混沌信号的重构及其在基于混沌的通信中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学

作者:冯久超

出品人:

页数:218

译者:

出版时间:2007-11

价格:58.00元

装帧:

isbn号码:9787302121206

丛书系列:

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• 电气
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《混沌信号的重构及其在基于混沌的通信中的应用》 内容简介： 本书深入探讨了混沌信号的重构理论及其在现代通信领域中的前沿应用。混沌，作为一种看似随机却又遵循确定性动力学规律的复杂现象，为信息传输带来了前所未有的机遇与挑战。本书致力于揭示混沌信号的内在结构，并以此为基础，构建高效、安全的通信系统。 第一章：混沌信号基础理论 本章将从基础概念出发，系统阐述混沌动力学系统的基本原理。我们将介绍非线性动力学系统的演化方程，如洛伦兹吸引子、洛斯勒吸引子等经典混沌系统的数学模型，并深入分析吸引子、分岔、李雅普诺夫指数等关键概念。通过对这些基本理论的梳理，读者将对混沌信号的产生机制及其特性建立起深刻的认识。 1.1 非线性动力学系统概述 1.1.1 确定性系统与随机系统 1.1.2 非线性方程的特性 1.1.3 动力学系统的状态空间与轨迹 1.2 混沌系统的基本特征 1.2.1 对初值敏感性（蝴蝶效应） 1.2.2 拓扑混合性 1.2.3 遍历性 1.3 经典混沌吸引子模型 1.3.1 洛伦兹吸引子及其动力学行为 1.3.2 洛斯勒吸引子及其动力学行为 1.3.3 混沌振子模型 1.4 混沌系统的度量与分析 1.4.1 分形维度：豪斯多夫维度与盒维数 1.4.2 李雅普诺夫指数：衡量系统不稳定性的指标 1.4.3 熵：信息不确定性的度量 第二章：混沌信号的重构方法 本章聚焦于如何从采集到的有限、有噪数据中重构出原始的混沌信号。混沌信号的重构是理解和利用混沌的基础，也是实现基于混沌通信的关键技术。我们将介绍多种主流的重构算法，并分析它们的优缺点及适用范围。 2.1 相空间重构 2.1.1 时间延迟嵌入法：Takens定理及其原理 2.1.2 嵌入维度的选择：伪近邻法、FNN算法 2.1.3 延迟时间的选择：互信息法、自相关函数法 2.2 非线性函数逼近与参数估计 2.2.1 基于神经网络的重构方法：RBF网络、BP网络 2.2.2 基于局部线性模型的重构方法：局部回归、局部抛物线 2.2.3 基于优化算法的参数估计 2.3 降噪与信号滤波在混沌重构中的作用 2.3.1 经验模态分解（EMD）及其改进方法 2.3.2 小波分析在混沌信号降噪中的应用 2.3.3 状态观测器在混沌系统重构中的应用 2.4 重构算法的性能评估 2.4.1 均方误差（MSE） 2.4.2 预测精度 2.4.3 对噪声的鲁棒性 第三章：基于混沌的通信原理 本章将深入剖析基于混沌信号的通信原理，重点阐述如何利用混沌信号的独特属性来调制和解调信息。我们将从混沌信号生成、混沌同步、信息加载等多个角度，阐释基于混沌通信系统的核心技术。 3.1 混沌信号作为载波 3.1.1 混沌信号的伪随机性和宽带特性 3.1.2 混沌信号的产生器设计（OCD、ODC等） 3.2 混沌同步技术 3.2.1 主从耦合系统 3.2.2 鲁棒性同步：多重耦合、延迟耦合 3.2.3 容错同步 3.3 信息加载与解调机制 3.3.1 直接幅度调制（DAM） 3.3.2 参数调制（PM） 3.3.3 协同调频（CFM） 3.3.4 基于混沌同步的解调 3.4 基于混沌通信的安全性分析 3.4.1 混沌序列的不可预测性 3.4.2 密钥空间的设计 3.4.3 抗窃听与截获能力 第四章：基于混沌的通信系统设计 本章将进一步细化基于混沌的通信系统的具体设计方案，涵盖不同应用场景下的系统架构、关键模块的实现以及实际性能的考量。 4.1 基于混沌的数字通信系统 4.1.1 混沌移位键控（CK-PSK） 4.1.2 混沌星座图设计 4.1.3 误码率分析与优化 4.2 基于混沌的模拟通信系统 4.2.1 混沌信号调幅、调频 4.2.2 混沌噪声背景下的信号接收 4.3 基于混沌的安全通信系统 4.3.1 混沌保密通信 4.3.2 混沌伪随机数生成器（PRNG）在加密中的应用 4.3.3 认证与密钥协商 4.4 实际系统实现中的挑战与对策 4.4.1 硬件实现复杂度 4.4.2 信号失真与噪声影响 4.4.3 实时性要求 第五章：混沌信号重构在通信中的应用拓展 本章将探讨混沌信号重构技术在通信领域更广泛的应用，而不仅仅局限于传统的通信系统设计。 5.1 混沌信号在信道估计中的应用 5.1.1 利用混沌信号的重构特性进行信道参数辨识 5.1.2 提高信道补偿的精度 5.2 混沌信号在信号检测与识别中的应用 5.2.1 基于混沌特征的信号分类 5.2.2 混沌信号在雷达信号处理中的潜在应用 5.3 混沌信号在无线通信网络中的应用 5.3.1 混沌序列在扩频通信中的应用 5.3.2 混沌信号在多用户接入中的干扰抑制 5.4 混沌信号重构与其他新兴通信技术（如认知无线电、软件定义网络）的结合 5.4.1 动态频谱接入中的混沌信号应用 5.4.2 网络协议的混沌优化 第六章：前沿研究与未来展望 本章将对当前混沌信号重构与通信领域的研究热点进行梳理，并对未来的发展趋势进行展望，为读者提供更广阔的视野。 6.1 新型混沌系统与混沌动力学 6.1.1 考虑复杂环境影响的混沌模型 6.1.2 具有特定拓扑结构的混沌吸引子 6.2 更高效、更鲁棒的混沌重构算法 6.2.1 基于深度学习的自适应重构技术 6.2.2 针对高维、大数据集的重构方法 6.3 基于混沌通信的下一代网络技术 6.3.1 混沌通信在物联网（IoT）和5G/6G通信中的潜能 6.3.2 混沌信号在量子通信领域的交叉研究 6.4 混沌通信的标准化与产业化前景 6.4.1 推动相关技术标准的建立 6.4.2 探索商业化应用场景 致谢 参考文献 索引

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我是一名在无线通信领域摸爬滚打了十多年的工程师，坦白说，市面上许多声称前沿的著作，读起来往往是旧瓶装新酒，缺乏真正的创新点。然而，这本书却带来了一股清新的气息。它没有过多地纠缠于传统的傅里叶分析或小波变换的窠臼，而是将焦点集中在那些常常被主流工程界视为“噪声”和“干扰”的混沌特性上，并展示了如何驯服这些特性。作者在描述基于Lyapunov指数的系统稳定性分析时，所采用的对比论证方法非常具有说服力，他没有回避混沌系统固有的脆弱性，反而将其视为实现高安全性、高带宽通信的潜在优势。我尤其对其中关于“延迟嵌入维度”的优化部分印象深刻，那里的数学推导严密而优雅，展示了一种将直觉性的工程判断转化为可量化指标的能力。阅读过程中，我时不时会停下来，在脑海中模拟这些算法在实际硬件平台上的部署可能性，这本书记载的思维深度，远超出了我对一本专业书籍的预期。

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这本书的阅读体验，与其说是在学习一套固定的知识体系，不如说是在参与一场关于“信息极限”的辩论。作者的语气在某些关键时刻显得尤为激昂，尤其是在讨论传统数字通信协议的冗余性和脆弱性时，他毫不留情地指出了其内在的局限。这种略带批判性的视角，反而激发了我更深层次的求知欲。我最喜欢的部分是关于“伪随机序列生成”的章节，作者不仅描述了如何利用确定性系统生成看似随机的序列，更探讨了这种“可预测的随机性”在加密和脉冲同步中的双重角色。这种辩证的思维方式，让我开始重新审视我们日常通信中对“随机性”的依赖和误解。这本书的价值，在于它挑战了我们对“秩序”与“混乱”的基本认知，并提供了工具去驾驭这种挑战，是一本充满活力和前瞻性的佳作。

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作为一个理论物理背景的研究生，我对这本书中深入探讨的数学严谨性给予高度评价。作者在构建重构模型时，对系统状态空间的探索是全面而系统的，没有为了简化应用而牺牲理论的完整性。特别值得一提的是，书中关于“无标度网络”与混沌传播机制相结合的讨论，展示了一种宏观与微观相结合的分析视野。作者在处理高维非线性系统的降维问题时，所引用的LLE（局部李雅普诺夫指数）方法，其论述的深度和细节，足以让我在我的博士论文的文献综述中找到强有力的支撑点。这本书的价值在于，它成功地架设了一座桥梁，将基础的动力学理论，以一种可操作的方式，引入到工程应用领域，避免了许多同类书籍那种“理论停留在概念层面，应用流于表面描述”的通病。

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这本书的排版和插图质量令人称道。在处理如此复杂的数学模型和动态系统图谱时，清晰的视觉呈现至关重要。我注意到作者对于相图、庞加莱截面以及不同控制参数下系统演化的时间序列图的选取和绘制都极为考究。那些色彩的运用和坐标轴的标注，都不是简单的为了美观，而是直接服务于理论的阐释。例如，在讲解“局部敏感依赖性”时，书中并列展示了两条初始条件仅有微小差异的轨迹图，这种直观的对比，比任何文字描述都更有力量，它瞬间让“蝴蝶效应”这个抽象概念变得触手可及。对我这种更偏好视觉学习的读者来说，这本书的图文结合做到了极佳的平衡。此外，章节末尾的“思考题与延伸阅读”部分，也十分有价值，它们并非简单的习题，而是设计精巧的探索性问题，引导读者将已学知识迁移到新的情境中去思考。

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这本书的封面设计极具视觉冲击力，深邃的蓝色调和抽象的光影交织在一起，仿佛在预示着某种复杂而迷人的信息流。初读前言，作者的语言风格严谨而富有洞察力，他巧妙地将看似毫无规律的自然现象与信息科学的前沿研究联系起来，这种跨学科的视角立刻抓住了我的注意力。我特别欣赏作者在开篇就提出的关于“信息熵的边界”的讨论，这不仅仅是一个技术性的切入点，更是一种对信息本质的哲学思考。整本书的结构安排也非常清晰，从理论基础的铺陈到具体算法的阐述，层层递进，逻辑链条环环相扣。尤其是在探讨混沌系统的不确定性如何转化为可控的通信载体时，作者的论述方式极为精妙，让人在理解其复杂性的同时，也感受到了一种掌控全局的智力快感。虽然我对部分高阶微分方程的理解需要反复研读，但作者提供的详尽的图示和案例分析，极大地弥补了纯理论描述带来的晦涩感。这本书无疑为我打开了一扇深入理解非线性动力学在现代通信领域应用的窗口，它不仅仅是一本教科书，更像是一次思想的探险。

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