论文研究-多重秘密共享方案的分析与设计.pdf

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信道的快速变化导致OFDM系统载波间的正交性遭到破坏,出现载波间干扰(ICI),系统性能明显降低。为了解决此问题,提出了一种利用时域Nyquist加窗来有效改善OFDM系统载波间干扰(ICI)的算法。利用文中的不同窗形仿真了系统的平均ICI能量和SIR,结果表明该算法对OFDM系统ICI具有较好的改善效果。
于云昊,穆晓敏,杨守义,等:时域加窗算法降低OFDM系统ICI性能硏究 2009,45(19)85 改进的升余弦窗函数(BTRC): 图3中比较了加矩形窗、升余弦窗、改进升余弦窗三种窗函数 后OFDM系统lCI干扰能量比较,当滚降系数α=0.2时对比了 T 0≤hs7(1-) 三种窗函数的ICI能量,如图3(a)所示;从中可以看出在滚降 1(-2ln2am(la2)T(1-a) T PBT T 1-0)≤2(16)系数a比较小时,采用其他非矩形窗函数对系统CI干扰能量 7x(212mn)1T≤M≤(1-m) 改善程度不大,在最大归一化多普勒频移Δ=0.3时升余弦窗 函数(RC)同矩形窗函数相比大致改善了2dB,而改进的升余 otherwise 弦窗函数同矩形窗函数相比也仅改善了3dB左石。在图3(b) 经过推导,矩形窗函数(Rect)、升余弦窗函数(RC)及改进中比较了在滚降系数=0.8时的三种窗函数的IC干扰能量 升余弦窗函数BTRC)三种窗函数的频域表达式P分别如下从图中可以看出随着滚降系数a的进一步增大添加非矩形窗 所 函数后对系统CI十扰能量巳经有了比较明显的改善,如在最 PRect (f)=sinC(T) (17)大归一化多普勒频移△/=0.3时升余弦窗函数(C周矩形窗函 PRC()=sinc(r) cos( afT) (18)数相比改善了4dB,而采用改进的升余弦窗函数(BTRC)后同 1-(2m/T)2 矩形窗函数相比已经改善了8dB左右。由图3在滚降系数a Pa=imm)2y/ Tsin((ma/fT)+2 cos(Ta fT)-1(10比较小时,时域加窗算法对系统I干扰改善效果不太明显, (yfT)2 随着滚降系数α的増加,算法对OFDM系统ICI能量抑制效果 其中α为滚降系数,取值范围为0~1。当α=0时,RC、BTRC对比较明显;并且随着滚降系数α的增加,改进的升余弦窗函数 应于具有最小带宽的矩形窗函数。随着滚降系数α的增加,窗(BTRC)对ICI的改善程度比较大。从图3(b)中在滚降系数α= 函数带宽也相应增加,相邻符号间隔内时间旁瓣减小,y= T 0.8时,假设系统的ICⅠ干扰在-20dB的情况下,升余弦窗函数 ln(2) (RC)可以容忍的最大归一化多普勒频移是0.1,而采用改进的 图2给出了矩形窗、升余弦窗、改进升余弦窗三种窗函数升余弦函数(BTRC)在最大归一化多普勒频移是0.18的情况 在a=0,2及a=0.8时的频谱函数P(的频域特性。从图中可以下却仍然可以实现系统的IC干扰在20dB的情况。由此可 看出,在a取值较小时,升余弦窗函数和改进升余弦窗函数的见,文中算法在应用改进的升余弦函数(BTRC时可以实现比 频域特性差别不大,尤其是在频谱函数的旁瓣衰减上。但是当较明显的抑制系统ICI干扰。 a取值比较大时,改进升余弦窗有明显优于升余弦窗的性能42时域加窗成形后系统SIR分析 特性。 在图4中比较了加矩形窗、升余弦窗、改进升余弦窗三种 窗函数后OFDM系统SIR性能。如图4(a)所示在滚降系数a= 4仿真结果与分析 0.2时对比了三种窗函数的SIR性能;从中可以看出当滚降系 41时域加窗成形后系统ICI能量抑制分析 数α比较小时,采用其他非矩形窗函数对系统SIR性能改进不 在仿真中,OFDM系统中采用64QAM调制方式,FFT变换大,如在最大归一化多普勒频移Δ=0.3时升余弦窗函数(RC) 点数为1024,最大时延为19个采样间隔,子载波个数N=64。同矩形窗函数相比仅改善了有14B,而改进的升余弦窗函数同 1.0 米一矩形 0.8 40 升余弦a=0.2 0.6 …改进升余弦a=0.2 0.4 0.2 温 ≌ 10 矩形 一矩形 0.2…下2…升余弦a=0.2 升余弦a=0.2 改进升余弦a=0.2 …改进升余弦a=0.2 -0.4 -2.0-1.5-1.0-0.500.51.01.52.0 0.30.40.50.60.70.80.91.0 OO a)a=0.2时P()比较 归一化多普勒频移 归一化多普勒频移 1.0 (a)a=0.2时ICI能量 (a)a=0.2时SIR比较 0.8 米矩形 40 升余弦a=0.8 0.6 心…改进升余弦a=0.8 15 -20 0.2 温 0 -30 10 一矩形 0.2-…+x+-…升余弦a=0.8 -40 *一矩形 升余弦a=0.8 0 改进升余弦a=0.8 -0.4 …改进升余弦a=0.8 2.0-1.5-1.0-0.500.51.01.52.0 -10 (b)a=0.8时P(f)比较 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 归一化多普勒频移 图2矩形窗、升余弦窗、改进升余弦窗三种 归一化多普勒频移 (b)q=08时ICI能量 窗函数的频谱函数P)比较 (b)Q=0.8时SIR比较 图3矩形窗、升余弦窗、改进升余弦窗图4矩形窗、升余弦窗、改进升余弦窗 三种窗函数的ICI能量比较 三种窗函数的SIR比较 862009,45(19) Computer Engineering and Applications计算机工程与应用 矩形窗函数相比也仅仅改善了2dB左右。在图4(b)中比较了 less systems[C]pRoc IEEE Int Conf Communications(ICC),Mon 滚降系数α=0.8时的三种窗函数系统SR性能;从图4(b)可以 treal, QC, Canada, 1997, 2: 934-938. 看出随着α的增大,采用非矩形窗函数对系统SR性能已经有2] Jeon Wg, Chuang K h, Cho s. An equalization technique for 了比较明显的改善,例在最大归一化多普勒频移Δ=0.3时升 orthogonal frequency division multiplexing systems in time-variant 余弦窗函数(RC)同矩形窗函数相比改善了4dB,而改进的升 multipath channels[J].IEEE Trans Commun, 1999, 49(1): 1185-1191 余弦窗函数(BRC)后同矩形窗函数相比已经有了7dB左右3 I Cai, iannakis G Low complexity ICI suppression for O 性能改善。从图4可知,在滚降系数α比较小时,本算法对系统 over time and frequency selective rayleigh fading channels [cpr SR性能改善效果不太明显,但随着滚降系数α的进一步增 Proc Asilomar Conf Signals, System and Computers, 2002, 5(1): 22-26 大,本文算法对OFDM系统SIR改进效果比较明显;并且随着 [41 Ahn J, Lee H S Frequency domain equalization of OFDM signal 滚降系数α的进一步增加,改进的升余弦窗函数(BTRC)对系 over frequeny nonselective rayleigh fading channels[J) Electro Let 统SR的改善程度已经比较显著。例如在图4(b)中在滚降系 1993,29:1476-1477 数α=0.8时,假设系统SR在20dB的情况下,升余弦窗函数 [5 Zhao Y P, Haggman S G Inter-carrier interference self-cancellation (RC)要达到此性能所能接受的最大归一化多普勒频移仅为 scheme for OFDM mobile communication systems[J].IEEE Trans 0.09,而改进的升余弦函数(BTRC)在最大归一化多普勒频移 Commun,2001,49:1185-1191 是016的情况下却仍然满足系统性能要求,而矩形窗函数所6 Muschallik C Improving an OFDM reception using an adaptive 能容忍的最大多普勒频移此时仅为0.05。由此可见,文中算法 Nyquist windowing[J.IEEE Trans Consumer Electronics, 1996, 42 在采用改进的升余弦函数(BTRC)时可以实现比较明显的系统 259-269 SR性能改善。 [7 Miiller-Weinfurtner S H Optimum N yquist windowing in OFDM re- ceivers[J. IEEE Trans Commun, 2001, 49: 417-420 5结论 [8 Beaulieu n C, Tan CC, Damen M 0.A better than Nyquist 利用提出的时域加窗算法可以显著降低由于OFDM系统 pulse[J. IEEE Commun Letter, 2001, 5: 367-368 信道间的变化,带来的载波间(ICI干扰。从仿真分析可知,采9 Beaulieu n c,TanP, Receiver windowing for reduction of ICI in OFDM systems with carrier frequency offset[J].IEEE Globecom 用不同的 Nyquist窗形给系统性能的改善效果不同,利用改进 2005,2005,5:2680-2684 的升余弦窗函数时具有最好的改善效果,显著提高OFDM系 [10 Hebat-Allah MReducing ICI in OFDM systems using a proposed 统性能,证明了提出算法的有效性。 pulse shape[J]. Wireless Personal Communications, 2006, 40: 41-48 [11 Pollet T, Bladel M V, Moeneclaey M BER sensitivity of OFDM 参考文献 systems Lo carrier frequency offsel and wiener phase noise [JI [1] Macedo A S, Sousa E S Coded OFDM for broadband indoor wire- IEEE Trans Commun. 1994. 42: 2908-2914 (上接82页) National Conference, 1979, 48: 313-317 (2)对i=N+1,…,2N-+1计算d'=(x1),C!=rd!G,并公布31 Tompa M,wll. How to share a secret with cheaters[J] Journal of (d!,C')。 Cryptology,1988,1:133-138 由上述过程可以看出,任意t个诚实参与者合作可按照4 Laih c s, Harn l,LeJ,etal. Dynamic threshold scheme based on 3.1.3节中过程恢复出共享秘密,而参与者P,…,P1的秘密信 the definition of cross-product in an N-dimensional linear space[Cy/ 息都保持不变,有效地解决了子秘密的删除问题。 Advances in LNCS 435: Crytology-EUROCRYPT89.Berlin: Springer Verlag,1990:286-298 结束语 [5 Sun H U, Shieh S P On dynamic threshold schemes[J].Information 对一个基于椭圆曲线的门限多重秘密共享方案进行分析, Processing Letters, 1994, 52(4): 201-206 发现其存在安全漏洞和缺陷:在恢复某个秘密过程中,秘密恢6] Blundo c, Cresti A,DeA,eta. Fully dynamic secret sharing 复者可以根据各个参与者提供的信息恢复出秘密共享集中的 Schemes[J]. Theoretical Computation Science, 1996, 165(2): 407-410 其他所有秘密对方案是一种致命的威胁。除此之外,该方案还谭凯军,诸鸿文基于单向函数的动态秘密分享机制通信学报 不能有效解决子秘密的删除冋题。针对这些漏洞和缺陷提岀 1999,20(7):81-84 了一种新方案,使得某一秘密的恢复不影响其他秘密的安全8]许春香魏仕民,肖国镇定期更新防欺诈的秘密共享方案门计算 性,且在删除某参与者的子秘密时,其他参与者的子秘密保持 机学报,2002,25(6):657-660 不变。 9]肖立国,钟诚,陈国良基于椭圆曲线密码体制的动态秘密共享方 案!J微电子学与计算机,2002(1):30-31 参考文献: [10吴开贵,刘东,冯永基于椭圆曲线的门限多重秘密共享方案J计 [1] Shamir A. How to share a secret[J]. Comm ACM, 1979, 22(11): 612 算机科学,2006,33:97-100. 613 11唐晓东,王兴芳.一种动态秘密共享方案的安全漏洞分析计算 [2 Blakey G R Safeguarding cryptographic keys [CV/Proc AFIPS 1979 机应用,2004(2):15-17

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