基於混沌的非連續頻譜高速信道傳輸及性能研究

《基於混沌的非連續頻譜高速信道傳輸及性能研究》是依託中山大學，由張琳擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於混沌的非連續頻譜高速信道傳輸及性能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張琳
• 依託單位：中山大學

中文摘要

無線電頻譜資源有限且日益緊缺，已成為高速數據傳輸的瓶頸。套用認知無線電技術，能智慧型識別、獲取可用頻帶，從邏輯上產生足夠寬的非連續頻段實現高速數據傳輸。由於無線信道具有廣播特性，認知網路仍易於遭受惡意竊取和攻擊。混沌信號的物理特性使其能有效提高安全性能。然而，基於混沌及非連續頻譜，實現高速、高安全性數據傳輸仍需解決如何使非連續頻譜的傳輸波形呈混沌特性、高效傳輸參考混沌信號和可用頻譜圖樣的問題。為此，我們將基於混沌，研究非連續頻譜上的高速、高安全性信道傳輸新技術及理論性能，具體包括：（1）研究非連續頻譜混沌多載波高速傳輸，並聯合設計非相干高階混沌調製方案；（2）研究非連續頻譜圖樣檢測方法及高碼速LDPC混沌安全編碼；（3）推導誤比特率及保密容量等理論性能，並基於USRP構建原型系統加以驗證。本課題的研究成果可用於非連續頻譜上實現高速、高安全性混沌信息傳輸並可評估性能，從而為其套用提供理論基礎。

結題摘要

套用動態頻譜檢測與感知技術，從邏輯上能獲得足夠寬的非連續頻段，解決無線電頻譜資源有限且日益緊缺的問題。然而，無線信道具有廣播特性，信息傳輸易於遭受惡意竊取和攻擊。在此背景下，本項目藉助於混沌序列的初始值敏感性、非周期性等天然高安全特性，對高速、高安全性、高可靠性、高魯棒性混沌信息傳輸技術進行了研究，並基於通用軟體無線電平台，搭建了非連續頻段高速高安全性多載波混沌傳輸系統演示平台。以本基金資助號61602531為第一標註、項目負責人為第一作者或通信作者，發表論文35篇，其中錄用及發表IEEE TCOM/TVT/TCAS/TCCN/ACCESS/CL等SCI索引期刊論文16篇，在ICC等EI索引國際會議發表會議論文19篇，申請專利10項，指導碩士研究生6名。其中，2019年發表於ICC會議的論文獲得最佳論文獎提名。與申請書吻合，主要研究內容及研究結果包括：1、非連續頻段上的混沌多載波高速傳輸技術研究基於非連續頻段，探究了高階差分混沌調製技術以及噪聲抑制混沌序列發生器，提高了傳輸速率和可靠性。更進一步，結合正交頻分復用技術，探究了相位噪聲以及載頻偏移對性能的影響，並設計了峰均功率比抑制方案，提高了可靠性能。進而，設計提出了疊代接收機以及混疊差分混沌調製技術，增強了可靠性能與安全性能。2、高可靠性非連續頻譜檢測方法基於Polar編碼的思想，設計了區分優先權的頻譜檢測報告方案，並通過基於混沌序列的串擾方法，增強了頻譜檢測結果的安全性能。此外，探究了利用具有更多頻寬的可見光波段傳輸信息的傳輸方案與資源分配方案，並對其性能進行了分析。3、理論誤比特率以及保密容量等理論性能分析對於所提出的多種混沌傳輸方案，推導和計算了理論誤比特率性能，並分析了保密容量、信息泄露率以及頻域信號特性等。4、基於通用軟體無線電平台的原型系統搭建及性能驗證對應於多載波混沌傳輸方案，搭建並實現了非連續頻譜檢測以及多載波混沌傳輸系統性能驗證平台，並提供了測試報告。本項目為解決無線信道因廣播特性而引起的信號傳輸安全問題提供了混沌傳輸設計方案，成果可進一步拓展套用於高安全性物聯網、天基系統以及移動通信網路。本項目發表論文的質量、取得的結果以及成果轉化情況優秀，因此本項目申請結題評價為優秀。