作者：南寧廣西大學計算機與信息工程學院（530004） 唐秋玲 覃團發 姚海濤 林 硒 來源：《電子技術應用 》

數字語音混沌保密通信系統及硬件實現 摘 要： 對離散時間動力學系統邏輯影射進行變換，使其在一定精度下產生數字混沌序列，采用該數字混沌序列作為密碼，構造了語音保密通信系統，并運用單片機實現了該系統的硬件實驗。 關鍵詞： 數字混沌系統 語音加密 硬件實現 混沌系統具有對初條件極端敏感的特性，它可以提供大量非相關、類隨機而又確定可再生的混沌序列。近幾年來，研究混沌和應用混沌已經成為國際電子工業界前沿最活躍的一個研究熱點，其中在保密通信方面的應用研究也越來越得到人們的重視[1-2]。 混沌序列在密碼學方面的應用起源于80年代末期，由英國數學家matthews首先提出[1]，其后得到了一定的發展。國內南京大學聲學研究所的倪皖蓀、中國科學院的張洪均等也正在進行這方面的研究工作。 基于混沌系統之間能夠達到自同步[2]，發展了多種同步技術，如：混沌掩埋技術[3]、混沌調制技術[4]、混沌開關技術[5]以及數字混沌通信技術[6]等，分別運用于連續混沌通信系統和數字混沌通信系統。眾所周知，數字通信系統以其抗干擾能力強，易于加密，易于大規模集成等特點，在通信行業中將取代模擬通信而占主要地位。而且，數字混沌系統比較模擬混沌系統具有結構簡單，易于實現，保密性能高等優勢。因而，混沌技術在數字保密通信中的應用研究也就更具有現實意義。 本文對離散時間動力學系統邏輯影射進行變換，使其在一定精度下產生數字混沌序列，采用該數字混沌序列作為密碼，構造了語音保密通信系統，并運用單片機實現了該系統的硬件實驗。 １ 數字混沌序列的產生 研究證明邏輯映射 可以產生大量具有均值為零、自相關為δ函數、互相關為零統計特性的優良混沌序列，因而可作為理想的密碼序列，應用于語音信號的保密傳輸。 要實現邏輯映射的數字化，一種方法是采用浮點運算。實際運算表明，浮點單精度（32bit）的運算結果脫離了混沌態，浮點雙精度（64bit)�牭倪\算結果與理論接近。但在實際應用中，64bit浮點雙精度運算需要內存空間大，運算速度慢，而且不利于數字硬件實現。下面我們把邏輯映射的迭代過程由浮點運算變換為定點運算。 我們日常生活中普遍使用的十進制小數同計算機中使用的二進制存在如下關系： 其中ｘｉ＝０或１。對（２）式右邊進行變換： �� 其中：，�煆模ǎ常┦娇芍�，ｘ為一十進制整數，它是由一個十進制小數映射而來，而十進制整數在計算機中可用定點整數形式來表示。 我們將（３）式代入邏輯映射（１）可得： 對（４ａ）式作進一步簡化： 這就是

作者：南寧廣西大學計算機與信息工程學院（530004） 唐秋玲 覃團發 姚海濤 林 硒 來源：《電子技術應用 》

數字語音混沌保密通信系統及硬件實現 摘 要： 對離散時間動力學系統邏輯影射進行變換，使其在一定精度下產生數字混沌序列，采用該數字混沌序列作為密碼，構造了語音保密通信系統，并運用單片機實現了該系統的硬件實驗。 關鍵詞： 數字混沌系統 語音加密 硬件實現 混沌系統具有對初條件極端敏感的特性，它可以提供大量非相關、類隨機而又確定可再生的混沌序列。近幾年來，研究混沌和應用混沌已經成為國際電子工業界前沿最活躍的一個研究熱點，其中在保密通信方面的應用研究也越來越得到人們的重視[1-2]。 混沌序列在密碼學方面的應用起源于80年代末期，由英國數學家matthews首先提出[1]，其后得到了一定的發展。國內南京大學聲學研究所的倪皖蓀、中國科學院的張洪均等也正在進行這方面的研究工作。 基于混沌系統之間能夠達到自同步[2]，發展了多種同步技術，如：混沌掩埋技術[3]、混沌調制技術[4]、混沌開關技術[5]以及數字混沌通信技術[6]等，分別運用于連續混沌通信系統和數字混沌通信系統。眾所周知，數字通信系統以其抗干擾能力強，易于加密，易于大規模集成等特點，在通信行業中將取代模擬通信而占主要地位。而且，數字混沌系統比較模擬混沌系統具有結構簡單，易于實現，保密性能高等優勢。因而，混沌技術在數字保密通信中的應用研究也就更具有現實意義。 本文對離散時間動力學系統邏輯影射進行變換，使其在一定精度下產生數字混沌序列，采用該數字混沌序列作為密碼，構造了語音保密通信系統，并運用單片機實現了該系統的硬件實驗。 １ 數字混沌序列的產生 研究證明邏輯映射 可以產生大量具有均值為零、自相關為δ函數、互相關為零統計特性的優良混沌序列，因而可作為理想的密碼序列，應用于語音信號的保密傳輸。 要實現邏輯映射的數字化，一種方法是采用浮點運算。實際運算表明，浮點單精度（32bit）的運算結果脫離了混沌態，浮點雙精度（64bit)�牭倪\算結果與理論接近。但在實際應用中，64bit浮點雙精度運算需要內存空間大，運算速度慢，而且不利于數字硬件實現。下面我們把邏輯映射的迭代過程由浮點運算變換為定點運算。 我們日常生活中普遍使用的十進制小數同計算機中使用的二進制存在如下關系： 其中ｘｉ＝０或１。對（２）式右邊進行變換： �� 其中：，�煆模ǎ常┦娇芍�，ｘ為一十進制整數，它是由一個十進制小數映射而來，而十進制整數在計算機中可用定點整數形式來表示。 我們將（３）式代入邏輯映射（１）可得： 對（４ａ）式作進一步簡化： 這就是

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