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混沌是一种普遍存在于非线性系统的具有确定性和类随机特性的动力学行为。混沌通信、混沌控制以及混沌生命科学已经成为混沌的主要应用领域，具有广泛的应用前景。本论文紧紧围绕混沌通信这一主题，以非线性系统理论和现代通信理论为基础，将混沌优良的特性应用于通信系统中，重点研究混沌通信中混沌相关同步、改进的FM-DCSK调制方式、最佳混沌序列设计、VD-Rake接收机以及基于流形分解的混沌信号与噪声的分离算法等关键问题。由于混沌通信系统为非线性系统，因此，采用非线性系统理论进行分析。本文的主要工作内容和创新如下： 1、混沌同步是混沌通信的基础和前提，是通信成败的关键。本文的第二章讨论了三种混沌同步的方法。首先，描述了混沌主从同步的原理，推导出了产生混沌的条件和主从同步的条件，计算机仿真结果证明了理论的正确性。其次，给出了混沌耦合同步的原理，利用一个耦合同步的实例说明，耦合同步较主从同步简单可靠，具有对噪声干扰的鲁棒性。最后，讨论了在数字混沌多址通信系统中同步方法，即相关同步法，提出了阈值同步法，给出了阈值的计算方法，计算机仿真结果表明，同步的可靠性，同步时间减少了50％。 2、本文第三章给出两种性能较好的数字键控通信方式。基于QPSK的思想，引入QCSK调制方式，利用Hilbert变换对正交且能量守恒的特性，有效减小了系统输出的方差，较DCSK系统，传输速率提高一倍，系统误比特率与DCSK系统相近。减小DCSK系统输出方差的另一种方法是引入了FM-DCSK复合调制。将振幅随机变化的混沌信号变为频率随机变化而振幅恒定的混沌FM信号，降低了系统的误比特率。改进的FM-DCSK系统是在每一个参考信号的码片后，连续传输两个或多个信息比特，增加了传输速率，使得FM-DCSK系统的性能得到了进一步的改善。在多径传输的条件下，改进的FM-DCSK系统的性能也优于FM-DCSK系统的性能。可见，这种改进是有意义的，而且易于实现。 3、本文的第四章分析了混沌序列的各种统计特性，着重研究混沌序列作为混沌扩频序列在DS—CDMA系统中的抗扰性能，对不同的混沌扩频序列和典型的扩频序列进行了仿真，从仿真结果中可知，混沌扩频序列的性能可以与典型的扩频序列媲美，经过优化设计的混沌序列特性优于典型的扩频序列；在混沌序列中，Chebyshev混沌序列(K等于3.7.11……时)是最佳序列之一。在此基础上，根据文献[88]的思想，给出了基于熵理论的最佳扩频序列设计方法和基于最小误比特率的最佳扩频序列设计方法，理论分析和设计与计算机仿真结果相符，对混沌序列应用到CDMA系统中具有一定的参考价值。 4、本文的第五章讨论了混沌多址通信的关键问题，从系统优化的角度出发，混沌通信中的关键技术研究将影响DS一CDMA系统在多径传播条件下的传输性能的三个主要因素结合起来考虑，在系统误比特率最小的条件下进行优化。文中给出了优化算法和优化结果。针对接收信号功率变化的情况，采用文献「105」中变步长的思想，提出了变步长D一Rake检测器，克服了原D一Rake检测器对接收信号功率较敏感的缺点，进一步地改善了系统性能。 5、本文的第六章主要介绍了基于流形分解的混沌信号与噪声分离的方法。利用这种方法作者对一维动力系统产生的混沌信号进行了研究，特别是对与帐篷映射拓扑同构的一类混沌映射的去噪得出通用的方法。基于流形分解的混沌信号与噪声分离的方法对低维混沌信号比较有效。投影定理是我们处理高维混沌信号与噪声分离的理论依据。求解由投影定理描述的方程，本文选择的最小二乘法。投影的方法不仅适用于加性噪声，而且对动力系统噪声也是有效的。实验结果表明去除噪声的效果十分有效。