基于成对载波和混沌加密的有线保密电话系统(08-100)

　　2)NLMS算法

　　NLMS算法实际是LMS算法的一个改进版本。LMS算法中，wk的变化是由μ、e、X确定的。由于正比于输入信号X，对低能量信号而言，算法收敛速度将会变慢;对大信号而言，梯度的估计误差又会随着 幅度的增加而增加.为避免这一问题，将收敛因子相对于X的短时平均能量进行归一化，由此得归一化的最小均方误差(NLMS)算法。

　　3)算法的比较与选取

　　由上所见，在自适应滤波器的两种算法中，LMS算法的算法简单，软硬件实现较容易，但小信号时收敛速度慢。RLS算法收敛速度快，但每次迭代计算量很大，运算量的要求太高，难于实时实现。由于在本设计中实时性要求较强，且运算量又不宜过大，同时还要满足声音信号对收敛速度的要求。因此，我们选用算法较简单的LMS算法。为了弥补LMS算法收敛速度慢的缺点，我们采用了LMS算法的改进型算法NLMS(归一化LMS算法)，进一步提高收敛速率。

　　3 混沌加密的基本原理

　　由于混沌具有对初始条件敏感、产生的序列具有遍历性、难以从产生的序列拟合混沌方程等特性，混沌系统被广泛应用于保密通信过程中。因此本文将混沌系统应用于本文设计的保密电话系统中。

　　3.1 混沌的加解密过程

　　混沌保密编码的具体实现步骤如图3.1所示：

　　图3.1 数字保密数字通信结构框图

　　1) 使用信源编码方法得到数字信号序列;

　　2) 约定初始值和参量，使用混沌映射产生出符号序列;

　　3) 将混沌序列对有用数字信号序列进行调制，如异或运算等，得到保密序列;

　　4) 接收方收到保密序列后，内部产生出完全相同的混沌序列，进行混沌解码，还原出有用信号序列。

　　在我们所设计的系统中，由于没有也不便于设计密钥协商的过程，所以，我们将采用固定的密钥进行加密和解密处理。在正常的工作过程中，密钥协商应该是基于公钥证书机制的，由于与本系统的实现基本无关，所以在这里就不加赘述。

　　3.2 单混沌映射设计中的不足与扩充

　　在本设计中，为了克服从密文中能够提取混沌序列信息的缺点，借用传统密码学中的方法，加入了密文反馈的机制。这一机制的加入使得生成的密文与前一次加密的密文是有关系的，将混沌轨道信息又隐藏在了密文中。这样一来，攻击者就没有原先那么容易得到密钥的信息了，密码系统也会更加安全。