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专利号: 2020105464188
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于Kramers-Kronig接收机的光直接检测系统及高可靠通信方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:在系统发送端,将图片作为发送的信源,先将图片的范围为0-255的像素值转化为8位的二进制数;

S2:将所述的8位二进制数转变为一串二进制比特流;

S3:对二进制比特流进行双混沌序列加密;

S4:采用OFDM调制技术与加密后的数据相结合;

S5:通过马赫曾德尔调制器MZM进行光调制得到光信号,发送到接收端;

S6:接收端通过光电二极管对光信号进行直接检测,将其转换为电信号;

S7:利用Kramers-Kronig接收机对得到的电信号进行SSBI消除,再进行电域的信号恢复与处理。

2.根据权利要求1所述的基于Kramers-Kronig接收机的光直接检测系统及高可靠通信方法,其特征在于:步骤S3中所述的双混沌序列加密,包括以下内容:利用两个不同的混沌序列分别对图像奇数位置的像素点和偶数位置的像素点进行加密,如果该像素点位置是奇数,则利用第一个混沌序列进行加密;如果该像素点位置是偶数,则利用第二个混沌序列进行加密。

3.根据权利要求2所述的基于Kramers-Kronig接收机的光直接检测系统及高可靠通信方法,其特征在于:步骤S3中,采用双混沌序列加密方式对图像数据进行加密,令函数f(x)的函数值呈现出混沌状态,函数f(x)在闭区间I上满足如下情况:(1)f的周期点的周期没有上界;

(2)闭区间I上存在不可数子集R,而且满足:

①对任意x,y∈R,当x≠y时有:

②对任意x,y∈R,有:

③对任意x∈R和f的任一周期点y,有:

混沌加密是利用混沌映射表达式迭代产生序列值,将这些序列值作为密钥,而这些密钥呈现无规律性,混沌映射表达式为:xn+1=μxn(1-xn)                  (4)式中,0<μ≤4;0<x<1;xn∈[0,1]。

4.根据权利要求3所述的基于Kramers-Kronig接收机的光直接检测系统及高可靠通信方法,其特征在于:步骤S3中所述双混沌序列加密还包括:将产生的每个混沌值乘以一个较大的数,然后将这个混沌值对256取余数,保证与像素值进行异或时都是8位的二进制数。

5.根据权利要求1所述的基于Kramers-Kronig接收机的光直接检测系统及高可靠通信方法,其特征在于:步骤S4中所述OFDM调制包括星座映射、IFFT以及加CP。

6.根据权利要求1所述的基于Kramers-Kronig接收机的光直接检测系统及高可靠通信方法,其特征在于:步骤S6-S7中,接收端首先利用光电二极管对接收到的光场信息E(t)进行平方律探测,得到电场强度I=|E(t)|2,然后利用希尔伯特变换的原理,采用Kramers-Kronig接收机构造最小相位信号条件,利用强度信息还原出信号的相位信息,对信号进行重组,再进行信号的恢复处理。

7.根据权利要求6所述的基于Kramers-Kronig接收机的光直接检测系统及高可靠通信方法,其特征在于:步骤S7中通过Kramers-Kronig接收机进行KK算法处理,包括开根号运算、对数运算、对离散数据进行傅里叶变换、对输入的数据进行乘以i再进行指数运算;

具体包括:

经过光电二极管产生的电流为|E(t)|2,将数据进行模数转换,设OFDM信号带宽为B,根据奈奎斯特抽样定理,抽样率至少为2B;如果一个信号为最小相位信号,保证|H0(w)|<|a0|,光调制后为SSB-OOFDM信号,设通过光电二极管后信号表达式为:b(t)=E0+Es(t)e-iπBt                (5)其中b(t)等于E(t)e-iπBt,E0表示激光器产生连续信号的幅度,是一个常量,Es(t)表示OFDM信号,其带宽为B;

当|E0|>|Es(t)|,即当光载波功率大于OFDM信号功率时,保证信号b(t)为最小相位信号;此时电流为|b(t)|2,进行开根号运算,此时b(t)为最小相位信号,根据希尔伯特变换得出相位φ(t):其中p.v.表示柯西主值,式(6)在频域的表达式为:

φ(w)=i*sign(w)F{ln[|b(t)|]}          (7)其中sign(w)为符号函数,其表达式为:

F{}表示傅里叶变换;

频域得出的相位信号φ(w)傅里叶逆变换到时域,

重组原始信号,得:

H(t)=|H(t)|eiφ(t)                       (9)在进行KK处理前,将连续信号变成离散信号,对经过光电检测的信号进行采样,然后通过上采样去处理KK算法中由于非线性运算导致带宽变大的问题;将上采样后的离散信号进行KK处理后,即能够重组OFDM边带信号,去除SSBI。