一种光跳频通信系统和方法技术方案

本公开提供了一种光跳频通信系统，包括：发射机(100)，用于将两路用户数据分别调制在第一载波信号和第二载波信号上，生成第一数据信号和第二数据信号，并耦合为发射信号发射，其中，所述第一载波信号和所述第二载波信号的频率分别基于相反的跳频序列在两个频率上进行跳变，且在同一时刻的所述第一载波信号和所述第二载波信号波长互补；接收机(200)，用于接收所述发射信号，基于频率分离为第一频率信号和第二频率信号，基于与所述发射机(100)相同的所述跳频序列，恢复所述第一数据信号和所述第二数据信号，并解调得到两路所述用户数据。本公开通过将用户数据加载在频率随机跳变的载波信号上，使得数据被有效地隐藏起来，防止非法第三方窃听。非法第三方窃听。非法第三方窃听。

【技术实现步骤摘要】
一种光跳频通信系统和方法


[0001]本公开涉及光通信领域，具体涉及一种光跳频通信系统和方法。

技术介绍

[0002]光纤通信技术近些年来发展迅速，极大地促进了社会的进步与经济的发展。然而，随着近年来世界各地用户信息泄露事件的频繁出现，用户数据在传输中被非法第三方窃取的风险日益增大，光通信安全技术日益受到关注。
[0003]在现有的安全通信机制中，在软件层使用算法对用户数据进行加密是最常用的方法。但随着计算能力的巨大提高，这种方法的安全性也开始受到威胁。因此，越来越多的研究者将注意力投向物理层安全技术。物理层安全技术是利用通信信道的物理特性，通过对信号进行适当的编码和处理来增强通信安全性。光跳频是物理层安全技术之一，主要通过对数字信号在不同信道间进行跳变来实现数据的隐藏。用户数据先在时域内被分割成片段，然后这些片段再借由不同的物理信道进行传输。通过该方案，可以实现用户数据在不同波长对应的信道间随机跳变，有效地防止信息泄露与非法窃听。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开提出了一种光跳频通信系统，包括：发射机，用于将两路用户数据分别调制在第一载波信号和第二载波信号上，生成第一数据信号和第二数据信号，并耦合为发射信号发射，其中，第一载波信号和第二载波信号的频率分别基于相反的跳频序列在两个频率上进行跳变，且在同一时刻的所述第一载波信号和所述第二载波信号波长互补；接收机，用于接收发射信号，基于频率分离为第一频率信号和第二频率信号，基于与发射机相同的跳频序列，恢复第一数据信号和第二数据信号，并解调得到两路用户数据。
[0005]可选地，发射机包括：相位调制模块，用于生成波形信号、第一射频信号和第二射频信号，其中，波形信号与第一射频信号的相位差随跳频序列进行跳变，波形信号与第二射频信号的相位差随相反的跳频序列进行跳变；频率调制模块，用于生成激光信号，并基于波形信号和第一射频信号调制激光信号，生成第一载波信号，基于波形信号和第二射频信号调制激光信号，生成第二载波信号；数据调制模块，用于将两路用户数据分别调制在第一载波信号和第二载波信号上，生成第一数据信号和第二数据信号；发射信号形成模块，用于将第一数据信号和第二数据信号耦合为发射信号。
[0006]可选地，接收机包括：第二滤波模块，用于分离发射信号，生成频率不同的第一频率信号和第二频率信号；调制载波恢复模块，用于基于与发射机相同的跳频序列，将第一频率信号和第二频率信号的片段交替输出，以恢复第一数据信号和第二数据信号；信号解调模块，用于解调第一数据信号和第二数据信号，得到各路用户数据。
[0007]可选地，相位调制模块包括：第一跳频序列生成器，用于生成跳频序列；调制相位单元，包括第一可调相仪器和第二可调相仪器，第一可调相仪器基于跳频序列调制波形信号的相位，生成第一射频信号，第二可调相仪器基于相反的跳频序列调制波形信号的相位，
生成第二射频信号。
[0008]可选地，频率调制模块包括：连续波激光器，与跳频调制单元连接，用于产生激光信号；跳频调制单元，包括第一双驱动马赫曾德尔调制器和第二双驱动马赫曾德尔调制器，第一双驱动马赫曾德尔调制器用于将波形信号和第一射频信号调制在激光信号上，生成第一载波信号，第二双驱动马赫曾德尔调制器用于将波形信号和第二射频信号调制在激光信号上，生成第二载波信号；第一滤波单元，包括第一光陷波滤波器和第二光陷波滤波器，分别用于过滤第一载波信号和第二载波信号的中心频率。
[0009]可选地，发射机还包括：预处理加密模块，与信号调制模块相连接，用于将各路用户数据进行加密。
[0010]可选地，调制载波恢复模块还包括：第二跳频序列生成器，用于生成与发射机相同的跳频序列；2
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2光开关，其电压控制端与第二跳频序列生成器相连，用于基于跳频序列控制自身输入端与输出端之间的连通状态，以实现基于跳频序列将第一频率信号和第二频率信号的片段交替输出，形成第一数据信号和第二数据信号。
[0011]可选地，接收机还包括：解密模块，用于基于预处理模块的加密方式，解密各路用户数据。
[0012]可选地，跳频序列为m序列、M序列、Gold序列、RS序列中的一种。
[0013]本公开另一方面还提出了一种光跳频通信方法，其特征在于，包括：将两路用户数据分别调制在第一载波信号和第二载波信号上，生成第一数据信号和第二数据信号，并耦合为发射信号发射，其中，第一载波信号和第二载波信号的频率分别基于相反的跳频序列在两个频率上进行跳变，且在同一时刻的所述第一载波信号和所述第二载波信号波长互补；接收发射信号，基于频率分离为第一频率信号和第二频率信号，基于与发射机相同的跳频序列，恢复第一数据信号和第二数据信号，并解调得到两路用户数据。
[0014]本公开提供了一种光跳频通信系统，其发射机在跳频序列的控制下，实现载波信号频率发生跳变，通过将用户数据加载在频率随机跳变的载波信号上，实现用户数据分割为片段，再借由不同的物理信道进行传输，使得数据可以被有效地隐藏起来，防止非法第三方窃听，进而提高了数据传输的安全性。
附图说明
[0015]通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0016]图1示意性示出了根据本公开实施例的一种光跳频通信系统方框图；
[0017]图2示意性示出了根据本公开实施例的一种光跳频通信系统的器件示意图；
[0018]图3示意性示出了根据本公开实施例的一种相位调制模块110工作过程的示意图；
[0019]图4示意性示出了根据本公开实施例的一种双驱动马赫曾德尔调制器工作原理示意图；
[0020]图5示意性示出了根据本公开实施例的一种用户数据加密原理示意图；
[0021]图6示意性示出了根据本公开实施例的一种光跳频通信方法示意图；
[0022]图7示意性示出了根据本公开实施例的一种基于调频序列的两路载波信号示意图；
[0023]图8示意性示出了根据本公开实施例的一种发射信号频率分离后的两个频率信号示意图；以及
[0024]图9示意性示出了根据本公开实施例的适于频率信号上用户数据分布。
具体实施方式
[0025]以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0026]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了特征、步骤、操作和 /或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0027]在此使用的所有术语包括技术和科学术语具有本领域技术人员通常所理解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光跳频通信系统，其特征在于，包括：发射机(100)，用于将两路用户数据分别调制在第一载波信号和第二载波信号上，生成第一数据信号和第二数据信号，并耦合为发射信号发射，其中，所述第一载波信号和所述第二载波信号的频率分别基于相反的跳频序列在两个频率上进行跳变，且在同一时刻的所述第一载波信号和所述第二载波信号波长互补；接收机(200)，用于接收所述发射信号，基于频率分离为第一频率信号和第二频率信号，基于与所述发射机(100)相同的所述跳频序列，恢复所述第一数据信号和所述第二数据信号，并解调得到两路所述用户数据。2.根据权利要求1的所述的光跳频通信系统，其特征在于，所述发射机(100)包括：相位调制模块(110)，用于生成波形信号、第一射频信号和第二射频信号，其中，所述波形信号与所述第一射频信号的相位差随所述跳频序列进行跳变，所述波形信号与所述第二射频信号的相位差随相反的所述跳频序列进行跳变；频率调制模块(120)，用于生成激光信号，并基于所述波形信号和所述第一射频信号调制所述激光信号，生成所述第一载波信号，基于所述波形信号和所述第二射频信号调制所述激光信号，生成所述第二载波信号；数据调制模块(130)，用于将两路所述用户数据分别调制在所述第一载波信号和所述第二载波信号上，生成所述第一数据信号和所述第二数据信号；发射信号形成模块(140)，用于将所述第一数据信号和所述第二数据信号耦合为所述发射信号。3.根据权利要求1的所述的光跳频通信系统，其特征在于，所述接收机(200)包括：第二滤波模块(210)，用于分离所述发射信号，生成频率不同的所述第一频率信号和所述第二频率信号；调制载波恢复模块(220)，用于基于与所述发射机(100)相同的所述跳频序列，将所述第一频率信号和所述第二频率信号的片段交替输出，以恢复所述第一数据信号和所述第二数据信号；信号解调模块(230)，用于解调所述第一数据信号和所述第二数据信号，得到各路所述用户数据。4.根据权利要求2的所述的光跳频通信系统，其特征在于，所述相位调制模块(110)包括：第一跳频序列生成器(113)，用于生成所述跳频序列；调制相位单元(114)，包括第一可调相仪器114A和第二可调相仪器114B，所述第一可调相仪器114A基于所述跳频序列调制所述波形信号的相位，生成所述第一射频信号，所述第二可调相仪器114B基于相反的所述跳频序列调制所述波形信号的相位，生成所述第二射频信号。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：金亚，袁海庆，陈寅芳，翟鲲鹏，陈伟，李明，祝宁华，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：