基于制造技术

本发明专利技术涉及一种基于

【技术实现步骤摘要】
基于FRFT的DFMA
‑
PON光信号安全性增强系统


[0001]本专利技术属于光通信加密
，涉及一种基于
FRFT
的
DFMA
‑
PON
光信号安全性增强系统
。

技术介绍

[0002]数字滤波多址接入无源光网络
(Digital Filtering Multiple Access
，
DFMA
‑
PON)
，带宽分配灵活简单
、
具有良好的兼容性
、
成本低等优点，很可能适用于
5G
前传的解决方案之一
。
然而
DFMA
‑
PON
系统存在着巨大的安全威胁，比如在下行方向上以广播形式向所有用户发送信息的过程中存在光纤和分束器被窃听干扰的危险等，尽管目前存在很多的密码学信息加密技术，但是窃听方能够利用被窃听的光信号完全恢复出加密数据，并且随着量子计算机的发展，使得数据被暴力破解可能性大大提高，因此，亟需一种性能强大的
DFMA
‑
PON
物理层加密方法提升
DFMA
‑
PON
的安全性
。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于
FRFT
的
DFMA
‑
PON
光信号安全性增强系统，
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种基于
FRFT
的
DFMA
‑
PON
光信号安全性增强系统，包括光信号发送端
、
光纤信道和光接收端；所述光信号发送端包括：
DFMA
‑
TX
模块
、
马赫增德尔调制器
(Mach Zehnder Modulator
，
MZM)、FRFT
模块；所述光接收端包括依次连接的
IFRFT
模块
、
掺铒光纤放大器
(Erbium
‑
doped Optical Fiber Amplifier
，
EDFA)、DFMA
‑
RX
模块；
[0006]所述
DFMA
‑
TX
模块包括：信号生成模块
、
上采样模块
、
数字正交成型滤波器
(Shaping Filter
，
SF)、
数模转换器
(Digital to Analog Converter
，
DAC)
；
[0007]所述
DFMA
‑
RX
模块包括光电探测器
、
模数转换器
(ADC)、
数字正交匹配滤波器
(Matching Filter
，
MF)、
下采样模块和接收端信号处理；
[0008]其中，
SF
滤波器对和数字正交匹配滤波器
MF
滤波器是基于希尔伯特变换对
(Hilbert pair)
构造的正交滤波器对，用以保证严格正交，包含两种数字滤波器类型，分别为同相滤波器和正交滤波器；
[0009]所述
FRFT
模块和
IFRFT
模块是利用相位调制模块
+
色散介质
+
相位调制模块实现的；
[0010]在光信号发送端，每个子信道中首先对原始数据进行编码调制，随后进行在相邻的数据样本之间插入
M
‑1个零的操作，实现对调制信号的
M
倍上采样，再进行数字正交成型滤波；最后在数字域进行相加后通过数模转换器，输出信号进行电光变换单元调制到光载波上传输，光信号再进入
FRFT
完成时频域的扰乱；在光接收端进行上述逆操作，经过
IFRFT
模块后，对接收到信号进行对应的数字正交匹配滤波，并对每
M
个数据样点取1个值来进行对应的下采样，最后解编码调制；
[0011]上述编码调制和解码调制过程中，需对滤波输出信号的开始截取位置进行处理，以及对数字滤波器相位处理
。
[0012]进一步，对滤波输出信号的开始截取位置进行处理，具体包括：在成型滤波器和匹配滤波器按照截断处理机制预先设定好开始截取的位置，同时采用
Y
‑
00
加密协议对原始比特数据和数字滤波器进行高阶映射加密处理
。
[0013]进一步，基于
Y
‑
00
加密协议的高阶映射加密处理，具体包括：采用的线性移位寄存器作为
Y
‑
00
加密中的密钥扩展方式，即将生成的长密钥流和原始明文序列均等分为
N
组，按照以下公式的加密函数生成密文信号；再将生成的密文信号用作
DFMA
‑
PON
系统中的发送端传输数据进行后续操作；
[0014][0015]其中，
D
为四进制明文数据，
E
为生成的密文，
Pol(B)
是根据密钥基
B
的奇偶性取不同的值，密钥基为奇数，取值为1，反之则为
0。
[0016]进一步，对数字滤波器相位处理，即数字滤波器随机相位满足：
[0017][0018][0019]其中，为
I
子带数字正交成型滤波器对应的随机相位，为
I
子带数字正交匹配滤波器对应的随机相位，为
Q
子带滤波器数字正交成型滤波器对应的随机相位
。
[0020]进一步，将光强度调制后的信号经过
FRFT
模块，其由三部分来实现的，即令输入信号与一个线性啁啾信号相乘来实现平方相位调制，再将调制后的信号与另一个与时间二次方成正比的相位因子做卷积，最后将上一步的输出信号再次与第一种中完全相同的二次相位项做叠加，完成两次啁啾相位调制，实现输入光信号的分数阶傅里叶变换，通过
FRFT
可调节的参量
p
控制信号的时频域混乱程度
。
[0021]本专利技术的有益效果在于：本专利技术利用
Y
‑
00
协议和新设计的滤波器参数完成对源信号和数字滤波器的多维加密，再将光信号进行
FRFT
处理，不仅在一定程度上增强了整个系统的安全性，可以抵抗窃听方恶意窃取，并且没有过多增加原有系统
DSP
的复杂性，系统也不需要额外引入一些大的代价，具体体现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
FRFT
的
DFMA
‑
PON
光信号安全性增强系统，其特征在于：包括光信号发送端
、
光纤信道和光接收端；所述光信号发送端包括：
DFMA
‑
TX
模块
、
马赫增德尔调制器
MZM、FRFT
模块；所述光接收端包括依次连接的
IFRFT
模块
、
掺铒光纤放大器
EDFA、DFMA
‑
RX
模块；所述
DFMA
‑
TX
模块包括：信号生成模块
、
上采样模块
、
数字正交成型滤波器
SF、
数模转换器
DAC
；所述
DFMA
‑
RX
模块包括光电探测器
、
模数转换器
ADC、
数字正交匹配滤波器
MF、
下采样模块和接收端信号处理；其中，
SF
滤波器对和数字正交匹配滤波器
MF
滤波器是基于希尔伯特变换对构造的正交滤波器对，用以保证严格正交，包含两种数字滤波器类型，分别为同相滤波器和正交滤波器；所述
FRFT
模块和
IFRFT
模块是利用相位调制模块
+
色散介质
+
相位调制模块实现的；在光信号发送端，每个子信道中首先对原始数据进行编码调制，随后进行在相邻的数据样本之间插入
M
‑1个零的操作，实现对调制信号的
M
倍上采样，再进行数字正交成型滤波；最后在数字域进行相加后通过数模转换器，输出信号进行电光变换单元调制到光载波上传输，光信号再进入
FRFT
完成时频域的扰乱；在光接收端进行上述逆操作，经过
IFRFT
模块后，对接收到信号进行对应的数字正交匹配滤波，并对每
M
个数据样点取1个值来进行对应的下采样，最后解编码调制；上述编码调制和解码调制过程中，需对滤波输出信号的开始截取位置进行处理，以及对数字滤波器相位处理
。2.
根据权利要求1所述的基于
FRFT
的
DFMA
‑
PON<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞，杨頔，张琦涵，巩小雪，张天天，
申请(专利权)人：李瑞，
类型：发明
国别省市：