收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

混沌信号的分离及其应用研究

李雪霞  
【摘要】: 混沌信号的非周期性、对初始值的高度敏感性和宽带频谱等特征使得混沌信号在通信方面具有潜在的应用前景。自从发现混沌系统的自同步现象以来,混沌在通信中的应用激起了国内外学者极大的研究热情。目前已提出多种基于混沌的通信系统和方案,但还没有一种可实用在实际通信环境中。影响混沌通信实用化的主要原因在于:(1)对相干检测而言,信道干扰和系统参数匹配,使得混沌同步难以实现;通信信道的负效应,尤其是无线通信信道的干扰,严重地蜕化了目前已提出的基于混沌的通信系统的性能。(2)对非相干检测而言,两个因素影响系统的实际实现:限幅器的阈值是噪声功率的函数;比特能量的方差也随着噪声功率的增加而增加。如果能分离出混沌信号,也就解决了信道对基于混沌的通信系统的负效应问题,就能实现实际通信条件下的混沌同步,因而能实现相干解调;能正确的分离出混沌信号,也就能够准确地设计出阈值检测器;这对于基于混沌的通信系统的实用化有重要意义。 围绕基于混沌信号的分离这一主题,本论文主要研究混沌信号的检测、混沌信号的盲分离以及它们在通信中的应用。 受基于逆向迭代的混沌信号分离方法的启发,我们提出并仿真实现了一种基于逆向迭代的非相干检测混沌数字通信方案,并在二进制、四进制以及参数误配条件下对系统的误码性能进行了仿真,仿真结果表明,即使在较低信噪比的情况下,系统的误码性能也较好。同时,在参数误配不大的情况下,该方法依然有效。 信号分离是信号处理与通信研究的基础问题。常规的信号处理方法,如滤波,它是利用信号与噪声的频谱差别来分离信号或抑制噪声。由于在大多数情况下,噪声和信号共享一个频段,只是噪声的能量分布在较宽的频带内,信号的能量则集中在较窄的频带内,因此,利用一个能保持信号频谱的滤波器,就能很好地抑制噪声。但是,当信号与噪声的能量分布在同一频带时,例如被噪声污染或被信道畸变的混沌信号,常规的基于频谱的处理方法就不再适用了。最初的混沌信号分离方法一般利用各个混沌信号的内在性质实现分离,故在所有源信号为混沌信号且已知混沌方程的条件下才能实现。有学者提出了利用原始系统方程,通过最优化技术获取有用混沌信号的方法,它虽不要求所有的源信号为混沌信号,但必须以已知某个系统方程为前提。还有学者提出了利用各个信号源之间的相关性通过求解特征向量得到混合矩阵以重构源混沌信号的方法。它可以在未知系统方程和混合方法的情况下分离混沌信号,但也只考虑了无噪声且信号源全部为混沌信号的情况,且它的解混合矩阵需要通过混合矩阵求逆得到,这不仅增加了算法的复杂性,也降低了分离精度。由于混沌信号具有似噪声特性,其自相关性较弱、高阶累计量也未必为零,在未知混沌映射方程和混合方法的条件下,上述的盲分离算法的应用受到了限制。本论文从另一个途径—利用各个混沌源信号之间的互不相关性,依据重构理论,通过求解特征向量直接得到解混合矩阵,从而重构出源混沌信号。它有如下优点:(1)属于盲信号分离范畴,可以在未知混沌映射和混合矩阵的情况下仅根据观测信号实现多个混沌信号的盲分离;(2)可以在噪声(高斯白噪声、均匀分布的噪声和有色噪声)环境下实现多个混沌信号的分离,此时把噪声也作为一个源信号处理;(3)在低信噪比条件下,分离方法仍有效。 盲信号分离已成为信号处理领域的热门研究课题之一,其可解性及分离原理等基本问题在一定的程度上得到了解决,并相继提出了一些特定条件下的盲分离算法。传统盲信号分离理论建立在假设源信号相互独立的基础上,同时假定混合信号数目大于或等于源信号数目。对于欠定的情况(混合信号数目少于源信号数目),通常采用盲提取的方法实现部分信号盲分离。当被提取信号被较强的其他信号或噪声掩盖时,盲提取便难以实现。实际环境中,有些信号具有稀疏特性或者通过一定的变换、分解(傅立叶变换或是小波变换)可使其相应的分解系数呈稀疏性,然后利用信号的稀疏特性解决欠定的盲信号分离问题。对于混沌信号而言,由于它们的自相关函数随相关时间快速衰减、信号频谱呈现宽带性和连续性,并具有弱的互相关性,它们不具有稀疏性的特征,因此常规的用于欠定情况下的盲分离方法难于实现混沌信号的分离,并被视为盲分离问题实现的一个障碍。基于欠定条件下线性混合的混沌信号难以实现盲分离的事实,本论文提出并实现了一种在欠定条件下的盲分离方案;进一步,提出并实现了一种混沌保密通信方案。分析和仿真结果表明,该方法具有保密性好、解密精度高的优点,并在强信道噪声干扰下依然有效。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 余振标;;一种基于混沌映射的汽车遥控防盗方法[J];单片机与嵌入式系统应用;2011年07期
2 张文杰;李武鹏;李霞;;基于二维混沌映射的免疫算法研究[J];电脑开发与应用;2011年07期
3 王瑞琪;张承慧;李珂;;基于改进混沌优化的多目标遗传算法[J];控制与决策;2011年09期
4 尹汝明;袁坚;山秀明;王希勤;;混沌密码系统弱密钥随机性分析[J];中国科学:信息科学;2011年07期
5 刘伟;王凤英;;一种高检测率用于彩色图像完整性证明的脆弱盲水印[J];微电子学与计算机;2011年07期
6 戴精科;郭道省;张邦宁;陈雪冰;;LDPC码在非相干BFSK系统中的性能分析[J];电讯技术;2011年07期
7 韩睿;赵耿;刘山鸣;赵菲;;基于混沌映射的分组密码算法[J];计算机工程;2011年16期
8 谢欣妍;;基于Logistic混沌映射的数字图像加密算法设计[J];教育教学论坛;2011年21期
9 王继敏;宋玉蓉;蒋国平;;基于消息网络的Hash函数构造[J];计算机技术与发展;2011年09期
10 陈增强;周茜;袁著祉;;基于Kent映射的数字喷泉编解码方法研究[J];系统科学与数学;2011年06期
11 吴卫高;;Logistic映射与Henon映射的算法实现及其序列分析[J];电脑知识与技术;2011年15期
12 邓彰超;李晓红;华惊宇;孟利民;;一种低复杂度的TD-SCDMA下行同步技术研究[J];杭州电子科技大学学报;2011年04期
13 陆萍;董虎胜;马小虎;;基于混合混沌与位分解的图像置乱改进算法[J];计算机工程与应用;2011年21期
14 王代锋;田小平;;基于混沌码的跳时超宽带信号功率谱分析[J];西安邮电学院学报;2011年04期
15 俎云霄;周杰;;基于组合混沌遗传算法的认知无线电资源分配[J];物理学报;2011年07期
16 张爱华;张华;薄禄裕;;基于斜帐篷映射的混沌图像加密系统的改进[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2011年03期
17 蔡琼;彭涛;叶杨;;一种混沌序列加密算法的密码分析[J];武汉工程大学学报;2011年06期
18 李太白;;基于混沌粒子群的SVM参数优化算法[J];重庆文理学院学报(自然科学版);2011年04期
19 马林;赖惠成;;基于模糊C-均值和自适应遗传算法的小波域彩色信息隐藏算法[J];计算机应用与软件;2011年09期
20 左敬龙;余桂兰;崔得龙;;基于混沌系统和分数阶傅里叶变换的图像加密算法[J];计算机与现代化;2011年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈强洪;;基于简单混沌映射的随机数产生器[A];图像 仿真 信息技术——第二届联合学术会议论文集[C];2002年
2 陈增强;周茜;;KENT混沌映射在数字喷泉编码技术中的应用[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
3 王大虎;杨维;李庆九;;基于混沌理论的公钥加密方案的研究[A];通信理论与信号处理新进展——2005年通信理论与信号处理年会论文集[C];2005年
4 沈颖;顾红;苏卫民;刘国岁;;基于符号动力学的混沌信号处理[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
5 张剑;李广侠;;基于素数的混沌跳频序列[A];2005通信理论与技术新进展——第十届全国青年通信学术会议论文集[C];2005年
6 徐耀群;姚凤阁;;求解Packing问题的混沌变尺度算法[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
7 柳贵平;韩志斌;;纳米系统的反控制片时混沌[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2001年
8 蔡弘;李衍达;张良杰;;利用神经网络对ATM网络中的自相似业务进行预测[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1996年
9 陈立群;刘延柱;;控制离散混沌的局部逆系统方法[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
10 任爱平;肖湘宁;姜旭;;计及开关损耗的级联型逆变器SVPWM信号随机分配方法研究[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘家胜;基于混沌的图像加密技术研究[D];安徽大学;2007年
2 周庆;数字图像快速加密算法的设计与分析[D];重庆大学;2008年
3 周童;片上可嵌入式鲁棒真随机数发生器机理与实现技术研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
4 于银辉;混沌扩频通信技术研究及其应用[D];吉林大学;2005年
5 肖迪;混沌理论在数字产品安全中的应用研究[D];重庆大学;2005年
6 潘蓉;数字图象的盲水印技术研究[D];西安电子科技大学;2005年
7 王永;混沌加密算法和Hash函数构造研究[D];重庆大学;2007年
8 刘培培;图像脆弱数字水印和数字隐写的几个关键技术研究[D];西南交通大学;2008年
9 王琳;混沌扩频技术在CDMA通信系统中的应用研究[D];电子科技大学;2001年
10 杨欣;基于混沌理论的信息安全加密系统的应用研究[D];重庆大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王毅东;基于混沌的数字水印研究与应用[D];山东大学;2009年
2 姜雪;数字图像信号的混沌网络保密通信研究[D];解放军信息工程大学;2004年
3 黄怡然;基于混沌理论的信息安全研究[D];华北电力大学(河北);2006年
4 张绚蕾;数字水印算法研究[D];西安理工大学;2008年
5 凡国珍;鲁棒性盲水印算法的研究[D];国防科学技术大学;2004年
6 潘彦章;基于混沌映射的散列算法研究[D];大连理工大学;2008年
7 刘金波;基于DSP的混沌图像加密系统的实现[D];大连理工大学;2008年
8 王冰;基于混沌的流密码研究[D];西安电子科技大学;2009年
9 步丰峰;基于混沌系统的图像加密算法研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
10 李雪霞;混沌信号的分离及其应用研究[D];西南大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978