基于QC-LDPC与符号扩频相结合的OFDM系统隐蔽通信方案研究

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隐蔽通信作为解决无线通信安全问题的新兴技术,不仅能够隐藏传输的秘密信息,更能隐藏通信过程,因此成为近几年无线通信安全的热点研究问题。国外针对隐蔽通信的研究侧重于一定假设下的理论性能分析,对系统的实用性研究相对较少;国内的研究方向倾向于隐蔽通信算法设计,通过设计低检测码序列达到降低系统被检测概率的目的,虽然具有一定的实际应用意义,但缺乏相应的理论支撑。因此,研究既具有理论依据又具有较好可实现性的隐蔽通信系统方案,具有重要的理论意义和实用价值。本文首先设计了一种符号扩频算法,并将其和OFDM调制相结合,提出了一种基于符号扩频的OFDM系统方案。通过仿真和理论分析,证明了该系统在OFDM子载波数受限时,能够获得更高的扩频增益,进而有效降低发射信号的功率谱密度,增强了系统的隐蔽性。其次,基于平方根定理模型在实用化进程中所存在的问题,构建了一种基于QC-LDPC与符号扩频相结合的OFDM系统隐蔽通信模型。在此基础上,通过理论和仿真分析方法,分别证明了该模型射频信号的类高斯特性、系统的低检测概率特性以及低信噪比下的可靠通信性能,并提出一种衡量系统隐蔽性的信噪比约束条件。最后,为了得到该模型的最佳参数配置,分别在不同码率、扩频因子、星座映射等参数下对系统隐蔽性能进行了仿真分析,并基于所推导的信噪比约束条件,得到了最佳参数配置:OFDM子载波数N=576,(2304,1152)QC-LDPC编码,16QAM星座映射,扩频因子fb为576,Log-BP译码迭代次数阈值为10。在该参数下,可以实现Bob误码率低于10-5,并且监听者Willie的总错误检测概率大于0.95,同时隐蔽速率可达8.68×10-4bit/Nb,能够获得良好的系统性能。
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