數字語(yǔ)音混沌保密通信系統及硬件實(shí)現

　　我們運用8031單片機設計的數字語(yǔ)音混沌通信系統硬件結構圖如圖3所示。在發(fā)送系統中，從話(huà)筒輸入的語(yǔ)音信號經(jīng)過(guò)4066芯片采樣保持，根據人類(lèi)語(yǔ)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)行數模轉換；在8031芯片編程產(chǎn)生混沌密碼序列，與輸入的數字語(yǔ)音信號進(jìn)行加密運算，然后把密文發(fā)送到通信線(xiàn)路上(采用基帶通信)。接收端的單片機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)行數模轉換變成語(yǔ)音模擬信號并經(jīng)過(guò)放大和低通濾波后推動(dòng)揚聲器播放，整個(gè)通信過(guò)程為實(shí)時(shí)通信。從揚聲器能夠清晰的聽(tīng)到從發(fā)送端話(huà)筒輸入的語(yǔ)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(shuō)明該系統保密通信效果，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，并編寫(xiě)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(guān)察到兩種輸出結果，加密信號的時(shí)間波形雜亂無(wú)章，完全覆蓋了原始信號，從揚聲器聽(tīng)到的是一片噪聲。信號的加密、傳輸、解密過(guò)程產(chǎn)生的時(shí)延很小，不影響實(shí)時(shí)通信；解密后輸出的方波信號與輸入方波信號比較出現了一定的失真，但主要是高頻失真，因而該系統成功的實(shí)現了語(yǔ)音保密通信。
4 討論
　　在數字語(yǔ)音混沌通信系統的設計和實(shí)現中，數字混沌序列的產(chǎn)生是很重要的一個(gè)方面，它產(chǎn)生的方法直接影響到通信系統硬件的復雜程度。采用本文所述的由浮點(diǎn)運算變換到定點(diǎn)運算的邏輯運算的整數表達式來(lái)產(chǎn)生數字混沌序列，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單片機實(shí)現數字語(yǔ)音混沌通信系統。當然，要提高通信的效果，還要提高語(yǔ)音信號的采集速度，減少量化噪聲，這就要求單片機具有較高CPU運行速度，可考慮使用高位單片機來(lái)實(shí)現該語(yǔ)音保密通信的硬件系統。同時(shí)，在選用高速CPU單片機的前提下，也可嘗試利用上述語(yǔ)音數字通信系統對大數據量的圖形、圖象和多媒體信號實(shí)現保密通信或進(jìn)一步改進(jìn)系統為無(wú)線(xiàn)傳輸，以滿(mǎn)足廣泛的實(shí)際應用的要求。

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