[發(fā)明專利]一種混沌序列產(chǎn)生方法及產(chǎn)生器

有效

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• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN107911208B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張劍;朱銀霞;程劍;李廣俠;朱宏鵬;朱文明;石盛超;唐璟宇;朱鑫昱;徐星辰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學(xué)
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00
• 代理公司: 深圳市威世博知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44280
• 代理人: 李慶波

本發(fā)明公開了一種混沌序列產(chǎn)生方法。該方法包括步驟有迭代計算、偽碼生成和選擇輸出，迭代計算對輸入的初始值通過迭代計算方程進行迭代計算得到計算值，偽碼生成產(chǎn)生偽隨機序列碼對計算值中的各位數(shù)據(jù)選擇輸出，由此可以使得產(chǎn)生輸出的混沌序列具有較長的周期長度，并且還通過不動點檢測步驟來檢測造成不動點的初始值并替換該初始值，確保了混沌序列輸出的連續(xù)性和非線性，還通過合理選擇有限長度來節(jié)省硬件資源。另外，本發(fā)明還公開了一種混沌序列產(chǎn)生裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混沌序列產(chǎn)生方法及產(chǎn)生器。

背景技術(shù)

混沌是非線性動力學(xué)的一種很特殊的運動，它具有類似隨機的特性，對初值極其敏感，周期無限長，這些特性使得混沌被越來越多的應(yīng)用到混沌通信、混沌控制、信號處理等方面。在現(xiàn)代數(shù)字通信中，混沌序列可以用于加密編碼，但是在實際應(yīng)用中，會出現(xiàn)有限精度的問題，即在有限精度條件下，產(chǎn)生的混沌序列不再是無周期，甚至不是長周期的，而是出現(xiàn)短周期的行為。而一旦周期變短，混沌序列的線性復(fù)雜度也隨之減小，保密性和抗截獲性能都會大大降低。

另外，若是不斷提高精度，采用更長比特位的精度，則會消耗更多的硬件資源，例如通過FPGA(Field‐Programmable Gate Array現(xiàn)場可編程門陣列)實現(xiàn)時就會造成FPGA所消耗的硬件資源不斷提高，成本增加。

為此，需要提供有限精度的混沌序列，來滿足長周期應(yīng)用和較少硬件資源消耗的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種混沌序列產(chǎn)生方法及產(chǎn)生器，解決現(xiàn)有技術(shù)中的混沌序列精度過長帶來的硬件資源消耗問題和混沌序列周期過短造成的保密性不強的問題。

本發(fā)明還提供了一種混沌序列產(chǎn)生方法實施例，包括以下步驟：迭代計算，構(gòu)建迭代計算器，向所述迭代計算器輸入初始值，所述迭代計算器基于所述初始值通過迭代計算方程進行迭代計算并輸出計算值；偽碼生成，利用偽隨機序列發(fā)生器產(chǎn)生輸出偽隨機序列碼；選擇輸出，由所述偽隨機序列碼控制選擇所述計算值中的各位數(shù)據(jù)連續(xù)輸出。

在本發(fā)明混沌序列產(chǎn)生方法的另一個實施例中，所述迭代計算方程是：

其中，x(n+1)為迭代值，0＜x(n+1)＜1，n≥0，x(0)為輸入的所述初始值，y(n)為所述計算值，是x(n)的無符號二進制小數(shù)表示式且取前b個比特，所述計算值中的各位數(shù)據(jù)對應(yīng)所述的前b個比特的各二進制數(shù)；所述偽隨機序列發(fā)生器是m序列產(chǎn)生器，所述偽隨機序列碼是m序列偽隨機碼。

在本發(fā)明混沌序列產(chǎn)生方法的另一個實施例中，所述迭代計算中還包括不動點檢測，當(dāng)所述初始值x(0)在進行迭代計算時，輸出的所述計算值保持固定值不變時，則檢測出所述初始值并替換所述輸入初始值。

在本發(fā)明混沌序列產(chǎn)生方法的另一個實施例中，所述迭代計算得到的計算值的周期與所述m序列產(chǎn)生器輸出的m序列偽隨機碼的周期互質(zhì)。

在本發(fā)明混沌序列產(chǎn)生方法的另一個實施例中，所述迭代計算的初始值、迭代值和計算值均為有限長度為31比特的無符號二進制小數(shù)，所述m序列是31階m序列，輸出的m序列偽隨機碼以5比特數(shù)字序列進行劃分并對所述計算值的31比特的無符號二進制小數(shù)選擇輸出。

本發(fā)明還提供了一種混沌序列產(chǎn)生器，包括：迭代計算單元，基于輸入的初始值通過迭代計算方程進行迭代計算，并輸出計算值；偽隨機序列發(fā)生單元，產(chǎn)生輸出偽隨機序列碼；選擇控制單元，接收來自所述偽隨機序列發(fā)生單元輸出的偽隨機序列碼，利用所述偽隨機序列碼控制選擇所述迭代計算單元輸出的所述計算值中的各位數(shù)據(jù)連續(xù)輸出。

在本發(fā)明混沌序列產(chǎn)生器另一實施例中，所述計算單元中的所述迭代計算方程是：