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混沌保密光通信系统调制方式和光纤信道性能的研究

作　者: 刘培洋
导　师: 殷洪玺
学　校: 大连理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 混沌光通信 混沌调制 混沌隐藏 光纤传输 色散补偿
分类号: TN918.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


半导体激光器在外加扰动下,可以产生高维、宽带、类噪声的混沌激光信号,是实现高速混沌保密通信的理想载波。由于半导体激光器具有体积小、成本低、技术成熟和应用广泛等优点,在过去的十多年里基于半导体激光器的混沌激光保密通信的研究引起了人们广泛地关注,得到了迅速发展。混沌激光保密通信的发展最终必将是以光纤作为传输媒介来实现数据的高速保密传输。因此,本文主要围绕混沌调制和混沌隐藏两种信息加载方式的性能差别和光纤传输特性对混沌激光保密通信系统性能的影响开展研究,具体完成如下工作：(1)建立了未经过光纤传输(背对背back-to-back)的混沌激光保密通信系统。在发射机与接收机之间混沌同步的基础上实现了正弦信息和数字信息的保密通信。数值研究了混沌调制和混沌隐藏两种信息加载方式下的混沌激光保密通信系统的性能,分析了两种信息加载方式下系统分别传输正弦信息和数字信息时的信噪比和Q因子的变化情况。结果表明,不同的调制深度或调制频率／速率都会影响系统的性能,且混沌调制方式的系统性能优于混沌隐藏方式。(2)建立了经过光纤传输的混沌激光保密通信系统。混沌激光信号经过光纤传输后,必然会受到光纤损耗、色散和非线性等缺陷的影响,从而影响系统的同步性能。分析了系统的相关系数和同步误差分别在不同的光纤色散系数、非线性系数下随光纤长度的变化情况,数值研究在混沌调制方式下传输速率分别为1 Gb/s、1.25 Gb/s和2.5 Gb/s时系统Q因子与传输光纤长度的关系。结果表明系统的同步性随着光纤长度的增加而降低,且光纤色散系数、非线性系数越大,降低的程度越大；混沌调制下系统的Q因子随传输距离的增加或者传输信息速率的增大而降低。(3)为了克服光纤损耗,可以在系统中采用掺铒光纤放大器对混沌载波信号进行放大：对于光纤色散的影响,提出了对称和非对称两类色散补偿方案来提高混沌激光保密通信光纤传输系统的性能。结果表明,所提出的方案能有效地改善系统的性能,且对称的色散补偿方案的性能优于非对称的色散补偿方案。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 课题背景及研究意义  9-10
  1.2 混沌激光保密通信的国内外研究现状  10-12
  1.3 混沌激光保密通信的发展趋势  12
  1.4 本论文的研究内容及结构安排  12-14
2 混沌激光保密通信原理  14-30
  2.1 混沌  14-19
    2.1.1 混沌的起源  14-16
    2.1.2 混沌的定义  16-17
    2.1.3 混沌的基本特征  17
    2.1.4 混沌的判定方法  17-19
  2.2 混沌激光通信原理  19-24
    2.2.1 混沌光信号的产生  20-22
    2.2.2 混沌控制  22
    2.2.3 混沌同步  22-24
  2.3 光纤传输模型  24-29
    2.3.1 光纤的损耗  25-26
    2.3.2 光纤的色散  26-28
    2.3.3 光纤的非线性效应  28-29
  2.4 本章小结  29-30
3 两类混沌激光保密通信方案的性能研究  30-41
  3.1 概述  30
  3.2 基于半导体激光器的混沌激光保密通信系统模型  30-37
    3.2.1 理论模型  30-33
    3.2.2 混沌激光载波的产生  33
    3.2.3 混沌同步  33-34
    3.2.4 实现信息混沌保密传输  34-37
  3.3 混沌激光保密通信系统的性能分析  37-40
    3.3.1 调制深度的影响  37-39
    3.3.2 调制频率/速率的影响  39-40
  3.4 本章小结  40-41
4 混沌激光保密通信光纤传输系统的性能研究  41-55
  4.1 光纤传输模型  41-43
  4.2 光纤的传输特性对系统同步性能的影响  43-47
    4.2.1 光纤的色散对同步的影响  44-45
    4.2.2 光纤的非线性对同步的影响  45-47
  4.3 混沌调制光纤传输系统的性能分析  47-50
    4.3.1 系统模型  47-48
    4.3.2 系统性能  48-50
  4.4 对称与非对称的色散补偿方案  50-54
    4.4.1 对称结构的色散补偿方案  50-52
    4.4.2 非对称结构的色散补偿方案  52-53
    4.4.3 两类补偿方案的性能分析  53-54
  4.5 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-60
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  60
攻读硕士学位期间参加的科研项目  60-61
致谢  61-62

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信保密与通信安全 > 保密通信:按传输线路分
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