外文翻譯--無線超混沌通信系統(tǒng)安全的實時圖像傳輸的設計和fpga實現

1、<p><b>　　附錄7：</b></p><p>　　北京聯合大學畢業(yè)設計（論文）外文原文及譯文</p><p>　　題目： 基于FPGA數字示波器設計 </p><p>　　專業(yè)：

2、 通信工程 指導教師： 韓璽 </p><p>　　學院： 信息 學號： 2010080304129 </p><p>　　班級： 1008030401

3、姓名： 張建明 </p><p><b>　　一、外文原文</b></p><p>　　Design and FPGA implementation of a wireless hyperchaotic communication system for secure real-time image transmi

4、ssion</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In this paper, we propose and demonstrate experimentally a new wireless digital encryption hyperchaotic communication system based on radio fr

5、equency (RF) communication protocols for secure real-time data or image transmission. A reconfigurable hardware architecture is developed to ensure the interconnection between two field programmable gate array developmen

6、t platforms through XBee RF modules. To ensure the synchronization and encryption of data between the transmitter and the receiver, a feed</p><p>　　Introduction</p><p>　　Over the past decades, t

7、he confidentiality of multimedia communications such as audio, images, and video has become increasingly important since communications of digital products over the network (wired/wireless) occur more frequently. Therefo

8、re, the need for secure data and transmission is increasing dramatically and defined by the required levels of security depending on the purpose of communication. To meet these requirements, a wide variety of cryptograph

9、ic algorithms have been proposed. In</p><p>　　Furthermore, chaos-based and other dynamical systembased algorithms have many important properties such as the pseudorandom properties, ergodicity and nonperiodi

10、city. These properties meet some requirements such as sensitivity to keys, diffusion, and mixing in the cryptographic context. Therefore, chaotic dynamics is expected to provide a fast and easy way for building superior

11、performance cryptosystems, and the properties of chaotic maps such as sensitivity to initial conditions and random-like</p><p>　　Consequently, no reliable commercial chaos-based communication system is used

12、to date to the best of our knowledge. Therefore, there are still plentiful issues to be resolved before chaos-based systems can be put into practical use. To overcome these drawbacks, we propose in this paper a digital f

13、eedback hyperchaotic synchronization and suggest the use of advanced wireless communication technologies, characterized by high noise immunity, to exploit digital hyperchaotic modulation advantages for </p><p&

14、gt;　　Hyperchaotic synchronization and encryption technique </p><p>　　Contrary to a trigger-based slave/receiver chaotic synchronization by the transmitted chaotic masking signal, which limits the performance

15、 of the rate synchronization transmission, we propose a digital feedback hyperchaotic synchronization (FHS). More precisely, we investigate a new scheme for the secured transmission of information based on master-slave s

16、ynchronization of hyperchaotic systems, using unknown input observers. The proposed digital communication system is based on the FHS through a</p><p>　　The proposed digital feedback communication scheme sync

17、hronizes the master/transmitter and the slave/receiver by the injection of the transmitted masking signal in the hyperchaotic dynamics of the slave/receiver. The basic idea of the FHS is to transmit a hyperchaotic drive

18、signal S(t) after additive masking with a hyperchaotic signal x(t) of the master (transmitter) system (x, y, z,w). Hyperchaotic drive signal is then injected both in the three subsystems (y, z,w) and (). The subscript r

19、repre</p><p><b>　　(1)</b></p><p>　　This technique can be applied to chaotic modulation. In our case, it is used for generating hyperchaotic keys for stream cipher communications, whe

20、re the synchronization between the encrypter and the decrypter is very important. Therefore, at the transmitter, the transmitted signal after the additive hyperchaos masking (digital modulation) is</p><p>　　

21、S(t) = x(t) + d(t). (2)</p><p>　　where d(t) is the information signal and x(t) is the hyperchaotic carrier. At the receiver, after synchronization of the regenerated hyperchaoti

22、c signal with the received signal and the demodulation operation, we can recover the information signal d(t) correctly as follows:</p><p>　　. (3)</p><p>　　Theref

23、ore, the slave/receiver will generate a hyperchaotic behavior identical to that of the master/transmitter allowing to recover correctly the information signal after the demodulation operation. The advantageof this techni

24、que is that the information signal d(t) doesnot perturb the hyperchaotic generator dynamics, contraryto the ACM-based techniques of and, because d(t) is injected at both the master/transmitter and slave/receiver after th

25、e additive hyperchaotic masking. Thus, for small value</p><p><b>　　二、譯文</b></p><p>　　無線超混沌通信系統(tǒng)安全的實時圖像傳輸的設計和FPGA實現</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　在本

26、文中，我們提出并論證了一種基于無線電頻率通信協議對數據或圖像安全實時傳輸的新的無線數字超混沌加密通信系統(tǒng)。重構硬件架構開發(fā)，通過XBee射頻模塊以確保兩個FPGA開發(fā)平臺的互連。 為了確保發(fā)射器和接收器數據的加密和同步，使用了基于動態(tài)反饋調制的反饋掩蔽混沌同步技術。最終的實驗結果證實了XBee協議的相關性，它的較高的噪音抗干擾能力，使得超混沌通信系統(tǒng)的安全得到了保證。 事實上，通過30m（室外距離）實時的數據加密和圖像傳輸測試，我們準確

27、的恢復了數據信息和圖像，最大的數字調制速率可達到625000波特，允許的無線視頻速率在128*128像素下可達到25幀每秒。此通信系統(tǒng)可以保證數據和圖像在無線傳感器網絡中安全傳輸。該通信系統(tǒng)可以保證數據和圖像在無線傳感器網絡中安全傳輸。</p><p><b>　　介紹</b></p><p>　　在過去的幾十年中，自從數字產品網絡（無線/有線）通信的產生和多樣化，多

28、媒體通信（音頻、圖像、視頻）的機密性變得日益重要。因此，需要對數據安全傳輸，并根據通信目地來定義安全等級。為了滿足這些要求，多種加密算法已被提出。</p><p>　　在這種情況下，與產生長期不可預測關鍵序列相關的流密碼學成為了主要挑戰(zhàn)。 更精確地說，該序列必須是隨機的，其周期比較大，并且各個給定長度的模式必須被均勻地分布在該數列中。</p><p>　　傳統(tǒng)密碼如DES，3DES，IDE

29、A，RSA，或AES對于實時的安全多媒體數據加密系統(tǒng)來說效率較低，在高碼流數據加密中表現出一些弊端和弱點。事實上，高功率計算機器的增加和使用對這些密碼進行暴力攻擊和破解。此外，對于某些應用，可能需要高層次的計算以及較大的計算時間（例如，大型數字圖像加密），這些密碼系統(tǒng)會受到低層次速率的影響。因此，這些低速率實時處理和對各種數據格式處理的加密方案不適合許多高速應用。</p><p>　　在最近幾年，大量的研究都已采

30、取開發(fā)新的具有應用前景的混沌或超混沌系統(tǒng)進行實時數據加密通信。事實上，有研究表明，混沌系統(tǒng)是能夠設計所需性質的密碼系統(tǒng)很好的候選人。最突出的是對初始狀態(tài)和系統(tǒng)參數靈敏度的依賴，并且不可預知。</p><p>　　此外，基于混沌和其他基于算法的動態(tài)系統(tǒng)有很多重要的屬性，例如偽隨機屬性，遍歷性和非周期性。這些特性滿足密鑰敏感性，擴散,混合加密上下文要求。因此，因此,混沌動力學提供一個快速、簡單的方法來構建性能優(yōu)越密碼

31、系統(tǒng)。直到最近,混沌通信一直是無線通信領域一個主要的興趣?；诨煦鐚W的許多技術已被提出，例如ACM，將模擬信息信號添加到混沌發(fā)生器內的輸出發(fā)射器。從兩個或多個不同的混沌吸引子中添加二進制載波信號時使用到了混沌移位鍵控?；煦缈刂品椒ㄒ蕾囉谝粋€事實，即小擾動導致混沌系統(tǒng)的符號動力學來跟蹤預定的碼元序列。接收器系統(tǒng)被設計成以相反的方式，以確保恢復加密信號。 同步脈沖解決了混沌接收器和發(fā)射器的同步問題。 然而，所有這些高科技 對混沌通信對信道噪

32、音和參數誤配極敏感問題不提供真正的和實際的解決方案正是由于混亂對它的初始條件和參數的變化非常敏感，所以很難在通信方案中同步兩個混沌系統(tǒng)。有人提出同步技術來提高參數部匹配的穩(wěn)健性，其中有沖動混沌同步技術和基于耦合的開環(huán)閉環(huán)方案。其他作者提出了改進混沌同步信道噪聲的穩(wěn)健性，其中使用一個耦合格來代替耦合單地圖是用來減少主從同步錯誤。以降噪和編碼為基礎的符號動態(tài)</p><p>　　超混沌同步和加密技術</p>

33、;<p>　　相反，基于觸發(fā)器的主/從接收器混亂同步技術這限制了同步傳輸速率，我們提出了一個數字反饋超混沌同步（FHS）。更精確地說，我們研究了一個安全傳輸的新方案--基于主從同步信息超混沌系統(tǒng)，利用未知輸入觀測。所提出的數字通信系統(tǒng)是基于FHS的通過動態(tài)反饋調制（DFM）在兩個洛倫茲混沌發(fā)生器之間的技術。這技術是擴展和改進發(fā)展用于同步兩個3D連續(xù)混沌系統(tǒng)中的有線連接的情況下。提出的數字反饋方式同步主/發(fā)送器和從/接收器通

34、過在從/接收器中注入發(fā)送的掩蔽信號。 基本FHS的理念是在帶有混沌信號屏蔽的主發(fā)送系統(tǒng)(）后添加一個混沌驅動信號然后將超混沌驅動信號注入到3個子系統(tǒng)（）及（）。該下標r代表從或接收器系統(tǒng)（） 在在接收端，從系統(tǒng)重新產生混沌信號和獲得軌跡 </p><p>　　如果 （1）</p><p>　　這個數字提出通過動態(tài)反饋調制的超混沌反饋同步（HS-DFM）技術。

35、這種技術可以應用于混沌調制。在我們的情況下，它被用于產生混沌密鑰對于流加密通信，其中同步該加密器和解密器是非常重要。因此，在發(fā)射端，發(fā)送信號之后添加的超混沌屏蔽（數字調制）是</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中，是在信息信號和是超混沌載波。 在接收端，同步含有所接收的信號的超混沌信號 ，以及解調操作，我們可以恢復出正確的信息信號 如下

36、：</p><p><b>　　（3） </b></p><p>　　因此，在解調操作后從/接收器將對主/發(fā)射器產生一個超混亂的行為標識來允許正確恢復信息信號。它的優(yōu)點這種技術是信息信號不干擾的超混沌的動態(tài)生成，與以ACM為基礎的技術相違背，由于是在添加超混沌屏蔽后同時向主/發(fā)送器和從機/接收器注入的。因此，對于小數量值的信息來說，該信息將被正確恢復。</p&g