窄带混沌频移键控制造技术

一种用于通过窄带混乱（ｃｈａｏｓ）频移键控来进行信号发送和信号接收的系统（１１０）和方法，所述系统包括：前向纠错编码器（１１８），用于接收输入的数据；数据分组化器（１２０），它与所述前向纠错编码器进行信号通信；压缩编码器（１２２），它与所述数据分组化器进行信号通信；射频链路（１１４），与所述压缩编码器进行信号通信；压缩解码器（１２４），它与所述射频链路进行信号通信；数据逆分组化器（ｄｅｐａｃｋｅｔｉｚｅｒ）（１２６），与所述压缩解码器进行信号通信；前向纠错解码器（１２８），与所述数据逆分组化器进行信号通信，以通过控制混乱的轨迹而恢复输入的数据；其中所述方法包括步骤：发送指示混乱频移键控数据的信号；在窄频带内传播所发送的信号；接收所述被传播的信号，并且通过控制混乱的轨迹而基本上没有使所指示的数据退化。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
窄带混乱频移键控
本专利技术涉及信号发送和接收。
技术介绍
已经存在多种基于混乱(chaos)信号的通信系统的设计方式，诸如由Kocarev(1992)、Belsky和Dmitriev(1993)、Cuomo(1993)、Pecora和Carrol(1993)、Dmitriev和Starkov(1997)提出的那些设计方式。这些现有的方式着重于模拟扩频类型的系统，因此固有地为宽带的。而且，还没有设法通过码元约束来限制混乱系统的状态空间轨道。已经对于这些现有的和其他类似的系统进行了性能评价，但是这样的系统缺少码元动态控制或信道带宽控制。下面是一些定义，它们被提供来增强对于随后的说明的理解：在几何学上，线性指的是欧几里得对象，诸如线、平面和(平坦)三维空间等。这些对象不论如何被查看都显示为相同的。诸如球体的非线性对象从不同的比例尺看是不同的。当近处看时，它看起来像平面；从远处看，它看起来像点。在代数学上，线性以具有属性f(x+y)＝f(x)+f(y)和f(ax)＝afx)的函数的形式被定义。非线性被定义为线性的否定。这表示结果f(x+y)可以是与输入x和/或y不成比例的。因此，非线性系统不遵循叠加定理。动态系统具有：相关联的抽象相位空间或状态空间，该相关联的抽象相位空间或状态空间具有描述在任何时刻的动态状态的坐标；动态规则，它在给出所有状态变量的现值的情况下详细说明所有状态变量的最接近的未来趋势。如果对每个状态存在唯一结果，则动态系统是“确定的”；如果存在多个结果。则动态系统是“随机的”，这典型地选自一些概率分布。可以相对于离散或连续时间而定义动态系统。通过映射z1＝f(z0)来定义离散的情况，映射z1＝f(z0)给出了在下一个离散时间值从初始状态z0得到的状态z1。通过“流”z(t)＝φ(t)(z0)k来定义连续的情况，“流”z(t)＝φ(t)(z0)k在被给出了当时间0时状态是z0的情况下，提供在时间t的状态。一个平滑流可以相对于(“w.r.t.”)-->时间被微分以提供微分方程dz/dt＝F(z)。在这种情况下，F(z)被称为矢量场，它给出了在相位空间中每个点的速度方向指示的矢量。相位空间或状态空间是动态系统的可能状态的集合。状态空间可以是有限的(例如，对于理想的扔硬币，存在两种状态，正面和背面)、可计数地无限的(例如状态变量是整数时)或不可计数地无限的(例如状态变量是实数时)。在状态或相位空间的概念中隐含的是在相位空间中的特定状态完全地规定系统。一个人对于系统所需要知道的全部是完全了解最近的未来。因此，平面摆锤的相位空间是两维的，包括位置或角度和速度。注意在矢量场的映射明确地依赖于时间的非自主系统中(例如依赖于太阳光量的植物生长模型)，因此，按照相位空间的定义，必须包括时间来作为相位空间坐标，因为必须指定具体的时间(例如在星期二的下午三点)以知道随后的运动。因此，dz/dt＝F(z，t)是在包括(z，t)的相位空间上的动态系统，外加新的动态dt/dt＝1。由初始值问题的解描述的在相位空间中的路径被称为动态系统的轨道或轨迹。如果状态变量取连续的实数值，则连续时间系统的轨迹是曲线；而离散时间系统的轨迹是点序列。用于哈密尔顿系统的自由度的定义表示一个正则共轭量对：构形(configuration)q和他的共轭动量p。哈密尔顿系统总是具有这样的变量对，因此相位空间是偶数维的。在耗散系统中，术语相位空间经常不同地用于指定相位空间的单个坐标尺寸。一个映射是一个在相位空间上的函数f，它在被给出它的当前状态z的情况下给出系统的下一个状态f(z)(即，“图像”)。一个函数必须对于每个状态具有单个值，但是可能存在产生同一图像的几个不同状态。允许访问相位空间的每个状态并且对于每个状态(即一对一的对应)精确地具有一个原象的映射是可逆的。另外，如果所述映射及其反转相对于相位空间坐标z是连续的，那么它被称为异物同形(homeomorphism)。一个映射的迭代表示重复施加前一个应用的结果。因此产生序列：      zn＝f(zn-1)＝f(f(zn-2).........)＝f(z0)其中，这个序列是具有初始条件z0的动态系统的轨道或轨迹。每个微分方程产生一个映射。时间1映射将流前进一个时间单元。如果微分方程包括以时间T为周期的一个项目或多个项目，则在系统中的时间T映射表示一个庞加莱截面(Poincare section)。这个映射也被称为频闪映射，因-->为它使用被调谐到周期T的频闪观测器而有效地观看在相位空间中的位置。这是有益的，因为它允许免除作为相位空间坐标的时间。在自主系统(即在方程中没有与时间有关的项)中，有可能定义一个庞加莱截面来将相位空间坐标降低。在此，当一个轨迹通过相位空间中的固定表面的时候，庞加莱截面不是通过固定的时间间隔、而是通过连续的时间被定义。从流的庞加莱截面或频闪采样产生的映射必须是可逆的，因为流通过在相位空间中的任何点具有唯一解。因此，所述解在向前和向后时间上是唯一的。吸引子只是一个系统所处的状态，它暗示需要的消耗。因此，从长远观点来看，一个消耗的动态系统可以慢慢进入吸引子。吸引子也可以被定义为具有一个邻居的相位空间，其中每个点靠近地定位并且随着时间趋于无限而逼近吸引子。最终逼近吸引子的点的邻居是“吸引盆”。混乱被定义为在确定性的动态系统中由于其对初始条件的敏感性而产生的有效不可预测的长期行为。必须强调在知道其初始条件的情况下可以良好地预测一个确定性的动态系统，并且确定性的动态系统在实际中总是在短期可以被预测的。长期的不可预测性的关键是被公知为对初始条件的敏感性的属性。对于将要混乱的动态系统，它必须具有一大组非常不稳定的初始条件。不论如何精确地测量这些初始条件，对于其后续运动的预测最终将完全错误。李雅普诺夫(Lyapunov)指数测量靠近的轨迹会聚或发散的速率。存在有与在系统的状态空间中的维数一样多的李雅普诺夫指数，但是最大的通常是最重要的。粗略地说，最大的李雅普诺夫指数是在两个靠近的轨迹之间的距离的表达式中的时间常数λ。如果λ是负的，则轨迹迟早会聚，并且动态系统对初始条件不敏感，如果λ是正的，则在靠近的轨迹之间的距离在时间上以指数增长，并且系统变为对于初始条件敏感。可以以两种方式来计算李雅普诺夫指数。在一种方法中，选择两个靠近的点，并且在时间上演化它们，测量在它们之间的距离的增长率。这种方法的缺点在于增长率不是真实的随着点分开的局部效果。测量增长的更好的方式是测量对于给定的轨迹的正切向量的增长率。限定对于j＝0至k-1，λ=1kΣln|f′(x(j))|.]]>如果λ＞0，则它给出了发散的平均速率，或者如果λ＜0，则它示出了会聚度。用于混乱的最小相位空间维度是略为混淆的话题，因为答案依赖于所考-->虑的系统的类型。首先考虑微分方程的流或系统。在这种情况下，Poincare-Bendixson定理指示在一或两维相位空间中没有混乱。混乱仅仅在三维流中是可能的。如果流是非自主的(即依赖于时间)，则时间变为相位空间坐标。因此，具有两个物理变量外加一个时间变量的系统变为三维的，并且混乱是可能的。对于映射，只有在映射不可逆时，才可能在一维中具有混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于信号发送和接收的方法，包括：发送指示混乱频移键控数据和混乱相移键控数据中至少一个的信号；在窄频带内传播所发送的信号；和接收所述被传播的信号，并且通过控制混乱的轨迹而基本上没有使所指示的数据退化。

【技术特征摘要】
US 2001-5-24 60/293,3081.一种用于信号发送和接收的方法，包括：发送指示混乱频移键控数据和混乱相移键控数据中至少一个的信号；在窄频带内传播所发送的信号；和接收所述被传播的信号，并且通过控制混乱的轨迹而基本上没有使所指示的数据退化。2.按照权利要求1所述的方法，其中所述发送包括：提供输入的数据；编码所提供的数据以前向纠错；分组化所编码的数据；压缩被分组化的数据以提供用于调制的编码的数据。3.按照权利要求1所述的方法，其中窄频带包括小于大约10kHz带宽的射频频带。4.按照权利要求1所述的方法，其中所述接收包括：解压由被传播的信号指示的数据；逆分组化解压的数据；解码所述逆分组化数据以提供输出数据而基本上没有来自所发送的数据的退化。5.按照权利要求2所述的方法，其中所述编码包括通过频移键控将复合信息和混乱信号调制到载波信号上以形成混乱的频移键控数据。6.按照权利要求2所述的方法，其中所述压缩包括：按照Colpitts振荡器将复合信息和混乱信号调制到载波信号上。7.按照权利要求6所述的方法，其中所述压缩还包括按照偏斜帐篷映射来将比特间隔映射到其本身。8.按照权利要求7所述的方法，其中所述偏斜帐篷映射显示流。9.按照权利要求4所述的方法，其中所述解码包括通过高速检测来解调来自载波信号的复合信息和混乱信号，以基本上恢复所发送的数据。10.按照权利要求9所述的方法，其中所述高速检测包括相位检测和频率检测中至少一个。11.按照权利要求1所述的方法，其中以里德-索罗蒙纠错码表示编码数据。12.按照权利要求1所述的方法，其中指示混乱频移键控数据的信号使用通过非线性映射函数驱动的Colpitts振荡器的非线性操作而响应于混乱的产生，从而有助于在所述发送和所述接收之间的同步。13.按照权利要求12所述的方法，其中所述非线性映射函数包括偏斜帐篷映射。14.按照权利要求1所述的方法，其中指示混乱频移键控数据的信号是中频信号。15.按照权利要求1所述的方法，还包括至少下列之一：在传播之前对指示混乱频移键控数据的信号进行缓冲；在传播之后对指示混乱频移键控数据的信号进行缓冲。16.按照权利要求2所述的方法，其中所述编码包括按照显示流的非线性映射函数通过频移键控导出混乱信号。17.按照权利要求16所述的方法，其中所述显示流的非线性映射函数是偏斜帐篷映射。18.按照权利要求4所述的方法，其中所述解码包括通过按照显示流的非线性映射函数的相位比较和频率比较中的至少一个而导出混乱信号。19.按照权利要求18所述的方法，其中所述非线性映射函数包括偏斜帐篷映射。20.按照权利要求18所述的方法，其中所述解码还包括：产生发送器映射的精确复制品以按照所述相位比较和频率比较中的至少一个来比较；产生差错信号以纠错。21.按照权利要求1所述的方法，还包括将所述接收与由时钟信号的定期复位所遵循的初始模式同步，从而控制混乱的轨迹。22.一种用于窄带混乱频移键控的系统(110)，包括：前向纠错编码器(118)，用于接收输入的数据；数据分组化器(120)，与所述前向纠错编码器进行信号通信；压缩编码器(122)，与所述数据分组化器进行信号通信；射频链路(114)，与所述压缩编码器进行信号通信；压缩解码器(124)，与所述射频链路进行信号通信；数据逆分组化器(126)，与所述压缩解码器进行信号通信；前向纠错解码器(128)，与所述数据逆分组化器进行信号通信，用于通过控制混乱的轨迹而恢复所述输入的数据。23.按照权利要求22所述的系统，其中所述前向纠错编码器包括：编码器(214)，用于接收高速比特流数据；映射产生器(216)，与所述编码器进行信号通信；本地振荡器(218)，用于与所述映射产生器进行信号通信；中频滤波器(224)，与所述本地振荡器进行信号通信；射频滤波器(232)和放大器中的至少一个，与所述中频滤波器进行信号通信，其中所述射频滤波器和放大器中的至少一个响应于载波信号。24.按照权利要求23所述的系统，其中所述编码器包括：边缘检测器(316)，用于接收输入的数据；至少一个时钟分频器(312，314)，与所述边缘检测器进行信号通信，用于接收时钟信号；至少一个序列产生器(318，320)，与所述边缘检测器和所述至少一个时钟分频器进行信号通信；复用器(322)，与所述至少一个序列产生器进行信号通信。25.按照权利要求22所述的系统，其中所述前向纠错解码器包括：本地振荡器(416)；低噪声放大器和混合器(414)中的至少一个，与所述本地振荡器进行信号通信，用于接收传播的信号；带通滤波器(418)，与所述至少一个低噪声放大器或混合器进行信号通信；中频放大器(420)，与所述带通滤波器进行信号通信；解调器(422)，用于与所述中频放大器进行信号通信；电平变换器和滤波器(424)中的至少一个，与所述解调器进行信号通信；数据解码器(426)，与所述电平变换器和滤波器中的至少一个进行信号通信，用于驱动高速数据信道。26.按照权利要求25所述的系统，其中所述带通滤波器是可调谐的。27.按照权利要求25所述的系统，其中所述数据解码器包括：边缘检测器(512)，用于接收编码的数据；至少一个计数器(516，520)，与所述边缘检测器进行信号通信；至少一个计数检测器(518，522)，与所述至少一个计数器进行信号通信；同步器(526)，与所述至少一个计数检测器进行信号通信；锁存器(528)，与所述同步器进行信号通信，用于锁存输出数据。28.按照权利要求25的系统，其中所述数据解码器还包括相位比较器和频率比较器中的至少一个。29.一种用于信号发送和接收的系统，所述系统包括：用于发送指示混乱频移键控数据和混乱相移键控中的至少一个的信号的装置；用于在窄频带内传播所发送的信号的装置；用于接收所传播的信号，并通过控制混乱的轨迹基本上没有使所指示的数据退化的装置。30.按照权利要求29所述的系统，其中所述用于发送的装置包括：用于提供输入数据的部件；用于编码所提供的数据以前向纠错的部件；用于分组化所编码的数据的部件；用于压缩被分组化的数据以提供用于调制的编码的数据的部件。31.按照权利要求29所述的系统，其中窄频带包括小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱德拉莫汉，
申请(专利权)人：阿特林克斯美国公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]