Index Modulation Based Coordinate Interleaved Orthogonal Design for Secure Communications

宽带域中的比特交织编码调制

Bit-interleaved coded modulation in the wideband regime

研究了高斯信道下比特交织编码调制（BICM）的宽带特性。在低信噪比（SNR）的通用信号星座的编码调制容量的泰勒展开推导和用于确定相应的扩展的BICM容量。给出了最小每比特能量和宽带斜率的简单公式。BICM被发现是次优的意义上，它的最小能量每比特可以大于编码调制方案的相应值。使用M-PAM或M^2-QAM上的标准格雷映射的每比特的最小能量由简单公式给出，并且示出为随着M增加而接近-0.34dB。使用低SNR扩展，在宽带体制中功率和带宽之间的一般权衡用于示出功率损耗如何可以与带宽增益进行权衡。

并行比特交织编码调制

Parallel Bit Interleaved Coded Modulation

提出了一种新的比特交织编码调制（BICM）。在新的方案中，称为并行BICM，L相同的二进制码并行使用映射器，一个新提出的有限长度交织器和二进制抖动信号。与以前的方法相反，该方案不依赖于理想的无限长交织器的任何假设。在无记忆信道上，证明了新方案等价于二进制无记忆信道。因此，该方案使人们能够使用为该二进制信道设计的简单二进制码来容易地设计编码调制方案。基于二进制码在二进制信道上的性能，对编码调制方案的整体性能进行了分析评估。从信息论的角度分析了新方案，其中考虑了容量，错误指数和信道色散。该方案的容量与BICM容量相同。该方案的误差指数与最近提出的BICM失配解码指数分析进行了数值比较。

MIMO块衰落信道下比特交织编码调制的空时编码技术

Space-time coding techniques with bit-interleaved coded modulations for MIMO block-fading channels

空时比特交织编码调制（ST-BICM）是在块衰落MIMO信道中获得高分集增益和编码增益的有效技术。其最大似然（ML）性能计算理想交织条件下，这使得全局优化考虑到信道编码。由于多样性上界来自Singleton界，一个适当的选择的时间维度的空时编码是可能的，这最大化的多样性，同时最小化的复杂性。在此基础上，提出了一种优化的交织器和一组线性预编码器，称为色散核代数（DNA）预编码器。所提出的预编码器相对于现有技术具有良好的性能，并且对于任何数量的发射天线和任何时间维度都存在。对于turbo码，它们表现出不随帧长度增加的帧出错率。

MIMO信道交织技术及比特交织编码调制的局限性

On Interleaving Techniques for MIMO Channels and Limitations of Bit Interleaved Coded Modulation

它示出，而互信息曲线的编码调制（CM）和比特交织编码调制（BICM）重叠的情况下，一个单输入单输出信道，同样是不真实的多输入多输出（MIMO）信道。提出了一种在存在多个发射天线的情况下减轻衰落的方法，称为坐标交织（CI），作为单个发射天线的分量交织的概括。任何优势的程度CI BICM，相对于CM，从互信息的角度进行了分析，分析是基于一个等效的并行通道模型CI。推导了在CI和多个发射和接收天线存在下的互信息的几个表达式。结果表明，如果使用适当的信号映射，CI比BICM具有更高的互信息。还考虑和说明了在存在CI的情况下星座旋转等效应;结果表明，星座旋转可以增加受限容量。

适用于比特交织编码调制的可扩展基于校正子的神经译码器

Scalable Syndrome-based Neural Decoders for Bit-Interleaved Coded Modulations

本研究提出可将基于校正子的神经译码器应用于高阶比特交织编码调制的框架，通过比特对数似然比输出的理论信道建模拓展其适用范围，在两种极化码上用RNN和Transformer架构实现并对比了误比特率性能与计算复杂度。

不同调制方式下交织FEC码对小波STBC系统的影响

Effect of Interleaved FEC Code on Wavelet Based MC-CDMA System with Alamouti STBC in Different Modulation Schemes

本文研究了前向纠错（FEC）码即交织网格码对基于小波变换的MC-CDMA无线通信系统性能的影响，分析了系统的比特出错率（BER）与比特信噪比（SNR）的关系。在AWGN和Rayleigh衰落信道下，采用Walsh Hadamard码作为正交扩频码，对多进制调制方案（MPSK、MQAM和DPSK）的系统进行了仿真，以区分单个用户的消息信号。通过计算机模拟观察到，在瑞利衰落信道下，基于交织编码的系统的性能优于未编码的系统在所有调制方案。

Design and Analysis of Delayed Bit-Interleaved Coded Modulation with LDPC Codes

This paper investigates the design and performance of delayed bit-interleaved coded modulation (DBICM) with low-density parity-check (LDPC) codes. For Gray labeled square $M$-ary quadrature amplitude modulation (QAM) constellations, we investigate the optimal delay scheme with the largest spectrum efficiency of DBICM for a fixed maximum number of delayed time slots and a given signal-to-noise ratio. When analyzing the capacity of DBICM, we find two important properties: the capacity improvement due to delayed coded bits being mapped to the real and imaginary parts of the transmitted symbols ar…

Protograph Bit-Interleaved Coded Modulation: A Bandwidth-Efficient Design Paradigm for 6G Wireless Communications

Bit-interleaved coded modulation (BICM) has attracted considerable attention from the research community in the past three decades, because it can achieve desirable error performance with relatively low implementation complexity for a large number of communication and storage systems. By exploiting the iterative demapping and decoding (ID), the BICM is able to approach capacity limits of coded modulation over various channels. In recent years, protograph low-density parity-check (PLDPC) codes and their spatially-coupled (SC) variants have emerged to be a pragmatic forward-error-correction (FEC…

比特交织编码调制再探：失配译码视角

Bit-Interleaved Coded Modulation Revisited: A Mismatched Decoding Perspective

通过将比特交织编码调制（BICM）解码器建模为失配解码器，我们重新审视了BICM的信息论分析。失配解码模型是针对有限但任意的块长度而定义的，并且自然地捕获属于同一符号的比特之间的信道存储器。我们给出了两个独立的证明的BICM容量计算的Caire等人。BICM被建模为一组独立的并行二进制输入通道，其输出是逐位对数似然比。我们的第一个可交织性证明使用典型的序列，并表明，由于随机编码结构，交织器是不需要的。第二个证明是基于随机编码错误指数与不匹配的解码，其中最大可实现的速率是广义互信息。我们发现，广义互信息的失配解码器符合无限交织器BICM容量。我们还表明，错误指数-因此截止率-的BICM不匹配的解码器是上界的编码调制，因此可能低于无限交织模型。我们还考虑了用EXIT图分析BICM迭代译码时出现的互信息。我们表明，相应的符号度量的知识传输的符号和EXIT互信息承认一个表示为伪广义互信息，这是在一般情况下无法实现。一个不同的符号解码度量，其中的外部边信息是指假设的符号，诱导一个广义的互信息低于编码调制容量。

广播编码调制：多电平比特交织结构

Broadcast Coded Modulation: Multilevel and Bit-interleaved Construction

AWGN广播信道的容量是通过叠加编码来实现的，但是各个编码调制的叠加扩展了调制字母表并使其配置失真。广播信道上的编码调制受到特定的信道输入调制约束仍然是一个重要的开放问题。在可以被认为是单用户广播传输的不等差错保护调制的相关领域中已经取得了一些进展，但是它没有接近容量区域边界上的所有点。本文研究了在特定信道输入星座下的多级编码（MLC）广播编码调制。推导了多级码在AWGN广播信道中实现星座约束容量的条件。对于任何给定的星座，我们提出了一个务实的多级设计技术与近星座约束容量的性能，叠加内码和外码的耦合本地化到每个比特级。结果表明，这可以进一步放宽到一个代码耦合只有一个位的水平上，很少或根本没有惩罚下自然标签。研究了两个用户的比特级之间的速率分配问题，并提出了一种实用的方法，再次与近容量性能。在进一步追求较低的复杂度，提出了一种混合MLC-BICM，其性能被证明是非常接近的星座约束的容量区域的边界。仿真结果表明，在所提出的编码调制框架中，好的点对点LDPC码具有优异的性能。

基于概率整形的比特交织编码调制的FEC后BER基准测试

Post-FEC BER Benchmarking for Bit-Interleaved Coded Modulation with Probabilistic Shaping

本文针对带概率整形的比特交织编码调制系统，在失配解码下定义广义L值，阐明NGMI、ASI与可实现FEC速率的关系，并证明ASI比pre-FEC BER更能预测post-FEC BER。

基于深度学习的安全空间调制接收机联合推理

A Deep-learning-based Joint Inference for Secure Spatial Modulation Receiver

作为一种绿色、安全的无线传输方式，安全空间调制（SM）技术正成为研究的热点。其基本思想是利用发射天线的激活指数和幅度相位调制（APM）信号来承载信息，提高安全性，节省能量。本文综述了其关键技术：发射天线选择（TAS）、人工噪声（AN）投影、功率分配（PA）和接收端联合检测。为了实现最大似然（ML）检测器的最佳性能，提出了一种深度神经网络（DNN）联合检测器，以较低的复杂度联合推断发射天线和信号星座点的索引。在这里，DNN的每一层都被重新设计，以优化两种不同类型信息的联合推理性能：发射天线索引和信号星座点。仿真结果表明，在低信噪比和中等信噪比区域，该方法的误比特率（误比特率）性能接近ML检测，但复杂度远低于ML检测。最后，结合TAS、PA和AN在发射端的投影这三个关键技术，可以使SM成为真正的安全调制。

Spatial Modulation: an Attractive Secure Solution to Future Wireless Network

As a green and secure wireless transmission method, secure spatial modulation (SM) is becoming a hot research area. Its basic idea is to exploit both the index of activated transmit antenna and amplitude phase modulation signal to carry messages, improve security, and save energy. In this paper, we review its crucial challenges: transmit antenna selection (TAS), artificial noise (AN) projection, power allocation (PA) and joint detection at the desired receiver. As the size of signal constellation tends to medium-scale or large-scale, the complexity of traditional maximum likelihood detector be…

具有最优星座标记的极化编码调制

Polar Coded Modulation with Optimal Constellation Labeling

提出了一种实用的具有最优星座标记的$2^m$元极化码调制（PCM）方案.为了有效地找到最佳的标记规则，搜索空间通过利用信道的对称性来减小。仿真结果表明，所提出的PCM方案比WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址）移动通信系统中使用的比特交织Turbo编码调制方案的性能提高了1.5dB。

通过调制阶混淆实现安全通信

Secure Communication via Modulation Order Confusion

本文提出基于调制阶混淆的安全通信框架，通过伪装调制阶欺骗窃听者，并在单天线和多天线系统中实现有效防护。

方向调制网络中能量有效的最大保密率交替迭代安全结构

Energy-efficient Alternating Iterative Secure Structure of Maximizing Secrecy Rate for Directional Modulation Networks

在定向调制（DM）网络中，安全性和隐私性问题已经扮演了越来越重要的角色。由于保密消息和人工噪声的功率分配将对系统性能产生建设性影响，因此联合考虑波束形成向量和功率分配（PA）因子之间的关系是很重要的。为了最大化保密率（SR），提出了波束形成和PA之间的交替迭代结构（AIS）。只需两三次迭代，它就可以快速收敛到其速率上限。仿真结果表明，在中、大信噪比（SNR）区域，特别是当DM发射端的天线数较少时，所提出的AIS的SR性能明显优于基于零空间投影（NSP）的PA策略。

OTFS：交织的OFDM与块CP

OTFS: Interleaved OFDM with Block CP

正交时频空间（OTFS）调制是最近提出的用于高速车辆通信场景中的可靠通信的波形。它比正交频分复用（OFDM）具有更好的抗载波间干扰（ICI）的能力。在这项工作中，我们将OTFS描述为具有循环前缀和时间交织的块OFDM。这种解释有助于人们根据OFDM来可视化OTFS，并且它还有助于分析OTFS通过OFDM获得的增益。此外，我们将OTFS的性能与其竞争者5G新无线电（NR）的可变子载波带宽（VSB-OFDM）的OFDM配置进行了比较，同时考虑了实际的前向纠错码和3GPP高速信道模型。这提供了现实的性能比较，这是技术实现所高度期望的。考虑到实际的信道估计，我们发现OTFS优于具有5G NR参数的VSB-OFDM约5dB。我们还提出了峰均功率比（PAPR），由于特定的导频结构中使用的OTFS信道估计的结果。

极化编码调制的若干方面

Aspects of Polar-Coded Modulation

我们考虑联合设计的极化编码和高阶调制方案不断增加的频谱效率。详细描述了极化码构造和多级编码方法之间的密切联系。不同的调制方案之间的关系，如比特交织编码调制（BICM）和多级编码（MLC）的情况下，极化编码调制，以及应用的标记规则和冻结通道的选择的影响进行了论证。

IRS辅助安全方向调制网络的功率分配与波束成形设计

Power Allocation and Beamforming Design for IRS-aided Secure Directional Modulation Network

针对IRS辅助的安全方向调制网络，本文联合优化功率分配、机密消息与人工噪声波束成形及IRS相移，提出高、低复杂度两种保密速率最大化方案并验证其性能优势。

通过定向调制实现安全的M-PSK通信

Secure M-PSK Communication via Directional Modulation

在这项工作中，定向调制为基础的技术，旨在提高安全性的多天线无线通信系统采用M-PSK调制来传递信息。定向调制方法通过以这样的方式操纵阵列波束来操作，使得在接收机处接收到的信号的相位与预期的M-PSK符号的相位相匹配。由于合法接收机和窃听者的信道之间的差异，由窃听者接收的信号通常包含与实际符号不同的相位分量。结果，采用定向调制的收发信机可以在不需要知道窃听者的信道的情况下对窃听者施加高符号出错率。最佳定向调制波束形成器被设计为最小化所消耗的功率，以满足在合法接收器的每个天线处的特定结果相位和最小信号幅度。仿真结果表明，与传统的基准方案相比，定向调制在窃听者处导致高得多的符号出错率，即，发射机处的迫零预编码。

两种高性能的安全空间调制发射天线选择方案

Two High-performance Schemes of Transmit Antenna Selection for Secure Spatial Modulation

本文研究了一种人工噪声辅助的保密空间调制系统。为了在这样的系统中获得更高的保密率（SR），提出了基于泄漏和最大保密率（Max-SR）两种高性能的发射天线选择（TAS）方案，并设计了一种广义欧氏距离优化的天线选择（EDAS）方法。从仿真结果和分析，四个TAS计划有一个递减的顺序：最大SR，泄漏为基础的，广义EDAS，随机（常规），SR性能。然而，建议的Max-SR方法需要穷举搜索，以实现最佳SR性能，因此其复杂度是非常高的天线的数量往往是中等和大规模。所提出的基于泄漏的方法接近Max-SR方法，具有低得多的复杂度。因此，它实现了复杂度和SR性能之间的良好平衡。在比特出错率（BER）方面，它们的性能按递增顺序排列：随机、基于泄漏、Max-SR和广义EDAS。

Estimation of Covariance Matrix of Interference for Secure Spatial Modulation against a Malicious Full-duplex Attacker

In a secure spatial modulation with a malicious full-duplex attacker, how to obtain the interference space or channel state information (CSI) is very important for Bob to cancel or reduce the interference from Mallory. In this paper, different from existing work with a perfect CSI, the covariance matrix of malicious interference (CMMI) from Mallory is estimated and is used to construct the null-space of interference (NSI). Finally, the receive beamformer at Bob is designed to remove the malicious interference using the NSI. To improve the estimation accuracy, a rank detector relying on Akaike …

Precoding and Beamforming Design for Intelligent Reconfigurable Surface-Aided Hybrid Secure Spatial Modulation

Intelligent reflecting surface (IRS) is an emerging technology for wireless communication composed of a large number of low-cost passive devices with reconfigurable parameters, which can reflect signals with a certain phase shift and is capable of building programmable communication environment. In this paper, to avoid the high hardware cost and energy consumption in spatial modulation (SM), an IRS-aided hybrid secure SM (SSM) system with a hybrid precoder is proposed. To improve the security performance, we formulate an optimization problem to maximize the secrecy rate (SR) by jointly optimiz…

Analysis and Experimental Demonstration of Orthant-Symmetric Four-dimensional 7 bit/4D-sym Modulation for Optical Fiber Communication

We propose a new four-dimensional orthant-symmetric 128-ary modulation format (4D-OS128) with a spectral efficiency of 7bit/4D-sym. The proposed format fills the gap between polarization-multiplexed 8- and 16-ary quadrature-amplitude modulation (PM-8QAM and PM-16QAM).Numerical simulations show that 4D-OS128 outperforms two well-studied 4D geometrically-shaped modulation formats: 128SP-16QAM and 7b4D-2A8PSK by up to 0.65dB for bit-interleaved coded modulation at the same spectral efficiency. These gains are experimentally demonstrated in a 11$\times$233Gbit/s wavelength division multiplexing (W…

Beamforming and Transmit Power Design for Intelligent Reconfigurable Surface-aided Secure Spatial Modulation

Intelligent reflecting surface (IRS) is a promising solution to build a programmable wireless environment for future communication systems, in which the reflector elements steer the incident signal in fully customizable ways by passive beamforming. In this paper, an IRS-aided secure spatial modulation (SM) is proposed, where the IRS perform passive beamforming and information transfer simultaneously by adjusting the on-off states of the reflecting elements. We formulate an optimization problem to maximize the average secrecy rate (SR) by jointly optimizing the passive beamforming at IRS and th…

基于容量的空间调制星座图与预缩放设计

Capacity-based Spatial Modulation Constellation and Pre-scaling Design

为提升空间调制性能，本文提出无信道状态信息反馈下基于BICM容量最大化的非均匀星座图与预缩放系数优化设计方案，仿真证明其能带来显著性能增益，有望应用于未来6G。

定向调制辅助AF中继网络的安全SWIPT

Secure SWIPT for Directional Modulation Aided AF Relaying Networks

基于定向调制的安全无线信息和功率传输被设想用于放大转发（AF）中继网络。解释，我们首先制定一个保密率最大化（SRM）的问题，它可以分解成一个双层优化问题，并解决了一维（1D）搜索和半定松弛（SDR）技术。然后，为了降低搜索的复杂度，我们制定了一个最大化的信号泄漏噪声比（Max-SLANR）标准的基础上的优化问题，并将其转化为SDR问题。此外，根据经典的Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件，证明了松弛是紧的。最后，为了降低计算复杂性，提出了一种逐次凸逼近（SCA）方法来寻找近似最优解。SCA方案的复杂度远低于SRM和Max-SLANR方案。仿真结果表明，SCA方案的保密率和误码率与SRM方案非常接近，但远优于迫零（ZF）方案。

安全预编码辅助空间调制的接收天线选择

Receive Antenna Selection for Secure Pre-coding Aided Spatial Modulation

本文研究了人工噪声辅助下的安全预编码辅助空间调制（PSM）系统中的接收天线选择（RAS）策略。在安全PSM系统中，由于缺乏保密率的封闭表达式，因此很难对RAS进行优化。为了解决这个问题，截止率被用作SR的近似值。此外，两个低复杂度的RAS计划最大化SR，称为Max-SR-L和Max-SR-H，分别在低和高信噪比（SNR）区域。针对前者在低信噪比区域性能较好，而在中高信噪比区域性能变差，而后者也存在类似问题的问题，提出了一种新的RAS策略Max-SR-A来覆盖所有信噪比区域。仿真结果表明，所提出的Max-SR-H和Max-SR-L方案分别在高和低信噪比区域接近穷举搜索（ES）的最佳SR性能。特别是，所提出的Max-SR-A的SR性能接近于最佳ES的SR性能，并且在几乎所有的SNR区域中优于随机方法。

整形钻头

Shaping Bits

具有比特整形的比特交织编码调制（BICM）（即，基础二进制码中的非等概率比特概率）。对于高斯信道，利用BICM和比特整形可实现的速率实际上与编码调制或多级编码的速率相同。这个恒等式适用于信噪比值的整个范围。此外，BICM的随机编码误差指数明显超过了多级编码，与编码调制非常接近。

基于随机子载波选择的定向调制发射天线阵实现安全精确无线传输

Secure Precise Wireless Transmission with Random-Subcarrier-Selection-based Directional Modulation Transmit Antenna Array

本文提出了一种基于正交频分复用（OFDM）和定向调制（DM）的无线传输方案，即RSCS-OFDM-DM，该方案综合利用人工噪声（AN）投影、相位对准（PA）/波束形成、随机子载波选择（RSCS）等多种技术，将保密信息安全、准确地传输到期望用户。该RSCS-OFDM-DM方案为发射机和期望的接收机提供了极其低的复杂度结构，并且使得安全和精确的无线传输在实践中是可实现的。对于非法窃听者来说，机密消息的接收能力非常弱，一旦被AN破坏，他们的接收机就无法成功地拦截这些机密消息。在这种方案中，相位对准/波束形成向量和AN投影矩阵的设计密切依赖于期望的方向角和距离。特别要注意的是，RSCS的使用导致重要的结果，即机密消息的接收功率主要集中在期望接收器周围的小的相邻区域上，并且其功率的仅小部分泄漏到剩余的大的宽区域。这个概念被称为安全精确传输。推导了实时接收信干噪比（SINR）的概率密度函数。同时，得到了平均信干噪比及其紧上界。通过分析信干噪比的第一个零值位置，明确窃听区域，推导出平均保密率的近似封闭表达式。

极化编码调制

Polar-Coded Modulaton

提出了一个框架，允许联合描述和优化的二进制极化编码和$2^m$ -ary数字脉冲幅度调制（PAM）方案，如多级编码（MLC）和比特交织编码调制（BICM）。详细指出了极性编码和多级编码在概念上的等价性。基于信道极化现象的一种新的表征，开发了采用极化码的编码调制方案中标记的最佳选择规则。仿真结果的错误性能的AWGN信道上所提出的计划。

语音信号的传输：BER基于不同FEC方案的OFDM系统在不同信道上的性能分析

Transmission of Voice Signal: BER Performance Analysis of Different FEC Schemes Based OFDM System over Various Channels

本文研究了前向纠错（FEC）码即循环冗余码和卷积码对OFDM无线通信系统在AWGN信道和衰落信道（Rayleigh和Rician信道）上传输语音信号的误码率性能的影响。结合QPSK数字调制进行了仿真，并与未编码的结果调制进行了比较。通过计算机模拟发现，在衰落信道中，基于卷积交织的OFDM系统的性能优于CRC交织的OFDM系统和未编码的OFDM信道。

延迟对齐调制用于安全的ISAC系统

Delay Alignment Modulation for Secure ISAC Systems

本文提出延迟对齐调制用于安全ISAC系统，通过延迟对齐提高信号功率并降低窃听风险，实验显示其在保密频谱效率上优于传统方法。

基于随机频率分集阵列的定向调制抗噪声保密传输

Artificial-Noise-Aided Secure Transmission with Directional Modulation based on Random Frequency Diverse Arrays

本文提出了一种基于随机频率分集阵列加人工噪声的定向调制（RFDA-DM-AN）方案，以提高无线通信的物理层安全性。具体地，我们首先通过随机地将频率分配给发射天线来设计RFDA-DM-AN方案，从而实现二维（即，角度和范围）安全传输，并且优于现有技术的一维（即，角度）相控阵（PA）的DM方案。然后，我们开发了我们的RFDA-DM-AN方案的遍历保密容量（ESC）的下界的封闭形式的表达。在此基础上，进一步优化有用信号和人工噪声之间的发射功率分配，以提高系统的稳定性。仿真结果表明：1）我们的RFDA-DM-AN方案比基于PA的DM方案具有更高的保密容量; 2）随着发射天线数N的增加，得到的下界接近ESC，当N足够大时，得到的下界与ESC精确匹配; 3）与RFDA-DM-AN中的其他功率分配相比，我们提出的最优功率分配获得了最高的ESC。

Efficient Receive Beamformers for Secure Spatial Modulation against a Malicious Full-duplex Attacker with Eavesdropping Ability

In this paper, we consider a new secure spatial modulation scenario with a full-duplex (FD) malicious attacker Mallory owning eavesdropping capacity, where Mallory works on FD model and transmits a malicious jamming such as artificial noise (AN) to interfere with Bob. To suppress the malicious jamming on Bob from Mallory, a conventional maximum receive power (Max-RP) at Bob is presented firstly. Subsequently, to exploit the colored property of noise plus interference at Bob, a whitening-filter-based Max-RP (Max-WFRP) is proposed with an obvious performance enhancement over Max-RP. To completel…

具有全双工UAV用户的安全定向调制网络的最优功率分配

Optimal Power Allocation for Secure Directional Modulation Networks with a Full-duplex UAV User

研究了一种基于定向调制（DM）的无人机辅助安全通信网络，该网络包括一个地面基站（Alice）、一个合法全双工（FD）用户（Bob）和一个非法接收机（Eve）。在该网络中，Alice作为控制中心，负责传输机密信息和人工噪声。沿着线性飞行轨迹移动的UAV用户旨在从Alice接收有用信息。同时，它还发送AN信号以进一步干扰Eve的信道。以无人机飞行过程中保密率最大化为目标，建立了功率分配因子、波束形成向量、AN投影矩阵的联合优化问题。为了简单起见，应用最大比传输、零空间投影和基于泄漏的方法来分别形成发射波束成形向量、Alice处的AN投影矩阵和Bob处的AN投影向量。在此之后，优化问题简化为具有两个PA因子的双变量优化程序。我们提出了一种交替迭代算法来优化这两个PA因子。仿真结果表明，所提出的策略FD模式实现了更高的SR比半双工（HD）模式，并优于FD模式与固定PA策略。

定向调制MU-MIMO系统中基于主瓣积分的泄漏波束成形鲁棒安全传输

Robust Secure Transmission of Using Main-Lobe-Integration Based Leakage Beaforming in Directional Modulation MU-MIMO Systems

本文研究了在多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统中，存在方向角测量误差时，用于安全定向调制的鲁棒波束形成问题。当无法获得方向角测量误差的统计知识时，提出了一种结合主瓣积分（MLI）和泄漏的新型鲁棒波束形成方案，可以同时向关联的多个不同期望用户发送多个不同的独立并行机密消息流。该方案包括两个步骤：设计有用机密消息的波束形成向量和构造人工噪声投影矩阵。这里，在其第一步骤中，通过最小化从期望用户k的主瓣到剩余期望方向的主瓣加上所有窃听者方向的主瓣之和的有用信号功率泄漏，给出期望用户k的有用机密消息的波束成形向量。在其第二步骤中，通过同时最大化AN功率泄漏到所有窃听者方向，使得所有窃听者被严重干扰，其中AN被发射机视为eavedroppers的有用信号，来构造AN投影矩阵。由于针对不同期望用户的独立波束成形向量，实现了更安全的传输。与传统的非鲁棒方法相比，该方法在不需要角度测量误差的统计特性和分布的情况下，能够显著改善期望方向上的误码率出错率和多个期望用户的秒和率。

瑞利衰落信道下BICM-ID高阶调制多维映射的新方法

Novel Method for Multi-Dimensional Mapping of Higher Order Modulations for BICM-ID Over Rayleigh Fading Channels

多维（MD）映射为比特交织编码调制与迭代解码（BICM-ID）的映射设计提供了更大的灵活性，并潜在地提高了带宽效率。然而，对于高阶信号星座，由于大量的可能的映射，找到合适的MD映射是一个非常复杂的任务。本文提出了一种新的映射方法来构造有效的MD映射，以改善BICM-ID在瑞利衰落信道下的误码性能。我们建议将MD映射设计问题分解为四个不同的$2$ -D映射函数。设计$2$ -D映射，使得所得到的MD映射改善了低信噪比（SNR）下的BICM-ID错误性能。我们还开发了成本函数，可以优化，以提高在高信噪比的错误性能。该映射方法与已知的映射方法相比非常简单，并且可以针对BICM-ID的不同调制方式（包括高阶调制方式）实现合适的MD映射。仿真结果表明，在目标出错率为$10^{-6}$的情况下，该映射的性能明显优于已知的映射。我们的映射还提供了一个较低的错误地板相比，他们众所周知的同行。

定向调制：5G及其他移动网络的安全解决方案

Directional Modulation: A Secure Solution to 5G and Beyond Mobile Networks

定向调制（Directional modulation，DM）作为一种高效的安全传输方式，通过其定向性提供安全性，并且适用于诸如毫米波（mmWave）、大规模多输入多输出（massive multiple-input multiple-output，MIMO）、卫星通信、无人机（unmanned aerial vehicle，UAV）和智能交通的传播线（Line of propagation，LoP）信道。如果已知期望接收的方向角，则可获得期望信道增益向量。因此，预先，DM发送器知道期望用户和窃听者的方向角的值，或者它们的到达方向（DOA），因为机密消息和人工噪声（AN）投影矩阵的波束成形向量主要由期望用户和窃听者的方向角确定。对于作为接收机工作的DM收发机，第一步是测量期望用户和窃听者的DOA。然后，在第二步中，利用测量的DOA，设计机密消息的波束形成向量和AN投影矩阵。在本文中，我们描述的DOA测量方法，功率分配，和波束形成在DM网络。提出了一种基于机器学习的DOA测量方法，该方法在给定的零空间投影波束形成方案下，相对于没有机器学习的单次快拍测量，可以获得显著的SR性能增益。然而，对于传统的DM网络，仍然存在严重的安全问题：窃听者移动到期望用户的主波束内，并且可能拦截意图给期望用户的机密消息，因为机密消息的波束成形向量和AN投影矩阵仅是角度依赖的。为了解决这个问题，我们提出了一…

定向调制系统中基于噪声辅助的安全组播预编码

Artificial-noise-aided Secure Multicast Precoding for Directional Modulation Systems

在多播场景中，所有期望的用户被划分为$K$组。每个组接收其自己的个人机密消息流。EASHINGdropper组的目标是拦截$K$机密消息流。为了实现安全传输，提出了两种安全方案：最大组接收功率加零空间（NS）投影（Max-GRP加NSP）和泄漏。前者通过在正交约束下最大化其自身的组接收功率来获得其每个组的预编码向量，并且其AN投影矩阵由来自所有组的所有期望导向向量的NS的所有基组成。后者通过将当前机密消息功率驱动到其组操纵空间来获得其期望的每组预编码向量，并且通过最大化信号泄漏噪声比（Max-SLNR）来减少其对窃听者组和其他$K-1$期望的组的功率泄漏。通过将AN视为对窃听者群有用的信号并最大化AN与泄漏噪声比（Max-ANLNR），将AN功率强制引入窃听者导向空间，设计了AN投影矩阵。仿真结果表明，所提出的两种方法在误码率（BER）和分组保密和速率方面均优于传统方法。此外，泄漏方案的性能优于Max-GRP-NSP，特别是在存在方向测量误差的情况下。然而，后者不需要信道统计参数，因此与前者相比更简单。

Voronoi星座图的编码调制方案

Coded Modulation Schemes for Voronoi Constellations

本文针对多维Voronoi星座图（VCs）在前向纠错编码后缺乏保持增益方案的问题，设计了基于软判决FEC码的BICM和MLCM编码调制方案及三种映射与LLR计算算法，仿真表明在AWGN信道下VCs比QAM获得最高1.84 dB和0.99 dB的SNR增益且复杂度极低。

编码索引调制的容量

Capacity of Coded Index Modulation

我们考虑的特殊情况下，索引编码的高斯广播信道中，每个接收机有先验知识的一个子集的消息在发射机和要求所有的消息从源。我们提出了一个级联编码方案，使用高斯信道的索引码作为内码/调制，利用边信息在接收机，和一个外码，以达到对信道噪声的编码增益。我们推导出该方案的容量区域，通过查看所得到的信道作为一个多址接入信道与许多接收器，并将其与“边信息增益”-这是一个衡量的优势，在利用接收器边信息的代码-的内部索引码/调制。我们通过模拟与现成的卷积码通过比特交织编码调制级联的索引码/调制的性能，证明了所提出的架构的实用性。

AWGN信道中分层调制的优化研究

On Optimizing Hierarchical Modulation in AWGN channel

分层调制（HM）能够为数据流提供不同级别的保护，并实现传统正交方案（如时分（TD））无法实现的速率区域。然而，在现有的文献中，没有通用的HM设计的准则和算法。在本文中，我们联合优化的星座位置和二进制标签HM用于加性高斯白噪声（AWGN）信道。基于具有连续干扰消除（SIC）能力的比特交织编码调制（BICM），我们的主要目的是在功率约束和其他数据流的速率应大于给定阈值的约束下，最大化一个数据流的速率。本文采用多起始邻域点算法进行星座优化，并提出了降低优化复杂度的方法。数值结果验证了优化HM与基于优化正交调制（QAM）的HM和其他正交传输方法相比的性能增益。

增强IoT网络物理层安全的安全定向调制

Secure Directional Modulation to Enhance Physical Layer Security in IoT Networks

在这项工作中，自适应和鲁棒的零空间投影（AR-NSP）方案提出了安全传输与人工噪声（AN）辅助定向调制（DM）在无线网络中。所提出的方案分三步进行。该算法首先利用根多重信号分类（Root-MUSIC）算法估计期望用户和窃听者的信号到达角（DOA），然后根据接收信号协方差矩阵的特征值与最小特征值之比估计信噪比（SNR）。在第二步中，基于DOA和SNR估计来预测DOA估计误差的值区间。最后，根据上述估计和预测，设计了一个鲁棒的NSP波束形成DM系统。我们的测试表明，该方案可以显着优于传统的非自适应鲁棒方案和非鲁棒NSP方案在实现更低的比特出错率（BER）在期望的用户和更高的保密率（SR）。此外，该方案相对于其他方案的BER和SR性能增益随着DOA估计误差的取值范围而增大。

比特交织多址接入：面向大规模物联网网络的公平性、可靠性与时延改进

Bit-Interleaved Multiple Access: Improved Fairness, Reliability, and Latency for Massive IoT Networks

本文提出比特交织多址接入（BIMA），通过去除传统NOMA的严格功率分配约束来支持大规模物联网连接，并在容量、中断概率、误比特率、公平性和时延等指标上显著优于传统NOMA，性能增益最高可达20-30dB，时延平均降低170%。

无人机辅助定向调制网络波束成形与功率分配交替迭代安全结构

Alternating Iterative Secure Structure between Beamforming and Power Allocation for UAV-aided Directional Modulation Networks

在无人机（UAV）网络中，采用定向调制（DM）来提高保密率（SR）性能。Alice是地面基站，充当控制中心; Bob是沿直线飞行轨迹飞行的无人机，通过动态调整波束形成矢量和功率分配策略来优化SR性能。在Bob的飞行过程中，每个固定的时间间隔内，根据最大化信漏噪比（Max-SLNR）和最大化AN和漏噪比（ANLNR）的准则给出有用消息和AN投影的发射波束形成向量，最优PA策略基于最大化SR（Max-SR）。更重要的是，交替迭代结构（AIS）之间的波束成形和PA提出了进一步提高SR性能。仿真结果表明，所提出的AIS收敛速度快，并可以实现显着的SR增益超过Max-SLNR加上Max-ANLNR与固定PA，如PA因子$β=$ 0.5，和0.9。特别是，在小规模天线阵列的情况下，所提出的AIS实现的SR性能增益更有吸引力。此外，由于天线的数量趋于大规模，所提出的AIS的平均SR性能接近SR小区。

Polar Coded Modulation via Hybrid Bit Labeling

Bit-interleaved coded modulation (BICM) and multilevel coded modulation (MLC) are commonly used to combine polar codes with high order modulation. While BICM benefits from simple design and the separation of coding and modulation, MLC shows better performance under successive-cancellation decoding. In this paper we propose a hybrid polar coded modulation scheme that lies between BICM and MLC, wherein a fraction of bits are assigned to set-partition (SP) labeling and the remaining bits are assigned for Gray labeling. The SP labeled bits undergo sequential demodulation, using iterative demodulat…

D₄格上的两级去相关编码调制

Two-Level Decorrelated Coded Modulation on the $D_4$ Lattice

提出针对D₄格的两级去相关编码（TLDC），结合Voronoi整形与两级解码，在16-QAM的AWGN信道下，块长64和1024比特时，较同类方案获0.5 dB增益，性能更优。

Low-complexity and High-performance Receive Beamforming for Secure Directional Modulation Networks against an Eavesdropping-enabled Full-duplex Attacker

In this paper, we present a novel scenario for directional modulation (DM) networks with a full-duplex (FD) malicious attacker (Mallory), where Mallory can eavesdrop the confidential message from Alice to Bob and simultaneously interfere Bob by sending a jamming signal. Considering that the jamming plus noise at Bob is colored, an enhanced receive beamforming (RBF), whitening-filter-based maximum ratio combining (MRC) (WFMRC), is proposed. Subsequently, two RBFs of maximizing the secrecy rate (Max-SR) and minimum mean square error (MMSE) are presented to show the same performance as WFMRC. To …

安全定向调制网络中最大化保密速率的功率分配策略

Power Allocation Strategy of Maximizing Secrecy Rate for Secure Directional Modulation Networks

在给定保密消息波束形成向量和人工噪声投影矩阵以及总功率约束的情况下，提出了一种安全定向调制（DM）网络中最大保密率（Max-SR）的功率分配（PA）策略。利用拉格朗日乘子法，推导出了所提出的功率放大策略的解析表达式。为了证实基于最大SR的PA策略的好处，我们以零空间投影（NSP）波束形成方案为例，推导出其最佳PA策略的封闭形式的表达式。仿真结果表明：在中高信噪比（SNR）区域，与$β=0.1, 0.5$、$0.9$等三种典型的功率放大器参数相比，最优功率放大器具有显著的SR性能增益，最大增益百分比可达$60\%$以上。此外，当PA因子从0增加到1时，可实现的SR在低SNR区域中相应地增加，而在中等和高SNR区域中它首先增加然后减小，其中SR可以近似地被视为PA因子的凸函数。最后，随着天线数目的增加，最佳PA因子变大，并在中高SNR区域趋于1。换句话说，在这种情况下，AN对SR的贡献可能微不足道。

室内可见光通信系统中单载波和多载波调制方式的性能研究

On the Performance of Single- and Multi-carrier Modulation Schemes for Indoor Visible Light Communication Systems

在本文中，我们调查和比较的性能单载波和多载波调制方案的室内可见光通信（VLC）。在考虑LED传输函数非线性失真的情况下，分析了单载波频域均衡（SCFDE）、正交频分复用（OFDM）和开关键控（OOK）结合最小均方误差均衡（MMSE）对室内光信道多径失真的影响。我们的研究结果表明，SCFDE系统，相比于OFDM系统，没有遭受高峰均功率比（PAPR），可以优于OFDM和OOK系统。我们进一步研究了LED偏置点对OFDM系统性能的影响，并表明，偏置LED的最佳值可以显着提高系统的性能。比特交织编码调制（BICM）也被考虑用于OFDM和SCFDE系统，以进一步补偿由于符号间干扰（ISI）和LED非线性引起的信号退化。

Massive Access in Media Modulation Based Massive Machine-Type Communications

The massive machine-type communications (mMTC) paradigm based on media modulation in conjunction with massive MIMO base stations (BSs) is emerging as a viable solution to support the massive connectivity for the future Internet-of-Things, in which the inherent massive access at the BSs poses significant challenges for device activity and data detection (DADD). This paper considers the DADD problem for both uncoded and coded media modulation based mMTC with a slotted access frame structure, where the device activity remains unchanged within one frame. Specifically, due to the slotted access fra…

面向安全集成感知与通信的跳频波形设计

Frequency Hopping Waveform Design for Secure Integrated Sensing and Communications

该研究提出结合随机频率与PRI捷变（RFPA）技术和基于信道互易性的密钥生成（CRKG），增强集成感知与通信（ISAC）系统的安全性、隐私性和感知能力，通过混合信息嵌入和稀疏匹配滤波器设计提升性能并验证效果。

空时极化编码调制

Space-Time Polar Coded Modulation

在加性高斯白噪声（AWGN）信道下，极化码具有与Turbo/LDPC码相当甚至更好的有限长性能。极化编码是基于由底层二进制输入信道上的变换引起的所谓的信道极化现象。信道极化在许多信号处理问题中具有普遍性，并已被应用于编码调制方案中。在本文中，信道极化进一步扩展到多天线传输的多级编码原则。通过三级信道变换，将正交幅度调制（QAM）下的多输入多输出（MIMO）信道变换为一系列合成的二进制输入信道。基于这种广义的信道极化，所提出的空时极化编码调制（STPCM）方案允许二进制极化编码，调制和MIMO传输的联合优化。此外，还提供了一种在衰落信道上构造极化码的实用解决方案，其中衰落信道近似为与原始信道共享相同容量的AWGN信道。在具有非相关瑞利快衰落的MIMO信道上的仿真结果表明，所提出的STPCM方案在所有仿真情况下的性能都优于比特交织Turbo编码方案，而后者已被许多现有的通信系统所采用。