LDPC碼及其在安全通信中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展及其對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的依賴(lài)，通信系統(tǒng)的可靠性和安全性變得越來(lái)越重要。LDPC碼是一類(lèi)接近香農(nóng)限的好碼，目前在 DVB-S2和IEEE802.16e等通信標(biāo)準(zhǔn)中得到了廣泛應(yīng)用。QC-LDPC碼是一類(lèi)易于存儲(chǔ)、編譯碼可由簡(jiǎn)單硬件電路實(shí)現(xiàn)的 LDPC碼，該類(lèi)碼的一些構(gòu)造方法在相同編碼參數(shù)下可得到大量的性能等價(jià)碼，不僅糾錯(cuò)性能優(yōu)異，而且也非常適用于安全通信領(lǐng)域。
　　McEliece在1978年第一次打破傳統(tǒng)思想，將編碼與

2、加密相結(jié)合，提出了基于Goppa碼的McEliece公鑰加密體制，簡(jiǎn)稱(chēng)M公鑰加密體制，Rao利用該思想設(shè)計(jì)了M對(duì)稱(chēng)加密體制，但這兩類(lèi)體制只是基于糾錯(cuò)碼構(gòu)建的加密方案，沒(méi)有糾錯(cuò)能力。王新梅對(duì)M對(duì)稱(chēng)加密體制進(jìn)行修改，提出了同時(shí)具備加密和糾錯(cuò)能力的MC分組加密糾錯(cuò)體制。但是目前基于M體制的糾錯(cuò)加密方案存在密鑰開(kāi)銷(xiāo)大且只適用于二進(jìn)制對(duì)稱(chēng)信道的缺點(diǎn)，阻礙了其大范圍實(shí)際應(yīng)用。
　　本文以L(fǎng)DPC碼在安全通信中的應(yīng)用為課題，重點(diǎn)研究了基于QC-

3、LDPC碼的安全可靠傳輸方案以及適用于安全通信的QC-LDPC碼構(gòu)造方法。本文首先分析了LDPC碼和QC-LDPC碼的特點(diǎn)、編譯碼方法、構(gòu)造方法以及目前基于M體制的糾錯(cuò)加密方案的基本原理及其缺陷。
　　然后利用基于RDF(Random Difference Families)的組合設(shè)計(jì)構(gòu)造法在相同的編碼參數(shù)下，可以得到大量等價(jià)QC-LDPC碼的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了兩個(gè)基于QC-LDPC碼的安全可靠傳輸方案。這兩個(gè)方案一方面通過(guò)通信雙方隨機(jī)

4、同步改變加密編碼矩陣G'S．G?P的方式，保證了系統(tǒng)的安全性；另一方面通過(guò)使用簡(jiǎn)單的密鑰參數(shù)控制置換矩陣P和校驗(yàn)矩陣H的生成和同步變化，降低了密鑰開(kāi)銷(xiāo)。另外這兩個(gè)方案保留了LDPC碼的軟判決譯碼優(yōu)勢(shì)，在AWGN信道中也能正確解密。
　　最后結(jié)合基于RDF的組合設(shè)計(jì)思想和IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)中的隨機(jī)構(gòu)造方法，對(duì)基于RDF的組合設(shè)計(jì)法構(gòu)造法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種新的適用于安全通信的QC-LDPC碼的構(gòu)造方法。相比基于 RDF的組