基于fpga混沌保密语音通信系统设计和实现

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1、大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：堑￡堕叁鱼遍查丝型羞盘鱼建垂鱼鱼堂渔窒煎：作者签名：—脚号二一魄丝年』月土日大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要混沌信号是一种由确定性系统生成的，具有难以预测、类随机等特点的信号，它既

2、非周期也不对称，却又不是一种简单的无序状态，对于初始条件极为敏感。近年来，将混沌研究应用于保密通信领域的混沌通信技术引起了人们的广泛关注，发展迅速。利用DSP(DigitalSignalProcessing)和FPGA(FieldProgrammableGateArray)等数字器件设计和实现混沌通信系统，通过对数字信号的精确运算，使系统发送端与接收端达到严格的参数匹配，可大大提高系统性能，是目前混沌通信领域的一个发展方向。本文围绕如何在实验室环境下设计和实现一个基于FPGA的语音混沌通信系统开展研究，完成的具体工作如下：(1)在FPGA中实现了Loren

3、z混沌密钥序列的产生。Lorenz混沌系统是一个连续时间系统，FPGA无法直接处理。在本设计中，首先使用简单Euler算法对Lorenz混沌系统进行了离散化，之后用定点小数与截位计算相结合的方式对离散化方程中的实数进行了处理，从而使其可以在FPGA中正确运算。通过时序仿真，证明在设计要求的速率下，可以产生满足混沌通信使用的Lorenz混沌密钥。(2)基于驱动一响应同步原理与反馈型混沌隐藏技术，设计并实现了一种基于反馈与驱动一响应同步技术的混沌隐藏通信系统。在实现了混沌密钥的基础上，采用VerilogHDL硬件描述语言设计并实现了一系列加密处理模块，结合传统

4、的密码体制，将数字信息加密到混沌密钥中，产生的密文序列一方面作为驱动系统的迭代输入，另一方面在接收端驱动响应系统产生密钥序列进行解密。通过m序列与并行测试信号的传输测试实验，证明系统方案可行。在此基础上进一步通过对比性试验测试证实了在密钥未知的情况下，信息窃取者无法正确获得有用信息。(3)设计并实现混沌语音通信平台。本设计中使用Altera公司DE2开发板提供的音频处理芯片WM8731，通过编写配置与接口代码，对输入的模拟语音信号进行A／D转换，再通过控制模块，将产生的数字语音信号输入到上述混沌通信系统中，在接收端通过D／A转换，还原为模拟语音信号，实现了

5、语音信号的混沌保密传输。通过实验验证，语音信号的传输具有很高的保真度。关键词：混沌通信系统；FPGA；语音通信DesignandImplementonAudioSecureCommunicationofChaosSystemBasedonFPGAAbstractThechaoticsignalisthesignalthatisgeneratedbyadeterministicsystemandhasthecharacteristicsofhardprediction，randomnesssimilarityandSOon．ItiSneitherperiod

6、icnorsymmetricalandnotjustasimpledisorderedstate．ItiSalsosensitivetotheinitialconditions．Inrecentyears，thechaoticcommunicationtechnology，whichchaosstudyisgraduallyappliedtohasarousedwidespreadconcemanddevelopedrapidly．Thedesignandimplementationofchaoticcommunicationsystemscanbeach

7、ievedbyusingthedigitalsignalprocessingdevicessuchasdigitalsignalprocessor(DSP)andfieldprogrammablegatearray(FPGA)．ThestrictmatchedparametersbetweenthetransmittersandreceiversofthesystemCanbeachievedthroughprecisemathematicalcalculation，whichgreatlyimprovesthesystemperformanceandha

8、sbecomeadevelopmentdirectionofthe