基于成對(duì)載波和混沌加密的有線保密電話系統(tǒng)(08-100)

　　2)NLMS算法

　　NLMS算法實(shí)際是LMS算法的一個(gè)改進(jìn)版本。LMS算法中，wk的變化是由μ、e、X確定的。由于正比于輸入信號(hào)X，對(duì)低能量信號(hào)而言，算法收斂速度將會(huì)變慢;對(duì)大信號(hào)而言，梯度的估計(jì)誤差又會(huì)隨著 幅度的增加而增加.為避免這一問(wèn)題，將收斂因子相對(duì)于X的短時(shí)平均能量進(jìn)行歸一化，由此得歸一化的最小均方誤差(NLMS)算法。

　　3)算法的比較與選取

　　由上所見(jiàn)，在自適應(yīng)濾波器的兩種算法中，LMS算法的算法簡(jiǎn)單，軟硬件實(shí)現(xiàn)較容易，但小信號(hào)時(shí)收斂速度慢。RLS算法收斂速度快，但每次迭代計(jì)算量很大，運(yùn)算量的要求太高，難于實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。由于在本設(shè)計(jì)中實(shí)時(shí)性要求較強(qiáng)，且運(yùn)算量又不宜過(guò)大，同時(shí)還要滿足聲音信號(hào)對(duì)收斂速度的要求。因此，我們選用算法較簡(jiǎn)單的LMS算法。為了彌補(bǔ)LMS算法收斂速度慢的缺點(diǎn)，我們采用了LMS算法的改進(jìn)型算法NLMS(歸一化LMS算法)，進(jìn)一步提高收斂速率。

　　3 混沌加密的基本原理

　　由于混沌具有對(duì)初始條件敏感、產(chǎn)生的序列具有遍歷性、難以從產(chǎn)生的序列擬合混沌方程等特性，混沌系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于保密通信過(guò)程中。因此本文將混沌系統(tǒng)應(yīng)用于本文設(shè)計(jì)的保密電話系統(tǒng)中。

　　3.1 混沌的加解密過(guò)程

　　混沌保密編碼的具體實(shí)現(xiàn)步驟如圖3.1所示：

　　圖3.1 數(shù)字保密數(shù)字通信結(jié)構(gòu)框圖

　　1) 使用信源編碼方法得到數(shù)字信號(hào)序列;

　　2) 約定初始值和參量，使用混沌映射產(chǎn)生出符號(hào)序列;

　　3) 將混沌序列對(duì)有用數(shù)字信號(hào)序列進(jìn)行調(diào)制，如異或運(yùn)算等，得到保密序列;

　　4) 接收方收到保密序列后，內(nèi)部產(chǎn)生出完全相同的混沌序列，進(jìn)行混沌解碼，還原出有用信號(hào)序列。

　　在我們所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，由于沒(méi)有也不便于設(shè)計(jì)密鑰協(xié)商的過(guò)程，所以，我們將采用固定的密鑰進(jìn)行加密和解密處理。在正常的工作過(guò)程中，密鑰協(xié)商應(yīng)該是基于公鑰證書機(jī)制的，由于與本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)基本無(wú)關(guān)，所以在這里就不加贅述。

　　3.2 單混沌映射設(shè)計(jì)中的不足與擴(kuò)充

　　在本設(shè)計(jì)中，為了克服從密文中能夠提取混沌序列信息的缺點(diǎn)，借用傳統(tǒng)密碼學(xué)中的方法，加入了密文反饋的機(jī)制。這一機(jī)制的加入使得生成的密文與前一次加密的密文是有關(guān)系的，將混沌軌道信息又隱藏在了密文中。這樣一來(lái)，攻擊者就沒(méi)有原先那么容易得到密鑰的信息了，密碼系統(tǒng)也會(huì)更加安全。