非协作通信中基于卷积码的信息截获技术研究

【摘要】：卷积码因其实现简单、纠错性能好而被广泛应用在各种通信系统中。非协作通信或智能通信系统中,接收端对发送端的相关参数完全未知或仅有少量已知,需要对发送端的调制编码参数进行识别以进行信息的获取。因此,对基于卷积码的盲识别技术的研究是信息截获的关键技术之一,具有重要意义。论文在研究卷积码参数盲识别、删余卷积码参数盲识别的基础上,对以卷积码为信道编码的某通信系统的信息截获过程进行研究,重点研究密码参数的盲识别算法,并在C语言环境中进行仿真实现。论文的主要工作和创新点如下：(1)系统研究无误码(n,k,m)系统卷积码和有误码(n,1,m)卷积码参数的盲识别方法。针对无误码的系统卷积码,通过矩阵化简的方式实现参数识别,包括码长、起点、信息位长度、约束长度及生成矩阵和校验矩阵。针对有误码的非系统卷积码,论文提出一种可容错的完整识别(n,1,m)卷积码参数的方法,并进行仿真验证。在采用线性矩阵分析法识别码长和起点的基础上,运用欧几里德算法或W-H算法识别生成多项式。同时,论文给出欧几里德算法的相关证明。在以上研究的基础上,论文提出一种多项式处理算法,可以实现(2,1,m)卷积码多项式识别到(n,1,m)卷积码多项式识别的扩展。(2)基于MFC和C语言设计并实现一套卷积码编码及识别仿真软件,包括无误码(n,k,m)系统卷积码识别和有误码(n,1,m)卷积码识别两部分。每部分都包含数据生成和参数识别两个模块,其中识别算法可以选择欧几里德法或W-H算法。软件以界面形式呈现,易于操作和使用。经过测试,软件可以识别码长2-8、约束长度小于13、生成矩阵随机产生的(n,k,m)系统卷积码和(n,1,m)非系统卷积码。(3)研究和实现删余卷积码参数的盲识别方法。采用线性矩阵分析法识别码长和起点,在此基础上,用快速Walsh-Hadamard变换(FWHT)实现删余码校验多项式的识别。在识别校验多项式时,对一种部分Walsh-Hadamard变换法(PWHT)算法进行改进,修改求解过程,实现正确识别。根据删余码校验矩阵和生成矩阵的关系,论文详细描述删余码生成矩阵和删余模式的识别,给出方程组的建立方法,实现删余码的完整识别。(4)在实现卷积码参数盲识别的基础上,论文研究某通信系统中密码参数的盲识别算法,为信息截获提供必要条件。论文在介绍系统加密过程的基础上,对业务信道下密码参数的盲识别原理和实现流程进行详细论述,并将识别算法扩展到快速随路控制信道中,将两路数据结合并运用卷积码相关性质,提出一种密码参数的盲识别方法,并进行仿真验证。(5)在快速随路控制信道的发送端,数据经CRC校验、卷积码编码、交织、加扰、密码编码后,进行传输。信息截获的首要任务是密码参数的盲识别。在密码参数的识别过程中,结合有关参数,论文给出详细的实现过程,包括：校验矩阵和校验向量的计算、密钥器初始状态和会话密钥的计算等。在密钥器初始状态的求解过程中,论文采用为密钥器各寄存器设置编号的形式,解决寄存器初始状态求解过程中系数矩阵的建立问题；同时,论文提出一种新的算法迭代终止条件,通过求部分解向量结合方程验证的方式,提高计算速度。