[发明专利]分数阶复混沌系统的自纠错异步数字保密通信系统及方法

权利要求书

1.分数阶复混沌系统的自纠错异步数字保密通信系统，其特征是，包括：

用于在通信近端对原始数字信号进行编码和调制，并生成混沌信号的信号发送端；

用于信号发送端和信号接收端之间的信号传输的公共信道；

用于对来自公共信道接收的混沌信号进行解码，生成对应的数字信号，并且对解码后数字信号进行实时错误诊断和纠正的信号接收端；

所述信号接收端，包括用于在信号接收过程中，对于解码后的数字信号进行实时侦测，当发现信号错误时，进行自纠错的错误诊断和纠错模块；

所述信号发送端，包括依次连接的混沌信号发生器、混沌信号增益调节模块、混沌信号调制模块和信号叠加模块，所述信号叠加模块还接收原始信号初步处理模块的信号；

所述混沌信号发生器，采用分数阶复混沌系统初步生成混沌信号。

2.如权利要求1所述的分数阶复混沌系统的自纠错异步数字保密通信系统，其特征是，

所述混沌信号增益调节模块，用于对混沌信号发生器产生的混沌信号幅度进行调整；

所述混沌信号调制模块，用于对已完成信号幅度调整后的混沌信号的正负，按照调制规则做进一步的调制；

所述原始信号初步处理模块，用于对待传输数字信号的值域进行改变，具体是将“0、1”转变为“-1、1”；

所述信号叠加模块，用于对已完成信号调制后的混沌信号与经过调整后的待传输数字信号进行叠加；

所述信号发送端，将经过调制和叠加后生成的混沌信号替代原有“0、1”数字信号在公开信道上传输。

3.如上述任一权利要求所述的分数阶复混沌系统的自纠错异步数字保密通信系统所应用的通信方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤(1)：预处理：

步骤(1-1)：对混沌信号发生器所产生的混沌信号幅度范围进行预设，根据需要划分为四个分段，并且每个分段分配一个索引；

步骤(1-2)：对原始数字信号的值域进行改变，具体是将“0、1”转变为“-1、1”；

步骤(2)：信号调制：

在信号发送端，通过混沌信号产生器产生混沌信号，相连的两个混沌信号分为一组，在后续调制过程中每次处理一组；

利用步骤(1-2)的待传输数字信号确定分段索引，然后使用相应分段对每一组混沌信号进行增益调节；

进而利用调制规则对完成增益调节后的一组信号进行正负调制；

进行调制后的信号与经过初步处理后的待传输信号进行叠加，叠加之后的信号发送给公共信道；在一组混沌信号完成调制并发送之后，立即对步骤(1-1)中产生的若干个分段的索引进行轮转；

步骤(3)：信号解调：从公共信道接收到的混沌信号每两个分为一组，每次处理一组；首先，将两个信号绝对值相减，结果必然落入步骤(1-1)所划分的某个分段中，从而得到对应的分段索引，记为索引A；然后利用接收每组两个混沌信号的正负关系和解码规则，进行解码；

步骤(4)：错误侦测和纠错：利用步骤(3)解码出的每组数字信号确定一个对应的分段索引，记为索引B；利用索引B和步骤(3)中得到的索引A进行比较，从而对传输信号可能发生的错误进行实时侦测和纠正。

4.如权利要求3所述的方法，其特征是，

所述步骤(1-2)为：

原始信号初步处理：将原始数字信号s(t)转换为值域1和-1的信号s′(t)，转换方式如下：

s′(t)＝s(t)-((s(t)+1)Mod2)；   (1)

其中，s(t)是原始数字信号，尺寸为N，比特率为1/H_s；s′(t)为改变值域后的数字信号。

5.如权利要求3所述的方法，其特征是，

所述步骤(1-1)为：

设状态变量x′_i(t)的最大值记为M，则设定A＝-Μ，E＝M；将区间[A,E]分成四段，记为[A,B)，[B,C)，[C,D)，[D,E]；其中，B,C,D∈(A,E)的值由发送端和接收端协商，作为密钥一部分；建立分段索引初值Segment00＝[A,B)，Segment01＝[B,C)，Segment10＝[C,D)，和Segment11＝[D,E]，其中“00，01，10，11”均为二进制，代表分段索引，其对应的十进制为“0，1，2，3”。