随着现代军事战争与高科技相结合越来越紧密,作为信息化战场的重要环节,单兵系统是从人、机、环境三方面考虑、规划与设计的人机系统。作为单兵系统的一个重要组成部分,单兵便携通信系统的基本要求是高保密、高可靠、高速率、高稳定度、低功耗等。差分混沌键控(Differential Chaos Shift Keying,DCSK)系统采用传输——参考方式,把参考载波信号和信息载波信号都发送给接收用户,并且接收机无需信道估计就可以恢复出目标信息。因此,DCSK系统不仅保留了混沌信号良好的相关性、宽带性、类噪声性、保密性等特性,还具有截获概率低、抗多径干扰能力强、误码率较低、系统结构简单、易于工程实现等特点。所以,DCSK系统在单兵便携通信环境下具有较强的竞争力和重大的研究价值。本文以单兵便携通信系统中传输视频、语音、地图等保密信息为研究背景,以DCSK系统为主要研究内容,为了增强DCSK系统抗多径干扰能力、提高DCSK系统频谱效率和能量效率、解决接收机需要延时电路问题,本文主要完成的工作包括以下四部分。(1)研究差分混沌键控系统中混沌序列的产生。分析基于细胞神经网络的六细胞系统,提出一种超混沌系统筛选算法,筛选出一系列具有超混沌特性的细胞神经网络系统。针对直接产生的混沌序列性能不稳定问题,提出一种超混沌序列筛选算法。通过对序列的随机特性、自相关以及互相关特性筛选后,能够得到具有良好性能的超混沌扩频序列,有效提高系统的误码率性能和保密性能,为下一步DCSK系统的研究奠定基础。(2)设计基于多输入单输出(Multiple-Input and Single-Output,MISO)的差分混沌键控系统。针对系统可达到的最大速率受到调制方式限制的问题,借鉴单输入多输出DCSK系统中的Walsh-DCSK系统思想,提出基于组解码的信号叠加复用算法。达到提高系统可达到的最大传输速率的目的。为了满足单兵便携通信系统中视频传输的需求,借鉴两用户干扰信道和X信道中空时分组编码(Space Time Block Code,STBC)设计方法和“模拟”STBC-DCSK系统设计思想,针对DCSK系统传输速率低、无法抵抗深度衰落问题,以及“模拟”STBC-DCSK系统无法扩展问题,设计具有非均匀错误保护特性的MISO-DCSK系统。为了进一步提升MISO-DCSK系统误码率性能,设计改进型MISO-DCSK系统。MISO-DCSK系统的每个STBC码字结构中的信息比特误码率不同,可以看作是“先天性”的非均匀错误保护特性,这种特性与视频的嵌套特性相吻合,可以应用于单兵便携通信系统中视频传输。(3)研究基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的差分混沌键控系统。针对OFDM系统中逐次组解码策略解码复杂度高的问题,提出一种混合组解码算法,即在逐次组解码和最小均方误差解码算法间切换,达到降低解码复杂度的目的。为了满足单兵便携通信系统数据信息传输的需求,针对DCSK系统频谱效率低和能量利用率低、接收机需要延时电路以及无法抵抗深度衰落问题,设计OFDM-DCSK系统。分析OFDM-DCSK系统的能量利用率以及在Nakagami-m信道下的误码率性能。(4)研究基于广义频分复用(Generalized Frequency Division Multiplexing,GFDM)的差分混沌键控系统。针对OFDM系统带外泄露高的问题,研究GFDM系统。针对GFDM系统中不同子载波间存在干扰问题,提出Gold-DCSK系统,增强了GFDM系统的鲁棒性。为了满足单兵便携通信系统数据信息传输的需求,针对GFDM系统信道估计困难和OFDM-DCSK系统带外泄露高的问题,设计GFDM-DCSK系统。考虑到GFDM系统本身特性,从两个角度将GFDM与DCSK相结合,设计了两个GFDM-DCSK系统。从理论上分析两个系统在高斯白噪声信道下的误码率性能。与OFDM-DCSK系统相比,GFDM-DCSK系统付出了子载波完美正交性的代价,降低了系统带外泄露。