با رشد سریع مخابرات بی سیم و تکنیکهایی که به منظور بالا بردن امنیت داده ها پیشنهاد شده اند سیستمهای پهن باند کاربرد وسیعی در سالیان اخیر یافته و در این میان، مدت زمان کوتاهی است که استفاده از سیستمهای دینامیکی آشوبناک در مخابره اطلاعات، توجه بسیاری از محققان این عرصه را بسوی خود جلب کرده است. در این پژوهش، که بصورت یک رساله دوره دکتری در رشته مخابرات صورت گرفته است، تلاش شده تا با هدف تولید دانش بومی در عرصه طراحی سیستمهای مخابراتی پهن باند، به عنوان یکی از اولویت های پژوهشی مهم کشور در عرصه مخابرات نظامی و غیر نظامی، ایده معرفی نسل جدیدی از سیستمهای پهن باند مبتنی بر سیگنالهای آشوبی که در عین داشتن مزایای ذاتی سایر طرحهای موجود، سادگی پیاده سازی، هزینه کم و نیز عملکرد امنیتی مناسب را نیز به همراه دارند، مطرح گردد. بدین منظور و با هدف دستیابی به دانش فنی طراحی سیستمهای پهن باند آشوبی، ابتدا مهمترین چالشهای مطرح در عرصه مخابرات آشوبی بررسی و بر مبنای آن ساختارهای فرستنده و گیرنده متعددی با هدف بهبود عملکرد نهایی سیستم مخابراتی از حیث نرخ خطای بیت، پیشنهاد گردید. در اولین مرحله، با تعریف معیاری برای سنجش کیفیت یک خانواده از رشته های شبه نویز آشوبی و پیشنهاد یک چارچوب کلی برای تولید بهینه این رشته ها توسط الگوریتم ژنتیک، به ارائه کدهای شبه نویز بهینه شده آشوبی به منظور استفاده در ساختارهای طیف گسترده معمول رشته مستقیم پرداختیم که منجر به بهبود قابل توجهی در عملکرد ساختار پیشنهادی در مقایسه با ساختارهای معمول طیف گسترده رشته مستقیم و نیز ساختارهای غیر بهینه آشوبی گردید. در همین بخش، با پیاده سازی انواع مولدهای گسسته و پیوسته آشوبی و فوق آشوبی با نمای لیاپانوف های متفاوت، اثر نوع مولد آشوبی در فرستنده بر خطای نهایی سیستم بررسی شد و مولدهایی با تابع همبستگی مناسب و نمای لیاپانوف مثبت بزرگتر بعنوان مولدهای مناسب معرفی گردید. در بخش دوم، با هدف بهبود عملکرد طرحهای رشته مستقیم آشوبی در محیط های چند کاربره و با پیشنهاد دو الگوریتم کارآ برای «تشخیص چندکاربره» غیر خطی که اولی مبتنی بر ساختار شبکه های عصبی «تابع پایه شعاعی» و دومی مبتنی بر یک الگوریتم «تجزیه مقادیر تکین تطبیقی» می باشد، سعی در کاهش اثر تداخل کاربران و به تبع آن افزایش ظرفیت سیستم مخابراتی نمودیم که در عین استفاده از مزایای عملکردی رشته های بهینه آشوبی، از نرخ خطای مناسبی نیز در انواع کانال های فرکانس گزین و چند مسیره برخوردار است. در بخش سوم، طراحی چندین ساختار فرستنده و گیرنده آشوبی که از رویتگرهای حالت خانواده فیلترهای کالمن و فیلترهای ذره ای برای همزمان سازی استفاده می کنند، صورت پذیرفته است. در این طرحها پس از بدست آوردن روابط حاکم بر فضای حالت بصورت جداگانه گیرنده های متناسب در کانال های دارای نویز گوسی و نیز کانال های چند مسیره انجام شده است. نتایج شبیه سازی به ازای پارامترهای مختلف سیستم، نشان از عملکرد مناسب این طراحی ها در حضور نویز و اعوجاج کانال مخابراتی دارند.

سیگنال های آشوبناک دارای ویژگی های مختلفی هستند که برخی از این ویژگی ها مستقیماً در ارسال داده ها و مخابره اطلاعات کاربرد دارند. سیگنال های آشوبناک دارای طیف وسیع و باند پهن می باشند که این ویژگی می تواند سبب انعطاف در برابر تداخل و دیگر اعوجاجات کانال مخابراتی گردد. یک سیگنال آشوبناک ذاتاً غیر پریودیک است و بنابراین امکان تخمین آن در یک بازه طولانی از زمان بسیار کم است همچنین حساسیت شدید این سیگنال ها به تغییر در پارامترها و نیز شرایط اولیه مولد آشوبی، سبب می شود که با تغییر اندکی در هر یک از موارد فوق، سیگنالی کاملاً متفاوت و تقریباً نا همبسته با سیگنال قبل به دست آید که می تواند به راحتی سبب تولید خانواده بزرگی از دنباله های شبه متعامد شود. همزمان سازی آشوب یکی از مهم ترین مفاهیم برای سیگنال های آشوب است که در کاربردهای سیستم های مخابراتی استفاده می شود. در این پایان نامه از تکنیک سنکرون سازی جدیدی به نام سنکرون سازی غیرمستقیم آشوب، استفاده می شود. در این روش، درصورتی که هیچ اطلاعاتی راجع به کلید جریان موجود نباشد، با دریافت سیگنال رمز شده از محتوای ارسالی، پیام اصلی قابل بازیابی و رمزگشایی نیست؛ بنابراین با پیاده¬سازی روش پیشنهادی، یک اتصال مخابراتی ایمن قابل تحقق است. پردازنده های dsp نسبت به اجزاء آنالوگ ترجیح داده می شود زیرا دارای فضا و انعطاف پذیری بیشتر و راحت تر استفاده می شود. در این پایان نامه از برد tms320c6713 dsk dsp برای پیاده سازی روش پیشنهادی استفاده شده است. مدل طراحی شده در شبیه ساز matlab، برروی برد dsp پروگرم می شود و برای تصدیق نتایج بدست آمده، خروجی برد dsp به کامپیوتر میزبان برگردانده می شود و کارایی آن مورد ارزیابی قرار می گیرد. مقایسه میان خروجی حاصل از پردازش در dsp با خروجی شبیه سازی در matlab نیز انجام می شود.