一种相干光正交频分复用系统物理层加密方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种相干光正交频分复用系统物理层加密方法及系统，属于光通信技术领域，包括：利用混沌系统生成映射系统的参数；基于映射系统的参数，采用级联域间联合置乱方法对不同域之间的信号进行置乱，得到加密信号。本发明专利技术采用级联域间联合置乱方法，同时对不同域之间的信号进行置乱，实现信号加密，且不会产生误码率和峰均功率比损失。产生误码率和峰均功率比损失。产生误码率和峰均功率比损失。

【技术实现步骤摘要】
一种相干光正交频分复用系统物理层加密方法及系统


[0001]本专利技术涉及光通信
，特别涉及一种相干光正交频分复用系统物理层加密方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，光的正交频分复用系统受到了广泛关注，具有巨大的应用潜力。相干光正交频分复用系统是一种高频谱效率光传输方式，具有很强的克服光色散、降低符号间干扰和载波间干扰的能力。将其与超长距传输系统结合在一起，能够实现较好的通信效果。然而，它具有严重的安全问题，若攻击者拥有一个性能足够好的相干接收系统，就可以容易地获取传输的数据，因此，需要对该系统进行加密。在相干光正交频分复用系统中，数字信号处理模块可以对信号进行调制和处理，为物理层加密提供了可能。
[0003]近年来，对物理层加密进行了许多研究，它是指对物理层传输的符号数据或比特数据进行加密，主要分为两类：一类是扰乱传输数据的时域或者频域信息，随机改变原始数据的时域或频域信息顺序，非法用户即使可以成功窃取到加密后的数据，也不知道加密数据的具体扰乱方式，难以得到原始数据。另一类是扰乱调制后的符号数据的相位，主要是在星座图上实现调制符号的随机旋转，替换掉原始信号，非法用户即使可以成功窃取到加密后的数据，也不知道加密数据的具体旋转方式，难以得到原始数据。但是不规则扰乱可能会导致星座点的间距变小，影响系统的传输性能。上述这些研究都在不同程度上影响了误码率和传输性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺陷，在实现加密的基础上，不影响系统传输性能。
[0005]为实现以上目的，一方面，本专利技术采用一种相干光正交频分复用系统物理层加密方法，包括：
[0006]利用混沌系统生成映射系统的参数；
[0007]基于映射系统的参数，采用级联域间联合置乱方法对不同域之间的信号进行置乱，得到加密信号。
[0008]进一步地，所述混沌系统表达式如下：
[0009]x
temp
＝sin(4π
·
uz
i
(1
‑
z
i
)+π
·
(1
‑
u)sin(π
·
y
i
)))
[0010]y
temp
＝sin(4π
·
ux
i
(1
‑
x
i
)+π
·
(1
‑
u)sin(π
·
z
i
)))
[0011]z
temp
＝sin(4π
·
uy
i
(1
‑
y
i
)+π
·
(1
‑
u)sin(π
·
x
i
)))
[0012][0013]其中，μ是一个介于[0，1]之间的参数，用于控制逻辑映射和正弦映射的线性组合，x
temp
,y
temp
和z
tem
是临时状态值，x
i
、y
i
、z
i
分别是第i代的状态值。
[0014]进一步地，在所述基于映射系统的参数，采用级联域间联合置乱方法对不同域之间的信号进行置乱，得到加密信号之前，还包括：
[0015]对发送端信号进行串并转换，并映射成QAM信号；
[0016]相应地，基于映射系统的参数，采用级联域间联合置乱方法对不同域之间的QAM信号进行置乱，得到加密信号。
[0017]进一步地，所述对发送端信号进行串并转换，并映射成QAM信号，表示为：
[0018][0019]其中，N是子载波的数量，T
s
是每个正交频分复用符号的时间周期， s1，s2......st是不同时间间隔，f1、f2.....fN为第N个子载波的频率，Q
k
表示调制后的QAM信号。
[0020]进一步地，所述基于映射系统的参数，采用级联域间联合置乱方法对不同域之间的QAM信号进行置乱，得到加密信号，包括：
[0021]采用cat映射在符号、子载波和复数域的每两个域间置乱，得到加密信号，表示为：
[0022]{Q
′
,S
′
}＝M
Ax,Bx,nx
×
{Q,S}；
[0023]{Q
″
,N
′
}＝M
Ay,By,ny
×
{Q
′
,N}；
[0024]{S
″
,N
″
}＝M
Az,Bz,nz
×
{S
′
,N
′
}；
[0025]其中，A
x
,A
y
,A
z
,B
x
,B
y
,B
z
是cat映射的系统参数，n
x
,n
y
,n
z
是cat映射中使用的迭代次数，S、N和Q分别表示符号、子载波和复域，M表示操作矩阵，S',N',Q'表示进行一次置乱的符号子载波和复域信号，S”,N”,Q”表示进行两次置乱的符号子载波和复域信号。
[0026]另一方面，采用一种相干光正交频分复用系统物理层加密系统，包括参数生成模块和加密模块，其中：
[0027]参数生成模块用于利用混沌系统生成映射系统的参数；
[0028]加密模块用于基于映射系统的参数，采用级联域间联合置乱方法对不同域之间的信号进行置乱，得到加密信号。
[0029]进一步地，所述混沌系统表达式如下：
[0030]x
temp
＝sin(4π
·
uz
i
(1
‑
z
i
)+π
·
(1
‑
u)sin(π
·
y
i
)))
[0031]y
temp
＝sin(4π
·
ux
i
(1
‑
x
i
)+π
·
(1
‑
u)sin(π
·
z
i
)))
[0032]z
temp
＝sin(4π
·
uy
i
(1
‑
y
i
)+π
·
(1
‑
u)sin(π
·
x
i
)))
[0033][0034]其中，μ是一个介于[0，1]之间的参数，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相干光正交频分复用系统物理层加密方法，其特征在于，包括：利用混沌系统生成映射系统的参数；基于映射系统的参数，采用级联域间联合置乱方法对不同域之间的信号进行置乱，得到加密信号。2.如权利要求1所述的相干光正交频分复用系统物理层加密方法，其特征在于，所述混沌系统表达式如下：x
temp
＝sin(4π
·
uz
i
(1
‑
z
i
)+π
·
(1
‑
u)sin(π
·
y
i
)))y
temp
＝sin(4π
·
ux
i
(1
‑
x
i
)+π
·
(1
‑
u)sin(π
·
z
i
)))z
temp
＝sin(4π
·
uy
i
(1
‑
y
i
)+π
·
(1
‑
u)sin(π
·
x
i
)))其中，μ是一个介于[0，1]之间的参数，用于控制逻辑映射和正弦映射的线性组合，x
temp
,y
temp
和z
tem
是临时状态值，x
i
、y
i
、z
i
分别是第i代的状态值。3.如权利要求1所述的相干光正交频分复用系统物理层加密方法，其特征在于，在所述基于映射系统的参数，采用级联域间联合置乱方法对不同域之间的信号进行置乱，得到加密信号之前，还包括：对发送端信号进行串并转换，并映射成QAM信号；相应地，基于映射系统的参数，采用级联域间联合置乱方法对不同域之间的QAM信号进行置乱，得到加密信号。4.如权利要求3所述的相干光正交频分复用系统物理层加密方法，其特征在于，所述对发送端信号进行串并转换，并映射成QAM信号，表示为：其中，N是子载波的数量，T
s
是每个正交频分复用符号的时间周期，s1，s2......st是不同时间间隔，f1、f2.....fN为第N个子载波的频率，Q
k
表示调制后的QAM信号。5.如权利要求3所述的相干光正交频分复用系统物理层加密方法，其特征在于，所述基于映射系统的参数，采用级联域间联合置乱方法对不同域之间的QAM信号进行置乱，得到加密信号，包括：采用cat映射在符号、子载波和复数域的每两个域间置乱，得到加密信号，表示为：{Q
′
,S
′
}＝M
Ax,Bx,nx
×
{Q,S}；{Q
″
,N
′
}＝M
Ay,By,ny
×
{Q
′
,N}；{S
″
,N
″
}＝M
Az,Bz,nz
×
{S
′
,N
′
}；其中，A
x
,A
y
,A
z
,B
x
,B
y
,B
z
是cat映射的系统参数，n
x
,n
y
,n
z
是cat映射中使用的迭代次数，S、N和Q分别表示符号、子载波和复域，M表示操作矩阵，S',N',Q'表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐先锋，徐泽宇，杨常青，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：