A chaotic communication system of improved performance based on the Derivative-free nonlinear Kalman filter

The Derivative-free nonlinear Kalman Filter is used for developing a communication system that is based on a chaotic modulator such as the Duffing system. In the transmitter’s side, the source of information undergoes modulation (encryption) in which a chaotic signal generated by the Duffing system is the carrier. The modulated signal is transmitted through a communication channel and at the receiver’s side demodulation takes place, after exploiting the estimation provided about the state vector of the chaotic oscillator by the Derivative-free nonlinear Kalman Filter. Evaluation tests confirm that the proposed filtering method has improved performance over the Extended Kalman Filter and reduces significantly the rate of transmission errors. Moreover, it is shown that the proposed Derivative-free nonlinear Kalman Filter can work within a dual Kalman Filtering scheme, for performing simultaneously transmitter–receiver synchronisation and estimation of unknown coefficients of the communication channel.     

Chaotic secure communication based on a gravitational search algorithm filter

A new chaotic secure communication scheme based on a gravitational search algorithm (GSA) filter is proposed. In this scheme, useful signals are delivered via an encoder, a chaotic transmitter, a GSA-based filter, a chaotic receiver, and a decoder. The security of such a communication system is promoted due to the unpredictable features of the chaotic map and the unknown encoding-modulation scheme. By using a GSA filter technique the resistance of the system to noise is enhanced. To verify the effectiveness of the proposed scheme, it is compared with the current state-of-the-art schemes in simulations. At the same time, comparisons with a genetic algorithm (GA) filter and a particle swarm optimization (PSO) filter are made. Numerical simulations confirm that the proposed method is better in estimating the states and information symbols, and has a lower bit error rate than other schemes.     

异结构混沌同步的研究及其在保密通信中的应用

根据Lyapunov稳定性定理,使用观测器方法实现混沌异结构同步。由连续系统稳定准则,在同步试验的基础上将异结构混沌同步应用于保密通信,对于给定的不同信号用混沌遮掩,混沌键控,混沌参数调制三种方法实现保密传输,在混沌参数调制方法中提出了提取能量均值解调有用信息的方法,并利用MATLAB仿真,证实方案的优越性和有效性。     

异结构混沌系统同步及其在保密通信中的应用*

根据主动控制思想和Lyapunov稳定性定理,构造主动控制器使得两个异结构的混沌系统在短时间内实现同步,并证明了混沌同步的鲁棒稳定性;利用MATLAB的Simulink技术进行数字仿真,将同步的异结构混沌系统应用到混沌掩盖和混沌参数调制保密通信中。仿真结果表明,异结构混沌系统能够实现稳定的同步,且在混沌掩盖和混沌参数调制保密通信中,有用信号均能有效地在接收端恢复出来。     

一种基于振幅比较的UWB信号解调方法

无传统意义上的载波带来的低复杂度特性是脉冲无线电超宽带(ultra widcband, UWB)通信的一大优势,既有较佳的接收性能又有简单的结构是UWI3系统设计的目标。提出了一种基于振幅比较的UWI3信号接收的解调方法,即在脉冲位置调制中的特定位置,分别对脉冲的正负半周积分获得振幅信息,并通过比较这些振幅解调出符号信息。该方法能够在接收性能和系统复杂性之间获得较好的平衡。结果表明,它以较小的复杂性代价换取了比平方律检测好5 dI3以上的误码性能;而与相关检测相比,误码性能约降低了2 dI3,但复杂度低于相关检测。     

无信号间干扰的相关延迟-差分混沌移位键控混沌通信方案

现有的差分混沌移位键控（DCSK）通信系统主要的缺陷是传输速率较低，为此提出了一种无信号间干扰的相关延迟-差分混沌移位键控（CD-DCSK）通信方案。在发送端，由正交信号发生器产生两路正交混沌信号，并经符号函数归一化以保持发送信号的能量恒定，然后，这两路混沌信号与其延迟不同时间间隔后的混沌信号分别调制1 bit数据信息形成一帧发送信号。在解调端，采用相关解调提取数据信息，通过检测相关器输出结果的符号恢复信息比特。利用高斯近似（GA）法分析了系统在加性高斯白噪声（AWGN）信道下的理论误码率（BER）性能，并与经典的混沌通信系统进行了比较。分析及实验结果表明：与DCSK系统相比，无信号间干扰的CD-DCSK系统的传输速率提升了50个百分点，且其误码性能优于相关延迟移位键控（CDSK）系统。     

时滞混沌系统的参数辨识及其在保密通信中的应用

对系统中未知参数的辨识问题进行了系统的研究。给出了参数估计器存在的充分条件。然后,在发射端尝试将明文信号对系统的参数进行调制,在接收端利用提出的参数辨识方法来解调,从而实现数字信号的超混沌保密通信。最后数值仿真验证了该方法的有效性。     

统一混沌系统同步控制及在保密通信中的应用

基于线性反馈同步的理论, 实现了统一混沌系统的线性反馈同步的控制, 并将该混沌同步方式应用于混沌参数调制的保密通信系统中。在系统的发送端利用发送的信息信号调制混沌系统的参数, 将信息信号隐藏在混沌信号中, 在系统的接收端利用混沌同步信号提取出相应的混沌系统参数, 进而恢复出所传输的信息信号。仿真结果表明其同步时间短, 在保密通信系统的接收端恢复出信息信号非常逼近发送的信息信号, 具有较强的保密性和实用性。     

A new scheme of digital communication using chaotic signals in MIMO channels

This paper proposes a new digital communication scheme,which uses chaotic signals based on the adaptive synchronization and parameter identification technique of chaotic systems reported recently.Due to the multi signal character,this scheme combines the chaotic signal transmission with the MIMO channel technique in a wireless environment,which is different from the traditional chaotic communication frameworks.From a practical perspective,an outline of modulation,channel model,demodulation and non-coherent detection is investigated.Furthermore,system performance is evaluated by simulations,and improvements on this scheme are also discussed.     

Chaotic laser synchronization and its application in optical fiber secure communication

In this paper, optical fiber chaotic secure communication is proposed bycoupling chaotic laser synchronous system with optical fiber propagation channel.Feedback synchronous system of chaotic semiconductor lasers is presented andsynchronous error and decoding formulae are demonstrated. Synchronization betweentwo chaotic laser systems with distributed feedback semiconductor lasers at wavelengthof 1.31 μm is simulatively achieved with almost zero synchronous error. Parametermismatch, synchronous transient response and noise effect on the system are studied.Robustness of synchronization and anti-perturbation can increase by increasing thefeedback coefficient of the system. Influence of group-velocity-dispersion and self-phasemodulation of optical fiber on chaotic laser signal and synchronization are analyzed, and itis found that group-velocity-dispersion affects pulse shape, synchronization and decoding,and limits optical fiber propagation distances, and self-phase modulation does not affectpulse shape, w     

一种噪声和畸变混沌信号的滤波策略-Ⅱ：自适应解调

在这系列文章的第一部分，我们提出了一种状态空间模型的估计算法。第二部分将该算法应用于混沌调制通信系统的解调。当“扮演”系统参数的信息信号被建模为AR模型后，混沌调制通信系统的解调问题可转化为对增广的状态空间模型的估计。仿真结果表明，该算法也能有效地实现混沌调制通信系统的自适应解调。     

基于FPGA的机载电力线载波通信调制解调模块设计

面向复杂机载环境下大量电子设备控制信号和数据信息的传输需求,研究基于机载电力线的载波通信方案和设计实现方法,进行原理开发验证和应用测试;论文研究基于FPGA的机载电力线载波通信系统中调制解调模块设计方法,设计的2FSK调制解调模块包含调制电路、解调电路和控制电路三个部分,给出了每个部分内部具体子模块的设计原理和实现方法,并针对子模块功能分别进行了仿真和实验验证,最终结合所开发的电力线载波通信系统进行通信性能测试,结果表明了本文设计的调制解调模块的正确性,在通信波特率115.2kbps情况下,可实现通信误码率低于10-5。     

基于相位偏移量的混沌扩频通信方案设计

为充分利用混沌序列的高保密性和抗截获性,设计一种基于相位偏移量同步的混沌扩频通信方案。系统的发送端采用数据帧格式,定时地将混沌扩频序列的相位偏移信息通过差分混沌相移键控的方式发送到接收端,接收端通过比较本地序列与接收序列的相位差,加速或延缓本地混沌迭代,从而实现非周期扩频序列的同步与解调。仿真实验结果表明,该方案可实现混沌扩频信号在任意时刻的接收与解调,具有较好的抗噪声性能。     

FDM与MFSK相结合的水声远程信息传输

针对远程、低误码率水声信息传输的要求,提出了将频分多路（FDM）与多进制频移键控（MFSK）调制相结合的信息传输方式.发射端在两个子信道中分别进行MFSK调制,并将两个子信道中的相应频点在单个码元周期内进行并行传输.接收端对各码元接收信号通过周期图法进行谱分析,并根据周期图上尖峰的位置估计出该码元内所包含的发射频点,从而实现频域解调.海上试验结果表明,该技术可以实现30 km距离、13.3 bit/s数据率信息的可靠传输.     

差分混沌相移键控通信系统的改进

为了进一步的提高混沌通信系统的频带利用率,本文在已有的差分混沌相移键控调制(DCPSK)的基础上,增加参考信号段后所传信息承载段,改进后每个符号(三个混沌信号段)传送2log2M比特的信息,提高了信息传输速率。通过对其误码性能仿真可知,其误码性能比DCPSK略差。     

基于非线性动力学系统噪声减缩盲解调负信噪比载频上的随机码流

盲解调技术是获取非协作数字通信信号上携带有用信息的最关键技术之一.首先对现有数字通信信号盲解调进行了综述,然后在我们已发表论文的基础上,进一步完善非线性动力学系统噪声减缩的理论和算法,对负信噪比BPSK调制载频上的随机码流进行盲解调.试测试结果表明,信噪比在Eb/N0>7dB区间,噪声减缩的盲解调的误码率为0,信噪比在0 < Eb/N0 < 7dB区间,噪声减缩的盲解调的误码曲线低于现有非相干解调方法的误码曲线.噪声减缩的盲解调的误码率接近或重合或低于现有相干解调的理论误码曲线.可见,采用非线性动力学系统的噪声减缩的盲解调与现有非相干解调的处理能力比较,至少提高了7dB的处理能力.测试结果表明研究成果为电子侦察信号处理的盲解调提供了一种有效的方法.     

一种基于DCSK的数字保密通信系统

传统的基于混沌键控(CSK)保密通信需要在收发两端建立混沌同步系统,而混沌信号由于对初值的极端敏感性而极难达到同步,所以这种方式难以用于实际。针对这个问题,提出了一个新的差分混沌键控(DCSK)系统,此系统收发端不需混沌同步。深入研究了差分混沌键控(DCSK)调制的性能,并且和二相相移动键控(BPSK)调制进行了比较。最后给出了一个DCSK调制在图像传输中的新应用。     

基于超混沌Lorenz系统同步控制的保密通信

借鉴Lyapunov稳定性理论,通过对系统的某一状态施加线性牵制控制,实现超混沌Lorenz系统的同步,并将超混沌同步技术用于保密通信。在发送端,将有用信号调制到混沌参数中,使其完全融入混沌系统,提高通信的安全性,在接收端,利用设计合理的滤波器解调出有用信号。仿真结果表明,设计的系统同步性良好,解调信号逼近于有用信号。     

参数扰动下的混沌同步控制及其保密通信方案

研究了变参数混沌系统的同步控制问题及其保密通信方案设计.主要创新点可归结如下:第一,提出了利用混沌系统状态变量来构造变参数系统参数扰动项的思想,研究了混沌系统参数在另一组混沌序列持续扰动下的同步控制问题.混沌系统对参数具有敏感依赖性,当混沌系统的参数被另一组混沌序列持续扰动时,系统将产生更加难以预测的混沌行为.第二,对加密后的信息信号再进行一次非线性叠来生成加密端与解密端之间的通信信号,而不是直接以加密信号作为通信信号,使得实际传输的通信信号具有更复杂的形式从而难以被破译.此外,该方案只需向接收系统发送一路信号,且同步控制器简单,实用性较强.数值模拟和理论分析表明该方案具有良好的通信、保密特性和较广的适用范围.     

基于超混沌Lorenz系统的自适应异步抗噪声保密通信方案

针对非实时通信对安全性要求高且信道中存在噪声的问题,提出了基于超混沌掩盖调制的自适应异步抗噪声保密通信方案。通信原理是由超混沌Lorenz系统生成四个状态变量的伪随机向量,并通过信号增益将它们调整到同一区间;再由分段线性混沌映射（PWLCM）生成两个向量,用于在四个状态变量之间随机切换选取和确定动态时滞步长,以生成载体信号;然后将预编码后的二进制信息成对掩盖到载体信号中,添加高斯噪声后发送出去。实验结果分析发现最小信号增益和噪声系数的比值稳定在一个小区间[0.08,0.11]内,如果把该比值设置成某个大于该区间上限的值,则比特误码率可达到零,因此接收端可在噪声信道中接收并完美恢复出被掩盖信号。该方案利用超混沌系统的非线性动力学特性,能够在噪声信道中自适应实现异步保密通信,数值仿真验证了其有效性。