[发明专利]一种可见光保密通信系统及加密方法

说明书

本发明公开一种可见光保密通信系统及加密方法，涉及可见光通信和信息加密技术领域。系统包括可见光信号发送端和可见光信号接收端，信号发送端采用频分多址对不同用户的数据进行编码，动态分配不同的子载波加载数据，各用户的加载数据采用OCT预编码；接收端探测到信号后，依据与发端的约定从属于本用户的子载波上提取出数据，经过OCT解码后获得用户数据。本发明使用动态子载波分配和OCT加扰，同一接入区域中不同用户的频率相互隔绝且数据整体加密，保证了多用户接入时的信息安全。

技术领域

本发明涉及一种可见光保密通信系统及加密方法，属于可见光通信和信息加密技术领域，具体是在可见光通信系统中基于频分多址方式对多用户数据进行加密。

背景技术

由于移动设备的广泛使用，无线通信的数据量呈指数增加，目前已超过有线通信的数据量。由于现有的可用无线频谱紧张，人们开始使用其他电磁频段，可能的替代通信波段包括可见光、红外光等。可见光通信由于频带资源宽、不受电磁干扰且无需授权，被考虑用于下一代室内高速通信。LED(Light Emitting Diode，发光二极管)作为第四代照明光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，已被广泛用于指示和照明。由于LED作为半导体光源易于实现高速调制，基于LED的可见光通信技术近年来日益成熟，在室内场景短距离小覆盖的条件下可实现高速的无线接入，是下一代光通信的重点研究方向。

可见光通信较多采用OFDM调制方式以实现高频谱效率并对抗信道选择性衰落，经高阶调制的数据被加载到不同的子载波(频率)，多个接入用户使用不同的子载波，因此易于通过不同频率区分不同的用户。当采用频分多址接入时，子载波的分配和回收由发送端控制，合法用户不能接收其他用户频段的数据。但与其他通信方式一样，在非可信环境下可见光通信仍面临信息窃听问题。例如，在单个LED光源覆盖的照射区域内，当发散的光束照射多个用户时下行通信仍为广播方式，窃听者可以通过探测全部频段获取所有数据信息，有很大风险被窃听。对于可见光通信的上行通路，由于采用无线或者可见光、红外等通信方式，上行通道也易于被截取或欺骗，异构网络使得室内可见光通信的安全性更加难以保障。综上，有必要对可见光通信系统加以必要保护，保证多用户接入时的信息安全。

发明内容

针对可见光通信系统中多用户接入时潜在的信息安全问题，本发明的目的在于提供一种可见光保密通信系统及加密方法，通过在频分多址系统中为用户动态分配不同子载波，并为每个用户的加载数据采用OCT(正交循环变换，orthogonal circulant transform)预编码，使同一LED覆盖区域中不同用户的频率相互隔绝且数据整体加密，保证多用户接入时的信息安全。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种可见光保密通信系统，包括可见光信号发送端、可见光信号接收端，其特征在于，所述可见光信号发送端包括：

信号映射模块，用于将用户的待发送数据bit按调制格式分组映射成不同的数据符号；

信号加载模块，根据收发两端约定的子载波位置和数量将待发送数据符号填入OFDM帧，用户子载波分配的位置由子载波动态分配模块决定；

子载波动态分配模块，用于决定用户使用的子载波位置和数量，并通过保密通信与接收端协调一致，子载波动态分配模块接收用户带宽请求，分配适当数量的子载波用于传递用户数据，每次传输占用不同的子载波，子载波分配的信息经过加密后，通过保留信道传递到接收端，指示接收端的信号抽取模块提取出属于该用户的数据；

OCT预编码模块，用于将待发送数据符号乘以对应长度的OCT矩阵实现OCT预编码；

均衡和滤波模块，根据已知可见光信道特性对频域数据进行预均衡和滤波整形；

IFFT模块，用于完成IFFT变换，将所述OFDM从频域变换到时域；

并串转换模块，用于将时域上的数据块变换成串行数据流；