一种基于选择映射法降低PAPR的高安全光接入系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于选择映射法降低PAPR的高安全光接入系统，在发射端生成两组掩蔽因子，这两组掩蔽因子先合成一组长度为M*N随机相位向量，然后再将其分成M组长度为N的随机相位向量，根据SLM算法原理提取每一组分别作用于N路统计独立的OFDM符号，并根据相应的旋转相位向量对其相位信息做随机修改，选择其中具有最小PAPR值的一路旋转后的OFDM符号及相应的旋转相位向量用于传输。本发明专利技术在利用选择映射算法（SLM）对OFDM通信系统实现PAPR降低的同时，又巧妙地实现了对通信系统的加密，在提升通信性能的同时，可确保通信的安全性，有效的降低了通信系统的运行成本和工作效率，且操作方便，适合推广使用。适合推广使用。适合推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于选择映射法降低PAPR的高安全光接入系统


[0001]本专利技术涉及通信
的光传输技术以及加密技术，尤其是通过选择映射法实现混沌加密。

技术介绍

[0002]正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM) 是一种特殊的多载波调制技术，由于其具有抗多径衰落能力强、频谱效率高、带宽扩展性强、频谱资源分配灵活及硬件实现简单等众多优良特性，现已被众多通信标准引为其核心技术，且目前已被下一代移动通信标准确定为其核心技术之一。
[0003]然而，由于OFDM采用正交多载波并行传输数据，该技术还存在一定的缺陷，存在较高的峰值平均功率比就是其中之一。针对该问题许多学者都进行了细致深入的研究。出于对升级系统成本高和设计难度大问题的考虑，目前，研究降低OFDM系统中的高峰均功率比(Peak
‑
to
‑
Average Power Ratio,PAPR)技术主要有以下三类：畸变类技术、编码技术以及概率类扰码技术。由于在OFDM系统中，出现高是一个概率性事件，因此，概率类技术主要着眼于降低系统出现峰值的概率，而不是降低信号幅度的最大值。选择映射法(Selected Mapping,SLM) 是其中较为突出的一种算法，用多个固定的但完全不同的旋转向量来产生多个独立的向量来表示相同的信息,选择时域信号具有最小PAPR值的一路进行传输。为了恢复原始信息,接收端必须知道发送端选择的哪一路信号进行传送的，解决方法是将选择的支路序号作为边带信息一起传送给接收端。
[0004]同时，随着通信技术的迅猛发展，人们对通信安全的需求也越来越高。混沌信号凭借其宽带、类噪声和不可长期预测的独特优势，在保密通信领域吸引了国内外研究学者的广泛关注。
[0005]因此本专利申请提出了一种基于选择映射法降低PAPR的高安全光接入系统，目的在于将选择映射法与混沌加密算法有效的结合起来，应用到OFDM系统中。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对OFDM系统中面临的PAPR过高的问题以及由于光网络容量急剧增长带来的接入网系统安全性问题，提出了一种基于选择映射法降低PAPR的高安全光接入系统方案，以期达到既能提高OFDM的信号质量又能增强通信安全的目的。
[0007]为实现上述技术目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0008]一种基于选择映射法降低PAPR的高安全光接入系统，其发射端设有OFDM 调制模块和生成混沌序列秘钥的混沌置乱模块，所述混沌置乱模块与OFDM调制模块连接，其特征在于，系统发射端通过秘钥加密数据的过程包括以下步骤：
[0009]设在一个符号周期内，OFDM调制模块的子载波数为N，系统输入的二进制数据经过数据调制后生成的调制信号为X，映射后的数据X进行串并转换成N个并行的数据流，即X＝[X0，X1，
…
，X
N
‑1]，其第n路子载波上的数据流表示为X
n
，n∈ (0，N
‑
1)；
[0010]设在SLM算法中，随机相位向量矩阵P是一个N
×
M的矩阵，由相互独立的 M组长度为N的随机相位向量组成，即P＝[P
(0)
，P
(1)
，P
(2)
，...，P
(M
‑
1)
]，其第m个随机相位向量P
(m)
的第n个元素表示为
[0011]在混沌置乱模块中，利用LSS混沌模型和LTS混沌模型分别生成两组伪随机数，所述LSS混沌模型为：
[0012]x
n+1
＝LSS(r，x
n
)＝(rx
n
(1
‑
x
n
)+(4
‑
r)sin(πx
n
)/4)mod1
ꢀꢀꢀ
(1)
[0013]所述LTS混沌模型为：
[0014][0015]式中，r是分岔系数，x
n
、y
n
为迭代计算产生的数值，通过设置初始值x0、y0启动混沌映射，同时满足条件
[0016]SLM算法中，所述随机相位向量的元素转换到复平面可用一个点来表示，则用所述LSS混沌模型产生的序列数值生成该点的实部，LTS混沌模型产生的序列数值生成该点的虚部，之后从LSS混沌模型和LTS混沌模型生成的两组伪随机数中，选择满足条件的数值组合，生成一组长度为M
×
N的向量然后再将其分成M组长度为N的向量，构成混沌矩阵
[0017]用所述混沌矩阵的元素构成从所述混沌矩阵中提取序列，即可获得M 组幅度为1，长度为N的随机相位向量P
(m)
；
[0018]之后，将经过串并转换的各路数据流X
n
分别与M组随机相位向量P
(m)
的对应元素相乘，得到M组相位旋转后的数据信号，称为M组备选信号，对经过相位旋转处理的M组备选信号分别做IFFT运算，生成M组OFDM发送符号；
[0019]依据预设的指标，从这M组OFDM发送符号中选取一组具有最小PAPR值的信号进行发送。
[0020]在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：
[0021]作为优选，r∈(0,4)，x0、y0∈(0,1)，此时，LSS、TLS混沌模型具有良好的混沌行为。
[0022]作为优选，所述指标由互补累积分布函数CCDF确定，CCDF的定义为PAPR 超过某一给定门限阈值的概率:
[0023]P{PAPR＞λ}＝1
‑
(1
‑
e
‑
λ
)
N
ꢀꢀꢀ
(4)
[0024]式中，阈值λ是根据与没有进行随机相位变化的OFDM信号的PAPR值进行比较确定
下来的。
[0025]有益效果：
[0026]本专利技术高安全光接入系统在利用选择映射算法(SLM)对OFDM通信系统实现PAPR降低的同时，又巧妙地实现了对通信系统的加密，在提升通信性能的同时，可确保通信的安全性，有效的降低了通信系统的运行成本和工作效率，且操作方便，适合推广使用。
附图说明
[0027]图1为本专利技术基于选择映射法降低PAPR的高安全光接入系统的模型图；
[0028]图2为系统发送端的数据处理流程图；
[0029]图3为混沌矩阵生成的流程图；
[0030]图4选择映射调制的流程图。
[0031]图5为系统发送端的数据处理流程图。
具体实施方式
[0032]为了阐明本专利技术的技术方案和工作原理，下面结合附图与具体实施例对本专利技术做进一步的说明。
[0033]如图1所示，本专利技术一种基于选择映射法降低PAPR的高安全光接入系统主要由发送端、接收端、混沌置乱模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于选择映射法降低PAPR的高安全光接入系统，其发射端设有OFDM调制模块和生成混沌序列秘钥的混沌置乱模块，所述混沌置乱模块与OFDM调制模块连接，其特征在于，系统发射端通过秘钥加密数据的过程包括以下步骤：设在一个符号周期内，OFDM调制模块的子载波数为N,系统输入的二进制数据经过数据调制后生成的调制信号为X，映射后的数据X进行串并转换成N个并行的数据流，即X＝[X0,X1,
…
,X
N
‑1]，其第n路子载波上的数据流表示为X
n
,n∈(0，N
‑
1)；设在SLM算法中，随机相位向量矩阵P是一个N
×
M的矩阵，由相互独立的M组长度为N的随机相位向量组成，即P＝[P
(0)
，P
(1)
，P
(2)
，...，P
(M
‑
1)
]，其第m个随机相位向量P
(m)
的第n个元素表示为P
n(m)
，m∈(0，M
‑
1)；在混沌置乱模块中，利用LSS混沌模型和LTS混沌模型分别生成两组伪随机数，所述LSS混沌模型为：x
n+1
＝LSS(r,x
n
)＝(rx
n
(1
‑
x
n
)+(4
‑
r)sin(πx
n
)/4)mod1
ꢀꢀꢀꢀ
(1)所述LTS混沌模型为：式中，r是分岔系数，x
n
、y
n
为迭代计算产生的数值，通过设...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁前程，王俊锋，刘博，任建新，毛雅亚，吴翔宇，吴泳锋，孙婷婷，赵立龙，戚志鹏，李莹，王凤，哈特，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：