自由空間光通信（FSO）是一種通過激光在無需光纖的情況下實現(xiàn)雙向信息傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)。它具有帶寬寬、保密性好、抗干擾性強、無需頻率申請、體積小、功耗低等特點。盡管FSO通信系統(tǒng)有較高的安全性,但波束溢出還是會威脅到通信的安全,在通信中采用混沌加密的方式可有效地提高系統(tǒng)的安全性。采用差分混沌鍵控（DCSK）的Gamma-Gamma湍流模型來提高FSO通信系統(tǒng)的安全性,推導(dǎo)了系統(tǒng)誤碼率的表達式。通過空間信道圖像數(shù)據(jù)的傳輸,對接收到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計直方圖、像素相關(guān)性和明文敏感性分析,結(jié)果表明系統(tǒng)具有很好的保密性能。 

【文章來源】：紅外與激光工程. 2020,49(S1)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

不同湍流條件下誤碼率與平均SNR的關(guān)系曲線(L=1000m)Fig.4RelationshipbetweenbiterrorrateandaverageSNR

紅外與激光工程第S1期www.irla.cn第49卷20200207-3圖1為不同湍流強度下Gamma-Gamma的概率密度函數(shù)。從圖中可以看出，在湍流強度滓R2的取值分別為0.3、1.2、4.2三種不同情況下Gamma-Gamma信道概率密度函數(shù)，Rytov方差的值會影響“拖尾”，值越大拖尾就會越長，在弱湍流的區(qū)域，Gamma-Gamma模型非常接近于高斯分布。圖1不同湍流強度下Gamma-Gamma的概率密度函數(shù)Fig.1Gamma-Gammaprobabilitydensityfunctionunderdifferentturbulenceintensities1.2差分混沌移位鍵控模型在差分混沌移位鍵控(DCSK)系統(tǒng)中，將傳輸?shù)男盘柗殖蓛刹糠�，分別是參考信息段和信息承載段，原始的信息經(jīng)過調(diào)制以后再由位于參考段的混沌序列生成的載波進行擴頻處理，再經(jīng)過延遲半個周期進行傳輸，這樣在接收端就可以不再進行混沌同步，這么做的目的就是為了適應(yīng)各種各樣復(fù)雜的通信環(huán)境，并且能夠具有很好的抵抗噪聲的能力[6]。DCSK系統(tǒng)的基本調(diào)制原理如圖2所示。圖2DCSK調(diào)制原理框圖Fig.2BlockdiagramofDCSKmodulationDCSK系統(tǒng)解調(diào)原理框圖如圖3所示。圖3DCSK解調(diào)原理框圖Fig.3BlockdiagramofDCSKdemodulationprinciple圖2~3為DCSK系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)原理圖。假設(shè)傳輸?shù)谝粋�符號，在系統(tǒng)的發(fā)送端，先將一個信號周期Tb分成兩個時隙，第一個時隙用來做參考段，其作用是將混沌信號發(fā)生器產(chǎn)生的混沌序列x={x1,x2,…,xM茁}進行傳送，第二個時隙用來傳送調(diào)制后的數(shù)據(jù)，即信息承載段，此時如果發(fā)送數(shù)字信息是“1”時，后半段就成為參考混沌信號；反之如果

g.1Gamma-Gammaprobabilitydensityfunctionunderdifferentturbulenceintensities1.2差分混沌移位鍵控模型在差分混沌移位鍵控(DCSK)系統(tǒng)中，將傳輸?shù)男盘柗殖蓛刹糠�，分別是參考信息段和信息承載段，原始的信息經(jīng)過調(diào)制以后再由位于參考段的混沌序列生成的載波進行擴頻處理，再經(jīng)過延遲半個周期進行傳輸，這樣在接收端就可以不再進行混沌同步，這么做的目的就是為了適應(yīng)各種各樣復(fù)雜的通信環(huán)境，并且能夠具有很好的抵抗噪聲的能力[6]。DCSK系統(tǒng)的基本調(diào)制原理如圖2所示。圖2DCSK調(diào)制原理框圖Fig.2BlockdiagramofDCSKmodulationDCSK系統(tǒng)解調(diào)原理框圖如圖3所示。圖3DCSK解調(diào)原理框圖Fig.3BlockdiagramofDCSKdemodulationprinciple圖2~3為DCSK系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)原理圖。假設(shè)傳輸?shù)谝粋�符號，在系統(tǒng)的發(fā)送端，先將一個信號周期Tb分成兩個時隙，第一個時隙用來做參考段，其作用是將混沌信號發(fā)生器產(chǎn)生的混沌序列x={x1,x2,…,xM茁}進行傳送，第二個時隙用來傳送調(diào)制后的數(shù)據(jù)，即信息承載段，此時如果發(fā)送數(shù)字信息是“1”時，后半段就成為參考混沌信號；反之如果發(fā)送數(shù)字信息是“-1”的時候，后半段的內(nèi)容就將參考混沌信號取反，以此類推，用數(shù)學(xué)表達式說明發(fā)送端發(fā)送第k個符號，如公式(9)所示：sk=xkk=1,2,…,M茁blxk-Mk=M茁+1,M茁+2,…,2M茁茁(9)這里以高斯白噪聲為例，如果系統(tǒng)傳輸時經(jīng)過高斯白噪聲信道，接收端收到的即為：rk=xk+灼kk=1,2,…,M茁blxk-M+灼kk=M茁+1,M茁+2,?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于矢量分解和相位剪切的非對稱光學(xué)圖像加密[J]. 郭媛,敬世偉,許鑫,魏連鎖.  紅外與激光工程. 2020(04)
[2]基于柱面衍射和彩色空間轉(zhuǎn)換的單通道彩色圖像加密[J]. 常柯明,陳葉,王瑩,王君.  紅外與激光工程. 2018(06)
[3]Gamma-Gamma大氣湍流中部分相干光通信系統(tǒng)性能研究[J]. 吳君鵬,劉泉,于林韜.  紅外與激光工程. 2017(03)
[4]基于激光散斑和Henon映射的圖像加密方法[J]. 賀鋒濤,張敏,白可,孫力.  紅外與激光工程. 2016(04)
[5]部分相干光在大氣湍流中的光束擴展及角擴展[J]. 柯熙政,王婉婷.  紅外與激光工程. 2015(09)
[6]MIMO多徑衰落信道下的多載波混沌鍵控混沌通信[J]. 王世練,胡登鵬,張智力,盧樹軍.  國防科技大學(xué)學(xué)報. 2015(02)
[7]基于相位截斷的非對稱加密系統(tǒng)安全性的分析與改進[J]. 丁湘陵,崔永忠.  激光雜志. 2013(02)
[8]QDRTD單光子探測技術(shù)[J]. 王紅培,王廣龍,邱鵬,高鳳岐,陳建輝.  紅外與激光工程. 2012(10)



本文編號：3208334