基于卫星通信系统的多元RC-LDPC信息安全传输算法

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2021.02.007

东北大学学报（自然科学版） ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (2): 196-200.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.02.007

基于卫星通信系统的多元RC-LDPC信息安全传输算法

刘军¹，张立立¹，姜向宏²，张永芳¹

(1. 东北大学计算机科学与工程学院，辽宁沈阳110169; 2. 湖北工业大学工程技术学院，湖北武汉430068)

收稿日期:2020-05-07 修回日期:2020-05-07 接受日期:2020-05-07 发布日期:2021-03-05
通讯作者: 刘军
作者简介:刘军(1969-)，男，辽宁沈阳人，东北大学副教授.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61671141，61501038).

Non-binary RC-LDPC Information Security Transmission Algorithm Based on Satellite Communication System

LIU Jun¹ ， ZHANG Li-li¹， JIANG Xiang-hong²， ZHANG Yong-fang¹

1. School of Computer Science & Engineering， Northeastern University， Shenyang 110169， China; 2. Engineering and Technology College， Hubei University of Technology， Wuhan 430068， China.

Received:2020-05-07 Revised:2020-05-07 Accepted:2020-05-07 Published:2021-03-05
Contact: ZHANG Li-li
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摘要/Abstract

摘要： 基于卫星通信的信息传输极易通过无线信道被非法接收，导致信息泄露，因此本文在现有物理层安全研究的基础上，提出一种多元速率兼容低密度奇偶校验(rate compatible low density parity check，RC-LDPC)码的星地信道编码方法，并应用在自适应调制编码(adaptive modulation coding，AMC)系统上.利用信道状态信息将私密信息隐藏在删除位置，通过缩小安全间隙，提高合法接收误码曲线的下降速率，保证信息的安全性.利用NI USRP与LabVIEW搭建的平台对本文提出的算法进行仿真分析，结果表明，算法能够保证接收端正确接收，窃听端误码率达0.5左右，保证了信息安全传输.

关键词: 卫星通信系统;RC-LDPC;打孔算法;缩短算法;自适应调制编码

Abstract: It is easy for signal transmission based on satellite communication to be received illegally through wireless channels， leading to information leakage. Therefore， we propose a non-binary RC-LDPC(rate compatible low density parity check) encoding method for satellite channel based on the existing physical layer security research， and apply the method to the AMC system.The algorithm uses channel state information to secrete the private information in the deleted position. By narrowing the gap of safety， the proposed method elevates the drop rate of error curve of the legal receiver to ensure information security. The algorithm was simulated and analyzed based on NI USRP and LabVIEW. The simulation results show that the proposed algorithm can guarantee the receiver to receive correctly and the bit error rate of eavesdropper up to about 0.5， ensuring the safe transmission of information.

Key words: satellite communication system; RC-LDPC (rate compatible low density parity check); punching algorithm; shortening algorithm; adaptive modulation coding

中图分类号:

TP393

刘军，张立立，姜向宏，张永芳. 基于卫星通信系统的多元RC-LDPC信息安全传输算法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(2): 196-200.

LIU Jun ， ZHANG Li-li， JIANG Xiang-hong， ZHANG Yong-fang. Non-binary RC-LDPC Information Security Transmission Algorithm Based on Satellite Communication System[J]. Journal of Northeastern University(Natural Science), 2021, 42(2): 196-200.

参考文献

[1]Yazdani M R，BanihashemiA H.On construction of rate-compatible low-density parity-check codes［J］.IEEE Communications Letters，2004，8(3):159-161.
[2]Mitchell D G M，Lentmaier M，Pusane A E，et al.Randomly punctured LDPC codes［J］.IEEE Journal on Selected Areas in Communications，2016，34(2):408-421.
[3]Lin C L，Tu S W，Chen C L，et al.An efficient decoder architecture for nonbinary LDPC codes with extended Min-Sum algorithm［J］.IEEE Transactions on Circuits & Systems II:Express Briefs，2016，63(9):863-867.
[4]Chung S Y，Forney G D，Richardson T J，et al.On the design of low-density parity-check codes within 0.0045 dB of the Shannon limit［J］.IEEE Communications Letters，2001，5(2):58-60.
[5]Ha J，Kim J，Mclaughlin S W.Rate-compatible puncturing of low-density parity-check codes［J］.IEEE Transactions on Information Theory，2015，50(11):2824-2836.
[6]Bocherer G，Steiner F，Schulte P.Bandwidth efficient and rate-matched low-density parity-check coded modulation［J］.IEEE Transactions on Communications，2015，63(12):4651-4665.
[7]Chen X，Xie M X，Liu H B.An RC-LDPC coded adaptive cooperative communication scheme based on the mutual information model［C］// 15th IEEE International Conference on Communication Technology.Guilin，2013:615-619.
[8]Mu L W，Liu Z Y，Fang Y.Construction of time-invariant rate-compatible-low-density parity-check convolutional codes［J］.IET Communications，2016，10( 9):1021-1026.
[9]Taieb M H，Chouinard J Y.Enhancing secrecy of the Gaussian wiretap channel using rate compatible LDPC codes with error amplification［C］// IEEE 14th Canadian Workshop on Information Theory.St.John’s，NL，2015:41-45.
[10]周林，白宝明，邵军虎，等.多元LDPC码的速率兼容技术研究［J］.西安电子科技大学学报(自然科学版)，2011，38(1):147-152.( Zhou Lin，Bai Bao-ming，Shao Jun-hu，et al.On nonbinary rate-compatible LDPC codes［J］.Journal of Xidian University(Natural Science)，2011，38(1):147-152.)
[11]Ha J，Kim J，Klinc D，et al.Rate-compatible punctured low-density parity-check codes with short block lengths［J］. IEEE Transactions on Information Theory，2006，52(2):728-738.

[1]	张露文，刘洪娟. 考虑防护和隔离的传染病传播建模与分析[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2023, 44(4): 486-494.
[2]	李贞妮, 李晶皎, 王骄, 杨丹. 基于FPGA的2D-Torus片上网络无死锁路由算法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(1): 1-6.
[3]	刘振宇，宋晓莹. 一种可用于分类型属性数据的多变量决策树算法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(11): 1521-1527.
[4]	曾荣飞，张德永，王兴伟，黄敏. 一种面向IPv6的定制化路由备份机制[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(10): 1369-1376.
[5]	赵海，郑春阳，王进法，司帅宗. 面向蓄意攻击的网络异常检测方法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(10): 1376-1381.
[6]	井元伟，亓雪蕾，申金栋，井江山. TCP/AWM网络系统的H_∞拥塞跟踪控制[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(10): 1388-1393.
[7]	曾荣飞，高原，王兴伟，张榜. SDN中DDoS攻击的高效联合检测和防御机制[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(9): 1217-1222.
[8]	姚巍，赵海，朱剑，陈香伊. 基于traceroute的多特征子网发现与分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(8): 1075-1082.
[9]	杨望，江咏涵，张三峰. 基于网页结构与语言特征的垃圾网页链接检测方法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(8): 1091-1096.
[10]	李贞妮，王骄，李晶皎，王泽坤. 一种新的基于FPGA的立体图像差异性算法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(6): 778-783.
[11]	姜旭艳，严锦立，全巍，孙志刚. SSA:一种面向CQF模型的TSN资源调度算法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(6): 784-791.
[12]	武刚，吴成东. 基于半定规划的无线传感器网络节点定位算法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(10): 1381-1385.
[13]	井元伟，李赞华，刘婷. 一类TCP网络系统的Minimax拥塞控制[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(8): 1065-1069.
[14]	茹敬雨，贾子熙，吴成东. 一种基于阳光的运动轨迹简化算法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(8): 1070-1075.
[15]	叶正旺，温涛，刘振宇，付崇国. 基于信任模型的WSNs安全数据融合算法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(6): 789-794.

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Non-binary RC-LDPC Information Security Transmission Algorithm Based on Satellite Communication System

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