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专利号: 2025106467010
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:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多层索引调制的协同光传输方法,其特征在于,包括:获取密钥和待发送的原始数据;

根据所述密钥通过四维混沌模型生成四维混沌序列X、Y、Z、W;

对原始数据进行星座映射得到16QAM星座信号;

利用四维混沌序列X、Y、Z、W对16QAM星座信号的子载波、符号进行二次置乱得到16QAM置乱信号;

将密钥经过二进制转换,得到四个由16个四位比特组成的二进制的密钥,分成第一组密钥和第二组密钥;

利用第一组密钥对所述16QAM置乱信号进行第一层索引调制得到第一调制信号,利用第二组密钥对第一调制信号进行第二层SIM索引调制得到第二调制信号,包括:将16QAM置乱信号的子载波进行分组排列,以16列子载波为一小组,8个小组子载波列为1大组,构建成一个16×8的子载波序列矩阵;其中每个子载波上的每个符号包含4比特;第一层索引调制:根据第一组密钥和第一层索引调制规则,确定对应的16×8的子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波行序,并对子载波序列矩阵进行第一层索引调制;第二层SIM索引调制:根据第二组密钥和第二层SIM索引调制规则,分别确定存在静默情况的两个小组的子载波静默的列序,得到两个静默子载波的具体位置,对这两个静默子载波置零静默处理;依次对所有的子载波序列矩阵进行第一层索引调制和第二层SIM索引调制,得到第二调制信号;

将第二调制信号进行OFDM调制后进入光纤信道进行传输。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一层索引调制规则包括:若与子载波序列矩阵对应的第一组密钥的索引比特为“0000”,则子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波的行序为“行1”和“行2”;

若与子载波序列矩阵对应的第一组密钥的索引比特为“0001”,则子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波的行序为“行1”和“行3”;

若与子载波序列矩阵对应的第一组密钥的索引比特为“0010”,则子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波的行序为“行1”和“行4”;

若与子载波序列矩阵对应的第一组密钥的索引比特为“0011”,则子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波的行序为“行1”和“行5”;

若与子载波序列矩阵对应的第一组密钥的索引比特为“0100”,则子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波的行序为“行2”和“行3”;

若与子载波序列矩阵对应的第一组密钥的索引比特为“0101”,则子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波的行序为“行2”和“行4”;

若与子载波序列矩阵对应的第一组密钥的索引比特为“0110”,则子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波的行序为“行2”和“行5”;

若与子载波序列矩阵对应的第一组密钥的索引比特为“0111”,则子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波的行序为“行2”和“行6”;

若与子载波序列矩阵对应的第一组密钥的索引比特为“1000”,则子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波的行序为“行3”和“行4”;

若与子载波序列矩阵对应的第一组密钥的索引比特为“1001”,则子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波的行序为“行3”和“行5”;

若与子载波序列矩阵对应的第一组密钥的索引比特为“1010”,则子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波的行序为“行3”和“行6”;

若与子载波序列矩阵对应的第一组密钥的索引比特为“1011”,则子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波的行序为“行3”和“行7”;

若与子载波序列矩阵对应的第一组密钥的索引比特为“1100”,则子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波的行序为“行4”和“行5”;

若与子载波序列矩阵对应的第一组密钥的索引比特为“1101”,则子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波的行序为“行4”和“行6”;

若与子载波序列矩阵对应的第一组密钥的索引比特为“1110”,则子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波的行序为“行4”和“行7”;

若与子载波序列矩阵对应的第一组密钥的索引比特为“1111”,则子载波序列矩阵中存在静默情况的两个小组的子载波的行序为“行4”和“行8”。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第二层SIM索引调制规则包括:若与存在静默情况的子载波小组对应的第二组密钥的索引比特为“0000”,则该子载波小组中静默子载波的列序为“列1”;

若与存在静默情况的子载波小组对应的第二组密钥的索引比特为“0001”,则该子载波小组中静默子载波的列序为“列2”;

若与存在静默情况的子载波小组对应的第二组密钥的索引比特为“0010”,则该子载波小组中静默子载波的列序为“列3”;

若与存在静默情况的子载波小组对应的第二组密钥的索引比特为“0011”,则该子载波小组中静默子载波的列序为“列4”;

若与存在静默情况的子载波小组对应的第二组密钥的索引比特为“0100”,则该子载波小组中静默子载波的列序为“列5”;

若与存在静默情况的子载波小组对应的第二组密钥的索引比特为“0101”,则该子载波小组中静默子载波的列序为“列6”;

若与存在静默情况的子载波小组对应的第二组密钥的索引比特为“0110”,则该子载波小组中静默子载波的列序为“列7”;

若与存在静默情况的子载波小组对应的第二组密钥的索引比特为“0111”,则该子载波小组中静默子载波的列序为“列8”;

若与存在静默情况的子载波小组对应的第二组密钥的索引比特为“1000”,则该子载波小组中静默子载波的列序为“列9”;

若与存在静默情况的子载波小组对应的第二组密钥的索引比特为“1001”,则该子载波小组中静默子载波的列序为“列10”;

若与存在静默情况的子载波小组对应的第二组密钥的索引比特为“1010”,则该子载波小组中静默子载波的列序为“列11”;

若与存在静默情况的子载波小组对应的第二组密钥的索引比特为“1011”,则该子载波小组中静默子载波的列序为“列12”;

若与存在静默情况的子载波小组对应的第二组密钥的索引比特为“1100”,则该子载波小组中静默子载波的列序为“列13”;

若与存在静默情况的子载波小组对应的第二组密钥的索引比特为“1101”,则该子载波小组中静默子载波的列序为“列14”;

若与存在静默情况的子载波小组对应的第二组密钥的索引比特为“1110”,则该子载波小组中静默子载波的列序为“列15”;

若与存在静默情况的子载波小组对应的第二组密钥的索引比特为“1111”,则该子载波小组中静默子载波的列序为“列16”。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述四维混沌模型采用Rossler四维混沌模型,表示为:,

其中,X、Y、Z、W为状态变量, 、 、 、 分别为X、Y、Z、W对时间t的导数,a、b、c、d为系统参数。

5.根据权利要求1或4所述的方法,其特征在于,所述密钥X0、Y0、Z0、W0分别为

1.001257452376201、0.995274263515032、0.011574611854415、0.023846371520675。

6.根据权利要求1或4所述的方法,其特征在于,四维混沌序列X、Y、Z、W的取值范围分别是(‑10,10),(‑10,10),(‑5,5),(‑7,7)。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,利用四维混沌序列X、Y、Z、W对16QAM星座信号的子载波、符号进行二次置乱得到16QAM置乱信号,包括:利用四维混沌序列X、Y、Z、W分别生成第一置乱序列、第二置乱序列、第三置乱序列、第四置乱序列;

利用第一置乱序列、第二置乱序列对16QAM星座信号的子载波、符号进行第一次置乱,得到第一置乱信号;

利用第三置乱序列、第四置乱序列对第一置乱信号的子载波、符号进行第二次置乱,得到16QAM置乱信号。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,利用四维混沌序列中X、Y、Z、W分别生成第一置乱序列、第二置乱序列、第三置乱序列、第四置乱序列,包括:根据X、Y、Z、W分别生成第一置乱方阵X1、第二置乱方阵Y1、第三置乱方阵Z1、第四置乱方阵W1;

其中,mod(‑)表示取余函数,sort(‑)表示升序排序函数;T表示矩阵的转置;

分别提取出第一置乱方阵X1、第二置乱方阵Y1、第三置乱方阵Z1、第四置乱方阵W1中1的位置,生成第一置乱序列、第二置乱序列、第三置乱序列、第四置乱序列。

9.一种基于多层索引调制的协同光传输装置,其特征在于,包括处理器及存储介质;

所述存储介质用于存储指令;

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1至8任一项所述方法。

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一项所述方法。