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自由空间光(Free Space Optical,FSO)通信结合了光纤通信和微波通信的优势,已成为下一代光通信的发展方向之一,受到了人们的广泛关注,它具有速率高、建网成本低廉、快速部署和灵活性强等特点。然而,大气湍流、光束发散的半径和强度及外部窃听用户的存在等因素都会对FSO通信的安全性造成影响。基于算法的加密手段都已被证明是可以破解的,因此,研究FSO物理层的安全性就显得十分重要。目前增加光通信物理层安全性的方法有光量子通信,光混沌通信,光码分多址(Optical Code Division Multiple Access,OCDMA)通信等。其中,量子保密通信技术可以确保通信的绝对安全,但仅适用于较低速率的数据传输;混沌光通信系统的安全性仅限于理论水平和较理想条件下的实验;而OCDMA技术是将码分多址通信技术和光纤通信技术相结合的一种新型通信方式,是解决高速数据传输安全问题的优选方法。因此,本文提出基于离散信道的自由空间光码分多址(FSO/Code Division Multiple Access,CDMA)搭线信道模型,从信息论的角度出发,定量分析FSO/CDMA搭线信道的物理层安全性。本课题来源于国家自然科学基金“自由空间光通信的物理层安全与光编码方法研究”(NSFC61671306),深圳市学科布局项目“基于光编码物理层安全的光通信关键技术研究”(JCYJ20160328145357990)。研究工作主要包括以下几点:1)建立了基于开关键控(On Off Keying,OOK)调制的FSO/CDMA系统搭线信道模型,合法信道和窃听信道采用二进制对称信道(Binary Symmetric Channel,BSC)模型。考虑了大气湍流、大气衰减、散粒噪声、多址干扰、热噪声和背景噪声对系统的影响,采用截获概率作为搭线信道模型物理层安全的评估指标。从信息论的角度出发,推导出搭线信道模型截获概率和误码率(Bit Error Rate,BER)的封闭表达式,定量分析传输距离、码长、传输功率和干扰用户数对搭线信道模型可靠性、安全性和有效性的影响。从而得出在同时满足可靠性、安全性和有效性的情况下,基于OOK调制的FSO/CDMA搭线信道模型的最优参数。结果表明,减小系统的传输距离,可以降低系统的截获概率。为了同时满足合法用户的可靠性和安全性,干扰用户的数量和代码长度必须在特定的区间内。通过选择传输速率可以获得最大的频谱效率。此外,还利用实验验证了FSO/CDMA系统具有物理层安全性。2)采用脉冲位置调制(Pulse Position Modulation,PPM)技术,提出了基于M-PPM的FSO/CDMA系统搭线信道模型,合法信道和窃听信道采用强对称离散信道模型,同时分析系统的安全性、可靠性和有效性。讨论码长、大气湍流和干扰用户数对系统安全性、可靠性和有效性的影响,结果表明,为了同时满足合法用户的可靠性和安全性,干扰用户的数量和码长必须在特定的区间内;给定搭线信道中合法用户的误码率、搭线信道的截获概率及编码码字,可以找到搭线信道的最优参数实现最大传输速率。与基于OOK的FSO/CDMA搭线信道模型的各项性能进行深入对比和分析,结果表明,通过对FSO/CDMA系统搭线信道模型的参数进行优化设计,基于4-PPM的FSO/CDMA搭线信道模型的可靠性和安全性更好。此外,本文还利用Optisystem光学仿真软件对FSO/CDMA搭线信道模型进行模拟。