用于软件无线电的数字混沌保密通信研究

论文摘要

混沌现象作为一种貌似无规则的运动,具有内在随机性,对初值极端敏感性,使其在保密通信中具有与生俱来的应用价值。数字混沌应用于保密通信的研究已成为信息科学界关注和研究的热点问题。本文旨在根据软件无线电结构特点,寻求可行的数字混沌通信模型,以同步或非同步的方式实现,并对结果进行分析。主要进行了以下方面的研究:1) 针对软件无线电体系的基本结构,介绍了软件无线电平台的基本原理,说明了加密环节在结构中的可行性,确定了数字混沌作为通信信号加密手段在软件无线电平台中的应用价值。给出了一种直接采样正交双边带传输结构的音频仿真。2) 介绍了当前比较热门的几种混沌调制技术。针对非常具有发展前景的FM-DCSK（调频-差分混沌移位键控）通信模型,提出了一种基于非同步FM-DCSK的混沌通信方法。利用码元位置匹配的思想解决了解调过程中的同步问题,降低了系统要求。在加入一定均匀噪声的情况下,仍解调出原始位信息:并对于理想同步情况下的解调结果进行了比较分析。仿真结果表明该方法有效而切实可行。3) 将驱动参量法作为同步实现模型,将这种数字演化同步方式运用到通信系统中。将公钥与用于编码的私钥分离;攻击者只能得到公钥,只有权威的接收者才能得到私钥。仿真结果表明,系统具有较好的安全性和自行稳定性。最后,我们设计了基西安理工大学硕士学位论文于ARM处理器的多级数字混沌通信编解码模块,效果理想,能够满足软件无线电系统对加密模型的需求,其通信速率和通信质量基本达到数字通信系统的指标。 1)最后介绍硬件实验中使用的32位ARM核微处理器,并对硬件实验环境进行了描述。为了尽量避免混沌精度问题,除了改进通信机的系统结构外,还应选择高精度的处理器。ARM内核处理器较高的精度和运算效率,改善了数字混沌的随机特性,井冗余了较多的系统资源,可用于软件无线电结构的其它环节。关键词:棍沌,软件无线电,保密通信,FM一DCSK,驱动参量法

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 混沌与保密通信
• 1.1.1 混沌的简述
• 1.1.2 混沌的基本特性
• 1.1.3 混沌保密通信研究进展
• 1.2 软件无线电技术简述
• 1.3 数字混沌保密通信与软件无线电技术
• 1.4 主要的研究工作
• 2 软件无线电基本结构及音频通信仿真
• 2.1 软件无线电平台的基本原理
• 2.2 软件无线电平台的基本构成
• 2.2.1 A/D采样
• 2.2.2 数字混频正交变换
• 2.2.3 多速率信号处理
• 2.2.4 数字下变频
• 2.2.5 数字上变频
• 2.3 软件无线电的结构形式
• 2.3.1 射频直接带通采样软件无线电结构
• 2.4 一种单通道射频直接采样双边带音频通信仿真
• 2.4.1 单通道软件无线电的基本数学模型
• 2.4.2 一种直接采样正交双边带传输结构的音频仿真
• 2.5 小结
• 3 数字混沌通信系统中的调制解调
• 3.1 软件无线电平台的基本原理
• 3.2 软件无线电平台的基本构成
• 3.2.1 混移键控（CSK）
• 3.2.2 混沌开关键控（COOK）
• 3.2.3 差分混移键控（DCSK）
• 3.3 一种基于非同步 FM-DCSK的混沌通信仿真研究
• 3.3.1 比特能量
• 3.3.2 FM-DCSK系统的调制与解调
• 3.3.3 非同步的 FM-DCSK信号识别检测方法
• 3.3.4 仿真研究
• 3.4 小结
• 4 一种多级数字混沌编解码方案
• 4.1 概述
• 4.2 驱动参量同步
• 4.3 数值模拟的例子
• 4.4 一种多级数字混沌编码方案及其硬件实现
• 4.4.1 混沌编解码器的设计
• 4.4.2 系统硬件实现
• 4.5 小结
• 5 硬件系统实验
• 5.1 ARM微处理器简介
• 5.1.1 混沌编解码器的设计
• 5.1.2 LPC2114的仿真与调试
• 5.2 硬件仿真环境介绍
• 5.2.1 量化编码部分
• 5.2.2 混沌编码和解码部分
• 5.2.3 通信接口
• 5.2.4 信道监测软件设计
• 5.3 部分外围电路设计
• 5.3.1 电源电路
• 5.3.2 复位电路
• 5.3.3 系统时钟电路
• 5.3.4 JTAG接口电路
• 5.3.5 通信接口电路
• 5.4 小结
• 6 结语
• 6.1 总结
• 6.2 存在的问题
• 致谢
• 参考文献
• 研究生期间发表的论文