多用户MISO干扰信道中的安全协同波束成形

针对多用户多输入单输出(MISO, multiple-input single-output)干扰信道中保密信息泄露问题,提出了理想信道状态信息(CSI, channel state information)下的安全协同波束成形(SCB, secure coordinated beamforming)方案和非理想CSI下的顽健安全协同波束成形(RSCB, robust secure coordinated beamforming)方案。对于理想CSI情况,联合设计最优的协同波束成形向量,最大化最小安全速率。采用半定松弛(SDR, semidefinite relaxation)技术和连续的凸估计(SCA, successive convex approximation)算法得到原始非凸问题的局部最优解。进一步,将该框架扩展到信道向量和信道协方差矩阵存在确定误差的情况,提出的RSCB方案能够最大化最差情况的安全速率。仿真结果验证了所提方案的有效性和顽健性。     

一种基于博弈的联盟组网方法

针对缺乏有效联盟收益分配机制,导致发送端拒绝协作,同时发送信号,造成接收端信号重叠,该文提出一种基于博弈的安全联盟组网方法。首先,将协作博弈机制中的收益分摊机制引入安全联盟组网自适应形成方法,建立发送端联盟组网模型。然后,为实现联盟方式组网,基于博弈方法将联盟组网相比非联盟时增加的总安全速率作为可转移的收益函数,平均分配给组网内各个发送端;之后,发送端遍历所有可能形成的联盟组网,得到均摊收益最大的联盟组网方式;最后,发送端自适应形成该联盟组网,无需发送信号或相同需求下窃听信道条件最坏的发送端发信号,其余所有发送端通过发送人工噪声进行协作。仿真分析验证了该方法的公平性和有效性,当发送端功率等于20 mW时,高斯信道下的网络平均安全速率相比初始状态提高1.8 。     

多天线中继系统中人工噪声辅助的安全波束成形

针对放大转发中继系统中转发信息易被窃听者截获的问题,提出了在中继节点处采用人工噪声辅助的安全波束成形方法。该方法以系统的安全速率最大化（SRM, secrecy rate maximization)为目标,在中继节点的总功率和单个天线功率受限情况下,联合设计最优的中继波束成形矩阵和人工噪声协方差矩阵。由于该SRM问题非凸,设计了双层优化算法,其中采用一维搜索解决外层优化问题,采用半定松弛及内点法解决内层优化问题。理论推导证明,内层优化问题总存在秩为1的最优解,即所采用的松弛技术是紧的。仿真结果表明所提的方法可以显著提高系统的安全性能。     

一种可变带宽FRM滤波新结构

设计窄过渡带FIR滤波器的一种非常有效的方法是采用频率响应屏蔽技术(FRM).但是如果过渡带要求过窄,经典FRM滤波器各子滤波器的阶数会变得很高.据此,本文提出一种可变带宽镜像半带滤波FRM滤波新结构,通过增加两个镜像半带滤波器,将原型滤波器及其互补滤波器的镜像分别分成奇偶两部分,使得原型滤波器和屏蔽滤波器的设计更加灵活,并降低了滤波器的计算复杂度,达到了设计高效窄过渡带滤波器的目的.理论分析和实例均验证了该结构的有效性.     

基于FRM的DVB-T接收机中高效滤波器的实现

针对DVB-T接收机中数字下变频模对高效滤波的需求,提出了一种采用现场可编程门阵列(FPGA)实现频率响应屏蔽滤波器(FRM)的设计方案,利用分布式算法将乘加运算转化为查找表,并采用分割查找表的方法来解决查找表过大的问题.测试结果表明电路工作正确可靠,满足设计要求.     

一种基于两次报价博弈机制的安全中继选择方法

无线网络中,中继转发数据需要消耗自身的能量和计算资源,具有自私性。针对中继自私性导致数据发送中断、源节点安全速率降低的问题,提出了一种基于两次报价博弈机制的无线网络安全中继选择方法。该方法引入虚拟货币的形式鼓励和规范不同节点间的转发关系,并提出基于虚拟货币衡量的两次报价竞争博弈机制,中继根据转发数据所需消耗的能量等成本决定其报价,所有中继将提供的安全速率进行标价,并且中继两次报价的占优策略均为上报真实成本才能获得源节点支付的报酬,源节点根据中继所提供的安全速率和报价的多少选择使其安全速率增益最大的中继。仿真和分析表明,发送功率为15mW的功率条件下,相比传统方法,文章方法的安全速率提高40%。     

一种基于天线阵列冗余的跳空物理层安全方法

当窃听者天线数不少于发送者时,基于信道零空间人工噪声的物理层安全方法将失效。针对这一问题,提出了一种基于天线阵列冗余的跳空物理层安全方法。该方法将人工噪声和跳空相结合,每次发射信号时发送者通过跳空图样快速切换信道,同时在相应信道的零空间内加人工噪声,接收者根据跳空图样选择相应信道接收解调,而窃听者接收信号与人工噪声叠加在一起无法解调。仿真结果表明,当接收端使用不少于两根天线接收时,采用文章方法可使窃听者的误比特率接近0.5,而合法接收者不受影响。     

基于大规模可重构智能表面的近远场混合信道模型

近来,可重构智能表面(RIS)作为一种全新的革命性技术引起了学术界和工业界的广泛关注。随着通信频率的提高以及RIS孔径的增大,RIS辅助无线通信的工作条件逐渐靠近天线的近场辐射模式,而非仅仅存在传统意义中的远场辐射。单独考虑远场或者近场的信道模型均无法准确刻画RIS辅助无线通信的传输特性,造成性能损失。针对此问题,该文梳理了大规模RIS辅助通信近场和远场信道模型,通过引入权重因子,构建了大规模RIS辅助无线通信场景下近远场混合信道模型。在此基础上,推导了近远场混合信道模型下系统的增益与损耗,并进行鲁棒性分析,仿真结果表明该混合模型带来的系统增益与模型鲁棒性均显著提升。     

基于频率响应屏蔽技术的采样率变换新结构

介绍了频率响应屏蔽(FRM)技术在采样率变换技术中的应用,分析了FRM的简化结构——内插滤波器的设计方法。将此滤波器应用于采样率变换中,并结合多相滤波思想提出了一种高效的FRM采样率变换结构,此结构能极大降低采样率变换实现复杂度。最后通过设计实例,验证了此结构的高效性。     

基于演化博弈机制的物理层安全协作方法

在无线网络中,当利用经典博弈机制研究物理层安全时,能量受限的发送端为了最大化自身安全速率,趋向于选择非协作策略,造成网络的安全速率降低。针对这一问题,该文提出一种基于演化博弈机制的物理层安全协作方法。首先,根据演化博弈机制定义策略(发送人工噪声或信号)和收益(不同策略组合下的安全速率);然后,发送端根据当前网络状态以及协作收益与平均期望收益的差值,不断进行策略调整以最大化收益;最后,通过求解获得使发送端达到协作稳定策略的条件,使网络从不稳定状态向协作稳定状态演化,从而提高了系统的安全速率。仿真和分析结果表明,在高斯信道条件下,相比经典博弈方法,该方法的发送端策略稳定在协作状态,网络安全速率可提高1 bit/(s Hz)。