多用户MIMO-OFDM的多维协同安全策略

将高级加密标准(advanced encryption standard,AES)和通信纠错领域性能优的低密度奇偶校验码(low density parity check code,LDPC)相结合,考虑了多用户应用场景,设计了一种为多输入多输出-正交频分复用(multiple-input multiple-output-orthogonal frequency division multiplexing, MIMO-OFDM)系统所用的协同安全策略。此方案采用了分组长度为256 bit的6轮加密LDPC纠错密码,采用宽轨迹策略的分组密码,密钥由128 bit AES密钥和LDPC校验矩阵组成。并且分析了LDPC纠错密码的在特定的离散余弦变换MIMO-OFDM系统中的安全性能和纠错能力,通过仿真可知该策略不但保证多用户的传输性能,还具有一定的安全性能和纠错性能。     

一种AES算法的FPGA设计与快速实现

针对AES算法特点,提出一种适于FPGA实现的改进的快速AES算法。本方案采用轮内流水线结构和密钥并行处理,ECB操作模式,并且可在一块芯片上同时支持128、192、256bit三种密钥长度,因而在占用相对较少的逻辑资源下提高了系统吞吐率,并且极大的增强了其安全性和使用周期。通过优化的逻辑层次和时序设计,较好地解决了并行处理中的子密钥与轮函数的时序节拍与控制关系,给出了仿真图。实验结果表明该设计相比其他一些设计具有更高性能。     

基于A-GCDP困难性的矩阵同态加密方案

安全有效的矩阵同态加密方案在云计算环境中有着重要的应用.已有的矩阵同态加密方案密钥生成过程繁琐且加解密机制不够灵活,使得其应用范围受到很大限制.针对这些问题,在A-GCDP困难性假设的基础上,构造了一个新的矩阵同态加密方案,并通过将方案的安全性归约为求A-GCDP/问题,来征明方案是安全的.与同类方案相比,新方案的密钥生成过程简单,密钥长度短,加解密速度快且加密机制较为灵活,不仅满足矩阵同态,还满足矩阵内部元素运算的同态,同时一对密钥可以对任意维数的矩阵进行加密.仿真实验进一步验证了新方案具有较好的加解密性能,是一个实用的矩阵同态加密方案.     

准循环LDPC好码设计

现有准循环(QC)LDPC码的设计未考虑避免短环问题与校验矩阵的行相关问题.第一个问题使准循环LDPC码的误码率性能远低于随机LDPC码,第二个问题使得构造生成矩阵非常困难.为解决第一个问题,提出避免短环的准循环LDPC码的设计约束条件,根据四、六环检验结果调整校验矩阵中循环子矩阵的维数和移位因子.为解决第二个问题,提出一种不规则准循环LDPC码的设计方法,该方法将校验矩阵中的特定位置的子矩阵用零矩阵和循环矩阵置换,获得一非奇异方阵,用于构造生成矩阵.虽然在校验矩阵中采用双对角线子矩阵可解决校验矩阵的行相关问题,但是会产生低码重的码字,导致误码率性能不能随码长增加而提高.计算机仿真结果表明,设计的准循环LDPC码具有良好的误码率性能.     

从π-旋转LDPC码到Q-矩阵LDPC码的演进

介绍了基于π 旋转矩阵的低密度奇偶校验码(LDPC码)的构造方法,对π 旋转矩阵进行了研究和改造,对其约束条件进行加强,在此基础上定义了Q 矩阵,并提出Q 矩阵LDPC码的构造方法。Q 矩阵是约束满足问题的解,具有快速搜索算法,并能用循环移位的方法获得Q 矩阵集。利用Q 矩阵能快速灵活地构造不含4线循环的大型稀疏奇偶校验矩阵,从而生成LDPC码。提出的编码器设计基本思想是按照有利于LDPC码的构成及其电路设计的方式将奇偶校验矩阵H分解成两个子矩阵,通过对H的分解与重构运算直接构成码字。由于不需生成矩阵G,使LDPC码编码器的实现代价大幅度的降低。     

基于蔡氏电路和压缩感知的图像压缩加密方法

针对当前信号采集传输高效性和安全性的实际需求, 提出了基于蔡氏电路和压缩感知的图像压缩加密方法。首先利用SHA-256算法生成原始信号的消息摘要; 其次利用摘要生成蔡氏电路的初始值; 再次利用蔡氏电路生成的混沌模拟信号经过8位量化采集和数字移位差分生成伪随机序列, 从而构建出混沌观测矩阵并对信号进行压缩采样; 最后将压缩后的信号通过生成的伪随机序列进行置乱加密和灰度加密, 生成压缩加密后的信号。实验结果表明, 该方法生成的混沌观测矩阵性能优于传统的随机观测矩阵, 同时能够有效提高信号的传输效率及安全性。     

基于SPW的LDPC码的仿真实现

在通信系统设计中，采用先进的仿真工具进行系统建模和仿真，已经成为复杂系统设计必不可少的环节。SPW是一个先进的通信系统建模、仿真工具，它具有非常灵活的自定义模块能力。LDPC码是近来出现的一种高效纠错编码，具有比turbo码更强的纠错能力。在介绍了LDPC码原理的基础上，将LDPC码封装为自定义模块，并在SPW环境中仿真了LDPC在AWGN信道和Rayleigh衰落信道下的性能，得到了预期的结果。     

基于三维混沌猫映射图像加密算法的改进

针对基于三维混沌猫映射的图像钥加密算法,提出了一种有效的改进算法。该算法使用随机扫描进行加密预处理,并在扩散过程和密钥产生器中分别使用双密钥和组密钥的方式,而且采用混沌物理量进一步衡量该加密系统的性能。仿真结果表明,该方法具有高置乱程度、良好的扩散性能和足够大的密钥空间,可获得足够高的安全性,不仅能抵抗差分攻击、选择明文攻击、统计攻击等,而且取得了复杂度和速度的良好折中,适合应用于实时的按安全级别加密的网络图像加密中。     

基于IBC策略驱动的组播内容分发方案

针对内容分发应用中的组播加密方案和多接收者加密方案所存在的动态组密钥管理复杂、计算和通信代价高等问题,分析了内容分发系统的典型安全需求,采用基于身份密码学提出了一种新的面向群组的安全内容分发系统模型与方案,经安全性与性能分析表明,方案满足接收方访问控制、发送方鉴别与防抵赖、策略加密等安全要求。将发送方的计算和通信代价降为O(1),同时具有密钥管理简单、组密钥更新开销小和易于实现等特点,能方便地应用于商业的组播内容分发系统。     

多进制准循环LDPC码满秩校验矩阵构造及系统编码

提出了一种多进制准循环低密度奇偶校验（low-density parity-check, LDPC）码满秩校验矩阵的构造方法。该方法基于循环置换方阵,利用随机掩蔽的方法构造出满秩校验矩阵,从而得到具有循环阵形式的系统生成矩阵,并设计出具有线性复杂度的串行和并行多进制LDPC码编码器。仿真结果表明,由此构造出的规则和非规则多进制准循环LDPC码相比于掩蔽前的码字取得了更为优越的误码和收敛性能。     

一种增加纵向校验的LDPC码方法及其性能研究

基于LDPC码在译码和差错平底区域的一些特殊性质,提出了一种为GF(2)域上的LDPC码已编码码字增加纵向校验码字的方法。在阐述此方法的基础上,给出了此算法的电路结构,并着重从理论分析了其性能。最后通过仿真,表明随着LDPC码译码错误率的减小而其整体译码错误率成指数形式减小,由此,能有效降低原LDPC码的错误平底。     

基于LDPC码与星座旋转准正交STBC的级联编译码方法

在4×4多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统中,为了同时达到全分集增益和全速率数据传输,进而达到降低系统误码率及提高系统可靠性的要求,提出将低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码与基于星座旋转的准正交空时分组码级联的编码方案,并找出了在全数据传输速率的前提下能够获得满分集增益的最优旋转角度。仿真结果表明,该级联编码方案误码率低于传统的LDPC编码与空时分组码级联的编码方案,在误码率为10^-5的情况下,比LDPC码与正交空时分组码级联的编码方案有8 dB左右的增益。     

跳频抗干扰通信系统中LDPC码的编码优化设计

为进一步提升低密度奇偶校验(low-density parity-check, LDPC)编码跳频通信系统抗干扰能力, 提出一种对抗部分频带干扰样式的LDPC编码构造方法。首先针对不同干扰因子参数优化了LDPC码字在干扰环境下的度分布序列, 然后通过基于渐进边增长和近似环外信息算法构造基矩阵, 最后采用改进部分分割移位系数矩阵扩展得到校验矩阵, 并结合不等差错保护特性应用到信息位的干扰保护上。该构造方法兼顾优化的度分布和准循环结构。仿真结果表明, 所构造的码字性能良好, 相同条件下, 抗干扰性能优于现行主流类型码字的抗干扰性能。     

Construction of protograph LDPC codes with circular generator matrices

The application of protograph low density parity check(LDPC) codes involves the encoding complexity problem.Since the generator matrices are dense,and if the positions of "1" s are irregularity,the encoder needs to store every "1" of the generator matrices by using huge chip area.In order to solve this problem,we need to design the protograph LDPC codes with circular generator matrices.A theorem concerning the circulating property of generator matrices of nonsingular protograph LDPC codes is proposed.The circulating property of generator matrix of nonsingular protograph LDPC codes can be obtained from the corresponding quasi-cyclic parity check matrix.This paper gives a scheme of constructing protograph LDPC codes with circulating generator matrices,and it reveals that the fast encoding algorithm of protograph LDPC codes has lower encoding complexity under the condition of the proposed theorem.Simulation results in additive white Gaussian noise(AWGN) channels show that the bit error rate(BER) performance of the designed codes based on the proposed theorem is much better than that of GB20600 LDPC codes and Tanner LDPC codes.     

Construction of time-frequency codes based on protograph LDPC codes in OFDM communication systems

This paper proposes a scheme to construct timefrequency codes based on protograph low density parity check (LDPC) codes in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) communication systems.This approach synthesizes two techniques:protograph LDPC codes and OFDM.One symbol of encoded information by protograph LDPC codes corresponds to one subcarrier,namely the length of encoded information equals to the number of subcarriers.The design of good protograph LDPC codes with short lengths is given,and the proposed protograph LDPC codes can be of fast encoding,which can reduce the encoding complexity and simplify encoder hardware implementation.The proposed approach provides a higher coding gain in the Rayleigh fading channel.The simulation results in the Rayleigh fading channel show that the bit error rate(BER) performance of the proposed time-frequency codes is as good as random LDPC-OFDM codes and is better than Tanner LDPC-OFDM codes under the condition of different fading coefficients.     

基于LDPC自适应编码调制的图像传输性能

研究了基于LDPC码的自适应编码调制技术及其在慢衰落无线信道图像传输中的应用,分析了确定最优信噪比转换门限集合的最小均方误差非线性曲线拟合法,进而得到基于LDPC码的自适应编码调制系统的最大平均吞吐量性能。仿真结果表明,在慢衰落无线信道图像传输中,系统能获得满意的图像传输质量和很高的频谱利用率。     

基于WBP-CNN算法的LDPC译码

针对低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码在相关噪声条件下译码误比特率上升的问题,结合传统译码算法与卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)设计了新的译码器。该译码器在置信传播(belief propagation, BP)算法中引入加权比特翻转(weighted bit-flipping, WBF)算法,生成加权BP(weighted BP,WBP)结构以解决码字临界处误比特率较高的问题。然后通过CNN降低噪声,在WBP和CNN之间迭代处理接收信号,使信号估计值不断逼近真实值以降低相关噪声的影响。通过仿真发现,与BP算法相比,所提算法能够有效降低相关噪声条件下LDPC译码的误比特率。     

基于WBP-CNN算法的LDPC译码

针对低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码在相关噪声条件下译码误比特率上升的问题,结合传统译码算法与卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)设计了新的译码器。该译码器在置信传播(belief propagation, BP)算法中引入加权比特翻转(weighted bit-flipping, WBF)算法,生成加权BP(weighted BP,WBP)结构以解决码字临界处误比特率较高的问题。然后通过CNN降低噪声,在WBP和CNN之间迭代处理接收信号,使信号估计值不断逼近真实值以降低相关噪声的影响。通过仿真发现,与BP算法相比,所提算法能够有效降低相关噪声条件下LDPC译码的误比特率。     

基于星座成形的高谱效编码调制方案

针对规则正交幅度调制星座在高阶调制系统中产生的成形损失问题，研究比较了概率成形和几何成形方案。通过平均互信息的分析，从理论上表明概率成形可以获得更好的成形增益。在相同谱效、相同误帧率的条件下，概率成形相比几何成形需要的信噪比更低。编码方面，相比二元低密度奇偶校验(low-density parity-check，LDPC)码，多元LDPC码可以获得编码增益。仿真结果表明，基于星座成形的高谱效编码调制方案是有效的，适用于未来移动通信系统超高可靠性的要求。