IRS与人工噪声辅助的MIMO通信系统物理层安全方案设计

针对多输入多输出通信系统信息传输过程中的安全问题, 提出一种智能反射表面(intelligent reflecting surface, IRS)与人工噪声辅助的物理层安全设计方案。在该方案中, 首先基于系统保密速率最大化准则, 构建一非凸优化问题。由于该问题求解需联合优化设计基站波束赋形矩阵、人工噪声协方差矩阵及IRS相移矩阵,为易于求解, 基于均方误差准则, 对非凸目标函数进行等价转换。最后, 以交替迭代方式分别利用内点法和基于黎曼流形的共轭梯度下降算法, 求解波束赋形矩阵和人工噪声协方差矩阵以及IRS相移矩阵。仿真结果表明, 所提方案的系统保密速率在发送端具有较高的发送功率时, 优于其他几种方案。     

基于凸优化的MIMO-FBMC系统峰均比抑制方法

目前,多载波滤波器组(filter bank multi-carrier, FBMC)因其良好的性能,成为5G通信中重要的调制方式。为了提高移动通信的质量和速率,采取了将多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)技术和FBMC技术相结合。首先,建立多串流传输模型和共轭数据结构,分析数据流、天线数和预编码矩阵之间的关系。然后,研究系统的峰均功率比(peak-to-average power ratio, PAPR),用凸优化模型对PAPR降低问题进行简化。最后,用快速迭代收缩门槛算法(fast iterative truncation algorithm, FITRA)求解凸优化问题。仿真结果表明,该方法在频率选择性衰落信道中有着优异的PAPR性能,误码率性能良好。     

改进的可见光通信系统SLM峰均比抑制方法

针对光正交频分复用(optical orthogonal frequency division multiplexing,O-OFDM)技术系统中高峰均比和高计算复杂度的缺点,采用选择映射(selected mapping,SLM)方法,并结合离散余弦变换(discrete cosine transform,DCT)和快速傅里叶逆变换线性特性的优势,提出了一种改进的SLM峰均比抑制方案——DCT-ISLM方法。通过计算,结果表明该DCT ISLM方法相较于传统SLM方法的峰均比降低了约3.5 dB;且随着备选信号个数的增加,系统的复杂度也得到了有效的改善。将该方法应用于传统的O-OFDM可见光通信系统中,误码性能也优于传统的SLM方案,可进一步提升此方法的实用价值。     

一种新的STBC MIMO-OFDM系统峰均比抑制算法

高峰均功率比(PAPR)信号是限制多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)技术实用化的主要障碍.针对此问题,提出了一种新的基于空时分组码(STBC)的并行选择映射算法.该算法提出了一种新的信号选择准则,选择所有天线中具有最小的高峰均功率比的序列进行传输,进一步降低了峰值出现的概率,具有更低的峰均功率比.同时,利用空时分组码中共轭数据具有相同的峰均功率比特性,显著减少了运算量,降低了边带信息的传输量,提高了系统的频带利用率.仿真结果表明,所提算法不仅简化了,计算,而且具有更好的峰均功率比性能.     

降低MIMO-OFDM系统峰均比的分解并行选择映射算法

高峰均功率比(peak-to-average power ratio, PAPR)问题是多输入多输出正交频分复用(multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing, MIMO-OFDM)系统实用化的主要障碍之一,针对这一问题提出了一种分解并行选择映射(decomposed concurrent selected mapping, D-CSLM)算法,进一步提高了算法的峰均比性能。所提算法将每根天线上OFDM 符号分解为实部和虚部,分别采用相同的相位因子,在进行逆离散傅里叶变换(inverse discrete Fourier transform, IDFT)之后进行组合,选择使所有天线具有最小平均峰均比的信号进行传输。与原有的并行选择映射算法相比,所提算法具有更大的待选信号范围,峰均比降低性能更好。同时,利用实序列固有的共轭对称特性,使算法的计算复杂度保持不变。仿真结果证明,该算法在保持计算复杂度不变的前提下,显著改善了系统的峰均比性能。     

基于PTS级联抵消的峰均比抑制性能仿真

提出了PTS级联抵消算法,实现对地面数字多媒体广播系统中时域同步正交频分复用信号的峰均功率比的抑制.通过研究地面数字多媒体广播系统传输协议,分析了采用时域同步正交频分复用多载波调制方式对系统射频前端信号时域性能的影响.针对信号峰均功率比高的缺陷,提出一种新颖的峰值功率比抑制算法.该算法对峰均功率比的抑制能力强于传统PTS算法,引起的带外辐射和互调失真小于传统限幅技术.当子载波数较大时,仍可实现对系统峰均功率比的有效控制.通过仿真,与传统限幅技术相比,算法可以使地面数字多媒体广播系统的峰均功率比控制在4-5dB,比传统PTS算法峰均功率比减小约3-4dB,且仅有少量的误码率性能损失.     

使用非线性变换降低正交频分复用的峰均比

针对正交频分复用(OFDM)所具有的高峰均比问题,提出了一种简单有效的降低峰均比的非线性变换方法。通过把OFDM信号看作随机变量,从概率统计的角度出发提出了一种新的非线性变换。经过非线性变换,将OFDM信号幅度的概率分布改变为近似的均匀分布,从而压缩了信号的动态范围,有效地降低了峰均比;在加性高斯信道下,获得了较好的误码率性能。数据仿真验证了所提出方法的有效性。     

全双工无人机中继系统物理层安全性能研究

针对全双工无人机中继通信系统的物理层安全通信问题,提出一种基于发射功率及无人机飞行轨迹的联合优化方案.在发射功率及飞行轨迹受限条件下,构建最大化系统保密速率的联合优化问题.将无法直接求解的非凹联合优化原问题拆分为发射功率及飞行轨迹优化两个子问题,采用连续凸逼近法将子问题转化为可求解的凹问题,设计迭代算法给出联合优化问题...     

期望接收机和窃听接收机位置相邻物理层安全通信方案

针对期望接收机和窃听接收机位置相邻,即期望信道和窃听信道高度耦合的情况下安全无线通信问题,提出了基于频控阵的物理层安全通信方案。首先,考虑窃听接收机位置已知,通过自适应遗传算法得到发射阵元间最优时不变频率增量,最大化系统的保密容量;同时,在基带信号中添加人工噪声,降低窃听端的信噪比。其次,改进优化方案,实现窃听端未知情况下的安全通信。最后,进行仿真对比实验,验证了方案的安全性能。     

PSO与相位因子优选对结合降低OFDM峰均比的算法

针对正交频分复用 (orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)系统的峰均功率比高的缺点,提出一种新的相位因子优选对方法,降低OFDM系统的峰均比。相位因子优选对方法原理是,筛选出多个低峰均功率比的子序列,将这些子序列重组后传输来降低系统峰值平均功率比 (peak to average power ratio, PAPR)。把相位因子优选对方法、粒子群优化算法（particle swarm optimization, PSO）与相位因子优选对结合的方法与传统PSO方法对比验证。仿真结果表明,把PSO与相位因子优选对结合的方法应用在OFDM系统中,获得了优于传统PSO算法0.1~0.2 dB的PAPR性能值,证明了新方法的有效性。     

基于人工噪声多用户MIMO系统的窃密算法

人工噪声是一种保障无线通信系统物理层安全的有效策略。现有针对基于人工噪声保密系统的窃密算法仅适用于单用户多输入单输出系统,该文针对这一问题,提出了两种适用于多用户多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)系统的窃密算法。首先通过基于人工噪声的多用户MIMO系统模型与盲源分离线性混合模型的比对,提出了基于盲源分离理论的窃密思路,其次通过改进两种盲源分离算法中的分离矩阵以及选择的非线性函数结构,消除了原始算法估计秘密源信号出现的相位模糊性,同时对每一步迭代中的分离矩阵进行归一化,避免了幅度的不确定性。仿真结果表明,所提两种方法在有效窃密的同时具有较低的计算复杂度,另外,当窃听天线数目越多时,窃密效果越好。     

OFDM信号峰平功率比的一种简单的分布边界

假设基带OFDM信号为一带限复高斯过程,研究了带限OFDM信号峰平功率比(PAPR)的分布。基于越幅率理论提出了带限OFDM信号PAPR分布的一种简单闭合形式的上边界。针对一个16QAM-OFDM系统,对不同子载波数的PAPR分布进行了蒙特卡罗仿真,以验证所提出的上边界的紧密性。仿真表明,当子载波数大于64时,该上边界是紧密的。     

降低多载波信号峰值平均功率比的新相位方案

针对等幅且各子载波等频率间隔的多载波信号,从瞬时包络功率出发,采用代数方法推导了一种降低峰值平均功率比(PAPR)的新相位方案。通过数值计算对峰值平均功率比的减小作用进行了验证,并给出了采用Newman相位方法计算的结果以便比较。数值结果表明,采用这种新的相位方案得到的PAPR不大于3 01dB,且随着子载波数的增大而接近2 65dB,克服了信号的非线性失真。     

#br#量子通信系统中基于FPGA的偏振控制

由于光子偏振态在长距离光纤中无法保持稳定,因此以偏振编码为基础的量子保密通信系统需要进行偏振控制以保持成码的正确性。在实用化量子保密通信的研究中,用现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)替代计算机作为系统的控制核心已经成为一个重要的研究方向,这种方案具有高效率、高集成度等优势。针对这种情况,提出了利用FPGA实现单光子偏振控制的方案,经实验演示证明了这套方案的有效性和稳定性,90%的成码耗时远高于计算机控制核心时的65%的最大值,相同编解码、纠错方式情况下,拥有更大的成码耗时便可以得到更高效的密钥生成。整个控制过程中FPGA和单光子探测以及电动偏振控制器（electric polarization controller, EPC）电压调节机制可以统一集成,实现偏振控制的小型化。     

基于Plug-in的WWW安全认证系统研究

插件(Plug-in)结构能使软件动态寻找和加载特定代码模块,被越来越广泛地采用.在基于B/S体系结构中采用Plug-in技术可以有效地增强浏览器功能.从基于Web的安全认证出发,研究了浏览器中Plug-in程序设计方法,提出了浏览器中采用Plug-in技术实现基于IC卡的用户身份认证方案,通过对服务器资源设定和Web页面改造,实现了用户对服务器Web资源访问控制功能.     

Novel approach for improving signal to noise ratio of seismic images

A novel approach of digital image processing technology is applied to improve SNR of seismic images. At first,we analyze the characters of line-like texture in seismic images, and then a preprocessing method named 2 D tracing horizon filtering is designed. After that, the technology of optical flow analysis is adopted to calculate the displacement vectors of adjacent pixels between neighboring seismic images. At last, the novel image accumulation algorithms are proposed, which are applied to greatly improve SNR and definition of seismic images. The experimental results show that SNR of seismic section images with SNR of about 20 dB and 17 dB are increased 8 dB～9 dB under keeping signal energy 67%～80% by processing section images and 3dB～4dB under keeping signalenergy 80～90% by processing horizontal slice images. Thereby, the proposed novel approaches are very helpful to the correct seismic interpretation and have very important significance for seismic exploring.     

无信号内干扰的降噪多用户CDSK混沌通信系统

针对传统的相关延迟键控(correlation delay shift keying, CDSK)方案误码率(bit error rate, BER)高的缺点,提出一种无信号内干扰的降噪多用户CDSK(noise reduction multiple-user CDSK)混沌通信系统。在发送端,参考信号长度为R的混沌序列复制P次所得,之后分为两路,利用Walsh码序列的正交性,使得每路中参考信号与N个信息信号之间彼此正交,并结合正交调制进一步提升数据传输速率。在接收端,接收信号利用滑动平均滤波器降低噪声方差,并进行相关解调。对该系统在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道和两径Rayleigh衰落信道中进行了BER公式推导与仿真分析,结果显示该系统能够有效地提升BER性能与数据传输速率。     

无信号内干扰的降噪多用户CDSK混沌通信系统

针对传统的相关延迟键控(correlation delay shift keying, CDSK)方案误码率(bit error rate, BER)高的缺点,提出一种无信号内干扰的降噪多用户CDSK(noise reduction multiple-user CDSK)混沌通信系统。在发送端,参考信号长度为R的混沌序列复制P次所得,之后分为两路,利用Walsh码序列的正交性,使得每路中参考信号与N个信息信号之间彼此正交,并结合正交调制进一步提升数据传输速率。在接收端,接收信号利用滑动平均滤波器降低噪声方差,并进行相关解调。对该系统在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道和两径Rayleigh衰落信道中进行了BER公式推导与仿真分析,结果显示该系统能够有效地提升BER性能与数据传输速率。