四进制混沌接收机的FPGA实现.pdf

混沌通信是一种利用混沌信号的复杂性和不可预测性进行信号传输的通信技术，其特性使得混沌通信具有天然的隐蔽性，适合于安全敏感的通信需求。本文介绍了一种基于FPGA实现的四进制混沌接收机，通过Duffing振子阵列生成的混沌信号进行通信，利用混沌信号的类噪声特性来隐藏信息，提高了通信的保密性能。 FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可以通过编程来实现特定数字逻辑电路的半导体器件。与传统的ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）集成电路相比，FPGA具有可编程性，设计周期短，灵活性高等优势，非常适合于进行快速原型开发和小批量生产。在通信系统中，FPGA常用于实现各种复杂的数据处理、信号处理算法，以及作为高速数据交换的核心处理单元。 本文中提到的四进制混沌接收机的FPGA实现，说明了FPGA在实现特定功能硬件电路时的灵活性和高效性。在本文的研究中，胡梦君与付永庆利用FPGA设计了一款基于Duffing振子阵列的接收机，它能够接收和解调四进制混沌信号，同时屏蔽了信号的相位敏感性，允许解调具有任意相位的混沌信号。 四进制混沌接收机在信号调制阶段使用了混沌Duffing振子的时域信号。混沌Duffing振子是一个经典的非线性动力学系统，其输出信号具有非周期性、宽带连续频谱和类噪声的特性，因此非常适合用于构建通信信息的隐蔽性。在此基础上，接收机使用了Duffing振子阵列进行解调，利用其对信号幅度的敏感性进行解码，而屏蔽了对相位的敏感性，确保了能够正确解调具有任意相位的混沌信号。 文中提及的Modelsim是一款流行的硬件仿真软件，用于在硬件开发之前测试和验证硬件描述语言（HDL）编写的代码。Modelsim通常用于FPGA和ASIC设计的仿真阶段，帮助设计者发现和修复逻辑错误，验证设计功能，提高设计的稳定性和可靠性。此外，文中还提到了Verilog HDL，这是一种硬件描述语言，用于实现和描述数字电路的行为，是FPGA开发中常用的编程语言之一。 AD转换指的是模拟到数字的转换过程，即将连续的模拟信号转换为数字信号。在FPGA实现的混沌接收机中，AD转换器是必不可少的硬件组件之一，负责将接收到的模拟混沌信号转换为数字信号以便FPGA进行进一步处理。文中并未详细说明AD转换器的具体参数和特性，但它是整个接收机实现中极其重要的一个环节。 混沌调制作为混沌通信的关键技术之一，本文的研究展示了如何利用混沌信号的特性进行有效的调制解调。混沌调制是将要传输的信息数据通过一定的算法映射到混沌载体信号上，实现信息的隐藏和传输。而在接收端，通过特定的解调算法，可以从混沌信号中恢复出原始的信息数据。混沌调制技术提供了一种非传统的方法，用以提高通信系统在对抗窃听和干扰时的安全性和鲁棒性。 整体来看，本文通过FPGA技术实现了基于Duffing振子阵列的四进制混沌接收机，不仅解决了传统通信方式中信息隐蔽性不足的问题，而且通过实验验证了该接收机能够有效地接收和解调具有任意相位的混沌信号，表明了其良好的保密性能。这一研究成果在军事通信、加密通信等对安全性要求极高的领域具有重要的应用前景。