介绍混沌在通信系统中的应用

中文核心期刊《微计算机信息》（测控自动化）２００４年第２０卷第１２期

混沌通信技术概述

ＳｕｍｍａｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＣｈａｏｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ

（上海大学）杨秀丽王陆唐黄肇明

Ｙａｎｇ，Ｘｉｕｌｉ

Ｗａｎｇ，ＬｕｔａｎｇＨｕａｎｇ，Ｚｈａｏｍｉｎｇ

摘要：本文介绍了基于混沌理论的通信方式以及混沌通信的混沌同步是整个系统实现的关键。同步的前提是双方的混沌的发展现状。其中重点分析了混沌掩盖技术，混沌参数调制序列发生器需要有相同的初始值。

技术．混沌键控技术和混沌扩频技术的原理。

同步混沌通信三大保密技术可以分为：混沌掩盖技术，混沌关键词：混沌通信混沌掩盖混沌参数调制混沌键控混沌参数调制技术和混沌键控技术。混沌掩盖技术属于混沌模拟通扩频通信

信．混沌参数调制和混沌键控技术属于混沌数字通信技术。首中图分类号：１Ｔ归１８文献表示码：Ａ

先．介绍这三种混沌同步通信技术。

文章编号：１００８－０５７０（２００４）０１２－０１２０—０２

２．１混沌掩盖技术

混沌掩盖又称混沌遮掩或混沌隐藏。是较早提出的一种混沌保密通信方式。基本思想是在发送端利用混沌信号作为一种Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｃｈａｏｔｉｃｔｈｅｏｒｙ载体来隐藏信号或遮掩所要传送的信息，在接收端则利用同步ａｎｄｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｃｈａｏｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ

ａｒｅ

ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ

ｉｎ

后的混沌信号进行去掩盖．从而恢复出有用信息。混沌掩盖通信ｔｈｉｓ

ｐａｐｅｒ．Ｃｈａｏｓ

ｍａｓｋｉｎｇ，ｃｈａｏｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ｃｈａｏｓ

技术的系统图如图一所示：

ｓｈｉｆｔ

ｋｅｙｉｎｇ，ｃｈａｏｔｉｃ

ｓｐｒｅａｄｓｐｅｃｔｒｕｍ

ｓｅｑｕｅｎｃｅ

ａｒｅ

ｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎ

ｄｅｔａｉｌ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｈａｏｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；Ｃｈａｏｓｍａｓｋｉｎｇ；ｃｈａｏｔｉｃ

ｐａｒａｍｅｔｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ｃｈａｏｓｓｈｉｆｔｋｅｙｉｎｇ；ｃｈａｏｔｉｃｓｐｒｅａｄ

ｓｐｅｃｔｒｕｍ

ｓｅｑｕｅｎｃｅ

１引言

图１混沌掩盖通信系统图

在混沌掩盖技术中的掩盖方式主要有相乘、相加或加乘结自１９９０年美国海军实验室的Ｐｅｃｏｒａ和Ｃａｒｒｏｌｌ发现在一定合这几种方式．可以表示为：

条件下混沌系统可以实现同步之后，利用混沌和混沌同步实现相乘：

ｓＩ（ｔ）＝ｓ（ｔ）ｘ（ｔ）保密通信已经成为近年来保密通信技术的研究热点和竞争最为相力口：

ｓ。（ｔ）＝ｓ（ｔ）＋ｘ（ｔ）激烈的混沌应用研究领域。现在的混沌保密通信大致分为三大力Ⅱ乘结合：

ｓ。（ｔ）＝【１＋ｋｓ（ｔ）豇（ｔ）

类：第一类是直接利用混沌进行保密通信；第二类是利用同步的以相加为例，假设ｘ（ｔ）为发送机的输出混沌信号即传输信混沌进行保密通信：第三类是混沌数字编码的异步通信。美国陆号。ｓ（ｔ）为要传送的信息信号。则经过混沌掩盖后，ｘ（ｔ）＋ｓ（ｔ）成为军实验室率先与马里兰大学合作，研究了第一类混沌的通信。第新的传输信号，接收端与ｘ（ｔ）同步的输出为ｘ／（ｔ），由ｘ（ｔ）＋ｓ（ｔ）一ｘ／二类的混沌同步通信是当前国际上研究的一大热点。迄今已经（ｔ）即可恢复信息信号，实现混沌掩盖的目的。图二是利用具有光提出和发展了同步混沌通信三大保密技术：：混沌掩盖、混沌调反馈的半导体激光器作为混沌产生器件的混沌掩盖技术原理图。

制和混沌键控三种技术。此外，由于混沌信号具有宽带、类噪声、难以预测的特点，并且对初始状态十分敏感，能产生性能良好的扩频序列．因而在混沌扩频通信领域中有着广阔的应用前景。美国、俄罗斯、英国、德国、意大利、日本、加拿大、瑞士等国家的科学家都参与了激烈的竞争，而我国学者也开始研究新的混沌系统．竞相发展有效的信号处理和信息保密等通信技１术。

２混沌通信

信息

外部反射镜

。。。；。。

及制彬“

接收机

混沌现象是非线性系统中出现的确定性的、类随机的过程。图２混沌掩盖技术的原理图

它是非周期的、有界的、但不收敛的过程．并对初始条件极为敏将信号信息和发射机的载波信息一起发送到接收激光器，感。根据混沌序列对初始条件的敏感性，可用于多址通信：它的接收激光器的输出与发送信号相比较。在混沌掩盖系统中，发送类噪声特性可提高通信系统的保密性：它的可以准确再生．可以信息直接由注入电流调制而得或通过外部调制方式，如电光调用于混沌掩盖和信号恢复。混沌保密通信的基本思想是利用混制器来获得。对保密通信来说，信息的幅度一定要小于混沌载波沌信号作为载波，将传输信号隐藏在混沌载波之中，或者通过符偏差的的平均值。常常是混沌载波幅度波动的百分之几。在接收号动力学分析赋予不同的波形以不同的信息序列，在接收端利端，混沌载波在～定的条件下可以被再生出来。因此信息可以通用混沌的属性或同步特性解调出所传输的信息。因此收发双方过将发射机的输出减去接收机的输入来获得。

杨秀丽：硕士研究生

由于混沌信号的宽带类噪声特点，将信息信号隐藏或叠加本项目由上海市重点学科项目（２００１—４４）资助。

到混沌信号上发送后，一般会以为是噪声信号，而窃听者也很难

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