TWI455557B - Confidential communication system and linear receiving device - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種通訊系統及接收裝置，特別是指一種保密通訊系統及線性接收裝置。
在通訊的應用中，設計一種能保密所通訊的資料，且設計複雜度低且節省硬體成本的傳收裝置一直以來都是極為重要的發展方向。
習知文獻1(S. Bowong,F. M. M. Kakment,R. Koina(2004) A new synchronization principle fora class of Lur’e systems with applications insecure communication International Journal of Bifurcation and Chaos
,Volume 14,Number 7,pp. 2477-2491.)提出一種全階型主僕式保密通訊系統，包含一用以傳送一傳送訊號的傳送端及一用以接收該傳送訊號的接收端。該種全階型主僕式保密通訊系統的特點就是該接收端的階數必須與該傳送端的階數相同，該接收端才能經由接收到的該傳送訊號回復出一資料訊號。在文獻1中，該傳送端及該接收端的階數都為三。
習知文獻2(Z. P. Jiang(2002) A note on chaotic secure communication systems.IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications
,Volume 49,Number 1,pp. 92-96.)提出一種降階型主僕式保密通訊系統，包含一用以傳送二傳送訊號的傳送端及一用以接收該二傳送訊號的接收端。該種降階型主僕式保密通訊系統的特點就是該接收端的階數小於該傳送端的階數，該接收端即能經由接收到的該二傳送訊號回復出一資料訊號。在文獻2中，該傳送端的階數為三而該接收端的階數為二。
由於文獻2的接收端的階數小於文獻1的接收端的階數，因此文獻2的接收端的設計複雜度較低且節省硬體成本，但仍有再降低設計複雜度及更節省硬體成本的空間。
因此，本發明之目的，即在提供一種相較先前技術設計複雜度更低且更節省硬體成本的保密通訊系統。
於是，本發明保密通訊系統，包含一傳送裝置及一線性接收裝置。
該傳送裝置包括一混沌訊號產生單元及一傳送訊號產生單元。該混沌訊號產生單元用以產生相關聯的一第一混沌訊號及一第二混沌訊號。該傳送訊號產生單元電連接於該混沌訊號產生單元以接收該第一混沌訊號及該第二混沌訊號，且接收一資料訊號，用以根據該第一混沌訊號得到一第一傳送訊號，且根據該第一混沌訊號及該第二混沌訊號加密該資料訊號，以得到一第二傳送訊號。
該線性接收裝置操作上與該傳送裝置相關聯，並包括一混沌訊號回復單元及一解密單元。該混沌訊號回復單元接收該第一傳送訊號，用於根據該第一傳送訊號得到該第一混沌訊號的估計值，並根據該第一混沌訊號的估計值得到該第一混沌訊號的估計值的一次微分結果，且根據該第一混沌訊號的估計值及該第一混沌訊號的估計值的一次微分結果，得到該第二混沌訊號的估計值。該解密單元電連接於該混沌訊號回復單元以接收該第一混沌訊號的估計值及該第二混沌訊號的估計值，且接收該第二傳送訊號，用於根據該第一混沌訊號的估計值及該第二混沌訊號解密該第二傳送訊號，以得到該資料訊號的估計值。
而本發明之另一目的，即在提供一種相較先前技術，設計複雜度更低且更節省硬體成本的線性接收裝置。
該線性接收裝置操作上與一傳送裝置相關聯。該傳送裝置產生相關聯的一第一混沌訊號及一第二混沌訊號，並根據該第一混沌訊號得到一第一傳送訊號，且根據該第一混沌訊號及該第二混沌訊號加密一資料訊號，以得到一第二傳送訊號。該線性接收裝置包括一混沌訊號回復單元及一解密單元。該混沌訊號回復單元接收該第一傳送訊號，用於根據該第一傳送訊號得到該第一混沌訊號的估計值，並根據該第一混沌訊號的估計值得到該第一混沌訊號的估計值的一次微分結果，且根據該第一混沌訊號的估計值及該第一混沌訊號的估計值的一次微分結果，得到該第二混沌訊號的估計值。該解密單元電連接於該混沌訊號回復單元以接收該第一混沌訊號的估計值及該第二混沌訊號的估計值，且接收該第二傳送訊號，用於根據該第一混沌訊號的估計值及該第二混沌訊號解密該第二傳送訊號，以得到該資料訊號的估計值。
本發明之功效在於該線性接收裝置的階數為一，相較習知文獻1及文獻2的該等接收端的階數分別為三及二，能更降低設計複雜度及節省硬體成本。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
參閱圖1，本發明保密通訊系統之較佳實施例包含一傳送裝置Tx及一線性接收裝置Rx。
該傳送裝置Tx包括一混沌訊號產生單元1及一傳送訊號產生單元2。該混沌訊號產生單元1用以產生相關聯的一第一混沌訊號x 1
、一第二混沌訊號x 2
及一第三混沌訊號x 3
，且該第一混沌訊號x 1
、該第二混沌訊號x 2
及該第三混沌訊號x 3
的關係如式(1)：
其中，a
、b
、c
及d
各是一預設的設計參數， 分別是該第一混沌訊號x 1
、該第二混沌訊號x 2
及該第三混沌訊號x 3
的一次微分結果。較佳地，該設計參數a
=10+25k
/29、該設計參數b
=28-35k
/29、該設計參數c
=k
-1、該設計參數d
=8/3+k
/87，且k
為介於0~1的任意實數。
參閱圖2，在本實施例中，該混沌訊號產生單元1包含一第一運算部11、一第二運算部12及一第三運算部13。該第一運算部11用以產生該第一混沌訊號x 1
，且包括二增益器111、112、一減法器113及一積分器114。該增益器111將目前的該第一混沌訊號x 1
調整該設計參數a
倍，以得到一訊號ax 1
。該增益器112將目前的該第二混沌訊號x 2
調整該設計參數a
倍，以得到一訊號ax 2
。該減法器113將該訊號ax 2
減去該訊號ax 1
，以得到該第一混沌訊號的一次微分結果=ax 2
-ax 1
。該積分器114將該第一混沌訊號的一次微分結果積分，以得到下一筆的該第一混沌訊號x 1
。
該第二運算部12用以產生該第二混沌訊號x 2
，且包括二增益器121、122、一乘法器123、一和差算數器124及一積分器125。該增益器121將目前的該第一混沌訊號x 1
調整該設計參數b
倍，以得到一訊號bx 1
。該增益器122將目前的該第二混沌訊號x 2
調整該設計參數c
倍，以得到一訊號cx 2
。該乘法器123將目前的該第一混沌訊號x 1
乘上目前的該第三混沌訊號x 3
，以得到一訊號x 1 x 3
。該和差算數器113將該訊號bx 1
加上該訊號cx 2
，再減去該訊號x 1 x 3
，以得到該第二混沌訊號的一次微分結果=bx 1
+cx 2
-x 1 x 3
。該積分器114將該第二混沌訊號的一次微分結果積分，以得到下一筆的該第二混沌訊號x 2
。
該第三運算部13用以產生該第三混沌訊號x 3
，且包括一增益器131、一乘法器132、一減法器133及一積分器134。該增益器131將目前的該第三混沌訊號x 3
調整該設計參數d
倍，以得到一訊號dx 3
。該乘法器132將目前的該第一混沌訊號x 1
乘上目前的該第二混沌訊號x 2
，以得到一訊號x 1 x 2
。該減法器133將該訊號x 1 x 2
減去該訊號dx 3
，以得到該第三混沌訊號的一次微分結果=x 1 x 2
-dx 3
。該積分器134將該第三混沌訊號的一次微分結果積分，以得到下一筆的該第三混沌訊號x 3
。
參閱圖1，該傳送訊號產生單元2電連接於該混沌訊號產生單元1以接收該第一混沌訊號x 1
及該第二混沌訊號x 2
，且接收一資料訊號h
，並根據該第一混沌訊號x 1
以下式(2)的運算方式得到一第一傳送訊號Φ x
，且根據該第一混沌訊號x 1
及該第二混沌訊號x 2
以式(3)的運算方式加密該資料訊號h
，以得到一第二傳送訊號Φ h
。
Φ x
=rx 1
， 式(2)
其中，r
及C
各是一預設的設計參數。
該線性接收裝置Rx操作上與該傳送裝置Tx相關聯，並包括一混沌訊號回復單元3及一解密單元4。
該混沌訊號回復單元3接收該第一傳送訊號Φ x
，用於根據該第一傳送訊號Φ x
以式(4)的運算方式得到該第一混沌訊號的估計值，並根據該第一混沌訊號的估計值得到該第一混沌訊號的估計值的一次微分結果，且根據該第一混沌訊號的估計值及該第一混沌訊號的估計值的一次微分結果以式(5)的運算方式得到該第二混沌訊號的估計值。
其中，r
及a
各是一預設的設計參數，且分別與該傳送裝置Tx中的該等設計參數r
及a
相同。
參閱圖3，在本實施例中，該混沌訊號回復單元3包含一第一增益器31、一微分器32、一第二增益器33及一加法器34。
該第一增益器31用以執行式(4)之運算。該第一增益器31接收該第一傳送訊號Φ x
，並將接收的該第一傳送訊號Φ x
調整1/該設計參數r
倍，而產生並輸出該第一混沌訊號的估計值。
該微分器32、該第二增益器33及該加法器34共同執行式(5)的運算。該微分器32電連接於該第一縮放器31，以接收並微分該第一混沌訊號的估計值，而得到並輸出該第一混沌訊號的估計值的一次微分結果。
該第二增益器33電連接於該微分器32，以接收該第一混沌訊號的估計值的一次微分結果，並將該第一混沌訊號的估計值的一次微分結果調整1/該設計參數a
倍，而產生並輸出一已調整的該第一混沌訊號的估計值的一次微分結果/a
。
該加法器34電連接於該第一增益器31及該第二增益器33以分別接收該第一混沌訊號的估計值及該已調整的該第一混沌訊號的估計值的一次微分結果/a
，並將前者減去後者得到該第二混沌訊號的估計值。
參閱圖1，該解密單元4電連接於該混沌訊號回復單元3以接收該第一混沌訊號的估計值及該第二混沌訊號的估計值，且接收該第二傳送訊號Φ h
，用於根據該第一混沌訊號的估計值及該第二混沌訊號的估計值解密該第二傳送訊號Φ h
，以得到該資料訊號的估計值，其運算如式(6)。
其中，C
是一預設的設計參數，且分別與該傳送裝置Tx中的該設計參數C
相同。
參閱圖4及圖5，是式(1)至式(6)中的該等設計參數分別設定為a
=10+25/58、b
=28-35/58、c
=-0.5、d
=465/174、r
=2及C
如下式所示，並給予欲傳送的該資料訊號h
(t
)如下式所示時，該線性接收裝置Rx所得到的該資料訊號的估計值
由於圖4顯示(t
)的波形呈0.1sin10t
，且圖5顯示(t
)的波形呈0.2cos5t
，得以驗證回復後的該資料訊號的估計值=[0.1sin10t
0.2cos5t
] T
等同該資料訊號h
(t)，即本實施例可正確地將加密的該資料訊號加以解密回復。
綜上所述，本實施例之保密通訊系統的該線性接收裝置Rx(其階數為一)僅以一個微分運算就可以得到該資料訊號的估計值，所以相較習知文獻1的全階型的保密通訊系統(其接收端的階數為三)或文獻2的降階型的保密通訊系統(其接收端的階數為二)設計複雜度較低且節省硬體成本，故確實能達成本發明之目的。惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
Tx．．．傳送裝置
1．．．混沌訊號產生單元
11．．．第一運算部
111．．．增益器
112．．．增益器
113．．．減法器
114．．．積分器
12．．．第二運算部
121．．．增益器
122．．．增益器
123．．．乘法器
124．．．和差算數器
125．．．積分器
13．．．第三運算部
131．．．增益器
132．．．乘法器
133．．．減法器
134．．．積分器
2．．．傳送訊號產生單元
Rx．．．線性接收裝置
3．．．混沌訊號回復單元
31．．．第一增益器
32．．．微分器
33．．．第二增益器
34．．．加法器
4．．．解密單元
圖1是本發明保密通訊系統之較佳實施例的方塊圖；
圖2是該較佳實施例的一混沌訊號產生單元的示意圖；
圖3是該較佳實施例的一混沌訊號回復單元的示意圖；
圖4是該較佳實施例的一資料訊號的估測值的部分波形圖；及
圖5是該較佳實施例之該資料訊號的估測值之其餘部分的波形圖。
Tx．．．傳送裝置
1．．．混沌訊號產生單元
2．．．傳送訊號產生單元
Rx．．．線性接收裝置
3．．．混沌訊號回復單元
4．．．解密單元
Claims (8)
- 一種保密通訊系統，包含：一傳送裝置，包括：一混沌訊號產生單元，用以產生相關聯的一第一混沌訊號及一第二混沌訊號；及一傳送訊號產生單元，電連接於該混沌訊號產生單元以接收該第一混沌訊號及該第二混沌訊號，且接收一資料訊號，用以根據該第一混沌訊號得到一第一傳送訊號，且根據該第一混沌訊號及該第二混沌訊號加密該資料訊號，以得到一第二傳送訊號；以及一線性接收裝置，操作上與該傳送裝置相關聯，包括：一混沌訊號回復單元，接收該第一傳送訊號，用於根據該第一傳送訊號得到該第一混沌訊號的估計值，並根據該第一混沌訊號的估計值得到該第一混沌訊號的估計值的一次微分結果，且根據該第一混沌訊號的估計值及該第一混沌訊號的估計值的一次微分結果，得到該第二混沌訊號的估計值；及一解密單元，電連接於該混沌訊號回復單元以接收該第一混沌訊號的估計值及該第二混沌訊號的估計值，且接收該第二傳送訊號，用於根據該第一混沌訊號的估計值及該第二混沌訊號解密該第二傳送訊號，以得到該資料訊號的估計值。
- 根據申請專利範圍第1項所述之保密通訊系統，其中，該第一混沌訊號x 1 、該第二混沌訊號x 2 、該資料訊號h 及該第二傳送訊號Φ h 之間的關係如下：
- 根據申請專利範圍第2項所述之保密通訊系統，其中，該第一混沌訊號x 1 及該第一傳送訊號Φ x 之間的關係如下：Φ x =rx 1 ，且該第一混沌訊號的估計值及該第一傳送訊號Φ x 之間的關係如下：
- 根據申請專利範圍第3項所述之保密通訊系統，其中，該第一混沌訊號x 1 及該第二混沌訊號x 2 之間的關係如下：
- 一種線性接收裝置，操作上與一傳送裝置相關聯，該傳送裝置產生相關聯的一第一混沌訊號及一第二混沌訊號，並根據該第一混沌訊號得到一第一傳送訊號，且根據該第一混沌訊號及該第二混沌訊號加密一資料訊號，以得到一第二傳送訊號，該線性接收裝置包含：一混沌訊號回復單元，接收該第一傳送訊號，用於根據該第一傳送訊號得到該第一混沌訊號的估計值，並根據該第一混沌訊號的估計值得到該第一混沌訊號的估計值的一次微分結果，且根據該第一混沌訊號的估計值 及該第一混沌訊號的估計值的一次微分結果，得到該第二混沌訊號的估計值；及一解密單元，電連接於該混沌訊號回復單元以接收該第一混沌訊號的估計值及該第二混沌訊號的估計值，且接收該第二傳送訊號，用於根據該第一混沌訊號的估計值及該第二混沌訊號解密該第二傳送訊號，以得到該資料訊號的估計值。
- 根據申請專利範圍第5項所述之線性接收裝置，其中，該第一混沌訊號的估計值、該第二混沌訊號的估計值、該資料訊號的估計值及該第二傳送訊號之間的關係如下：
- 根據申請專利範圍第6項所述之線性接收裝置，其中，該第一混沌訊號的估計值及該第一傳送訊號之間的關係如下：
- 根據申請專利範圍第7項所述之線性接收裝置，其中，該第一混沌訊號的估計值、該第一混沌訊號的估計值的一次微分結果及該第二混沌訊號的估計值之間的 關係如下：
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW100128537A TWI455557B (zh) | 2011-08-10 | 2011-08-10 | Confidential communication system and linear receiving device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW100128537A TWI455557B (zh) | 2011-08-10 | 2011-08-10 | Confidential communication system and linear receiving device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201308968A TW201308968A (zh) | 2013-02-16 |
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Family
ID=48170022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW100128537A TWI455557B (zh) | 2011-08-10 | 2011-08-10 | Confidential communication system and linear receiving device |
Country Status (1)
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|---|---|
| TW (1) | TWI455557B (zh) |
-
2011
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| TW201308968A (zh) | 2013-02-16 |
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