【摘要】：隨著光層傳輸、交換和組網(wǎng)新技術(shù)的快速發(fā)展,光通信的傳輸速率和傳輸距離大幅度提升,光網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的開放能力也顯著增強(qiáng)。然而,現(xiàn)有的光纖通信系統(tǒng)并不具備安全性,光纖傳輸過程基本處于非設(shè)防狀態(tài),可直接從光纜或者光放大器處竊聽光信號并分析截獲所攜帶的數(shù)據(jù)信息。由于物理層安全威脅及影響日益突出,同時(shí)以計(jì)算復(fù)雜性為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)密碼體制已無法應(yīng)對來自量子計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大破解能力,光通信中傳輸?shù)男畔?nèi)容未來將面臨“被透明、被復(fù)制、被篡改”的窘境。本論文中微元信號引入噪聲傳輸機(jī)理以光通信物理層加密技術(shù)為基礎(chǔ),采用多種方式的光信號處理和電信號處理手段,實(shí)現(xiàn)集加密和隱藏功能于一體的光通信物理層安全方案,為滿足傳輸長距離、安全高強(qiáng)度的需求提供了可靠保障。本文主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)本文基于光通信物理層安全傳輸領(lǐng)域的新理論微元,即在光纖信道傳輸時(shí)由于噪聲影響能夠判決的最細(xì)微的信號狀態(tài)。詳細(xì)分析了大規(guī)模多維多階調(diào)制技術(shù)下,通過'維'和'階'來進(jìn)行信號狀態(tài)劃分并利用噪聲進(jìn)行信號隱藏的安全信號模型。最后闡述了微元噪聲加密后信號的發(fā)送和安全判決接收的過程。(2)詳細(xì)分析了 RS碼和LDPC碼的編譯碼算法,并在高斯白噪聲信道下,對傳統(tǒng)QPSK信號和微元噪聲加密后的超高階QAM信號經(jīng)過兩種編碼糾錯(cuò)后的誤碼率進(jìn)行了性能仿真,選擇了一種適合于微元噪聲加密相干光通信系統(tǒng)的前向糾錯(cuò)編碼。(3)參與搭建了微元噪聲加密相干光傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺,在200km標(biāo)準(zhǔn)單模光纖中進(jìn)行了微元噪聲加密后的光信號傳輸實(shí)驗(yàn),并對長距離傳輸后信號的質(zhì)量和安全性進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:由于LDPC碼優(yōu)越的糾錯(cuò)性能,光信號即使經(jīng)過長距離傳輸后仍具有很低的誤碼率;系統(tǒng)在有竊聽的情況下,經(jīng)過微元噪聲加密后的光信號仍具有很好的安全性。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.1
【圖文】：

獨(dú)特的調(diào)制和解調(diào)技術(shù)，是各類光通信物理Ｍ安全解決方案的關(guān)鍵所在。在逡逑發(fā)送端進(jìn)行調(diào)制過程，即利用基帶的數(shù)字信息去控制光載波物理參數(shù)的變化來完逡逑成信息的加載，將形成的己調(diào)信號在光纖中進(jìn)行傳輸。在接收端進(jìn)行解調(diào)過程，逡逑即從已調(diào)光佑號屮恢復(fù)出所攜帶的數(shù)字信息。調(diào)制的主要方式包括幅度調(diào)制、頻逡逑率調(diào)制和相位調(diào)制等�！拔⒃成洌日{(diào)制技術(shù)”和“微元映射－相位調(diào)制技術(shù)”逡逑是一維多階調(diào)制技術(shù)，具體示意圖如下圖２－２和圖２－３所示：逡逑２－電平邐４－電平邐８－電平邐１６－電平逡逑不考慮邐理想逡逑光噪聲邐ｔｔ號態(tài)逡逑超階信號態(tài)逡逑被哚聲淹沒逡逑：ｒｒ￣：ＴＴ邐，逡逑．ｆｆ？加嗓聲逡逑光噪聲邐、哥★逡逑：：邋．．．邋＿逡逑

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理表征的精細(xì)刻畫，提高量化精度，還研究了多維域微元化調(diào)制解調(diào)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)逡逑調(diào)控維度由單一的幅域或相域延展到幅域加相域。本文目前采用的微元映射調(diào)制逡逑技術(shù)，同時(shí)包括了幅度和相位兩個(gè)維度的多階變化，如圖２－４所示。逡逑４ＱＡＭ邐１６ＱＡＭ邐６４ＱＡＭ邐２５６ＱＡＭ逡逑３邐＾邐公．廣邐４名＇．？；以赍條頌炔逸客逡逑ｔ，邋ｐ邋ｃ．：邋ｔ．ｖ邋ｒ；邋＆？，．》，？必扢於邋ｉｔ邋杏戙，逡逑々S茫矗溴義希掊危В衛(wèi)杌酰ｅ危駑�？．指C馘危峰危笙踴鮶1？嗡＃逡逑ｗ邐ｗ逡逑不逡逑止ｎ思：＊＝邐，邐？＇邋？逡逑＾邐ｍｅ邐？邐＃４？邐傷欲＃？＞？＞ｗｅ嫌？？金％淲嫌＃？逡逑？邐Ｉ邋＃邐S脼簦粵1泰邐＾邋＾邐＾邐＾邐ｚｔｍｕｕｔｉｔｔｍ逡逑：：：：：：：：逡逑圖２－４邋ＱＡＭ微元|廡灣義銜⒃肷用芄饌ū督枰蕕餒ハ⒂成淶餃斯婺Ｎ⒃刺占�，借助噪辶x仙魑婊母扇旁�，变痪忴r厥導(dǎo)視雍諾奈錮磣刺�，栽rＵ嫌行畔⒏咚俾叔義洗淶耐保瞇諾潰斡性肷峁┪鏘址闌つ芰�，翘N(yùn)皆誆徽莆輾⑺頭膠禿襄義戲ń郵輾焦蠶砘那榭魷攣薹ɑ竦茫淼厘導(dǎo)蝕淶模媯媯橄ⅲ災(zāi)�？，’}低晨骨藻義咸⒖怪胤擰⒖垢扇諾勸踩芰�。辶x希玻保澄⒃肷用芐藕諾姆⑺禿徒郵斟義銜錮聿鬮⒃用懿捎么蠊婺６轡嘟椎髦萍際

本文編號：2802388