[发明专利]一种5G网络中随机数加密的多址无源光网络

说明书

本发明5G网络中随机数加密的多址无源光网络，包括：发送端包括j路结构，每路中，信号发生器与映射器相连，映射器连接两个加法器，两加法器间连接随机数发生器，加法器通过乘法器后连接第二加法器，第二加法器通过串并变换器的N个端口连接IFFT变换器，IFFT变换器j×N个端口连接并串变换器，并串变换器依次通过滤波器、循环前缀导入器、直流偏置器、光电调制器连接EDFA；EDFA依次通过光电检测器、直流偏置器、去导频循环前缀器、滤波器连接串并变换器，串并变换器j×N个端口连接FFT变换器，FFT变换器连接j路结构，每路中，FFT变换器N个端口连接并串变换器，并串变换器连接两乘法器，乘法器依次通过积分器、减法器后连接映射器，两减法器间连接随机数发生器。

技术领域

本发明属于5G网络中保密通信与信息安全技术领域，具体涉及一种5G网络中随机数加密的多址无源光网络。

背景技术

5G网络充分利用了频带资源，其用到的正交频分复用(OFDM)是一种利用互相正交的多子载波技术，首先将信息进行正交幅度调制(M-QAM)或者相移键控(M-PSK)调制，再调制到各个子载波上，将信号映射成复数符号，利用逆向快速傅里叶变换(IFFT)将信号变成时域信号，加上导频以及循环前缀。在接收端，去掉导频以及循环前缀，利用快速傅里叶变换(FFT)，将接收的信息转换成频域信息，再利用相干解调以及映射关系，解调出原始信息。OFDM与传统的FDM(频分复用)相比，能充分利用频率资源，并且能消除多径效应带来的符号间干扰。但在现有技术中，还存在着通信安全问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种5G网络中随机数加密的多址无源光网络。本发明的创新之处在于，利用混沌产生随机数，将该随机数与QAM调制产生的符号进行相加，以此对QAM产生的符号进行加密，再调制到各个子载波上，利用逆向快速傅里叶变换(IFFT)将信号变成时域信号，这样，攻击者就不能直接恢复信息；在接收端，去掉导频和循环前缀，利用快速傅里叶变换(FFT)，将接收的信息转换成频域信息，再利用相干解调，恢复加密的符号，然后减去随机数，恢复出QAM调制所产生的符号以及映射关系，解调出传输的信息。

为了达到上述发明目的，本发明采取以下技术方案：

一种5G网络中随机数加密的多址无源光网络，包括：

发送端，包括j路结构，每路结构如下：信号发生器与第一映射器相连，第一映射器连接两个第一加法器，两个第一加法器之间连接第一随机数发生器，每个第一加法器各通过一个第一乘法器后连接第二加法器，第二加法器连接第一串并变换器，第一串并变换器通过N个端口连接到IFFT变换器，IFFT变换器j×N个输出端口连接第一并串变换器，第一并串变换器依次通过第一滤波器、循环前缀导入器、第一直流偏置器后连接光电调制器，光电调制器将电信号变成光信号并通过光纤连接到接收端的掺饵光纤放大器；

接收端的掺饵光纤放大器依次通过光电检测器、第二直流偏置器、去导频循环前缀器、第二滤波器连接第二串并变换器，第二串并变换器j×N个输出端口连接FFT变换器，FFT变换器连接j路结构，每路结构如下：FFT变换器N个端口连接到第二并串变换器，第二并串变换器连接两个第二乘法器，两个乘法器分别依次通过一个积分器、一个减法器后连接第二映射器，两个减法器之间连接有第二随机数发生器。

作为优选方案，所述随机数产生器由对应的混沌发生器产生的混沌序列通过量化产生，第一随机数产生器中的混沌发生器与第二随机数产生器的混沌发生器同步。

作为优选方案，在发送端，j路信号发生器产生信息序列mj传输到相应的映射器，根据格雷码的映射规则，将各种比特组合映射成x_j,y_j两个符号数据。

作为优选方案，在发送端，j路第一随机数产生器产生的随机数通过两个第一加法器分别与符号x_j,y_j相加，得到加密后的新符号x′_j,y′_j实现信息的加密。