OFDM系统中基于三维星座旋转的物理层安全加密算法

传统无线通信的安全主要依赖于上层加密机制,无法保护物理层调制方式和调制信息的安全.本文针对正交频分复用（OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing）系统提出了一种物理层加密调制算法.该算法首先利用相位随机化的信号进行信道探测并提取出等效信道相位信息,然后对三维星座进行物理层调制加密,最后接收端进行解密解调.该方案充分利用了无线信道相位响应的随机性、互易性和位置敏感性,并将该特性用于增强物理层信号的安全性.理论分析和计算机仿真结果表明该算法具有较强的安全性,且相对于传统的QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）调制,该算法的误码率性能提升约2.5dB.本文关注于物理层安全,旨在物理信号层提供新的安全保障,在未来5G通信和军事安全通信中有较广泛的应用前景.     

自适应OFDM中信号的调制识别算法研究

针对通信信号种类和调制方式的多样性、以及无线信道环境的复杂性,研究了自适应OFDM系统中信号调制方式的识别。在自适应OFDM(正交频分复用)信号产生的基础上,提出了一种新型调制识别算法,并分析了仿真参数对算法性能的影响。研究和仿真结果表明:该算法不仅性能稳定,而且可以有效地识别自适应OFDM信号的调制方式。该算法复杂度低,适合于实时处理。     

基于物理层加密的OFDM可见光通信系统安全传输方案

针对可见光通信（VLC）链路的数据传输安全性不高的问题。在正交频分复用（OFDM）VLC系统中,提出一种比特级、符号级和相位联合加密的三级物理层加密方案。首先,引入Logistic映射的混沌序列加密方法降低加密数据的相关性,提高加密数据的安全性和系统的传输性能;然后,提出基于S替换表的星座映射,根据不同的S替换表生成对应的星座映射关系,使得原始二进制比特数据和加密后生成的数字调制信号之间始终保持格雷映射的特性,保证格雷增益。仿真结果表明：相比现有的方案,提出的物理层加密方案不仅具有更高的安全性,还降低了OFDM VLC系统发送数据的峰均功率比,缓解了发光二极管（LED）发射端产生的非线性失真,提升了系统的误码率性能。     

基于随机天线阵的物理层安全通信系统峰均功率比问题研究

采用多天线发射方式保障通信信息的安全传输是物理层安全通信研究领域中常采用的手段之一,但这种方式会导致发射信号高峰均功率比的缺点,从而影响合法用户的通信性能。该文从多天线发射的加权系数出发,定义了基于多天线发射方式的物理层安全通信信号峰均功率比(PAPR)概念,并且针对随机天线阵物理层安全通信系统提出一种基于部分传输序列的物理层安全通信信号PAPR抑制算法。仿真结果表明该文提出的PAPR抑制算法能在不降低发射信号安全性能的条件下有效地降低发射信号的PAPR值。     

基于MP-WFRFT的物理层保密增强安全方案

针对战场无线网络全域开放性、广播特性以及实时移动性等特征带来的通信系统安全隐患,为保障战场网络内消息的安全有效传输,本文通过对物理层信号的安全分析研究,结合变换域通信手段与经典加密方法,在信道共享密钥的基础上提出了一种基于MP-WFRFT的保密增强安全方案。通过建立物理层安全加密模型,给出了信道探测与共享密钥生成方法,在扰乱星座方案加持下利用MP-WFRFT多加密参数的混合载波调制对传输信号星座进行扰乱处理。仿真分析表明,本方案能够提升战场无线网络内信号的星座熵,并且在系统误码率性能上相较以往方案存在大幅度提升,为战场无线网络整体性能提升提供了一种新型方案。      

利用高阶累积量实现OFDM信号的调制识别

针对OFDM系统中信号的调制方式，提出一种基于高阶累积量的算法。该算法可以有效地抑制高斯噪声，实现OFDM信号调制方式的识别。文章给出了理论分析和计算机仿真。结果说明算法的性能稳定，复杂度低，具有较高的识别率。     

基于神经网络与复合离散混沌系统的双重加密方法

正交频分复用(OFDM)已被广泛应用于无线通信系统,其数据传输安全具有一定的实际意义。该文提出了一种双重加密方案,采用神经网络生成置乱矩阵实现第1次加密,通过基于Logistic映射与Sine映射的复合离散混沌系统产生的混沌序列进行第2次加密。该双重加密方案极大提升了OFDM通信系统的保密性,可以有效地防止暴力攻击。相比于单一的1维Logistic映射的混沌系统,基于Logistic映射与Sine映射的复合离散混沌系统具有更大的密钥空间。该文运用Lyapunov指数与NIST测试验证了该混沌系统的混沌特性及随机性,并仿真验证了双重加密方案的保密性能。仿真结果表明,该文所提出的加密方案密钥空间为4×1093,Lyapunov指数提高到0.9850,NIST测试中最大P值为0.9995。该双重加密方案可在不影响传输性能下极大提升OFDM通信系统的安全性。     

一种基于OCDM 的新型雷达通信一体化系统

为提高频谱利用率并实现系统小型化、集成化,近年来雷达通信一体化系统成为重要研究方向。正 交线性调频波分复用(OCDM)信号是利用菲涅尔变换形成的一组正交线性啁啾(chirp)信号,基于OCDM 的雷达通 信一体化信号不仅具有正交频分复用(OFDM)信号的频谱利用率高、适合高速数据传输等优点,且具有更好的抗多 径干扰能力,被认为是较好的OFDM 一体化信号替代方案。文中提出了一种新型OCDM 雷达信号处理方法,有效去 除随机通信数据的同时,大幅降低计算复杂度。基于此方法,进一步构建了新型OCDM 雷达通信一体化系统,分析 比较了多径信道下,OCDM 系统与OFDM 系统的通信性能,并仿真比较了OFDM 系统、传统OCDM 系统以及新型OCDM 系统的雷达性能。结果表明,新型OCDM 一体化系统的通信性能优于OFDM 系统,在大幅度降低传统OCDM 系 统的雷达信号处理算法计算复杂度的同时,具有更好的雷达探测性能,整体方案具有良好的工程应用前景。     

一种降低OFDM信号峰平功率比的新方案

提出一种基于子块幅度加权处理降低正交频分复用（OFDM）信号峰值平均功率比的新方法。在确保性能满足系统需求的条件下,通过预设优化处理门限进行循环移位优化,从而大大降低了算法的复杂度。研究与仿真结果表明,基于子块幅度加权的循环移位优化方法可以有效降低OFDM信号峰值平均功率比,且具有复杂度低、处理灵活、无需边信息等优点。     

增强物理层安全的联合发射天线选择和人工噪声技术

针对未来多天线通信系统的安全问题,提出了一种增强无线物理层安全的传输策略。该策略基于发射天线的选择以及人工噪声,并采用Alamouti编码。它可以使发射机和接收机以较低的复杂度代价提高合法信道的分集增益,同时有效干扰窃听信道,使通信系统获得更高的安全容量。对系统安全容量、天线数量、以及信息信号与人工噪声之间的功率分配等问题进行了研究,仿真结果表明,该传输策略能够有效地增强物理层安全。      

Security aware hybrid precoding based peak‐to‐average power ratio reduction Approaches for telecommunication systems

In wireless telecommunication, one of the modulation approaches used is the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). Moreover, the high peak‐to‐average power ratio (PAPR) is the one notorious demerit in OFDM systems. Hence, the high power amplifier (HPA) is used in its linear region. Otherwise, the bit error rate (BER) will be increased. Several approaches are proposed in the wireless communications for reducing the PAPR issue. In this paper, we propose a hybrid Discrete Hartley Matrix Transform (DHMT) precoding using both selected mapping (SLM) and partial transmit sequence (PTS) PAPR reduction strategies. For the multicarrier modulation process, instead of Inverse Fast Fourier transform (IFFT) operation, the DHMT operation is used because of its low computational complexity. Based on multi‐chaotic, the time‐frequency domain encryption (TFDE) approach is adopted for physical layer security to confirm the security in data transmission. For enhancing the physical layer security, the proposed encryption system generates chaotic sequences based on Logistic maps and Lozi in the frequency and time domains together. In this study, the implementation of the DHMT‐based OFDM system is processed to reduce the maximum PAPR. Implementation is performed on the MATLAB platform, and the performances are calculated using complementary cumulative distribution function (CCDF), BER regards to signal‐to‐noise ratio (SNR), and the outputs are compared based on the computation time. However, compared with the existing models, the proposed model produced better PAPR minimization regarding SNR.     

5G通信背景下物理层安全技术研究

5G通信技术的迅速发展给通信安全提出了更高的要求,作为无线安全的颠覆性革命技术,物理层安全(Physical Layer Security,PLS)技术是实现安全与通信一体化的关键手段。物理层安全技术的本质是利用无线信道特性的内生安全机制,为“一次一密”提供一种可行思路。首先,对通信系统的各协议层以及不同协议层存在的安全威胁和漏洞进行了简单介绍;接着,针对物理层存在的安全问题,对目前所使用的物理层安全研究方向进行了总结和描述;最后,基于物理层密钥生成技术和物理层加密技术,提出了可采用的安全方案,着重介绍了基于调制的物理层加密技术和基于编码的物理层加密技术,从而保证系统的安全性能。     

一种降低OFDM峰均比的PTS技术

为有效降低正交频分复用系统峰均功率比,以最大效率开发利用电力线通信资源,提出了一种低复杂度的基于部分传输序列的改进技术。该技术在已调信号实部和虚部分别与相位因子相乘来降低峰均功率比的基础上,采用迭代算法优化相位因子,减小计算复杂度。仿真结果表明,算法以较快的收敛速度取得较优的相位序列,显著地降低了正交频分复用系统的峰均比,提高了低压电力线通信系统的性能。     

A novel adaptive OFDM algorithm based on sub-band division

Some classical adaptive OFDM algorithms, such as P.S. Chow algorithm , Greedy algorithm and Fischer algorithm can provide higher performance, but these algorithms require a large number of operations to achieve the cycle, affecting communication rate. The idea of sub-band division algorithm is to sub-carrier group of the bundle, the same set of subcarriers use the same modulation to further reduce signaling overhead, computation is also reduced accordingly. In this paper, based on the sub-band division algorithm, an adaptive algorithm with low complexity OFDM is proposed. This algorithm is based on gain sorting. In the premise of communication quality required for bit error rate (BER), according to the level of each sub-channel fading dynamic distribution of bits and power so that the required minimum total power emission. Simulation results show that the adaptive OFDM algorithm can better improve the performance of OFDM systems.     

基于MIMO-OFDM的5G通信跨层安全传输技术研究

在对5G通信跨层安全传输技术进行研究的过程中,将MIMO-OFDM应用于5G通信跨层安全传输技术中,提出一种基于MIMO-OFDM的5G通信跨层安全传输技术。首先对5G通信系统的认证模型进行构建,以通过物理层对5G通信网络进行安全认证。基于MIMO-OFDM系统制订5G通信跨层安全传输方案,方案包括两个方向,一个方向是加密发射端,另一个方向是解密接收端,以实现5G通信跨层安全传输。通过对比实验验证该技术的接收者误码率低于现有技术,实现了性能提升。     

拉丁阵和幅相变换相结合的物理层加密传输算法

传统无线通信的安全性主要依赖于上层加密机制,无法保证调制方式等物理层信息的安全。针对此问题,本文从物理层信道的本质特性出发,基于混沌理论中的三维洛伦兹映射,提出了一种利用拉丁阵置乱星座点位置信息的物理层加密传输算法。算法充分利用星座调制复数空间特性,能获得比布尔代数域更大的密文和密钥空间,因此可获得更高安全性。从理论分析、NIST(National Institute of Standards and Technology)随机性测试、密钥空间、密钥敏感性、识别调制方式等方面考察了算法的安全性能。理论分析和仿真结果表明,所提算法在保证通信可靠性的前提下,能够有效增强通信的安全性。