基于混沌理论的信息传输方法研究

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1、圭塑窒望-大堂堂主堂竺堡壅一基于混沌理论的信息传输方法研究摘要，作为20世纪最大发现之一的混沌现象，其应用研究已经成为当今的前沿课题。它最引人注目的是在信息传输中的应用。非线性混沌系统产生的信号，具有如下特点：快速衰减的相关函数；宽带功率普特性；难以通过时域和频域处理来预测。因此是伪随机噪声的极佳候选者。同时有关混沌同步的研究也取得了长足的发展。这些就奠定了混沌系统在信息传输中‘、_-——’’‘’一‘’—。’。。。。_一的应用基础。L产7＼一混沌应用的研究是一个跨学科的课题。仅就混沌保密通信而言，就涉及到非线性科学中的混沌控制与同步、模式识别中的辨识技术及信息传输领域等学科。本文按此将全

2、文分为三部分。第一部分介绍了混沌同步及相关的非线性理论在信息传输中的应用；第二部分介绍了辨识技术在混沌扩频通信中的应用；第三部分讨论了混沌系统在CDMA通信方案中的应用前景。主要工作包括：第二章讨论了西种基于间隙耦合和广义混沌同步的数字信号传输思想；第三章在间隙耦合基础上，利用不可逆离散混沌系统的特点，提出了一种新颖的脉冲调制通信方案；第四章则讨论了如何以简单的接收系统实现混沌通信的方法；第五章讨论了辨识技术在混沌扩频通信中的应用：第六章讨论了混沌同步在CDMA中的应用；第七章总结了本论文的工作，并指出了需要进一步探讨与研究的方向。，。本文的创新性工作主要体现在以下几个方面：(1)在相关

3、理论基础上提出了两种新的数字信号传输方法。目前大多数混沌保密通信方案存在两方面的问题：以发送、接收系统的完全精确同步为基础，实现难度较大：在整个同步、信息调制、解调过程中，驱动信号一直有效，降低了传输的安全性能。本文对此提出了两种新的数字信号传输方法：基于OC和Gs的数字信号传输方法及基于多广义函数(MGs)的数字信号传输方法．在这两种方案中，使用间歇耦合同步思想来提高信息传输的安全性能；利用广义同步思想里提高同步的可实现性。从而在一定程度上弥补了以往混沌通信方法中的不足。在具体的信号传输过程中，每个信号的传输周期被分为两部分互，五，前者用于实现同步；后者用于实现信号的调制和解调。从理论

4、上分析了正，正与安全性能和信息解调精度的关系，并对这两种方案的信息传输过程进行了详细的描述。(2)提出了一种性能更好的基于混沌脉冲调制的数字信号传输方法。文献[RNF,SMM&TLS，1995]提出了一种新颖的混沌脉冲调制的信息传输方案，但存在两方面的问题：发送、接收系统的同步没有保障；信息对脉冲的调制方式过于简单。前者是信息解调的关键，后者表明安全性能还有提高的空间。第三章在此基础上，提出了改进的方法。该方案利用间隙耦合同步思想来解决同步问题；利用一种不可逆的、具有分段特性的混沌系统来提高安全性能。上海交通大学博士学位论文(3)提山了一个新的思路：能否在信道中的驱动信号基础上，“构造”

5、结构简单的接收系统，并由其输山来得到驱动混沌系统的吸引子信息以实现解调?从混沌通讯角度看，使用发送混沌系统的吸引子对有用信息进行“调制”(包装)。在接收端采取措施，得到有关发送混沌吸引子的信息而实现“解调”。可见信息解调的关键是“重构”出发送系统吸引子信息，而不管接收系统的情况如何，甚至其是否是混沌系统也不重要。因此这个思路是可行的．提山了基于滑模控制策略和扩张状态观测器的发送、“接收”系统同步方法。同时讨论了T-s模糊模型在这方面的应用。(4)在参数调制策略基础上，讨论了辨识技术在混沌扩频通信中的应用。主要讨论了基’b●_。●●■■■■一于动态神经网络和RBF神经网络的混沌系统辨识技术

6、，及变增益的参数辨识技术在这方面的的应用。(5)对混沌系统在CDMA中的应用进行了讨论。对于移动通信技术核心的CDMA而言，扩频码是其实现的关键技术之一。为了实现多址接入。抗多经干扰，增强安全性能等功能，要求不同用户的扩频码必须具有良好的相关特性。混沌信号的固有特性使之很适合用作扩频码，因此第六章讨论了混沌系统在CDMA中的应用。实现了一种特殊的“对偶同步”：发送、接收系统中对应的混沌系统对实现同步，但在发送、接收系统内部，各个混沌系统之间有着单向的耦合。正是这种单向耦合而导致了这种混沌系统对的同步，简单讨论了如何减小在发送、接收系统内部的相关性问题。并把这种同步方式用在了CDMA通信系

7、统中，讨论了其、硬件实现问题。』9一／摹警词i一!!翌堡密通讯j混沌同步，(墨婆婆塑孽：哩竖!：壁!!塑型：塑燮苎掣?一多麒糊模型、系统辨识)i‘te’；．Ⅱ．上海交通大学博士学位论文ResearchonMethodsofInformationTransmissionBasedonChaoticTheoryAbstractAsoneofthemostimportantdiscoveriesofthe20“century,chaosa