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混沌通信中所使用的混沌信号在抗频率选择性衰落和抗窄带干扰方面表现出明显优势,且因其本身具有的随机性和不可预测性让混沌通信系统还兼具良好的保密性。混沌键控技术是混沌通信的研究热点之一,其主要围绕差分混沌移位键控（Differential Chaos Shift Keying,DCSK）和相关延迟移位键控（Correlation Delay Shift Keying,CDSK）展开研究。为使上述两个系统不断满足新时代通信对可靠性和有效性的需求,本论文的主要研究如下:1.为改善DCSK传输速率较低的缺点,研究了改进型多用户高效DCSK通信系统。该系统采用正交混沌信号发生器结构产生两路正交的混沌信号,同时利用射频延迟线分两个时隙传输参考信号和信息信号,其中参考信号是两路正交混沌信号的线性组合,信息信号是借助正交Walsh码序列传输的多用户数据,再利用正交调制技术和均值滤波器继续提升系统的传输速率和误码性能。假设用户信息在多径瑞利衰落信道和加性高斯白噪声（Additive White Gaussian Noise,AWGN）信道下传输,利用高斯近似（Gaussian Approximation,GA）法推导出系统的理论误码率（Bit Error Rate,BER）。再通过Monte Carlo仿真验证理论结果,并且分析不同参数对BER的影响。2.为进一步改善DCSK串行传输数据时较低的误码性能和传输速率,研究了无信号间干扰的多载波降噪DCSK通信系统。将设计的改进型正交混沌信号发生器结构与多载波调制技术结合,可有效消除不同信息信号间的干扰,也可以提高系统的传输速率。发送端的复制操作与接收端的滑动平均滤波器结构是为了进行降噪操作,提升系统的误码性能。在多径瑞利衰落信道下推导了理论BER公式并进一步求得AWGN信道下的理论BER公式,最后分析了两个信道下的Monte Carlo仿真结果以及不同混沌键控系统间的对比结果。结果显示:该系统有较强的抗噪声性能和抗多径干扰能力,且在不同混沌键控系统间性能突出。3.为提升CDSK的误码性能和传输速率,研究了基于频域处理的降噪正交多用户CDSK通信系统。设计了一种频域混沌信号发生器,与开关结构以及正交Walsh码序列结合,在不引入射频延迟线的情况下,也可传输多用户信息,且多用户信息之间不存在干扰,之后通过正交调制技术叠加传输。利用滑动平均滤波器对接收信号进行降噪,再经过相关判决即可得到对应的数据比特。在AWGN信道和多径瑞利衰落信道下,进行了BER公式推导和Monte Carlo仿真。研究结果显示,理论BER公式与仿真结果基本吻合,并且与其它混沌键控系统相比,该系统避免了射频延迟线问题且各项系统性能有明显优势。4.将DCSK和CDSK的优势有效结合,研究了正交多用户CD-DCSK通信系统。在传输参考信号的时隙中叠加了N个多用户信息,再通过射频延迟线在下一个时隙传输另外的N个多用户信息,之后利用正交调制技术使传输速率翻倍。在接收端,对接收信号进行平均,用于提升系统的误码性能。在多径瑞利衰落信道下对系统BER进行了理论推导和实验仿真。此外,还定义了同时考虑传输速率、能量效率、射频延迟线数量和误码率的综合性能指标:综合效用。与其它混沌键控系统相比,该系统的综合性能有明显优势。