【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種基于三維星座聯(lián)合整形的高安全概率整形方法，屬于光通信。
技術(shù)介紹
1、近年來，隨著社會的快速數(shù)字化，全球數(shù)據(jù)流量急劇上升。6g、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)將越來越多的設(shè)備納入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，不斷拓展網(wǎng)絡(luò)的邊界。這意味著社會經(jīng)濟的發(fā)展將對現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)提出更高的帶寬與覆蓋的需求。正交頻分復(fù)用(ofdm)因其較高的光譜效率而得到了廣泛的研究。ofdm可以通過快速傅里葉反變換(ifft)來實現(xiàn)，這種基于ifft的多載波復(fù)用可以提高系統(tǒng)的頻譜效率。然而，ofdm技術(shù)的引入也帶來了新的問題，其中較為嚴重的是高峰值平均功率比(papr)問題。papr是指在一個ofdm符號中，最大的功率與平均功率的比值。當多個子載波信號線性疊加時，如果某一時刻各子載波的相位接近一致，會導(dǎo)致此刻信號功率遠高于平均值，從而引起較高的papr。高papr會使得信號功率超出通信系統(tǒng)硬件的線性工作范圍，引起信號失真和硬件損耗。
2、為了緩解這個問題，眾多學者對其展開了積極的研究，從技術(shù)的原理上來講，主要分為限幅技術(shù)、編碼技術(shù)與星座擴展技術(shù)三類。其中限幅類技術(shù)將信號樣點的幅度限制在某個固定值以內(nèi)來達到papr抑制的效果，不可避免會引入額外噪聲導(dǎo)致誤碼率升高。編碼類技術(shù)通過選擇低papr的碼字來避免高峰值信號，當調(diào)制階數(shù)變大時其編碼和解碼復(fù)雜度會迅速提高。星座擴展類技術(shù)通過改變星座點的位置來降低papr，相較于前兩種技術(shù)，星座擴展不僅避免了信號失真，還能在保持相對較低復(fù)雜度的前提下有效降低papr。
3、3d?ofdm雖然能有效提高系統(tǒng)的傳輸
4、同時，隨著光網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的加快，安全問題也愈加突出。高速數(shù)據(jù)傳輸使得大量敏感信息在網(wǎng)絡(luò)中快速流動，這種快速的傳播方式增加了數(shù)據(jù)被截獲、篡改以及其他惡意攻擊的風險。因此，對光網(wǎng)絡(luò)信號進行加密顯得尤為重要。現(xiàn)階段主要的加密手段有：高級加密標準、rsa加密、數(shù)字認證、量子機密技術(shù)和物理層混沌加密技術(shù)等。然而，傳統(tǒng)的上層加密技術(shù)在傳輸過程中往往會暴露數(shù)據(jù)頭信息，導(dǎo)致加密信息的安全性下降。
5、因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員急需要解決現(xiàn)有光通信中如何更加安全、有效的信號傳輸問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的傳統(tǒng)的ps方案在編碼和解碼過程中，往往會在計算、硬件需求和整體系統(tǒng)功耗方面引入較高的復(fù)雜性，尤其是在將二維空間擴展到三維時，這一復(fù)雜性會進一步增加的問題。以及現(xiàn)有技術(shù)中信號在傳輸中易被竊聽或篡改的問題，本專利技術(shù)提供一種基于三維星座聯(lián)合整形的高安全概率整形方法。
2、技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：
3、第一方面，一種基于三維星座聯(lián)合整形的高安全概率整形方法，具體包括：
4、步驟1：獲取待傳輸?shù)谋忍匦蛄校萌S混沌映射生成第一組密鑰，通過第一組密鑰對待傳輸?shù)谋忍匦蛄羞M行加密，得到加密后的待傳輸?shù)谋忍匦蛄小?/p>
5、步驟2：將加密后的待傳輸?shù)谋忍匦蛄羞M行串行到并行轉(zhuǎn)換，并通過bcpu操作，得到更新后的序列。
6、步驟3：對更新后的序列進行3d-qpsk星座映射，得到3d-32qam信號的星座點。
7、步驟4：利用三維混沌映射生成第二組密鑰，通過第二組密鑰對3d-32qam信號的星座點進行加密，得到加密后的3d-32qam信號。
8、步驟5：將加密后的3d-32qam信號映射到ofdm系統(tǒng)中的各個子載波上，完成子載波映射后使用逆頻域變換將頻域的3d-ofdm信號轉(zhuǎn)換為時域信號，利用三維混沌映射生成第三組密鑰，通過第三組密鑰對時域信號進行加密，得到加密后的3d-32qam信號時域信號。
9、作為優(yōu)選方案，所述步驟1，具體包括：
10、步驟1.1：獲取待傳輸?shù)谋忍匦蛄衪。
11、步驟1.2：利用三維混沌系統(tǒng)，獲取x混沌序列xi+1，其中，三維混沌系統(tǒng)表達式如下：
12、
13、其中，xi+1表示第i+1次迭代后的x混沌序列，yi+1表示第i+1次迭代后的y混沌序列，zi+1表示第i+1次迭代后的z混沌序列。xi表示第i次迭代后的x混沌序列，yi表示第i次迭代后的y混沌序列，zi表示第i次迭代后的z混沌序列。a、b、c表示系統(tǒng)參數(shù)。
14、步驟1.3：根據(jù)x混沌序列xi+1，計算x混沌序列對應(yīng)的密鑰xi+1'。
15、其中，x混沌序列對應(yīng)的密鑰xi+1'計算公式如下：
16、xi+1'＝floor(mod(xi+1·105,2))
17、其中，floor(·)表示向下的整數(shù)函數(shù)，mod(·)表示余數(shù)函數(shù)。
18、步驟1.4：根據(jù)x混沌序列對應(yīng)的密鑰xi+1'對待傳輸?shù)谋忍匦蛄衪進行加密，得到加密后的待傳輸?shù)谋忍匦蛄衪。
19、其中，加密后的待傳輸?shù)谋忍匦蛄衪計算公式如下：
20、t＝xor(t,xi+1')
21、其中，xor表示異或邏輯運算。
22、作為優(yōu)選方案，所述步驟2，具體包括：
23、步驟2.1：將加密后的待傳輸?shù)谋忍匦蛄羞M行串行到并行轉(zhuǎn)換，得到五個并行序列g(shù)1、g2、g3、g4和g5。其中，g1、g2、g3的長度都為(3/13)m，g4和g5的長度都是(2/13)m，m為加密后的待傳輸?shù)谋忍匦蛄械拈L度。
24、步驟2.2：將g4和g5都按每組k個比特的方式對比特流進行分組，在g4的每個比特分組前添加一個額外的位ewb(ri)，在g5的每個比特分組前添加一個額外的位ewb(hi)，其中，ewb(ri)表示g4中第i個小組的有效加權(quán)位，ewb(hi)表示g5中第i個小組的有效加權(quán)位，k取大于等于2的整數(shù)。
25、步驟2.3：如果g4或g5的比特分組中“1”的數(shù)量小于k/2，則對應(yīng)的ewb(ri)和ewb(hi)被設(shè)置為“1”，并將g4或g5的比特分組中數(shù)據(jù)進行比特反轉(zhuǎn)操作。如果g4或g5比特小組中“1”的數(shù)量大于等于k/2，則對應(yīng)的ewb(ri)和ewb(hi)被設(shè)置為“0”，并將g4或g5的比特小組中數(shù)據(jù)比特保持不變。
26、步驟2.4：將g4中的所有ewb(ri)組成g4有效加權(quán)位序列，并將g4有效加權(quán)位序列加至g4的末尾形成整形后的g4，將g5中的所有ewb(hi)組成g5有效加權(quán)位序列，并將g5有效加權(quán)位序列加至g5的末尾形成整形后的g5，將g1、g2、g3、整形后的g4和整形后的g5進行并行到串行(p/s)轉(zhuǎn)換，得到更新后的序列。
27、作為優(yōu)選方案，所述步驟4，具體包括：
28、步驟4.1：獲取3d-32qam信號的星座點q。
29、步驟4.2：利用三維混沌系統(tǒng)，獲取y混沌序列yi+1，其中，三維混沌系統(tǒng)表達式如下：
30、
31、其中，xi+本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于三維星座聯(lián)合整形的高安全概率整形方法，其特征在于：具體包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維星座聯(lián)合整形的高安全概率整形方法，其特征在于：所述步驟1，具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維星座聯(lián)合整形的高安全概率整形方法，其特征在于：所述步驟2，具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維星座聯(lián)合整形的高安全概率整形方法，其特征在于：所述步驟4，具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維星座聯(lián)合整形的高安全概率整形方法，其特征在于：所述步驟5，具體包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4或5任一項所述的一種基于三維星座聯(lián)合整形的高安全概率整形方法，其特征在于：所述系統(tǒng)參數(shù)a＝1，b＝0.3，c＝20和三維混沌系統(tǒng)的初始值x1＝y(tǒng)1＝z1＝0.2。
7.一種發(fā)射端，其特征在于：所述發(fā)射端用于執(zhí)行權(quán)利要求1至6中的一種基于三維星座聯(lián)合整形的高安全概率整形方法。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于三維星座聯(lián)合整形的高安全概率整形方法，其特征在于：具體包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維星座聯(lián)合整形的高安全概率整形方法，其特征在于：所述步驟1，具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維星座聯(lián)合整形的高安全概率整形方法，其特征在于：所述步驟2，具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三維星座聯(lián)合整形的高安全概率整形方法，其特征在于：所述步驟4，具體包括：
...【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉博，任建新，毛雅亞，朱磊，陳帥東，田鳳，吉慧麗，
申請(專利權(quán))人：北京郵電大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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