数字电视广播系统的一种物理层加密方法

为了有效防止非法信息对数字电视广播系统的攻击，采用在传输数据流中加入控制序的方法，实现了一种物理层加密方法，并且在实际系统中得到了验证。     

基于等效相移光栅的光码分多址编/解码实验

基于直接序列扩频(DSSS)的时域编码是目前光码分多址(OCDMA)系统中常用的编码方式。报道了利用带有等效相移(EPS)的超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)对重复频率为2.5 GHz,宽度为7 ps的超短光脉冲串进行编/解码的实验,实验中所用码为31位的m序列。正确解码和不正确解码信号的对比度为5∶1,与理论计算结果相符。实验结果表明,等效相移光栅能够代替相移光栅作为光码分多址系统的编/解码器。且当入射脉冲宽度小于码片持续时间时,能获得良好的编/解码效果。     

基于光纤Bragg光栅的滤波技术

介绍了国际上最新的基于光纤Bragg光栅的光纤滤波技术发展情况，详细阐述了分布反馈式光纤Bragg光栅滤波器、多波长选择光纤Bragg光栅滤波器、应用光纤Bragg光栅的Michelson干涉型（MI）滤波器以及光纤Bragg光栅滤波耦合器的理论难点、基本原理及其应用。     

基于等效相移光栅的双用户光码分多址系统

报道了基于等效相移光纤光栅编/解码器的2.5G b/s双用户光码分多址系统.系统中的两个并发用户可以各自独立地解码,并得到清晰的眼图.测量了单用户情况下系统的误码率曲线,误码率为10-9时编/解码引起的功率代价为0.7 dB.实验表明,使用基于等效相移光栅的编/解码器能够搭建可容纳多个用户的光码分多址系统.     

基于超连续谱和超结构光纤光栅的波分复用/光码分复用系统

实验验证了基于超连续谱(SC)和超结构光纤光栅(SSFBG)的波分复用/光码分复用(WDM/OCDM)混合系统,超结构光纤光栅实现了对超连续谱光源的双波段同时相位编解码。由于波分复用/光码分复用系统中信道间干涉和噪声的影响,解码输出脉冲的信号波形出现劣化,自相关曲线旁瓣明显增大,自相关峰展宽至8.2 ps。在非线性放大环镜(NALM)的阈值判决作用下,解码输出脉冲的信号波形质量有了明显的改善,自相关峰宽度压缩至4.8 ps,较好地抑制了自相关曲线的旁瓣和噪声。实验中非线性放大环镜的输入信号峰值功率约为8 mW。     

一种新的光CDMA系统地址码的构造与分析

基于对LSOOC码的修正,提出了一种光谱幅度编码光码分多址(SAC-OCDMA)地址码的设计方案.分析了码字特性,与Hardmard、MQC、MFH、 BIBD(m=2)码做了比较,设计了可调谐光纤布拉格光栅(FBG)编解码器,阐述了编解码原理.分析结果表明,该码字容量大,编解码方法简单,在光源和信道理想条件下可以消除多址干扰.     

基于等效相移超结构光纤光栅编解码器的2.5 Gbit/s 60 km光码分多址传输实验

稳定的窄脉冲光源、高性能编解码器和具有旁瓣/噪声抑制功能的接收机是光码分多址(OCDMA)系统设计实现的3个关键模块。实验中利用增益开关脉冲光源,63位等效相移超结构布拉格光栅(EPS-SSFBG)相位编解码器和接收机门限调整技术实现了2.5 Gbit/s 60 km传输并得到了相应的误码曲线,系统在误码率(BER)等于10-9时的灵敏度为-22.5 dBm。实验结果表明,等效相移超结构布拉格光栅编解码器兼具高性能和可实现性,可用于实用化的光码分多址系统,而综合利用光域和电域的手段抑制旁瓣和噪声的影响是提高系统性能的重要手段。     

光码分多址系统可调谐编/解码器研究

介绍了光码分多址(OCDMA)系统和常用的几种编/解码器(E/D).研究了基于光纤延时线(OFDL)和基于光纤布拉格光栅(FBGs)的可调谐编/解码器,讨论了两种基于光纤延时线的可调方案,对它们的结构和性能进行了分析.讨论了基于光纤布拉格光栅(FBGs)的编/解码器,介绍了光纤布拉格光栅编/解码器的原理和利用压电陶瓷(PZT)调谐光纤布拉格光栅的参数选择.给出了一种基于光纤布拉格光栅阵列的可调谐二维编/解码器结构,并分析了它的主要优点.介绍了基于超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)的二进制相移键控(BPSK)编/解码器和可调谐四进制相移键控(QPSK)超结构光纤布拉格光栅编/解码器的构造方法,探讨了光码分多址系统编/解码器的发展前景.     

混沌多值序列用于光码分多址系统的性能分析

针对光码分多址(OCDMA)系统对地址码的要求,提出了一种利用3阶Chebyshev混沌多值序列编码的方案,给出了码字的生成方法;基于相移超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)编/解码器,利用传输矩阵法仿真分析了系统相关特性与码字长度、量化级数的关系.结果表明,多值混沌序列用于OCDMA频谱相位编码是可行的.     

一种基于高衰减光纤的光纤光栅热线式流量计

为了发展全光学流量测量技术,提出了一种基于掺钴高衰减光纤的光纤光栅热线式流量计。通过解调光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)中心波长进行流量测量,具体包括传感器制作、温度传感特性测定和流量测量实验。结果表明,基于衰减系数为8.9 dB/cm、工作波长约为1480 nm的掺钴光纤的FBG具有10.3 pm/℃的温度灵敏度;流量计在400～3700 L/h液体流量范围内可高重复性地实现测量;流量--FBG中心波长遵循特定非线性函数计算模型;流量计的平均灵敏度约为0.15 pm/(L·h^-1),低流速下灵敏度最高可达到1 pm/(L·h^-1)。所提出的流量计丰富了光纤光栅用于液体流量测量的研究。设计中采用了掺钴高衰减光纤自发热和单端毛细管封装,为流量传感器的全光学化、微型化和高灵敏度发展提供了新思路。     

一种基于时空编码的物理层安全算法

针对多天线窃听系统的物理层安全问题,提出一种基于时空编码的预编码算法。首先,合法接收者发送训练序列用于发送者估计主信道状态信息,而窃听信道的状态信息合法用户均未知;其次,发送者利用均匀信道分解的方法提取主信道状态信息的特征参数,生成发射端预编码矩阵和合法接收端均衡矩阵,收发联合加密处理提高物理层安全;最后,利用 Monte Carlo方法进行仿真实验,数值分析表明,该算法在窃听者天线数目增多时能够实现非负的保密容量,即使窃听信道质量较好时,窃听者的接收性能仍维持在很差的水平,误码率高达0.5。     

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)。     

面向物理层安全的一种打孔极化编码方法

为了解决物理层安全编码中安全性和可靠性之间的矛盾和提高保密速率,该文提出一种基于打孔极化码的安全编码方法。根据信道极化理论,该方法将私密信息位映射到合法者正常接收而窃听者无法译码的特定逻辑信道输入位,保证私密信息可靠且安全传输。然后,通过分析极化码的校验关系树,利用3个参数表征输出节点对私密信息位的影响,再按照影响程度大小确定打孔位置。理论分析与仿真结果表明,该方法保证私密信息传输安全性和可靠性的同时,提高了私密信息传输的有效性。     

无线物理层安全综述

无线通信网络具有组网灵活、接入便捷等特点,已在军事和经济等领域得到广泛应用。然而无线信道的广播特性和开放性也为信息的安全传输带来挑战。不同于传统基于秘钥的加密机制,物理层安全以信息论为基础,利用无线信道的衰落等内在特性增强通信系统的安全性能,为解决无线通信的安全问题提供了新的途径。回顾了物理层安全的发展历程,对物理层安全性能指标进行介绍,从信息理论安全、波束成形、中继协作、人工噪声和分集等5个方面,对物理层安全研究内容做了全面的总结归纳。最后给出物理层安全面临的挑战并进行展望。     

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。     

信息安全中的光学加密技术

光学加密技术作为一种新的加密手段,近年来得到了快速发展,成为现代加密技术的重要研究内容之一.简要概括光学加密技术的产生和发展过程.就影响较大的几种光学加密技术,如双随机相位编码方法、基于分数傅里叶变换的加密方法、基于菲涅耳变换的加密方法、基于联合变换相关器的加密系统、利用离轴数字全息的加密系统和利用相移干涉技术的加密系统以及基于相位恢复算法的加密技术等作了分类评述和讨论.介绍各种加密方案的技术特点和实现方法,讨论实际应用中尚存在的问题,并对其应用前景作了进一步阐述.     

基于物理层安全的最优化跨层调度方案

无线网络的调度方案要求以链路质量、传输率和时延等网络参数作为主要参考依据,控制和管理网络中节点的传输行为。现有的无线网络调度方案中都没有把网络安全纳入考虑,但是通常情况下,网络安全正是影响网络性能的重要因素。文中设计了一个新的无线网络调度方案,该方案可以在物理层实现通信的完美保密。通过把这个调度方案和IEEE802.11的Mac协议中已有的分布式协调功能(DCF)相结合,从而可以实现一个保证了物理层安全的新Mac协议——SecDCF。文中采用Matlab对该协议进行仿真,仿真结果显示在实现物理层安全的前提下,SecDCF相比传统的DCF可以显著提升性能。     

存在恶意干扰者时一种基于连续零和博弈的物理层安全传输方法

在存在恶意干扰者的四节点网络中,恶意干扰者通过发送相关干扰破坏合法通信。针对该安全问题,本文提出了一种源信号和结构性噪声联合发送的安全传输方法,其中,结构性噪声是指合法通信双方共享的结构性码字,它只干扰非合作节点,从而提高系统安全性能。具体步骤为,首先建立发送方和恶意干扰者之间以安全速率为目标函数的连续零和博弈模型;然后根据信道状态确定各自的策略集,并分析策略集对应的纳什均衡;最后利用均衡解指导发送方合理分配源信号和结构性噪声的功率。数值仿真表明所提方法下的安全速率比原有方案的要高。      

一种基于投影的MIMO物理层安全传输方法

为了保证MIMO系统无线传输安全,提出了一种基于投影的物理层安全传输方案。基站在合法信道的投影空间发射相互正交的涉密信号和干扰信号,干扰窃听方恢复信息,同时不影响期望用户接收信号。给出了两种信号保密容量准则下功率分配的迭代算法。通过分析干扰对窃听信号统计特性的影响,证明了对窃听方盲处理造成的不确定度(indeterminacy)。仿真结果表明,该方案具有较高的保密信道容量,在期望用户处获得比已有方案更低的误码率,而窃听方无法正确解调。     

基于切换天线的类跳频方向调制物理层安全传输方法

为了提高阵列天线通信的安全性,提出了一种具有跳频特征的类跳频方向调制物理层安全传输方法。发射机利用射频开关变速切换阵列天线,使非期望方向的信号随着时间的变化发生相位的周期变化进而表现出跳频特性,在不影响期望方向正常通信的条件下使窃听者更难截获通信信号。从载波相位改变的角度分析了通信信号在不同方位角的时频域特性,最后仿真了不同方位角信号时频谱图以及针对BPSK和2FSK两种通信信号窃听者的接收性能,结果表明类跳频方向调制是一种具有低截获特性的物理层安全通信方法。