CN106330307B - 一种基于可见光led的高速可见光混沌保密通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一种基于可见光LED的高速可见光混沌保密通信装置，包括主混沌振荡器模块和从混沌振荡器模块；所述主混沌振荡器模块通过自身反馈回路生成混沌信号，通过调制器将有用信息与混沌信号混合生成混沌载波信号，并将混合有有用信息的混沌载波信号发射给从混沌振荡器模块；所述从混沌振荡器模块接收主混沌振荡器模块传来的混沌载波信号，并将该混沌载波信号与从混沌振荡器模块通过自身反馈回路生成的混沌信号相减，从而得到混沌载波信号中混合的有用信息；本发明有益效果是通过在主混沌模块中通过调制器将有用信息和混沌载波信号混合，使有用信息隐藏于混沌信号中，有利于显著提高可见光通信的安全性能。

Description

一种基于可见光LED的高速可见光混沌保密通信装置
技术领域
本发明涉及保密通信技术领域，特别涉及到一种基于可见光LED的高速可见光混沌保密通信装置。
背景技术
可见光通信技术是一种以可见光波段得光作为信息载体，在空气中直接传输光信号的通讯方式；随着全球社会信息化的深入发展和持续推进，通信用户不断增加，可见光通信技术以容量大、速率高、抗干扰性和实用性强等方面的明显优势，发展得十分迅速。但是，现有技术可见光通信中的信息安全保障还很薄弱，可见光通信中的信息很容易被窃密者攻破。另外，混沌是指在确定性非线性系统中存在的类似随机的不规则的现象，混沌信号具有独特保密特性，可以将信息更好的隐藏。
发明内容
本发明的目的在于解决可见光LED的通信保密性较低存在的缺陷，本发明结合混沌的天然物理保密特性和可见光LED的高速传输信息能力，提出一种基于可见光LED的高速可见光混沌保密通信装置，提高了可见光通信的安全性能。
本发明一种基于可见光LED的高速可见光混沌保密通信装置，包括主混沌振荡器模块和从混沌振荡器模块；
所述主混沌振荡器模块通过自身反馈回路生成混沌信号，通过调制器将有用信息与混沌信号混合生成混沌载波信号，并将混合有有用信息的混沌载波信号发射给从混沌振荡器模块；
所述从混沌振荡器模块接收主混沌振荡器模块传来的混沌载波信号，并将该混沌载波信号与从混沌振荡器模块通过自身反馈回路生成的混沌信号相减，从而得到混沌载波信号中混合的有用信息；
其中，所述主混沌振荡器模块和从混沌振荡器模块具有相同的光源参数和反馈装置，两者通过自身反馈回路生成的混沌信号高度相似。
进一步的，所述主混沌振荡器模块和从混沌振荡器模块均包括可见光源、滤波器、光耦合器、衰减器、光电二极管和放大器；其中，在主混沌振荡器模块还设置有调制器，在从混沌振荡器模块中设置有减法器；
所述主混沌振荡器的可见光源Ⅰ、滤波器Ⅰ、光耦合器Ⅰ、光耦合器Ⅱ和光电二极管Ⅱ顺序连接且由光电二极管Ⅱ输出混沌载波信号；所述光耦合器Ⅰ的另一输出端与衰减器Ⅰ、光电二极管Ⅰ和放大器Ⅰ顺序连接组成反馈回路Ⅰ且与可见光源Ⅰ连接；所述光耦合器Ⅱ的另一输出端与调制器连接，所述调制器与有用信号输入端连接；
所述从混沌振荡器模块的可见光源Ⅱ、滤波器Ⅱ、光耦合器Ⅲ、光电二极管Ⅲ和减法器顺序连接；所述光耦合器Ⅲ的另一输出端衰减器Ⅱ、光耦合器Ⅳ、光电二极管Ⅳ和放大器Ⅱ顺序连接组成反馈回路Ⅱ且与可见光源Ⅱ连接；所述减法器的另一输入端与光耦合器Ⅴ的输出端连接，所述光耦合器Ⅴ的另一输出端与光耦合器Ⅳ的输入端连接，所述光耦合器Ⅴ的输入端连接混沌载波信号。
进一步的，所述可见光源Ⅰ和可见光源Ⅱ均为LED光源。
进一步的，在所述可见光源Ⅰ和可见光源Ⅱ的光源装置中设置有光隔离器。
进一步的，在反馈回路Ⅰ和反馈回路Ⅱ中设置有掺铒光纤放大器，对传输中损失的功率进行补偿。
本发明一种基于可见光LED的高速可见光混沌保密通信装置的有益效果是通过在主混沌模块中通过调制器将有用信息和混沌载波信号混合，使有用信息隐藏于混沌信号中，有利于显著提高可见光通信的安全性能。
附图说明
附图1为一种基于可见光LED的高速可见光混沌保密通信装置主振荡器模块的结构示意图；
附图2为一种基于可见光LED的高速可见光混沌保密通信装置从振荡器模块的结构示意图；
图中：1为可见光源Ⅰ、2为光耦合器Ⅰ、3为光电二极管Ⅰ、4为滤波器Ⅰ、5为衰减器Ⅰ、6为放大器Ⅰ、7为调制器、8为减法器、10为可见光源Ⅱ、20为光耦合器Ⅱ、22为光耦合器Ⅲ、24为光耦合器Ⅳ、26为光耦合器Ⅴ、30为光电二极管Ⅱ、32为光电二极管Ⅲ、34为光电二极管Ⅳ、40为滤波器Ⅱ、50为衰减器Ⅱ、60为放大器Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明一种基于可见光LED的高速可见光混沌保密通信装置作进一步的说明。
附图1为一种基于可见光LED的高速可见光混沌保密通信装置主振荡器模块的结构示意图；附图2为一种基于可见光LED的高速可见光混沌保密通信装置从振荡器模块的结构示意图。由图可知，本发明一种基于可见光LED的高速可见光混沌保密通信装置，包括主混沌振荡器模块和从混沌振荡器模块；主混沌振荡器模块通过自身反馈回路生成混沌信号，通过调制器7将有用信息与混沌信号混合生成混沌载波信号，并将混合有有用信息的混沌载波信号发射给从混沌振荡器模块。从混沌振荡器模块接收主混沌振荡器模块传来的混沌载波信号，并将该混沌载波信号与从混沌振荡器模块通过自身反馈回路生成的混沌信号相减，从而得到混沌载波信号中混合的有用信息；其中，所述主混沌振荡器模块和从混沌振荡器模块具有相同的光源参数和反馈装置，两者通过自身反馈回路生成的混沌信号高度相似。
所述主混沌振荡器模块和从混沌振荡器模块均包括可见光源、滤波器、光耦合器、衰减器、光电二极管和放大器；其中，在主混沌振荡器模块还设置有调制器，在从混沌振荡器模块中设置有减法器；主混沌振荡器的可见光源Ⅰ1、滤波器Ⅰ4、光耦合器Ⅰ2、光耦合器Ⅱ20和光电二极管Ⅱ30顺序连接且由光电二极管Ⅱ30输出混沌载波信号；所述光耦合器Ⅰ2的另一输出端与衰减器Ⅰ5、光电二极管Ⅰ3和放大器Ⅰ6顺序连接组成反馈回路Ⅰ且与可见光源Ⅰ1连接；所述光耦合器Ⅱ20的另一输出端与调制器7连接，所述调制器7与有用信号输入端连接。
从混沌振荡器模块的可见光源Ⅱ10、滤波器Ⅱ40、光耦合器Ⅲ22、光电二极管Ⅲ32和减法器8顺序连接；所述光耦合器Ⅲ22的另一输出端衰减器Ⅱ50、光耦合器Ⅳ24、光电二极管Ⅳ34和放大器Ⅱ60顺序连接组成反馈回路Ⅱ且与可见光源Ⅱ10连接；所述减法器8的另一输入端与光耦合器Ⅴ26的输出端连接，所述光耦合器Ⅴ26的另一输出端与光耦合器Ⅳ24的输入端连接，所述光耦合器Ⅴ26的输入端连接混沌载波信号。
具体的，上述基于可见光LED的高速可见光混沌保密通信装置的基本原理：首先在主混沌振荡器模块中，可见光源Ⅰ是能够生成可见光的LED灯，为了防止来自光纤端面或耦合器的外部光反馈，光源装置中插入了一个光隔离器。滤波器的作用是确定非线性的可见光波长。之后光波再经耦合器将光波分成两部分，一部分经过反馈环反馈回光源装置，在反馈环上中采用光纤线和衰减器分别调整延迟时间和反馈增益。在光波反馈回光源之前，需要经过一个掺铒光纤放大器来对传输中损失的功率进行补偿。通过光反馈产生的混沌信号经光耦合器后从主振荡器模块输出，在这之前，链路中插入的调制器用来对加入的有用信息进行调制，信息通过调制后掩藏于光混沌载波信号中，实现信息的加密输出。从振荡器的反馈回路采用和主振荡器模块中相同的装置器件，以达到两个模块产生同步的混沌载波信号。主振荡器模块接收的信号减去从振荡器中的光混沌载波信号实现信息的解密过程，从而得到我们所需的有用信息。由于主混沌振荡器模块和从混沌振荡器模块采用的是参数相同的光源和反馈装置，生成的混沌载波信号是高度相似的，所以最后才能通过相减的操作得到需要传送的有用信息。
其中，可见光源Ⅰ1和可见光源Ⅱ10均为LED光源。可见光源Ⅰ1和可见光源Ⅱ10的光源装置中设置有光隔离器。在反馈回路Ⅰ和反馈回路Ⅱ中设置有掺铒光纤放大器，对对传输中损失的功率进行补偿。
显然，本发明一种基于可见光LED的高速可见光混沌保密通信装置的有益效果是通过在主混沌模块中通过调制器将有用信息和混沌载波信号混合，使有用信息隐藏于混沌信号中，有利于显著提高可见光通信的安全性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于可见光LED的高速可见光混沌保密通信装置，其特征在于：包括主混沌振荡器模块和从混沌振荡器模块；
所述主混沌振荡器模块通过自身反馈回路生成混沌信号，通过调制器将有用信号与混沌信号混合生成混沌载波信号，并将混合有有用信号的混沌载波信号发射给从混沌振荡器模块；
所述从混沌振荡器模块接收主混沌振荡器模块传来的混沌载波信号，并将该混沌载波信号与从混沌振荡器模块通过自身反馈回路生成的混沌信号相减，从而得到混沌载波信号中混合的有用信号；
其中，所述主混沌振荡器模块和从混沌振荡器模块具有相同的光源参数和反馈装置，两者通过自身反馈回路生成的混沌信号高度相似;
所述主混沌振荡器模块和从混沌振荡器模块均包括可见光源、滤波器、光耦合器、衰减器、光电二极管和放大器；其中，在主混沌振荡器模块还设置有调制器，在从混沌振荡器模块中设置有减法器；
所述主混沌振荡器的可见光源Ⅰ、滤波器Ⅰ、光耦合器Ⅰ、光耦合器Ⅱ和光电二极管Ⅱ顺序连接且由光电二极管Ⅱ输出混沌载波信号；所述光耦合器Ⅰ的另一输出端与衰减器Ⅰ、光电二极管Ⅰ和放大器Ⅰ顺序连接组成反馈回路Ⅰ且与可见光源Ⅰ连接；所述光耦合器Ⅱ的另一输出端与调制器连接，所述调制器与有用信号输入端连接；
所述从混沌振荡器模块的可见光源Ⅱ、滤波器Ⅱ、光耦合器Ⅲ、光电二极管Ⅲ和减法器顺序连接；所述光耦合器Ⅲ的另一输出端与 衰减器Ⅱ、光耦合器Ⅳ、光电二极管Ⅳ和放大器Ⅱ顺序连接组成反馈回路Ⅱ且与可见光源Ⅱ连接；所述减法器的另一输入端与光耦合器Ⅴ的输出端连接，所述光耦合器Ⅴ的另一输出端与光耦合器Ⅳ的输入端连接，所述光耦合器Ⅴ的输入端连接混沌载波信号;
所述可见光源Ⅰ和可见光源Ⅱ均为LED光源;
在所述可见光源Ⅰ和可见光源Ⅱ的光源装置中设置有光隔离器;
在反馈回路Ⅰ和反馈回路Ⅱ中设置有掺铒光纤放大器，对传输中损失的功率进行补偿。
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