传统扩频所使用的伪码都是由线性反馈移位寄存器产生的,其复杂度低,保密性差。随着非线性理论的发展,混沌序列因其有着良好的类噪声和相关特性,无限长非周期,复杂度高,并且对初值极其敏感,可以产生大量序列用于多址通信,因此获得了广泛的关注,成为目前研究的热点。本文首先介绍了混沌的相关背景、国内外研究的现状以及本文的研究内容,接着分别介绍了四种常见的混沌序列:Logistic序列、Chebyshev序列、Tent序列和改进型Logistic序列的映射函数,初始值取值范围,统计特性等,并对它们的相关特性进行了仿真和比较分析。在对传统直扩系统进行简单的概述后,推导了混沌直扩系统的理论误码率,同时介绍了几种常见的干扰:部分频段干扰,单频干扰和脉冲干扰。在高斯白噪声信道下,分别仿真了在不同干扰下优选后混沌序列的误码性能,并和传统伪码Gold序列以及理论值进行了对比分析。针对混沌同步问题,在进行深入的研究后,针对已有的三种混沌同步方案进行了改进:利用神经网络盲估计混沌扩频序列的方案,该方案无需搜索同步点,能在较低信噪比下直接盲估计出混沌序列;利用扩展卡尔曼滤波器或无先导卡尔曼滤波器对混沌扩频信号估计跟踪的方案,该方案能实现对无限长非周期的混沌扩频信号实时跟踪,着重分析了基于改进型Logistic序列的扩频系统最佳接收机的设计;利用数字编码器的准混沌特性进行混沌同步的设计方案。最后介绍了传统伪码测距的基本原理包括最大无模糊距离,基于星上处理模式下的相参与非相参测距以及伪码同步技术。根据传统伪码的测距原理以及混沌序列的特点,设计了一套基于双滑动相关的测距方案,该方案中混沌码为无限长非周期的,可以用于再生式转发测距,并针对该方案进行了理论和仿真分析。