[发明专利]一种基于星座扰动的少模P比特高安全传输方法

说明书

本发明是一种基于星座扰动的少模P比特高安全传输方法，首先对将数据映射到三维空间，并且在三维空间上进行概率成形处理，然后对三维星座进行保留概率成形特性的旋转，实现对数据的第一层加密。接着在信号频域上进行第二次加密，通过对OFDM系统中的每一个子载波进行扰动掩盖，进一步加强系统的安全性。加密算法是基于陈氏混沌系统产生扰动因子，在数字信号处理阶段对数据进行加密。该方法在概率成形的基础上，利用陈氏混沌系统对通信星座与子载波进行扰动，在降低系统平均发射功率与提高频谱效率的同时，实现高安全加密。与传统的传输方案相比，具有低能耗、易实行、高效率等多种优势，能很好的利用在P比特传输系统中。

技术领域

本发明涉及P比特传输技术领域，具体的说是一种基于星座扰动的少模P比特高安全传输方法。

背景技术

近年来，由于信息技术的高速发展，数据通信带宽也呈爆炸式增长，据统计，光纤通信网络带宽每年以20%~40%的速率持续增长，高质量、高速率的信息传输已经成为人们最急切的需求之一。并且随着即将普及的5G网络，通信领域将更为广泛，有更多的新空间需要拓展，更多的新业务将被开发。这些都使得通信技术对频谱速率、用户体验速率、峰值速率等指标的要求越来越高。为了落实“宽带中国”战略实施，突破当前光网络传输容量极限，最大限度提升传输容量和频谱效率，提升我国在超大容量光传输系统领域的技术水平，P比特级光传输系统的研究势在必行。

正如我们所知的，采用空分复用（SDM）系统来增加并充分利用空间维度是进一步提高光纤通信容量的唯一手段。其中，模分复用（MDM）技术由于少模光纤技术的成熟，被广泛使用在SDM系统中。模分复用的原理是利用少模光纤中有限的正交模式，将信息在不同的信道中进行传输，从而使通信系统的容量得到极大的提升。并且近年来，正交频分复用(OFDM)技术由于其高效的抗光纤色散能力、显著的系统灵活性，得到了广泛的应用，目前通过在OFDM系统中结合MDM技术已经实现了T比特以及P比特级的光传输系统。

此外，概率成形（PS）技术由于其可以增加频谱效率以及降低平均发射功率的能力，近年来受到广泛的关注。与传统的均匀分布的星座映射不同，PS技术以非等概率分布来发送信号点，发射所需能量较低的内圈星座点以更高的概率映射，而发射能量较高的外圈星座点的映射概率较低，从而使星座图呈非均匀分布，因此可以降低整体的发射功率。

而随着生活的信息化，通信数据的安全性也得到越来越多的关注。在部分通信过程中，由于信息的特殊性，对数据进行加密是至关重要的步骤。数据加密技术是指利用相关的算法将明文信息转换为密文进行传输的技术，发送端或者接收端共享密钥实现对数据的加密以及解密。其中，混沌加密算法由于其高敏感性以及结果确定等特征，被认为是一种很有前途的加密方案。并且由于在OFDM系统中，在数字信号处理模块就可以完成信号的产生、调制等过程，这为在数字信号处理的过程中利用混沌加密技术来提高OFDM系统的安全提供了可行性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于星座扰动的少模P比特高安全传输方法，该方法将混沌加密算法与概率成形技术相结合，在保留概率成形的特性的同时，实现对信息的加密。并且通过对OFDM系统中子载波进行扰动，进一步进行加密，在基于MDM-OFDM的P比特传输系统中实现超大数据量的高安全传输。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于星座扰动的少模P比特高安全传输方法，其特征在于：

步骤1，初始数据通过奇信道和偶信道中两个频率差为的激光器利用光频梳技术产生间隔为的光频梳后输出，再通过耦合器交织再一起，形成频率间隔为的密集光载波；

步骤2，通过分束器将光分为N路，再将每一路通过分束器二次分光成M路，分别通过不同距离的光纤使光信号互不相关后，进行OFDM编码调制的同时进行加密；

步骤3，调制完成后对M路光信号进行模分复用，并通过光纤输出；