘要】
1.一种利用语音信道进行数据传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：发送端将需要传输的比特数据进行类语音调制，转换成类语音信号，并将类语音信号在语音信道上进行传输，接收端将接收到的类语音信号解调为比特数据；其中，类语音调制的方法为：将比特数据流分成B比特一组，将B比特数据构建十进制索引i，则有Nsym＝2B个索引值，构建码本S＝{si,i＝1,2,3,......Nsym}，其中si为由L个样点构成的符号波形，将一个十进制的标量i编码成一个矢量符号si的映射：I→S，其中，I＝{1,2,3,……Nsym}，S＝{s1,s2,……sNsym}，映射完成后，将这些符号波形首尾相连即转换成类语音信号，其中符号波形的生成步骤为：A1、在中选择Nf个实数Gi，用于产生符号频谱φ，且频谱φ的频率在300～3400Hz之间，其中，A2、使用实数Gi构造Nf个频谱分量：A3、利用反向离散余弦变换IDCT将φi由频域转到时域：si＝IDCT(φi)，si为实数符号波形；A4、对实数符号波形的功率进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冰雪，叶达，侯方勇，庞潼川，杨成功，
申请(专利权)人：芯盾北京信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11