激光混沌扩频及通信应用研究

论文摘要

近年来,光纤通信技术日益成长,从骨干网向接入网全面延伸。随着光电子技术和非线性动力学的全面发展,激光混沌信号由于其宽带,安全的优点而被人们广泛应用于混沌保密通信中,作为新型保密通信方式混沌保密通信得到了人们的重视。因为混沌在光纤链路传播的速度和安全优势,混沌在高速随机数的产生、混沌安全通信以及激光混沌雷达等方面都有应用。但是随着研究的深入,混沌激光信号固有缺陷如频谱不平坦、有效带宽受限等,影响到了混沌在这些领域的应用,此外外光反馈半导体激光器由于其输出的混沌信号暗含周期性,这种周期性会泄露系统相关信息,窃密者可以通过对信号的统计分析得到,增加了系统被破译的几率,威胁通信系统的安全性,降低激光混沌产生的随机数的随机性,因此研究宽带保密混沌通信系统具有重要意义。本文立足激光混沌保密通信的研究现状,结合激光混沌同步和参考非标准时间透镜建立的扩频模型搭建宽带激光混沌扩频通信系统,研究方案的性能。具体研究工作如下:首先,介绍半导体激光器的理论模型,立足半导体激光器的理论基础,研究半导体激光器的混沌同步和调制技术,为后续建立激光混沌通信系统铺设研究基础。其次在了解混沌信号发生器原理的基础上研究色散介质和相位调制器对混沌信号的作用和影响,使用VPI联合MATLAB进行仿真,验证色散介质对于混沌信号的频谱展宽和时延标签抑制的作用,进一步仿照非标准时间透镜的模型使用色散介质和相位调制器参考非标准时间透镜模型搭建扩频模块,验证基于此扩频模块的混沌信号发送端的带宽得到了增强,安全性得到提高。最后在基于扩频模块的混沌信号产生方案基础上,搭建混沌通信系统模型,由第三方注入实现收发端混沌同步,混沌载波经过扩频后搭载信息传输到接收端,在接收端解调。之后对此激光混沌通信系统的同步性能,通信性能和安全性三个方面研究,对比传统的保密通信方案,论文中使用的方案可使混沌信号轻松扩频接近6倍,通过调整参数带宽科进一步达到100GHz以上,并且能够抵抗几种攻击方式,时延标签也得到了隐藏。论文也研究了系统参数对系统性能的影响,并在此基础上研究了如何优化系统的参数,进一步提高系统安全性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 激光混沌的研究背景和意义
•   1.2 混沌扩频技术研究现状及应用
•   1.3 混沌信号的同步通信研究现状
•   1.4 论文主要内容和安排
• 第二章 半导体混沌激光器的基本原理
•   2.1 半导体激光器的理论模型
•     2.1.1 混沌激光的理论模型
•     2.1.2 半导体激光器的信号特征
•   2.2 半导体激光器混沌的同步通信系统
•     2.2.1 半导体激光器的混沌同步
•     2.2.2 混沌通信调制技术
•   2.3 本章小结
• 第三章 基于半导体激光器的混沌信号扩频研究
•   3.1 基于色散效应的混沌信号扩频研究
•     3.1.1 基于色散效应带宽增强分析
•     3.1.2 基于色散效应时延隐藏特性分析
•   3.2 基于非标准时间透镜的激光混沌的扩频研究
•     3.2.1 基于非标准时间透镜的带宽增强分析
•     3.2.2 基于非标准时间透镜的时延隐藏特性分析
•   3.3 本章小结
• 第四章 基于非标准时间透镜的混沌扩频通信应用研究
•   4.1 基于非标准时间透镜扩频混沌通信系统模型
•   4.2 基于非标准时间透镜扩频混沌通信系统性能分析
•     4.2.1 基于非标准时间透镜混沌系统同步性能分析
•     4.2.2 基于非标准时间透镜扩频通信性能分析
•     4.2.3 基于非标准时间透镜混沌系统安全性能分析
•   4.3 本章小结
• 第五章 工作总结与展望
•   5.1 工作总结
•   5.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王慧

导师: 江宁

关键词: 半导体激光器,混沌,扩频,保密通信

来源: 电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,物理学,无线电电子学,电信技术

单位: 电子科技大学

分类号: O415.5;TN914.42;TN248.4

总页数: 57

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