[发明专利]一种基于混沌加密的太赫兹保密通信系统

权利要求书

1.一种基于混沌加密的太赫兹保密通信系统，其特征在于，包括：

发射端，其包括：两路激光器，用于产生光纤通信指定的连续波激光；IQ调制器，用于产生光基带信号；数据源，用于产生加密后的数字基带信号；

ROF信道，其包括：标准单模光纤，用于光信号的传输；光放大器，用于放大光信号，提高光功率；偏振保持光耦合器，用于耦合两路激光；光电探测器，用于将两路光信号拍频，转换为太赫兹信号；太赫兹波段天线，用于将太赫兹信号发送到自由空间中；太赫兹透镜，用于收集太赫兹信号，增加太赫兹信号的无线传输距离；

接收端，其包括：太赫兹波段天线，用于接收太赫兹信号；射频信号发生器，为下变频提供射频本振信号；电倍频器，用于将本振射频信号倍频；电混频器，用于将太赫兹信号与本地射频信号混频，将太赫兹信号下变频为中频信号；数字示波器，用于采集中频信号；数字信号处理算法模块，用于将加密后的信号使用混沌序列进行解密，并恢复出原始发送信号；

所述发射端的工作过程为：两路激光器产生指定频率的两路连续波激光；在数字域产生需要传输的数字信号，使用3阶Jerk混沌函数产生混沌加密序列，对原始信号进行加密；由数模转换器将数字信号转换为模拟信号，使用光外调制器将加密基带数据调制到一路光载波上；

所述使用3阶Jerk混沌函数产生混沌加密序列，对原始信号进行加密，具体流程如下：

(1)使用MATLAB软件在数字域产生需要发送的随机二进制比特流信号；

(2)给定初始值，根据公式(1-1)使用3阶Jerk混沌函数产生3维混沌加密序列{x,y,z}；

(3)将二进制比特流与z序列按比特进行异或运算；

(4)将二进制比特流调制成高阶符号；

(5)根据公式(1-2)，使用x,y序列分别对信号的I路和Q路数据进行加密处理；

E＝(real[C]+x)+j(imag[C]+y) (1-2)

其中，C是原始高阶星座点，E是加密后的星座点；

所述ROF信道的工作过程为：携带数据的光信号传输一定距离的标准单模光纤后，经过光放大器放大，与不携带数据的另一路光信号经过耦合器耦合在一起；利用太赫兹波段的光电探测器将光信号转换为太赫兹信号，经过太赫兹天线发送到自由空间中，并利用一对透镜汇聚太赫兹波，增加无线传输距离；

所述接收端的工作过程为：利用太赫兹波段天线接收太赫兹信号；使用射频信号源产生本振射频信号，经过倍频器倍频后，与太赫兹信号混频，将太赫兹信号下变频为中频信号；使用数字示波器采集中频信号；接收端使用与发射端相同的混沌系统生成3维混沌序列，将接收信号解密；在接收端使用数字信号处理算法模块恢复原始信号；

所述将接收信号解密，具体流程为：

(1)获取接收信号；

(2)给定与发射端相同的初始值，根据公式(1-1)使用3阶Jerk混沌函数产生3维混沌加密序列{x,y,z}；

(3)根据公式(1-3)，使用x,y序列分别对信号的I路和Q路数据进行解密处理；

C＝(real[E]-x)+j(imag[E]-y) (1-3)

其中，E是加密后的信号，C是解密后的信号；

(4)将高阶信号恢复成二进制信号；

(5)将二进制信号与z序列按比特进行异或运算，完成信号的解密。

2.根据权利要求1所述的基于混沌加密的太赫兹保密通信系统，其特征在于，所述的数字信号使用M阶QAM-OFDM的调制格式，其中M为2ⁿ，n取大于或等于2的任意正整数。

3.根据权利要求1所述的基于混沌加密的太赫兹保密通信系统，其特征在于，所述两路激光器产生的两路激光频率之差在太赫兹波段。

4.根据权利要求1所述的基于混沌加密的太赫兹保密通信系统，其特征在于，所述光电探测器的工作频率在太赫兹波段，能够将光信号转换为太赫兹信号。

5.根据权利要求1所述的基于混沌加密的太赫兹保密通信系统，其特征在于，所述混频器的工作频率在太赫兹波段，能够将高频的太赫兹信号下变频至中频信号。