摘要：为了提高方向调制物理层通信安全信号的安全性能,本文基于方向调制天线静态和动态干扰激励的优化问题,分别以一定区域内窃听者误码率和信号幅度衰减系数作为安全性衡量指标,建立了发射机效率约束条件下的安全最优化模型,然后结合增广拉格朗日遗传算法,优化设计了方向调制信号。仿真验证表明,与一般方向调制信号相比,在同等发射机效率条件下所优化设计的方向调制信号能进一步提高窃听者误码率,表现出更好的安全性能。

摘要：方向调制技术是近年来物理层安全通信领域研究的热点之一。现有的研究都是采用均匀相控阵根据应用场景性能要求的不同来研究方向调制信号的综合算法,不同场景性能要求下综合算法不具有通用性。针对这一问题提出了一种基于稀疏阵列的方向调制信号综合算法,算法中首先利用前向后向矩阵束方法求解稀疏阵列的阵元位置,然后针对方向调制信号应用场景性能要求建立相应的优化问题,通过优化问题中的目标函数和约束条件将不同的性能要求统一到一个优化问题中求解稀疏阵元对应的激励。仿真结果表明所提的基于稀疏阵列的方向调制信号综合算法相比于均匀阵列的方向调制信号综合算法能够更好地适应不同场景性能要求下方向调制信号发射机的设计。

摘要：方向调制技术利用多天线发射阵列的空间调制能力在天线端综合出具有方向特性的数字调制信号是近年来物理层安全通信领域研究的热点之一。该文提出一种基于凸优化的稀疏阵列方向调制信号综合算法。首先算法建立以阵列稀疏为目标函数以及方向调制信号不同性能要求为约束的非凸优化问题;然后针对这个非凸问题,给出了两种不同的求解方案:一种基于迭代加权1?算法,但稀疏算法得到的结果可能存在阵元间距小于半个波长的情况;另一种基于混合整数规划,确保稀疏算法得到的阵元间距至少为半个波长;最后在混合整数规划算法的基础上建立以方向调制信号功率利用率为目标的优化问题,优化稀疏阵列方向调制信号发射机的功率利用率。仿真结果表明,相比于与现有的基于均匀等间距直线阵列的方向调制信号综合算法,所提算法在方向调制信号的安全性能、方向调制信号发射机的功率利用率以及阵列的稀疏程度之间具有良好的设计灵活度。

摘要：方向调制(Directional modulation,DM)作为无线物理层安全传输的关键技术能够很好地提升系统的安全性能。然而,由于在角度测量过程中存在误差,因此需要在设计有用信号波束成形向量和人工噪声(Artificial noise,AN)投影矩阵时考虑角度误差,从而提升系统安全性能。本文首先描述了DM系统模型,然后介绍了到达角(Direction of arrival,DOA)估计技术、稳健波束成形设计的3种算法及功率分配技术。仿真表明:稳健波束成形合成方法的性能明显要优于非稳健合成方法,且有用信号和AN之间最优功率分配能明显提高安全速率性能。最后,对DM未来新的发展方向与所面临的挑战性等开放问题进行展望与总结。

摘要：在巨型星座中,航天测控系统需对多目标卫星同时进行测控任务。由于无线信号的广播特性,全空域多波束测控系统在可视弧段内存在多个目标卫星和多个非目标卫星,有用信息在传输过程中易被非目标卫星拦截和窃听,测控链路的物理层安全问题亟待解决。考虑在地面站多波束发射机中引入方向调制技术,通过在发射信号中叠加人工噪声,并针对非目标卫星方向未知和已知两种场景分别设计基于正交投影和基于最大化信泄噪比(maximum signal-to-leakage-and-noise ratio,Max-SLNR)的波束成形算法,来有效提升测控系统的物理层安全性能。仿真结果表明,两种算法均能使非目标卫星方向上的接收信号星座图产生畸变,同时在目标卫星方向上保持标准的星座图分布。相较而言,正交投影算法更适用于非目标方向未知场景,达到无差别屏蔽非目标卫星方向截获的效果;而Max-SLNR算法综合考虑了对非目标卫星接收机性能的抑制,能够达到定向屏蔽非目标卫星的效果。

摘要：提出了一种运用多目标函数遗传算法的方向调制信号.根据星座点之间欧氏距离与误码性能之间的关系,采用多目标函数综合相移器相移值,使得发射信号星座图在期望方位与基带数字调制信号相同,而在其他方位产生最大程度的畸变.相比于传统的方向调制信号,用文中方法发射的方向调制信号具有更窄的波束宽度.仿真结果表明,所提出的多目标方向调制物理层安全通信信号具有更强的防窃听性能.

摘要：四维天线阵能够在保持瞬时方向性不变的情况下使得仅侧射方向合法接收机能够准确接收完整信号,而位于非侧射方向的不期望接收机不能准确接收完整信号。这一保密通信功能的实现不需要引入新的天线结构,也无需使用传统阵列中移相器、衰减器,但是其误码率波束宽度等性能较传统天线阵有所牺牲。提出了一种改进时间序列的四维天线阵方向调制技术。通过合理地设计时间序列,该四维天线阵在实现保密通信的同时,相较于传统天线阵还具有更窄的误码率波束宽度、更高的误码率副瓣、更强的不期望方向混叠效应。此外,引入优化时间序列的四维天线阵还具备结构简单、设计灵活的优势,在保密通信等应用中前景良好。

摘要：针对方向调制物理层安全技术提出了一种分布式加权窃密方法。分析了分布式窃密的可能性,指出窃听者可以实现窃密的本质原因是能够利用多个窃听信道对合法信道进行拟合,消除信号星座点畸变和干扰。然后针对具有恒模特性的相移键控(PSK)信号,设计了分布式接收模型和基于修正恒模的加权窃密方法。最后仿真了分布式窃密方法的性能,从理论上指出方向调制信号在一定条件下仍然是不安全的。

摘要：为了提高多用户方向调制的安全性能,利用信号极化特性,设计了一种基于极化传输的多用户方向调制方案。首先对多用户方向调制进行研究,再根据极化调制和多用户方向调制,对所提方案的信号进行设计,并通过理论推导,证明了所提方案的可行性和安全性。仿真结果表明,基于极化传输的多用户方向调制方案相比于传统的多用户方向调制方案,具有更窄的误码率波束宽度,且在期望方向上,窃听用户无法成功获得信息,进一步提高了多用户方向调制的安全性能。

摘要：针对毫米波在混合窃听无线通信系统面临的安全问题,基于阵列收发结构,提出了一种有效的无线物理层安全传输方法.在发射端采用多波束符号级方向调制、人工噪声(artificial noise,AN)辅助、天线子集方法,以及合法用户(legitimate user,LU)采用阵列接收确保混合窃听环境下的安全可靠传输.考虑窃听者(eavesdropper,Eve)信息未知,通过最小化发射信息功率准则设计发射波束形成矢量,满足合法用户的接收信号指定符号级约束,确保合法用户有效接收.将剩余的发射功率分配给人工噪声,最大限度扰乱窃听者的接收信号.此外,通过最小均方差无失真响应准则设计合法用户接收权矢量,有效抑制干扰信号.仿真结果证明了所提方法在能量效率和安全增强方面的优越性.