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专利号: 2024109781575
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:2026-01-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于星座矩阵分区掩蔽的安全光载无线传输方法,其特征在于,包括:级联同时处于混沌状态的两个混沌系统,构建三维离散混沌模型,基于所述三维离散混沌模型生成混沌序列;

混合在光信号发送端获取的原始比特数据和所述混沌序列,对原始比特数据进行比特掩蔽加密;

通过QAM调制将比特掩蔽加密后的数据映射到星座图上;

将所述星座图上的数据块划分为星座矩阵;

利用所述混沌序列对所述星座矩阵进行分块换位和分块旋转掩蔽加密;

将分块换位和分块旋转掩蔽加密后的数据,调制成光载波,对光载波进行拍频处理达到太赫兹级光波传输到信道中;

根据所述级联同时处于混沌状态的两个混沌系统,构建三维离散混沌模型,基于所述三维离散混沌模型生成混沌序列,包括:控制级联Chebyshev混沌映射和Sine混沌映射的系统参数取值,使Chebyshev混沌映射与Sine混沌映射同时处于混沌状态,构建三维离散混沌模型,生成混沌序列;

所述Chebyshev混沌映射表示为:

(1);

式中, 表示第i+1个Chebyshev混沌映射值, 表示第i个Chebyshev混沌映射值,k表示Chebyshev混沌映射系统参数,arccos表示反余弦函数;

所述Sine混沌映射表示为:

(2);

式中, 表示第i+1个Sine混沌映射值, 表示第i个Sine混沌映射值,b表示Sine混沌映射系统参数;

所述三维离散混沌模型表示为:

(3);

式中, 表示第i+1个三维混沌映射的一维混沌序列值, 表示第i+1个三维混沌映射的二维混沌序列值, 表示第i+1个三维混沌映射的三维混沌序列值, 表示第i个三维混沌映射的一维混沌序列值, 表示第i个三维混沌映射的二维混沌序列值, 表示第i个三维混沌映射的三维混沌序列值,i表示迭代序列数, 表示用于控制二维混沌序列混沌行为的系数, 表示用于控制三维混沌序列混沌行为的系数;

所述混沌序列包括一维混沌序列x,二维混沌序列y和三维混沌序列z;

混合在光信号发送端获取的原始比特数据和所述混沌序列,进行比特掩蔽加密,包括:对所述一维混沌序列x进行预处理,将所述原始比特数据和预处理后的一维混沌序列x通过异或操作进行混合加密,表示为:(4);

式中,floor是向下取整函数,mod是取余函数,X表示混沌序列映射的随机比特,A表示数据的原始比特,T表示加密后数据的比特数据,x表示三维离散混沌模型产生的一维混沌序列,floor函数表示向下取整,mod函数表示计算两个数相除的余数, 表示异或操作;

利用所述混沌序列对所述星座矩阵进行分块换位和分块旋转掩蔽加密,包括:利用二维混沌序列y对所述星座矩阵进行分块换位掩蔽加密;

利用三维混沌序列z对所述星座矩阵进行分块旋转掩蔽加密;

利用所述二维混沌序列y对所述星座矩阵进行分块换位掩蔽加密,包括:将星座图上星座点按区域分为16个星座块,组成的4*4的星座矩阵;

将所述二维混沌序列y的值依次填入4*4的星座矩阵;

在4*4的星座矩阵每一行中,将二维混沌序列y中最大值的位置置为1,其余位置置为0;

如果在置1的过程中发现与前面行中的1在同一列,则选择次大值的位置进行置1,生成置换矩阵;

将置换矩阵与原始4*4的星座矩阵进行左乘/右乘,生成分块换位掩蔽加密的星座图;

所述星座矩阵分块换位掩蔽加密的过程,表示为:(5);

7

式中,y表示三维离散混沌模型产生的二维混沌序列,Y表示二维混沌序列y扩大10 倍的混沌序列;W表示分块换位掩蔽后的星座点,A1‑A16表示原始的星座点分块区域,Y1‑Y16表示生成的置换矩阵;

所述利用三维混沌序列z对所述星座矩阵进行分块旋转掩蔽加密,包括:将星座图上星座点按区域分为16个星座块,组成的4*4的星座矩阵;

利用三维混沌序列z随机产生0°‑360°的旋转角度,对每个星座矩阵中星座点的中心进行单独的旋转;

对所述星座矩阵进行分块旋转掩蔽加密的过程,表示为:(6);

式中,z表示三维离散混沌模型产生的三维混沌序列,Z表示三维混沌序列z产生的随机旋转角度,A表示星座块, 表示分块旋转后的星座点,j表示表示虚部的符号,cos表示余弦函数,sin表示正弦函数,floor函数表示向下取整,mod函数表示计算两个数相除的余数。