语音混沌保密通信与FPGA技术实现

【摘要】伴随混沌理论的不断完善,混沌在科学、经济学、工程乃至哲学研究领域里的应用得到了广泛发展。特别在保密通信方向,混沌控制与混沌同步的研究取得了突出的成果,并在电路、FPGA和DSP等技术中获得了实际的应用。但目前,混沌在保密通信的研究,受限于硬件性能、算法复杂度及通信环境等因素,大多的研究对象是固定的语音、图像和视频等数据。很少见到实时数据保密通信的研究。本文的研究对象就是针对实时的语音数据。语言安全是信息安全的一个重要分支,为了保障语音数据的安全,各种语音加密算法应运而生,其中混沌加密算法较为新颖,并具有很好的应用前景。本文旨在推进混沌理论的实际应用,通过FPGA构建的硬件平台,实现实时语音保密通信系统。该系统借用xilinx公司推出的EDK开发工具,利用现有的IP核搭建整个硬件平台,并通过C语言编程实现语音录放,网络通信等软件功能。此外,本系统采用混沌的驱动一响应式同步方案,其理论知识更完善,同步性能更好。最后,经过实验测试,结果显示该系统实时性较好,保密性高,达到了应用的要求。全文主要研究内容包括：(1)基于SOPC技术,在FPGA平台上构建嵌入式系统开发的硬件与软件环境,并解决如何修改IP核,添加IP核和配置IP核的问题。了解整个嵌入式硬件平台的结构并处理好微处理器、总线和外设三者的关系。此外,完成软件平台的配置,如lwip的配置。(2)实现语音信号的采集和播放。在实现这一功能的过程中遇到了两个问题,分别是选用的语音IP核无法正常工作的问题和播放过程中出现短时间停顿的问题。其中第二个问题无法解决,只有通过缩短停顿时间来改善效果。(3)混沌加解密系统的实现。实时语音信号,在没有编码的情况下,数据量很大,需要非常多的混沌序列实现加密,这样也带来了加密程序运行时间长的问题,影响了整个系统的实时性能。本文改进了加密算法,通过一个混沌序列同时对多个语音数据加密的方法,达到减少混沌序列的目的。
【作者】徐向前；
【导师】禹思敏；
【作者基本信息】广东工业大学，电路与系统，2014，硕士
【关键词】混沌加密；实时语音；FPGA；保密通信；

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