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专利号: 2022101368994
申请人: 南京信息工程大学
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:

1.一种基于高维星座多级加密的多芯光纤传输方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)原始数据通过离线数字信号处理产生加密信号,再导入任意波形发生器以25GSa/s进行数模转换;

2)在将射频信号注入马赫曾德尔调制器进行强度调制之前,通过电放大器将射频信号放大;

3)掺铒光纤放大器将调制后的光信号放大后,分束器将其分成8个部分,然后通过延迟线去除信号之间的相关性,再将七个单模光纤中的信号通过七芯扇入装置注入到一个2km弱耦合七芯光纤中进行传输,随后将七芯光纤中的光信号通过扇出装置解复用至七个单模光纤;

4)光信号通过分束器被分配到不同的光网络单元,通过可变光衰减器来调节进入光网络单元的光功率,采用光电探测器检测光信号并实现光电转换,然后由采样速率为50GSa/s的混合信号示波器接收转换后的电信号,同时实现模数转换;

5)最后,使用正确的密钥,我们可以通过离线处理来恢复原始数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于高维星座多级加密的多芯光纤传输方法,其特征在于,所述步骤2)中所用光源的波长为1550nm,功率为12dBm。

3.根据权利要求1所述的一种基于高维星座多级加密的多芯光纤传输方法,其特征在于,所述多级加密的方法流程为:

1)坐标转换,首先,将三维笛卡尔坐标系表示的星座点转化为球坐标系表示,P(x,y,z)对应转为P(r,θ,φ),其中r为点P到原点O之间的距离,θ为有向线段OP与z轴正向的夹角,称作仰角,φ为从原点到点P的连线在xy平面的投影线与x轴之间的夹角,称作方位角;

2)角度旋转,对于四维混沌系统产生的序列[x1,y1,z1,w1],我们先利用x1和y1产生星座旋转的掩蔽因子,旋转角度规则设为:仰角的变化关系为θ'=θ+ρ1,由此原始星座点的仰角就可以在(0,π)的范围内旋转,同理方位角的变化关系为φ'=φ+ρ2,可以实现(‑π,π)范围的全覆盖旋转加密,经过两次角度旋转加密后,可以得到基于星座旋转掩蔽的第一级加密后的星座点分布图,此时星座点转成了四个半径不同的空心球;

3)半径伸缩,接下来,我们利用z1产生星座伸缩的掩蔽因子进行第二级加密,规则是:半径的变化关系为𝑟 ′=𝑟 ∗𝑟 1,经过半径的伸缩变化后,即可将原先的四层空心球扰动成一个实心球;

4)时隙置乱,之后,为了进一步地提升传输系统的安全性,我们又利用ω1产生时隙置乱的掩蔽因子进行第三级加密,具体规则是:在新生成的ω2序列中,随机挑选三个数字对r',θ',φ'进行置乱转换,例如我们随机挑选了第36,58,79位数据,分别是6,47,20,如此以后,经过旋转伸缩加密后的r',θ',φ'又被彻底打乱,置乱度达到100%。