一种基于相位-幅度转换的保密光通信系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于相位‑幅度转换的保密光通信系统，属于安全通信技术领域。本发明专利技术系统通过相位‑幅度转换将相位上的噪声信号转换到幅度上对幅度上的数据信号实现掩盖加密，与传统噪声保密光通信系统相比，可通过相位‑幅度转换进行解密，不需要对掩盖信号进行滤波，信号速率不受限制，掩盖信号不需在链路传输，可以极大地保证加密系统的安全性；同时该系统通过电光反馈回路进行二次加密，同时引入了延时增加了密钥空间，通过系统中色散元件增加了密钥空间维度，同时实现了延时掩盖。与传统混沌保密光通信系统相比，本发明专利技术系统具有更高的密钥维度，更大的密钥空间。

A secure optical communication system based on phase amplitude conversion

The invention discloses a secure optical communication system based on phase amplitude conversion, belonging to the field of communication technology security. The system of the invention by phase amplitude conversion noise on the signal phase to amplitude conversion of data signal amplitude on the encrypted, compared with the traditional noise secure optical communication system, can be decrypted by phase amplitude conversion, do not need to filter the masking signal, the signal rate is not restricted, without masking signal in the link, can greatly ensure the security of the encryption system; at the same time, the system of two encryption by electro-optic feedback loop, while the introduction of the delay increase the key space and the dispersion of components in the system to increase the key space dimension, while achieving a delay mask. Compared with the traditional chaotic secure optical communication system, the system has a higher key dimension and a larger key space.

【技术实现步骤摘要】
一种基于相位-幅度转换的保密光通信系统
本专利技术属于安全通信
，更具体地，涉及一种基于相位-幅度转换的保密光通信系统。
技术介绍
随着光通信的应用日益普遍，光通信中的安全问题变得尤为重要。在光通信安全方面，基于物理层的保密光通信系统目前已成为一个研究热点。当前主要存在两种保密光通信系统：混沌保密光通信系统和噪声保密光通信系统。混沌保密光通信系统能产生宽带的对初值敏感的类噪声信号用于对数据信息在幅度上或相位上进行掩盖加密。但在实际应用中，混沌保密光通信系统的同步鲁棒性仍面临巨大挑战。同时，由混沌系统中的反馈结构所引入的延迟时间信息可通过时间序列分析技术获得，存在安全隐患。噪声保密光通信系统应用复杂度更高的噪声信号对数据信息进行掩盖。但是现有的噪声保密光通信方案中所能支持的数据速率在原理上受限。并且现有的噪声保密光通信方案中加密所用的噪声信号与加密过的数据信息需要在链路中同时传输，同样也存在安全隐患。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于相位-幅度转换的保密光通信系统，其目的在于通过相位-幅度转换将相位上的噪声信号转换到幅度上对幅度上的数据信号实现掩盖加密；通过电光反馈回路进行二次加密，同时引入了延时增加了密钥空间；由此解决现有通信保密技术存在安全隐患的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于相位-幅度转换的保密光通信系统，所述系统包括：信号发生模块，用于产生强度调制的光信号并将光信号传输至相位噪声掩盖模块；相位噪声掩盖模块，用于在光信号的相位域上实现噪声掩盖并通过相位-幅度转换实现幅度上的信息掩盖，并将掩盖后的光信号传输至反馈同步模块；反馈同步模块，用于对掩盖后的光信号进行反馈调制并经由信号传输模块传输至反馈同步补偿模块；反馈同步补偿模块，用于对光信号进行反馈同步的补偿，恢复至相位噪声掩盖后的光信号，并将恢复后的光信号传输至相位噪声掩盖补偿模块；相位噪声掩盖补偿模块，用于对光信号相位噪声掩盖进行补偿，恢复出幅度域的原始光信号，并将原始光信号传输至信号接收模块。进一步地，所述相位噪声掩盖模块包括：噪声发生单元，用于产生噪声信号传输至第一相位调制单元；第一相位调制单元，用于将噪声信号调制到信号发生模块输出的强度调制的光信号的相位上，并将调制后光信号传输至第一色散介质；第一色散介质，用于实现光信号的相位-幅度转换。进一步地，所述反馈同步模块包括：第一反馈回路，用于将接受到的光信号反馈到第二相位调制单元；第二相位调制单元，用于对经过的相位噪声掩盖的光信号进行反馈相位调制，并将调制后的光信号一部分传输至第二色散介质，另一部分传输至第一反馈回路；第二色散介质，用于实现光信号的相位-幅度转换。进一步地，所述反馈同步补偿模块包括：第三色散介质，用于对光信号的相位-幅度转换进行补偿，并将补偿后光信号传输至第三相位调制单元；第二反馈回路，用于将接受到的光信号反馈到第三相位调制单元；第三相位调制单元，用于对光信号的反馈相位调制进行补偿，并将补偿后的光信号一部分传输至相位噪声掩盖补偿模块，另一部分传输至第二反馈回路。进一步地，所述系统还包括信号传输模块，用于作为光信号在反馈同步模块和反馈同步补偿模块之间的传输信道。进一步地，所述系统还包括信号接收模块，用于接受相位噪声掩盖补偿模块输出的光信号，通过电光转换将光信号转换为电信号，通过示波器显示分析。进一步地，所述反馈同步模块与反馈同步补偿模块结构对称，对应器件参数相同。进一步地，信号发生模块具体包括以下器件：待传输的电信号源，用于输出电信号至第一射频放大器；第一射频放大器，用于对电信号进行放大并输出至第一调制器；激光器，用于发射光信号至第一偏振控制器；第一偏振控制器，用于调节所述光信号的偏振态使其与所述第一调制器中晶体偏振主轴保持一致，并将调节后的光信号发送至第一调制器；第一调制器，用于将放大后的电信号调制到光信号上。进一步地，相位噪声掩盖模块具体包括以下器件：第一光放大器，用于作为光自发辐射噪声源，产生光噪声传输至光滤波器；光滤波器，用于对光噪声进行滤波，并将滤波后光噪声传输至第二光放大器；第二光放大器，用于将光噪声进行放大并传输至第一光探测器；第一光探测器，用于将放大后的光噪声信号转换为电噪声信号，并将电噪声信号传输至第二射频放大器；第二射频放大器，用于电噪声信号进行放大，并将电噪声信号传输至第二调制器；第二偏振控制器，用于调节光信号偏振态使得与第二调制器中晶体偏振主轴保持一致，并将调节后的光信号传输至第二调制器；第二调制器，用于将电噪声信号调制到光信号上，并将调制后光信号传输至第一光纤布拉格光栅；第一光纤布拉格光栅，用于实现噪声信号在光信号上从相位到幅度的转换。进一步地，反馈同步模块具体包括以下器件：第三偏振控制器，用于调节光信号偏振态使得与第三调制器中晶体偏振主轴保持一致，并将调节后光信号传输至第三调制器；第三光放大器，用于放大光信号并将光信号传输至第一光耦合器；第一光耦合器，用于对光信号进行分路，一路传输至第一光延迟线，一路传输至第二光纤布拉格光栅；第一光延迟线，用于对光信号进行延时，并将光信号传输至第二光探测器；第二光探测器，用于将光信号转化为电信号，并将电信号传输至第三射频放大器；第三射频放大器，用于将电信号进行放大后传输至第三调制器；第三调制器，用于将经过回路反馈的电信号调制到光信号上，并将光信号发送至第三光放大器；第二光纤布拉格光栅，用于实现回路反馈光信号由相位到幅度的转换。进一步地，信号传输模块具体包括以下器件：标准单模光纤，用于作为光信号的传输通道，并将光信号传输至色散补偿光纤；色散补偿光纤，用于对光信号在光纤中传输产生的色散进行补偿，补偿后的光信号传输至第四光放大器；第四光放大器，用于对光信号在光纤中传输过程的光功率损耗进行补偿。进一步地，反馈同步补偿模块具体包括以下器件：第三光纤布拉格光栅，用于实现相对于第二光纤布拉格光栅的逆变换，并将逆变换后的光信号传输至第四偏振控制器；第四偏振控制器，用于调节光信号偏振态使得与第四调制器中晶体偏振主轴保持一致，并将光信号传输至第四调制器；第四调制器，用于将经过回路反馈的电信号调制到光信号上，并将调制后光信号传输至第二光耦合器；第二光耦合器，用于将光信号进行分路，一路传输至噪声掩盖补偿模块，一路传输至第二光延迟线；第二光延迟线，用于对光信号进行延时，并将延时后光信号传输至第三光探测器；第三光探测器，用于将光信号转化为电信号，并将点信号传输至第四射频放大器；第四射频放大器，用于放大电信号，并将放大后电信号传输至第四调制器；进一步地，相位噪声掩盖补偿模块具体包括以下器件：第四光纤布拉格光栅，用于实现相对于第一光纤布拉格光栅的逆变换，恢复出加载了数据信息的原始光信号。进一步地，信号接收模块具体包括以下器件：第四光探测器，用于将解密后的光信号转换为电信号，并将电信号传输至示波器示波器，用于对电信号进行分析。进一步地，所述第一调制器为马赫泽得调制器，是一种将电信号调制到光信号振幅上的光电器件，且马赫泽得调制器工作在调制特性曲线的线性区；所述第二调制器、第三调制器、第四调制器为相位调制器，是一种将电信号调制到光信号相位上的光电器件。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相位‑幅度转换的保密光通信系统，其特征在于，所述系统包括：信号发生模块，用于产生强度调制的光信号并将光信号传输至相位噪声掩盖模块；相位噪声掩盖模块，用于在光信号的相位域上实现噪声掩盖并通过相位‑幅度转换实现幅度上的信息掩盖，并将掩盖后的光信号传输至反馈同步模块；反馈同步模块，用于对掩盖后的光信号进行反馈调制并经由信号传输模块传输至反馈同步补偿模块；反馈同步补偿模块，用于对光信号进行反馈同步的补偿，恢复至相位噪声掩盖后的光信号，并将恢复后的光信号传输至相位噪声掩盖补偿模块；相位噪声掩盖补偿模块，用于对光信号相位噪声掩盖进行补偿，恢复出幅度域的原始光信号，并将原始光信号传输至信号接收模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于相位-幅度转换的保密光通信系统，其特征在于，所述系统包括：信号发生模块，用于产生强度调制的光信号并将光信号传输至相位噪声掩盖模块；相位噪声掩盖模块，用于在光信号的相位域上实现噪声掩盖并通过相位-幅度转换实现幅度上的信息掩盖，并将掩盖后的光信号传输至反馈同步模块；反馈同步模块，用于对掩盖后的光信号进行反馈调制并经由信号传输模块传输至反馈同步补偿模块；反馈同步补偿模块，用于对光信号进行反馈同步的补偿，恢复至相位噪声掩盖后的光信号，并将恢复后的光信号传输至相位噪声掩盖补偿模块；相位噪声掩盖补偿模块，用于对光信号相位噪声掩盖进行补偿，恢复出幅度域的原始光信号，并将原始光信号传输至信号接收模块。2.根据权利要求1所述的保密光通信系统，其特征在于，所述相位噪声掩盖模块包括：噪声发生单元，用于产生噪声信号传输至第一相位调制单元；第一相位调制单元，用于将噪声信号调制到信号发生模块输出的强度调制的光信号的相位上，并将调制后光信号传输至第一色散介质；第一色散介质，用于实现光信号的相位-幅度转换。3.根据权利要求1所述的保密光通信系统，其特征在于，所述反馈同步模块包括：第一反馈回路，用于将接受到的光信号反...

【专利技术属性】
技术研发人员：程孟凡，付玉笛，邓磊，江星星，付松年，张敏明，唐明，柯昌剑，刘德明，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42