[发明专利]一种相干光正交频分复用系统物理层加密方法及系统

说明书

本发明公开了一种相干光正交频分复用系统物理层加密方法及系统，属于光通信技术领域，包括：利用混沌系统生成映射系统的参数；基于映射系统的参数，采用级联域间联合置乱方法对不同域之间的信号进行置乱，得到加密信号。本发明采用级联域间联合置乱方法，同时对不同域之间的信号进行置乱，实现信号加密，且不会产生误码率和峰均功率比损失。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种相干光正交频分复用系统物理层加密方法及系统。

背景技术

近年来，光的正交频分复用系统受到了广泛关注，具有巨大的应用潜力。相干光正交频分复用系统是一种高频谱效率光传输方式，具有很强的克服光色散、降低符号间干扰和载波间干扰的能力。将其与超长距传输系统结合在一起，能够实现较好的通信效果。然而，它具有严重的安全问题，若攻击者拥有一个性能足够好的相干接收系统，就可以容易地获取传输的数据，因此，需要对该系统进行加密。在相干光正交频分复用系统中，数字信号处理模块可以对信号进行调制和处理，为物理层加密提供了可能。

近年来，对物理层加密进行了许多研究，它是指对物理层传输的符号数据或比特数据进行加密，主要分为两类：一类是扰乱传输数据的时域或者频域信息，随机改变原始数据的时域或频域信息顺序，非法用户即使可以成功窃取到加密后的数据，也不知道加密数据的具体扰乱方式，难以得到原始数据。另一类是扰乱调制后的符号数据的相位，主要是在星座图上实现调制符号的随机旋转，替换掉原始信号，非法用户即使可以成功窃取到加密后的数据，也不知道加密数据的具体旋转方式，难以得到原始数据。但是不规则扰乱可能会导致星座点的间距变小，影响系统的传输性能。上述这些研究都在不同程度上影响了误码率和传输性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，在实现加密的基础上，不影响系统传输性能。

为实现以上目的，一方面，本发明采用一种相干光正交频分复用系统物理层加密方法，包括：

利用混沌系统生成映射系统的参数；

基于映射系统的参数，采用级联域间联合置乱方法对不同域之间的信号进行置乱，得到加密信号。

进一步地，所述混沌系统表达式如下：

x_temp＝sin(4π·uz_i(1-z_i)+π·(1-u)sin(π·y_i)))

y_temp＝sin(4π·ux_i(1-x_i)+π·(1-u)sin(π·z_i)))

z_temp＝sin(4π·uy_i(1-y_i)+π·(1-u)sin(π·x_i)))

其中，μ是一个介于[0，1]之间的参数，用于控制逻辑映射和正弦映射的线性组合，x_temp,y_temp和z_tem是临时状态值，x_i、y_i、z_i分别是第i代的状态值。

进一步地，在所述基于映射系统的参数，采用级联域间联合置乱方法对不同域之间的信号进行置乱，得到加密信号之前，还包括：

对发送端信号进行串并转换，并映射成QAM信号；

相应地，基于映射系统的参数，采用级联域间联合置乱方法对不同域之间的QAM信号进行置乱，得到加密信号。

进一步地，所述对发送端信号进行串并转换，并映射成QAM信号，表示为：