基于空间波束不变性的升空平台大规模MIMO导频攻击检测与消除方法

针对升空通信平台大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）系统中在通信接入阶段遭受导频攻击引入的信息泄露问题,提出了一种基于空间波束不变性的导频接入攻击检测与消除方法。该方案基于用户空间波束域信道结构特征,在缺少信道先验信息的条件下使用点排序簇结构（Ordering Points to Identify the Clustering Structure,OPTICS）聚类算法,分离提取接入攻击与合法用户的波束域信道,消除接入攻击导致的信号损伤,实现合法用户信号安全传输。仿真结果表明,所提方案能够有效降低导频接入攻击对系统安全传输的影响。     

基于自适应波束形成的高维数据挖掘算法

提出一种基于自适应波束形成的高维声传感器网络数据挖掘算法.进行多通道声传感器网络信号的高维信息数据采集和相空间重组,进行信号模型构建,对高维数据信息流进行子空间降维和自适应陷波器降噪滤波处理,采用自适应波束形成方法进行数据的谱峰聚焦和特征提取,实现数据准确挖掘.仿真结果表明,采用该算法进行数据挖掘的准确检测概率较高,抗干扰性能较好,波束旁瓣得到有效抑制.     

基于凸优化的频率方向二维恒定束宽波束形成技术

针对传统波束的主瓣宽度会随波束指向和信号频率不同而变化,提出了一种基于凸优化的频率方向二维恒定束宽波束形成算法.该算法先采用非线性约束优化实现参考频点的方向不变恒定束宽,然后针对频带内各子带中心频率在每个指向上采用二阶锥约束,实现频率方向的二维恒定束宽.仿真结果表明,该算法能够在主波束指向±40°范围内有效地形成方向不变恒定束宽,同时在每个主波束指向上得到良好的频率不变恒定束宽波束图.     

基于二阶锥约束的方向不变恒定束宽波束形成

该文提出了基于2阶锥约束(SOCP)的方向不变恒定束宽波束形成算法。本算法的优化准则为在保证各个指向上设计波束的主瓣与相应的参考波束的主瓣之间的均方误差最小的条件下,使设计波束旁瓣级尽量低。该约束优化可转化为标准2阶锥形式,采用优化工具箱SeDuMi实现。仿真计算表明,新算法能够在主波束指向60范围内得到良好的方向不变恒定束宽波束图。     

基于自适应波束形成的鱼雷对潜目标识别技术

通过鱼雷对潜目标准确识别,实现对目标的精确打击。当前的目标识别算法采用时频特征提取算法,随着海洋背景噪声强度的增大,准确识别概率不高。提出一种采用亮点回波信号自适应波束形成的鱼雷对潜目标识别算法,首先进行了鱼雷对潜攻击声探测亮点回波模型构建,采用级联滤波器进行回波信号降噪处理,对滤波后的输出信号进行自适应波束形成处理,实现信号的特征提取和指向性聚焦,提高目标亮点回波信号的检测性能,实现目标准确识别。仿真结果表明,采用该算法进行鱼雷对潜目标检测识别,准确检测概率高于传统算法,在低信混比下仍具有较好的准确识别率,抗干扰性能较好。     

安全的密文域图像隐写术

基于同态加密和双层隐写编码,该文提出一种安全的密文域图像隐写术,其可以达到传统明文隐写术的容量,并且在密文域和明文域均能有效抵抗隐写检测分析。首先结合自适应隐写术和湿纸编码技术,提出一种明文域双层隐写算法;其次,修正一种全同态加密算法,对载密图像进行加密;最后,在密文域上提取嵌入的信息。理论分析和实验结果表明:在加密/隐写密钥同时泄露、加密密钥泄露和密钥未泄露条件下,算法均具有较高的安全性。     

改进的LCMV算法在多波束形成中的应用

基于线性约束最小方差(LCMV)算法的自适应波束形成技术,得到的方向图能保证期望信号方向增益最大,非期望方向形成零陷。但实际应用中由于不可避免的存在阵元位置误差、阵元相位误差及指向误差等(统称为相位误差),使约束的导向矢量与真实期望信号的导向矢量不一致,从而影响系统的性能。改进的LCMV波束形成算法——基于迭代二阶锥的唯相位波束形成技术,通过改变移相器的相位,使各阵元输出信号相位一致,在多个方向上形成主波束,阵列输出功率最大。     

基于LWE的密文域可逆信息隐藏

该文提出了一种基于LWE(Learning With Errors)算法的密文域可逆隐写方案,利用LWE公钥密码算法对数据加密,用户在密文中嵌入隐藏信息,对于嵌入信息后的密文,用户使用隐写密钥可以有效提取隐藏信息,使用解密密钥可以无差错恢复出加密前数据实现了提取过程与解密过程的可分离。通过推导方案在解密与提取信息过程中出错的概率,得到直接影响方案正确性的参数为所选噪声的标准差,实验获得并验证了标准差的合理取值区间;通过推导嵌入后密文的分布函数,分析密文统计特征的变化情况,论证了嵌入密文的隐藏信息的不可感知性。该方案是在密文域进行的可逆隐写,与原始载体无关,适用于文本、图片、音频等各类载体。实验仿真结果表明该方案不仅能够保证可逆隐写的可靠性与安全性,而且1 bit明文在密文域最大可负载1 bit隐藏信息。     

基于波束形成的长短时记忆网络语音分离算法研究

在利用深度学习方式进行语音分离的领域,常用卷积神经网络(RNN)循环神经网络进行语音分离,但是该网络模型在分离过程中存在梯度下降问题,分离结果不理想。针对该问题,该文利用长短时记忆网络(LSTM)进行信号分离探索,弥补了RNN网络的不足。多路人声信号分离较为复杂,现阶段所使用的分离方式多是基于频谱映射方式,没有有效利用语音信号空间信息。针对此问题,该文结合波束形成算法和LSTM网络提出了一种波束形成LSTM算法,在TIMIT语音库中随机选取3个说话人的声音文件,利用超指向波束形成算法得到3个不同方向上的波束,提取每一波束中频谱幅度特征,并构建神经网络预测掩蔽值,得到待分离语音信号频谱并重构时域信号,进而实现语音分离。该算法充分利用了语音信号空间特征和信号频域特征。通过实验验证了不同方向语音分离效果,在60°方向该算法与IBM-LSTM网络相比,客观语音质量评估(PESQ)提高了0.59,短时客观可懂(STOI)指标提高了0.06,信噪比(SNR)提高了1.13 dB,另外两个方向上,实验结果同样证明了该算法较IBM-LSTM算法和RNN算法具有更好的分离性能。     

一种小波域自适应鲁棒闭环数字盲水印技术

本文提出了一种基于小波域的闭环自适应图像鲁棒数字盲水印技术.水印的嵌入过程是一个闭环过程,且其嵌入的位置及强度均与原始图像有关.水印嵌入的初始强度由小波域图像压缩的量化因子决定,并根据检测要求不断的进行调整,从而达到水印的最佳嵌入.本文证明了这种闭环系统的收敛性,并且给出了水印检测过程中正确检测概率和虚警检测概率的求解公式,可用于闭环系统的检测性能判决条件.水印的检测过程中不需要任何原始图像和原始水印信号的信息,采用独立分量分析实现对水印信号的盲检测.检测过程中不仅可以检测到水印的存在,而且可以提取出嵌入到图像中的多个水印信号.实验结果证实了本文提出的闭环自适应数字盲水印技术优于传统的自适应水印技术,水印检测过程中在不需要考虑水印图像所经历的攻击类型及攻击参数的情况下可以正确的提取水印信号.本文提出的水印算法对通用水印测试软件Stirmark具有很好的鲁棒性.     

短波信道下的跳频信号检测

针对复杂环境下跳频信号的检测问题,提出一种基于能量特征提取的检测算法.该算法可以准确判断信道内跳频信号的存在性.首先将接收数据投影到能量域内进行白化,抑制接收信号中存在的色噪声;然后通过能量分布特征提取信道内存在的时域连续信号,去除接收信号中存在的短时突发信号;最后利用信道化处理将接收信号分解到各个子信道,通过短时能量对消的方法来检测跳频信号的存在性.对该算法的统计特性,虚警概率和检测概率进行理论推导,并对检测流程进行了实验仿真,验证了算法有效性.     

针对JPEG格式的数字隐写与隐写分析

数字隐写和隐写分析是信息隐藏技术的重要分支。JPEG图像是隐写术最常见的载体,因而研究以JPEG图像为载体的隐写和隐写分析具有重要意义。剖析了JPEG文件结构,提出了基于JPEG格式的隐写方案;并针对该方案提出了相应的隐写分析方案;然后通过大量统计,建立了两个数据库,并最终构建了一个准实时隐藏信息提取系统。该系统从5万幅互联网上的JPEG图像提出了信息,并有效攻击了11种互联网上的隐写软件。     

Adaptive Spectrum Sensing Algorithm in Cognitive Ultra-wideband Systems

Energy detection is a simple spectrum sensing technique that compares the energy in the received signal with a threshold to determine whether a primary user signal is present or not. Setting the threshold is very important to the performance of the spectrum sensing. This paper proposes an adaptive spectrum sensing algorithm where an optimal decision threshold of energy detection is derived based on minimizing the weighted sum of probabilities of detection and false alarm. Since the optimal decision threshold is dependent on the noise power and signal power, a simple, practical frequency domain approach is devised to estimate both. The algorithm can be used for the detection of various kinds of signals without any prior knowledge of the signal, channel or noise power, and is able to adapt to noise fluctuation. Simulations for detecting narrow-band and wideband signals (phase shift keying signal, frequency shift keying signal, orthogonal frequency division multiplexing signal) and ultra-wideband (UWB) signals (direct sequence spread spectrum signals) in an IEEE 802.15.3a UWB band are presented. The results show that the proposed algorithm has excellent robustness to noise uncertainty and outperforms the existing spectrum sensing algorithms in the literature.     

一种改进的电力线通信系统脉冲噪声抑制方法

为了抑制脉冲噪声对电力线正交频分复用（OFDM）通信系统的影响,最常用的方法之一是在接收端OFDM解调器之前前置一个置零非线性单元,即传统置零法。然而,由于引入了非线性失真,其性能并不理想。针对传统置零法引起的非线性失真问题,提出了一种基于迭代消除非线性失真的改进置零法。首先,对接收到的时域OFDM信号进行脉冲噪声检测和置零处理;然后,在频域利用已检测的符号来重构时域置零处理引入的非线性失真,并通过迭代提高重构的准确性;最后,从频域接收信号中减去重构的非线性失真。仿真结果表明,所提改进算法与传统置零法相比,有非常大的性能提升,增强了电力线OFDM通信系统对脉冲噪声的抵抗能力。     

基于LFM-OTDR的超长跨距光纤电力通信链路监测

为了降低电力通信系统中白噪声和随机多径噪声,提出了2种基于线性调频-光时域反射仪(LFM-0TDR)技术的监测方案,即单频LFM-0TDR方案和频分复用LFM-0TDR(FDM-LFM-0TDR)方案.该监测方案采用LFM光脉冲信号作为探测信号,利用分数阶傅里叶变换将后向散射回来的探测信号变换到分数阶傅里叶域进行信号处...     

基于循环前缀频域自相关的OFDM信号频谱感知

针对无线通信频谱资源有限并且利用率非常低的问题,研究了认知无线电系统中基于信号典型特征的频谱感知策略,并进行动态频谱检测.提出了一种基于循环前缀频域自相关的频谱感知算法,利用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号的循环前缀具有循环平稳特性,在信号频域进行自相关运算,设定判决门限,完成对信号频谱的检测,同时具备较好的抑制平稳噪声和干扰的能力.在低信噪比或者噪声不确定度大的应用场景下,能够获得比能量检测方法更优、更稳定的频谱感知效果,增强了噪声鲁棒性.在算法中采用双门限检测,进一步减弱了噪声不确定度对检测性能的影响,提高了频谱感知性能.     

跳频信号盲检测的时频语义对消方法

复杂电磁环境下精准检测跳频信号是实施跳频信号侦查的先决条件。针对复杂干扰下跳频信号难以检测的问题,本文提出一种名为时频语义对消的方法。该方法设计了一种具有自注意力和图注意力机制的暹罗嵌套UNet,并根据该网络提取包含跳频信号、干扰信号和噪声的时频图语义信息。将得到的结果与不包含跳频信号时频图的语义信息相消就可以得到仅包含跳频信号的时频图,实现对跳频信号的检测。仿真结果表明所提方法可以在复杂干扰下实现对跳频信号的参数估计与盲检测,在信噪比高于-5 dB和信干比高于0 dB时,虚警概率与漏警概率低于1‰。在信号时频范围检测中,对比实验表明语义对消检测方法比语义分割检测方法交并比分数提升0.31,消融实验表明注意力模块对交并比分数提升为0.022。同时分析了所提网络的复杂度,结果表明该方案具有较小的参数量以及较快的处理速度,可以运用于跳频信号的实际检测当中。      

DCT变换域滤波码捕获方法

 针对较小时频不确定度的卫星信号捕获,提出了一种结合离散余弦变换(DCT)的码捕获算法.首先对信号进行部分匹配滤波(PMF),然后对各个码相位对应的PMF输出矢量进行DCT变换域滤波及信号重构,最后对信号进行基于能量的检测.由于PMF输出信号和噪声时变特性不同,滤波重构后信号能量几乎无损,而噪声能量得到了明显降低,从而提高了相同虚警概率下的捕获概率.理论分析和仿真结果表明本文检测算法可以有效提升检测概率,并且具有较低的复杂度.     

A Bayesian Multiuser Detection Algorithm for MIMO-ODFM Systems Affected by Multipath Fading, Carrier Frequency Offset, and Phase Noise

We derive a novel Bayesian algorithm for multiuser detection in the uplink of a multiple-input multiple-output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system employing stacked space-time block codes, such as the stacked Alamouti code with two transmit antennas, and a stacked quasi-orthogonal code with four transmit antennas. The proposed technique accomplishes joint estimation of the carrier frequency offset, phase noise, channel impulse response and data of each active user. Its derivation relies on the specific structure of the transmitted signal and on efficient Markov chain Monte Carlo (MCMC) methods. Simulation results evidence the robustness of the proposed algorithm in both uncoded and coded systems.