【摘 要】
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正交频分复用（OFDM）技术存在较强的抗多径干扰能力,在光通信中能有效地抵抗色散,因此,OFDM与光通信融合,使光通信系统具有大容量、高速率、长距离的特点,同时,光OFDM的物理层安全问题也值得重视。混沌作为非线性动力学系统中出现的不规则运动,有初值敏感性、类随机性、有界性等特性,与密码学存在着天然密切的关系,所以近年来有关混沌与物理层加密结合的研究较为广泛。本文对DNA编码进行改进,结合混沌加密
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正交频分复用（OFDM）技术存在较强的抗多径干扰能力,在光通信中能有效地抵抗色散,因此,OFDM与光通信融合,使光通信系统具有大容量、高速率、长距离的特点,同时,光OFDM的物理层安全问题也值得重视。混沌作为非线性动力学系统中出现的不规则运动,有初值敏感性、类随机性、有界性等特性,与密码学存在着天然密切的关系,所以近年来有关混沌与物理层加密结合的研究较为广泛。本文对DNA编码进行改进,结合混沌加密,将其运用到光OFDM通信系统中,从原理分析、仿真模拟以及实验验证,探讨各加密方案的可行性和可靠性,并得出相应的结论,主要的研究内容如下:（1）对常规DNA编码加密进行改进,提出基于正交频分复用无源光网络（OFDM-PON）的混合加密方法。在该方案中,二进制数据先通过改进的DNA编码完成加密,然后采用螺旋置乱方式对符号实现加密,空间广义Logistic系统产生的混沌序列作为加密参数,能提供约1?10135的密钥空间,保障系统的安全性。仿真结果表明,经60km光纤传输,加密OFDM信号的误码性能比传统不加密方案提高约1d B。（2）在改进的DNA编码加密的基础上,提出基于子带滤波的正交频分复用无源光网络（F-OFDM PON）的加密传输方案。在此方案中,通过子带间交织置乱,将数据打乱至各个子带中,加密过程由混沌系统控制,联合加密带来1?10142的密钥空间,系统的安全性能明显提升。实验表明,加密的多子带F-OFDM信号经20km光纤传输,与传统F-OFDM方案相比,误码性能有约0.8d B的改善。（3）提出基于细胞神经网络（CNN）和动态资源分配的光载无线通信（Ro F）系统安全传输方案。先构建七维CNN混沌系统,然后动态分配频谱资源,同时融入加密机制来保障系统安全,分析表明系统密钥空间可达1?10112。最后,加密的F-OFDM信号在50km光纤和5m无线信道的Ro F系统中成功地进行了传输,实验结果表明该方案与传统方案相比误码性能提高约0.3d B。
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