基于WFRFT的抗调制方式识别方法

基于加权分数傅里叶变换(Weighted fractional Fourier Transform,WFRFT)提出一种新型的物理层安全通信方法,利用加权分数傅里叶变换对发送的信号进行预处理,然后通过正常的通信模块发送出去,在接收端将信号接收下来之后再经过一个加权分数傅里叶变换的反变换得到原始的发送信息,由于通过选择变换的阶数可使得经过变换以后的信号呈现出类似高斯噪声的特性,因此使用传统的盲信号检测和估计方法难于检测到该信号的存在。以基于高阶累积量的信号识别方法对WFRFT通信信号的抗识别性能进行了定量分析,仿真结果表明,经WFRFT处理后的信号具有良好的抗调制方式识别性能。     

多层多参数多项加权分数阶傅里叶变换复合调制通信信号设计方法

为提高卫星通信信号的安全性能,该文提出一种多层多参数多项加权分数阶傅里叶变换(MWFRFT)复合调制通信信号设计方法。该方法针对传统多项加权分数阶傅里叶变换单层结构的被扫描威胁,将MWFRFT扩展至不同加权系数的多层结构,降低了系统的被扫描概率。同时,多层多参数MWFRFT(MPMWFRFT)系统通过对控制参数集的优化设计,解决了多层结构下的通信信号调制特征模拟。针对复杂电磁环境场景中的目标寄生信号和窄带信号干扰,引入扩频机制,设计了3层多项加权分数阶傅里叶变换和直接序列扩频复合调制系统(TLMWFRFT-DSSS)。仿真结果表明,该方法在保证较好通信性能的前提下,实现了多层通信信号的调制特征模拟,显著提高了系统的抗扫描性能。     

基于三层加权分数阶傅里叶变换的安全通信系统

为提高卫星通信信号的射频隐身能力,提出了一种基于三层加权分数阶傅里叶变换(Weighted Fractional Fourier Transform,WFRFT)的安全通信系统。该系统将传统WFRFT扩展到三层,非合作方在未知调制层数的情况下无法正确分层解调,调制参数由9个增加到27个,增加了非合作方参数扫描的难度,提高了系统的保密性能。三层WFRFT调制系统选定目标信号作为优化目标,将星座图的裂变构型、裂变样式、模糊程度及旋转角度作为信号模拟的关键参数,建立优化模型并引入遗传算法进行迭代计算,得到最优控制参数,从而达到目标调制特征模拟的效果。星座图仿真和通信性能仿真结果验证了系统的有效性和可靠性。     

基于MP-WFRFT的多维联合调制卫星隐蔽通信研究

为进一步提高卫星信号的隐蔽性能,该文结合加权分数阶傅里叶变换(WFRFT)的星座混淆特性与混沌映射轨迹的抗截获特性,提出一种基于物理层安全的双极化卫星联合调制方案。借鉴“相位扰码”思想和“联合设计”理念,通过扩展4-WFRFT加权项参数,增加了卫星信号处理的多样性,在此基础上嵌入Logistic映射加密,提高了信息破解的难度。建立双极化卫星混沌安全传输系统模型,提出基于MP-WFRFT一体多维的组合隐蔽新概念,探索双极化卫星信号星座优化设计和裂变融合机理。仿真结果验证了所提方案的有效性。     

基于新型变换域的低截获技术

回顾了常见的抗截获技术的发展,并对抗截获技术按照时、频、码、能等进行了分类,分析讨论常见的抗截获技术的优势和存在的问题,重点针对变换域的抗截获技术进行分析。变换域抗截获技术主要是利用变换域信号的参数动态变化提高抗截获性能,对加权分数傅里叶变换的发展历程从理论和应用两方面进行了总结回顾,给出了基于加权变换域的抗截获系统框架,针对变换域的抗截获技术进行星座图仿真和参数扫描误差分析,验证了其抗截获性能的优势。     

低截获通信波形设计

在现代战争中,飞行器之间通信的隐蔽性是飞行器完成打击、侦查等任务的关键因素。如何提高系统的抗截获性能成为军用通信系统设计的关键问题。研究了低截获系统相关理论在通信波形设计方面的应用,提出用“截获距离”和“低截获品质因数”来衡量通信系统的抗截获性能;分析了影响系统抗截获性能指标的因素和提升系统抗截获性能的途径。以此为基础研究了不同调制解调方式、信道编码方式以及跳频参数对通信系统抗截获性能的影响;建立了抗截获通信系统仿真模型,分析了该系统的截获距离、品质因数和误码率;最终得到截获距离小于通信距离的通信系统。仿真结果验证了方法的有效性,为低截获通信系统的设计提供了参考。     

散射衰落信道下混合载波系统的应用

针对散射衰落信道信号传输质量降低的问题,提出了基于加权分数傅里叶变换(Weight-type Fractional Fourier Transform,WFRFT)的混合载波—分段FFT解调系统信道衰落抑制技术。基于加权变换域的混合载波系统,融合了单载波调制和多载波调制信号,是一种新的无线通信体制,针对时频双选信道下的符号间干扰(Inter-symbol Interference,ISI)与载波间干扰(Inter-carrier Interference,ICI)有显著的抑制效果,通过仿真对比说明,相比较于单载波和多载波系统,误码率性能得到进一步的提升。     

一种高效的混合M元扩频通信方案

为进一步提高扩频通信系统的频带利用率和抗截获性能,将正交扩频技术与码相位循环移位调制技术相结合,提出了一种新的高效多进制扩频通信方案。在正交信道的每条支路上,首先采用M元双正交扩频调制,再以每一个扩频码为原型码进行码相位循环移位调制,选用专用的伪噪声码进行同步,在接收端用基于变换域处理的循环相关器进行解扩。计算机仿真表明,该方案易于实现同步,同时有较高的频带利用率和更强的抗截获性能。该方案在卫星隐蔽通信、数据链通信等领域有较大的应用价值。     

甚低频信道小波调制方式研究

针对目前甚低频通信抗干扰能力,抗截获能力不理想问题,提出了甚低频通信系统的小波调制方式,该调制方式是将数据源经过逆小波变换发送信号,加入噪声后再经过小波变换在接收端接收,最后在接收端把接收信号同发送信号,得出其误码率。小波调制具有冗余度高、抗干扰性能强的特点。同时小波调制信号的时域波形类似于噪声,便于隐藏在噪声中传输,提高了系统的抗截获能力。与传统的频移键控(Frequency-shift Keying,FSK)调制比较,在3次联合估计下,小波调制方式的抗干扰能力优于传统的FSK调制方式。通过对甚低频通信系统进行仿真,验证了该算法的有效性。     

应用深度学习的信号解调

针对噪声干扰信道下的信号解调问题,提出了应用深度学习的信号识别方法,通过识别信号完成信号解调.深层置信网络使用受限波尔兹曼机为基本单元,设计针对通信信号识别的多层深层置信网络.通信信号首先变换为特定表征序列,并以此构建完备的训练集合对深度置信网络进行逐层的无监督学习和全局有监督的微调反馈学习,在深层置信网络的权重参数优化过程中实现对通信信号的特征提取与识别.仿真实验表明,与传统调制信号解调方法相比,应用深度学习的信号解调方法的检测性能有约0.4 dB的提升.     

基于混沌移位键控调制的卫星隐蔽通信性能分析

文章提出了一种基于相干混沌移位键控信号的卫星隐蔽通信方案,并建立了系统模型,然后采用离散基带信号分析了其隐蔽性能、抗干扰性能以及相关参数的选取.理论分析和仿真结果表明使用相干混沌移位键控信号完成卫星隐蔽通信具有较好的隐蔽性和抗干扰性,为基于混沌调制技术的卫星隐蔽通信提供了理论支持.     

无线通信中跨层设计的研究

为了适应下一代通信系统的需求,需要对无线网络资源进行科学的整体管理,提出了跨层设计这种新的系统优化方法。文中通过对各类跨层设计的分析、对跨层优化步骤的阐述和对跨层优化实现方法的描述,打破传统分层设计中"层"的界限,对物理层、数据链路层和应用层等参数进行联合优化,获得各种通信性能指标之间的平衡,使总体通信性能最优。分析和仿真结果表明,在一般信道信噪比的情况下,跨层设计对视频通信质量有明显的改善,峰值信噪比提高了0.6～1.0 dB。     

加权分数傅里叶变换在采样重构中的应用

针对频域非带限信号的重构问题,提出了一种基于加权分数傅里叶变换的采样与重构算法,并利用信号加权分数傅里叶变换在加权分数域的特性,得到了信号可完全重构的条件.理论分析和仿真结果表明,在满足给定误差的条件下,该算法能够以低于香农重构所需的采样率实现对信号的恢复,且简单易行,可利用FFT快速算法实现.     

基于双门限的变换域通信系统基函数设计

针对单门限变换域通信系统往往无法兼顾抗干扰和隐蔽通信的问题,提出了一种基于双门限变换域通信系统基函数幅度谱的设计方法。该方法首先在干扰存在情况下进行单门限系统最优误码率门限与最差误码率门限的判断,然后通过参数灵活调整两个门限的值,将大于高门限和低于低门限的值分别设为0和1,位于双门限之间的频谱进行倒置,得到的基函数通过对数据进行调制实现通信。仿真结果表明:相比于单门限变换域通信系统,通过参数调节后的双门限变换域通信系统可以同时具有良好的抗干扰及隐蔽通信性能。     

Performance analysis of covert wireless communication based on beam forming with noise uncertainty

In order to establish covert wireless communication in Rayleigh fading environment with noise uncertainty,a scheme of downlink covert wireless communication based on complex Gaussian random coding and beam forming was adopted,and more importantly,the performance of covert wireless communication was analysed.Firstly,the covert probability of communication was analyzed by using the hypothesis test theory.Secondly,the optimal detection threshold of the illegal detection party was given and proved,and the closed expressions of the average covert probability,connection interruption probability and covert throughput of the system were further obtained.Finally,by jointly designing the transmission power and target covert rate,the optimal goal of the maximum covert throughput of the system was achieved,and the corresponding algorithm based on step search was given.The simulation results show that the beam forming technology could provide some gain for covert wireless communication.Compared with the ideal case in which the legitimate receiver is not affected by the noise uncertainty,the covert throughput in non-ideal case is significantly reduced and almost not affected by the basic noise level of the environment.     

无人机中继协助的有限码长隐蔽通信

由于中长距离的无线隐蔽通信中信号发射功率较大,容易被监测者检测到,针对此问题该文提出无人机(UAV)中继协助的有限码长隐蔽传输方案.首先,根据无人机通信的信道模型,推导从发射机经过无人机中继到合法接收机的信噪比(SNR),得到隐蔽传输中断概率及吞吐量的表达式;然后,分析监测者的检测性能,?即KL(Kullback-Le...     

基于软件无线电的雷达嵌入式通信验证系统

雷达嵌入式通信（Radar-Embedded Communication,REC）是一种在雷达后向散射回波中嵌入通信信号的新型隐蔽通信手段。相较于传统的隐蔽通信方式,REC具有其独特的优势,在军事和民用领域都有着非常广阔的应用前景。本文基于通用软件无线电外设（Universal Software Radio Peripheral,USRP）硬件平台和实验室虚拟仪器工作平台（Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench,LabVIEW）开发了一套REC验证系统,并对系统的可靠性能和抗截获进行了测试分析,初步验证了REC的可行性。测试结果表明,相对于仿真结果,本系统具有一定的性能损失,但在可控范围内,且本系统更加贴近于真实场景,可以用作REC技术的试验平台,为REC从理论走向现实奠定基础。      

一种基于机器学习的卫星重叠隐蔽通信方法

针对传统卫星重叠通信中单个掩护信号带宽以及功率容限不够的问题,利用卫星转发器频谱环境中多个掩护信号提出了一种频域分割-子谱功率控制联合优化的多掩护信号重叠通信方法,建立了隐蔽通信信号传输性能和隐蔽性能的双目标优化问题,信关站侧采用感知的历史频谱数据训练生成支持向量机回归预测模型,用来预测不同转发器频谱环境下隐蔽信号的通信性能和隐蔽性能,并将训练好的预测模型下载到通信终端;终端侧利用双目标背包算法将支持向量机回归预测模型预测的隐蔽信号的通信性能和隐蔽性能作为价值因素、掩护信号个数作为背包重量来选择转发器频谱环境中的掩护信号,并且求解出隐蔽信号的频域分割和子频谱的功率控制参数,从而实现终端通信信号隐藏在卫星转发器的频谱环境中的目的。     

Anti-scanning research for MPWFRFT communication signals

Due to the importance of weighted fractional Fourier transform (WFRFT) applications, it has become an important technology in the fields of OFDM and CDMA. Although the single parameter weighted fractional Fourier transform (SPWFRFT) is the most widely used method at present, the multiple-parameter weighted fractional Fourier transform (MPWFRFT) has received increasing attention in order to further improve the anti-scanning performance of the system. Thus, considering the characteristics of digital communications signals with the MPWFRFT, the anti-scanning method is investigated herein. By studying the process of the SPWFRFT, we establish the influence factors and calculate the weighted coefficients. Then, the influence factor is spread, and multiple parameters are added, which allow MPWFRFT processing to be studied in-depth. Based on this research, we carry out anti-scanning research under different conditions. By studying the relationship between the parameters M and V, the optimal parameter setting rules are given. Further, the bit error rate is discussed emphatically, and the minimum scanning interval of all parameters is given. In addition, we discuss the complexity and how to easily decode the useful signals at the receiver, and then the anti-scanning performance of MPWFRFT communication systems is proved.

     

GEO卫星LTE跨层资源调度算法

地球同步轨道(GEO)卫星通信系统具有通信时延长的特点,适用于GEO卫星长期演进(LTE)通信的资源调度算法非常重要。为提升星上资源分配的高效性,基于可变最大加权时延优先(M-LWDF)算法,提出了一种综合考虑媒体接入控制(MAC)层参数和应用层参数的跨层调度算法。该算法在MAC层从数学角度推导,提出权重更大的时延判决因子及在应用层根据业务优先级不同引入Q因子。仿真结果表明,与M-LWDF算法相比,不同业务情况下,跨层资源调度算法减小了通信时延,提高了系统吞吐量,但公平性能略有下降并增加了复杂度。