基于成對載波和混沌加密的有線保密電話系統(tǒng)(08-100)

　　2)NLMS算法

　　NLMS算法實際是LMS算法的一個改進版本。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X，對低能量信號而言，算法收斂速度將會變慢;對大信號而言，梯度的估計誤差又會隨著 幅度的增加而增加.為避免這一問題，將收斂因子相對于X的短時平均能量進行歸一化，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，在自適應濾波器的兩種算法中，LMS算法的算法簡單，軟硬件實現(xiàn)較容易，但小信號時收斂速度慢。RLS算法收斂速度快，但每次迭代計算量很大，運算量的要求太高，難于實時實現(xiàn)。由于在本設計中實時性要求較強，且運算量又不宜過大，同時還要滿足聲音信號對收斂速度的要求。因此，我們選用算法較簡單的LMS算法。為了彌補LMS算法收斂速度慢的缺點，我們采用了LMS算法的改進型算法NLMS(歸一化LMS算法)，進一步提高收斂速率。

　　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)被廣泛應用于保密通信過程中。因此本文將混沌系統(tǒng)應用于本文設計的保密電話系統(tǒng)中。

　　3.1 混沌的加解密過程

　　混沌保密編碼的具體實現(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)字信號序列;

　　2) 約定初始值和參量，使用混沌映射產(chǎn)生出符號序列;

　　3) 將混沌序列對有用數(shù)字信號序列進行調(diào)制，如異或運算等，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，進行混沌解碼，還原出有用信號序列。

　　在我們所設計的系統(tǒng)中，由于沒有也不便于設計密鑰協(xié)商的過程，所以，我們將采用固定的密鑰進行加密和解密處理。在正常的工作過程中，密鑰協(xié)商應該是基于公鑰證書機制的，由于與本系統(tǒng)的實現(xiàn)基本無關，所以在這里就不加贅述。

　　3.2 單混沌映射設計中的不足與擴充

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