[发明专利]一种基于混沌序列的码分多址接入方法

说明书

技术领域

本发明涉及可见光通信领域，更具体地，涉及一种具有高安全性的基于混沌序列的码分多址接入方法。

背景技术

与传统的射频通信系统相比，可见光通信(VisibleLightCommunication，VLC)具有高速传输、低耗、高安全性和免授权等优点。VLC系统采用发光二极管(LightEmittingDiodes，LED)作为光源，发射端采用光强调制，接收端采用光强检测器(Photodiode，PD)直接检测(IntensityModulationwithDirectDetection，IM/DD)接收信息。

在可见光无线局域网中所有的终端用户都共用相同的主光源，因此不同的用户信号必须具有不同的特征，这样适配器接收时才能将不同用户信号分割开，即采用多址接入技术识别不同用户。多址接入技术能够高效地支持多用户同时通信，并且不过度增加系统复杂度，从而降低系统建设和维护成本。

多址接入技术通常包括时分多址、频分多址和码分多址方式。当以传输信号的传输时隙来识别用户时，称为时分多址方式；当以传输信号的载波频率不同来区分用户建立多址接入时，称为频分多址方式；当以传输信号的码型不同来区分用户建立多址接入时，称为码分多址方式。其中，码分多址方式中用户因可同时共享系统的频段和时隙资源，与其他两种方式相比，系统容量更大。

在基于码分多址的多用户可见光通信系统中，尽管可见光的视距传播特性为可见光通信提供了与射频无线通信相比更好的安全性，然而，在相同光束覆盖下的多用户因光束的广播特性，所传播的信息易于被恶意用户截获。已有的基于单极性码的光码分多址系统尽管实现了多用户的识别，但由于采用的地址识别码易于被恶意用户获知，因此无法保障多用户的安全接入。

因此，提出一种可提供高安全性用户接入的多用户访问技术是有必要的。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种具有高安全性的基于混沌序列的码分多址接入方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于混沌序列的码分多址接入方法，包括以下步骤：

S1.每个用户发送的信息比特经过载波调制，再分别与由混沌发生器产生的混沌扩频码进行扩频；

S2.采用传输过滤器对扩频后的信号进行过滤，将过滤后的信号进行叠加；

S3.将叠加后的信号通过LED端发射到VLC信道进行传输，对传输后的信号进行分离，再采用匹配滤波器进行滤波，最后解扩解调恢复得到每个用户的原始信息比特；

上述步骤S3中，解扩是采用是由步骤S1中混沌发生器产生的混沌扩频码进行解扩。

上述步骤S1中，用户发送的信息比特经过正交相移键控调制映射进行载波调制后，再通过乘法器与混沌发生器产生的混沌扩频码进行扩频。本发明的关键是在进行解扩时，必须采用由对应混沌发生器产生的混沌扩频码进行解扩，这样才能准确的实现信息的解码。

这是由于混沌现象是非线性确定性系统中的一种类似随机的过程，这种过程有界但对初值十分敏感。混沌序列具有极强的自相关性和极弱的互相关性，同时对初值极度敏感，可以用来提高系统的安全性。并且不同的映射方式可以产生大量的混沌序列满足多用户的需求。

利用混沌序列相关特性来区分VLC系统中的接入用户具有高安全性。由于混沌序列的类噪声性和对初值的极度敏感性，因此只有合法的接受用户才能恢复初始发送信息，而窃听用户不能截获发送数据。

由于光信道采用的IM/DD的方式，光信道中传播的信号必须是非负信号，所以要在传输信号进入VLC光信道前将映射的双极性信号转成非负的单极性信号；故所述步骤S2中对叠加后信号还需要采用直流偏置的方法使得双极性信号全部变成非负信号。

进一步的，通过VLC信道的信号功率P_r能表示为：

P_r＝[H_los(0)+H_nlos(0)]P_t(1)

其中H_los(0)和H_nlos(0)表示光信号直射和反射的传递函数，P_t表示平均传输光信号功率，由下式计算得到：