數(shù)字語音混沌保密通信系統(tǒng)及硬件實(shí)現(xiàn)

　　我們運(yùn)用8031單片機(jī)設(shè)計的數(shù)字語音混沌通信系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。在發(fā)送系統(tǒng)中，從話筒輸入的語音信號經(jīng)過4066芯片采樣保持，根據(jù)人類語音的頻譜成分一般在10kHz以下，而從一定可懂度考慮，只需保留3.5kHz以下的頻譜，故采樣頻譜選取8kHz；在0809芯片進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；在8031芯片編程產(chǎn)生混沌密碼序列，與輸入的數(shù)字語音信號進(jìn)行加密運(yùn)算，然后把密文發(fā)送到通信線路上(采用基帶通信)。接收端的單片機(jī)8031芯片用于接收密文信號并產(chǎn)生與發(fā)送端相同的混沌編碼序列，然后兩者進(jìn)行解密運(yùn)算并把解密信號輸出到0832芯片；在0832芯片對解密信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換變成語音模擬信號并經(jīng)過放大和低通濾波后推動揚(yáng)聲器播放，整個通信過程為實(shí)時通信。從揚(yáng)聲器能夠清晰的聽到從發(fā)送端話筒輸入的語音信號，但不可避免伴有一定的噪聲，這是由量化誤差和通道干擾引起的，其中主要原因是量化誤差。為了說明該系統(tǒng)保密通信效果，在輸入端，我們用信號發(fā)生器產(chǎn)生一1kHz方波信號輸入該系統(tǒng)，并編寫了兩套程序。一套程序在發(fā)送端對方波信號加密但在接收端不解密。另一套程序在發(fā)送端對方波信號加密且在接收端解密，從示波器可觀察到兩種輸出結(jié)果，加密信號的時間波形雜亂無章，完全覆蓋了原始信號，從揚(yáng)聲器聽到的是一片噪聲。信號的加密、傳輸、解密過程產(chǎn)生的時延很小，不影響實(shí)時通信；解密后輸出的方波信號與輸入方波信號比較出現(xiàn)了一定的失真，但主要是高頻失真，因而該系統(tǒng)成功的實(shí)現(xiàn)了語音保密通信。
4 討論
　　在數(shù)字語音混沌通信系統(tǒng)的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)中，數(shù)字混沌序列的產(chǎn)生是很重要的一個方面，它產(chǎn)生的方法直接影響到通信系統(tǒng)硬件的復(fù)雜程度。采用本文所述的由浮點(diǎn)運(yùn)算變換到定點(diǎn)運(yùn)算的邏輯運(yùn)算的整數(shù)表達(dá)式來產(chǎn)生數(shù)字混沌序列，可以極大地加快計算速度，降低對計算精度的要求，因而可用廣泛使用的8031單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字語音混沌通信系統(tǒng)。當(dāng)然，要提高通信的效果，還要提高語音信號的采集速度，減少量化噪聲，這就要求單片機(jī)具有較高CPU運(yùn)行速度，可考慮使用高位單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)該語音保密通信的硬件系統(tǒng)。同時，在選用高速CPU單片機(jī)的前提下，也可嘗試?yán)蒙鲜稣Z音數(shù)字通信系統(tǒng)對大數(shù)據(jù)量的圖形、圖象和多媒體信號實(shí)現(xiàn)保密通信或進(jìn)一步改進(jìn)系統(tǒng)為無線傳輸，以滿足廣泛的實(shí)際應(yīng)用的要求。

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