地址码互相关特性对光码分多址系统性能的影响研究

发布时间：2021-11-27 19:49

　　基于Wyner窃听信道模型,建立了光码分多址系统（OCDMA）的窃听信道模型,并利用"信道容量"和"安全泄露因子"作为指标来定量地评估系统的传输性能和安全性。基于此,本文分析了地址码的互相关特性对OCDMA系统性能的影响。结果表明:地址码的互相关特性对OCDMA系统性能有着重要的影响,采用互相关性更好的地址码能够提高系统的传输性能和安全性;增加地址码的码字长度以及使用二维地址码或者双极性地址码都有利于改善系统的传输性能和安全性。 

【文章来源】：光电子·激光. 2020,31(04)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

合法信道容量随互相关值(归一化)的关系图

图2 合法信道容量随互相关值(归一化)的关系图根据图2、3,可以发现:随着地址码互相关值的不断增大,合法信道的信道容量不断减小,而安全泄露因子却在不断增大,这表明系统的传输性能和安全性水平都在不断降低。究其原因,由于随着互相关值的增大,合法信道中的噪声(MAI、PB和SB)将会增大,而用户信号不变,导致合法用户Bob的信噪比降低,误码率增大,因此,合法信道的信道容量将会减小。对于窃听信道来说,用户信号和噪声都会随着互相关值的增大而增大,但信号的增大倍数更大,导致窃听者Eve的信噪比增大,误码率降低。因此,窃听信道的信道容量和系统的安全泄露因子都将会增大,即系统的物理层安全性水平降低。也就是说,为了使得OCDMA系统的传输性能和安全性水平更好,需要寻找互相关特性更好的地址码。互相关特性主要与地址码的码字类型和码字长度等参数有关,我们将进一步对这两个参数对系统性能的影响进行分析。

然后,以Gold码为例,我们研究了码字长度对OCDMA系统性能的影响,分别得到了合法信道容量以及安全泄露因子随码字长度(或移位寄存器)的变化关系曲线,如图4、5所示。可以发现:随着码字长度(或移位寄存器级数)增加,合法信道的信道容量会不断增大到最大值,而安全泄露因子会不断降低到最小值,即系统的传输性能和安全性水平都会随着码字长度的增加而提高。究其原因,随着码字长度的增加,Gold码字间的互相关值不断减小,合法信道中噪声(MAI、PB和SB)也将会减小,因此,合法信道中信噪比以及信道容量也都将会增大;但对于窃听信道来说,噪声(MAI、PB和SB)减小的同时,用户信号也将不断减小且比例更大,因此,窃听信道的信道容量和安全泄露因子将随着码长的增大而减小。图5 安全泄露因子随码长的变化关系曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]相干扩时光码分多址系统的物理层安全性研究[J]. 谭业腾,蒲涛,项鹏,方涛,焦海松,朱华涛.  量子电子学报. 2018(01)
[2]光纤通信窃听及其检测技术探讨[J]. 陈晖,祝世雄.  信息安全与通信保密. 2012(01)



本文编号：3522938