[发明专利]一种宽带接入网的加密方法

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种宽带接入网的加密方法。

背景技术

目前，随着带宽数字化应用的到来和20世纪90年代超大规模集成电路（Very Large Scale Integrated Circuit,VLSI）CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）芯片的成熟，OFDM调制技术被广泛应用于欧洲数字视频广播、无线局域网（Wireless Fidelity，Wi-Fi,IEEE802.11a/g/n）、无线城域网（Word Interoperability For Microwave Access,WiMAX，802.16e）、非对称数字用户线路（Asymmetrical Digital Subscriber Loop,ADSL，ITU G.992.1）以及长期被人们关注的第四代移动通信技术。然而，与OFDM在射频领域的应用相比，其在光通信中的应用相对较晚，国内外对光OFDM接入网的研究正处于起步阶段。研究已表明OFDM在光通信中具有不可忽视的优势，即在光通信中对光纤信道色散有很好的鲁棒性和易于在时变环境中实现相位及信道的估计，同时OFDM技术可以很好地抑制多模光纤的模式色散，使得低成本的多模光纤在短距离的传输上得到广泛的应用。欧盟在2010年启动的ACCORDANCE项目中对光OFDM接入网进行了重点支持，中国也在“十二五”863计划的“三网融合演进技术与系统研究”重大项目中对光OFDM-PON（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Passive Optical Network，正交频分复用无源光纤网络）予以支持，并将光OFDM-PON列入了国家自然科学基金重点支持项目。

目前，OFDM宽带接入网的多种加密方案已经被提出，例如基于介质访问控制层(Media Access Control layer,MAC)的加密方案、利用交织进行的加密方案及基于混沌的加密方案等。其中，在[L.Zhang,X.Xin,B.Liu,and Y.Wang,“Secure OFDM-PON based on chaos scrambling,”IEEE Photon.Technol.Lett.23(14),998–1000(2011).]中，作者利用混沌加密技术和OFDM调制技术相结合，在电域实现了点对点PON系统通信加密，但是由于此混沌加密技术在解密时需要精准的混沌同步，因此整个OFDM系统需要高成本的OFDM加密和解密电路。在[N.Jiang，C.Zhang,and K.Qiu,“Secure passive optical network based on chaos synchronization，”Opt.Lett.37(21),4501-4530(2012).]中，作者对激光器进行混沌加扰，在光域完成PON网络中的混沌通信。然而由于此方案中将激光器进行了混沌加扰，破坏了OFDM信号子载波的正交性，继而破坏了光OFDM信号对光纤色散的鲁棒性，因此不适用于长距离OFDM-PON系统当中。同时，此方案也存在着混沌同步的困难。对于利用交织进行的加密方案来说，由于在接收端要对OFDM信号进行信号交织加密，在接收端进行解交织解密，因此整个系统需要复杂的交织和解交织电路，增加了OFDM系统的成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种宽带接入网的加密方法，在子载波中选取部分子载波用于噪声加载，从而实现OFDM信号的噪声加扰，只有知道加载噪声的子载波分布方案的接收端能够正确提取有用数据信号，实现成本较低、无需同步的OFDM加密通信。

为实现上述发明目的，本发明宽带接入网的加密方法，其特征在于包括：

S1：在需要加密通信的发送端和接收端约定噪声加扰的子载波分布方案，即确定加载噪声信号的子载波和加载数据信号的子载波；

S2：在发送端，生成待发送的数据信号和噪声信号，分别将数据信号和噪声信号进行串并转换，得到并行数据信号和并行噪声信号，然后按照约定的噪声加扰的子载波分布方案将并行噪声信号和并行数据信号进行重新排列，得到数据和噪声混合的并行信号；再将混合后的并行信号经过星座映射、逆傅里叶变换、并串转换、数模转换、IQ上变频转化为基带OFDM信号，对基带OFDM信号进行OFDM调制得到光OFDM信号并发送；