检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2022年第3期71卷 22-27页

作者：马啸孙铭烁刘靖阳丁华建王琴南京邮电大学量子信息技术研究所南京210003 南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室南京210003

在实际量子密钥分发系统中,由于设备、器件存在缺陷,在量子态制备过程中往往存在误差,而这些态制备误差会导致一定的系统安全性漏洞.本文在Tamaki等(***.A90052314)的工作基础之上,提出了一种基于标记单光子源的态制备误差容忍量子密钥... 详细信息

在实际量子密钥分发系统中,由于设备、器件存在缺陷,在量子态制备过程中往往存在误差,而这些态制备误差会导致一定的系统安全性漏洞.本文在Tamaki等(***.A90052314)的工作基础之上,提出了一种基于标记单光子源的态制备误差容忍量子密钥分发协议.本文将发送端制备态误差进行参数刻画并带入量子密钥协议安全性分析之中,避免了实际应用中由于态制备装置的不理想可能引入的安全性漏洞,提高了系统的安全性.同时,为了方便起见,本文采用三强度诱骗态方案开展建模分析与数值仿真计算.仿真结果显示,本文提出的协议对态制备误差具有很好的鲁棒性.同时,由于标记单光子源具有真空脉冲概率低的优点,与此前基于弱相干态脉冲的同类协议相比,我们的协议在传输距离较远时能够显示出更优的性能.因而,该工作有望为未来发展长距离量子保密通信应用与研究提供重要的参考价值.

关键词：量子密钥分发标记单光子源误差容忍协议态制备误差

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基于自供电智能反射面辅助的MISO系统无线安全传输

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南京邮电大学学报（自然科学版） 2023年第2期43卷 18-26页

作者：吕斌李健曹怡齐婷南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室江苏南京210003

为增强无线通信的安全性,面向多输入单输出(Multiple Input Single Output, MISO)系统,提出了基于自供电智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)辅助的物理层安全传输方案,其中IRS被用以协助基站到合法用户的信息传输,同时抑... 详细信息

为增强无线通信的安全性,面向多输入单输出(Multiple Input Single Output, MISO)系统,提出了基于自供电智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)辅助的物理层安全传输方案,其中IRS被用以协助基站到合法用户的信息传输,同时抑制传输给窃听者的信号,以此实现系统的安全传输。为保证IRS有足够的能量维持其运行,设计了基于时间切换(Time Switching, TS)的能量收集方案,即将传输块分为能量收集阶段和信息反射阶段。在能量收集阶段,IRS从基站发射的射频信号中收集能量;在信息反射阶段,IRS利用先前收集的能量辅助基站的信息传输。为了最大化系统安全传输速率,设计了关于基站波束成形向量、时间分配和IRS反射相位的联合优化问题。由于该问题为非凸优化问题,为此设计了基于两阶段的高效算法,并通过交替优化、半正定松弛(Semi-Definite Relaxation, SDR)、连续凸逼近(Successive Convex Approximation, SCA)等技术获得了次优解。仿真结果表明,所提出的方案可以有效地提升系统的安全传输速率。

关键词：智能反射面物理层安全能量采集相移优化

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基于主动智能反射面和人工噪声辅助的MISO无线安全传输

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南京邮电大学学报（自然科学版） 2023年第3期43卷 57-67页

作者：李健吕斌南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室江苏南京210003

为实现无线通信系统的安全传输,面向多输入单输出(Multiple Input Single Output,MISO)系统,提出了基于主动智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)和人工噪声辅助的安全传输方案。其中,主动IRS被放置在基站和合法用户之间,用... 详细信息

为实现无线通信系统的安全传输,面向多输入单输出(Multiple Input Single Output,MISO)系统,提出了基于主动智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)和人工噪声辅助的安全传输方案。其中,主动IRS被放置在基站和合法用户之间,用以增强基站到合法用户的机密信息传输,同时抑制窃听者接收到的信号强度。基站通过构建波束成形和人工噪声,进一步改善了系统的安全传输性能。为最大化系统的安全传输速率,设计了关于基站发射波束成形、人工噪声、主动IRS反射相位、主动IRS放大系数的联合优化问题。由于所提问题为非凸优化问题,设计了基于交替优化、连续凸逼近(Successive Convex Approximation,SCA)、半正定松弛(Semi⁃Definite Relaxation,SDR)的高效算法,并获得高精度的次优解。仿真结果表明,相较于被动IRS、无IRS和IRS随机相位方案,主动IRS方案有更高的系统安全传输速率;相较于无人工噪声方案,引入人工噪声可以进一步提升系统的安全传输速率。

关键词：主动智能反射面物理层安全人工噪声相移优化交替优化

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实用化量子密钥分发光网络中的资源优化配置

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物理学报 2023年第2期72卷 1-11页

作者：朱佳莉曹原张春辉王琴南京邮电大学量子信息技术研究所南京210003 南京邮电大学宽带无线通信与传感网教育部重点实验室南京210003 南京邮电大学通信与网络国家工程研究中心南京210003

在大规模量子通信网络应用研究中,人们一般通过构建虚拟业务网络并将其映射到实际物理空间来实现资源的分配.在该映射过程中,为简化模型常常做一些假设,比如假定物理拓扑中的密钥资源为某一固定值,即忽略实际物理条件以及不同协议对密... 详细信息

在大规模量子通信网络应用研究中,人们一般通过构建虚拟业务网络并将其映射到实际物理空间来实现资源的分配.在该映射过程中,为简化模型常常做一些假设,比如假定物理拓扑中的密钥资源为某一固定值,即忽略实际物理条件以及不同协议对密钥供给带来的性能差异.这种忽略实际物理条件的假设可能导致该网络在实际应用中无法正常运行.为解决以上问题,本文从链路映射的角度出发,以量子密钥分发光网络为底层网络,提出了改进的虚拟业务映射模型和虚拟业务映射算法,使其更加接近于实际应用场景.一方面通过增加地理位置的约束,对虚拟节点到可映射的物理节点范围做合理限制;另一方面,从硬件成本和实际密钥生成速率角度出发,提出了性价比的评估指标对资源进行分配管理.此外,我们通过结合3种主流的量子密钥分发协议(BB84、测量设备无关、双场),构建了普适的虚拟业务在量子密钥分发光网络中的映射模型,实现了最优协议的推荐和资源的优化配置管理.

关键词：资源优化配置量子密钥分发虚拟业务映射性价比

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面向可见光通信的硅基InGaN/GaN多量子阱波导定向耦合器光子集成芯片

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电子与信息学报 2022年第8期44卷 2695-2702页

作者：李欣李芸王徐沙源清蒋成伟王永进南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003 南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室南京210003

利用可见光信号作为新型信息载体的光通信技术近些年来得到长足发展,为了开发新一代光子集成芯片作为可见光通信网络的终端器件,满足可见光信号发射、接收、传输与处理的复合需求,该文基于硅基InGaN/GaN多量子阱材料,设计了一种集成可... 详细信息

利用可见光信号作为新型信息载体的光通信技术近些年来得到长足发展,为了开发新一代光子集成芯片作为可见光通信网络的终端器件,满足可见光信号发射、接收、传输与处理的复合需求,该文基于硅基InGaN/GaN多量子阱材料,设计了一种集成可见光波段微型发光二极管(LED)光源、波导定向耦合器、微型光电探测器于一体的光子集成芯片。该芯片利用InGaN/GaN多量子阱材料的发光探测共存现象,实现了上述复合功能。微型LED光源作为发射端,可以发射出蓝色波段的可见光信号,其发光强度受到注入电流的线性调制,可实现调幅可见光通信,适合作为可见光通信的发射端。微型LED光源发射的可见光信号传输进入波导定向耦合器,实现了片内有效传输耦合和光功率平均分配。经过耦合传输的可见光信号进入微型光电探测器,可以监测到与耦合传输的光信号强度相匹配的光电流。最后,可见光通信测试也表明该芯片可实现有效的可见光通信。该研究为发展面向可见光通信网络需求的复合功能光子集成芯片终端提供了更多可能性。

关键词：可见光通信氮化镓发光二极管定向耦合器光子集成

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面向可见光通信的硅基InGaN/GaN多量子阱多口分路器光子集成芯片

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电子与信息学报 2022年第8期44卷 2649-2658页

作者：李欣王徐李芸沙源清蒋成伟王永进南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003 南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室南京210003

为研究面向可见光通信的多功能光子集成芯片,实现可见光信号发射、探测、传输和功率分配的一体化的复合功能,该文提出一种基于硅基InGaN/GaN多量子阱材料的微型发光二极管(LED)多口分路器结构的光子集成芯片,对集成芯片进行了形貌、光... 详细信息

为研究面向可见光通信的多功能光子集成芯片,实现可见光信号发射、探测、传输和功率分配的一体化的复合功能,该文提出一种基于硅基InGaN/GaN多量子阱材料的微型发光二极管(LED)多口分路器结构的光子集成芯片,对集成芯片进行了形貌、光电特性和可见光通信测试等多方面表征,实现了对可见光信号的有效传输和不同比例的多口功率分路,并对分路器不同端口的出射光强进行量化处理,最后,利用信号发生器在微型LED光源发射端加载300 kHz的矩形波电信号,收集分路器末端发射的调制可见光信号,输入/接收信号的波形变化趋势一致,说明该光子集成芯片可实现有效的可见光通信。该研究的主要目的是尝试性将可见光波段的光源和光电探测器集成在氮化物晶圆上,为可见光通信的全光网络的可见光信号片上集成式处理提供新的研究思路和方案,为发展面向可见光通信网络需求的复合功能光子集成芯片终端提供了更多可能性。

关键词：光子集成芯片可见光通信氮化镓发光二极管多口分路器

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隐蔽可见光通信的基本性能限研究

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电子与信息学报 2022年第8期44卷 2619-2628页

作者：王金元余鹏飞石佳炜林敏王俊波南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室南京210003 东南大学移动通信国家重点实验室南京211111

面向第6代移动通信的发展需求,可见光通信(VLC)是一种极具发展潜力的室内覆盖方案。由于开放性和广播性,VLC的信息安全问题不容忽视。作为一种新型的信息安全技术,隐蔽无线通信近年来得到了广泛研究。然而VLC和无线射频通信存在显著差异... 详细信息

面向第6代移动通信的发展需求,可见光通信(VLC)是一种极具发展潜力的室内覆盖方案。由于开放性和广播性,VLC的信息安全问题不容忽视。作为一种新型的信息安全技术,隐蔽无线通信近年来得到了广泛研究。然而VLC和无线射频通信存在显著差异,隐蔽无线通信的研究成果并不能直接运用在隐蔽VLC中。鉴于此,该文对隐蔽VLC的基础理论进行了研究。首先,在隐蔽性约束、信号非负性和平均光功率约束下,建立了泛函优化问题,得到了输入信号的最优分布为指数分布,为隐蔽VLC的信号设计提供了参考。接着,利用隐蔽性约束条件,得到了发射机的平均光功率需满足的条件,为发射机设定发送光功率提供了依据。然后,在发射机已知或未知监视者信息情况下,分别推导了隐蔽VLC可以隐蔽传输的最大信息量,揭示了隐蔽VLC的基本性能限。最后,数值结果对理论分析进行了验证。

关键词：可见光通信隐蔽通信基本性能限

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基于峰均比约束的双功能雷达通信波形折中优化设计

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物联网学报 2023年第2期7卷 109-117页

作者：侯跃峰赵晓刘嘉宁周荣康王文博田峰南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室江苏南京210003

双功能雷达通信(DFRC,dual-function radar-communication)技术利用相同的硬件平台、频谱资源和发射波形同时实现雷达和通信功能,为实现通信感知一体化功能提供强有力的支撑。针对双功能雷达通信系统,研究了雷达和通信的波形折中优化设... 详细信息

双功能雷达通信(DFRC,dual-function radar-communication)技术利用相同的硬件平台、频谱资源和发射波形同时实现雷达和通信功能,为实现通信感知一体化功能提供强有力的支撑。针对双功能雷达通信系统,研究了雷达和通信的波形折中优化设计,同时考虑在传输能耗和峰均比约束下,构建具有二次等式和不等式约束的非凸优化问题,并利用非线性等式约束交替方向乘子算法将非凸优化问题分解为3个子问题实现优化求解。仿真结果表明,优化设计的双功能雷达通信波形可逼近理想雷达波形,同时实现了雷达性能和通信性能之间的折中优化。

关键词：双功能雷达通信非凸优化峰值平均功率比约束折中设计

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智能反射面诱导串扰的特性研究

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信号处理 2023年第7期39卷 1165-1173页

作者：王文鼐丁悦吴炜王斌南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003 南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室江苏南京210003

智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)辅助的无线通信技术是B5G/6G研究的前沿热点之一,它可以智能调控无线传输环境以满足频谱和能效的高要求。IRS基于无源阵列天线,能以可编程的方式实时控制射频信号的定向反射和波束成形... 详细信息

智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)辅助的无线通信技术是B5G/6G研究的前沿热点之一,它可以智能调控无线传输环境以满足频谱和能效的高要求。IRS基于无源阵列天线,能以可编程的方式实时控制射频信号的定向反射和波束成形。IRS可以通过优化相移参数增加目标用户的接收信号功率,但其对非服务用户和非服务系统存在潜在的干扰增强。此干扰经由跨系统IRS诱导传播,它与传统串扰机制类似,宜称作诱导串扰。本文研究工作在不同频段的多IRS系统之间的诱导串扰问题,包括功率辐射的空间分布、影响串扰强度的技术因素。首先,基于IRS级联信道的数学模型和反射单元的最优相位设计方法,分析系统间串扰的波束增益矩阵,并给出信道模型的计算表达式。接着,推导得到信干比(Signal to Interference Ratio,SIR)与IRS反射信号方位角和仰角的定量关系,并从载波频率、方位角和仰角、反射面单元数量三个方面分析串扰的空间分布特性。最后,通过数值仿真实际观测串扰分布的具体情况,结果发现用户在特定位置之外,IRS辅助系统间的串扰不能被忽略,诱导串扰的增益与系统间的载波频率比值有关。当载波频率比值小于等于1时,可以通过增加反射单元的数量有效抑制串扰;当载波频率比值大于1时,随着载波频率比值的增加,串扰的影响范围变得更加分散。

关键词：智能反射面串扰诱导信干比空间分布

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机器学习在量子通信资源优化配置中的应用

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物理学报 2022年第22期71卷 16-21页

作者：陈以鹏刘靖阳朱佳莉方伟王琴南京邮电大学量子信息技术研究所南京210003 南京邮电大学宽带无线通信与传感网教育部重点实验室南京210003

在未来量子通信网络的大规模应用中,如何根据当前用户实际情况实现资源优化配置,比如选择最优量子密钥分发协议(quantum key distribution, QKD)和最优系统参数等,是实现网络应用的一个重要考察指标.传统的QKD最优协议选择以及参数优化... 详细信息

在未来量子通信网络的大规模应用中,如何根据当前用户实际情况实现资源优化配置,比如选择最优量子密钥分发协议(quantum key distribution, QKD)和最优系统参数等,是实现网络应用的一个重要考察指标.传统的QKD最优协议选择以及参数优化配置方法,大多是通过局部搜索算法来实现.该方法需要花费大量的计算资源和时间.为此,本文提出了将机器学习算法应用到QKD资源优化配置之中,通过回归机器学习的方式来同时进行不同情境下的最优协议选择以及最优协议的参数优化配置.此外,将包括随机森林(random forest, RF)、最近邻(k-nearest neighbor, KNN)、逻辑回归(logistic regression)等在内的多种回归机器学习模型进行对比分析.数据仿真结果显示,基于机器学习的新方案与基于局部搜索算法的传统方案相比,在资源损耗方面实现了质的跨越,而且RF在多个回归评估指标上都取得了最佳的效果.此外,通过残差分析,发现以RF回归模型为代表的机器学习方案在最优协议选择以及参数优化配置方面具有很好的环境鲁棒性.因此,本工作将对未来量子通信网络实际应用起到重要的推进作用.

关键词：量子通信量子密钥分发回归机器学习资源优化配置

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