[发明专利]一种无源光网络物理层数据加密方法及装置

权利要求书

1.一种无源光网络物理层数据加密方法，其特征在于，包括：

将物理层数据进行串并转换处理，得到并行物理层数据；

利用三种调制方式对所述并行物理层数据进行调制处理，得到三种调制方式调制后对应的三种调制信号；所述三种调制方式为8PSK、16QAM、32QAM调制方式；

基于混沌加密算法，对所述三种调制信号进行加密处理，得到加密后的调制信号；包括：

采用四维超数字混沌加密算法，生成混沌序列{X}、{Y}、{Z}、{U}；

利用所述混沌序列{X}、{Y}，重新确定所述三种调制方式的星座图的星座点的半径和相位；

对于16QAM、32QAM调制方式，对于任意一个星座点，扰乱后的星座点的半径为：

r_c＝(1-x’)[r_min+(r_max-r_min)x’]+r_o*x’ (2)

其中，r_o为原星座点的半径，r_min是星座点的最小半径，r_max是星座点的最大半径，x’为所述混沌序列{X}经过数据变换得到的序列{X`}中的序列值；

对于8PSK调制方式，利用所述序列{X`}中的序列值大小，将原星座点向星座点所在圆的圆内或是圆外移动；其中，

当x’0.5时，原星座点向圆内移动，扰乱后的星座点半径为：

r_c＝r_min+(r_o-r_min)x” (6)

其中，x”＝2x’；

当x’0.5时，原星座点向圆外移动，扰乱后的星座点半径为：

r_c＝r_min-(r_o-r_min)x” (7)

其中，x”＝2(x’-0.5)；

对于所述三种调制方式的星座图，根据重新确定的星座点的半径和相位，确定所述星座点的新位置，得到位置扰乱后的星座图，得到位置扰乱后的调制符号；

对于所述位置扰乱后的调制符号，利用所述混沌序列{Z}对所述调制符号进行幅度调制，生成调幅后的调制符号；

利用混沌序列{U}，对所述调幅后的调制符号进行重新组合，生成所述加密后的调制信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于所述位置扰乱后的调制符号，利用所述混沌序列{Z}对所述调制符号进行幅度调制，生成调幅后的调制符号，调制方法是：

W(i)＝Re(S(i))*z`(2j-1)+Im(S(i))*z`(2j) (9)

其中，W(i)为所述调幅后的调制符号，Re(S(i))为位置扰乱后的调制符号S(i)的实部，即I路信号，Im(S(i))为位置扰乱后的调制符号S(i)的虚部，即Q路信号，对所述混沌序列{Z}进行数据变换得到序列{Z`}，z`(2j)、z`(2j-1)为所述序列{Z`}中的序列值，i、j大于等于1，j小于等于M，i小于等于N，N为子载波总数，2M为序列{Z`}的序列值总数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

根据所述三种调制方式，将子载波频率划分成九个频段，确定每种调制方式在并行子载波中的占比量，利用子载波传输对应的加密后的调制信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述加密后的调制信号进行快速傅里叶逆变换，然后将输出的并行信号转换为串行信号，之后添加循环前缀，发送到光信道。

5.一种无源光网络物理层数据加密装置，其特征在于，包括：

串并处理模块，用于将物理层数据进行串并转换处理，得到并行物理层数据；

调制模块，用于利用三种调制方式对并行物理层数据进行调制处理，得到三种调制方式调制后的调制信号；所述三种调制方式为8PSK、16QAM、32QAM调制方式；

加密模块，用于基于混沌加密算法，对各调制方式对应的调制信号进行加密处理，得到加密后的调制信号；所述加密模块包括：

序列生成子模块，用于采用四维超数字混沌加密算法，生成混沌序列{X}、{Y}、{Z}、{U}；

星座图扰乱模块，用于利用所述混沌序列{X}、{Y}对所述三种调制方式对应的星座图的星座点进行扰乱，生成位置扰乱后的星座图，得到位置扰乱后的调制符号；

对于16QAM、32QAM调制方式，对于任意一个星座点，扰乱后的星座点的半径为：

r_c＝(1-x’)[r_min+(r_max-r_min)x’]+r_o*x’ (2)

其中，r_o为原星座点的半径，r_min是星座点的最小半径，r_max是星座点的最大半径，x’为所述混沌序列{X}经过数据变换得到的序列{X`}中的序列值；

对于8PSK调制方式，利用所述序列{X`}中的序列值大小，将原星座点向星座点所在圆的圆内或是圆外移动；其中，

当x’0.5时，原星座点向圆内移动，扰乱后的星座点半径为：

r_c＝r_min+(r_o-r_min)x” (6)

其中，x”＝2x’；

当x’0.5时，原星座点向圆外移动，扰乱后的星座点半径为：

r_c＝r_min-(r_o-r_min)x” (7)

其中，x”＝2(x’-0.5)；

调幅子模块，用于利用所述混沌序列{Z}，对位置扰乱后的调制符号进行幅度调制，生成调幅后的调制符号；

重组后子模块，用于利用所述混沌序列{U}，对所述三种调制方式的调幅后的调制符号进行重新组合，生成加密后的调制符号；

传输模块，用于将加密后的调制信号分配到子载波上，传输加密后的调制信号。