基于放大的自发辐射噪声的差分法产生随机码

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随机码在数值仿真、保密通信等多个领域有重要的应用。在电缆线断点检测、扩频通信、雷达测试等技术领域也有非常重要的应用。它可以在电缆线断点检测中作为随机信号,利用相关算法计算出断点位置,也可以在保密通信中作为通信密钥。随着通信技术的发展,特别是光通信技术的普及,随机码发生器的应用越来越广泛,同时对随机码的速率和随机性的要求也越来越高。但是目前实际应用中的随机码产品速率低,不能满足现代高速通信的要求。因此,对于高速随机码发生器的研究成为了各个研究机构的研究热点。随机码分为伪随机码和真随机码。伪随机码是由算法和初始的种子产生的,如果知道了产生随机码的算法和最初的种子,则用于密钥的随机序列就可以被复制出来,这样对于通信的安全有非常大的威胁。而真随机码是由物理熵源产生的,由于物理熵源是不可复制的,它所产生的随机码是绝对安全的。由于现代高速光通信的进步,对于随机码的速率要求越来越严格。近年来,混沌激光作为产生高速真随机序列的物理熵源的研究成为一个热点。混沌激光具有幅度大,频谱类噪声的特性,对于产生高速真随机序列有很大的优势。但是激光器在光反馈的情况下产生的激光输出对初始条件非常敏感,并且光反馈、光电反馈以及光注入产生的混沌信号都有一定的周期性,这就会是产生的随机序列带有周期性。放大的自发辐射噪声具有本质上的随机性,并且还具有宽频和幅度远比背景噪声大的优点,这就使得它非常适合产生高速真随机序列。本文是以超辐射发光二极管(SLD)产生的放大的自发辐射噪声为物理熵源,分别通过自延时差分和两路差分的方法实时产生不同速率的高速真随机序列。具体工作如下:1.在现有的研究成果基础上,分析了放大的自发辐射噪声为什么要进行滤波。由于滤波后的信号是不对称分布的,通过自延时差分和两路差分的方法可以改善信号的对称性。对于自延时差分的方法,实验结果表明只要延时时间超过一个阈值,所产生的随机序列就可以通过NIST测试,我们称这个阈值为最小延时时间。2.研究了差分信号的幅度和信号的偏斜系数与差分延时时间的关系,通过实验和模拟确定了最小延时时间与信号带宽的关系。3.利用我们的实验装置实时产生了不同速率的随机序列,并且用NIST对产生的随机序列进行了测试。并且通过8位ADC的处理方法提高了随机码的产生速率。文章最后介绍了随机码在扩频通信中的应用。
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