基于制造技術

本發明專利技術涉及一種基于

【技術實現步驟摘要】
基于FRFT的DFMA
?
PON光信號安全性增強系統


[0001]本專利技術屬于光通信加密
，涉及一種基于
FRFT
的
DFMA
?
PON
光信號安全性增強系統
。

技術介紹

[0002]數字濾波多址接入無源光網絡
(Digital Filtering Multiple Access
，
DFMA
?
PON)
，帶寬分配靈活簡單
、
具有良好的兼容性
、
成本低等優點，很可能適用于
5G
前傳的解決方案之一
。
然而
DFMA
?
PON
系統存在著巨大的安全威脅，比如在下行方向上以廣播形式向所有用戶發送信息的過程中存在光纖和分束器被竊聽干擾的危險等，盡管目前存在很多的密碼學信息加密技術，但是竊聽方能夠利用被竊聽的光信號完全恢復出加密數據，并且隨著量子計算機的發展，使得數據被暴力破解可能性大大提高，因此，亟需一種性能強大的
DFMA
?
PON
物理層加密方法提升
DFMA
?
PON
的安全性
。

技術實現思路

[0003]有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種基于
FRFT
的
DFMA
?
PON
光信號安全性增強系統，
[0004]為達到上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
[0005]一種基于
FRFT
的
DFMA
?
PON
光信號安全性增強系統，包括光信號發送端
、
光纖信道和光接收端；所述光信號發送端包括：
DFMA
?
TX
模塊
、
馬赫增德爾調制器
(Mach Zehnder Modulator
，
MZM)、FRFT
模塊；所述光接收端包括依次連接的
IFRFT
模塊
、
摻鉺光纖放大器
(Erbium
?
doped Optical Fiber Amplifier
，
EDFA)、DFMA
?
RX
模塊；
[0006]所述
DFMA
?
TX
模塊包括：信號生成模塊
、
上采樣模塊
、
數字正交成型濾波器
(Shaping Filter
，
SF)、
數模轉換器
(Digital to Analog Converter
，
DAC)
；
[0007]所述
DFMA
?
RX
模塊包括光電探測器
、
模數轉換器
(ADC)、
數字正交匹配濾波器
(Matching Filter
，
MF)、
下采樣模塊和接收端信號處理；
[0008]其中，
SF
濾波器對和數字正交匹配濾波器
MF
濾波器是基于希爾伯特變換對
(Hilbert pair)
構造的正交濾波器對，用以保證嚴格正交，包含兩種數字濾波器類型，分別為同相濾波器和正交濾波器；
[0009]所述
FRFT
模塊和
IFRFT
模塊是利用相位調制模塊
+
色散介質
+
相位調制模塊實現的；
[0010]在光信號發送端，每個子信道中首先對原始數據進行編碼調制，隨后進行在相鄰的數據樣本之間插入
M
?1個零的操作，實現對調制信號的
M
倍上采樣，再進行數字正交成型濾波；最后在數字域進行相加后通過數模轉換器，輸出信號進行電光變換單元調制到光載波上傳輸，光信號再進入
FRFT
完成時頻域的擾亂；在光接收端進行上述逆操作，經過
IFRFT
模塊后，對接收到信號進行對應的數字正交匹配濾波，并對每
M
個數據樣點取1個值來進行對應的下采樣，最后解編碼調制；
[0011]上述編碼調制和解碼調制過程中，需對濾波輸出信號的開始截取位置進行處理，以及對數字濾波器相位處理
。
[0012]進一步，對濾波輸出信號的開始截取位置進行處理，具體包括：在成型濾波器和匹配濾波器按照截斷處理機制預先設定好開始截取的位置，同時采用
Y
?
00
加密協議對原始比特數據和數字濾波器進行高階映射加密處理
。
[0013]進一步，基于
Y
?
00
加密協議的高階映射加密處理，具體包括：采用的線性移位寄存器作為
Y
?
00
加密中的密鑰擴展方式，即將生成的長密鑰流和原始明文序列均等分為
N
組，按照以下公式的加密函數生成密文信號；再將生成的密文信號用作
DFMA
?
PON
系統中的發送端傳輸數據進行后續操作；
[0014][0015]其中，
D
為四進制明文數據，
E
為生成的密文，
Pol(B)
是根據密鑰基
B
的奇偶性取不同的值，密鑰基為奇數，取值為1，反之則為
0。
[0016]進一步，對數字濾波器相位處理，即數字濾波器隨機相位滿足：
[0017][0018][0019]其中，為
I
子帶數字正交成型濾波器對應的隨機相位，為
I
子帶數字正交匹配濾波器對應的隨機相位，為
Q
子帶濾波器數字正交成型濾波器對應的隨機相位
。
[0020]進一步，將光強度調制后的信號經過
FRFT
模塊，其由三部分來實現的，即令輸入信號與一個線性啁啾信號相乘來實現平方相位調制，再將調制后的信號與另一個與時間二次方成正比的相位因子做卷積，最后將上一步的輸出信號再次與第一種中完全相同的二次相位項做疊加，完成兩次啁啾相位調制，實現輸入光信號的分數階傅里葉變換，通過
FRFT
可調節的參量
p
控制信號的時頻域混亂程度
。
[0021]本專利技術的有益效果在于：本專利技術利用
Y
?
00
協議和新設計的濾波器參數完成對源信號和數字濾波器的多維加密，再將光信號進行
FRFT
處理，不僅在一定程度上增強了整個系統的安全性，可以抵抗竊聽方惡意竊取，并且沒有過多增加原有系統
DSP
的復雜性，系統也不需要額外引入一些大的代價，具體體現本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.
一種基于
FRFT
的
DFMA
?
PON
光信號安全性增強系統，其特征在于：包括光信號發送端
、
光纖信道和光接收端；所述光信號發送端包括：
DFMA
?
TX
模塊
、
馬赫增德爾調制器
MZM、FRFT
模塊；所述光接收端包括依次連接的
IFRFT
模塊
、
摻鉺光纖放大器
EDFA、DFMA
?
RX
模塊；所述
DFMA
?
TX
模塊包括：信號生成模塊
、
上采樣模塊
、
數字正交成型濾波器
SF、
數模轉換器
DAC
；所述
DFMA
?
RX
模塊包括光電探測器
、
模數轉換器
ADC、
數字正交匹配濾波器
MF、
下采樣模塊和接收端信號處理；其中，
SF
濾波器對和數字正交匹配濾波器
MF
濾波器是基于希爾伯特變換對構造的正交濾波器對，用以保證嚴格正交，包含兩種數字濾波器類型，分別為同相濾波器和正交濾波器；所述
FRFT
模塊和
IFRFT
模塊是利用相位調制模塊
+
色散介質
+
相位調制模塊實現的；在光信號發送端，每個子信道中首先對原始數據進行編碼調制，隨后進行在相鄰的數據樣本之間插入
M
?1個零的操作，實現對調制信號的
M
倍上采樣，再進行數字正交成型濾波；最后在數字域進行相加后通過數模轉換器，輸出信號進行電光變換單元調制到光載波上傳輸，光信號再進入
FRFT
完成時頻域的擾亂；在光接收端進行上述逆操作，經過
IFRFT
模塊后，對接收到信號進行對應的數字正交匹配濾波，并對每
M
個數據樣點取1個值來進行對應的下采樣，最后解編碼調制；上述編碼調制和解碼調制過程中，需對濾波輸出信號的開始截取位置進行處理，以及對數字濾波器相位處理
。2.
根據權利要求1所述的基于
FRFT
的
DFMA
?
PON<...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李瑞，楊頔，張琦涵，鞏小雪，張天天，
申請(專利權)人：李瑞，
類型：發明
國別省市：