混沌信号在光纤传输过程中的非线性演化

对光纤混沌传输理论及混沌信号与光纤传输媒介相互作用的物理机制进行了理论研究. 通过耦合激光混沌系统和光纤传输信道，提出光纤混沌信号传输的非线性演化物理模型. 着重分析光纤自相位调制对激光混沌信号传输与演化的作用. 结果表明：自相位调制不影响混沌信号脉冲的形状，但能产生非线性相移使混沌信号频谱展宽；自相位调制不影响混沌信号脉冲的功率分布和场强分布，但能影响混沌信号脉冲的功率频谱分布，影响混沌信号光场以及慢变场的变化. 提出混沌信号在光纤传输中的非线性演化频率啁啾和形式，数值模拟了混沌信号在光纤传输过程中的相位、频谱、场以及场的慢变部分的相空间等演化形式和特点. 关键词： 混沌 光纤 传输 演化     

光纤混沌相位编码保密通信系统理论研究

通过耦合激光混沌相位控制同步系统和光纤信道，提出外部光注入半导体激光器激光混沌相 位控制光纤同步以及混沌相位相移键控外调制光纤保密通信系统理论模型，数值实现了在相 位控制器控制下的远程光纤混沌同步.理论分析了光纤自相位调制对混沌信号以及对同步的 影响，导出了光纤混沌最大传输距离公式.通过连续键控调制相位控制器实现了光纤激光混 沌相位相移键控编码调制发射，设置接收系统相位控制器控制激光相位相移实现了光纤激光 混沌同步解调.数值模拟了具有比特率50Mbit/s远程光纤混沌数字编码通信系统的应用，详 细地进行了在远距离光纤传输中的系统参数失配以及系统抗噪声能力的数值分析. 关键词： 混沌 同步 光纤混沌通信 半导体激光器 相位     

多径衰落信道下混沌直扩通信的可破解性

本文在文献[1]的基础上,研究多径衰落信道条件下采用无先导卡尔曼滤波混沌拟合对混沌直扩通信的可破解性.由针对混沌直扩信号的无先导卡尔曼滤波混沌拟合的状态空间方程出发,分析了多径衰落信道对于无先导卡尔曼滤波混沌拟合过程中的跟踪误差的影响,得到了信息码状态估计的值域范围,从而提出了多径衰落信道下混沌直扩信号可被破解的充分条件定理.仿真结果表明,在满足充分条件下,混沌直扩信号无论是通过时不变信道还是时变信道,都可以被成功破解,并且具有良好的误码率性能. 关键词： 混沌通信 破解 多径衰落信道 无先导卡尔曼滤波     

混沌系统自适应追踪控制新方法

提出一种混沌系统自适应追踪控制任意参考信号的新方法.该方法是通过预先设计出补偿控制器将混沌系统状态变量对参考信号的追踪控制问题转化为同结构混沌系统状态变量的自适应同步问题,再通过设计出自适应控制器,使同结构混沌系统全局渐近达到同步,追踪控制器为补偿控制器和自适应控制器的代数和.基于Lyapunov稳定性原理,理论上严格证明了利用本方法所设计追踪控制器的正确性.最后,以超混沌Chen系统为控制对象,利用本方法设计出追踪控制器完成了对不动点,正、余弦信号,同结构混沌系统状态变量,异结构混沌系统状态变量的追踪控 关键词： 自适应追踪控制 补偿控制器 自适应控制器 追踪控制器     

适合传输快变信息信号的混沌调制保密通信

提出一种新的混沌调制通信方法.利用一个自适应控制器跟踪信息信号的误差对产生混沌载波的发射系统进行参数调制.同时，信息信号直接与混沌载波相乘作为发射信号驱动接收系统.在接收端，另一个自适应控制器维持收发系统的混沌同步并恢复出信息信号.由于同步误差与信息信号无关，从而实现了大幅度、快时变信息信号的混沌调制通信.理论分析和数值模拟的结果表明该方法增强了低维混沌系统的通信保密性. 关键词： 混沌调制 保密通信 自适应控制器 蔡氏电路     

混沌超宽带信号的光学产生及其链路传输

用光反馈半导体激光器产生混沌超宽带(UWB)信号, 搭建了混沌UWB光载无线通信链路, 实现了360, 720 Mbit/s和1.44 Gbit/s三种不同传输速率下混沌UWB脉冲信号的生成和传输. 在未经任何色散补偿处理的情况下, 1.44 Gbit/s的混沌UWB信号在经过10 km单模光纤和0.6 m无线链路传输后, 在天线接收端被成功解调. 由于混沌UWB信号输出的随机性, 对应的UWB信号频谱中未出现任何离散的谱线. 这意味着利用混沌UWB信号实现的光载无线通信链路, 可以完全避免离散谱线对系统传输性能的劣化.     

激光混沌通信中半导体激光器接收机对高频信号的滤波特性

数值研究了基于半导体激光器的混沌通信系统中构成混沌同步的接收半导体激光器对高频信号的滤波特性.分析了闭环结构的接收机对不同频率、不同幅度的加载信号的提取能力.研究发现，混沌保密通信系统对传输信号的提取能力与信号的频率有关.当信号频率较低时，闭环结构的接收机对信号的滤波效果较好；当信号频率接近半导体激光器的弛豫振荡频率时，接收机的滤波效果较差.分析结果同时表明，混沌保密通信系统中接收机对传输信号的提取质量不仅与实现混沌同步的两激光器的同步质量有关，而且依赖于传输信号的幅度. 关键词： 混沌 混沌同步 半导体激光器 滤波     

混沌与湍流大气中的光通信

目前, 光无线通信的质量主要受到大气信道环境的制约, 大气信道中混沌介质与湍流的强烈扰动使得通信质量很差, 甚至通信中断. 提出了一种面到点的光无线通信机理: 利用面阵各单元的光信号在混沌介质中传输通道的空间非相干性, 通过桶探测器收集通过混沌介质的光信号的能量和, 平均各传输通道的交叉干扰, 降低混沌介质对光无线通信的影响; 利用随机噪声与随机编码的空间非相干性, 经过二阶相关运算, 构建新的信号传输方程, 减弱大气湍流及背景光对信号解码的干扰, 使得接收端并不需要窄带光学滤波器. 数值仿真和演示实验表明, 该光无线通信机理在混沌与湍流大气中的误码率为10^-4-10^-2, 能够实现复杂大气环境中的光通信, 在军事、抢险救援等方面具有重要应用价值.     

通用标量混沌信号同步系统及其控制器的backstepping设计

以寻求通用标量混沌信号同步系统为目标,虚拟控制项加权为变量的严格反馈形式变参数系统为对象,采用带有调谐函数的自适应backstepping设计方法,设计了反馈控制器和相应的参数自适应律.采用所给控制器和参数自适应律,可以使通用系统的输出渐近同步于任意已知结构混沌系统的输出.理论与计算机仿真结果均证实了通用标量混沌信号同步系统及其控制器的有效性. 关键词： 混沌 严格反馈 backstepping设计 自适应控制     

实现连续时间标量混沌信号同步的自适应控制方法

以能大范围实现连续时间标量(超)混沌信号同步控制的非线性反馈控制器为基础,在一定的假设前提下,设计了一个自适应控制器.连续时间混沌系统的标量输出在自适应控制器的控制下,不仅能大范围同步于给定参考标量混沌信号,而且解决了非线性反馈控制器中控制系数的估计问题,又使同步控制具有一定的鲁棒性.计算机模拟结果也证实了自适应控制器的有效性. 关键词： 混沌 同步 自适应控制     

混沌光通信与OC-48光纤通信的波分复用

数值证实并分析了混沌激光通信与现行光通信的波分复用传输,对于100 GHz的信道间隔,混沌激光通信系统实现了传输速率为1 Gbit/s数字信号的保密传输,现行光通信系统实现了传输速率为2.5 Gbit/s数字信号的传输.研究表明,当现行光通信中脉冲光信号的峰值功率不超过17 dBm时,混沌激光通信可在传输距离80 km内实现并行传输.此外,当现行光通信中脉冲光信号的峰值功率为7 dBm时,系统接收到的信号质量受混沌激光通信的干扰很小,当光纤传输距离从80 km增加到160 km时,对应的眼图开启度从82% 关键词： 混沌光通信 混沌同步 波分复用 信道串扰     

实现连续时间标量(超)混沌信号同步控制的非线性反馈方法

将非线性控制系统微分几何理论与Lyapunov方法相结合,在一定的假设前提下,设计了一个实现连续时间标量(超)混沌信号同步控制的非线性反馈控制器.连续时间(超)混沌系统的标量输出在控制器的控制下,不仅能同步于给定参考标量混沌信号,而且是大范围渐近同步的.计算机仿真结果也证实了设计控制器的有效性. 关键词：     

光纤混沌双芯双向保密通信系统研究

把量子阱激光混沌耦合反馈同步系统应用于光纤保密通信中,提出光纤混沌双芯双向保密通信设想.通过耦合外部光注入多量子阱激光混沌全光耦合反馈同步系统和光纤传输信道,建立了光纤混沌双芯双向通信系统物理模型.理论和数值证明了激光混沌同步,理论分析指出光纤中的自相位调制是限制激光混沌在光纤传输中同步的主要原因,并推导出混沌信号双芯双向传输中的非线性相移以及混沌激光功率限制和传输距离公式.数值实现了该系统在长距离二根光纤传输中的同步,详细地分析了系统同步时间随光纤传输长度的关系.模拟了调制频率06 GHz的混沌模拟通 关键词： 混沌 同步 光纤 保密通信     

利用单模激光Lorenz系统实现异结构混沌系统混沌同步

对混沌同步问题进行了研究。设计了一种同步控制器来实现异结构混沌系统之间的混沌同步。减少了控制器的数量,仅用一个控制器就能实现这一同步控制。同时,控制器只需在目标和响应系统中提取一个易提取信号即可实现,从而大大降低了同步代价,便于实际应用。以单模激光Lorenz系统和coullet系统为例,验证了这种控制器的有效性。仿真模拟结果表明,在控制器的作用下,coullet系统所有状态变量严格地跟踪了单模激光Lorenz系统的混沌轨迹,两者迅速地达到完全同步。该设计的控制方法可用于任意混沌系统,具有一定的普适性。     

双信道光混沌通信系统的理论模型及性能研究

针对一种新型的双信道光混沌通信系统实验方案，建立了描述其工作特性的理论模型；通过 数值模拟结果与报道的实验结果的比较，证实了该理论模型的合理性. 利用该模型，基于小 信号微扰理论，推导出了激光器传输函数的表达式；研究了信号能在系统中很好传递对系统 参量的要求；定量地分析了信道干扰对系统同步性能的影响. 对250MHz的调制信号在系统中 的传输和解调进行了数值研究，结果表明，信号在传输过程中能得到很好的隐藏，且在输出 端易于解调. 关键词： 光混沌通信 双信道 传输函数 信道干扰     

新Chua多涡卷混沌吸引子的产生及应用

本文采用对数函数序列构造了一个新Chua多涡卷混沌系统,分析了该系统的非线性动力学行为,主要包括对称性、不变性、平衡点、最大李雅普诺夫指数等.然后,设计递归反步控制器控制Chua多涡卷混沌系统中的混沌行为.最后,利用Chua多涡卷混沌系统检测了多频微弱周期信号.结果表明,对数函数序列与新Chua双涡卷混沌系统相结合能够产生丰富的Chua多涡卷混沌吸引子.产生机制为指标2的鞍焦平衡点用于产生涡卷,指标1的鞍焦平衡点用于连接涡卷.递归反步控制器能够将Chua多涡卷混沌系统控制到不动点或给定的正弦函数. Chua多涡卷混沌系统与递归反步控制器相结合的新微弱信号检测方法能够检测出淹没在高斯噪声背景下多频微弱周期信号的各频率.     

混沌系统的遗传神经网络控制

提出遗传神经网络控制混沌新方法.将小扰动技术和周期控制技术结合起来，用遗传算法训练神经网络，使之成为混沌控制器.对Henon映射和Logistic映射的仿真结果说明控制器能产生小扰动控制序列信号，将混沌振荡转变成规则运动状态.该方法无需了解动态系统数学模型，具有一定抗噪声干扰能力，可将它推广应用到其他混沌系统的控制中. 关键词： 遗传算法 神经网络 混沌 周期控制     

一种新型的双向长距离光纤混沌保密 通信系统性能研究

基于两个在驱动混沌信号注入下的响应半导体激光器之间的混沌同步, 提出了一种新型的可实现信息双向、长距离保密传输的系统, 并建立了相应的理论模型. 利用该理论模型, 研究了系统的双向传输性能、 安全性能以及系统性能随传输距离的变化. 结果表明: 两个响应激光器在受到发自同一驱动混沌激光器的混沌光注入下, 其混沌输出虽然与注入混沌信号相差很大, 但两个响应激光器的混沌输出却能实现非常好的无时间延迟的等时同步; 对窃听者可能获取信息的各个途径进行了考察, 结果显示该系统具有很好的安全性; 采用普通单模光纤作为传输信道, 信息经过50 km传输后, 解调信息Q因子可达到6以上; 采用色散位移光纤, 信息经过200 km的传输, 解调信息Q因子还可达6以上.     

一个新的超混沌系统及其自适应追踪控制

通过在一个三维混沌系统中加入状态反馈控制器, 构造出一个新的四维超混沌系统. 分析表明, 随着不同参数变化该系统呈现周期、复杂周期、准周期、混沌及超混沌运动. 同时设计出模拟电子电路对该超混沌系统进行了实验验证. 最后, 设计了一个自适应追踪控制器,实现了其对各种不同参考信号的单变量追踪控制.     

海洋时变声信道的二维Wigner-Ville谱

本文将海洋声传输信道考虑为线性随机时变信道,提出时变信道的二维Wigner-Ville谱并直接用来分析信道由于多途和起伏效应引起的时频衰落和扩展的联合统计特性或信道的时间-频移-频率-延迟的联合分布特性。文章还讨论了信道输出Wigner-Ville谱与输入Wigner-Ville谱和信道二维Wigner-Ville谱的关系,并以几种特殊信道为例作了说明。最后还就信道二维WV谱在检测中的应用进行了讨论,指出用线性调频信号作为检测信号的特点。