基于空间激光通信的光混沌保密系统理论与方法研究

摘要

混沌理论作为一门重大的科学理论,自产生以来便成为了一个研究热点。激光混沌由于其高带宽、低衰减、高速率、不可预测性和高复杂性等优点,成为了激光保密通信的理想载波。空间激光通信由于具有光束窄、方向性好、成本低、功耗小、组网方便等优点成为未来无线通信的发展趋势。目前,空间激光保密通信是基于密码技术的,然而基于密码技术的通信由于混淆和扩散的安全性准则和电子器件带宽的限制,其存在抗干扰能力较差,加解密速度低等瓶颈问题;基于激光混沌的保密通信,由于混沌同步技术所具有的鲁棒、扩频等特性以及光器件所具有的频率高、低衰减、高带宽等优势,其抗干扰能力和传输速率得到显著提高。
　　光电反馈混沌系统由于对光相位的变化不敏感因而更易于实验上的实现,本文研究了光电反馈混沌系统影响其产生的可控参数,进而在理论上讨论了脉冲作用下的同步情况。
　　基于光电调制器的外部光电反馈混沌系统由于其产生的混沌维数高,可利用现有光纤通信中的器件组建等优点成为了混沌保密通信方面最有前途的混沌发生器,但是该系统容易受到参数重构的攻击,因此增加系统的安全性成为了要解决的问题。本文在基于光电调制器外部光电反馈混沌系统的基础上提出了变参数的光电反馈混沌系统,从实验的角度分析了其安全性能和抗攻击性能。并在此基础上,本文讨论了空间激光通信信道干扰中的问题,研究了改进的混沌键控方案在空间激光通信中的稳定性问题。

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第一章 绪论

1. 1 研究目的及意义

1 .2国内外研究概况、水平和发展趋势

第二章 光混沌保密通信基本原理

2 .2激光混沌保密通信系统常用技术

2 .3激光混沌保密通信常用的编码技术的比较

2 .4 本章小结

3 .1光电反馈系统模型

3 .2基于脉冲同步的光电反馈混沌系统

3 .3本章小结

第四章 变参数激光混沌系统

4 .1基于外部非线性器件产生混沌的方法

4 .2基于外部非线性器件产生的光强混沌

4 .3变参数系统

4 .4变参数系统安全性分析

第五章 空间激光混沌保密系统

5 .1系统模型

5 .2激光无线通信信道模型

5 .3其他影响的解决方法

5 .4本章小结

第六章 总结和展望

6 .1研究工作总结

6 .2研究展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表论文及取得成果