毫米波通信

毫米波（30GHz～300GHz）由于其宽频带，极大的提高了数据传输速率，因而有着广泛的应用前景。毫米波MIMO通信系统中通常采用模拟/数字混合系统架构，即通过移相器网络控制的大规模天线阵列实现波束成形，其极高的波束成形增益可有效弥补路径损耗；另一方面通过较小数量的射频链进行数字域信号处理，来实现多数据流传输、多用户通信技术。本课题着重研究混合预编码器的设计和安全传输问题。由于移相器网络构成的模拟预编码器具有幅度恒定的限制，使得不能用传统全数字控制技术的相关算法实现混合预编码，因此需要设计出更先进的算法，并且另其性能与全数字编码技术相比不会有太大损失。

物理层安全

无线通信信号由于其广播特性很容易被偷听，安全性无法保证。单无线通信天然的多径时变的特性，为其在物理层进行保密传输提供了可能性。随着无线通信技术的高速发展，无线通信物理层安全越来越受到人们的关注，并正逐渐成为信息安全和无线通信两个领域的交叉热点。近年来，物理层安全技术已经逐步成为研究的热点，在编码技术，协作干扰，密钥产生等研究方向上已经有了相当程度的进展，正在逐步从理论走向应用。现有的物理层安全技术都是针对MIMO传输信道，需要利用多天线来实现波束形成，对发送端和接受端的硬件要求比较高。本项目提出了一种全新的基于单天线SISO传输信道的物理层安全传输方法。通过新颖的波形设计方法，使传送的消息被窃听者截获的可能性降到最低。

数据隐藏与恢复，隐写与隐写分析，隐秘通信

数据在媒体中的隐藏是一个迅速增长的信息技术，被广泛应用到商业以及国家安全领域。数据隐藏的应用包括版权标志，水印，媒体合并（文字，音频，图像），隐写，秘密通信，等等。最近几年，Internet获得广泛使用，数据隐藏，特别是隐写术，获得了蓬勃发展，已经被军事机构、政府部门、金融机构等涉及国计民生的重要部门采用，更被恐怖分子用来在 Internet上互通消息。隐写术的滥用给国家和社会带来了潜在的严重危害，如何有效监督隐写术的使用、防止隐写术的非法应用，成为国家安全等部门关切的问题。

隐写分析是对隐写术的攻击，目的是为了检测秘密消息的存在以至破坏隐秘通信，隐写分析是解决非法使用隐写术问题的关键技术。近几年来由于恐怖活动猖獗，而受到了较多的关注，获得了较大的发展，但还没有形成成熟的、系统化的理论体系。隐写分析不仅具有重要的应用价值，更具有重要的学术意义。隐写分析研究可以揭示当前隐写术的缺陷，对隐写术的安全性进行测试与评价，这是信息隐藏技术发展与完善的一条有效途径。

压缩感知

压缩感知（Compressed sensing），也被称为压缩采样(Compressive sampling)或稀疏采样(Sparse sampling)，是一种寻找欠定线性系统的稀疏解的技术。压缩感知被应用于电子工程尤其是信号处理中，用于获取和重构稀疏或可压缩的信号。基于远少于奈奎斯特所需数量的数据，完美重构原始信号成为可能。在本课题中，我们的目的是实现可靠的视频压缩采样及重构系统。为了减少视频发送端的复杂度，视频信号没有进行任何复杂的编码，而是通过简单线性投影进行压缩采样。而复杂的高质量视频序列重建的责任完全由接收和解码端承担。我们发现，通过稀疏感知恢复，可以在接收和解码端进行有效的隐式运动估计和解码。接收器通过执行滑动窗口的帧间解码，自适应地从相邻的先前重构的帧估计Karhunen-Loeve基，从而提高稀疏表达的重建质量，视频的效果得到改善。

认知无线电

认知无线电(Cognitive Radio,CR)核心思想是CR具有学习能力，能与周围环境交互信息，以感知和利用在该空间的可用频谱，并限制和降低冲突的发生。在认知无线电网络中，具有认知功能的无线通信设备能够感知周围的频谱环境，利用那些已经分配给主（授权）用户，但在某一特定时刻和环境下并未被使用的频带，即动态再利用“频谱空穴”，并在此基础上改变其功率、频率、调制以及一些其它的参数以求更高的频带利用率。认知无线电作为有望解决无线频谱资源紧缺难题的技术，目前已成为业界极为关注和研究的热点。 在本课题中，我们考虑的问题是，在一个未知的主码分多址接入（CDMA）系统，对共存的次传输链路进行认知码分多址信道分配。我们首先开发一个盲主用户识别算法，以检测主用户使用的二进制扩频序列。我们根据所检测到的主代码信道，提出了两个发射功率和二进制码信道的联合优化算法来建立次级链路，来避免对主用户的“有害的”干扰。在同一时间，优化程序保证，次用户的信干噪比（SINR）不低于一定的阈值，以满足次用户的传输质量的服务质量（QoS）的要求。

扩频通信，CDMA，码设计

在码分复用（CDM）系统，每个用户/信号使用不同的签名（扩频码）来访问一个在时间和频率共同的信道。 结合信道和接收机的设计细节，码分复用系统的整体性能取决于特征序列集的相关特性。在该项目中，我们针对任意大小的四相特征序列集，推导出新的总平方相关的下界，并给出了最小总平方相关的四相特征序列集最优设计。该工作有重要的理论贡献，首次对四相特征序列集，四相Hadamard矩阵，做了详尽的理论分析。