[发明专利]基于光学自干扰消除的自适应解密光加密传输系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于光学自干扰消除的自适应解密光加密传输系统，包括，发送端模块基于双驱动马赫增德尔调制器架构，利用电延时和电衰减调节模拟噪声作为二维正交密钥，完成有用信号的模拟光加密；光纤传输模块完成光信号从发送端到接收端的光载无线电传输和传输损伤的补偿；接收端模块基于自适应光学自干扰消除架构，通过运行正三角形算法，自适应地根据解调有用信号的质量，动态调节接收端参考路的延时与衰减、自适应的寻找到最佳密钥，完成对有用信号的自适应接收和对模拟噪声的自适应消除。本发明无需在收发端之间进行密钥分发，且发送加密端可以随时修改加密密钥，大大降低了整个系统的复杂度和成本，提升了整个系统的抗干扰性和灵活性。

技术领域

本发明涉及微波光子学光纤传输技术领域，具体地，涉及一种基于光学自干扰消除的自适应解密光加密传输系统及方法，尤其涉及一种基于光学自干扰消除的自适应解密模拟光加密传输系统及方法。

背景技术

随着移动通信技术的快速发展，无线业务经历了爆发性的增长，与此同时，用户对于传输系统的稳定性和安全性都提出了越来越高的要求，如何在各种网络和用户之间安全的传输数据，成为了一个重要的研究议题。光学模拟加密技术，具有低延时、低成本的优势，被广泛应用在保密通信传输中。常用的光加密技术，包括光混沌加密、光逻辑门加密和光模拟噪声加密等。光模拟噪声加密系统，因为无需在收发两端之间进行严格的同步，并且加密信号采用模拟噪声，不易被攻击者进行DSP破解，而更具优势。

经过现有文献检索发现，Ben Wu等人于2014年在《Optics Express》(Vol.22,No.12,June 2014)上发表了题为“Analog noise protected optical encryption withtwo-dimensional key space”的文章，第一次提出了一种基于光学自干扰消除的二维密钥光学模拟噪声加密系统。在该系统中，发送端通过电学方式对信号先进行合路，将添加了密钥的模拟噪声和真正需要传输的有用信号相加，利用模拟噪声去保护有用信号。合路后的信号被调制到光域后，和模拟噪声一起通过单模光纤传递到接收端，接收端通过波分复用滤波器分开为2路，下支路通过事先密钥分发后得到的延时、衰减来对模拟噪声进行匹配，从而去除加载在有用信号上的模拟噪声，恢复出需要接收的有用信号。但是该系统需要在发送和接收端之间通过专门的途径分发密钥，会极大地增加被攻击者攻击、截取的风险，同时在发送端，信号的合路和电光调制是分开进行的，也会相应的增加系统的复杂度。

经过现有文献检索发现，Ling Liu等人于2017年在《Optics Communications》(Vol.398,Septem误码率2017)上发表了题为“Digital chaos-masked opticalencryption scheme enhanced by two-dimensional key space”的文章，文章中使用了数字混沌加密和模拟噪声加密相结合的方式对传输信号进行加密。该方案基于双驱动马赫增德尔调制器结构，也利用自干扰消除的原理，发送端的信号合路加密与接收端的信号消除解密都通过双驱动马赫增德尔调制器(Dual-Drive Mach–Zehnder Modulator，简称双驱动马赫增德尔调制器架构)的偏置相减来完成。该方案相比于传统的模拟噪声加密而言，多了一层数字的混沌加密，提升了整体系统的安全性和稳定性。但是，该系统的实现仅仅停留在仿真验证阶段，没有进行任何实验，不具备很强的参考价值。另外，到达接收端的信号需要先恢复到电域，再通过双驱动马赫增德尔调制器架构进行电光调制，这样的光-电-光过程会极大的损伤系统的线性度，增加了系统中的噪声。同时，该系统也同样需要收发双方之间的密钥分发，极大的增加了被攻击的风险。