[发明专利]高阶调制格式混沌保密通信方法

说明书

本发明提供了一种高阶调制格式混沌保密通信方法，包括高阶调制格式混沌保密信号的产生方法和解调方法。高阶调制格式混沌保密信号的产生方法包括：混沌激光的产生、光电探测、混沌加密、混沌掩盖、电光调制及偏振复用。高阶调制格式混沌保密信号的解调方法包括：同步混沌激光的产生、保密信号的相干检测及数字信号处理。本发明可在提升信号安全性的同时，实现多种高阶调制格式偏振复用保密信号的高速长距离传输。

技术领域

本发明涉及光通信领域，具体涉及一种高阶调制格式混沌保密通信方法。

背景技术

激光混沌具有类噪声特征、初始条件极为敏感、不可预测等特性，其在保密通信、高速物理随机数等领域存在重要应用。在激光混沌保密通信中可以利用混沌激光的类噪声特征通过混沌键控、混沌调制和混沌掩盖等方式实现信息的保密传输。目前，混沌掩盖的方式大多数在光域中将激光混沌信号和光信号直接叠加。如，2005年欧盟团队利用半导体激光器产生的激光混沌信号与1Gbit/s OOK光信号进行掩盖实现了120公里的保密传输(Nature,2005,vol.438,pp.343～346)。随后，于2010年将速率提升到了2.5Gbit/s(OpticsExpress,2010,vol.18,pp.5188-5198)。2010年法国团队利用光电振荡器产生的激光混沌信号与10Gbit/s OOK光信号进行掩盖实现了100公里的保密传输(IEEE Journal ofLightwave Technology,2010,Vol.28,pp.2688～2696)。之后，国内团队将速率提升到了30Gbit/s(Optics Letter,2018,Vol.43,pp.1323～1326)。这种光域掩盖方式要求混沌激光和信号光在掩盖的过程中必须保持偏振态正交才能在接收端实现信号的解密。这在一定程度上降低了系统的安全性。同时，这种方式只适用于简单的OOK调制格式和单一偏振态传输方式。因而，降低了系统的频谱利用率和传输速率(如目前最高传输速率为仅为30Gbit/s)。

因此，新的、可实现高阶调制格式并能采用偏振复用方式的混沌保密信号的产生和解调方法对增强系统安全强度、提升系统传输速率和频谱利用率等十分必要。

发明内容

为增强混沌通信的安全强度、提升系统传输速率和频谱利用率，本发明提供了一种高阶调制格式混沌保密通信方法。为实现本发明的目的，本发明方法如下：

一种高阶调制格式混沌保密通信方法，包括高阶调制格式混沌保密信号的产生方法和解调方法：

所述高阶调制格式混沌保密信号的产生方法包括：混沌激光的产生与光电探测、混沌加密、电光调制与偏振复用；

所述高阶调制格式混沌保密信号的解调方法包括同步混沌激光的产生与光电探测，保密信号的相干检测和数字信号处理；

高阶调制格式混沌保密信号的产生过程：混沌激光源产生两路混沌激光E_xc(t)和E_yc(t)。E_xc(t)与E_yc(t)经光电转换和相应处理后得到四路电域混沌信号C_xI(t)、C_xQ(t)、C_yI(t)和C_yQ(t)。然后，四路电域混沌信号与拟发送的电域信号i_xI(t)、i_xQ(t)、i_yI(t)和i_yQ(t)进行混沌掩盖，得到混沌掩盖后的电信号i'_xI(t)、i'_xQ(t)、i'_yI(t)和i'_yQ(t)：

i'_xI(t)＝C_xI(t)+i_xI(t)

i'_xQ(t)＝C_xQ(t)+i_xQ(t)