一种基于OFDM的信息安全算法

寻找大量的正交矩阵,一方面用来降低OFDM(正交频分复用)信号的峰均功率比,一方面作为密钥使用,是基于OFDM的信息安全算法的重点。经证明用生成多相正交矩阵的方法,可将单一的用来降低OFDM信号峰均功率比的正交矩阵,变换为数量远大于N!×NN个的正交矩阵,具有了作为密钥的功能。计算机仿真表明,变换后的正交矩阵与原矩阵在降低OFDM信号峰均功率比的性能上类似,可用于信息安全算法中。

基于无线OFDM系统的调制方式保护算法

随着无线通信系统的宽带化,传统的数据加密算法具有很高的计算复杂度,并且没有考虑到物理层调制方式的安全性。针对这一问题,从物理层加密的角度,提出了一种基于无线OFDM系统的调制方式保护算法。在单载波和多载波情况下,分别对所提算法的调制方式保护效果进行了分析,并通过采用典型的认知无线电调制识别方法对加密前后的识别率进行了仿真和比较。理论分析和仿真结果表明,所提算法在不改变原系统固有性能的情况下,具有不错的调制方式保护性能。

适用于多区域篡改的JPEG图像认证算法

利用纠错编码的陪集分解原理,给出了一种从长度为2m-1的二进制信息序列中提取m比特摘要的方法,证明了JPEG压缩引起图像块均值失真的一个上界,并据此提出一种新的图像预处理方法。在此基础上,设计了一种新的基于数字签名的近似图像认证算法。在JPEG质量因子大于等于25的情况下,该算法可以区分篡改和正常压缩失真;在多区域篡改的情况下,该算法可以实现篡改检测和准确定位,且具有较高的篡改检测概率和较低的虚警概率。理论分析和仿真实验均证明了该算法的正确性和有效性。

基于DCT变换的码分多址图像数字水印算法

目的为得到一种新的鲁棒数字水印算法。方法应用CDMA技术,通过合理选取扩频码以及合理挑选图像子块,实现在图像DCT域嵌入有意义二值图像水印,保证水印的不可见性;充分利用所选取扩频码相关函数的特性,在有原始宿主图像参与的情况下实现水印的快速提取。结果给出了算法的分析和实现步骤,最后的仿真实验表明了算法的有效性。结论与已有方法比较,所得算法可实现较大数据信息的嵌入,并且对于JPEG压缩、噪声、滤波以及中心剪切等操作具有较强的鲁棒性。

基于DFT-S-OFDM传输方式的物理层双矩阵密钥加密算法

现有基于OFDM调制的物理层加密算法的安全性普遍依赖于较大的子载波个数,且不能抵抗明文密文攻击,当子载波个数比较少时,其密钥空间快速变小,安全性急剧下降,因此,很难适应资源受限终端的安全通信需求.针对这一共性问题,文中利用LTE上行链路采用的DFT-S-OFDM传输方式以及资源块划分方式,提出了一种基于双矩阵变换的物理层加密算法.该算法主要包含两个步骤:一是通过AES计数器模式控制产生两个对角密钥矩阵;二是通过密钥矩阵控制N点DFT变换前后的数据,使得密文、明文和密钥之间形成非线性方程组关系.通过这个加密过程,实现两个目的,一是利用DFT-S-OFDM传输方式的特点,实现对输入的明文和输出的密文分别加密的目的,保证算法具备抵抗明文密文攻击能力;二是实现明文、密文和密钥三者之间的非线性关系,保证算法的安全.算法设置了两种密钥工作模式,第一种为每加密N-1组明文就改变一次子密钥,第二种为每加密大于等于N组明文才改变一次子密钥.在无噪的理想情况和有噪的非理想情况下,详细分析了两种密钥工作模式的安全性.理论分析结果表明,在子载波数大于等于12的情况下,第一种密钥工作模式无论在理想条件还是有扰信道条件下,均可以抵抗穷举攻击和明文密文攻击,保证算法的安全性,第二种密钥工作模式只有在有扰信道条件下才可以抵抗穷举攻击和明文密文攻击,保证算法安全;在两种密钥工作模式下,算法均不会改变DFT-S-OFDM系统中的峰均功率比.分别仿真分析了加密前后系统的峰均比、误码率等参数的变化,仿真数据证实了理论分析所得的结论,表明算法对系统的峰均比、功率以及误码特性等固有性能影响较小,能够在子载波数比较小的情况下,很好的保证通信数据的安全性,满足资源受限终端的安全通信需求.

基于线性分组码标准阵列的数据分组隐藏方法

提出一种新的数据分组隐藏方法。该方法利用线性分组码(n,k,d)陪集首和伴随式的关系将(n?k)bit数据嵌入到nbit宿主信息中,以该码的一致校验矩阵H作为数据嵌入和提取的密钥,通过计算伴随式实现机密信息的盲提取。分析结果表明利用任何(n,k,d)线性分组码均可构成相应的数据分组隐藏方案,其中基于最佳线性分组码的分组数据隐藏方法的性能最好,且优于逐位数据嵌入的传统方法。

基于LDPC-OFDM技术的块均值视频水印算法

根据视频水印系统和通信系统的相似性,提出一种基于LDPC-OFDM的块均值视频水印算法。实验结果表明,该算法对视频质量影响小,可以很好地保证视频质量,实现水印的盲提取,且对高斯低通滤波、剪切攻击、高斯白噪声、椒盐噪声攻击及MPEG-2压缩、视频帧同步攻击具有较强的鲁棒性,是一种性能良好的盲视频水印算法。

基于正交频分复用调制的物理层并行插值加密算法

针对传统链路层安全机制不能从根本上保护无线通信系统信息传输安全的问题,提出了一种基于正交频分复用(OFDM)系统并行调制特性和物理层安全的并行插值加密算法。首先,根据OFDM系统调制的子载波数目确定插入符号个数,并通过密钥控制生成插入符号位置;然后,取出对应插入位置前后的原OFDM符号,并计算其平均值作为插入符号;最后,在反快速傅里叶变换(IFFT)后完成伪随机插值。与传统链路层安全机制相比,所提算法能实现调制符号整体加密,保证了信令、标志及数据信息的安全,并有效降低了算法实现复杂度。仿真实验结果表明,该算法能有效抵抗各种窃听攻击,对通信系统固有性能影响小,能较好地适应高斯信道和多径信道,且表现出一定的抗多径衰落能力。

物理层加密算法的频谱分析攻击方法

现有物理层加密算法的设置及安全性分析多数在基带进行,忽视了频谱泄漏对算法安全性的威胁。为此,在分析OFDM信号频谱特点的基础上,设计一种频谱分析攻击方法。通过建立信息或者密钥符号与密文信号频谱具体频率分量之间的一一对应关系,获取信息、密钥以及调制方式。实例分析和仿真结果表明,该方法对不同参数的M-OFDM算法破解效果较好,能够正确识别其信息符号。

极长D序列的游程分布

本文讨论了GF(2)上D序列的伪随机性,得到了GF(2)上极长D序列游程分布的一般规律。给出了其总游程个数及k长游程个数的计算公式,证明了在极限情况下,k长游程个数是总游程个数的1/2~k。最后分析了D序列的最大游程与离散对数之间的关系。

抗JPEG压缩的新图像认证算法

给出了一种从长度为n=2m-1的二进制信息序列中提取m比特摘要的方法和一种新的图像预处理方法。在此基础上,设计了一种新的适用于多区域篡改的图像认证算法。在JPEG质量因子QF340的情况下,该算法不仅可以区分正常的JPEG压缩失真和恶意篡改,还可以实现多区域篡改检测和准确定位,且具有较高的篡改检测概率和较低的虚警概率。理论分析和仿真实验均证明了该算法的正确性和有效性。

文物监测中无线传感器网络数据压缩算法

文物监测数据具有结构单一、冗余性大、误差高容忍度的特点,使得无线传感器网络中现有的数据压缩算法在文物监测中显得计算复杂度高、计算能耗大.将轻计算量型的SDT(Swing Door Trending)算法应用到无线传感器网络的文物监测中并作了改进,分析了大规模情况下数据压缩和网络能耗之间的关系,将改进的SDT算法与目前无线传感器网络中有代表性的分布式小波压缩算法进行比较.实验表明,改进的SDT计算能耗较分布式小波压缩算法的能耗少73%,在压缩率小于25%时,改进的SDT压缩算法性能可与分布式小波压缩算法媲美.在长期、大规模的文物监测下,改进的SDT算法更适合于无线传感器网络数据压缩.

基于加权最小二乘法的红外多站定位的研究

基于加权最小二乘法,建立了红外多站无源系统定位算法的数学模型,给出了方程的求解过程,并讨论了算法的实现.采用加权最小二乘法可有效的融合多个站点的信息,从而可提高系统的定位精度和可靠性.仿真结果表明:定位时所使用的站点数目越多,定位目标与站点的相对位置越好,距离越近,定位精度就越高,这对近程高精度定位的研究具有借鉴作用.

基于点阵图形液晶模块的多菜单设计

研究了点阵图形液晶模块的字符显示方法,详细阐述了一种对屏幕网格化进行菜单设计的新方法,构建了基于AT89C51与LCM2401281实现该方案的硬件平台,并采用C51语言实现了具体的显示程序。该方案对硬件平台要求较低,在简化软件设计的同时,大大提高了菜单设计效率,有效缩短了系统开发周期,特别是在多菜单设计的场合效果更为明显,具有良好的应用价值。

基于椭圆曲线的一种高效率数字签名

为给出一种基于椭圆曲线密码的高效率的数字签名方案。不仅在算法设计时完全避免了费时的求逆运算,而且利用消息HASH值的汉明重量作为消息摘要进行签名与验证。结果在同等安全性下,该方案比通用的ECDSA等方案运行时间更短。新方案可适用于网络等对签名实时性要求较高的场合。

一种超宽带、大扫描角Vivaldi天线阵列

设计并加工测试了一款双面Vivaldi天线.通过结构优化,提高了馈电效率和阻抗带宽,并在组阵后显著降低了阵元间的互耦.实测结果表明该天线可以实现在2~8GHz的频带内回波损耗（Return Loss,RL）小于-10dB,平均增益大于5dBi.并采用＂交错排列＂的思路,将所设计的双面Vivaldi天线组成超宽带阵列.此种方式可以有效解决天线尺寸和最佳阵列间距之间的矛盾,进而抑制栅瓣,增大波束扫描角范围.仿真分析表明,在4~6GHz时,E面交错阵列比普通一维阵列的扫描角范围提高20°左右.

基于CST的波导窄边缝隙天线的分析与设计

目的提出一种可以避免大量数值计算,且无需加工大量试验件的波导窄边缝隙天线的计算机辅助设计方法。方法将波导窄边缝隙阵列天线的基本理论和现代电磁仿真软件结合起来,仿真得到考虑互耦的缝隙电导函数,进而确定各个缝隙尺寸。结果完成了该设计,并达到了既定的设计要求。结论此种设计方法可以大大提高设计精度,提高工作效率,节约设计成本。

信息明文嵌入椭圆曲线的改进算法及实现

在Koblitz概率算法的基础上,提出一种改进的椭圆曲线编码算法,并给出了具体实现方法。将明文m不仅嵌入椭圆曲线某点的x坐标,而且使其与y坐标相关联,实现明文与曲线上的点一一对应。以有限域GF(37)上的一个椭圆曲线为例,用MAT-LAB编程工具将一个明文编码为该椭圆曲线上的一点。

电磁场与电磁波课程教学方法研究

在分析综合性大学电磁场与电磁波课程教学现状的基础上,提出了提高课程教学质量的三个技术途径,即重视教学内容的取舍,突出教学重点;加强应用背景及实验教学;充分利用多媒体手段。实践证明该方法可以有效提高学生的学习兴趣和教学质量。

基于二次栅格划分的移动sink最小路径构建算法

在无线传感器网络中引入移动sink能够有效解决能量空洞问题,从而提高无线传感器网络的生存时间。但是移动sink的移动速度限制通常会影响数据收集的时延特性,文章的研究重点即如何为移动sink构建最佳巡航路径,从而减小信息收集时延。充分利用传感器节点的通信范围,将构建最佳路径问题转化为求解带邻域的旅行商问题TSPN(traveling salesman problem with neighborhoods),并提出了一种基于二次栅格划分的可变长编码单亲遗传算法的最佳路径构建方法。该算法首先在网络区域中使用粗粒度栅格进行划分,并利用可变长度编码的单亲遗传算法获得最佳途经栅格,从而构造出初始最佳路径。然后对于每一个途经栅格再次使用细粒度栅格进行划分以优化收集路径。仿真结果表明,新算法能够获得更短的数据收集路径,大幅度减低了网络信息收集时延,有效地拓展了网络的生存时间。