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1、重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 编 号： 审定成绩： 重庆邮电大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：一种改进差分混沌键控通信系统设计学 院 名 称 ：通信与信息工程学院学 生 姓 名 ：沈唤梅专 业 ：电子信息工程班 级 ：0121108学 号 ：2010210678指 导 教 师 ：贺利芳答辩组 负责人：填表时间： 2015年 6 月重庆邮电大学教务处制摘 要混沌是一种非线性现象，普遍存在于自然界。混沌作为一门新兴学科，越来越受到人们的关注。从上世纪九十年代起有由混沌与通信相结合而成的多种通信方式中，尤以差分混沌键控（DCSK）通信为最。本文在研究DCSK的基础上，提出了一种改进的方案。这
2、种方案提高了信息传输速率及信号在传输中的安全性。将差分混沌键控(DCSK)中的参考信号和信息信号通过不同的线路信道或不同的频带信道传输, 在接收端通过相关接收解调二进制数字信号。 这一方案回避了延时结构和切换结构, 且发送端可以连续工作。改进方案中参考信号和信息信号不在同一频带或线路信道中提高了信号在传输中的安全性。并对方案性能进行了仿真分析, 仿真分析表明改进方案具有与DCSK 相似的噪声特性,在混沌信号源带宽和信息信号长度相同的条件下, 改进系统有更快的信息传输速率。仿真结果说明了该改进系统有效可靠。上述研究内容对于未来无线通信系统，有着积极的促进作用。【关键词】 混沌 差分混沌键控 参考
3、信号传输系统 噪声特性 ABSTRACTChaos，as an ubiquitous nonlinear phenomenon，has been integrated into various subjects，which attract more and more researchers in the past decadesChaotic signals with the extreme sensitivity to initial conditions，noiselike characteristic and the continuous wideband spectrum，are na
4、tural candidates for carrying information in the contemporary communication environmentsFrom the last decade of the 20th century, the application of chaos to conventional communications has generated many novel communication schemes，such as general CSK，DCSK，CDSK，and etc.In order to improve efficienc
5、y and safety , this paper presents an improved DCSK scheme ,which transmits the reference chip and information-bearing chip of the differential chaos shift keying (DCSK)through respective channels (line or bandwidth), and then demodulates the binary digital signal using correlator in the receiver. T
6、his scheme avoids delay and switch construct and it can transmit continuously .Because the reference chip and information-bearing chip are transmit ted through respective channels , its signals are more difficult to intercept during transmission. The performance of this scheme is simulated and analy
7、zed , indicating that the noise performance of the enhanced scheme is similar with DCSK .It can transmit the signals more quickly than DCSK when they have the same chaotic signal bandwidth and information-bearing chip length .The result of the simulation proves the effect and reliability of the sche
8、me . These working are good for wireless transmission【Key words】chaotic differential chaotic shift keying (DCSK) transmitted reference system noise performance I目 录前 言- 1 -第一章 绪论- 3 -第一节 混沌通信背景- 3 -第二节 国内外研究现状- 4 -第三节 本章小结- 6 -第二章 现有的混沌通信方案- 7 -第一节 DCSK通信方案- 7 -一、DCSK通信原理- 7 -二、DCSK在高斯白噪声信道下的性能分析- 8
9、 -第二节 CDSK通信方案- 9 -第三节 本章小结- 10 -第三章 改进的DCSK通信系统的设计- 11 -第一节 改进的DCSK通信原理- 11 -第二节 改进的DCSK性能分析- 11 -第三节本章小结- 11 -第四章 仿真及分析- 13 -第一节 DCSK仿真- 13 -第二节 改进的DCSK仿真- 14 -第三节 改进的DCSK与DCSK方案仿真分析比较- 16 -第四节 本章小结- 16 -结 论- 17 -致 谢- 18 -参考文献- 19 -附录- 20 -一、英文原文- 20 -二、英文翻译- 21 -三、其他- 22 -前 言混沌存在于自然界中，是一种区别于线性动力学
10、系统的运动形式。混沌通信是一门非常新的科目。上世纪七十年代初期开始研究的混沌学，它非常有气势，几乎使整个科学领域阶开了新的一页，比如数学、物理学等领域。它的影响力跨越了不同的领域，诸如物理、化学、生物学、地质学，以及技术科学、社会科学等各种科学领域。混沌学将确定论和概率论这两大科学体系架起了桥梁，混沌通信、混沌控制以及混沌生命经成为混沌的主要应用领域，具有非常大的应用价值。 由于混沌运动是不规则的以及不可预推测的，现今为止，这种令人难以捉摸运动都被忽略了，正式因为这样，我们现在才可以用数学算式来很精确地描述真实自然。但许多电路与系统本身不是线性的。许多工程师仍然把更多的注意力投入到线性的东西和
11、模型研究与应用中，这虽然解决了实际中的一些问题，但这仅仅考虑了近似线性而忽略非线性因素，它要付出的代价是非常巨大的。所以要对线性模型进一步做出研究，就必须要考虑到非线性的因素，尤其它将很可能阻碍非线性系统特性的研究，而这种非线性系统的复杂性在信息的传输、编码、存储、安全等方面具有很大的优势。现今，全世界有关研究非线性的部门已经逐渐意识到开发非线性系统的潜力,多个国家的科学家们也正进行研究一些有关非线性的项目。人们几乎评价混沌是上世纪最重要的科学发现之一。在近的十几年来，混沌在数字通信领域的应用有了很大的发展13在多种混沌通信系统中, 差分混沌键控(DCSK)4 具有极强的鲁棒性。为了隐藏信号，
12、同时又利用了混沌信号在时域和频域同样的类似噪声的特性。近几年来, DCSK 成为混沌通信研究的主要方向。文献59 中从通信理论和统计分析对混沌数字通信技术作了研究。 通过对理论的分析和计算机仿真, 比较了差分混沌键控、相关延迟键控( Correlation Delay Shift Keying , CDSK) 等多种通信系统的噪声性能, 并指出了各个通信体贴的优点和在现实生活中应用碰到的难点。像DCSK 通信方案具有良好的噪声性能, 但是在发送端有延时结构和Switch 结构在硬件实现上有一定的难度, 参考信号和信息信号在同一频带信道中传输, 传输过程中被截获后容易被破译。 CDSK 方案的发
13、送端用加法器代替了开关结构, 使它可以连续工作, 且信号更加均匀, 截获后不容易被破译, 但是付出了非常大的代价比如噪声性能下降。本文提出了一种改进的DCSK通信方案, 该方案利用现有的通信方式中参考信道和信息信道的概念11 , 把参考信号和信息信号通过不同的线路信道或频带信道传输, 在接收端通过互相关器判决解调, 并对它的性能进行了计算机仿真分析。针对上文提到的问题，本文主要完成了以下工作:第一章作为本文的开篇，介绍与通信相关的一些内容。第二章介绍混沌系统和混沌键控通信，重点研究了数字混沌通信中的两个重要的通信系统CSK、DCSK系统。第三章 对现有的差分混沌键控方式提出了一种改进的方案。第
14、四章，对差分混沌键控通信及其改进的通信系统做了仿真并分析。本文通过对理论研究和仿真的比较，在差分混沌键控通信基础上得到了改进的系统。它改善了传统系统的结构 ,并且参考信号和信息信号在不同的频带和线路信道中, 提高了信息在传输中的安全性。第一章 绪论第一节 混沌通信背景混沌是指没有规则的、混乱的状态。其实某种意义上来说，混沌又指宇宙初开，宇宙上的物质处于原始状态。如我国古代哲学认为，盘古开天辟地之前，自然界处于混沌状态。混沌在古希腊的理解与在我国相似，混沌意味着各种物体、事物生成以前宇宙的原始状态。上世纪六十年代，美国气象学家Lorenz在研究两无限平面之间的流体，其下层加热对流的运动，以模拟大
15、气在地面受阳光加热时气流对流的情形。经过简化后得到一个地表大气对流模型，这就是所谓的“蝴蝶效应”。上世纪七十年代中期以后，是混沌学发展尤为迅速的年代。这时，混沌学作为一门新兴学科正式诞生。近10年来，混沌学更是与其他学科相互渗透，在很多领域内混沌都得到了广泛的应用。自八十年代以来，国际上混沌通信主要经历了具有历史意义的三件大事：1983年，蔡少棠教授首次提出了著名的蔡氏电路。其中通过参数的改变，可产生从倍周期分岔、单涡卷、周期3到双涡卷等十分复杂的混沌现象，从而使人们能从电路的角度较为方便地对混沌机理与特性进行研究；1990年，美国研究人员Pecora和Carroll首次利用驱动-响应法实现了两个混沌的同步，这一进展，将使混沌理论应用于通信领域成为可能；自1991年以来，国际上相继提出的多种混沌通信及其理论与方法，使混沌通信成为现代通信领域的一个新的分支，随着混沌通信不断地发展，它将成为本世纪
