信道編碼的二維應(yīng)用及盲識(shí)別研究.pdf

1、在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信息在傳輸時(shí)會(huì)受到各種干擾從而發(fā)生差錯(cuò)，為了使信息在信道中盡可能的無失真?zhèn)鬏?，信道編碼技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。信道編碼技術(shù)通過對(duì)信息加冗、變換從而使其具有糾錯(cuò)功能，使得在信道傳輸過程中發(fā)生差錯(cuò)的信息序列得以恢復(fù)。信道編碼技術(shù)是現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)中的核心支柱技術(shù)之一，應(yīng)用于數(shù)字電視、無線局域網(wǎng)，在衛(wèi)星通信、3G移動(dòng)通信、深空通信等通信系統(tǒng)中也得到了廣泛的應(yīng)用，此外信道編碼還可以應(yīng)用在二維數(shù)字通信系統(tǒng)如數(shù)字水印系統(tǒng)中。
　　

2、當(dāng)前信道編碼在數(shù)字水印系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是分組碼以及二維交織，但是為了更進(jìn)一步提升水印系統(tǒng)抗突發(fā)錯(cuò)誤攻擊的魯棒性，還可以做進(jìn)一步研究和探索。
　　 此外，信道編碼中的獨(dú)特結(jié)構(gòu)在成就其優(yōu)異性能的同時(shí)也留下了可以對(duì)其進(jìn)行識(shí)別分析的特征。對(duì)信道編碼進(jìn)行識(shí)別分析，在智能通信、通信偵查領(lǐng)域以及網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗領(lǐng)域具有重要意義。當(dāng)前信道編碼參數(shù)的識(shí)別主要集中在卷積碼和卷積交織的盲識(shí)別，而分組碼參數(shù)的識(shí)別所采用的方法局限于線性矩陣分析法，通過分析，本文

3、指出這種方法存在不足，而當(dāng)前分組交織的識(shí)別也僅停留在交織長(zhǎng)度的識(shí)別上，而對(duì)于如何恢復(fù)分組交織內(nèi)部元素順序的研究當(dāng)前未有文獻(xiàn)涉及。
　　 本文重點(diǎn)研究了線性分組碼以及二維交織在數(shù)字水印系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及線性分組碼和分組交織的參數(shù)盲識(shí)別。論文的主要工作包括如下幾個(gè)方面:
　　 (1)介紹了信道編碼的基礎(chǔ)知識(shí)，具體介紹了BCH(Bose，Ray-Chaudhuri，Hocquenghem)碼、RS(Reed-Solomn)碼，

4、卷積碼的編碼和譯碼過程，以及分組交織和卷積交織的原理，同時(shí)介紹了離散余弦變換(DCT-Discrete Cosine Transform)域上的數(shù)字水印系統(tǒng)模型，以及水印系統(tǒng)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　 (2)針對(duì)數(shù)字水印系統(tǒng)抗突發(fā)錯(cuò)誤攻擊魯棒性弱的特點(diǎn)，提出了一種改進(jìn)后的二維交織算法，并將其與RS碼相結(jié)合應(yīng)用在數(shù)字水印系統(tǒng)中提升其抗突發(fā)錯(cuò)誤攻擊的能力。先研究了SP(Successive Packing)二維交織算法，并根據(jù)RS糾錯(cuò)碼

5、的特性提出一種改進(jìn)后的二維塊交織BSP(Block Successive Packing)算法，首先構(gòu)造出低階的SP交織矩陣，然后根據(jù)RS碼每個(gè)碼字分量的長(zhǎng)度構(gòu)造出單位塊矩陣，將單位塊矩陣按照低階SP交織矩陣內(nèi)元素的順序排列構(gòu)造出BSP交織矩陣。研究表明，改進(jìn)后的BSP二維交織與RS糾錯(cuò)碼相結(jié)合在二維空間上的抗突發(fā)錯(cuò)誤的能力要優(yōu)于相同碼率的BCH碼加SP二維交織，將其應(yīng)用于水印系統(tǒng)能明顯提升水印抗剪切攻擊的魯棒性。
　　 (3)

6、針對(duì)線性分組碼參數(shù)盲識(shí)別容錯(cuò)性能較差，以及在低誤比特率且同步情況下利用分析矩陣秩虧法識(shí)別碼長(zhǎng)存在不足的問題，提出了一種基于二元高斯列消元法的分組碼參數(shù)盲識(shí)別方法。首先將截獲到的數(shù)據(jù)橫向放入到分析矩陣，然后對(duì)分析矩陣的列進(jìn)行二元域高斯消元，并計(jì)算每列所含“1”的比率值，再對(duì)所有比率值求均值和方差，在低誤比特率且同步的情況下利用均值差值可確定碼長(zhǎng)，而在誤比特率較高且不同步的情況下，則需利用方差差值來確定碼長(zhǎng)。研究表明，該方法與以往的矩陣模型

7、識(shí)別方法相比容錯(cuò)性能較好，計(jì)算量較低，且適用于各種碼率的線性分組碼的碼長(zhǎng)和同步識(shí)別。另外本文還初步研究了卷積碼的盲識(shí)別方法，對(duì)識(shí)別1/2碼率卷積碼的歐幾里得算法的步驟進(jìn)行詳細(xì)描述。
　　 (4)針對(duì)當(dāng)前分組交織識(shí)別問題中具體交織順序識(shí)別困難的情況，在交織的對(duì)象為RS碼以及分組交織長(zhǎng)度已識(shí)別出的情況下，提出了一種矩陣匹配法對(duì)每個(gè)RS碼字內(nèi)的碼字分量的交織順序進(jìn)行識(shí)別。首先將RS碼字逐行放入列數(shù)為交織長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)矩陣中，根據(jù)相同RS碼

8、字內(nèi)的碼字分量線性相關(guān)的原理，從數(shù)據(jù)矩陣中分別篩選出完整碼字分量相關(guān)列，然后利用RS碼生成矩陣產(chǎn)生出碼字分量全異的RS碼字及其循環(huán)碼字，并將其構(gòu)造成參照矩陣，再?gòu)耐暾a字分量相關(guān)列中提取出與參照矩陣行碼字分量相同但排列各異的行構(gòu)成交織后矩陣，將交織后矩陣的每一行與參照矩陣的每一行進(jìn)行匹配，從而識(shí)別出每個(gè)RS碼字內(nèi)的碼字分量交織順序。研究表明，該算法計(jì)算量少，能有效地盲識(shí)別出RS碼的碼字內(nèi)交織順序。
　　 論文研究了信道編碼在數(shù)字