量子安全多方计算协议研究进展

量子安全多方计算是量子信息技术与隐私保护计算技术相结合形成的新兴交叉领域,作为量子密码学的一个重要分支,在安全性、计算效率等方面有着经典安全多方计算所不能及的优点。量子安全多方求和(Quantum Secure Multi-party Summation,QSMS)作为量子安全多方计算的一个最基本运算过程,近年来获得了广泛的关注。本文梳理了近期QSMS协议的研究进展,根据协议所依据的基本原理进行了分类,并介绍了一些代表性协议的基本原理和典型特点。

饱和吸收体恢复时间对正交偏振耗散孤子的影响

偏振在脉冲锁模时,对其塑形和稳定起着至关重要的作用。本研究开发了一种用于产生正交偏振耗散孤子的被动锁模石墨烯光纤激光器的正交偏振数值模拟。重点是分析由偏振依赖的石墨烯微光纤饱和吸收体引起的净正常色散双折射腔对正交偏振孤子的影响。研究结果表明,这种饱和吸收体的恢复时间显著影响正交偏振耗散脉冲的特性,如能量、脉宽、时间带宽乘积和啁啾。结果显示,其恢复时间为120飞秒时最佳,产生两个具有大啁啾的正交偏振的窄耗散孤子脉冲,分别约为7.47 ps和8.06 ps。这对于开发紧凑、高功率、偏振耗散孤子光纤激光系统具有重要意义。

基于静态多特征融合的恶意软件分类方法

近年来,恶意软件呈现出爆发式增长势头,新型恶意样本携带变异性和多态性,通过多态、加壳、混淆等方式规避传统恶意代码检测方法。基于大规模恶意样本,设计了一种安全、高效的恶意软件分类的方法,通过提取可执行文件字节视图、汇编视图、PE视图3个方面的静态特征,并利用特征融合和分类器集成学习2种方式,提高模型的泛化能力,实现了特征与分类器之间的互补,实验证明,在样本上取得了稳定的F1-score(93.56%)。

可提升被动锁模光纤激光器计算效率的分步傅里叶全局误差局部能量法

本文提出了一种提高被动锁模光纤激光器计算效率的方法,该方法由对称分步傅立叶方法(SSFM)和全局误差局部能量(GELE)方法组成。该方法可将与全局误差相关的局部能量增量限制在一定范围内来控制步长。该方法具有自动步长调整机制。达到同程度的计算精度,本文方法的计算时间为255 s,而小的恒定步长SSFM方法需要3 855 s。这表明本文方法可以将计算效率提高10余倍。本文方法还可以通过RK4IP、Adams、预测-校正等高阶算法进行扩展,以提高精度。

汉克-贝塞尔光束在海洋湍流信道中的螺旋相位谱分析

携带轨道角动量的汉克-贝塞尔(Hankel-Bessel,HB)光束具有无衍射和自聚焦特性,用来作为信息传输的载体有望增大信息传输容量.基于Rytov近似理论,推导得到了HB涡旋光束经过海洋水平弱湍流信道后的螺旋相位谱的解析表达式,并利用数值仿真方法研究了海洋湍流参数对轨道角动量模式探测概率的影响.结果表明,海洋湍流导致发射轨道角动量模式的探测概率下降,出现模式串扰和螺旋相位谱扩展.海洋湍流对HB涡旋光束的负面影响随着轨道角动量模式数、传输距离、温度方差耗散率的增加而增强,随湍流动能耗散率的增加而减弱.HB涡旋光束受以盐度波动驱动的海洋湍流的负面影响更大.另外,在弱湍流及几十米传输距离条件下,HB涡旋光束的传输性能要差于最佳束腰大小设置的拉盖尔-高斯涡旋光束.这些结果有望为海洋环境水下光通信链路的实现提供一定的参考价值.

基于Coq的杨忠道定理形式化证明

实现拓扑学定理的机器证明,是吴文俊院士生前的宿愿.杨忠道定理涉及一般拓扑学中的诸多基本概念,对深刻理解拓扑空间的本质有重要意义.该定理表明,拓扑空间中每一个子集的导集为闭集当且仅当此空间中的每一个单点集的导集为闭集,是一般拓扑学中的一个重要定理.基于定理证明辅助工具Coq,从公理化集合论机器证明系统出发,对一般拓扑学中的开集、闭集、邻域、凝聚点和导集等拓扑基本概念进行形式化描述,给出这些概念基本性质的形式化验证,建立了拓扑空间的形式化框架.在此基础上,实现基于Coq的杨忠道定理形式化证明.全部引理、定理和推论均完整给出Coq的形式化描述和机器证明代码,并在计算机上运行通过,体现了基于Coq的数学定理机器证明具有可读性、交互性和智能性的特点,其证明过程规范、严谨、可靠.杨忠道定理的形式化证明是一般拓扑学形式化内容的一个深刻体现.

基于空间分集的海洋无线光通信轨道角动量复用系统的性能

为了解决水下通信轨道角动量复用系统中海洋湍流引起的信号串扰,基于空间分集技术提出了一种海洋湍流缓解方案.用随机相位屏法模拟海洋湍流对信号产生的相位扰动,用分步传输法模拟光束的衍射传播,在接收端使用等增益分集合并技术对信号进行合并处理.系统采用4路轨道角动量复用8路空间分集,仿真分析了轨道角动量复用集合、海洋湍流强度和传输距离等因素对系统误码率性能的影响.仿真结果表明,轨道角动量复用集合的模式间隔从1增加到2,误码率降低较为明显;随着模式间隔继续增大,误码率性能改善有限;误码率随传输距离和湍流强度的增加而增大.结果证明在海洋光通信系统中使用分集合并技术可以有效缓解湍流对信号传输的影响.

低轨卫星通信系统网络设计

在"一带一路"、"十三五"对天空地一体化的通信需求下,通过对现有较成熟的DVB、CCSDS、3GPP通信标准的研究,提出了一种基于"福星通信系统"的简单可实现的低轨卫星通信系统网络结构,且设计介绍了该网络架构中的网元及相应功能。该系统既具有LTE通信网数据传输速率高的优势,也具有LEO卫星通信系统无缝覆盖的优点,且低轨卫星通信系统较传统中高轨卫星通信系统有较低时延。福星通信系统作为一种可达到基本运营要求的基本型系统,能够在更为广阔的区域为用户提供更有效的数据传输服务。

低轨卫星通信系统链路层设计

进入信息时代,人们对通信有了更高要求。低轨卫星通信系统的应用,使通信信号能够实现全球覆盖,完善了全球个人通信网,推动了移动通信的发展。针对低轨卫星通信的特点,对链路层的设计进行分析。在此基础上,结合现有的卫星通信技术策略,分析我国自主研发的福星低轨卫星通信系统协议栈,从随机接入、切换和资源分配三个方面,介绍福星通信系统协议的链路层架构及其设计方法,为低轨卫星通信协议的应用提供参考。

基于机器学习的轨道角动量光束模式探测技术研究进展

轨道角动量(OAM)复用和编码技术可有效提高光通信系统信道容量。近些年研究者提出将机器学习(ML)技术用于OAM模式探测以提高OAM光通信系统性能。本文对基于机器学习的OAM模式探测方案进行了综述,包括误差反向传播(BP)神经网络、自组织神经网络(SOM)、支持向量机(SVM)、卷积神经网络(CNN)、光束变换辅助的识别技术以及全光衍射深度神经网络(D2NN),分析了各类机器学习OAM探测器在对抗大气、水下信道带来的干扰时展现出的性能差异以及各自优势。

2μm波段新型光纤技术发展现状

概述了2μm波段新型光纤技术的概念和优势,分别从2μm波段新型光纤的结构设计、2μm波段光通信系统中的关键器件、调制解调及波分复用技术3个方面综述了其发展历程与研究现状,最后总结了2μm波段新型光纤技术的发展趋势和应用前景。

基于FPGA的实时数字视频水印设计与实现

多媒体通信的发展使得数字水印技术作为版权保护的重要手段备受大众关注,本文提出了一种基于离散余弦变换的新型数字水印方法。论文阐述了新型数字水印的原理,搭建了基于FPGA的实时数字视频水印的硬件系统。研究结果表明,与基于软件的数字水印处理相比,基于FPGA的数字水印处理技术具有更高的安全性、隐蔽性和鲁棒性;与已有的数字水印方法相比,新型数字水印方法处理速度明显提升,实现了能够对视频进行实时水印处理,并可实现不同视频播放环境下水印的盲检测,为视频的版权保护提供了有效的解决方案。

基于API调用的抗混淆Android应用相似性检测方法

传统的移动应用相似性检测方法存在特征提取复杂、检测效率较低等问题。针对上述问题,提出基于API调用的抗混淆Android应用相似性检测方法,首先从DEX文件中提取引用API序列,应用反编译后对引用API进行频数统计;然后构建应用的特征向量,以此计算应用之间的相似度。实验结果证明,该方法具有较高的准确率。

轨道角动量分离系统中纯相位型扇出光栅的设计

基于坐标变换的轨道角动量光束分离技术,提出一种基于迭代算法的纯相位型扇出光栅设计方法,实现光束复制,以提高输出光斑的分辨率.建立轨道角动量光束的高分辨率分离系统的数值仿真模型.数值结果表明,加入该方法设计得到的纯相位型扇出光栅后,系统接收到的光斑能量更加集中,轨道角动量螺旋谱的弥散程度至少下降了0.35,错误概率下降了15%以上,有利于系统实现高分辨率的轨道角动量光束分离.

模分复用系统中的CPR-MIMO-CMA研究

针对模分复用系统中由于模式耦合引入的信道串扰(XT)的问题,提出一种基于信号相关峰提取的XT相关比测量方法,并将XT相关系数应用于多进多出恒模盲均衡算法(CPR-MIMO-CMA)中以提升信道均衡效果。搭建了少模光纤传输的实验平台,利用CPR-MIMO-CMA对接收端数据进行处理,研究结果表明,在满足前向纠错(FEC)为3.8×10^(-3)的门限下,所提出的CPR-MIMO-CMA在LP01、LP11、LP21三模信道中比传统CMA分别具有1.3 dB、0.9 dB、1.0 dB的性能增益,并且3个模式下的平均收敛时间减少约50%。

基于卷积神经网络的多OAM态识别方法

针对不同轨道角动量(OAM)叠加的涡旋光束探测问题,提出了基于机器学习的模式识别技术,为OAM叠加光束的检测提供了一个新思路.基于修正的von Karman功率谱模型,利用功率谱反演法生成随机相位屏,应用多步衍射法数值模拟拉盖尔高斯叠加光束在大气湍流信道的传输.研究了不同波长、传输距离和大气湍流信道条件下训练的卷积神经网络(CNN)分别对各种湍流强度测试集的识别正确率.结果表明:对于较弱的湍流、波长较长的OAM光束和较短的传输距离条件,基于CNN的OAM模式识别正确率较高;对于各种湍流条件的测试数据,使用强湍流训练集训练得到的模型与使用弱湍流训练集训练得到的模型相比识别正确率更高;利用混合训练集进行训练有利于提高识别正确率.这些结果对OAM光束解复用系统的实现具有一定的参考价值.

低差分模时延4-LP少模光纤设计

设计了一种基于密集空气孔辅助的低差分模时延4-LP少模光纤结构,利用COMSOL软件仿真分析了不同结构参数对差分模时延的影响。仿真结果表明,各个模式的差分模时延在C+L波段均小于40 ps/km,因此所提低差分模时延少模光纤结构能够改善系统性能,降低接收端接收机的复杂度和功耗。

抗温度干扰光纤声传感器

提出一种采用π/2正交相位板的抗温度干扰光纤声传感器。采用微加工技术研制了一种具有π/2正交相位的波前相位板。经自聚焦光纤准直的光束通过π/2正交相位板可以形成波干涉,由此形成一个微型正交干涉型声波传感器。实验结果表明,所提传感器的声波频率为0.1~10 kHz时,声波响应灵敏度可达168 mV·Pa^-1。在频率为5 kHz时,光纤声传感器的最小可探测声压可达68μPa·Hz^-1/2。因为π/2正交相位板具有固定的正交相位,所提传感器具有抗温度干扰能力。当环境温度为20~140℃时,传感器的电压标准变化量只有2.4%。所提传感器在远程气体泄漏探测、光声光谱探测、声源定位等方面具有广阔的应用前景。

基于概率成形和交织编码的少模光纤传输系统

对于少模光纤的理论模型分析尚未完善,采用光纤段的位移和旋转理论建立了少模光纤信道模型,该模型综合考虑了模式串扰和差分模时延等因素。为了提高系统性能,研究了采用概率成形和交织编码对信号传输性能的影响。仿真结果表明,16阶QAM(Quadrature Amplitude Modul)信号经过长为50 km的少模光纤传输后,在前向纠错极限为3.8×10^(-3)的情况下,光信噪比需求降低了3 dB,而且有效提升了传输距离。

基于双耦合环辅助的低串扰6-LP光纤设计

为了降低少模光纤中的模间串扰,提出了一种新型双耦合环辅助的少模光纤结构设计。首先用COMSOL仿真软件对6-LP光纤结构进行建模,并分析了影响模式间耦合的主要因素,然后对双耦合环结构的5个参数进行仿真分析。结果表明,在6-LP少模光纤中,LP_(21)模和LP_(02)模的有效折射率最接近,其差值是影响串扰的主要因素;该结构中LP_(21)模和LP_(02)模的最小模间折射率差为1.5×10^(-3),是同等条件下传统阶跃结构的1.88倍,少模光纤中的模间串扰问题得到有效缓解。