[发明专利]一种高资源利用率的低PAPR高安全光接入方法

说明书

本发明公开了一种高资源利用率的低PAPR高安全光接入方法，包括：假设用来传输数据的子载波数目为N，选取K个空闲的子载波并将其设置为0，再将K个空闲的子载波与调制信息的载波进行频域上的叠加，得到整个子载波频域上的信息；进行M点傅里叶反变换IFFT，得到OFDM符号；求出每个点的幅值与平均值的差值d(i)，并且对其取反，再进行FFT，再次获得频域上的信号；只保留空闲子载波位置的符号信息并与原始的子载波符号进行叠加，获得降低PAPR后的OFDM符号频域上的信息并进行置乱，再通过傅里叶反变换IFFT，获得最终的降低PAPR后在时域上的OFDM符号。本发明不需要复杂的迭代计算过程，可实现低复杂度情况下的PAPR降低，提高信号质量与通信安全。

技术领域

本发明涉及一种高资源利用率的低PAPR高安全光接入方法，属于通信技术领域。

背景技术

21世纪以来，信息技术的发展一日千里，人们对网络容量的需求也激增，数据通信带宽每年都在增长，高质量、高速率的信息传输已经成为人们最急切的需求之一。正交频分复用(OFDM)技术由于其高频谱效率、降低多径干扰以及容量大等优点，一直是光通信领域的研究热点。OFDM在时间和频域赋予网络更细的粒度，并且可以通过相对低速率的光学组件提供巨大的容量。同时，无源光网络(PON)也因为其带宽灵活以及大容量引起了广泛的关注。目前已有大量关于OFDM-PON的研究，但是这些研究往往着重于OFDM网络容量以及数字信号处理上，而忽视了由于光网络容量的急剧增长和通信系统的开放所带来的通信系统安全性问题。

现有的对于通信系统的加密，往往集中在光网络的上层，比如安全协议、密钥加密等。但是上层加密无法保护数据头，因此存在安全隐患。并且随着用户数目的增加，需要管理的密钥也会随之增加，会造成管理不便。而物理层可以为所有类型的数据提供透明加密，可以使得系统整体上更为安全，因此物理层加密是很有前途的方式。与此同时，混沌技术由于具有较高的初始条件灵敏度也被广泛应用于各种加密方案中。而在OFDM中，数字信号处理模块就可以完成信号的产生、调制等过程，这为在DSP过程中利用混沌加密技术来提高OFDM系统的安全性提供了可行性与便利性。

与此同时，在OFDM系统中，PAPR一直是备受关注的问题。如果某个时刻，OFDM中子载波的相位相同，则子载波叠加后会产生很高的峰值，使得信号进入发射机功率放大器的非线性区域，从而带来信号的畸变。因此降低PAPR是十分重要的。目前常用的方式有选择性映射、最优化算法以及预留子载波法等。但是这些方法往往需要多次迭代计算，增加了系统的复杂度。

发明内容

针对OFDM系统中面临的PAPR过高的问题以及由于光网络容量急剧增长带来的接入网系统安全性问题，本发明提供一种高资源利用率的低PAPR高安全光接入方法，通过充分利用OFDM数字信号处理过程中的傅里叶点数资源对PAPR降低以及安全增强，实现低复杂度情况下的PAPR降低，从而提高OFDM-PON的信号质量与通信安全。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种高资源利用率的低PAPR高安全光接入方法，包括以下步骤：

假设用来传输数据的子载波数目为N，进行傅里叶变换的点数为M，和用来降低PAPR的点数为K，K＝M-N，则先选取K个空闲的子载波并将其设置为0，再将K个空闲的子载波与调制信息的子载波进行频域上的叠加，得到整个子载波频域上的信息；

对整个子载波频域上的信息进行M点傅里叶反变换IFFT，得到时域上子载波和空闲子载波信息分别为x_i、c_j的OFDM符号；

对OFDM符号求出每个点的幅值与平均值的差值d(i)，并且对其取反，再对取反后的OFDM符号进行傅里叶变换FFT，再次获得频域上的符号；对再次获得频域上的符号，只保留空闲子载波位置的符号信息并与原始的调制待传输信息的子载波符号进行叠加，获得降低PAPR后的OFDM符号频域上的信息；