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具有延迟和参数扰动的脉冲混沌同步通讯系统

韩树初  
【摘要】: 在保密通讯领域,使用两个同步的混沌信号来进行信息加密/解密是一个新的研究话题。混沌信号是一个确定性的信号,但是它却具有很高的不可预测性和随机性,这两个独特的性质促使它在保密通信领域具有很高的吸引力和应用价值。从九十年代开始,混沌信号历经了四代的发展。前三代的混沌电路都是使用用连续信号来实现同步。这样的同步方式后存在两个比较大的缺点,第一是,安全性较低。第二,由于采用模拟信号调制解调的方式,信道利用率很低。于是研究学者创造了第四代混沌通讯电路。第四代混沌保密通讯电路采用了脉冲同步方式,它应用了数学中的脉冲微分方程理论。脉冲同步的方式不仅提高了信道利用率,而且可以促使混沌保密通讯系统实现完全的数字通讯。 在第四代混沌保密通讯电路中,保密性仍然是最重要课题。为了提高保密性,在实际应用中,有两种选择,第一是采用高维(四维或以上)的混沌信号;第二是采用低维(三维)的混沌信号和传统加密方式同时使用的方式。第一种方式由于实现两个混沌信号的同步很困难,所以在实际应用中很少采用。相比较而言,第二种方式比较简单,经济,而且安全性能也能保证。 近些年来,基于低维数的混沌信号保密通讯电路引起了研究学者的极大兴趣。一些重要的理论结果和应用实例被不断提出。但是在这些结果中,都要求系统具有一个很强的假设,那就是通讯系统两端的产生混沌信号的混沌系统应该是完全相同,一致的。也就是说必须没有任何的参数误差。很明显这样的假设在实际应用中是很难实现的。本文基于脉冲同步的混沌通讯系统,研究并建立了混沌系统参数误差大小和驱动脉冲宽度之间的量化关系(数学关系)。同时,本文研究了驱动脉冲中存在量化误差情况下的系统的稳定性。最后,本文简要介绍了混沌系统中的时间延迟问题。 本文的主要内容如下: 1.概述了混沌保密通讯电路的基本知识和其发展历史,并引入了一种新的混沌保密通讯方案。该方案将是本文进行试验仿真的平台。 2.介绍了脉冲微分方程的基本理论,研究了其在脉冲同步混沌系统中的应用。 3.分析了在具有参数扰动和参数不确定下脉冲同步混沌系统的稳定性。分析了驱动脉冲存在量化误差情况下系统的稳定性。 4.探讨了脉冲同步混沌系统中的时间延迟问题,并指出了进一步的研究方向。


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