混沌通信中的關(guān)鍵技術(shù)研究

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1、摘要1摘要混沌是一種普遍存在于非線性系統(tǒng)的具有確定性和類隨機特性的動力學行為。混沌通信、混沌控制以及混沌生命科學己經(jīng)成為混沌的主要應用領(lǐng)域，具有廣泛的應用前景。本論文緊緊圍繞混沌通信這一主題，以非線性系統(tǒng)理論和現(xiàn)代通信理論為基礎，將混沌優(yōu)良的特性應用于通信系統(tǒng)中，重點研究混沌通信中混沌相關(guān)同步、改進的FM-DCSK調(diào)制方式、最佳混沌序列設計、VD-Rake接收機以及基于流形分解的混沌信號與噪聲的分離算法等關(guān)鍵問題。由于混沌通信系統(tǒng)為非線性系統(tǒng)，因此，采用非線性系統(tǒng)理論進行分析。本文的主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新如下:1,混沌同步是混沌通信的基礎和前提，

2、是通信成敗的關(guān)鍵。本文的第二章討論了三種混沌同步的方法。首先，描述了混沌主從同步的原理，推導出了產(chǎn)生混沌的條件和主從同步的條件，計算機仿真結(jié)果證明了理論的正確性。其次，給出了混沌藕合同步的原理，利用一個藕合同步的實例說明，藕合同步較主從同步簡單可靠，具有對噪聲干擾的魯棒性。最后，討論了在數(shù)字混沌多址通信系統(tǒng)中同步方法，即相關(guān)同步法，提出了闡值同步法，給出了ICJ值的計算方法，計算機仿真結(jié)果表明，同步的可靠性，同步時間減少了50%.2、本文第三章給出兩種性能較好的數(shù)字鍵控通信方式?；赒PSK的思想，引入QCSK調(diào)制方式，利用Hilbert變換

3、對正交且能量守恒的特性，有效減小了系統(tǒng)輸出的方差，較DCSK系統(tǒng)，傳輸速率提高一倍，系統(tǒng)誤比特率與DCSK系統(tǒng)相近。減小DCSK系統(tǒng)輸出方差的另一種方法是引入了FM-DCSK復合調(diào)制。將振幅隨機變化的混沌信號變?yōu)轭l率隨機變化而振幅恒定的混沌FM信號，降低了系統(tǒng)的誤比特率。改進的FM-DCSK系統(tǒng)是在每一個參考信號的碼片后，連續(xù)傳輸兩個或多個信息比特，增加了傳輸速率，使得FM-DCSK系統(tǒng)的性能得到了進一步的改善。在多徑傳輸?shù)臈l件下，改進的FM-DCSK系統(tǒng)的性能也優(yōu)于FM-DCSK系統(tǒng)的性能?？梢?，這種改進是有意義的，而且易于實現(xiàn)。3、本文的

4、第四章分析了混沌序列的各種統(tǒng)計特性，著重研究混沌序列作為混沌擴頻序列在DS-CDMA系統(tǒng)中的抗擾性能，對不同的混沌擴頻序列和典型的擴頻序列進行了仿真，從仿真結(jié)果中可知，餛沌擴頻序列的性能可以與典型的擴頻序列媲美，經(jīng)過優(yōu)化設計的混沌序列特性優(yōu)于典型的擴頻序列;在混沌序列中，Chebyshev混沌序列(K等于3.7.11.?時)是最佳序列之一。在此基礎上，根據(jù)文獻[88」的思想，給出了基于墑理論的最佳擴頻序列設計方法和基于最小誤比特率的最佳擴頻序列設計方法，理論分析和設計與計算機仿真結(jié)果相符，對混沌序列應用到CDMA系統(tǒng)中具有一定的參考價值。4、

5、本文的第五章討論了混沌多址通信的關(guān)鍵問題，從系統(tǒng)優(yōu)化的角度出發(fā)，混沌通信中的關(guān)鍵技術(shù)研究將影響DS-CDMA系統(tǒng)在多徑傳播條件下的傳輸性能的三個主要因素結(jié)合起來考慮，在系統(tǒng)誤比特率最小的條件下進行優(yōu)化。文中給出了優(yōu)化算法和優(yōu)化結(jié)果。針對接收信號功率變化的情況，采用文獻口05]中變步長的思想，提出了變步長D-Rake檢測器，克服了原D-Rake檢測器對接收信號功率較敏感的缺點，進一步地改善了系統(tǒng)性能。5、本文的第六章主要介紹了基于流形分解的混沌信號與噪聲分離的方法利用這種方法作者對一維動力系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌信號進行了研究，特別是對與帳篷映射拓撲同構(gòu)

6、的一類混沌映射的去噪得出通用的方法?；诹餍畏纸獾幕煦缧盘柵c噪聲分離的方法對低維混沌信號比較有效。投影定理是我們處理高維混沌信號與噪聲分離的理論依據(jù)。求解由投影定理描述的方程，本文選擇的最小二乘法。投影的方法不僅適用于加性噪聲，而且對動力系統(tǒng)噪聲也是有效的。實驗結(jié)果表明去除噪聲的效果十分有效。關(guān)鍵詞:混沌通信，闡值同步，改進FM-DCSK;VD-RAKE，流形分解論文類型:應用基礎摘要IIIAStudyofKeyTechniquesforChaoticCommunicationAbstractChaos,arandomyetdetermini

7、sticprocessinnonlineardynamicalsystem,iswidelyusedinareassuchaschaoticcommunications,chaoticcontrolandchaoticlifescience,andmanyothers.Thisdissertation,basedonthetheoriesofnonlineardynamicsandmodemcommunications,andwithanaimtoapplytheexcellentchaoscharacteristicstothecommun

8、icationsystemtoefficientlyimproveitsperformance,focusesitsstudyonchaoticcorrelatio