混沌保密通信系统若干问题的研究

论文摘要

在过去的几十年里,信息安全问题越来越受到人们的重视,混沌保密通信作为一个重要的分支得到了飞速的发展。本文主要研究了混沌通信系统中高性能混沌信号制取及混沌调制系统性能等基础性问题。本文中的方法是从基本系统的角度进行论证,但结论和成果同样可以应用到其他复杂的混沌系统中。论文首先针对混沌信号设计缺乏规律可循的问题,论述了在Lorenz系统基础上通过引入系统参数,对混沌吸引区域及状态变量的控制,实现具有可选特性参数混沌信号的制取方法。并在此基础上提出了利用同构混沌系统作为混沌键控信号产生系统的设计方法,有效地消除了混沌信号在相图中的分叉现象,提高了混沌键控系统的保密性能。其次针对当前广泛讨论的混沌掩盖系统中信息安全性出现的问题,提出了一种混沌掩盖技术的改进方法。通过对混沌信号频谱分布的调整,实现信息的安全传输,解决了混沌掩盖系统易受攻击方破解的问题。同时为降低突发噪声对混沌通信系统的影响,提出了一种降低混沌接收系统混沌同步时间的方法,通过对系统模型状态变量导数的系数进行调整,增强系统的同步能力,缩短同步所需的时间。此外针对现有基于混沌同步的混沌调制系统对信道干扰及信道特性极为敏感的问题,提出了一种基于半同步解调的混沌调制方案。通过仿真,说明方法能够有效地对信息进行加密调制及信号恢复,系统的抗干扰能力以及系统的安全性也得到增强。同时针对现有混沌信号存在较大直流和低频分量的问题,提出了一种抑制混沌信号直流和低频分量的方法。通过仿真说明该系统在抑制混沌信号直流和低频分量方面的效果以及系统设计时应注意的问题。文章最后介绍了对无源通信网络的研究。首先提出一种利用预先选定的电路模型,通过分析耦合矩阵及传递函数,实现并联谐振实现交叉耦合谐振滤波器的方法。其次提出了一种多端口元件散射参数测试参数进行校正的方法,解决了接入阻抗反射系数的精度导致的测试误差问题,有效提高了这类测试方法的测试精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 混沌理论的历史发展
• 1.3 混沌在保密通信方面的研究现状
• 1.3.1 混沌保密通信的优势
• 1.3.2 混沌通信的分类
• 1.3.3 混沌保密通信的威胁
• 1.3.4 混沌通信的关键技术
• 1.3.5 当前混沌通信研究的热点
• 1.4 基于混沌的保密通信存在的问题及本文工作
• 1.5 论文在无源通信网络领域的研究内容
• 第2章 混沌及可选特性参数混沌信号设计
• 2.1 混沌的定义及相关特性
• 2.1.1 混沌定义
• 2.1.2 混沌运动的基本特征
• 2.1.3 混沌系统的实现方法
• 2.1.4 研究混沌的几种方法
• 2.1.5 经典混沌模型
• 2.2 可选特性参数的混沌信号设计
• 2.2.1 研究混沌信号设计的意义
• 2.2.2 混沌信号设计的研究现状
• 2.2.3 可选特性参数信号设计原理
• 2.2.4 设计方法的推广
• 2.3 小结
• 第3章 混沌调制系统及改进的混沌键控系统设计
• 3.1 基于混沌同步的混沌通信系统
• 3.1.1 混沌同步的原理
• 3.1.2 混沌同步通信系统调制模式
• 3.2 数字混沌通信系统
• 3.3 改进的混沌键控调制系统
• 3.3.1 混沌键控系统存在的问题
• 3.3.2 混沌键控系统的改进方法
• 3.4 小结
• 第4章 混沌掩盖系统及混沌同步时间开销问题的研究
• 4.1 混沌掩盖系统的研究
• 4.1.1 混沌掩盖调制方式的发展
• 4.1.2 混沌掩盖技术存在的问题
• 4.1.3 混沌掩盖系统的改进方法
• 4.1.4 举例及仿真结果
• 4.2 混沌同步时间开销的研究
• 4.2.1 研究同步时间开销的意义
• 4.2.2 系统同步分析
• 4.2.3 仿真结果及分析
• 4.3 小结
• 第5章 基于半同步的混沌参数调制方法的研究
• 5.1 新型混沌调制方法研究的意义
• 5.2 半同步参数调制方法的数学基础
• 5.3 实例及仿真结果
• 5.4 系统的安全性及抗干扰性能
• 5.4.1 安全性
• 5.4.2 抗干扰性能分析
• 5.5 结论
• 第6章 高维混沌系统的研究
• 6.1 引言
• 6.2 高维混沌信号发生器的设计方法
• 6.3 仿真结果
• 6.3.1 积分项系数c=1时
• 6.3.2 积分项系数c=15时
• 6.3.3 设计混沌信号需注意的问题
• 6.4 小结
• 第7章 无源通信网络问题的研究
• 7.1 无源网络研究的意义
• 7.2 并联交叉耦合谐振滤波器设计
• 7.2.1 引言
• 7.2.2 电路结构与电路分析
• 7.2.3 举例及仿真结果
• 7.2.4 灵敏度分析
• 7.3 提高多端口散射参数测试精度的研究
• 7.3.1 引言
• 7.3.2 基础理论
• 7.3.3 扩展到N端口
• 7.3.4 实例及处理结果
• 7.4 小结
• 第8章 总结与展望
• 8.1 总结
• 8.2 展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 致谢
• 研究生履历