太赫兹通信应用与产业化发展分析

全球6G研究迈入新阶段，未来一到两年将开启6G标准化技术研究与评估准备工作，进入核心技术储备关键窗口期。太赫兹通信作为重要候选使能技术，应用潜力巨大，但同时面临众多应用挑战，亟待明确未来关键技术突破和产业化推进方向。介绍了太赫兹通信技术特点，提出了太赫兹通信应用愿景，在分析太赫兹通信技术现有能力和应用面临挑战的基础上，探讨了太赫兹通信技术未来产业化发展方向。     

5G物理层安全技术——以通信促安全

作为无线安全的颠覆性革命技术,物理层安全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。源于通信能力的提升,无线物理层安全在5G高速率数据传输加密、5G鉴权认证、增强型移动宽带(eMBB)场景信令、业务数据完整性保护和5G物联网场景轻量级加密等方面有着重要的应用前景。为了进一步实现物理层安全在5G中的应用,还提出了一种可行的物理层安全5G工程实现框架。     

基于量子噪声流加密的光子太赫兹安全通信技术

作为下一代无线通信的关键技术之一，太赫兹通信面临的安全性问题越来越受关注。QNSC技术具有结构灵活、支持与现有网络融合等优点，在实现大容量、高速率的无线安全通信方面具有巨大的潜力。从太赫兹通信链路面临的窃听和干扰等威胁出发，详细阐述了QNSC技术的基本原理并介绍了QNSC与光子太赫兹通信的无缝融合技术，最后实验验证了净速率达16 Gbit/s的太赫兹安全无线传输。     

太赫兹光谱检测不同橡胶材料研究

太赫兹检测技术是当前应用较为广泛的一种技术,其在安全检测、化学、生命科学等方面得到了应用。为了更好地研究太赫兹技术的应用,该文针对太赫兹在橡胶材料检测中的应用进行分析,得到不同橡胶材料的光谱特性等,通过太赫兹光谱检测技术,对不同橡胶材料的吸收系数、折射率等指标进行分析对比,有效地对不同橡胶材料进行区分。通过研究得出,太赫兹的橡胶材料中的应用价值;同时也通过该研究得出橡胶对太赫兹作用机制的影响,提供科学的研究依据。     

用于空间领域的太赫兹技术研究概况

作为电磁波中从红外光到微波的过渡区,太赫兹波所具有的独特性能已得到了人们的广泛认识。随着太赫兹辐射源、太赫兹探测器等单元技术研究的不断成熟,美国、欧洲和日本已率先将其应用于空间天文观测、深空探测和对地气象环境监测等领域。重点总结了这些应用中的技术发展情况,并简要分析了太赫兹雷达与通信技术的研究状况和应用前景。     

5G通信背景下物理层安全技术研究

在通信安全发展的过程中,5G技术的诞生使通信安全的要求更加严格。物理层安全技术便是一种能够实现将安全与通信融为一体的关键技术,亦可认为物理层的安全技术是无线安全的革命性技术。物理层安全技术的本质在于可以有效地利用无线通信的特性,也就是无线通信的内生安全机制,做到"一次一密"的安全性传输。因此,针对5G通信背景下的物理层安全技术,本文将展开研究,首先分析5G通信的基本安全需求,再简要讨论物理层安全技术的具体内容,而后说明物理层加密传输技术中的密钥生成技术与物理层加密技术,希望可以有效加强通讯系统物理层的安全性能。     

第46届国际红外毫米波与太赫兹会议综述：太赫兹辐射源的最新研究进展

太赫兹波段介于微波与红外之间,具有许多独特的优势,如对许多物质的穿透能力、较低的光子能量等。这使得太赫兹技术在生物医学、安全检测、通信等领域具有广泛的应用前景。太赫兹辐射源是太赫兹技术的核心组件,其发展水平直接决定了太赫兹技术在各个应用领域的性能和前景。第46届国际红外毫米波与太赫兹会议聚焦了太赫兹辐射源的最新研究成果,展示了在新型辐射源、集成技术及优化设计等方面的重要进展。本文根据近段时间红外毫米波与太赫兹相关国际关会议报告的内容,总结并展示了不同类型太赫兹辐射源最前沿的研究内容与方向。这些成果为太赫兹技术在各个应用领域的进一步发展奠定了坚实基础。     

卫星通信物理层安全技术研究展望

物理层安全技术为通信信息安全研究开辟了新的途径。论述了卫星通信物理层安全技术应用的可行性,分析了现有物理层安全技术及其应用于卫星通信的潜在问题,提出了卫星通信物理层安全可研究方向,及基于单星平台、星座平台、天基平台通信系统条件下的关键技术,展望了卫星通信物理层安全技术的发展前景。     

太赫兹通信关键技术与发展愿景

6G研究已启动,太赫兹通信技术以其支持超大带宽资源和超高通信速率等技术特点成为未来6G愿景实现的关键候选技术。从太赫兹通信技术特点出发,讨论了太赫兹通信未来可能的应用场景,系统分析了太赫兹通信的关键技术方向、产业发展现状与面临挑战,最后提出了未来太赫兹通信技术的目标愿景与发展建议。     

太赫兹技术在通信方面的研究进展

随着超快激光技术的发展,以及人们对THz波段及脉冲光源认识的进一步深入,太赫兹技术作为一种新的、快速发展的技术在许多领域备受关注,尤其在安全检测及反恐、医疗诊断及生物技术、物体成像、电子对抗及信息领域等方面太赫兹技术已经得到了广泛的应用.文中介绍了与微波技术和红外技术相比,太赫兹技术应用于通信方面的一些独特的优势,以及与通信相关的太赫兹技术的进展情况,初步探讨了太赫兹通信技术亟待解决的问题.     

一种提高多用户MIMO广播信道安全性能的方案

无线通信的广播特性使得信息容易被非法用户窃听,研究多天线抗窃听技术非常重要。多用户MIMO(MU-MIMO)系统采用块对角化(BD)预编码,可以实现下行链路小区用户之间的防窃听,但是不属于下行链路小区用户的恶意窃听者截获到用户的信道信息时,则很容易窃听到发送给用户的信息。文中通过改进物理层技术保证信息数据安全保密的传输,仿真验证该方案具有很好的抗窃听性能。     

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。     

无人机通信网络物理层安全传输技术

下一代通信网络可利用无人机的高移动性满足其高覆盖、低延迟等通信需求,但安全传输的问题也由于无线信道的广播特性与日益增加的通信节点数量亟待解决.因为无人机是资源受限的空中平台,上层加密技术难以在无人机通信网络中发挥同等有效的作用.物理层安全的本质是对信道进行人为设计从而实现合法信道与窃听信道的差异最大化,在无人机通信网络...     

基于无线信道特征的内生安全通信技术及应用

伴随着信息技术的高速发展,无线通信网络的安全形势日益严峻。数以亿计的设备接入无线通信网络中,针对用户隐私以及基础网络环境的窃听、攻击事件频频发生,无线通信网络的安全问题已成为限制无线通信业务广泛开展的严重障碍。传统认证与加密机制与传输相脱离,以密码算法和分发密钥的私密性为前提,容易受到物理层的攻击。为此,迫切需要深入开展面向物理层的安全机制研究。从无线通信网络的根源出发,面向无线信道的内生属性,研究了基于无线信道特征的内生安全通信架构,并针对此架构提出了基于射频指纹与信道密钥的内生安全通信技术方案。该架构将认证、加密与传输融为一体,从体系结构上增强了防御效果;利用无线信道特征的内生特点,从技术手段上提高了安全性能。     

基于异步传输的IPSEC安全加密芯片应用

目前配电终端安全加密芯片与MCU之间主要采用SPI总线进行同步通信,由MCU输出网口数据实现配电终端应用层安全加密通信。为进一步提高安全加密防护能力,本文选用IPSEC安全加密芯片直接输出网口数据,芯片与MCU之间采用异步数据传输,实现网络层安全加密防护功能。在此基础上研究了基于安全加密芯片的配电网络双层加密防护应用,通过对内嵌安全加密芯片的终端进行软硬件设计,并研究配电终端与主站之间的加密应用,提升了配电终端加密通信的安全性与可靠性。通过IPSEC极限通信测试、应用加密测试以及现场实际测试,验证了内嵌安全加密芯片的配电终端的加密防护性能。     

基于极化码的无协商密钥物理层安全传输方案

针对现有的密钥生成方案需要在通信流程中增加额外的密钥协商协议，导致在5G等标准通信系统中应用受限的问题，该文提出一种基于极化码的无协商密钥物理层安全传输方案。首先基于信道特征提取未协商的物理层密钥，然后针对物理信道与密钥加密信道共同构成的等效信道设计极化码，最后利用未协商的物理层密钥对编码后的序列进行简单的模二加加密后传输。该方案通过针对性设计的极化码纠正密钥差异和噪声引起的比特错误，实现可靠的安全传输。仿真表明，该文基于等效信道设计的极化码在保证合法双方以最优的码率可靠传输的同时可以防止窃听者窃听，实现了安全与通信的一体化。     

时间反转多用户系统中保密和速率优化的预处理滤波器设计

利用无线信道的特征通过物理层技术实现信息的安全传输是保密通信的一种方式。时间反转传输特有的时空聚焦特性使其具有天然的抗干扰和抗窃听能力,在单发射天线条件下也能获得较好的保密传输性能。该文研究两用户时间反转下行多址安全传输系统中,发送滤波器脉冲响应的优化问题。根据互惠原则将两个发送滤波器的联合优化问题转换为各滤波器的独立优化问题,进一步将其转换为寻找最大特征值及其对应的特征向量的问题,并通过迭代算法进行求解。仿真结果表明,针对保密和速率优化预处理滤波器后,系统的可达保密速率明显优于采用常规时间反转预处理滤波器时的系统和直接传输系统。     

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。     

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。      

WDM-Compatible Channel Scrambling for Secure High-Data-Rate Optical Transmissions

We propose a noninvasive optical encryption technique, taking advantage of the specificities of the physical layer of a backbone transmission network, to secure optical transmissions at high data rates ( >10 Gb/s). Our goal is to secure data transmission without impacting the physical layer by guaranteeing the transparency of the encryption technique with respect to the transmission equipment. The proposed method belongs to the optical code-division multiple-access technique using spectral-phase encoding, based on pulse-overlapping sequence. The goal is to scale the protection levels to different threat and attack scenarios and to make them resilient to intrusions and robust to fiber-propagation parameters. In this paper, linear and nonlinear transmission effects (where self- and cross-phase modulations become important) are considered to maintain the quality of transmission. Finally, particular attention is paid to the ciphering key transmission for which we propose an adapted solution.