混沌是非线性确定系统中由于内禀随机性而产生的外在复杂表现，是一种貌似随机的非随机运动。时空混沌是混沌的一种形式，与一维混沌相比，时空混沌具有对初始值和边界条件的双重敏感性，在时间和空间上同时表现出复杂的运动形式。本文旨在将时空混沌与扩频通信理论相结合，利用时空混沌系统天然的确定性、复杂性和长期不可预测性，构造出满足扩频通信需求的大量安全的新型扩频码序列。本文研究工作主要包括以下几部分：1、根据扩频序列基本理论，利用单向耦合映象格点模型固有特征，设计出新型的数字时空混沌扩频序列发生系统，并给出了最优化设计方案。利用Matlab7.0对时空混沌扩频序列相关性能进行了仿真，并将仿真结果与传统扩频序列进行了比较。2、针对时空混沌系统在工程实现过程中遇到的有限字长效应进行了深入研究。提出了两种有效的有限子长效应改善方案。通过计算机仿真与硬件试验对改善方案进行测试，结果一致表明：反馈式非周期扰动方案效果非常明显，可以成为工程实践过程中有效的时空混沌扩频序列改善方案。3、利用我们设计的时空混沌扩频序列，结合扩频通信基本理论，设计出了时空混沌扩频通信试验系统。利用Monte Carlo仿真方案，对白噪声干扰、多址干扰、多径干扰条件下时空混沌扩频通信系统的信道特性进行了仿真，并将仿真结果与传统扩频序列性能进行对比。4、介绍了硬件实验中使用的ARM微处理器和嵌入式操作系统。利用LPC2114(ARM7微处理器)实现了时空混沌扩频序列发生器的设计，同时完成了上位机检测软件的编写。利用LPC2114和S3C2440A(ARM9微处理器)实现了点对点时空混沌扩频通信系统设计，完成上位机用户信息收发软件的设计。