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专利号: 2022104880486
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种超正交电光混沌保密通信系统,其特征在于,包括:明文调制模块(1)、非线性变换模块(2)、超正交非线性变换模块(3)、无线激光通信信道(4)、混沌同步模块(5)、模数转换模块(6)、分段相关性解调模块(7);

所述明文调制模块(1)的输出端连接非线性变换模块(2)和超正交非线性变换模块(3)的输入端;

所述非线性变换模块(2)的输入端连接明文调制模块(1)和超正交非线性变换模块(3)的输出端,所述非线性变换模块(2)的输出端连接超正交非线性变换模块(3)和无线激光通信信道(4)的输入端;

所述超正交非线性变换模块(3)的其输入端连接明文调制模块(1)和非线性变换模块(2)的输出端,所述超正交非线性变换模块(3)的输出端连接非线性变换模块(2)和无线激光通信信道(4)的输入端;

所述无线激光通信信道(4)的输入端连接非线性变换模块(2)和超正交非线性变换模块(3)的输出端,所述无线激光通信信道(4)的输出端连接混沌同步模块(5)的输入端;

所述混沌同步模块(5)的输入端连接无线激光通信信道(4)的输出端,所述混沌同步模块(5)的输出端连接模数转换模块(6)的输入端;

所述模数转换模块(6)的输入端连接混沌同步模块(5),所述模数转换模块(6)的输出端连接分段相关性解调模块(7);

所述分段相关性解调模块(7)的输入端连接模数转换模块(6)的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种超正交电光混沌保密通信系统,其特征在于,所述明文调制模块(1)包括模拟明文信号(11)和正交明文电信号(12),所述模拟明文信号(11)的输出端连接非线性变换模块(2)的输入端,所述正交明文电信号(12)的输出端连接超正交非线性变换模块(3)的输入端。

3.根据权利要求1所述的一种超正交电光混沌保密通信系统,其特征在于,所述非线性变换模块(2)包括第一电光延时反馈回路(21)和第一电开关(22),所述超正交非线性变换模块(3)包括第二电光延时反馈回路(31)和第二电开关(32),所述第一电光延时反馈回路(21)的输入端连接第一电开关(22)和第二电开关(32)的输出端,所述第一电光延时反馈回路(21)的输出端连接第一电开关(22)的输入端;所述第一电开关(22)的输入端连接第一电光延时反馈回路(21)的输出端,所述第一电开关(22)的输出端连接第一电光延时反馈回路(21)和第二电光延时反馈回路(31)的输入端;所述第二电光延时反馈回路(31)的输入端连接第一电开关(22)和第二电开关(32)的输出端,所述第二电光延时反馈回路(31)的输出端连接第二电开关(32)的输入端;所述第二电开关(32)的输入端连接第二电光延时反馈回路(31)的输出端,所述第二电开关(32)的输出端连接第一电光延时反馈回路(21)和第二电光延时反馈回路(31)的输入端。

4.根据权利要求1所述的一种超正交电光混沌保密通信系统,其特征在于,所述无线激光通信信道(4)包括大气信道(41),所述混沌同步模块(5)包括第一同步模块(51)、第二同步模块(52)和参考信号同步模块(53),所述第一同步模块(51)的输入端连接无线激光通信信道(4)的输出端,所述第一同步模块(51)的输出端连接模数转换模块(6)的输入端,所述第二同步模块(52)的输入端连接无线激光通信信道(4)的输出端,所述第二同步模块(52)的输出端连接模数转换模块(6)的输入端,所述参考信号同步模块(53)的输入端连接无线激光通信信道(4)的输出端,所述参考信号同步模块(53)的输出端连接模数转换模块(6)的输入端。

5.根据权利要求1所述的一种超正交电光混沌保密通信系统,其特征在于,所述模数转换模块(6)包括时钟控制器(61)、模数转换器(62)、缓存器(63),所述时钟控制器(61)的输出端连接模数转换器(62)和缓存器(63),所述模数转换器(62)第一路输入端连接时钟控制器(61)的输出端;第二路输入端连接第一同步模块(51)的输出端,第三路输入端连接第二同步模块(52)的输出端,第四路输入端连接参考信号同步模块(53)的输出端;所述缓存器(63)的输入端连接时钟控制器(61)和模数转换器(62)的输出端,所述缓存器(63)的输出端连接分段相关性解调模块(7)的输入端。

6.根据权利要求1所述的一种超正交电光混沌保密通信系统,其特征在于,所述分段相关性解调模块(7)包括第一相关性解调模块(71)、第二相关性解调模块(72)和相关性大小对比模块(73),所述第一相关性解调模块(71)的输入端连接模数转换模块(6)的输出端,所述第二相关性解调模块(72)的输入端连接模数转换模块(6)的输出端,所述相关性大小对比模块(73)的输入端连接第一相关性解调模块(71)和第二相关性解调模块(72)的输出端。

7.一种超正交电光混沌保密通信方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一,发送端包含两路非线性延时反馈环路,一路明文信息信号控制激光器的电流驱动,使激光器的输出光强随明文规律发生强弱变化,另一路用正交的明文信息信号控制本支路激光器的电流驱动,使输出光强发生相反的强弱变化;

步骤二,经过偏振控制后,激光器发出两路偏振态正交的光信号,将两路信号注入电光调制器进行调制,输出新的二维混沌光信号互为超正交,且会随着明文信号加载以动态变化权重进行耦合,耦合信号即为加密的光混沌键控信号;

步骤三,接收端收到的加密信号被分为三路,一路信号作为参考信号直接进行预处理,另外两路信号分别通过不同的延时环路,稳定同步恢复二维扩频同步信号;

步骤四,将参考信号和二维同步信号分别进行分段相关性计算,相关性差值的值域上下限决定了解调的抗噪容限;

步骤五,重复步骤一至步骤四,实现超正交电光混沌保密通信。

8.根据权利要求6所述的一种超正交电光混沌保密通信方法,其特征在于,所述步骤二具体包括:

步骤(2.1)经过偏振控制后,第一路偏振光经过延时反馈和光电调制后,将输出的第一混沌电信号x1(t)分成等价的两路信号,分别驱动两路电光调制器;

步骤(2.2)第二路偏振光经过延时反馈和光电调制后,将输出的第二混沌电信号x2(t)分成等价的两路信号,分别驱动两路电光调制器的另一个驱动端口;

步骤(2.3)两路电光调制的输出光信号随着明文动态变化权重进行耦合,将耦合后的模拟混沌光信号作为加密信号,同时反馈到两路电光延时反馈回路;

步骤(2.4)发送光混沌键控加密信号,实现编码调制;

所述步骤三具体包括:

步骤(3.1)接收信号分为三路,第一路直接进行光电转换预处理操作,作为解调过程中的参考信号;

步骤(3.2)另外两路由与发送端设置相同的激光器驱动,经过与发送端相同的延时和电光调制后,在密文对称驱动下,可稳定同步恢复二维扩频信号;

步骤(3.3)将三路同步信号进行模数转换预处理,为相关系数对比计算做准备。

9.一种信息数据处理终端,其特征在于,所述信息数据处理终端用于实现权利要求7~

8任意一项所述的超正交电光混沌保密通信方法。

10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,当所述指令在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求7~9任意一项所述的超正交电光混沌保密通信方法。