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(lèi)隨機(jī)特性的動(dòng)力學(xué)行為?；煦缤ㄐ拧⒒煦缈刂埔约盎煦缟茖W(xué)己經(jīng)成為混沌的主要應(yīng)用領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)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(chǔ)，將混沌優(yōu)良的特性應(yīng)用于通信系統(tǒng)中，重點(diǎn)研究混沌通信中混沌相關(guān)同步、改進(jìn)的FM-DCSK調(diào)制方式、最佳混沌序列設(shè)計(jì)、VD-Rake接收機(jī)以及基于流形分解的混沌信號(hào)與噪聲的分離算法等關(guān)鍵問(wèn)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(jìn)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(chǔ)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(dǎo)出了產(chǎn)生混沌的條件和主從同步的條件，計(jì)算機(jī)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(gè)藕合同步的實(shí)例說(shuō)明，藕合同步較主從同步簡(jiǎn)單可靠，具有對(duì)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(jì)算方法，計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明，同步的可靠性，同步時(shí)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。基于QPSK的思想，引入QCSK調(diào)制方式，利用Hilbert變換

3、對(duì)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(fù)合調(diào)制。將振幅隨機(jī)變化的混沌信號(hào)變?yōu)轭l率隨機(jī)變化而振幅恒定的混沌FM信號(hào)，降低了系統(tǒng)的誤比特率。改進(jìn)的FM-DCSK系統(tǒng)是在每一個(gè)參考信號(hào)的碼片后，連續(xù)傳輸兩個(gè)或多個(gè)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(jìn)一步的改善。在多徑傳輸?shù)臈l件下，改進(jìn)的FM-DCSK系統(tǒng)的性能也優(yōu)于FM-DCSK系統(tǒng)的性能?？梢?jiàn)，這種改進(jìn)是有意義的，而且易于實(shí)現(xiàn)。3、本文的

4、第四章分析了混沌序列的各種統(tǒng)計(jì)特性，著重研究混沌序列作為混沌擴(kuò)頻序列在DS-CDMA系統(tǒng)中的抗擾性能，對(duì)不同的混沌擴(kuò)頻序列和典型的擴(kuò)頻序列進(jìn)行了仿真，從仿真結(jié)果中可知，餛沌擴(kuò)頻序列的性能可以與典型的擴(kuò)頻序列媲美，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的混沌序列特性?xún)?yōu)于典型的擴(kuò)頻序列;在混沌序列中，Chebyshev混沌序列(K等于3.7.11.?時(shí))是最佳序列之一。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)文獻(xiàn)[88」的思想，給出了基于墑理論的最佳擴(kuò)頻序列設(shè)計(jì)方法和基于最小誤比特率的最佳擴(kuò)頻序列設(shè)計(jì)方法，理論分析和設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果相符，對(duì)混沌序列應(yīng)用到CDMA系統(tǒng)中具有一定的參考價(jià)值。4、

5、本文的第五章討論了混沌多址通信的關(guān)鍵問(wèn)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(gè)主要因素結(jié)合起來(lái)考慮，在系統(tǒng)誤比特率最小的條件下進(jìn)行優(yōu)化。文中給出了優(yōu)化算法和優(yōu)化結(jié)果。針對(duì)接收信號(hào)功率變化的情況，采用文獻(xiàn)口05]中變步長(zhǎng)的思想，提出了變步長(zhǎng)D-Rake檢測(cè)器，克服了原D-Rake檢測(cè)器對(duì)接收信號(hào)功率較敏感的缺點(diǎn)，進(jìn)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(hào)與噪聲分離的方法利用這種方法作者對(duì)一維動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌信號(hào)進(jìn)行了研究，特別是對(duì)與帳篷映射拓?fù)渫瑯?gòu)

6、的一類(lèi)混沌映射的去噪得出通用的方法?；诹餍畏纸獾幕煦缧盘?hào)與噪聲分離的方法對(duì)低維混沌信號(hào)比較有效。投影定理是我們處理高維混沌信號(hào)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(duì)動(dòng)力系統(tǒng)噪聲也是有效的。實(shí)驗(yàn)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(jìn)FM-DCSK;VD-RAKE，流形分解論文類(lèi)型:應(yīng)用基礎(chǔ)摘要IIIAStudyofKeyTechniquesforChaoticCommunicationAbstractChaos,arandomyetdetermini

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

8、icationsystemtoefficientlyimproveitsperformance,focusesitsstudyonchaoticcorrelatio