《電子技術(shù)應(yīng)用》
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新型Chen-Mobius保密通信系統(tǒng)的研究及FPGA實(shí)現(xiàn)
來源：電子技術(shù)應(yīng)用2012年第7期
吳春法，林傳超，王 敬，藺小梅
華僑大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，福建 廈門361021
摘要： 提出了一種新型Chen-Mobius通信系統(tǒng)，并簡要介紹了該系統(tǒng)基于DE2平臺的FPGA設(shè)計、功能仿真和硬件實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞： FPGA Chen-Mobius變換 DSPbuilder
中圖分類號： TN914
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
文章編號： 0258-7998(2012)07-0017-03
Research and FPGA implementation of new secure Chen-Mobius communication system
Wu Chunfa，Lin Chuanchao，Wang Jing，Lin Xiaomei
College of Information Technology & Engineering, Huaqiao University, Xiamen 362021，China
Abstract： This paper proposes a new Chen-Mobius communication system and briefly describes the FPGA design，functional simulation and hardware implementation of the new Chen-Mobius communication system based on the DE2 board.
Key words : Chen-Mobius transform；DSP Builder；FPGA

    Mobius函數(shù)及Mobius反演公式是個古老而又神秘的數(shù)學(xué)知識，由我國著名學(xué)者、現(xiàn)中科院院士陳難先教授提出的推廣Mobius反演公式到變量連續(xù)形式的Chen-Mobius反演公式，解決了應(yīng)用物理中的各種逆問題[1-2]。近幾年國內(nèi)不少學(xué)者又開創(chuàng)了將Chen-Mobius反演公式應(yīng)用于通信系統(tǒng)的新領(lǐng)域[3-5]。蘇武潯等研究的利用調(diào)制解調(diào)原理的Chen-Mobius通信系統(tǒng)[6-7]也取得了一定成果。本文利用Chen-Mobius變換生成的函數(shù)族的斜正交性設(shè)計一種高速保密的通信系統(tǒng)。該新型Chen-Mobius通信系統(tǒng)與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)比較，主要有傳輸方式不同、保密性好、編碼函數(shù)族簡單等特點(diǎn)。



2 新型Chen-Mobius 8路通信系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn)
2.1 發(fā)送部分
    周期波形信號發(fā)生器是由8路Chen-Mobius變換生成的函數(shù)族經(jīng)過8路加法器合成的。每個Chen-Mobius函數(shù)族模塊包含使能端、時鐘控制端、波形輸出端。
    周期波形信息頭發(fā)生器產(chǎn)生的信息頭使得波形在接收端就可以被識別。本信息頭的設(shè)計規(guī)則是在每個周期波形信號發(fā)生器產(chǎn)生前連續(xù)產(chǎn)生兩個時鐘的周期波形的最小幅值信號和兩個時鐘的周期波形的最大幅值信號。
    時序控制器的設(shè)計主要是分配好信號發(fā)生器與信息頭發(fā)生器的時序，因為信息頭發(fā)生器只發(fā)生在波形周期的前4個脈沖。
    通信系統(tǒng)的發(fā)送模塊主要由3部分組成：周期波形信號發(fā)生器、周期波形信息頭發(fā)生器和時序控制器。如圖2所示，在一個波形周期的前4個時鐘的值為波形的極小、極大值分別為-8 192、8 191，并在后面緊隨著信號波形。


    通信系統(tǒng)的發(fā)送模塊主要由4個組成部分：信息頭判別器、接收端周期波形發(fā)生器、乘法累加器和信號判別器。分別在Quartus中對其進(jìn)行功能仿真，對接收端模塊進(jìn)行封裝，并進(jìn)行功能仿真，結(jié)果如圖4所示。
    當(dāng)輸入數(shù)據(jù)是連續(xù)的-8 192、-8 192、8 191、8 191時，接收端就開始產(chǎn)生波形并與發(fā)生端的波形進(jìn)行乘法累加運(yùn)算。

2.3 新型Chen-Mobius通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

 


    通信系統(tǒng)的發(fā)送模塊和接收模塊分別設(shè)計完成后，需要將兩個模塊連接起來驗證新型Chen-Mobius的可行性，并下載到DE2板上進(jìn)行驗證。
    程序通過電腦的USB線對DE2進(jìn)行配置。由于信號是數(shù)字形式不太好觀察其模擬波形，因此利用Signaltap II Logic Analyer觀察。從圖5可以看到在撥碼開關(guān)SW[0]、SW[2]、SW[4]、SW[6]處于高電平時，相應(yīng)的接收端的數(shù)碼管LEDG[0]、LEDG[2]、LEDG[4]、LEDG[6]在信號判別時刻也為高電平。
    從實(shí)驗結(jié)果來看，新型Chen-Mobius通信系統(tǒng)的可行性基本得到驗證。因此，新型Chen-Mobius通信系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中是可行的，并將有更多的改進(jìn)。
參考文獻(xiàn)
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