[发明专利]一种激光混沌脉冲同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种激光混沌脉冲同步方法，适用于保密通信。

背景技术

由于混沌信号自身所具有不可预测、初值高度敏感等特性，使得混沌保密通信具有极高的保密度，已成为目前信息科学界关注和研究的热点之一。混沌保密通信的研究在国际上已经历了十多年，在混沌的控制、同步方法等方面已取得许多成果。但是混沌保密通信一直没有获得广泛应用，主要有以下两个原因：1.受电子器件带宽限制，混沌电路很难产生高速率的混沌序列，限制了通信过程中的加解密速度。2.激光混沌的同步精度要求高、实现难度大。这两个问题一直制约着混沌保密通信的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种较易实现的激光混沌脉冲同步方法，使用脉冲同步方式，在信道中传输的混沌信号量远远小于一般混沌同步方法中所传输的混沌信号量，即使被截取，通过获得的脉冲信号恢复出混沌系统的难度要大大提高，有效提高了保密通信的安全性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

初始光混沌信号产生步骤：发射端和接收端分别产生光混沌信号P1、P2；

电信号转换步骤：将光混沌信号P1、P2转化为电信号E1、E2；

采样步骤：同时对电信号E1、E2采样；

发射端调制步骤：电信号E2的采样值减去电信号E1的采样值，然后乘以耦合系数k得到发送端反馈信号，将发送端反馈信号反馈给发射端以调制发射端的激光器的工作电流；

接收端调制步骤：电信号E1的采样值减去电信号E2的采样值，然后乘以耦合系数k得到接收端反馈信号，将接收端反馈信号反馈给接收端以调制接收端的激光器的工作电流；

重复执行上述发射端调制步骤和接收端调制步骤，直到实现发射端和接收端的光混沌信号同步。

所述耦合系数k取值范围为0.002～0.010。k的取值主要体现在同步速率上，在一定范围内，取值越大同步速率越快。

本发明的技术效果体现在：

发明开创性的使用脉冲同步方式，即先对混沌信号进行采样，然后互传采样后的信号来达到同步。这样，在信道中传输的混沌信号量远远小于一般混沌同步方法中所传输的混沌信号量，即使被截取，通过获得的脉冲信号恢复出混沌系统的难度要大大提高，所以提高了保密通信的安全性。

另外，本发明激光混沌产生方式为电流调制，并且脉冲同步也是将光信号转化为电信号后进行同步，避免了利用光信号进行同步时易出现的对极化、外部扰动及其敏感导致的同步质量下降等问题。

附图说明

图1是本发明激光混沌脉冲同步方法流程图；

图2是本发明所应用的保密通信系统结构框图；

图3是本发明应用实施例结果示意图，其中，图3a为发射端正弦信号图，图3b为混沌信号图，图3c为正弦信号与混沌信号的乘积图；

图4是本发明应用实施例接收端恢复出的正弦信号图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的说明。

图1是激光混沌脉冲同步方法流程图，具体为：

第1步发射端和接收端均利用偏置电流、调制电流和任选的初值各自产生一个光混沌信号，分别记为P1、P2；

第2步分别将发射端和接收端的光混沌信号各自经过光电探测器转化为电信号E1、E2；

第3步以相同的同步间隔Δt对E1、E2进行采样。

第4步对发射端，将采样后的电信号E2减去采样后的电信号E1，然后乘以耦合系数k得到反馈信号，最后将此反馈信号与控制激光器工作的偏置电流、调制电流相加，以达到调制发射端的目的；对接收端，将采样后的电信号E2减去采样后的电信号E1，然后乘以耦合系数k得到反馈信号，最后将此反馈信号与控制激光器工作的偏置电流、调制电流相加，以达到调制发射端的目的。

图2是本发明所应用的保密通信系统结构框图；其中一个信道用来传送脉冲同步信号，使得发射端与接收端达到同步，另一个信道则用来传输以混沌同步信号作为载波，让其与信息信号相乘的方式得到的保密信号，在接收端，该信号通过除以接收端产生的同步信号，从而恢复出信息信号。

图3给出一个应用实例，k取值0.002，图3a是图2中发射端待传输的信息信号，图3b是作为载波的混沌同步信号，图3c是混沌同步信号信息信号相乘得到的保密信号。图4是在接收端恢复出来的信息信号。将图4与图3a进行对比，可以看出本发明的脉冲同步方法达到了很好的效果。