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在互联网技术飞速发展的当代社会中,为了解决用户对带宽需求的问题,无源光网络(PON)技术得到了越来越广泛的应用。在PON中,正交频分复用技术(OFDM)由于具有很高的频谱利用率、灵活的子载波配置、优良的抗干扰等特征,已经逐渐成为了一个受到关注的调制技术。随着OFDM-PON技术在光纤通信系统中的应用,光OFDM-PON的相关传输技术日益成为研究的热点。但是,由于PON中下游业务具有广播特性,所以传输数据极易被窃听。因此,解决PON中的安全问题迫在眉睫。针对光OFDM-PON通信系统中的安全性问题,国际上出现了许多采用数字混沌对传输中的光OFDM信号进行加密的技术方案,主要是将数字混沌与光OFDM信号调制技术相结合,通过用混沌参数作为安全密钥,以确保光信号在传输过程中的高安全性。但是,迄今为止,基于数字混沌的光OFDM-PON安全通信系统主要是以离线的技术方式来实现。现场可编程门阵列(FPGA)不仅操作简单灵活,而且还具有较高的并行度以及系统时钟。因此,有望应用于实时高速OFDM加密通信技术中。本文利用FPGA对基于数字混沌的实时高速光OFDM-PON保密通信技术进行了模块化整体系统的设计,并完成了对该系统的验证。具体研究工作分为以下4个部分:(1)研究了Lorenz数字混沌系统和光OFDM调制解调系统的FPGA实现:首先,针对FPGA只能处理离散化的数字信号这一特点,对Lorenz混沌系统的连续状态方程进行离散化处理。然后通过Matlab/Simulink以及System Generator进行验证。最后,使用FPGA实现OFDM通信系统中的一些基本模块,例如QAM调制模块,IFFT模块等等。(2)研究了基于数字混沌的加解密算法:设计加密与解密的算法,并在FPGA中实现经过数字混沌技术加密后的OFDM安全通信系统。然后,通过对该系统的安全性进行分析来验证本文所设计的加解密算法。(3)研究了基于数字混沌的高速光OFDM保密通信系统:为了提高数据传输速率,根据数模转换器的采样速率计算出IFFT/FFT模块的点数,进而设置合理的并行数据通道个数,并从传输性能和安全性能两个方面来验证该系统的可行性。(4)研究了评估密钥空间的方法:通过分析OFDM保密通信系统中的加密算法,得出影响密钥空间的因素。然后,通过配置上述影响因素的相关参数,例如QAM的阶数,IFFT的计算精度等等,使得扩大密钥空间成为可能。总之,本文设计了数字混沌技术的FPGA实现,同时开发了基于FPGA的光OFDM-PON保密通信的各个关键模块。除此之外,分析了光OFDM-PON通信系统的效率,评估了本系统的安全性能,并验证了该通信系统具有高速率传输数据以及实时处理数据等优良性能。