混沌是一种确定性系统所表现出的类随机行为,具有宽频带、初值敏感和保密性好等特性,在基于混沌同步的保密通信中获得广泛应用。然而,研究发现混沌用于无线通信还存在诸多问题:1)传统基于混沌载波的通信方式频段较低,不适用于高频无线传输,无法与传统基于正弦载波的通信设备相兼容;2)现有混沌系统大都具有宽频特性,对频谱资源宝贵的无线通信而言,如何提升频谱利用率是需要解决的问题;3)在复杂的无线信道下,多径传播造成的码间干扰大大的降低了无线通信质量。综上所述,混沌应用于无线通信系统还存在很多挑战,仍处在解决实用相关难题的阶段。随着非相干混沌通信中符号动力学调制的方法出现,学者们对Corron等人提出的混杂系统进行研究,发现了混沌适用于无线通信领域的新特性:1)高斯白噪声信道下,混沌已经被证明是最佳的相干通信波形,它具有非常简单的匹配滤波器来最大化输出信噪比;2)无线信道下,已经证明多径传播并不会影响混沌信号的李雅普诺夫指数谱;3)用此混沌信号移位映射特性可以抑制多径抽头衰落信道所产生的码间串扰;4)过无线信道的混沌信号和符号序列是拓扑共轭的,可以通过最佳阈值符号判断来提升系统的误码性能。上述研究为混沌应用于无线通信奠定了基础,说明此混杂系统是可以用来建立一个可靠和高效的无线通信系统。尽管符号动力学调制已经大幅提升了传统相干混沌通信与非相干键控通信的误码性能和频带利用率并简化硬件实现难度,但基于此混杂系统的无线通信仍然有很多理论算法和实际难点需要解决,例如:如何与传统无线通信系统相兼容、如何利用混沌特性提升无线频谱利用率和降低通信误码率等等。本文以混杂混沌为基础,进行了高效、实用的混沌无线通信系统设计、研究了非正交的混沌编解码算法和混分多址技术,如下:(1)混沌无线通信系统设计。以混杂系统为对象,介绍混沌无线通信系统的基本框架,研究其信息编码方法、匹配滤波方法和信息解码方法;为了与传统无线通信系统相兼容,研究基于软件无线电的系统实现方法,提出产生基带混沌波形上正余弦载波的思路,设计基于有限冲激响应(FIR)滤波器的信息编码和匹配滤波实现过程,并利用莱斯大学研发的WRAP软件无线电平台,搭建了混杂系统无线通信系统实验平台。(2)基于混沌基函数的高效编解码技术。通过分析混杂系统基函数的正交特性,提出了一种正交滤波器用于区分多路信号,从而形成了一种多路高效编解码技术。在发送端,采用不同混沌的基函数对多路信号分别进行成型滤波,而后进行非正交的求和发送;在接收端,采用对应的匹配滤波集和正交滤波集进行滤波和信息解码。而后,对所提方法的误码率、吞吐量和单位频带吞吐量进行理论分析和实验验证。(3)基于混沌基函数的混分多址技术。将高效编码算法中每一路信号扩展为每一个用户,从而实现多址接入,由此提出混分多址的概念。通过对不同用户数目的混沌信号频带宽度进行分析后,证实此混分多址较传统码分多址、时分多址和频分多址有更高的频带利用率。并且对所提混沌多址技术的误码率、吞吐量和单位频带吞吐量进行性能分析和仿真验证。