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混沌应用于图像加密和智能交通光通信的保密系统

时间:2023-09-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:室外LED 可见光无线通信技术目前主要应用在智能交通系统中。2006 年日本海上保安厅和日本可见光通信协会首次提出利用LED 航标灯向船舶提供海上安全所需的各种信息,并搭建可见光通信的基本系统,成功实现距离为10m 的可见光通信试验[86]。2012年,日本的研究者提出一种双透镜可见光通信系统的光学设计,以降低背景噪声。VLC 系统的输入数据信号受到幅度约束,导致峰值输入功率约束。该方法使用VLC 的方向性来确保只有目标车辆参与沟通。

混沌应用于图像加密和智能交通光通信的保密系统

室外LED 可见光无线通信技术目前主要应用在智能交通系统(ITS,Intelligent Transportation System)中。1999 年香港大学G. Pang 提出利用LED交通指示灯为车辆传输语音信号[83]。2003 年日本KEIO 大学的Kitano 等人提出了LED 公路照明通信系统理论[84];2004 年利用超高亮LED 交通灯为信号光源,进行了距离为20m 的无线音频信号传输的原理性实验[85]。2006 年日本海上保安厅和日本可见光通信协会首次提出利用LED 航标灯向船舶提供海上安全所需的各种信息,并搭建可见光通信的基本系统,成功实现距离为10m 的可见光通信试验[86]。2008 年,日本中川实验室的研究者提出一种新的用于公路到车辆可见光通信系统的追踪方法。数值分析结果显示,该方法在传输速率为10Mbps 时,伺服范围达到48m;实验验证在4.8kbps 的传输速率下,交通信号灯和接收端相距90m 完成追踪和通信[87]。2009 年,日本的研究者对运用可见光通信技术的智能交通系统中的车辆移动发射机跟踪问题进行了研究,研究者用两个摄像机和振动纠正技术来解决发射机和接收机之间的距离随时间的变化[88]。2011 年,日本学者Sayaka Nishimoto 等人采用叠加编码的方式,实现了高优先级数据30~70m 范围内的无错接收[89]。2012年,日本的研究者提出一种双透镜可见光通信系统的光学设计,以降低背景噪声。在载波频率为28.8kHz 的情况下,LED 源通过子载波4-PPM 调制可见光ID[90]。2015 年,日本研究者们在智能交通灯可见光通信系统中将高速传感器作为可见光通信的接收设备,介绍了两种方法来获取来自图像传感器可见光通信中的传输信息[91]。2017 年Pham T. V. 等研究了具有保密消息的多用户多输入单输出(MU-MISO)可见光通信(VLC)系统的信息论保密和速率问题。VLC 系统的输入数据信号受到幅度约束,导致峰值输入功率约束。 由于振幅约束的存在,导致求解容量的解析表达式的复杂性。研究了MU-MISO VLC 系统中所有合法用户的保密和速率的一个新界,该界在高信噪比(SNR)情况下是有效的。然后推导出发射端已知和未知窃听者信道状态信息(CSI)两种情况下的保密和速率性能[92]。2019 年Pham T. V. 等研究了多用户多单元可见光通信网络,其中每个单元由多个发光二极管(LED)阵列组成。使用多个LED 发射机使每个单元能够支持多个用户通过预编码技术,导出的界和迫零方案作为基本的预编码技术,研究了在信道输入的非负性和幅度限制条件下,最大化用户和速率的最优协调/合作预编码设计[93]

2009 年,马来西亚的研究者提出一种基于改进的黑体辖射模型的日光噪声分析模型,数值分析得出该接收机使信噪比提高5dB[94]。2010 年,韩国学者Xun Li,Young Ju Kim,Noeyoon Park 等人对可见光通信上行链路中的编码方式和峰均功率比进行了研究并对降低峰均功率比问题进行了仿真[95]。2011年,葡萄牙的研究者提出并且实施验证了一套基于LED 交通信号灯的广播系统,实验成功利用200mm 的定制信号灯在40m 间进行数据传输[96]。2012 年,葡萄牙的研究者基于以上研究讨论可见光通信在道路安全中的实现方法,收发信号处理使用FPGA 实现,系统可靠通信需要8~l0dB 的信噪比[97]。2013年英国科学家O’Brien 通过MIMO-OFDM 技术首次实现了Gbit/s 的室内可见光通信[98]。同时,以Lifi-1st 为代表的一系列可见光技术应用产品开始面市,标志着可见光通信技术开始进入商业化进程。2013 年法国的研究者重点研究了交通信号灯和车辆之间的可见光通信系统的硬件设计和实施,系统性能达到15kHz 信号下,室外通信距离50m,BER 小于10-7[99]。2013 年,美国学者Butala 等人提出了一套基于SVD-MIMO 的光通信系统,在保持目标照明要求和用户移动的情况下使传输速率最大化[100]。2014 年意大利学者Biagi 等人提出了MIMO-PPM 方案,结合了PPM 在低信噪比下的优势和MIMO 的高带宽利用率[101]。2015 年台湾学者提出一种多频带正交频分复用的调制方法,提高荧光粉LED 无线VLC 交通利用率[102]。2016 年英国和土耳其学者提出了一个安全的军用光通信协议(SecVLC),能够实现高效、安全的数据共享。该方法使用VLC 的方向性来确保只有目标车辆参与沟通。车辆使用全双工通信,红外线(IR)用来共享一个密钥,VLC 用来接收加密的数据[103]。2017年韩国学者Byung-Wook Kim,Sung-Yoon Jung 介绍了一种新型的分布式多输入多输出(D-MIMO)-中继VLC 方案,并分析了其通信性能,并利用广播和多通道中继信道的总合率,导出了信道容量上的紧上界[104]。2017 年印度学者Halder A.提出一种自适应预补偿的方法,用二阶记忆较少的多项式来缓和LED 的动态非线性[105]。2018 年Mushfique 等设计一种新颖的多元素半球灯泡,它可以在LED 模块上传输多个数据流。在典型的室内通信情况下,可以保持良好的链路质量和较高的空间重用性[106]。2019 年Momen Marwa M.等几人研究了用于车辆的高效混合式可见光通信射频系统,研究了开关键控、L 脉冲位置调制(L-PPM)和反向L 脉冲位置调制(IL-PPM),提出了一种利用VLC 和射频(RF)的混合通信系统用于基于位置的服务[107]。(www.xing528.com)

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