[發(fā)明專利]一種基于概率整形的信道加密方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010591527.1
• 申請(qǐng)日: 2020-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN111865575B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉武;羅鳴;賀志學(xué)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢郵電科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H04L9/08
• 分類號(hào): H04L9/08;H04L1/00;H04B10/079
• 代理公司: 武漢智權(quán)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 王江能

1.一種基于概率整形的信道加密方法，其特征在于，包括步驟：

S101.光鏈路兩端同時(shí)發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)到對(duì)端，對(duì)端收到所述測(cè)試數(shù)據(jù)后進(jìn)行回傳；

S102.光鏈路兩端接收對(duì)端回傳的測(cè)試數(shù)據(jù)，經(jīng)過比對(duì)計(jì)算得到SNR，根據(jù)SNR計(jì)算對(duì)應(yīng)的整形概率，并生成對(duì)應(yīng)的碼字集；

S103.光鏈路兩端根據(jù)相同的碼字集對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行概率整形編碼和解碼；

S104.判斷是否出現(xiàn)時(shí)間到期或信道改變，若是，轉(zhuǎn)入S101；否則進(jìn)入S103；

所述光鏈路兩端基于回傳的測(cè)試數(shù)據(jù)獲得的SNR采用相同的概率分布，生成相同概率的編碼的碼字集；

所述根據(jù)碼字集將均勻分布的原始比特?cái)?shù)據(jù)流映射到不同概率分布的符號(hào)，對(duì)端根據(jù)相同的碼字集解碼；

步驟S103中經(jīng)過比對(duì)計(jì)算得到SNR的方式包括：

光鏈路兩端接收對(duì)端回傳的測(cè)試數(shù)據(jù)，與原本發(fā)送的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)計(jì)算，測(cè)得測(cè)試數(shù)據(jù)的SNR；

或者，光鏈路兩端接收對(duì)端回傳的測(cè)試數(shù)據(jù)，與原本發(fā)送的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)計(jì)算，測(cè)得測(cè)試數(shù)據(jù)的BER，根據(jù)BER計(jì)算得到SNR。

2.如權(quán)利要求1所述的基于概率整形的信道加密方法，其特征在于：所述測(cè)試數(shù)據(jù)選用偽隨機(jī)數(shù)，對(duì)端接收到所述測(cè)試數(shù)據(jù)后，不經(jīng)過糾錯(cuò)環(huán)節(jié)，恢復(fù)出的帶噪音和誤碼的符號(hào)直接回傳。

3.如權(quán)利要求2所述的基于概率整形的信道加密方法，其特征在于：所述光鏈路兩端傳輸概率整形編碼后的數(shù)據(jù)給對(duì)端，對(duì)端接收編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程中，包括糾錯(cuò)環(huán)節(jié)。

4.如權(quán)利要求1所述的基于概率整形的信道加密方法，其特征在于：所述光鏈路兩端發(fā)送和接收測(cè)試數(shù)據(jù)的時(shí)間起止點(diǎn)基本一致；

所述光鏈路兩端在步驟S103的數(shù)據(jù)傳輸前，留有足夠的時(shí)間建立碼字集。

5.一種基于概率整形的信道加密系統(tǒng)，包括位于光鏈路兩端的收發(fā)機(jī)，其特征在于，所述收發(fā)機(jī)包括：

測(cè)試數(shù)據(jù)單元，其用于生成隨機(jī)數(shù)作為測(cè)試數(shù)據(jù)，一方面將測(cè)試數(shù)據(jù)輸入到概率整形編解碼單元，一方面將測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)送到SNR測(cè)量單元；

SNR測(cè)量單元，其用于將光鏈路返回的測(cè)試數(shù)據(jù)與原始生成的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)計(jì)算得到SNR，輸出給碼字生成單元；

碼字生成單元，其用于根據(jù)SNR選擇合適的整形概率，生成對(duì)應(yīng)的碼字集；

概率整形編解碼單元，其用于根據(jù)碼字集將均勻分布的原始比特?cái)?shù)據(jù)流映射到不同概率分布的符號(hào)，輸出給發(fā)送單元；同時(shí)將接收到的概率整形的符號(hào)解碼成對(duì)應(yīng)的比特流；

發(fā)送單元，完成從電信號(hào)到光信號(hào)的發(fā)送處理流程，發(fā)送概率整形編碼后的符號(hào)給對(duì)端收發(fā)機(jī)；

接收單元，用于完成從光信號(hào)到電信號(hào)的接收處理流程，接收對(duì)端收發(fā)機(jī)發(fā)來的光信號(hào)，并輸出概率整形碼的符號(hào)給概率整形編解碼單元進(jìn)行解碼；

上述系統(tǒng)中，SNR測(cè)量單元還用于判斷是否出現(xiàn)時(shí)間到期或信道改變，若是，發(fā)送單元重新發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)；若否，發(fā)送單元和接收單元正常工作；

概率整形編解碼單元還用于對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和解碼；

所述光鏈路兩端基于回傳的測(cè)試數(shù)據(jù)獲得的SNR采用相同的概率分布，生成相同概率的編碼的碼字集；

所述根據(jù)碼字集將均勻分布的原始比特?cái)?shù)據(jù)流映射到不同概率分布的符號(hào)，對(duì)端根據(jù)相同的碼字集解碼；

比對(duì)計(jì)算得到SNR的方式包括：

光鏈路兩端接收對(duì)端回傳的測(cè)試數(shù)據(jù)，與原本發(fā)送的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)計(jì)算，測(cè)得測(cè)試數(shù)據(jù)的SNR；

或者，光鏈路兩端接收對(duì)端回傳的測(cè)試數(shù)據(jù)，與原本發(fā)送的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)計(jì)算，測(cè)得測(cè)試數(shù)據(jù)的BER，根據(jù)BER計(jì)算得到SNR。

6.如權(quán)利要求5所述的基于概率整形的信道加密系統(tǒng)，其特征在于：所述接收單元的接收處理流程包括光電轉(zhuǎn)化、模數(shù)轉(zhuǎn)換、時(shí)鐘同步、載波恢復(fù)和信道均衡。

7.如權(quán)利要求6所述的基于概率整形的信道加密系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)送單元的發(fā)送處理流程包括信道濾波整形、數(shù)模轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換。