单发多收无线窃听信道中的自适应保密速率传输方案

针对无线通信中基于保密中断的物理层安全问题,提出了一种单发多收(SIMO)窃听信道下使用保密中断概率约束的自适应保密速率方案。利用信道估计与信道的衰落特性分别获得发射端到合法接收端信道(主信道)的信道状态信息(CSI)与发射端到窃听者信道(窃听信道)的统计CSI。在发射端已知主信道CSI而未知窃听信道CSI的情况下,根据主信道CSI和窃听信道CSI的概率密度函数对保密传输速率进行自适应调整,并根据保密中断的定义确定发射门限,然后在满足保密中断概率约束的条件下实现保密吞吐量的最大化。在准静态瑞利衰减信道条件下进行了仿真验证,结果表明:与以往的SISO系统方法相比,在保密中断概率低于0.1、合法接收端天线数不少于窃听端时,系统的保密吞吐量可提高1倍以上;即使合法接收端的天线数少于窃听端,只要合法接收端的天线数足够多,SIMO系统的保密吞吐量仍能优于SISO系统。     

多发单收窃听信道中人工噪声辅助的鲁棒波束成形设计

针对无线通信物理层安全中合法用户接收的信息易受到非法窃听者窃听的问题,提出了一种人工噪声辅助的鲁棒波束成形(AN-RBF)设计方案。首先,利用信道估计分别获取发射端到合法用户的瞬时非理想信道状态信息(CSI)和发射端到窃听者的统计CSI;然后,在发射端向合法用户发送的信号中添加人工噪声,通过对有用信号和人工噪声进行联合优化,在满足发射功率控制和中断概率限制的约束条件下实现安全传输速率的最大化。AN-RBF方案发射端仅需获取窃听者的统计CSI,且发射端获取的合法用户的瞬时CSI是非理想的,系统开销少,另外,人工噪声的添加可以降低窃听者接收端信干噪比,提高多发单收(MISO)窃听信道中的安全传输速率。仿真结果表明,在20dB功率且仿真环境相同的情况下,所提AN-RBF方案的安全速率比各态同向人工噪声辅助方案提高了约2bit·(s·Hz)-1。     

基于网络编码和安全极化码的无线抗窃听传输技术

由于无线通信的信道开放性和信号广播性,使其在服务合法用户的同时易受到非法用户的窃听。针对这一问题,结合网络编码技术和安全极化码技术,以随机线性网络编码对信源码块进行编码生成内码,通过计算极化码巴氏参数进行信道分集并选取安全比特信道,构造安全极化码作为外码,从而形成级联信道编码结构。仿真结果显示,当主信道信噪比为10 dB时,该方法与传统安全极化码都可以为合法接收方提供较好的通信服务;文中方法采用8 bit有限域时,只需窃听信道信噪比退化2.5 dB,即可使得窃听信道的误码块率逼近1,相较传统极化码方法所需的4 dB窃听信道信噪比退化,可更好地进行抗窃听传输。     

基于杨辉三角结构的 QC-LDPC 码构造

针对准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码中准循环基矩阵的移位系数确定问题,提出基于杨辉三角结构的确定方法。该方法构造的校验矩阵不含四环,移位系数由简单的数学表达式确定,编码复杂度与码长呈线性关系,节省存储空间,对码长和码率参数的设计具有较好的灵活性。仿真结果表明:在加性高斯白噪声信道和BP译码算法下,该方法构造的码字在误比特率为10-4时,信噪比优于随机LDPC码接近0.3 dB,在误比特率为10-6时优于DVB-S2标准的LDPC码0.2 dB,并可以获得与IEEE 802.16e码相一致的性能。同时表明合理的选择循环移位矩阵的尺寸,可以改善码字的误比特率性能。     

物理层网络编码与LDPC码联合系统设计及性能优化

在双向中继通信系统中,针对物理层网络编码与LDPC码联合方案编译码算法复杂度较高、译码运算时间较长等问题,提出了一种新的系统性能优化方案.首先设计了基于QPSK调制的物理层网络编码与LDPC码联合通信系统模型,给出中继映射方案和系统各节点译码算法;然后分析了联合通信系统中LDPC码的码率、码长、最大迭代次数等因素对系统误比特率性能的影响,对系统性能进行改进优化;最后对系统译码迭代方案进行优化.实验仿真表明,该通信系统优化方案能够保证良好的译码性能、缩减译码运算时间、提升信息交换效率.     

最大距离分割码误比特率的精确计算

基于最大距离分割(MDS)码的码重分布，得到了不完全译码器中发生译码错误和译码失败的概率．根据译码错误和译码失败对MDS码误比特率的影响，推导出精确的误比特率公式．利用该公式可计算出不同长度的MDS码在加性白高斯噪声(AWGN)信道中的误比特率．仿真结果表明，该公式比传统的误比特率上限公式具有更高的精度．     

基于喷泉码的防窃听编码设计

针对无线通信的安全性,提出一种与物理层喷泉码编码相结合的防窃听方法。利用增加人工噪声破坏窃听者喷泉码MP译码顺序,在保证主信道正常通信情况下,大幅度增加了窃听者的误码率,使其难以正常窃取信息,达到保证主信道通信安全的目的。实验结果表明,该方法在增加少量人工干扰噪声的情况下,使得窃听者的误码率达到30%~50%以上,达到防止窃听目的。     

用于量子安全直接通信的空间耦合LDPC-BCH码

受光源、光器件和光纤损耗影响,量子安全直接通信系统的信息传输面临删除概率极大、接收概率极低的难题。为保证量子安全直接通信系统信息传输的可靠性,该文提出了基于空间耦合LDPC-BCH码的信道补偿方案,解决了极低码率码字构造和逼近Shannon限实用码字设计2方面的问题。将多个相同的分组LDPC-BCH码通过边连接的方式耦合起来构造得到了空间耦合LDPC-BCH码。建立了空间耦合LDPC-BCH码集的外信息转移函数,并基于外信息转移函数分析了码集的译码门限值。仿真结果表明:与分组LDPC-BCH码相比,空间耦合LDPC-BCH码的译码门限更接近Shannon限,误比特率更低。在信道接收概率为0.4%时,采用传输效率为0.001的空间耦合LDPC-BCH码信道补偿方案,系统误比特率低于10~(-6)。     

编码MIMO信道中削弱误差传播的软判决均衡

为降低信道均衡算法的复杂度,提出了一种适于LDPC(Low-Density Parity-Check)编码M IMO(Mu lti-InputMu lti-Output)信道的基于迭代式概率数据辅助(PDA:Probab ilistic Data Assoc iation)的次优软输出判决反馈均衡算法。滑动窗PDA检测器输出外信息作为软输入软输出LDPC信道解码器的先验信息,实现信道均衡与信道解码的联合信息更新,克服传统判决反馈均衡器误差传播的缺陷。仿真表明,该均衡算法性能要比V-BLAST迫零检测算法提高1~2 dB,当Eb/No为3 dB时,误比特率达到10-5,且算法复杂度仅为O(N3),可获得较为满意的码间干扰消除效果。     

基于PEG算法的多进制PCGC码

PCGC码是一种以LDPC码作为分量码的新型级联码,它在继承LDPC码优越的误比特率性能的同时,还拥有比LDPC码更低的编码复杂度。研究了多进制PCGC,并将PEG算法引入其分量码的设计构造中。仿真结果表明：短帧情况下,通过合理的设计分量码,四进制PCGC码性能好于四进制LDPC码,且四进制PCGC码性能也略好于二进制的PCGC码。通过合理设计的四进制PCGC码在未来数字通信系统中具有重要的实用价值。     

基于后验概率的低密度奇偶校验码逆向识别方法研究

提出一种基于后验概率对数似然比(LLR)均值的逆向识别低密度奇偶校验码(LDPC)校验矩阵的方法。通过估计接收码字的信道增益以及信道噪声方差值, 得到后验概率对数似然比, 并依据后验概率对数似然比均值最大化原则, 成功实现对 LDPC 码校验矩阵的逆向识别。仿真结果表明, 在加性高斯白噪声信道条件下, 利用所提出的LDPC 码逆向识别技术, 接收方可准确无误地找到发送方使用的LDPC 码校验矩阵。     

Nakagami-m信道下认知中继网络的中断概率上界闭式解模型

为更准确地反映和评估无线信道衰落指数对认知中继网络中断性能的影响,提出了认知用户在Nakagami-m信道模型下的中断概率上界闭式解模型.首先在Nakagami-m信道模型下,对认知中继网络频谱重叠共享和最佳中继选择准则的联合约束限制进行分析,再利用分部积分推导出认知用户接收机信噪比的概率密度函数和累积分布函数,进而对概率密度函数进行条件积分,根据蕴合法则即事件概率不等式得出其中断概率上界闭式解模型.仿真结果表明:相比传统的瑞利信道模型,Nakagami-m信道模型下的中断概率闭式解能够反映信道衰落指数大于1时的系统中断性能,从而更准确地反映了实际信道衰落情况对认知中继网络的影响;此外,由于该闭式解模型考虑了主用户干扰限制条件,限制了认知用户的实际发射功率,因而降低了系统的中断概率.     

基于QR码的广义LDPC码的设计与译码算法的研究

广义低密度奇偶校验(generalized low-density parity-check,GLDPC)码可以降低原始低密度奇偶校验(low-density parity-check,LDPC)码的错误平层,但传统GLDPC码的构造方法会造成码率损失较大.鉴于此,采用平方剩余(quadratic residue,QR)码作为分量码,提出一种新颖的GLDPC码构造方法,并设计相应的译码算法.统计给定码字的陷阱集,并利用陷阱集挑选变量节点作为QR码的信息位;把QR码变量节点的校验位补全在原始LDPC码后,从而构造一种GLDPC码,设计出一种适合GLDPC码的两阶段译码算法.仿真结果表明,这种GLDPC码构造方法码率损失比较小,在BER为1×10-9时,GLDPC码与原始LDPC码相比,得到了约0.3 dB的增益.     

基于QR码和SPC码的双广义LDPC码构造及性能研究

为了降低低密度奇偶校验(low-density parity check,LDPC)码的错误平层,使其满足移动高清视频传输的极低误比特率(bit error rate,BER)要求,构造了一种基于平方剩余(quadratic residue,QR)码和单奇偶校验(single parity check,SPC)码的双广义LDPC(doubly-generalized LDPC,D-GLDPC)码。所构造的D-GLDPC码克服了有限码长的LDPC码性能不佳的问题以及广义LDPC(generalized LDPC,GLDPC)码的码率损失问题。基于QR码构造了准循环低密度奇偶校验(quasi cyclic LDPC,QC-LDPC)码,以QR码和SPC码作为分量码来构造D-GLDPC码,采用后验概率(a posteriori probability,APP)译码算法简化D-GLDPC码的译码。仿真结果表明,D-GLDPC码相比同码长同码率的LDPC码,在错误比特率和译码收敛速度上有明显的性能提升。     

基于压缩感知重建去噪后的LDPC译码算法

针对LDPC译码前的噪声问题,提出一种基于压缩感知重建去噪后的LDPC译码算法.首先,在接收端使用CS算法对系统的接收信号进行观测,恢复,消除信道传输过程中的噪声信息;然后,将恢复信号直接作为接收信号送入LDPC的译码器.仿真计算证明,这种改进的算法能有效减少噪声影响,降低LDPC的误码率,提高系统译码性能,在码长为512时,误码率可降低到10-5,并且受稀疏度,传输速率和CS重构算法影响.对比4种CS重构的贪婪算法,SP算法得到的效果较好.     

Application of the Henon Chaotic Model on to the Design of Low Density Parity Check Codes

A new method to design parity-check matrix based on Henon chaos model is presented. The designed parity-check matrix is with rather random behavior. Simulation results show that the proposed method makes an improvement in bit error rate （BER） performance by 0.4 dB compared with that of Luby for AWGN channel. The proposed method decreases the complexity of decoding significantly, and improves the error correcting performance of LDPC codes. It has been shown that Henon chaotic model is a powerful tool for construction of good LDPC codes, which make it possible to apply the LDPC code in real communication systems.     

几种LDPC码在无线光通信系统中的性能比较

为了提高无线光通信系统的性能,文章研究了几种低密度校验码（LDPC）在无线光通信系统中的运用．MATLAB仿真结果表明,LDPC码能对弱湍流信道起到一定的抑制作用从而提高了通信系统的可靠性．构造这几种码时,在都未对其进行优化的J睛况下,弱湍流信道下的准循环LDPC（QC_LDPC）码的误码性能略差于Mackay随机LDCP码,优于π-旋转LDPC码,但QC_LDPC码和π-旋转LDPC码编码简单易于硬件实现,实用性更强．     

基于多径瑞利衰落信道的非规则LDPC码分析性能

分析了在静态多径瑞利衰落信道上应用于正交频分复用技术的非规则LDPC码在相同的调制方式,不同的映射模式下的误码性能,并与规则LDPC码的性能作了比较,结果显示,在静态多径瑞利衰落信道上,不同的映射模式下,非规则LDPC码的误码性能均优于规则LDPC码的误码性能,非规则LDPC码在相同的调制方式下,格雷映射的误码性能优于自然映射的误码性能。     

基于Matlab的LDPC码的研究

LDPC码是一种接近香农限的线性分组码。在研究LDPC码的基本理论的基础上,利用计算机仿真码长、列重和迭代次数影响LDPC码的性能。仿真结果表明:LDPC码长码的误码性能优于短码的误码性能,但当码长达到一定值后,再增加码长,LDPC码的误码率降低的幅度将不大;当码长较小时,增加列重,LDPC码的性能将变差;但当码长足够大时,增加列重,LD-PC码的性能将得到改善。若列重达到一定值时,随着列重增加LDPC码的性能将变差。增加译码迭代次数,LDPC码的性能将得到改善;但当迭代次数足够大时,再增加迭代次数,LDPC码的误码率将不会再降低。