[发明专利]一种基于混沌加密的太赫兹保密通信系统

说明书

本发明属于光纤‑无线通信技术领域，具体为一种基于混沌加密的太赫兹保密通信系统。本发明系统包括发射端、ROF信道、接收端；在发射端使用混沌加密算法对产生的信号序列进行加密；数字信号转换成模拟信号，使用光外调制器调制到一路激光器产生的激光上；在发射端使用另一路激光器产生另外一路不携带信号的激光，经过光纤传输后，两路激光经过耦合器，由光电探测器进行拍频，产生太赫兹信号，在天线发射到自由空间中；接收端的天线接收信号后，经过混频器下变频到中频信号，由示波器采集，再由混沌解密算法结合接收端数字信号处理技术恢复原始信号。本发明算法计算量小，系统结构简单，保密性好，可有效提高太赫兹通信系统的安全性。

技术领域

本发明属于光纤-无线通信技术领域，具体为一种基于混沌加密的太赫兹保密通信系统。

背景技术

随着通信容量和接入需求的高速增长，融合了光纤传输低损耗、高带宽和抗电磁干扰的优点和无线通信宽域覆盖，接入灵活等优点的光纤-无线通信系统成为研究热点，被认为是下一代超宽带无线接入最有前景的备选方案。在无线通信领域，传统通信手段使用的频段窄、载波频率低，通信速率和信道容量均较为受限，因此通信载波频率不断提高将是一个自然而然的趋势。5G通信将载波频率扩展到毫米波波段(30-300GHz)，而超高频率的太赫兹波段(300GHz以上)是未来无线通信技术必然要涉及到的，因此，光载太赫兹通信是一个前景巨大的研究方向。

在光纤-无线(Radio-over-Fiber,ROF)通信中，信号首先经过光纤传输，然后由光电转换器件转换成电信号，再由天线发射到自由空间中进行无线传输。无线信号以广播的方式传递到自由空间中，由此而来的信息泄露是一个无法避免的问题，无线信号容易被窃听，因此通信的保密性不佳。在太赫兹通信系统中，数据传输的安全性是一个亟需考虑的问题。为了提高太赫兹通信系统的安全性能，需要采用适当的信息加密方法。混沌动力学作为非线性科学的一个分支，具有许多适合于加密的特性。混沌系统的输出信号具有无限周期，很难与纯噪声信号区分开来。并且，混沌动态系统对初值的高敏感性使其具有良好的加密性能，它具有隐蔽性和不可预测性，是未来安全信息通信技术的一种有前途的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种计算量小、保密性好、结构简单的基于混沌加密的太赫兹保密通信系统。

本发明提供的基于混沌加密的太赫兹保密通信系统，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。

所述的发射端，其工作过程为：

两路激光器产生指定频率的两路连续波光载波。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。使用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，再产生另外一路本振激光，这两路激光的频率之差在太赫兹波段。

所述的ROF信道，其工作过程为：