[發明專利]基于碼重分布的自同步擾碼盲識別方法

有效

• 申請號: 201210143187.1
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN102710282A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 廖紅舒;袁葉;甘露;李立萍;李萬春
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B1/7073
• 分類號: H04B1/7073
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 李明光

技術領域

本發明涉及數字通信技術，特別涉及自同步擾碼的盲識別技術。

背景技術

實際數字通信過程中，系統往往受到待傳送信息序列統計特性的影響。一方面傳輸信息比特不一定是隨機的，可能出現連續的0或連續的1，導致無法提供足夠的定時信息；另一方面，在對輸入信號進行調制時，由于沒有正確的調制信號或調制信號周期較短，調制器輸出端將得到高能量的離散譜，離散譜線會導致功率譜的不平坦性，進而使得共用頻段其他業務的抗干擾能力較大幅度地下降。因此，需要對信源編碼后的數據進行隨機化處理，改變數據序列原有的統計特性，使之變為偽隨機序列，這種“隨機化”處理即為擾碼。擾碼不但能改善位定時恢復的質量，還使得信號頻譜彌散而穩恒，從而改善幀同步等子系統的性能。此外，擾碼作為流密碼的基本形式，還對傳輸的信息進行了加密保護。

在現代數字通信領域中，接收端從傳輸信道中接收到通信信號，經過解調、解交織、解信道編碼之后，還需要進行解擾才能得到信源編碼后的序列，從而恢復原始信息。因此，對擾碼盲識別技術進行深入細致的研究，在智能通信和非合作通信等眾多領域都有著重要的理論意義和實用價值。

根據擾碼序列與用于加擾的偽隨機序列獨立與否，擾碼分為自同步擾碼和同步擾碼。自同步擾碼具有的無需同步、資源利用率高以及抗攻擊性等特點使自同步擾碼在數據加擾中經常被采用。對于自同步擾碼，接收端解擾時，解擾序列只與輸入的擾碼序列有關，傳輸開始時或是出現傳輸錯誤之后，解擾器可能與加擾器不處于相同的狀態，而在無錯誤L比特（L是LFSR的級數）后，解擾器與加擾器就可以處于相同的狀態，也就是說，接收端可以從任何時刻開始解擾。因此，自同步擾碼的盲識別，就是根據截獲的擾碼序列，確定加擾器使用的LFSR的反饋多項式（又稱擾碼多項式或生成多項式），不需要重構LFSR的初態。

目前國內外在自同步擾碼盲識別分析技術方面的研究成果較少，現有的自同步擾碼盲識別方法主要分為兩大類：一是將自同步擾碼識別問題歸結為有限域上某個低次多元代數方程組的求解問題，即代數方法；另一類是利用加擾前后數據序列的內在統計特性進行分析，即統計方法。

（一）代數方法

1、BM算法

在已知擾碼器輸入和相應輸出時，自同步擾碼的識別問題退化為LFSR的綜合問題，利用BM算法求解關鍵方程可以根據很少的數據量得到擾碼多項式；當截獲的擾碼序列是周期序列時，即使不知道擾碼器的輸入也可以利用BM算法得到擾碼序列的最小多項式，通過對所得最小多項式進行因式分解，然后根據擾碼序列周期或本原多項式的輔助判斷得到擾碼器的生成多項式。顯然BM算法所要求的這兩種前提條件，在非合作情況下都是不太現實的。

2、Walsh-Hadamard分析法

根據線性移位寄存器的迭代關系，利用截獲的自同步擾碼序列可以列出一組二元域上的含錯方程。Walsh-Hadamard分析法就是根據二元域上方程組的解與Hadamard編號Walsh矩陣之間的關系，將二元域上含錯方程組的求解問題轉化為Walsh-Hadamard變換譜系數的計算。用Walsh-Hadamard分析法實現自同步擾碼的盲識別需要已知擾碼多項式的階數，并且該方法的計算量隨著擾碼級數的增大而呈指數增長，對于階數較高的情況實現起來難度很大。

（二）統計方法

1、征服相關攻擊法

將流密碼的分別征服攻擊算法引入自同步擾碼的盲識別中，即為征服攻擊法，算法利用可能的多項式對截獲的自同步擾碼序列解擾，再利用相同的多項式作為擾碼多項式對解擾的結果進行自同步加擾，根據新產生的密文序列與原始擾碼序列的相關度的大小來判斷擾碼多項式，算法計算復雜門限設置困難，對擾碼多項式的階數和項數的限制很大。

2、M.Cluzeau分析法

M.Cluzeau法按照可能的多項式對應的抽頭位置間隔對截獲的自同步擾碼序列抽取并模二和得到新的二元序列，再利用新序列構造一個服從高斯分布的隨機變量，進而把自同步擾碼盲識別問題轉化為該隨機變量的二元假設檢驗問題，門限判定減小了搜索量，但門限的設置需要準確地知道信源的0、1比例，這在非合作通信中是極其困難的。

如何從截獲的傳輸序列中有效地識別出自同步擾碼的生成多項式，是恢復原始信息數據的關鍵，現有的方法都需要已知信源不平衡度或擾碼級數這些先驗知識，導致在實際應用中具有很大的局限性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種不需要信源不平衡度和擾碼級數等先驗知識，僅利用截獲的自同步擾碼序列估計出擾碼多項式的方法。