發(fā)布時間：2020-08-08 16:25

【摘要】：光纖通信技術(shù)由于具有高速率、大容量、低損耗等優(yōu)點,在其誕生的50多年里逐漸成為全球數(shù)字通信的骨干,為人類提供了高可靠的信息傳輸服務(wù)。與此同時,隨著終端用戶對寬帶業(yè)務(wù)需求的不斷增長,光纖通信系統(tǒng)中引入了頻譜利用率高、抗色散能力強等優(yōu)點的正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù),并將基于OFDM的光纖通信技術(shù)應(yīng)用到下一代無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)系統(tǒng)中,引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛研究。然而,在實際的PON傳輸系統(tǒng)中,由于其所具有的廣播特性使得數(shù)據(jù)在傳輸過程中極易遭到非法竊取,從而威脅用戶的信息安全。與此同時,OFDM信號的高峰均功率比(PAPR)使光電器件無法保證始終工作在線性區(qū)域,使信號的幅度和相位產(chǎn)生非線性失真,大幅降低了傳輸系統(tǒng)的性能。混沌映射所特有的隨機性、初值敏感性等特征可有效與數(shù)據(jù)加密算法結(jié)合,實現(xiàn)信息的安全傳輸。因而,基于混沌的數(shù)據(jù)加密與PAPR降低算法作為OFDM-PON系統(tǒng)的安全傳輸方案,可同時實現(xiàn)OFDM-PON系統(tǒng)的安全傳輸與性能提升。為此,本文針對如何同時實現(xiàn)OFDM-PON系統(tǒng)中基于混沌映射的數(shù)據(jù)加密與PAPR降低算法展開了研究。首先通過理論和仿真分析了基于混沌映射的密鑰空間擴展算法、PAPR降低與數(shù)據(jù)加密結(jié)合算法、抗選擇明文攻擊和密鑰保護算法的可行性。然后通過實驗驗證上述方案在OFDM-PON系統(tǒng)中的傳輸特性。主要包括以下幾個部分的內(nèi)容:(1)首先介紹了 OFDM-PON和混沌加密的研究意義和背景、基本原理以及部分關(guān)鍵技術(shù),詳細闡述了 OFDM-PON系統(tǒng)中混沌加密與PAPR降低的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。(2)研究了 OFDM-PON系統(tǒng)中基于混沌映射的密鑰空間擴展加密算法:針對OFDM-PON系統(tǒng)物理層數(shù)據(jù)加密的密鑰空間小易遭受暴力攻擊的問題,利用混沌映射所獨有的特性,充分置亂OFDM時頻域與導(dǎo)頻位置信息以獲取較大的密鑰空間,可有效抵抗暴力攻擊并增強系統(tǒng)安全性,通過速率為1OG/s的OFDM-PON傳輸實驗驗證了兩種算法的可行性。(3)研究了 OFDM-PON系統(tǒng)中基于混沌映射的數(shù)據(jù)加密與PAPR降低結(jié)合算法:在OFDM-PON系統(tǒng)中將混沌映射與離散傅里葉變換(DFT)矩陣和格雷互補序列這兩種傳統(tǒng)的PAPR降低算法相結(jié)合,在降低OFDM信號PAPR的同時,對DFT矩陣和格雷序列進行加密,實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全傳輸與系統(tǒng)性能提升。通過速率為1OG/s的OFDM-PON系統(tǒng)實驗驗證了混沌DFT矩陣與混沌格雷互補加密算法的實際可行性。(4)研究了 OFDM-PON系統(tǒng)中基于混沌的抗選擇明文攻擊與密鑰保護算法:為有效防止攻擊者以選擇明文攻擊的方式竊取數(shù)據(jù),在OFDM-PON系統(tǒng)中提出一種非線性動態(tài)加密算法以抵抗選擇明文攻擊。同時為了防止非法攻擊者竊取混沌映射密鑰破解加密系統(tǒng),基于混沌映射改進拉格朗日密鑰保護算法從而實現(xiàn)加密系統(tǒng)的密鑰保護,并通過速率為10G/s的OFDM-PON傳輸實驗驗證了抗選擇明文攻擊與混沌拉格朗日密鑰保護算法的可行性。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.5;TN918.4
【圖文】：

逡逑種狀態(tài)。圖１．１分別給出了邋４－ＱＡＭ、１６－ＱＡＭ、３２ＱＡＭ和６４－ＱＡＭ星座圖。逡逑＇邐７１邐３Ｐ￣￣；邐；￣￣ｒ逡逑２逡逑￡邐２邋１邋４邐＋邐４逡逑Ｉ邋0■邐■邋Ｉ邋0？逡逑（０邐０５逡逑＾邐＾－１邋？邐？邐？逡逑－２逡逑１邋？邋？邐－３逡逑－１邐０邐１邐－３－２－１０邐１邐２邐３逡逑Ｉｎ－Ｐｈａｓｅ邐Ｉｎ－Ｐｈａｓｅ逡逑（ａ）４ＱＡＭ邐（ｂ）１６ＱＡＭ逡逑５邋ｒ邋？邐？邋￣￣１＂＂＂？邐？邋ｉ邋８邐１邐１邐１邐：逡逑？邐？？？？？？？逡逑６逡逑３邋－？邐？邐？邐？邐？邐？－邐？？？？？？？？逡逑４邋？逡逑？邐？？？？？？？逡逑■２邐Ｂ邐？？？？？？？？逡逑Ｉ邐Ｉ邐0■逡逑？邐？邐？邐？邐？．邐！邋？？？？？？？？逡逑0邐Ｏ邐－２邋■逡逑？邐？？？？？？？逡逑－３邋？邐？邐？邐？邐？邐？邐＂＂？？？？？？？？逡逑－６邋■逡逑－ｓｉ．邋？…？．］逡逑－５邐－３邐－１邐－５邐０邐５逡逑Ｉｎ－Ｐｈａｓｅ邐Ｉｎ－Ｐｈａｓｅ逡逑（ｃ）３２ＱＡＭ邐（ｄ）６４ＱＡＭ逡逑圖邋１．１４ＱＡＭ，邋１６ＱＡＭ，邋３２ＱＡＭ，邋６４ＱＡＭ邋星座圖逡逑（２）導(dǎo)頻插入技術(shù)逡逑ＯＦＤＭ－ＰＯＮ系統(tǒng)中數(shù)據(jù)經(jīng)由發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩藭r，由于信道中噪聲的影響，接收信號逡逑需要經(jīng)過信道估計才能被完整的解調(diào)恢復(fù)。基于導(dǎo)頻的時頻域信道估計能夠有效降低多徑衰逡逑落對信號帶來的影響能最大限度擬合信道響應(yīng)，從而恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)。下面給出ＯＦＤＭ逡逑系統(tǒng)中基于時頻域的幾種信道估計

逡逑圖１．２給出了邋ＯＦＤＭ信號中基于時域內(nèi)插的塊狀導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)，塊狀導(dǎo)頻在時間軸上以等時逡逑間間隔插入一個ＯＦＤＭ信號作為導(dǎo)頻，且時間間隔符合抽樣定理，即某個時間點上傳輸?shù)男佩义咸柧鶠閷?dǎo)頻信號［ｂ＿ｍ］。由塊狀導(dǎo)頻的特性可知，等時間間隔插入導(dǎo)頻的方式只適用于相鄰符逡逑號間傳輸函數(shù)變化較小的慢衰落信道。本文中基于信道的估計算法均采用塊狀導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)。逡逑２）梳狀導(dǎo)頻逡逑個逡逑

本文編號：2785807