【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及语音信道的数据传输领域，尤其涉及一种通过语音信道实现更快的端到端数据传输的方法。
技术介绍
1、
2、为了阻止电话诈骗，必须通过传统(不可信)电话网络为通话方提供端到端的身份验证。与互联网网站一样，网络通信加密协议(secure sockets layer，ssl)证书可确保每个网站身份的真实性。
3、然而，除了呼叫方的标识符(identifier，id)之外，现代电话基础设施没有为被呼叫方提供任何方式来推断呼叫方的身份。因此，需要呼叫方能够将其数字证书传输给被呼叫方进行身份验证。这种传输应该是端到端的，而不需要电话提供商的帮助，与现有的基础设施兼容，而不依赖4g/5g等移动数据。
4、一种可能的解决方案是使用几十年来一直可用的拨号调制解调器通过电话线传输数据。然而，这种方法不适用于移动电话。这是因为连接到蜂窝网络(2g、3g、4g等)并帮助将数字数据转换为射频信号(反之亦然)的智能手机中的基带对终端用户来说是一个黑匣子。如果没有智能手机供应商或网络提供商，用户几乎不可能在智能手机上实现“自己的”数据调制解调器。尽管移动数据提供了一种通过蜂窝网络传输数据的替代解决方案，但它将产生额外的财务成本。全球移动通信系统协会(global system for mobilecommunications association，gsma)研究显示，尽管生活在移动数据覆盖的地区，仍有34亿人无法支付移动互联网费用，因此该方案不是通用的解决方案。
5、如果能够在蜂窝网络上建立自己的数
6、然而，根据实验，他们的工作大多无法达到蜂窝网络中声称的数据速率。一般具有如下原因：1)复杂的网络基础设施会扭曲从一个子系统传输到另一个子系统的信号；2)一些优化技术，如语音活动检测(voice activity detection，vad)容易拒绝非语音类解码帧；以及3)不像语音的信号将被编解码器严重失真。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种通过语音信道实现更快的端到端数据传输的方法。
2、本专利技术为了抵抗复杂网络基础设施中的信号失真，提出了一种基于啁啾(chirp)的调制/解调方案，因为chirp信号已被证明对信道噪声具有鲁棒性；为了降低解调的错误率，利用深度学习(deep learning，dl)技术对失真的线性调频信号进行解码；为了避免vad的影响，提出了一种停止/恢复机制，即在信号中插入间隔(gap)；为了保证接收方数据的完整性与可靠性，提出了一种具有时间同步以及呼叫者和被呼叫者之间的重传方案的专用数据链路协议。
3、本专利技术方法包括以下步骤：
4、步骤1，数据调制：发送方生成随机证书或使用已有证书，基于停止、恢复机制以及时间同步的数据链路协议，并使用基于chirp的调制方法将数据证书调制成模拟信号，通过语音信道进行传输；
5、步骤2，数据解调：接收方接收信号，使用基于深度学习的解调方法，将模拟信号解调成数据证书；
6、步骤3，错误恢复及重传：接收方基于纠错码对接收到的数据证书进行纠错，如果不能将证书完全还原，则向发送方发送重传申请；发送方接收重传申请，并重新发送证书。
7、步骤1包括：
8、步骤1-1，发送方根据具有停止、恢复机制和时间同步的数据链路协议，对数据信号进行调整，并让接收方能确定数据在音频流中的确切位置(每一个音频流包含n个数据帧)，每一个数据帧都包括n个chirp信号，n个chirp信号被分割成两个以上的chirp信号组，每一个chirp信号组被称为symbol group(data被调制成音频流，包含数个数据帧，音频流就是数据流)；
9、symbol group之间将由空白间隙gap分隔，数据帧的前后位置都将添加一个独特的chirp信号作为分隔符，用于指示数据帧何时开始和结束；
10、步骤1-2，基于chirp信号对数据证书进行调制。
11、步骤1-1中，数据帧为了检测分隔符在接收方的确切位置，采用一种基于互相关的方法，其中已知的分隔符信号在滑动窗口中与接收到的音频流相关联：设接收到的音频流包括n个音频采样点(音频采样点是连续信号在时间上的离散化，采样点个数根据信号采样率和音频流时长计算得出)，根据音频采样点，整个音频流表示为{ui}，i＝1,2,…,n；发送方发出的分隔符根据其采样点表示为{vi}，i＝1,2,…,m；{ui}和{vi}中i表示接收到的整个音频流和发送方分隔符的第i个采样点，且n>>m；n取值为音频流时长*信号采样率；m取值为分隔符时长*信号采样率；
12、使用匹配滤波从{ui}中提取长度等于m的滑动窗口，采用如下公式计算样本相关系数r：
13、
14、其中是滑动窗口的采样均值，的含义就是{vi}。
15、步骤1-1中，为了加快计算时间，首先通过逐窗口计算样本相关系数来定位分隔符的近似位置c，在[c-m，c+m]的范围内，多线程并行使用滑动窗口大小设置为1的细粒度相关性来定位准确位置。
16、步骤1-1中，制定如下分隔符位置调整方案：设定每个数据帧包含k个音频采样点，并且围绕数据帧的两个分隔符位于采样点索引d1和d2处，索引即根据采样点位置d1和d5对两个分隔符的起始位置进行定位，d2-d1-m-k＝δ，其中m是分隔符的长度，δ是接收方根据d1和d2得到的接收方数据帧的采样点个数与发送方数据帧的采样点个数的差值；
17、调整d1和d2来弥补δ：首先将数据帧中的一些chirp信号(例如每个symbol group中的前30个chirp信号)设置为固定值，在{(d1，d2-δ)，…，(d1+i，d2-δ+i)，…，(d1+δ，d2)}的每一种可能的接收方数据帧中，根据固定chirp信号的解调精度，选择一种能提供解码所选chirp信号的最高精度的调整，如果发现δ超过阈值(|δ|<80)，则接收方丢弃数据帧并请求重传，i＝0，…，δ。
18、步骤1-2包括：线性调频chirp信号的相应时域函数x(t)表示为：
19、
20、其中c是调频频率，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种通过语音信道实现更快的端到端数据传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1-1中，数据帧为了检测分隔符在接收方的确切位置，采用一种基于互相关的方法，其中已知的分隔符信号在滑动窗口中与接收到的音频流相关联：设接收到的音频流包括N个音频采样点，根据音频采样点，整个音频流表示为{ui}，i＝1,2,…,n；发送方发出的分隔符根据其采样点表示为{vi}，i＝1,2,…,m；{ui}和{vi}中i表示接收到的整个音频流和发送方分隔符的第i个采样点，且n>>m；n取值为音频流时长*信号采样率；m取值为分隔符时长*信号采样率；
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1-1中，首先通过逐窗口计算样本相关系数来定位分隔符的近似位置c，在[c-m，c+m]的范围内，多线程并行使用滑动窗口大小设置为1的细粒度相关性来定位准确位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤1-1中，制定如下分隔符位置调整方案：设定每个数据
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤1-2包括：线性调频chirp信号的相应时域函数x(t)表示为：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤1-2中，所述基于相应时域函数x(t)，改变线性调频信号chirp的频率，具体包括：分别对比特0和1进行编码，给定采样率和符号持续时间，比特0由频率范围[300Hz，1900Hz]表示，比特1由范围(1900Hz，3400Hz]调制：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤2包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤3包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤3-2中，使用数据帧i+1中的间隙来确认数据帧i中的相应符号组；
...【技术特征摘要】
1.一种通过语音信道实现更快的端到端数据传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1-1中，数据帧为了检测分隔符在接收方的确切位置，采用一种基于互相关的方法，其中已知的分隔符信号在滑动窗口中与接收到的音频流相关联：设接收到的音频流包括n个音频采样点，根据音频采样点，整个音频流表示为{ui}，i＝1,2,…,n；发送方发出的分隔符根据其采样点表示为{vi}，i＝1,2,…,m；{ui}和{vi}中i表示接收到的整个音频流和发送方分隔符的第i个采样点，且n>>m；n取值为音频流时长*信号采样率；m取值为分隔符时长*信号采样率；
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1-1中，首先通过逐窗口计算样本相关系数来定位分隔符的近似位置c，在[c-m，c+m]的范围内，多线程并行使用滑动窗口大小设置为1的细粒度相关性来定位准确位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤1-1中，制定如下分隔符位置调...
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