基于遗传算法的全索引调制的物理层加密算法

基于带指数调制的OFDM系统(Orthogonal Frequency Division Multiplexing with Index Modulation,OFDM-IM)以其潜在的分集增益而被人们所熟知。随后,一种基于遗传算法的全索引调制的OFDM(GA-OFDM-AIM)方案被提出,与传统的OFDM-IM相比,其采用遗传算法辅助子块设计,通过交叉、变异和选择过程,得到了低误码率的子块实现,但由于窃听者可以通过搜索算法或检测信道中的子块,传输安全无法得到保证,为此提出了基于遗传算法的全索引调制的物理层加密算法。利用无线信道特点,采用密钥生成技术提取初始密钥并且作为混沌发生器的初始值产生混沌序列,再利用该混沌序列对GA-OFDM-AIM中的子块进行星座点映射和星座旋转,打乱了星座阶数和调制类型的特征,使得窃听者难以破解系统的参数。为验证该算法的有效性和安全性,分析了不同的攻击模型,并比较了加密前后星座的误码性能。安全分析和仿真结果表明,该方案能有效地提高系统的安全性和传输性能。     

一种基于位同步的复杂调制样式识别方法

针对卫星数字化视频广播第二代标准（Digital Video Broadcasting-Satellite -Second Generation,DVB-S2）中的多进制幅度移相键控（Multiple Amplitude and Phase-Shift Keying,MAPSK）和多进制正交幅度调制（Multiple Quadrature Amplitude Modulation,MQAM）信号的调制识别,提出了基于位同步的识别方法。首先利用信号星座图特征对信号包络进行位同步,然后统计信号码元的幅度值个数及其幅度值分布提取统计特征参数,最后利用特征参数完成识别。仿真结果表明,所提算法在载波频率等参数未知的条件下,能够有效对信号进行调制识别。     

基于联合特征参数的卫星单-混信号调制识别研究

针对卫星通信中单-混信号调制类型识别效率低、准确性差等问题,该文提出一种基于高阶累积量和星座图聚类特性的调制识别算法。首先,根据4, 6阶累积量的属性特点构建3个特征参数,以识别多进制相移键控(MPSK)和部分多进制正交幅度调制(MQAM)调制类型,然后结合改进的星座图减法聚类算法分离出剩余调制样式,最后将参数联合,建立决策树分类器进行统一调度。该算法不依赖信号诸多先验信息,具有特征提取参数简单、识别种类多等特点。仿真结果表明,该算法在信噪比(SNR)10 d B下对卫星单-混信号的调制识别率仍能达到90%以上。     

Blind equalization and automatic modulation classification based on subspace for subcarrier MPSK optical communications

Equalization can compensate channel distortion caused by channel multipath effects, and effectively improve convergent of modulation constellation diagram in optical wireless system. In this paper, the subspace blind equalization algorithm is used to preprocess M-ary phase shift keying (MPSK) subcarrier modulation signal in receiver. Mountain clustering is adopted to get the clustering centers of MPSK modulation constellation diagram, and the modulation order is automatically identified through the k-nearest neighbor (KNN) classifier. The experiment has been done under four different weather conditions. Experimental results show that the convergent of constellation diagram is improved effectively after using the subspace blind equalization algorithm, which means that the accuracy of modulation recognition is increased. The correct recognition rate of 16PSK can be up to 85% in any kind of weather condition which is mentioned in paper. Meanwhile, the correct recognition rate is the highest in cloudy and the lowest in heavy rain condition. This work has been supported by the National Natural Science Foundation of China (No.61671375), and the Industrial Research of Science and Technology Plan of Shaanxi Province (No.2016GY-082). E-mail:chdh@xaut.edu.cn      

一种基于星座图聚类的MQAM识别方法

星座图是数字调制信号MQAM的重要特征,提出了一种利用星座图减法聚类对MQAM信号进行识别的新算法。该算法通过分析接收端信号的星座图,提取描述星座图特征的参数,与标准星座图进行相关比较,实现了加性高斯白噪声下数字调制信号MQAM的识别。通过实验证明该方法可以有效地对数字调制信号MQAM进行识别,而且该算法具有复杂度低的优点。尤其当数据长度比较短时,有较好的识别效果。     

有频偏的星座图恢复和匹配

提出一种调制识别算法。首先利用载波相位跟踪盲分离算法估计载波频偏,以消除其对星座图恢复和匹配的影响。然后通过样本与核的相似性度量的动态聚类来恢复信号星座图,利用准最大似然分类准则,完成重构星座图与预期星座图的匹配。在存在频偏的情况下,仿真表明该算法的有效性。     

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。      

Rotation constellation for differential unitary space-time modulation

I. Introduction Recently, Unitary Space-Time Modulation (USTM)[1] has attracted the significant attentions for its potentiality in realizing high data rate transmis- sion over the Rayleigh fading channels where the Channel State Information(CSI) is unknown both at the transmitter and the receiver. And the CSI is no longer necessary in USTM scheme if it is constant for consecutive T symbol periods[1]. For continu- ously changing slow fading channels, Differential USTM (DUSTM) was …     

比特交织Turbo编码调制的8PSK符号映射

基于对Turbo编码器输出的系统比特和校验比特的不等错误保护(UEP),提出了一种新的比特交织Turbo编码调制(BITCM)的8PSK符号映射方案,即对于码率为1/3的Turbo码,校验比特映射到8PSK星座点中具有较好传输性能的比特位置上,而系统比特映射到较差传输性能的比特位置上。实现新映射方案的关键是比特交织器的设计。仿真结果表明,新的映射方案在AWGN信道下,误码率为10-3时,可获得大于0.2dB的信噪比增益,而这一增益的获得并没有牺牲频谱效率和增加系统的复杂性。     

Turbo‐coded APSK modulations design for satellite broadband communications

This paper investigates the design of power and spectrally efficient coded modulations based on amplitude phase shift keying (APSK) modulation with application to satellite broadband communications. APSK represents an attractive modulation format for digital transmission over nonlinear satellite channels due to its power and spectral efficiency combined with its inherent robustness against nonlinear distortion. For these reasons APSK has been very recently introduced in the new standard for satellite Digital Video Broadcasting named DVB‐S2. Assuming an ideal rectangular transmission pulse, for which no nonlinear inter‐symbol interference is present and perfect pre‐compensation of the nonlinearity, we optimize the APSK constellation. In addition to the minimum distance criterion, we introduce a new optimization based on the mutual information; this new method generates an optimum constellation for each spectral efficiency. To achieve power efficiency jointly with low bit error rate (BER) floor we adopt a powerful binary serially concatenated turbo‐code coupled with optimal APSK modulations through bit‐interleaved coded modulation. We derive tight approximations on the maximum‐likelihood decoding error probability, and results are compared with computer simulations. The proposed coded modulation scheme is shown to provide a considerable performance advantage compared to current standards for satellite multimedia and broadcasting systems. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

高阶数据调制比特软输出的递归计算方法

该文设计了一种通过把低阶PAM(QAM)星座图递归排列形成高阶调制的星座图,这种星座图与原信号的关系仍为Gray映射,即相邻两星座点的映射比特序列仅相差1bit。另外高阶调制的比特软输出计算比较复杂,对每一种阶数的调制需要各自的公式计算。研究结果表明高阶调制的比特软输出可以通过低阶调制递归计算得出。只需计算二进制调制方式,就可计算出任意的高阶调制的比特软输出。从而可降低复杂度。仿真表明上述方法简化了高阶调制软信息的计算。     

一种基于星座图恢复的多进制相位调制信号识别算法

在实际调制过程中,无线电波传输多径及衰落引起的符号间干扰和信号接收端的载波频偏会造成星座图难以识别。针对这一问题,提出了一种基于星座图恢复和卷积神经网络的多进制相位调制信号识别算法。首先,设定相邻采样点距离和相位角的阈值以筛除发生符号间干扰时的采样点,保留剩余的有效采样点并形成聚类组;然后,通过旋转相邻聚类组抵消载波频偏带来的影响,实现星座图的恢复;最后,利用卷积神经网络对星座图进行特征自动提取和调制识别。实验结果表明,对于实测信号,所提算法能够较好地恢复星座图并实现BPSK、QPSK和8PSK的准确识别。最终的识别准确率达到了99.9%,较星座图恢复前提高了24.2%。     

一种新颖的两天线差分空时分组编码方案

传统的差分空时分组编码（DSTBC）在QPSK调制时存在着信号星座扩展．文中提出了一种在QPSK调制下新颖的两发射天线差分空时分组编码方案，此方案提供了一定的编码增益，同时也解决了星座扩展问题．在新方案中，改进了从信息块到系数矢量的映射，从而使其性能与相干空时分组编码相比大约只差1dB。同时新方案编码相对简单，在接收端也具有低的解码复杂度．     

基于星座修正聚类的双模式盲均衡算法

针对时变信道下,调制类型未知的MPSK/MQAM类信号快速均衡问题,本文提出了一种新的基于星座聚类的双模式均衡算法。初始阶段均衡器采用稳健的恒模算法,一段时间后,用低复杂度的减法聚类算法处理缓存的均衡器输出。然后利用MPSK/MQAM类信号星座图的几何旋转不变性,采用C均值模糊聚类算法修正初次聚类的结果,恢复信号星座,由此获得精确符号信息。最后依据修复后的聚类效果选择切换时机,均衡器切换到符号匹配算法,完成信号均衡。与已有算法相比,本文提出的新算法克服了调制类型未知的不利因素,具有收敛速度快,剩余码间干扰小,均衡器模式切换时性能平稳等优点。仿真验证了新算法对4PSK和16QAM信号的有效性。     

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.     

一种基于信道盲辨识和盲均衡的多径信道调制方式识别算法

针对多径环境下MPSK和MQAM信号的调制识别问题,该文提出了一种基于信道盲辨识和盲均衡的调制识别算法。算法首先进行信道阶数精确估计,然后以矩阵外积分解为基础,加入特征值扰动分析,提高了信道盲辨识和盲均衡的稳定性,最后,对均衡后的星座图进行多级减法聚类,得到信号的调制方式。与现有算法相比,算法结构简单,所需数据量小,适用范围广,实用性强。仿真结果证明了算法的有效性。     

MEF融合HFF的戏剧视频关键情节自动提取

为了更好地从戏剧视频提取关键情节,提出了一种基于音乐情感特征(MEF)融合人脸特征(HFF)的自动提取方法.首先,利用基于音频指纹技术的二级音乐情感识别方法进行音频识别,并利用人脸特征进行视频识别;然后,利用音频和视频识别得到的各元素获取关键情节值,从而提取关键情节;最后,提出了一种量化评估方法评估关键情节提取方法的一致性.在四个戏剧视频上的评估实验验证了该方法的有效性及可靠性,相比其他几种较新的提取模型,该方法提取效果更好.     

卫星数字调制混合信号的自动识别

针对卫星数字混合信号的特征,提出了在载波速率和符号速率初判基础上的自动识别方案.该方案利用数字混合信号与常用数字调制信号在信号频谱以及星座点的差异提取特征参数进行自动识别.仿真结果表明,该方案具备实用性和可行性.     

Differential space-time modulation over frequency-selective channels

We present herein a new differential space-time-frequency (DSTF) modulation scheme for systems that are equipped with an arbitrary number of transmit antennas and operate in frequency-selective channels. The proposed DSTF modulator consists of a concatenating spectral encoder and differential encoder that offer full spatio-spectral diversity and significant coding gain. A unitary structure is imposed on the differential encoder to admit linear, decoupled maximum likelihood (ML) detection in space and time. Optimum criteria based on pairwise error probability analysis are developed for spectral encoder design. We introduce a class of spectral codes, namely, linear constellation decimation (LCD) codes, which are nonbinary block codes obtained by decimating a phase-shift-keying (PSK) constellation with a group of decimation factors that are co-prime with the constellation size. Since LCD codes encode across a minimally necessary set of subchannels for full diversity, they incur modest decoding complexity among all full-diversity codes. Numerical results are presented to illustrate the performance of the proposed DSTF modulation and coding scheme, which compares favorably with several existing differential space-time schemes in frequency-selective channels.     

一种改进的MQAM信号调制方式识别算法

传统的多进制正交幅度调制信号调制方式的识别方法,是对信号的星座图进行减法聚类,通过得到的聚类中心个数确定调制阶数,从而完成识别。由于信号的数据长度及聚类半径对识别性能的影响很大,为降低一定数据长度下聚类半径对识别效果的影响,提出了结合减法聚类和最大似然估计理论的改进识别方法,并给出了识别流程。仿真结果表明,在一定条件下,改进算法对信噪比的要求低于传统方法约6dB。