Desde o início da década de 1990, diversos trabalhos foram publicados propondo a codificação de mensagens em sinais caóticos. Entretanto, os sistemas de comunicação baseados em caos ainda necessitam de mais estudos para que sua aplicação em sistemas comerciais viabilize-se. Nesse contexto, a caracterização espectral desses sinais passa a ser um problema fundamental. Como todo canal físico possui banda limitada, é relevante determinar e, preferencialmente, controlar a faixa de frequência ocupada pelos sinais caóticos envolvidos. Nessa tese, investigam-se as características da sequência de autocorrelação e da Densidade Espectral de Potência (DEP) de sinais caóticos gerados por mapas unidimensionais lineares por partes com um número arbitrário de segmentos, generalizando-se resultados anteriores da literatura. Propõem-se também um método alternativo para obtenção da DEP explorando uma representação linear de sinais caóticos. A partir destes resultados, obteve-se fórmulas fechadas para DEP da modulação Chaos Shift Keying (CSK). Estes resultados analíticos foram validados por meio de simulações computacionais e de implementações em hardware, incluindo a experimentacao em um canal de comunicação real. Do ponto de vista da Engenharia de Telecomunicações, os resultados obtidos são relevantes, pois possibilitam o surgimento de novas ideias de aplicações de sinais caóticos em sistemas de comunicação digital.

Since the early 1990s, several papers have been published proposing to encode messages in chaotic signals. However, chaos-based communication systems still require further studies to make their application in commercial systems feasible. In this context, the spectral characterization of these signals becomes a fundamental problem. Since each physical channel has a limited bandwidth, it is relevant to determine and preferably control the frequency range occupied by the chaotic signals involved. In this thesis, we investigate the characteristics of the autocorrelation sequence and the Power Spectral Density (PSD) of chaotic signals generated by piecewise linear one-dimensional maps with an arbitrary number of segments, generalizing previous results from the literature. An alternative method for obtaining the PSD using a linear representation of chaotic signals is also proposed. To analyze the nature of chaotic signals transmitted by communication systems, closed-form expressions are obtained for the PSD of Chaos Shift Keying (CSK) modulation, and the theoretical results are validated by computer simulations and hardware implementations, including experiments in a real communication channel. From the point of view of Telecommunications Engineering, the results obtained are relevant as they allow the emergence of new ideas for applications of chaotic signals in digital communication systems.