数字语音混沌保密通信系统及硬件实现
混沌序列在密码学方面的应用起源于80年代末期，由英国数学家Matthews首先提出[1]，其后得到了一定的发展。国内南京大学声学研究所的倪皖荪、中国科学院的张洪均等也正在进行这方面的研究工作。
基于混沌系统之间能够达到自同步[2]，发展了多种同步技术，如：混沌掩埋技术[3]、混沌调制技术[4]、混沌开关技术[5]以及数字混沌通信技术[6]等，分别运用于连续混沌通信系统和数字混沌通信系统。众所周知，数字通信系统以其抗干扰能力强，易于加密，易于大规模集成等特点，在通信行业中将取代模拟通信而占主要地位。而且，数字混沌系统比较模拟混沌系统具有结构简单，易于实现，保密性能高等优势。因而，混沌技术在数字保密通信中的应用研究也就更具有现实意义。
本文对离散时间动力学系统逻辑影射进行变换，使其在一定精度下产生数字混沌序列，采用该数字混沌序列作为密码，构造了语音保密通信系统，并运用单片机实现了该系统的硬件实验。
1 数字混沌序列的产生
研究证明逻辑映射
可以产生大量具有均值为零、自相关为δ函数、互相关为零统计特性的优良混沌序列，因而可作为理想的密码序列，应用于语音信号的保密传输。
要实现逻辑映射的数字化，一种方法是采用浮点运算。实际运算表明，浮点单精度(32bit)的运算结果脱离了混沌态，浮点双精度(64bit)的运算结果与理论接近。但在实际应用中，64bit浮点双精度运算需要内存空间大，运算速度慢，而且不利于数字硬件实现。下面我们把逻辑映射的迭代过程由浮点运算变换为定点运算。
我们日常生活中普遍使用的十进制小数同计算机中使用的二进制存在如下关系：
其中：，
从(3)式可知，X为一十进制整数，它是由一个十进制小数映射而来，而十进制整数在计算机中可用定点整数形式来表示。
我们将(3)式代入逻辑映射(1)可得：
这就是逻辑映射的整数表达式。在作者即将发表的另一篇文章中，对L为64位、32位和16位分别进行了计算机编程模拟，证明当L＝32时，式(5)产生的序列仍然处于混沌态(而同样32bit条件下，采用浮点运算得不到混沌序列)。当L＝16时，式(5)产生的序列已经脱离了混沌态，但经过一定的非线性变换仍可产生混沌序列，对式(5)进行微小的改动(即非线性变换)为：
其中Xn＝(XnH)(XnL)，Xn′＝(XnL) (XnH)，即Xn′为Xn的高低字节互换后的16位二进制数。取L＝16比特根据式(6)产生数字混沌序列的流程图如图1所示。因此整数运算优于浮点运算，它降低了对计算精度的要求。产生L比特输出，只需运算L×L比特定点运算，加快了计算速度，从而减低了对硬件电路的要求。
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