基于FPGA的混沌保密語(yǔ)音通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、混沌信號(hào)是一種由確定性系統(tǒng)生成的，具有難以預(yù)測(cè)、類隨機(jī)等特點(diǎn)的信號(hào)，它既非周期也不對(duì)稱，卻又不是一種簡(jiǎn)單的無(wú)序狀態(tài)，對(duì)于初始條件極為敏感。近年來(lái)，將混沌研究應(yīng)用于保密通信領(lǐng)域的混沌通信技術(shù)引起了人們的廣泛關(guān)注，發(fā)展迅速。利用DSP(Digital Signal Processing)和FPGA(Field Programmable Gate Array)等數(shù)字器件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)混沌通信系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)數(shù)字信號(hào)的精確運(yùn)算，使系統(tǒng)發(fā)送端與接收端達(dá)到

2、嚴(yán)格的參數(shù)匹配，可大大提高系統(tǒng)性能，是目前混沌通信領(lǐng)域的一個(gè)發(fā)展方向。
　　本文圍繞如何在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于FPGA的語(yǔ)音混沌通信系統(tǒng)開展研究，完成的具體工作如下:
　　(1)在FPGA中實(shí)現(xiàn)了Lorenz混沌密鑰序列的產(chǎn)生。Lorenz混沌系統(tǒng)是一個(gè)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)，F(xiàn)PGA無(wú)法直接處理。在本設(shè)計(jì)中，首先使用簡(jiǎn)單Euler算法對(duì)Lorenz混沌系統(tǒng)進(jìn)行了離散化，之后用定點(diǎn)小數(shù)與截位計(jì)算相結(jié)合的方式對(duì)離散化方程中的實(shí)

3、數(shù)進(jìn)行了處理，從而使其可以在FPGA中正確運(yùn)算。通過(guò)時(shí)序仿真，證明在設(shè)計(jì)要求的速率下，可以產(chǎn)生滿足混沌通信使用的Lorenz混沌密鑰。
　　(2)基于驅(qū)動(dòng)—響應(yīng)同步原理與反饋型混沌隱藏技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于反饋與驅(qū)動(dòng)—響應(yīng)同步技術(shù)的混沌隱藏通信系統(tǒng)。在實(shí)現(xiàn)了混沌密鑰的基礎(chǔ)上，采用VerilogHDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一系列加密處理模塊，結(jié)合傳統(tǒng)的密碼體制，將數(shù)字信息加密到混沌密鑰中，產(chǎn)生的密文序列一方面作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的迭代

4、輸入，另一方面在接收端驅(qū)動(dòng)響應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生密鑰序列進(jìn)行解密。通過(guò)m序列與并行測(cè)試信號(hào)的傳輸測(cè)試實(shí)驗(yàn)，證明系統(tǒng)方案可行。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過(guò)對(duì)比性試驗(yàn)測(cè)試證實(shí)了在密鑰未知的情況下，信息竊取者無(wú)法正確獲得有用信息。
　　(3)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)混沌語(yǔ)音通信平臺(tái)。本設(shè)計(jì)中使用Altera公司DE2開發(fā)板提供的音頻處理芯片WM8731，通過(guò)編寫配置與接口代碼，對(duì)輸入的模擬語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再通過(guò)控制模塊，將產(chǎn)生的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)輸入到上述混沌通信系