基于ｆｐｇａ的ｆｓｋ加密通信基于ｆｐｇａ的ｆｓｋ加密通信

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1、基于ＦＰＧＡ的ＦＳＫ加密通信基于ＦＰＧＡ的ＦＳＫ加密通信基于ＦＰＧＡ的ＦＳＫ加密通信基于ＦＰＧＡ的ＦＳＫ加密通信　　摘要：主要介绍了二进制移频键控FSK通信过程中利用FPGA进行伪随机序列加密的实现方法。移频键控是信息传输中使用较早的一种调制方式,它具有实现容易,抗噪声与抗衰减性能较好的优点,在中低速数据传输中得到了广泛的应用。直接利用FPGA产生伪随机序列的方法可以为系统设计或测试带来极大的便利。给出了基于线性反馈移位寄存器电路,设计一种简洁的伪随机序列发生器的方法。这种方法所产生的随机序列不仅可具有极长的周期,而且还具有良好的随机特性。由于该伪随机序列可以被设计

2、成任意长度,所以设计过程比较灵活。介绍了加密的设计理论、设计过程和硬件实现，该电路可进行下载生成实际电路,并应用到信息安全领域中。　　关键词：伪随机序列发生器；线性反馈移位寄存器；m序列；移频键控FSK　　中图分类号：TP309ff(1)＜=ff(I-1);　　ENDLOOP;　　ENDPROCESS;　　PROCESS(ff)　　BEGIN　　FORkINlTO6LOOP　　y(k)＜=ff(k);　　ENDLOOP　　ENDPROCESS;　　ENDflex;　　LFSR仿真局部放大图如图2所示。其中时钟周期为10ns,当LFSR通过所有可能的位模式时,生成的最

3、大序列长度为63。其中clk为时钟,z为LFSR寄存器中的内容,y为LFSR的输出。　　　　2基于FPGA的二进制数字通信平台　　　　为了更加清晰地展现FPGA的加密过程,本文将为FPGA加密过程搭建一个基于FPGA的二进制数字通信平台。通过这一平台,可以实现数字信号的加密、解密过程,也能更加深入地了解FPGA器件的有关功能以及VHDL的编程方法。　　2.1FSK调制通信平台设计　　FSK信号的产生方法主要有两种:第一种方法是用二进制基带矩形脉冲去调制一个调频器,使其输出两个不同频率的码元。这种方法产生的调频信号是相位连续的,虽然实现方法简单,但频率稳定度不高,同时

4、频率转换速度不能做得太快,但是其优点是由调频器所产生的FSK信号在相邻码元之间的相位是连续的［4］。第二种方法是用一个基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出,由于是独立的频率源,所以信号频率稳定度可以做的很高并且没有过渡频率,它的转换速度快,波形好［5］。　　FSK调制方框图如图3所示。　　　　FSK调制VHDL程序仿真图如图4所示。　　　　2.2FSK解调通信平台设计　　二进制FSK信号常用的解调方法是采用非相干解调法和相干解调法,除此之外,FSK信号还有其他的解调方法,比如鉴频法、过零检测法及差分检测法［7］。　　FSK解调方框图如图5所示。　

5、　　　FSK解调VHDL程序仿真图如图6所示。　　　　3基于FPGA加密技术的FSK数字通信系统　　　　数字通信传输的是一个接一个按节拍传送的数字信号单元,因此接收端必须按与发送端相同的节拍接收。否则,会因收发节拍不一致而使接收性能变坏。FSK数字通信系统模型如图7所示。　　　　FSK数字加密通信系统QuartusⅡ原理框图如图8所示。　　　　　　基于FPGA的FSK数字加密通信系统QuartusⅡ仿真框图如图9所示。　　　　系统QuartusⅡ仿真图　　　　4结语　　　　硬件加密是通过独立于主机系统外的硬件加密设备实现的,所有关键数据的存储、运算都通过硬件实现,硬

6、件加密具有不占主机资源、速度快、安全性较高的特点。为了能够更好地体现出加密算法的实际应用,本文为该加密过程设计了一个通信平台。该系统不但完成了基带信号的调制,已调信号的解调,还将加密过程加入其中,使整个通信过程更加完整。最后对该带有加密过程的FSK数字移频通信系统进行模拟实验,并分析、调试及验证其功能,该电路可进行下载生成实际电路,应用到相应领域中。