本发明属于通信技术领域，尤其是涉及一种通过语音信道传递数字信号的方法以及使用该方法通过语音信道传递数字信号的装置。
背景技术：
近年来，语音通信的安全问题备受关注，有关通话信息泄露和国家间的移动语音通信窃听屡见不鲜，伪装成基站窃取、监听语音传输的技术和设备给语音通信的安全性带来了严重的威胁，这不仅对个人的利益造成了损失，而且危害到了国家的安全和利益，所以对语音通信的安全保密技术的需求是当下的重点研究课题。目前大多通信系统均有专用传输数字信号的链路，但该链路无法保证数据传输的可靠性与短时性，并且在与国际网络互通时，有可能会出现互通问题，因而需要借助语音信道来传输数字信号以保证其传输的短时性与可靠性。现有的在语音信道下传输数字信号的技术有语音编码，语音隐藏，语音加密和语音水印等，这些技术各有优点，但同时也存在的不足，不能很好的满足语音信道传输数字信号的安全性与可靠性要求，或是将数字信号进行类语音调制时设计出一定的冗余。
专利号CN201410211275.X的中国专利，公开了一种在GSM语音信道中安全可靠地传输数字信息的方法，主要解决数字信息在GSM语音信道中传输速率低，抗干扰能力弱，安全性低的问题。其实现步骤是：1)发送终端A采用SM2加密算法对要安全传输的数字信息加密，并进行(255，179)BCH信道编码；2)对编码后的结果进行OFDM调制，以及FFT插值升采样；3)接收终端B对收到的信号进行数据抽取降采样及OFDM解调；4)对解调后的结果进行(255，179)BCH信道译码，并采用SM2解密算法进行解密，得到密钥明文。本发明可提高数字信息在GSM语音信道中的传输速率，降低其传输误码，并可防止信息泄露，可用于GSM语音信道中的数字信息传输。
专利号US5784422A的美国专利，公开了一种通过数字通信网络的语音信道传送数字数据的系统，包括：接收数字数据的输入端；将所述数字数据转换成音频音调的处理器；和将所述音频音调输出给数字传输电路的输出端，其中所述数字传输电路按照对语音信号编码的相同方式对所述音频音调编码，并且通过所述数字通信网络中与用于传送语音信号相同的语音信道，传送所述编码后的音频音调。
技术实现要素：
本发明要解决的问题是提供一种通过语音信道传递数字信号的方法及装置，尤其适合安全可靠的通过语音信道传输数字信号。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种通过语音信道传递数字信号的方法，包括：
S1.对源数据进行PCM编码；
PCM编码步骤包括抽样，量化，编码；PCM编码采用8KHz抽样，16bit量化，输出8位对数的PCM信号，将原数据转换为16位线性PCM信号，其中包括12位编码位，1位符号位和3位补零位，以.wav格式存储。
通过以上步骤，将原数据编码成8kHZ采样，16bit量化的线性PCM编码进行输出。
S2.对PCM编码后的数据进行AMR编码；
AMR编码步骤分为预处理，LPC分析，开换基因搜索，自适应码本搜索，固定码本搜索，滤波器内存更新六步；
在进行AMR编码时，选用2KHz的余弦波作为载波，每4个样点搭载1bit源数据，
通过以上设置，能够在保证2K传播速率的同时使误码率得到保障；
同时，在目标数据前后设置保护帧，
通过以上设置，可避免目标数据经AMR编解码后前后一部分点的振幅产生变化。
S3.通过语音信道传输经AMR编码过的数据；
所述语音信道可支持GSM FR AMR、GSM HR AMR、WCDMA AMR等频段。
S4.将接收到的数据进行AMR解码；
AMR解码时，进行阈值解析，高于阈值判别为1，低于阈值判别为0,判别阈值设为0.55。
通过以上设置，能降低误码率。
S5.对经AMR解码后的数据进行解码；
S6.得到解析后的数据。
以及一种应用该方法通过语音信道传递数字信号的装置：包括发送端FPGA,发送端PC,发送端手机模块以及接收端FPGA，接收端PC，接收端手机模块，所述FPGA通过GPIO端口与所述手机模块连接，所述PC通过RS232串口与所述手机模块连接，所述发送端手机模块及所述接收端手机模块被设置用于基于权利要求1至5中任意一项的方法通过语音信道传递数字信号。
本发明具有的优点积极效果是：由于采用上述技术方案，满足语音信道传输数字信号的安全性与可靠性要求实现方法较为简单，避免了大量的复杂数学运算，所选芯片性价比高，降低了成本，提高资源利用率。
附图说明
图1是本发明一实施例的原理示意图
图2是本发明一实施例的通信链路示意图
图3是本发明一实施例的发送端程序流程图
图4是本发明一实施例手机模块的PCM端口时序图
图5是本发明一实施例的发送端数据帧结构图
图6是本发明一实施例的接收端程序流程图
具体实施方式
如图1、本发明一实施例的原理示意图所示，本发明提供了一种通过语音信道传递数字信号的方法，包括：
S1.对源数据进行PCM编码；
PCM编码步骤包括抽样，量化，编码；PCM编码采用8KHz抽样，16bit量化，输出8位对数的PCM信号，将原数据转换为16位线性PCM信号，其中包括12位编码位，1位符号位和3位补零位，以.wav格式存储。
通过以上步骤，将原数据编码成8kHZ采样，16bit量化的线性PCM编码进行输出。
S2.对PCM编码后的数据进行AMR编码；
AMR编码步骤分为预处理，LPC分析，开换基因搜索，自适应码本搜索，固定码本搜索，滤波器内存更新六步；
在进行AMR编码时，选用2KHz的余弦波作为载波，每4个样点搭载1bit源数据，
通过以上设置，能够在保证2K传播速率的同时使误码率得到保障；
同时，在目标数据前后设置保护帧，
通过以上设置，可避免目标数据经AMR编解码后前后一部分点的振幅产生变化。
S3.通过语音信道传输经AMR编码过的数据；
语音信道可支持GSM FR AMR、GSM HR AMR、WCDMA AMR等频段。
S4.将接收到的数据进行AMR解码；
AMR解码时，进行阈值解析，高于阈值判别为1，低于阈值判别为0,判别阈值设为0.55。
通过以上设置，能降低误码率至6×10-3。
S5.对经AMR解码后的数据进行解码；
S6.得到解析后的数据。
如图2、本发明一实施例的通信链路示意图所示，本发明还提供了一种使用上述方法通过语音信道传递数字信号的装置，包括：发送端和接收端，发送端和接收端分别具有FPGA，PC和手机模块，FPGA通过GPIO端口与手机模块连接，PC通过RS232串口与手机模块连接。
下面通过本发明一实施例的工作过程来说明以上方法：如图2、本发明一实施例的通信链路示意图所示,首先通过发送端PC控制发送端手机模块完成初始化与拨号，待接收端手机模块接听后，由发送端FPGA向发送端手机模块发送自产生的数字信号，经发送端手机模块进行AMR编码后，通过语音信道发送给接收端手机模块，接收端手机模块进行AMR译码后，由接收端FPGA对数据进行解析。
下面具体说明本发明一实施例发送端的程序流程，首先如图3、本发明一实施例的发送端程序流程图所示：发送端PC对发送端收集模块进行配置后，每按一次按键，发一包数据，首先程序进行了按键消抖，之后对数字信号进行类PCM信号处理，1对应0x7FFF，0对应0x0000，-1对应0x8000，最后将数据存入RAM供发送端手机模块读取。
之后如图4、本发明一实施例手机模块的PCM端口时序图所示，发送端手机模块PCM_SYNC频率为8K，PCM_CLK频率为2.048M，下降沿采数据，上述两信号在模块拨话接通时由模块发出给FPGA，FPGA通过PCM_DIN和PCM_DOUT发送数据或接收数据。
如图5、本发明一实施例的发送端数据帧结构图所示，4个点代表1bit，帧头和帧尾用于保护中间数据，同步1用于预同步，同步2后接业务数据。
下面具体说明本发明一实施例接收端的程序流程，如图6、本发明一实施例的接收端程序流程图由于每4个点代表1bit，首先需要用同步码0xAAAA来校准，再通过同步码0xA0A0A0A0来同步，对接收的数据进行阈值判别和解析。本实施例中选用的阈值为32768(215)×0.55＝18022，为保证误码率，选用的映射关系为1→0xAAAAAAAA，0→0xA0A0A0A0，解析时只取第3字节，当值为AA,AB,BA,BB,XA时判别为1，其它判别为0，误码率能降到10-1以下，速率为0.5K/8＝0.0625K。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。