中波隱藏通信前向解碼傳輸控制技術(shù)

楊慧智

（山東省聊城轉(zhuǎn)播臺，山東 聊城 252000）

0 引 言

信息技術(shù)不斷發(fā)展和完善，給人們在關(guān)聯(lián)通信、信息共享以及資源傳輸?shù)确矫鎺砹藰O大便利[1]。中波隱藏通信前向解碼的應(yīng)用范圍相對較廣，針對性強(qiáng)，通常針對特定的客戶與個體，且通信信道一般會經(jīng)過加密處理，如采用密碼或者識別處理，保護(hù)傳輸?shù)男畔⒓皵?shù)據(jù)[2]。隨著我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，日常生產(chǎn)生活的通信數(shù)據(jù)量逐年遞增，而定向傳輸控制單一的保護(hù)結(jié)構(gòu)已無法滿足實際的標(biāo)準(zhǔn)，信息安全問題頻發(fā)，甚至給人們帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和精神損失[3]。

因此，分析和研究中波隱藏通信前向解碼傳輸控制技術(shù)至關(guān)重要。中波通信指波長為100～1 000 m、頻率為300～3 000 kHz的電磁波進(jìn)行的無線電通信方式，搭配前向解碼技術(shù)的安全防護(hù)，確保傳輸數(shù)據(jù)信息的安全。即使攻擊者解密，短時間之內(nèi)也不會對信息造成破壞，從而達(dá)到隱藏通信的目的。目前，該技術(shù)的發(fā)展與升級推動通信行業(yè)邁入新的發(fā)展階段[4]。

1 設(shè)計隱藏通信解碼傳輸控制技術(shù)

1.1 基礎(chǔ)隱藏前向解碼預(yù)處理

在隱藏通信環(huán)境下，利用前向解碼保護(hù)通信數(shù)據(jù)，保障通信安全[5]。根據(jù)隱藏通信用戶的實際需求及標(biāo)準(zhǔn)，先要預(yù)處理基礎(chǔ)隱藏前向解碼。在控制系統(tǒng)中設(shè)定1個感應(yīng)裝置，形成傳輸終端接收數(shù)據(jù)流[6]。在控制結(jié)構(gòu)中接入1個通信加密程序，搭接前向解碼，獲取實時的隱藏信息，便于迅速識別處理，降低風(fēng)險。基礎(chǔ)隱藏前向解碼結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基礎(chǔ)隱藏前向解碼結(jié)構(gòu)

綜合圖1完成對基礎(chǔ)隱藏前向解碼結(jié)構(gòu)的設(shè)計與應(yīng)用。完成數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)獲取及識別后，設(shè)定解碼環(huán)境，與后期通信數(shù)據(jù)和信息的傳輸環(huán)境保持一致[7]。

控制程序上層數(shù)據(jù)包傳輸單元值的計算為

式中：D為上層數(shù)據(jù)包傳輸單元值；χ為總傳輸范圍；d為單向傳輸距離；f為隱藏傳輸范圍；I為傳輸次數(shù)。綜合上述測定，將最終得出的上層數(shù)據(jù)包傳輸單元值設(shè)定為基礎(chǔ)的隱藏通信前向解碼單元傳輸標(biāo)準(zhǔn)。分段設(shè)定前向解碼傳輸層級，并標(biāo)定實際的通信控制點位，為后續(xù)的傳輸控制工作奠定基礎(chǔ)[8]。

1.2 布設(shè)中波多維控制節(jié)點

與基礎(chǔ)性的控制節(jié)點不同，多維控制節(jié)點的覆蓋范圍相對廣泛，在中波隱藏通信技術(shù)的輔助下可以更加精準(zhǔn)地定位及控制前向解碼，縮短指令的實際執(zhí)行時間。設(shè)定中波的運(yùn)行頻率為375～2 500 kHz，構(gòu)建1個多層級和多目標(biāo)的控制結(jié)構(gòu)，根據(jù)通信解碼的傳輸方向設(shè)定初始的控制節(jié)點。結(jié)合基礎(chǔ)信息及數(shù)據(jù)測算初始控制距離，即

式中：U為初始控制距離；φ1和φ2分別為預(yù)設(shè)控制范圍和堆疊控制范圍；m為中波轉(zhuǎn)換偏差；β為控制次數(shù)。綜合上述測定得出的初始控制距離，設(shè)定基礎(chǔ)隱藏通信控制標(biāo)準(zhǔn)，建立3個節(jié)點控制層級，分別是基礎(chǔ)識別層級、二級覆蓋分類傳輸層級以及主控層級。針對中波的變動情況，設(shè)定節(jié)點的相關(guān)指標(biāo)參數(shù)。中波多維控制節(jié)點層級指標(biāo)參數(shù)設(shè)定如表1所示。

表1 中波多維控制節(jié)點層級指標(biāo)參數(shù)設(shè)定表

依據(jù)控制層級分類處理前向解碼，依據(jù)傳輸控制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定對應(yīng)數(shù)量的節(jié)點。各個節(jié)點的設(shè)定保持間距統(tǒng)一并進(jìn)行關(guān)聯(lián)控制，以縮小實際的控制范圍，加快前向解碼的傳輸控制精度。

1.3 設(shè)置多端口傳輸控制信道

根據(jù)部署的傳輸控制節(jié)點位置，設(shè)定并關(guān)聯(lián)相應(yīng)的傳輸控制信道。前向解碼的傳輸需搭配對應(yīng)的異常執(zhí)行指令處理，先在控制程序內(nèi)部設(shè)定隱藏通信協(xié)議，與周圍的節(jié)點形成關(guān)聯(lián)，并構(gòu)建通信接收端，設(shè)定端口有效參數(shù)。通信接收端口有效參數(shù)設(shè)定如表2所示。

表2 通信接收端口有效參數(shù)設(shè)定表

依據(jù)執(zhí)行端口的應(yīng)用需求及標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建多個傳輸控制指令，將所需設(shè)定的隱藏通信數(shù)據(jù)及信息轉(zhuǎn)換為前向碼，計算定向傳輸比為

式中：D為定向傳輸比；O為等項距離；μ為隱藏偏差；?為可控范圍。綜合測定的定向傳輸比，調(diào)整傳輸信道的內(nèi)置控制指令和執(zhí)行協(xié)議，以定向傳輸比設(shè)定信道的逆向傳輸標(biāo)準(zhǔn)，逐步生成重疊信道，并采用相同的信道排列設(shè)定，為后期前向解碼的傳輸?shù)於ɑA(chǔ)。

1.4 構(gòu)建中波無線隱藏通信前向解碼傳輸控制模型

根據(jù)前向解碼執(zhí)行傳輸情況，設(shè)定及調(diào)整中波保持在375～2 500 kHz。為增加傳輸控制效果及速度，將中波設(shè)定為多個隱藏波段設(shè)定在控制模型內(nèi)部，實現(xiàn)綜合傳輸控制處理。波段頻率分別設(shè)定為300～1 950 kHz、325～2 250 kHz以及 400～ 2 750 kHz。3個波段在對前向解碼傳輸控制過程中均需利用模型設(shè)定基礎(chǔ)性的控制目標(biāo)，并設(shè)定對應(yīng)的傳輸指令及協(xié)議，計算同步傳輸控制偏序集，即

式中：Q為同步傳輸控制偏序集；δ為有效控制范圍；?為傳輸距離；ξ為重合覆蓋控制區(qū)域；V為單向傳輸深度。根據(jù)得出的同步傳輸控制偏序集設(shè)定對應(yīng)的傳輸控制標(biāo)準(zhǔn)，布設(shè)在控制模型內(nèi)部，轉(zhuǎn)換3個波段前向解碼的傳輸目標(biāo)。

前向解碼在3個波段的轉(zhuǎn)換比例不同，需依據(jù)傳輸量的變化調(diào)整。利用控制節(jié)點識別傳輸內(nèi)容，逐步形成1個循環(huán)式的傳輸控制程序，與模型的執(zhí)行程序連接，通過無線控制協(xié)議標(biāo)記各控制節(jié)點，促使模型內(nèi)部的信道、接收端口以及前向解碼轉(zhuǎn)換程序等處于同一控制體系，再加上波段頻率的變動，增強(qiáng)模型整體的傳輸控制能力。

1.5 嵌入修正傳輸實現(xiàn)前向解碼控制處理

利用模型基礎(chǔ)性地傳輸前向解碼，但是解碼內(nèi)置數(shù)據(jù)和信息的保護(hù)存在問題。采用嵌入修正的方法調(diào)整控制區(qū)域，提高控制速率。前向解碼嵌入修正傳輸流程如圖2所示。

圖2 前向解碼嵌入修正傳輸流程

根據(jù)圖2完成前向解碼嵌入修正傳輸流程設(shè)計，將得出的控制處理結(jié)果依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嵌入修正，盡量降低存在的傳輸控制誤差，實現(xiàn)多維控制處理。

2 實 驗

分析及驗證中波隱藏通信前向解碼傳輸控制技術(shù)的應(yīng)用效果。為確保實驗結(jié)果的真實可靠，選定A通信網(wǎng)作為測試的主要對象。設(shè)定傳統(tǒng)數(shù)字信號處理（Digital Signal Processing，DSP）與現(xiàn)場可編程門陣列（Field-Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA）的高速光纖總線通信控制測試組、傳統(tǒng)區(qū)塊鏈隱蔽通信模型控制測試組以及設(shè)計的中波隱藏通信前線解碼控制測試組。分析對比測試結(jié)果，依據(jù)通信控制的需求及標(biāo)準(zhǔn)比照驗證，搭建相應(yīng)的測試環(huán)境。

2.1 實驗準(zhǔn)備

針對隱藏通信傳輸控制的需求及標(biāo)準(zhǔn)，搭建相對應(yīng)的測試環(huán)境。首先，設(shè)定前向解碼的傳輸基礎(chǔ)指標(biāo)數(shù)值，隱藏通信比設(shè)定為2.15，通信傳輸率需要達(dá)到85.5%，構(gòu)建1個路側(cè)單元（Road Side Unit，RSU）協(xié)同控制程序，關(guān)聯(lián)模型內(nèi)部的控制程序，采用光纖及無線通信裝置過渡處理傳輸?shù)闹胁皩?yīng)波段，并標(biāo)記出堆疊傳輸位置。在模型中構(gòu)建1個穩(wěn)定傳輸控制空間，利用動態(tài)化的執(zhí)行指令和協(xié)議歸類前向解碼，計算實際的信息隱藏容量，即

式中：Y為信息隱藏容量；r為無線通信覆蓋范圍；x為單向傳輸區(qū)域；e為傳輸控制次數(shù)；s為協(xié)同密鑰等效控制距離。綜合測定最終得出實際的信息隱藏容量，將其設(shè)定為單向通信傳輸容量標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)的控制工作奠定基礎(chǔ)，完成測試環(huán)境的搭建。

2.2 實驗過程及結(jié)果分析

綜合搭建的測試環(huán)境，結(jié)合實際前向解碼傳輸控制需求及標(biāo)準(zhǔn)，先選定A通信中的3條信道作為測試的主要位置，提取4組前向解碼進(jìn)行測定。在標(biāo)定的通信傳輸控制模型中部署對應(yīng)數(shù)量的節(jié)點，并調(diào)整標(biāo)定信道的傳輸控制指標(biāo)參數(shù)，針對不同的中波波段設(shè)定信息隱藏容量，分別為25.35 b/s、36.25 b/s以及42.15 b/s。依據(jù)順序定時傳輸4組前向解碼控制傳輸目標(biāo)，測算控制誤碼率為

式中：W為控制誤碼率；ψ為隱藏容量偏差；N為單向隱藏比；j為預(yù)設(shè)波段標(biāo)準(zhǔn)；g為傳輸總范圍。

綜合上述測定，對得出的結(jié)果分析驗證，如表3所示。

表3 測試結(jié)果對比分析表

綜合表3完成對測試結(jié)果的分析，對比FPGA和傳統(tǒng)DSP對應(yīng)的高速光纖總線通信控制測試組和傳統(tǒng)區(qū)塊鏈隱蔽通信模型控制測試組，設(shè)計的中波隱藏通信前線解碼控制測試得出的最終控制解碼率相對較低，對前向解碼的傳輸控制效果較好，誤差較小，傳輸控制程序明確，具有實際應(yīng)用價值。

3 結(jié) 論

與傳統(tǒng)的通信控制技術(shù)不同，中波隱藏通信的針對性與具體性更強(qiáng)，對傳輸數(shù)據(jù)的保護(hù)程度更高。它搭配前向解碼傳輸模式可以構(gòu)建1個更加靈活多變的通信控制結(jié)構(gòu)，在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下及時鎖定與壓縮通信內(nèi)容，有目的地多維隱藏機(jī)密通信數(shù)據(jù)及信息，使最終信息隱藏的形式更合理可靠，實現(xiàn)隱藏通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用，為后續(xù)通信控制技術(shù)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。