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[導(dǎo)讀]0 引 言 混沌運(yùn)動(dòng)從被發(fā)現(xiàn)開始就受到人們的廣泛重視,不僅僅是因?yàn)樗睦碚搩r(jià)值,也因?yàn)樗膽?yīng)用價(jià)值。自從1990年美國海軍實(shí)驗(yàn)室的L.M.Pecora和T.L.Car-roll提出混沌同步的思想以來,混沌同步及混沌保密通信

0 引 言
    混沌運(yùn)動(dòng)從被發(fā)現(xiàn)開始就受到人們的廣泛重視,不僅僅是因?yàn)樗睦碚搩r(jià)值,也因?yàn)樗膽?yīng)用價(jià)值。自從1990年美國海軍實(shí)驗(yàn)室的L.M.Pecora和T.L.Car-roll提出混沌同步的思想以來,混沌同步及混沌保密通信的就成為了混沌領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)課題。國內(nèi)外學(xué)者已提出諸如混沌遮掩法、混沌切換法、混沌調(diào)制等多種方案。
    混沌遮掩又稱混沌掩蓋和混沌隱藏?;舅枷胧抢没煦缧盘?hào)作為一種載體來隱藏信號(hào)或遮掩所要傳送的信息。由于混沌信號(hào)的寬帶類噪聲特點(diǎn),將信息信號(hào)隱藏或疊加到混沌信號(hào)上發(fā)送后,接收者會(huì)誤以為是噪聲信號(hào)而不會(huì)引起關(guān)注,即便是關(guān)心者,也難以從中提取信息信號(hào),從而達(dá)到保密的效果。要實(shí)現(xiàn)有效的混沌遮掩保密通信,傳送的有用信息的強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于混沌信號(hào)的強(qiáng)度。傳送有用信息的強(qiáng)度越小,在混沌信號(hào)中隱藏的越深,保密性就越好。實(shí)現(xiàn)混沌保密通信,一方面要解決接收端和發(fā)送端混沌振蕩的同步問題,利用同步的混沌信號(hào)解出傳送的信息;另一方面要解決傳送信號(hào)的隱蔽和在接收端如何將有用信號(hào)檢出并高質(zhì)量恢復(fù)的問題。
    該文介紹一種限幅特性非線性三階自治混沌數(shù)字信號(hào)保密通信電路系統(tǒng),在發(fā)送端和接收端之間只需傳送一個(gè)信號(hào),既只傳送疊加有信息信號(hào)的混沌信號(hào),在接收端就能將發(fā)送端發(fā)送的數(shù)字信息信號(hào)解出。利用EWB對(duì)保密傳送數(shù)字信號(hào)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M,證明信息信號(hào)在一定幅度和頻率范圍內(nèi)具有較好的恢復(fù)質(zhì)量和保密性。

1 系統(tǒng)構(gòu)成
1.1 三階混沌電路
    本文選擇的混沌模型是具有限幅特性的三階非線性自治電路,其狀態(tài)方程為:  


    在圖1中,電路的非線性由運(yùn)算放大器A4產(chǎn)生,利用A4的限幅特性,其限幅電壓為±12 V,經(jīng)過R9,A6,R10產(chǎn)生輸出電壓迭加分量為:

   
    結(jié)果為負(fù)值沒有關(guān)系,因?yàn)殡娐吩O(shè)計(jì)中很容易倒相。電路中有3個(gè)積分器,時(shí)間常數(shù)r=RC=10 kΩ×0.1 μF=1 ms。

    電路分析:A3輸出端是x,則A2輸出端是-x,A1輸出端是x,R1左端是-x,圖1中將F與f點(diǎn)接在一起,即由x,x,x混合可以產(chǎn)生x,A5輸出是 -0.5X-Bx,A6輸出是0.5x+x+Bx-sgn(x),而A5輸出與R1連接,R1輸入是-x,對(duì)照式(3),得知已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了躍變函數(shù)方程混沌電路功能。此混沌電路x~x相圖如圖2所示。

    發(fā)送端限幅特性的三階非線性自治電路方程為:

  


    式(4)和式(5)即為發(fā)送電路及接收電路子系統(tǒng)的三階非線性微分方程,對(duì)其進(jìn)行電路仿真,仿真電路如圖4所示。F端為串聯(lián)同步輸入端。

    在信道中傳輸?shù)男盘?hào)再經(jīng)解調(diào)后可還原到欲傳送的信號(hào),其在接收端得到的信號(hào)與原始信號(hào)波形圖如圖6所示。圖6中,VA1為第一個(gè)波形圖,即發(fā)端調(diào)制信號(hào); VA2為第二個(gè)波形圖,即收端解調(diào)信號(hào)??梢姸卟ㄐ瓮耆嗤?,即傳輸信號(hào)得到了很好的恢復(fù),由此證明本電路系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的數(shù)字信號(hào)保密通信。

2 結(jié) 語
    利用混沌遮掩法的思想在發(fā)射端將有用信號(hào)與限幅特性非線性三階自治電路的混沌信號(hào)相疊加,將欲傳送信號(hào)掩藏于混沌信號(hào)中。通過數(shù)值仿真結(jié)果可以看出接收端恢復(fù)的信號(hào)與發(fā)送信號(hào)完全相同。很好地實(shí)現(xiàn)了接收端和發(fā)送端的完全同步及保密通信的目的。結(jié)果表明該方法設(shè)計(jì)簡單,易于實(shí)現(xiàn),并且同步速度快,保密程度高,具有很好的可行性。

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