基于多级混沌调制保密的通信系统研究

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【摘要】 由于混沌信号在通讯过程中有非常多的优势，因此被广泛应用在需要保密的通讯中。本文通过对多级混沌调制保密系统进行单介绍，并且在之后对混沌通信过程中一些方法进行介绍，希望可以使更多的人了解保密通信。

【关键字】 混沌调制 保密 通讯系统

引言：最早研究的混沌通讯技术是掩盖通讯，通过在混沌输出的信号上添加信息信号，在信号的接收端配置相同的混沌系统，在接收信号之后通过设备还原信号，可以避免信息的泄露，有利于通讯安全。

一、混沌调制保密研究背景及意义

混沌原理的出现是历代科学家研究的成果，科研人员使用蝴蝶来形容混沌控制的美妙，这一做法激励了很多科研人员对混沌原理的研究。混沌其实是特殊的动力学，混沌现象是通过非动态系统中表现出的确定性、类随机过程，并且这种现象是不具有周期性、虽然没有收敛但是有界限，对于初始值非常敏感。并且混沌学的发现受到全世界范围内物理学家的欢迎，在之后的一些会议中，混沌学逐渐应用到气象学、电子学、物理学以及信息科学中，对这些行业起到了促进发展的作用。使用混沌调制进行通讯信息的保密主要是因为混沌通信是以混沌波作为信号的载体，并且只有通过与发送端相同的设备才可以接收并且破译信号，这一点有效的降低了信息在传输过程中被截获破译的可能性。并且混沌调制通信的信号具有类噪音以及难预测等特点，这也给信号的截获带来巨大难度。

二、混沌调制内涵

混沌现象是指在非线性系统过程中出现的类随机、确定的过程，由于其具有非周期、有界限、并且不收敛的过程，它对于初始条件非常敏感。通过混沌的序列对开始条件的敏感性，因此可以通过信号恢复以及混沌掩盖用于多址通信，而且混沌现象具有类噪声特性，这一点对通信系统的提升有非常重要的作用，通过对信号的准确再生 可以用于信号恢复以及混沌掩盖。混沌调制的保密主要是根据将信号掩藏在混沌载波中，并且通过符号的相关动力学对不同形状的波形进行分析剖析，在信号传输以及接收端必须使用相同的设备。所以，在实现混沌调制通信实现混沌的同步时技术实现的关键，要确保设备保持同步，需要对设备的初始值进行设定。混沌调制的保密技术可以分为三点：混沌涵盖技术、混沌监控技术以及混沌参数调制。

三、混沌调制保密方法

1、混沌掩盖。混沌掩盖被称为混沌隐藏或者混沌遮掩，它是最先提出来的混沌保密方式。混沌掩盖技术的基本原理是：通过在发送端采用混沌信号作为载体对信号进行遮掩或者对信号进行隐藏，在信号的接收端利用混沌同步对接收到的混沌信号进行去遮掩，进而可以获得传输的关键信息。使用混沌技术进行信号掩盖使用的方法主要有：相加、相乘以及或者两者的结合，要实现这种通讯方法主要依赖混沌系统之间的同步，对于使用混沌技术进行信息传递时，需要传送的信息的幅值基本非常小，只有这样才可以保证混沌信号不会过于偏离原有轨迹，但是幅值较小使其非常容易受到信道噪音干扰。所以，混沌掩盖技术存在着对信号噪声过于敏感、对线路的带宽有限制、而且保密性相对较低的缺点，在实际的使用中有困难。对于混沌掩盖技术只能适应慢变信号，其对快变以及时变信号无法很好地进行相应的信息处理。

2、混沌键控。实现混沌键控技术主要通过两点进行：一是混沌开关键控――通过其发送的数字信号进行调制发送端混沌系统的相关参数，使传送的数值在两者值之间进行相应的切换，因此，可以确保信息可以被编码在两个混沌吸引内，在接收端进行设备配置时需要保证接收端与传送端相同，并且相应参数需要控制为固定这两个值得其中一个。信号在进行发送时，时间间隔内，需要通过设备进行检测每个混沌系统的相对误差，通过检测的结果来判断信号是否发送完成。另一个是差分混沌技术――将发送的每个信息的时间间隔分为两段，一段时对参考信号进行传送，另一段是对数字信号进行传输。参考的信息主要取决于发送的数字信号，并且通过信号进行有关解调，通过这一步可以实现接收端传输信号的恢复。由于差分混沌键控技术中，信号的没有周期性，也就是“1”和“0”码带有的能量不是完全相同。因此，即便在没有外在噪音干扰的情况下，进行相关的结果估算依旧会出现误差，这会对系统的误码性产生较大影响。通过将混沌调频技术、混沌多相序技术引入到差分混沌键控技术中，就可以对出现的误差进行有效的解决。尽管如此，它依旧存在受到信道宽带的相关限制。所以，很多的学者把注意力转向高维混沌系统。利用高维混沌系统可以有效减少混沌通信保密出现的相关问题。

总结：文章通过对混沌技术的发展背景以及混沌调制保密的信号传输优势进行简单介绍。并且通过对混沌内涵进行介绍之后将实现混沌通信的几点关键技术进行简单介绍，希望可以在之后使用的通信保密技术中，可以起到一定的借鉴作用，促进通信保密技术的不断发展。

参 考 文 献

[1]蒲兴成.一类连续混沌系统的自适应同步控制器[J〕.四川大学学报：自然科学版，2006，43（6）：1412.

[2]刘扬正，姜长生.线性反馈控制新的4维超混沌系统同步[J].四川大学学报：自然科学版，2007，39（6）：138.