CN104869566A - 一种通过混沌信号对信息进行加密的通信系统 - Google Patents

一种通过混沌信号对信息进行加密的通信系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及保密通信的技术领域，尤其是一种通过混沌信号对信息进行加密的通信系统，它包括有信号发送端和信号接收端，在信号发送端的壳体上设有模拟信号输入口和天线A，在信号接收端的壳体上设有模拟信号输出口和天线B；信号发送端的壳体中装有A/D转换模块、混沌信号产生模块、FM-DCSK调制模块、射频调制模块和功率发送模块，信号接收端的壳体中装有滤波放大模块、射频解调模块、FM-DCSK解调模块和D/A转换模块，其中信号发送端实现对输入信号的加密处理，信号接收端实现对接收到的加密信息的解密；本发明克服了当前无线通信保密性差的问题，实现了对传输信号的混沌加密处理，从而提高了无线通信的安全性和可靠性。

Description

一种通过混沌信号对信息进行加密的通信系统
技术领域
本发明涉及保密通信的技术领域，尤其是一种通过混沌信号对信息进行加密的通信系统。
背景技术
当前，随着通信技术的快速发展，无线移动通信既方便了人们日常生活，又提高了工作效率，改变了我们的生活方式。然而，无论是无线电波的数字通信，还是模拟通信都存在一系列的问题，如：信息的安全性，无线电的多径衰落问题，宽频带通信问题，电磁干扰等。尤其是通信中的保密问题，是当前通信过程中所面临的主要问题之一。在我们的日常通信过程中，个人通信中的SIM卡很容易被复制，个人隐私被窃听，Wi-Fi通信中的加密算法经常被破解，这往往对我们的日常生活和工作带来很大的困扰，甚至由于重要机密文件被窃取，导致重大经济损失和其它不可估量的后果，为此，做好通信过程中的保密工作就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的就是要解决当前在通信过程中，由于通信保密性差从而对人们的日常生活和工作带来很大的困扰，甚至由于重要机密文件的流失导致重大经济损失和其它不可估量的后果等问题，为此提供一种通过混沌信号对信息进行加密的通信系统。
本发明的具体方案是：一种通过混沌信号对信息进行加密的通信系统，包括有信号发送端和信号接收端，在信号发送端的壳体上设有模拟信号输入口和天线A，在信号接收端的壳体上设有模拟信号输出口和天线B，其特征是：所述信号发送端的壳体中装有A/D转换模块、混沌信号产生模块、FM-DCSK调制模块、射频调制模块和功率发送模块，其中A/D转换模块用于将从模拟信号输入口采集到的模拟信号转化为数字信号发送给FM-DCSK调制模块，混沌信号产生模块用于向FM-DCSK调制模块发送50MHz带宽的混沌信号，FM-DCSK调制模块用于将数字信号和混沌信号调制生成FM-DCSK信号，射频调制模块用于将FM-DCSK信号调制成400-470MHz的射频信号，功率发送模块用于将射频信号经过功率放大后通过天线A发送出去；所述信号接收端的壳体中装有滤波放大模块、射频解调模块、FM-DCSK解调模块和D/A转换模块，其中滤波放大模块用于将天线B接收到的射频信号进行滤波、放大处理后传输给射频解调模块，射频解调模块用于将处理后的射频信号还原成原始的FM-DCSK信号后传输给FM-DCSK解调模块，FM-DCSK解调模块用于将原始的FM-DCSK信号中的数字信号分离出来传输给D/A转换模块，D/A转换模块用于将接收到的数字信号转换为模拟信号通过模拟信号输出口传输出去。
本发明中所述FM-DCSK调制模块由FM-DCSK载波发生器和二元DCSK调制器组成，FM-DCSK载波发生器用于对混沌信号进行调频，将调频后的混沌信号作为载波发送给二元DCSK调制器参与调制;二元DCSK调制器由调制驱动器和算法电路组成，其中在每信息bit的前半周期，算法电路直接输出混沌信号作为混沌参考信号，在每信息bit的后半周期，调制驱动器根据所接收到的数字信息控制算法电路依次传输相同或相反的混沌信号，从而得到FM-DCSK信号。
本发明中所述射频解调模块由本机振荡器、混频器和限幅器以及鉴频器组成，其中本机振荡器用于向混频器输出435MHz的正弦射频信号；混频器用于接收经过滤波放大模块处理后的射频信号，并使得该射频信号与本机振荡器传输的435MHz的正弦射频信号进行差频作用，从而滤除高频信号得到中频信号；限幅器用于将中频信号进行限幅处理；鉴频器用于解调限幅处理后的中频信号，并输出原始的FM-DCSK信号。
本发明中所述FM-DCSK解调模块由二元DCSK解调器和判决电路组成，其中二元DCSK解调器用于接收射频解调模块输出的原始的FM-DCSK信号，并将原始的FM-DCSK信号的前半个周期延迟半个周期后与其后半个周期进行相乘后作积分处理，将积分后的信号输送给判决电路，判决电路为一个门限为0的比较器，根据比较器依次输出的高电平或低电平得到原始的数字信号。
本发明中所述信号发送端还设有转换开关A和麦克风，其中转换开关A用于供操作人员选择通过麦克风采集语音信号或通过模拟信号输入口采集其它模拟信号；所述信号接收端还设有转换开关B和扬声器，其中转换开关B用于供操作人员选择将D/A转换模块输出的模拟信号通过扬声器发出语音或通过模拟信号输出口将模拟信号传输出去。
本发明中所述功率发送模块对射频调制模块传输过来的射频信号进行60W的功率放大。
本发明中混沌信号产生模块采用FPGA（现场可编程门阵列）硬件，FPGA硬件下载由DSP builder生成的硬件描述语言VHDL生成的驱动程序驱动，以产生频率为50MHz带宽的混沌信号。所述混沌信号产生模块、FM-DCSK调制模块和FM-DCSK解调模块均由FPGA硬件实现。
本发明结构简单、设计巧妙，克服了当前普通的无线通信方式保密性差的缺点，本发明在通信过程中传输的信号具有非周期、连续宽频带和不可预测等优点，实现了对传输信号的混沌加密处理，通信的安全性和可靠性大大提高，并且通过混沌信号产生模块产生混沌信号为纯数字化技术，具有长周期性，可移植性，稳定性好，易实现，升级换代方便。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中实时通信的控制结构框图；
图3是本发明中FM-DCSK调制模块的结构框图；
图4是本发明中射频解调模块的结构框图；
图5是本发明中FM-DCSK解调模块的结构框图。
图中：1—信号发送端，2—信号接收端，3—模拟信号输入口，4—转换开关A，5—麦克风，6—天线A，7—模拟信号输出口，8—转换开关B，9—扬声器，10—天线B，11—A/D转换模块，12—混沌信号产生模块，13—FM-DCSK调制模块，14—射频调制模块，15—功率发送模块，16—滤波放大模块，17—射频解调模块，18—FM-DCSK解调模块，19—D/A转换模块，20—FM-DCSK载波发生器，21—二元DCSK调制器，22—调制驱动器，23—算法电路，24—本机振荡器，25—混频器，26—限幅器，27—鉴频器，28—二元DCSK解调器，29—判决电路。
具体实施方式
参见图1-2，本发明包括有信号发送端1和信号接收端2，在信号发送端1的壳体上设有模拟信号输入口3、转换开关A4、麦克风5和天线A6，在信号接收端2的壳体上设有模拟信号输出口7、转换开关B8、扬声器9和天线B10；特别是：所述信号发送端1的壳体中装有A/D转换模块11、混沌信号产生模块12、FM-DCSK调制模块13、射频调制模块14和功率发送模块15，其中A/D转换模块11用于将从麦克风5接收到的语音信号或从模拟信号输入口3采集到的其它模拟信号（温度、压力、拉力）转化为数字信号发送给FM-DCSK调制模块13，其中转换开关A4用以供操作人员选择通过麦克风5采集音信号或通过模拟信号输入口7采集其它模拟信号，混沌信号产生模块12用于向FM-DCSK调制模块13发送50MHz带宽的混沌信号，FM-DCSK调制模块13用于将接收到的数字信号和混沌信号调制生成FM-DCSK信号，射频调制模块14用于将FM-DCSK信号调制成400-470MHz的射频信号，功率发送模块15用于将射频信号经过60W的功率放大器放大后，通过天线A6发送出去；所述信号接收端2的壳体中装有滤波放大模块16、射频解调模块17、FM-DCSK解调模块18和D/A转换模块19，其中滤波放大模块16用于将天线B10接收到的射频信号进行滤波、放大处理后传输给射频解调模块17，射频解调模块17用于将处理后的射频信号还原成原始的FM-DCSK信号后传输给FM-DCSK解调模块18，FM-DCSK解调模块18用于将原始的FM-DCSK信号中的数字信号分离出来传输给D/A转换模块19，D/A转换模块19用于将接收到的数字信号转换为模拟信号后，通过转换开关B8选择通过模拟信号输出口7传输出去或通过扬声器9发出语音（具体选择时，依据实际情况而定，例如：在信号发送端1选择通过麦克风5采集语音信号，则在信号接收端2选择通过扬声器9将语音发送出去）。
参见图3，本实施例中所述FM-DCSK调制模块13由FM-DCSK载波发生器20和二元DCSK调制器21组成，FM-DCSK载波发生器20用于对混沌信号进行调频，将调频后的混沌信号作为载波发送给二元DCSK调制器21参与调制;二元DCSK调制器21由调制驱动器22和算法电路23组成，其中在每信息bit的前半周期，算法电路23直接输出混沌信号作为参考信号；在每信息bit的后半周期，当调制驱动器22接收到的数字信号为0时，则控制算法电路23传输混沌信号，当调制驱动器22接收到的数字信号为1时，则控制算法电路23传输相反的混沌信号，从而按此传输规律输出的信号为FM-DCSK信号，这就实现了将数字信号加载到混沌信号的加密处理。
参见图4，本实施例中所述射频解调模块17由本机振荡器24、混频器25和限幅器26以及鉴频器27组成，其中本机振荡器24用于向混频器25输出435MHz的正弦射频信号；混频器25用于接收经过滤波放大模块16处理后的射频信号，并使得该射频信号与本机振荡器24传输的435MHz的正弦射频信号进行差频作用，从而滤除高频信号得到中频信号；限幅器26用于将中频信号进行限幅处理；鉴频器27用于解调限幅处理后的中频信号，并输出原始的FM-DCSK信号。
参见图5，本实施例中所述FM-DCSK解调模块18由二元DCSK解调器28和判决电路29组成，其中二元DCSK解调器28用于接收射频解调模块17输出的原始的FM-DCSK信号，并将原始的FM-DCSK信号的前半个周期延迟半个周期后与其后半个周期进行相乘后作积分处理（由于在每信息bit的前半周期，原始的FM-DCSK信号中传输的信号为混沌参考信号），将积分后的信号输送给判决电路29，判决电路29为一个门限为0的比较器，当积分后的信号通过判决电路29后输出大于0，则表示高电平（实际显示结果为1）；当积分后的信号通过判决电路29后输出小于0，则表示低电平（实际显示结果为0）,此时产生的信号即为原始的数字信号。
本实施例中所述混沌信号产生模块12、FM-DCSK调制模块13和FM-DCSK解调模块18均由FPGA硬件实现。
本实施例中信号发送端1和信号接收端2均作了接地处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种通过混沌信号对信息进行加密的通信系统，包括有信号发送端和信号接收端，在信号发送端的壳体上设有模拟信号输入口和天线A，在信号接收端的壳体上设有模拟信号输出口和天线B，其特征是：所述信号发送端的壳体中装有A/D转换模块、混沌信号产生模块、FM-DCSK调制模块、射频调制模块和功率发送模块，其中A/D转换模块用于将从模拟信号输入口采集到的模拟信号转化为数字信号发送给FM-DCSK调制模块，混沌信号产生模块用于向FM-DCSK调制模块发送50MHz带宽的混沌信号，FM-DCSK调制模块用于将数字信号和混沌信号调制生成FM-DCSK信号，射频调制模块用于将FM-DCSK信号调制成400-470MHz的射频信号，功率发送模块用于将射频信号经过功率放大后通过天线A发送出去；所述信号接收端的壳体中装有滤波放大模块、射频解调模块、FM-DCSK解调模块和D/A转换模块，其中滤波放大模块用于将天线B接收到的射频信号进行滤波、放大处理后传输给射频解调模块，射频解调模块用于将处理后的射频信号还原成原始的FM-DCSK信号后传输给FM-DCSK解调模块，FM-DCSK解调模块用于将原始的FM-DCSK信号中的数字信号分离出来传输给D/A转换模块，D/A转换模块用于将接收到的数字信号转换为模拟信号通过模拟信号输出口传输出去。
2.根据权利要求1所述的一种通过混沌信号对信息进行加密的通信系统，其特征是：所述FM-DCSK调制模块由FM-DCSK载波发生器和二元DCSK调制器组成，FM-DCSK载波发生器用于对混沌信号进行调频，将调频后的混沌信号作为载波发送给二元DCSK调制器参与调制;二元DCSK调制器由调制驱动器和算法电路组成，其中在每信息bit的前半周期，算法电路直接输出混沌信号作为混沌参考信号，在每信息bit的后半周期，调制驱动器根据所接收到的数字信息控制算法电路依次传输相同或相反的混沌信号，从而得到FM-DCSK信号。
3.根据权利要求1所述的一种通过混沌信号对信息进行加密的通信系统，其特征是：所述射频解调模块由本机振荡器、混频器和限幅器以及鉴频器组成，其中本机振荡器用于向混频器输出435MHz的正弦射频信号；混频器用于接收经过滤波放大模块处理后的射频信号，并使得该射频信号与本机振荡器传输的435MHz的正弦射频信号进行差频作用，从而滤除高频信号得到中频信号；限幅器用于将中频信号进行限幅处理；鉴频器用于解调限幅处理后的中频信号，并输出原始的FM-DCSK信号。
4.根据权利要求1所述的一种通过混沌信号对信息进行加密的通信系统，其特征是：所述FM-DCSK解调模块由二元DCSK解调器和判决电路组成，其中二元DCSK解调器用于接收射频解调模块输出的原始的FM-DCSK信号，并将原始的FM-DCSK信号的前半个周期延迟半个周期后与其后半个周期进行相乘后作积分处理，将积分后的信号输送给判决电路，判决电路为一个门限为0的比较器，根据比较器依次输出的高电平或低电平得到原始的数字信号。
5.根据权利要求1所述的一种通过混沌信号对信息进行加密的通信系统，其特征是：所述信号发送端还设有转换开关A和麦克风，其中转换开关A用于供操作人员选择通过麦克风采集语音信号或通过模拟信号输入口采集其它模拟信号；所述信号接收端还设有转换开关B和扬声器，其中转换开关B用于供操作人员选择将D/A转换模块输出的模拟信号通过扬声器发出语音或通过模拟信号输出口将模拟信号传输出去。
6.根据权利要求1所述的一种通过混沌信号对信息进行加密的通信系统，其特征是：所述功率发送模块对射频调制模块传输过来的射频信号进行60W的功率放大。
7.根据权利要求1所述的一种通过混沌信号对信息进行加密的通信系统，其特征是：所述混沌信号产生模块、FM-DCSK调制模块和FM-DCSK解调模块均由FPGA硬件实现。
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