数字密钥调制反馈相位增强混沌光通信安全性的研究

论文摘要

由于混沌信号具有类噪声、宽频谱和不可预测等特性,可被应用于保密通信。普通、简单的光反馈使半导体激光器引入一个自由度,产生混沌激光,但也普遍存在反馈引起的混沌时延信号,即在混沌激光的自相关曲线反馈时延处具有明显的峰值,这会对混沌保密通信的安全性产生严重影响。同时,用激光器内部参数作为通信的密钥,不仅不易改变,而且密钥参数空间有限。因此,消除混沌时延信号与增大密钥空间对于混沌保密通信系统的安全性至关重要。如何解决这两个关键问题是现有混沌保密通信研究的热点,本文选择这一课题作为研究方向,旨在优化混沌输出,增强保密通信的安全性。其研究内容及结果如下:(1)用数字序列作为密钥,通过数字信号处理器与任意波发生器,控制外腔光反馈的相位随机变化,输出动力学复杂的混沌信号。该方案有效消除了混沌时延信号,同时增大了密钥空间,确保了传输信息的安全性。并以此为基础,设计了单向与双向混沌保密通信系统,成功实现了双向混沌保密通信,研究了传输信道信噪比对信号误码率的影响。(2)一种利用任意波调制反馈相位输出混沌光的方案被提出,采用自相关和互信息技术确认混沌时延信号被有效抑制。数值研究了反馈强度以及调制频率与调制深度对混沌信号强度与相位信息时延特征隐藏的影响,表明在合适的参数条件下,可以输出无时延且频谱平坦的混沌光源信号。(3)一种基于单反馈相位调制的混沌保密通信系统方案被设计,以多进制随机方波作为通信密钥,对反馈光进行相位调制,输出宽频谱、无时延的混沌信号。将信息调制在混沌载波中,在接收端被有效解调输出。在不同信道信噪比条件下,通过比较接收端两路混沌信号的同步性与解调输出信息的误码率,研究了混沌信息调制与混沌隐藏两种信息加密方式。

论文目录

摘要

abstract

第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要内容及目标方法

1.3.1 论文主要内容

1.3.2 研究目标及方法

第二章基于数字密钥反馈相位调制的增强型混沌保密通信

2.1 引言

2.2 原理

2.2.1 单向混沌保密通信原理

2.2.2 双向混沌保密通信原理

2.3 混沌激光源模型及输出特性

2.3.1 混沌激光源模型

2.3.2 输出特性

2.4 混沌反馈时延信号的消除

2.4.1 时延信号消除确认的方法

2.4.2 混沌时延信号的消除

2.5 混沌保密通信过程

2.5.1 信息的加载与解调

2.5.2 参数失配分析

2.5.3 信息误码率与信道信噪比的研究

2.6 本章小结

第三章基于任意波反馈相位调制消除混沌时延信号的研究

3.1 引言

3.2 原理

3.3 混沌信号输出与时延信号的抑制

3.3.1 混沌信号的输出

3.3.2 混沌时延信号的抑制

3.4 讨论

3.5 本章小结

第四章基于单反馈密钥相位调制与信道传输的混沌保密通信

4.1 引言

4.2 理论模型

4.3 混沌信号输出

4.4 混沌保密通信过程

4.4.1 信息的调制与解调

4.4.2 信道传输与信息加载方式的研究

4.5 关于相位调制方案的讨论

4.6 本章小结

总结及展望

论文总结

论文展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 崔双义

导师: 张建忠

关键词: 外光反馈,混沌信号,时延抑制,相位调制,保密通信

来源: 太原理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,电信技术

单位: 太原理工大学

分类号: TN918.4;O415.5

总页数: 52

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