Rayleigh信道下双门限协作频谱感知研究

频谱感知是认知无线电系统有效通信的前提,其感知速度和准确性是衡量频谱感知性能的重要指标.现有算法仅考虑理想AWGN信道下双门限协作频谱感知,应用中衰落信道下的频谱感知作深入研究,具有实际意义.为了提高频谱感知在实际应用中的可靠性,将双门限多节点协作方法用于Rayleigh衰落信道仿真检测.仿真实验表明,Rayleigh衰落信道下双门限多节点协作检测方法的可靠性优于高单门限协作检测方法,其检测结果对Rayleigh信道环境下频谱感知系统的设计具有重要参考价值.     

非完美信道估计条件下多比特量化无线密钥生成性能分析

针对无线密钥生成过程中的信道估计误差导致信道测量参数互易性差,严重影响通信双方生成密钥一致性的问题,提出了非完美信道估计条件下多比特量化无线密钥生成方案。首先,建立信道估计误差模型,研究非完美信道估计对无线密钥生成的影响,然后设计添加保护带的多比特密钥量化器,通过优化量化参数改善无线密钥性能。推导得到了密钥不一致率（KDR）和有效密钥速率（EKGR）的闭式表达结果,并揭示了导频信号功率、量化阶数和保护带与以上两个密钥性能指标的关系。仿真结果表明：增大发送导频功率可以有效降低密钥不一致率,提高量化阶数可以提升密钥生成速率但KDR也随之升高,增大量化阶数同时选择合适的保护带大小可以有效降低KDR。     

无线通信中基于量化隔离带的新型相位密钥生成方法

针对无线通信中利用物理层属性进行加密存在的密钥不一致以及密钥生成速率不高的问题,给出了一种基于信道量化隔离带的相位密钥生成新方法.利用相位均匀分布的属性,产生的密钥具有良好的随机性及均匀分布特性.利用信道量化隔离带的方法,在量化边界处设立隔离带,对产生误判概率较大的接收值进行删除,有效提高了生成的密钥一致性.仿真结果表明,该方法在提高密钥生成速率的同时确保了生成的密钥的准确性.     

基于多比特自适应量化方案的相位密钥生成方法

本文利用时分系统无线信道的互易性,对两个节点之间的信道相位进行测量从而提取密钥比特,使得可以在信道估计时获得密钥,无需进行预分配。本文提出了一种多比特自适应量化方案,将信道测量值量化成多个比特,并给出了密钥一致性概率理论推导。仿真结果表明,方案可以达到较高的密钥生成一致率,并具有一定的抗干扰能力。     

脉冲超宽带系统中高精度的双门限TOA估计

针对非视距脉冲超宽带（IR-UWB）定位应用中,非相干TOA（Time of Arrival）估计算法精度的不足,提出了一种基于双门限和斜率（Double-Threshold and Slope,DTS）的首达信号时间估计算法。首达路径（Direct Path,DP）经过初始估计之后,根据能量采样序列最大值与最小值的斜率,拟合出最优归一化门限表达式;再联合UWB双指数信道模型的特点对双门限检测算法加以改进,实现TOA估计。在非视距环境下仿真、比较了DTS算法与几种IR-UWB常用TOA算法的平均绝对误差（MAE）。仿真结果表明该算法在不同UWB信道和信噪比环境下均获得了优异的误差性能。     

基于KNN信道识别算法的无前后缀频域均衡技术

为了提高单载波频域均衡(SC-FDE)系统的频带利用率和通信速率,提出了一种基于 KNN 信道识别算法的无前后缀频域均衡技术;该技术通过构建不同信道环境下带有导频的训练数据集,根据训练数据通过不同信道条件下的特征并使用KNN算法进行分类,进而确定信道类型及信道最大多径时延,通过信道最大多径时延合理确定无前后缀重叠剪切频域均衡算法的最优重叠剪切长度,进而消除多径干扰对无前后缀频域均衡数据的影响,达到最优解调性能;仿真表明: 基于KNN的重叠剪切算法与文献推荐的50%重叠剪切法相比,性能基本一致,即在误码率为10-3的情况下,信噪比恶化不大于0.5 dB;此算法准确确定了最优重叠长度,减少了大量无效的重叠长度,保证了多径信道下系统的误码性能,达到性能和复杂度的平衡。     

一种多信道Ad hoc认知无线电网络密钥交互协议*

针对现有密钥协商协议没有考虑Ad hoc认知无线电网络多信道这一缺陷,提出一种多信道密钥协商协议（multi channels key agreement protocol,MCKAP）,通过建立多重图和替换广播操作减少信道冲突,优化协商路径提高共享密钥协商效率,利用信道属性为节点间选择合理位置,避免主用户干扰。该方案能有效地利用多信道提高共享密钥协商效率。最后通过理论分析和仿真实验证明该协议适用于Ad hoc认知无线电网络,具有较好的执行效率。     

基于椭圆曲线的改进RC4算法

针对流密码（RC4）算法存在不变性弱密钥、密钥流序列随机性不高和算法初始状态可以被破解等问题，提出一种基于椭圆曲线的RC4改进算法。该算法利用椭圆曲线、哈希函数和伪随机数产生器生成初始密钥，在S盒和指针的作用下进行非线性变换最终生成具有高随机性的密钥流序列。美国国家标准与技术研究院（NIST）随机性测试结果表明，改进算法的频率检验、游程检验和Maurer指标比原RC4算法分别高出0.13893，0.13081和0.232050，能有效防止不变性弱密钥的产生，抵抗"受戒礼"攻击；初始密钥是一个分布均匀的随机数，不存在偏差，能够有效抵御区分攻击；椭圆曲线、哈希函数具有单向不可逆性，伪随机数产生器具有高密码强度，初始密钥猜测赋值困难，不易破解，能够抵抗状态猜测攻击。理论和实验结果表明改进RC4算法的随机性和安全性高于原RC4算法。     

基于OFDM的双门限协作频谱感知仿真

针对频谱感知中单门限能量检测的不足,研究了双门限能量检测,结合OFDM频谱利用率较高的特点,提出了将双门限能量检测与OFDM系统相结合的方法.以OFDM系统为基础,将系统中的子信道作为待感知用户,根据可用子载波数量确定实际感知用户,在子信道中进行双门限能量检测,数据融合中心采用“or”准则进行判决.仿真结果表明,该方法能够较好地识别出主用户,从而控制OFDM系统的数据传输,随着可用子载波个数的增加,可以得到更好的识别性能.     

OFDM系统中有效信道长度跟踪方案*

为获得更为精确的有效信道长度,在分析最大似然（ML）信道估计算法对有效信道长度具有依赖性的基础上,提出将粗搜索策略与逐次插值逼近法相结合的有效信道长度跟踪方案,跟踪信道长度的变化。理论分析和仿真结果表明,在时变信道环境下,该算法可以有效跟踪信道长度的变化,提高ML信道估计器的估计性能。     

Identification of the gain system with quantized observations and bounded persistent excitations

System identification with quantized observations and persistent excitations is a fundamental and difcult problem.As the first step,this paper takes the gain system for example to investigate the identification with quantized observations and bounded persistently exciting inputs.Firstly,the identification with single threshold quantization is considered.A projection recursive algorithm is proposed to estimate the unknown parameter.By use of the conditional expectation of quantized observations with respect to the estimates,the algorithm is shown to be both mean-square and almost surely convergent.The upper bound of the convergence rate is also obtained,which has the same order as the one of the optimal estimation in the case where the system output is exactly known.Secondly,for the multi-threshold quantization,the identification algorithm is similarly constructed and its asymptotic property is analyzed.Using a multi-linear transformation,the optimal scheme of quantization values and thresholds is given.A numerical example is simulated to demonstrate the efectiveness of the algorithms and the main results obtained.     

Online Optimization of Data Transmission Policies for Wireless Networks

In wireless communication networks, power control is necessary to maintain desired link quality, minimize interference and prolong battery lifetime of mobile terminals. In this technical note we describe the wireless channel of a wireless network as a finite state Markov chain and study packet transmission strategies for data services. Under the Markov channel assumption, we prove the optimal strategy is of threshold structure: corresponding to each channel state there exists a positive threshold on queue length; once the queue length exceeds the threshold, the network should transmit packets over its available capacity; otherwise there should be no transmission. A single sample path-based optimization algorithm is proposed to tune the thresholds. Since only a single sample path is involved, the proposed algorithm can be implemented online.      

高效视频编码中变换跳过模式的快速选择

目的新一代高效视频编码(HEVC)标准采用了灵活的块结构和大量新颖的编码工具,有效提高了视频编码效率。变换跳过模式作为一种新增加的模式,可以有效地提高编码效率,但是也显著地增加了编码的复杂度,增加了实时编码应用的难度。因此提出一种针对变换跳过模式的提前剪枝算法。方法通过分析不同率失真代价下是否选择变换跳过模式的残差块的分布情况,最终选取率失真代价的平方根作为阈值,并建立了量化参数与阈值之间的模型。之后可以根据量化参数提前计算得到阈值大小,减少变换跳过模式的编码次数,从而降低变换跳过模式的复杂度。结果由于最终只需要对少量的块进行变换跳过模式编码,并且使用模型得到经验阈值并不会额外增加复杂度,因此能减少编码器的计算复杂度。实验结果表明,与标准编码器相比,该算法对于不同场景的标准测试序列平均峰值性噪比和平均比特率变化都非常小,平均减少了70%的变换跳过模式编码的次数。结论该变换跳过模式的剪枝算法,选取率失真代价的平方根作为阈值,根据本文模型获取不同量化参数下的经验阈值,对是否需要进行变换跳过模式提前判断。实验结果表明,该算法能在保证视频编码质量的前提下有效地降低由于加入变换跳过模式增加的编码复杂度。     

基于改进共生生物搜索算法的林火图像多阈值分割

针对传统多阈值分割方法计算复杂度随着阈值个数的增加而增长,以及对给定图像进行多阈值分割操作时效率很低等问题,提出了一种基于共生生物搜索（SOS）算法结合Kapur熵的多阈值分割方法。首先将精英反策略（EOBL）引入到SOS算法的共栖阶段,从而改善传统SOS算法处理复杂优化问题时易陷入局部最优的问题;然后引入莱维飞行策略扩大SOS算法的的搜索范围,增强其搜索轨迹的随机性;最终将得到的改进共生生物搜索（MSOS）算法应用到林火图像最佳阈值的选取问题上。实验结果表明,与粒子群优化算法、和声搜索算法、蝙蝠算法等对比算法相比,所提算法能更好地分割图像,在实际工程问题中具有一定的实用性和价值。     

一种具有身份锁的门限多秘密共享方案

为了避免现有秘密共享方案中不同秘密的访问控制结构可能相同的问题,提出一种基于身份锁的门限多秘密共享方案,身份锁决定秘密的授权子集,只有授权子集中的用户可以恢复秘密,对不同的秘密存在不同的身份锁。在保持子秘密可重复使用及可检测欺骗行为的前提下,不增加任何参与者的信息交互,有效地解决了不同秘密的访问控制结构难以更改的问题。同时,基于会话密钥协商算法,该方案不需要预设系统存在安全通道来传输秘密份额,因此具有较好的安全性和实用性。该方案非常适用于视频会议、文件分发等基于身份权限访问控制的门限多秘密共享场景。     

Steganalysis for MP3Stego using differential statistics of quantization step

MP3Stego is a typical steganographic tool for MP3 audio, which embeds secret message into MP3 audio according to the parity of the block length. In this paper, a detection method for MP3Stego based on the differential statistics of quantization step is present. By analyzing the algorithm of MP3Stego, we find that the quantization step which is an important parameter of MP3 encoding is affected during embedding. The standard deviation of the second-order differential sequence from quantization step is adopted as the classification feature. Experimental results indicate that the proposed algorithm is effective in detecting MP3Stego and can achieve better detection performance than the existing algorithms.     

半色调可视加密算法的综合评价算法

已有半色调可视加密(HVC)算法的评价普遍采用正确解码率(CDR)或比特错误率(BER),未考虑信息隐藏对载体图像造成的干扰。提出一种半色调可视加密算法的综合评价算法,综合考虑信息隐藏对载体图像造成的干扰和提取秘密图像的错误率,选择平均每像素干扰值(ADPP)衡量信息隐藏对载体图像造成的干扰,为保证ADPP和BER数据范围的一致性,采用秘密图像结合隐藏阈值T计算最大平均干扰值(MAD),将ADPP和BER结合MAD和系数λ综合计算,得到半色调可视加密算法的综合干扰值(IDHVC)。该算法与已有综合评价算法相比,在运算量方面具有明显优势。通过实验验证,该算法可应用于灰度和彩色半色调可视加密算法的综合评价。     

MIMO-PLC系统中基于条件数阈值选择的信号检测算法

为了满足电力线通信（power line communication,PLC）对更大容量和更广覆盖范围的需求,多输入多输出（multiple-input multiple-output,MIMO）技术已逐渐应用于PLC中,实现了高速率的数据传输,但MIMO-PLC信道具有严重的多径效应和频率选择性衰减的特性,而且不同子载波的信道质量差异性大,使现有的信号检测算法不能获得良好的性能。提出一种基于条件数阈值选择的检测算法,该算法利用信道矩阵的条件数来衡量信道质量的好坏,设置最佳条件数阈值,在信道条件数小于或者等于阈值时,选择CLLL-MMSE-SQRD检测算法,而在信道条件数大于阈值时,选择QRD-M检测算法。通过仿真验证,该算法能够达到最优检测算法的性能,而且在16QAM调制方式下,该算法复杂度相比于QRD-M检测算法降低了44%,且随着调制阶数的增加复杂度降低更为明显。