1 陆军工程大学通信工程学院，江苏 南京 210001
2 中国人民解放军31106部队，江苏 南京 210016
3 陆军工程大学教研保障中心，江苏 南京 210007
4 东部战区总医院卫勤部，江苏 南京 210016
为避免数模转换器（DAC）在高速率、高分辨率方面的性能限制对量子噪声随机加密系统（QNRC）的影响，同时也为了降低系统的成本，本文提出了一种采用低位DAC级联调制、光域解密、直接检测的灵活多进制解密系统方案，并利用商用仿真软件VPI Transmission Maker Optical System 9.1（VPI9.1）对所提方案的可行性进行验证，得到了介观相干态功率为-20 dBm、传输距离为100 km、传输速率为10 Gb/s、密文态数目最高可达216-1的QNRC系统的仿真结果。结果表明：低位DAC级联的方式不仅可以大大提高密文态数目，确保最优的系统传输性能，还可以灵活适配多进制传输系统。此外，所提系统方案避免了数模转换器在高速率、高分辨率方面对QNRC系统的影响，同时还显著降低了高位传输系统的成本，为实现QNRC系统的国产化提供了一种解决方案。
光通信 量子噪声随机加密 低位数模转换器 多进制传输系统 中国激光
2023, 50(10): 1006004
中国人民解放军陆军工程大学 通信工程学院, 南京, 210007
高采样速率、高分辨率数/模转换器(DAC)是量子噪声随机加密(QNRC)系统性能提升的核心器件之一, 一直制约着QNRC系统技术发展。为了探究不同的DAC采样速率和分辨率对QNRC系统性能的影响, 采用VPItransmission Maker Optical System 9.1软件进行系统仿真设计.首先, 搭建了介观态功率为-21 dBm、传输距离为1000 km、传输速率为10 Gb/s和密文态数目为28-1的基于相移键控的QNRC系统; 然后, 改变DAC的采样速率、分辨率, 对QNRC系统的性能进行对比分析。分析结果表明: 当DAC的采样速率、分辨率分别为30 Gb/s、6 bit时, QNRC系统的性价比最佳。
量子噪声随机加密系统 数/模转换器 相移键控调制 quantum noise random encryption system, digital-to
1 中国人民解放军61623部队, 北京 100840
2 中国人民解放军陆军工程大学 通信工程学院, 南京 210007
3 中国人民解放军31106部队, 南京 210016
针对光网络安全防护问题, 从物理层安全性评估、实验验证2个层面深入研究量子噪声随机加密(QNRC)物理层抗截获传输技术。首先, 介绍了国内外QNRC的发展现状, 凝练了一套物理层安全性评估通用方法。然后, 提出一种基于光域解密的强度移位键控-量子噪声随机加密(ISK-QNRC)实验方案, 针对该方案中高分辨率、高采样速率的数/模转换器制造工艺问题, 提出一种并联ISK-QNRC方案并进行了验证, 结果表明该方案信息传输安全、有效。最后, 分析了QNRC技术的典型应用场景及发展趋势。
光网络安全防护 量子噪声随机加密 安全性评估方法 并联强度调制 应用场景 optical network security protection, quantum-noise
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
量子噪声随机加密(QNRC) 是一种基于海森堡不确定性原理的物理层加密技术, 其能够适用于高速率、大容量以及长距离的光纤通信网络。针对 QNRC 系统中多进制 Y-00 密文信号的调制及解调受限于高采样速率、高转换深度的 ADC 芯片的问题, 提出了一种利用多个串联相位调制器(PM) 进行 Y-00 密文信号的调制及解调的实现方法, 并利用 VPItransmission Maker Optical Systems 仿真软件对该实现方案进行了仿真验证及性能分析。仿真结果表明: 基于多个 PM 串联的方式, 实现了密文态数目为 126、数据速率为 10 Gbit/s 以及 1000 km 光纤放大链路传输的相移键控-量子噪声随机加密(PSK-QNRC) 系统; 降低密文量子态的介观功率有利于提高 QNRC 系统的安全性水平, 但同时会损害系统的传输性能, 因此选择合适的介观功率对于优化系统的安全性和可靠性具有重要意义。
光通信 抗截获通信 量子噪声随机加密 Y-00 协议 optical communications anti-interception communication quantum-noised randomized cipher Y-00 protocol
1 陆军军事交通学院镇江校区，江苏 镇江 212003
2 陆军工程大学通信工程学院，江苏 南京 210007
3 国防科技大学信息通信学院，湖北 武汉 430010
基于直调光信号注入半导体激光器构建了宽调谐潜在可集成的光电振荡器（OEO），实现了9.73~21.30 GHz的调谐范围，且调谐过程中相位噪声始终小于-105 dBc/Hz@10 kHz。实验结构简单、紧凑。若将主、从激光器集成在同一芯片上，系统还可进一步小型化。若采用调制带宽更大的主激光器，OEO调谐范围还可进一步扩大。
光学器件 光电振荡器 宽调谐 光注入 半导体激光器 光学学报
2022, 42(13): 1323003
Author Affiliations
Abstract
1 College of Communications Engineering, Army Engineering University of PLA, Nanjing 210007, China
2 School of Optoelectronic Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
3 Microwave-Photonics Technology Laboratory, National Laboratory of Microstructures & College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
Weak RF signal detection with high resolution and no blind zone based on directly modulated multi-mode optoelectronic oscillation has been proposed. The high-sensitivity optical modulators and optical filters are avoided because multi-mode oscillation is obtained based on directly modulating the semiconductor laser at the relaxation oscillation frequency. For the directly modulated optoelectronic oscillator, the detection characteristics such as gain for the RF signal, resolution, noise floor, and sensitivity are firstly analyzed. The experimental results are consistent with the simulated results. For the RF signal of unknown frequency, it can be detected out and amplified by tuning the bias current and delay time of the loop. There is no blind zone within 1–4.5 GHz. The system provides a maximum gain of 17.88 dB for the low-power RF signal. The sensitivity of the system can reach as high as . The properties such as gain dynamic range and power stability are also investigated. The system has potential for weak RF signal detection, especially for the RF signal with unknown frequency.
radio frequency detection optoelectronic oscillator distributed feedback semiconductor laser Chinese Optics Letters
2022, 20(11): 113901
1 陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
2 华中科技大学软件学院, 湖北 武汉 430070
3 国防科技大学信息与通信学院, 湖北 武汉 430010
在多用户光码分多址 (OCDMA) 传输系统中, 多用户干扰 (MAI) 严重影响系统传输性能。针对系统中多用户干扰来源于各用户码字不完全正交的特点, 采用码字的自、互相关函数表达接收信号与系统损伤, 引入将多用户干扰看作可重构的 “有效信息” 的新思路, 提出了一种基于数字信号处理技术的串行反馈干扰抑制算法。搭建了 2 用户同步接入频谱幅度编码光码分多址 (SAC-OCDMA) 传输系统仿真平台, 验证了该算法抑制多用户干扰的有效性。仿真结果表明: 相较于光阈值器件, 采用串行反馈干扰抑制算法抑制多用户干扰的效果更好, 系统传输性能的改善更大, 引入的功率代价仅为 2.3 dB。
光通信 光码分多址系统 多用户干扰 串行反馈干扰抑制算法 optical communication optical code division multiple access multi-user interference serial feedback interference suppression algorithm
1 陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
2 中国人民解放军第 61623 部队, 北京 100840
3 中国人民解放军第 31121 部队, 福建 福州 350001
量子噪声随机加密 (QNRC) 是一种新兴的提高光纤传输安全性的物理层加密方案。基于窃听信道模型, 以合法信道容量和信息截获概率为基本指标, 对相移键控 (PSK) QNRC 系统的传输性能和安全性能进行定量评估, 并分析了介观态功率、进制数以及量子噪声掩盖的量子态数对系统性能的影响。仿真结果表明: 为了提高系统的传输性能和安全性能, 发送端需采用光放大器; 在保证系统传输性能的同时, 可适当减小介观态功率来提高系统的安全性; 较高的进制数可有效地提高 PSK-QNRC 系统的安全性, 且不影响其传输性能; 系统数据安全性主要受限于量子噪声掩盖的量子态数。
光通信 量子噪声随机加密 合法信道容量 信息截获概率 optical communication quantum-noise random cipher legal channel capacity information interception probability
基于压缩感知(CS)的多输入多输出(MIMO)雷达成像方法具有分辨率高的优点,但在实际应用中存在着运算复杂的问题,无法满足运动目标成像对时效性的要求。针对这个问题,提出了一种基于非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)和快速迭代软阈值算法(FISTA)的MIMO雷达目标三维高分辨成像的新方法。该方法利用NUFFT对FISTA中的矩阵-向量乘法进行高精度近似,能够在保证高分辨率成像的同时,缩短成像时间,减小对系统内存的需求。仿真实验验证了所提方法的有效性及其相比现有典型方法的优越性。
MIMO雷达 三维高分辨成像 压缩感知 快速迭代软阈值算法 非均匀快速傅里叶变换 MIMO radar 3D high-resolution imaging compressive sensing FISTA NUFFT
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210001
为解决高速、高分辨率数模转换器(DAC)给量子噪声随机加密(QNRC)研究带来的限制问题,提出一种采用并联强度调制、光域解密、直接检测的方案,利用VPI系统对此进行验证与分析讨论,并实现了介观态功率为-20 dBm、传输距离为500 km、传输速率为10 Gbit/s、密文态数目为2 10-1的ISK-QNRC系统。研究结果表明,通过调制器并联的方式,可以有效增大QNRC密文态数目。该方案的误码性能对于接收功率以及密文信号与解密信号的功率差比较敏感,在固定接收功率的情况下,做好密文信号与解密信号的功率匹配对于降低误码率十分重要。
光通信 量子噪声随机加密 强度调制 调制器并联 中国激光
2021, 48(17): 1706002
