混沌同步保密通信技术及方法研究
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Ｊ
，
字混沌保密通信 ，主要包括混沌扩频和混沌键控 。混沌 学术
研究也提 出了多种混沌 同步控制 的方法 ，如驱动一 响应 同步
法、主动一被动 同步法 、耦合 同步法 、反馈微扰 同步法 、 自 适应 同步法及脉冲 同步法等 ，其 中混 沌脉 冲同步保密通信 方
该系统 的发送端与接 收端均有两级混 沌系统 ，从而使
的性能优 良混沌序列 ，但是系统越复杂 ，出现不稳定状态
的程度会越高 ，因此工程 中最好寻找系统状态变量尽可能
少 的超 混沌系统。人们把超混沌序列降维后应 用于扩频通
统状态变 量。此方案特点 ： 将 发送 的信息隐藏在混沌系统 ①
参数 内， 保密性 比混 沌掩盖技术更强 ； 通 常采 用函数求逆 ②
收 稿 日期 ：２ １ —０ —２ ０１ ５ ０
调制 方式 ：调频 、调幅和调相 。在 混沌通信中 ，同样可 以
作者简介 ：李文 （９ ２ ，男 ，硕 士 ，讲师 ，研究方 １８ 一） 向为智能控制及应用 。
用待发送 的模拟 或数 字信 号对 混沌吸引子的各种参数进行
调 制 ，从而产 生 了混沌 参数调制 的各种 方法 。１９ 年 ， ９２
混沌 是非线性 动力学系统中一种特有 的运动形式 ，由于 其对 初值 敏感性、伪随机性、不可预测性等特征 ，它是确定 与不确定的统一 ，规律与无序 的统一 ，隐于复杂系统但不可 分解 。混沌在保密通信 中具有广泛的应用前景 。 Ｊ
号 发送 出去 ；② 信 息信号功率 远低于混沌 掩盖信 号的功
２２ 混 沌 参数 调 制 ．
复 出信 息源 。从传 输信 道来看 ，可分多用户和单用户通 信 。 下面将对主 要的混沌同步通 信技 术及方法 的基本原理和性能
进行 分析 、比较与总结 。
在传统 的通信系统 中，用待发送的模拟或数字信号对
载波 的频率、振幅或相位进行调制 ，由此形成 ３种基本 的
系统具 有较好 的保真 度及 安全性能 。２ ０ 年 李建 芬等提 出 ０２ 了一种新 的蔡 氏混 沌掩 盖通信方法 ，将信息信号直接 加 ｊ 在 被发射的混沌信号 中，在接收端 用一个 自适应线性神经
元来维持收发系统的同步 ， 并通过逆系统恢复 出信息信号 ，
法具有 非常广 阔的发展前景Ｌｏ ５Ｊ ｝。从结构上看 ，现有的混 沌通 信系统都包含 收发两端 ：发送端将信 息调制成具有混沌特性
混沌 同步保 密通信技术及方法研 究
李
摘
文 唐朝霞 罗恩韬
（ 南 科 技 学 院 计算 机 与通 信 工 程 系 ，湖 南 永 州 ４ ５ Ｏ ） 湖 ２ １０
要 ：介绍 目前几种主要的混沌保 密通信方案的基本原理 、 究进展及其 方案 比较 ，并对 目前各种 同步控 制方法在通 研
信 中的应用作 了简要 分析 ， 出了当前将 混沌应 用于实际同步通信 系统存在 的一些 问题 ， 指 并对未来混沌通信研 究的发展 方向
８ ２
Ｏｐ ｅ ａｉ 等报道 了有关混 沌开关和混沌加密调制 的实 际应 ｐ ｒ ｅｍ ｄ
平衡 性好［，］ １１。随着 超混沌研究 的深入 ，人们获得 了更多 ６７
用Ｉ 。 混沌参数调制基本原理：以信息信号源来作为混沌系 ｊ
统 的状态 变量 ，接收端则利 用同步性 能提 取出相应 的混沌系
的波形 或码流 ；接 收端通 过 同步解调将接 收的波形或码流恢
提高 了混沌掩盖方法 的安全性 。同时，通信 系统的保密性
能取决于混沌动力系统 的复杂性 ，目前有 Ｒ ｓ ｅ ｏｓ ｒ系统、 ｌ Ｌ ｒｎ— ｋｎ系统、Ｃ ｕ ’ ｏｅｚＨａｅ ｈ ａＳ系统 和 Ｃ ｅ ｈ ｎ系统被应用到超 混沌掩盖系统中 。
混 沌掩 盖保密通信 方案是 Ｃ ｏ ｕ ｍｏ和 Ｏ ｐ ｎ ｅ ７ ｐ ｅｈ ｉ ］ ｍ［提出 的 ，基本原理是 ：用具有统计特性 的混沌信号对 有用信号
研究 的发展 ，混沌同步通信 技术 及同步方法引起学者们广泛
的研 究兴 趣 。 Ｊ
进行掩盖 ，形成混沌掩盖信号 ，即混沌信号作为 载波 ，使 信息信号叠加在混沌信号 上，在接 收端 用一 个同步的混沌 信号通过逆运算解调 出信号信 息，来达 到保 密效果 。此方 案 的特点是 ： 实现简单 ， ① 系统用混沌掩盖直接把模拟信
进 行 了展 望 。
关键词：混沌 同步；保密通信 ；混沌通信 ；混沌系统 中图分类号：Ｔ ９ ８ Ｎ １ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ７－ ２ ９ （０ ２ ４ ０ ８ — ４ ６ ３ ２ １ ２ １ ）０ —０ ２０
１ 引言
１９ ９ ０年 ，美 国的研究员 Ｐ ｃ ｒ Ｃ ｒ ｌ首次提 出了一 ｅｏａ和 ａｒ ｌ ｏ
２ 混沌 同步方 案
下 面介 绍几种主 要混沌保密通信方案 ，说 明其原理和 取得 的一 些研究进展 ，并进行分析 比较 。
２ １ 混沌 掩 盖 ．
百度文库
种混沌 同步的方法 ，且通过 电子线路 实现Ｉ，开创 了由理论
研究到工程应 用的先河 。其应 用领域也从物理 学迅速扩 大到
各领 域 ，成为非线性科 学的研究热点之一Ｌ。混沌保密通信 ２ Ｊ 是通信领域研 究中的一 个重 要课 题 ，且随混沌系统同步控制
第 ３ 卷 第 ４期 ３
２１ ０２年 ４ 月
湖南科技 学院学报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｎ ｎＵｎ ｖ ｒｉ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ｏ ｒ ａ ａ ｉ ｅ ｓ ｙ ｏ ｉｎ ｅａ ｄ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｏ Ｈｕ ｔ Ｓ ｎ
Ｖ＿１ ０ ． ＮＯ． ３３ ４ Ａｐｒ ． ２ ２０１
率 ；③ 系统严格依 赖于 发送 端、接 收端混沌 系统 的同步 。 即系统须满 足不 失真性 和安全 性两个要求 ，使非法截获者
目前 ，混沌保密通信技术大致分为两类 ：其一是模拟混 沌保密通信 ，主要包括混沌掩盖和混沌参数调制 ；其二是数
难 以从信号 中解 调出信息信号 。为解决此类通信系统 方案 存在 的问题 ，１９ 年 匡锦瑜提 出了多级混沌掩盖通信系统 ９９
，
字混沌保密通信 ，主要包括混沌扩频和混沌键控 。混沌 学术
研究也提 出了多种混沌 同步控制 的方法 ，如驱动一 响应 同步
法、主动一被动 同步法 、耦合 同步法 、反馈微扰 同步法 、 自 适应 同步法及脉冲 同步法等 ，其 中混 沌脉 冲同步保密通信 方
该系统 的发送端与接 收端均有两级混 沌系统 ，从而使
的性能优 良混沌序列 ，但是系统越复杂 ，出现不稳定状态
的程度会越高 ，因此工程 中最好寻找系统状态变量尽可能
少 的超 混沌系统。人们把超混沌序列降维后应 用于扩频通
统状态变 量。此方案特点 ： 将 发送 的信息隐藏在混沌系统 ①
参数 内， 保密性 比混 沌掩盖技术更强 ； 通 常采 用函数求逆 ②
收 稿 日期 ：２ １ —０ —２ ０１ ５ ０
调制 方式 ：调频 、调幅和调相 。在 混沌通信中 ，同样可 以
作者简介 ：李文 （９ ２ ，男 ，硕 士 ，讲师 ，研究方 １８ 一） 向为智能控制及应用 。
用待发送 的模拟 或数 字信 号对 混沌吸引子的各种参数进行
调 制 ，从而产 生 了混沌 参数调制 的各种 方法 。１９ 年 ， ９２
混沌 是非线性 动力学系统中一种特有 的运动形式 ，由于 其对 初值 敏感性、伪随机性、不可预测性等特征 ，它是确定 与不确定的统一 ，规律与无序 的统一 ，隐于复杂系统但不可 分解 。混沌在保密通信 中具有广泛的应用前景 。 Ｊ
号 发送 出去 ；② 信 息信号功率 远低于混沌 掩盖信 号的功
２２ 混 沌 参数 调 制 ．
复 出信 息源 。从传 输信 道来看 ，可分多用户和单用户通 信 。 下面将对主 要的混沌同步通 信技 术及方法 的基本原理和性能
进行 分析 、比较与总结 。
在传统 的通信系统 中，用待发送的模拟或数字信号对
载波 的频率、振幅或相位进行调制 ，由此形成 ３种基本 的
系统具 有较好 的保真 度及 安全性能 。２ ０ 年 李建 芬等提 出 ０２ 了一种新 的蔡 氏混 沌掩 盖通信方法 ，将信息信号直接 加 ｊ 在 被发射的混沌信号 中，在接收端 用一个 自适应线性神经
元来维持收发系统的同步 ， 并通过逆系统恢复 出信息信号 ，
法具有 非常广 阔的发展前景Ｌｏ ５Ｊ ｝。从结构上看 ，现有的混 沌通 信系统都包含 收发两端 ：发送端将信 息调制成具有混沌特性
混沌 同步保 密通信技术及方法研 究
李
摘
文 唐朝霞 罗恩韬
（ 南 科 技 学 院 计算 机 与通 信 工 程 系 ，湖 南 永 州 ４ ５ Ｏ ） 湖 ２ １０
要 ：介绍 目前几种主要的混沌保 密通信方案的基本原理 、 究进展及其 方案 比较 ，并对 目前各种 同步控 制方法在通 研
信 中的应用作 了简要 分析 ， 出了当前将 混沌应 用于实际同步通信 系统存在 的一些 问题 ， 指 并对未来混沌通信研 究的发展 方向
８ ２
Ｏｐ ｅ ａｉ 等报道 了有关混 沌开关和混沌加密调制 的实 际应 ｐ ｒ ｅｍ ｄ
平衡 性好［，］ １１。随着 超混沌研究 的深入 ，人们获得 了更多 ６７
用Ｉ 。 混沌参数调制基本原理：以信息信号源来作为混沌系 ｊ
统 的状态 变量 ，接收端则利 用同步性 能提 取出相应 的混沌系
的波形 或码流 ；接 收端通 过 同步解调将接 收的波形或码流恢
提高 了混沌掩盖方法 的安全性 。同时，通信 系统的保密性
能取决于混沌动力系统 的复杂性 ，目前有 Ｒ ｓ ｅ ｏｓ ｒ系统、 ｌ Ｌ ｒｎ— ｋｎ系统、Ｃ ｕ ’ ｏｅｚＨａｅ ｈ ａＳ系统 和 Ｃ ｅ ｈ ｎ系统被应用到超 混沌掩盖系统中 。
混 沌掩 盖保密通信 方案是 Ｃ ｏ ｕ ｍｏ和 Ｏ ｐ ｎ ｅ ７ ｐ ｅｈ ｉ ］ ｍ［提出 的 ，基本原理是 ：用具有统计特性 的混沌信号对 有用信号
研究 的发展 ，混沌同步通信 技术 及同步方法引起学者们广泛
的研 究兴 趣 。 Ｊ
进行掩盖 ，形成混沌掩盖信号 ，即混沌信号作为 载波 ，使 信息信号叠加在混沌信号 上，在接 收端 用一 个同步的混沌 信号通过逆运算解调 出信号信 息，来达 到保 密效果 。此方 案 的特点是 ： 实现简单 ， ① 系统用混沌掩盖直接把模拟信
进 行 了展 望 。
关键词：混沌 同步；保密通信 ；混沌通信 ；混沌系统 中图分类号：Ｔ ９ ８ Ｎ １ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ７－ ２ ９ （０ ２ ４ ０ ８ — ４ ６ ３ ２ １ ２ １ ）０ —０ ２０
１ 引言
１９ ９ ０年 ，美 国的研究员 Ｐ ｃ ｒ Ｃ ｒ ｌ首次提 出了一 ｅｏａ和 ａｒ ｌ ｏ
２ 混沌 同步方 案
下 面介 绍几种主 要混沌保密通信方案 ，说 明其原理和 取得 的一 些研究进展 ，并进行分析 比较 。
２ １ 混沌 掩 盖 ．
百度文库
种混沌 同步的方法 ，且通过 电子线路 实现Ｉ，开创 了由理论
研究到工程应 用的先河 。其应 用领域也从物理 学迅速扩 大到
各领 域 ，成为非线性科 学的研究热点之一Ｌ。混沌保密通信 ２ Ｊ 是通信领域研 究中的一 个重 要课 题 ，且随混沌系统同步控制
第 ３ 卷 第 ４期 ３
２１ ０２年 ４ 月
湖南科技 学院学报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｎ ｎＵｎ ｖ ｒｉ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ｏ ｒ ａ ａ ｉ ｅ ｓ ｙ ｏ ｉｎ ｅａ ｄ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｏ Ｈｕ ｔ Ｓ ｎ
Ｖ＿１ ０ ． ＮＯ． ３３ ４ Ａｐｒ ． ２ ２０１
率 ；③ 系统严格依 赖于 发送 端、接 收端混沌 系统 的同步 。 即系统须满 足不 失真性 和安全 性两个要求 ，使非法截获者
目前 ，混沌保密通信技术大致分为两类 ：其一是模拟混 沌保密通信 ，主要包括混沌掩盖和混沌参数调制 ；其二是数
难 以从信号 中解 调出信息信号 。为解决此类通信系统 方案 存在 的问题 ，１９ 年 匡锦瑜提 出了多级混沌掩盖通信系统 ９９