周雪倩，余訓(xùn)健，吳曉富

(南京郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院，江蘇 南京 210003)

兩種寄生認(rèn)知無(wú)線電物理層認(rèn)證方案對(duì)比

周雪倩，余訓(xùn)健，吳曉富

(南京郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院，江蘇 南京 210003)

為獲得有效可行和可靠的認(rèn)知無(wú)線電認(rèn)證方法并將其應(yīng)用于實(shí)際工程中，分別進(jìn)行了基于寄生調(diào)制和寄生糾錯(cuò)編碼的寄生認(rèn)知無(wú)線電(CR)物理層安全認(rèn)證方案的對(duì)比分析研究。為提高兩種寄生認(rèn)知無(wú)線電物理層認(rèn)證方案對(duì)比分析的可靠性和效率，提出了一種新的編碼方法。該方法在對(duì)認(rèn)證標(biāo)簽進(jìn)行低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC)編碼的基礎(chǔ)上，在認(rèn)證標(biāo)簽中嵌入LDPC碼字。為驗(yàn)證所提出方法的有效性和可行性，與里所碼(RS)編碼方法進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。圍繞誤碼率與認(rèn)證標(biāo)簽傳輸速率兩個(gè)性能參數(shù)，進(jìn)行了寄生調(diào)制與寄生編碼兩種方案的對(duì)比實(shí)驗(yàn)與分析。仿真分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的LDPC編碼方法在性能上比RS編碼更為優(yōu)越，且在同一誤碼率與信噪比的條件下，嵌入QPSK信號(hào)的認(rèn)證標(biāo)簽傳輸時(shí)間顯著低于嵌入編碼傳輸所需時(shí)間，可見寄生調(diào)制方案要優(yōu)于寄生糾錯(cuò)編碼方案。

認(rèn)知無(wú)線電；QPSK；糾錯(cuò)編碼；傳輸速率

1 概 述

在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的頻譜分配[1]，認(rèn)知用戶以機(jī)會(huì)接入方式使用授權(quán)頻譜[2]，而且不能對(duì)主用戶產(chǎn)生干擾，頻譜感知就成為認(rèn)知無(wú)線電必備的基本功能[3]。所謂感知就是在無(wú)線電信號(hào)的時(shí)域、頻域和空域多維空間，對(duì)主用戶頻段不斷地進(jìn)行頻譜檢測(cè)，檢測(cè)這些頻段內(nèi)主用戶是否工作，從而得知頻譜的使用情況[4]。如果某頻段未被主用戶使用，則稱該頻段為頻譜空穴，認(rèn)知用戶可以臨時(shí)使用。頻譜感知的目的就是發(fā)現(xiàn)頻譜空穴，準(zhǔn)確區(qū)分主用戶信號(hào)和認(rèn)知用戶信號(hào)[5-8]。在基于能量檢測(cè)的頻譜感知方案中，主要以信號(hào)的能量來(lái)檢測(cè)有無(wú)信號(hào)出現(xiàn)，未超過(guò)頻譜空穴檢測(cè)閾值的頻段即是頻譜空穴，超過(guò)頻譜空穴檢測(cè)閾值的信號(hào)需區(qū)分是主用戶信號(hào)，還是認(rèn)知用戶信號(hào)。該體制為惡意干擾提供了機(jī)會(huì)[9]?，F(xiàn)有認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中使用能量檢測(cè)，建立用戶身份鑒別模型。在該模型中，一個(gè)認(rèn)知用戶能夠識(shí)別其他認(rèn)知用戶的信號(hào)，把非認(rèn)知用戶信號(hào)均視為主用戶信號(hào)。即當(dāng)認(rèn)知用戶檢測(cè)到一個(gè)它能識(shí)別的信號(hào)時(shí)，將此信號(hào)假設(shè)為來(lái)自另一個(gè)認(rèn)知用戶。反之，該認(rèn)知用戶將認(rèn)為所檢測(cè)到的信號(hào)來(lái)自主用戶[10]。在這種模型中，一個(gè)自私的認(rèn)知用戶(一個(gè)攻擊者)很容易侵入頻譜感知過(guò)程，占有信道[11]。例如，攻擊者能夠通過(guò)在授權(quán)頻段上發(fā)送認(rèn)知用戶無(wú)法識(shí)別的信號(hào)達(dá)到冒充主用戶，阻止其他認(rèn)知用戶接入這個(gè)頻帶的目的。甚至諸多的無(wú)惡意干擾也會(huì)占有頻譜，而被認(rèn)為是主用戶信號(hào)[12]。

由于以上因素，主用戶身份識(shí)別在認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)中非常關(guān)鍵[13]。認(rèn)知用戶在通信過(guò)程中感知到主用戶存在時(shí)，立即退出該信道以防止對(duì)主用戶的干擾。攻擊者利用這一特點(diǎn)，當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)空閑的頻段時(shí)，就會(huì)發(fā)送模仿主用戶信號(hào)特征的信號(hào)，阻止其他認(rèn)知用戶競(jìng)爭(zhēng)此頻段。因此，雖然認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)促進(jìn)了通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，為人們的生活帶來(lái)了極大的便利，但由于認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建于現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，因此現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)面臨的安全問(wèn)題在未來(lái)認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中同樣會(huì)面臨，通信安全、用戶身份認(rèn)證問(wèn)題仍然是需要關(guān)注的重點(diǎn)。而物理層認(rèn)證，是認(rèn)知無(wú)線電的安全基礎(chǔ)[13]。它利用物理層信號(hào)的特性來(lái)識(shí)別身份，保證通信雙方是其所聲稱的身份[14]，防止非法用戶的接入與訪問(wèn)。

為了解決上述問(wèn)題，提出了基于調(diào)制寄生和編碼寄生的兩種寄生物理層認(rèn)證方案的對(duì)比方法。該方法在編碼方案中，將認(rèn)證標(biāo)簽進(jìn)行低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC編碼)后再嵌入LDPC碼字。在對(duì)比研究里所碼(RS編碼)與LDPC編碼在不同信道上傳輸?shù)恼`碼率性能的基礎(chǔ)上，從誤碼率性能與認(rèn)證標(biāo)簽傳輸速率兩個(gè)角度出發(fā)，分析比較寄生調(diào)制與寄生編碼兩種方案性能的優(yōu)劣。

2 標(biāo)簽的產(chǎn)生與傳遞

在認(rèn)知無(wú)線電物理層認(rèn)證中有兩個(gè)基本問(wèn)題[10]：認(rèn)證標(biāo)簽的生成和認(rèn)證標(biāo)簽的傳遞。文獻(xiàn)[10]提出，認(rèn)證標(biāo)簽是通過(guò)一條單向的hash鏈產(chǎn)生的：hn→hn→…→h1→h0。其中hi=hash(hi+1)。

這條hash鏈的末端h0是提前告知所有接收機(jī)的。鏈上的每個(gè)數(shù)字只有在特定的時(shí)間區(qū)間里發(fā)送才是有效的。由于hash鏈?zhǔn)菃蜗虻?，所以?dāng)j>i時(shí)，是無(wú)法由hi推出hj的，因此hi必須在hj之前發(fā)送。為了避免接收機(jī)不定時(shí)調(diào)諧的影響，認(rèn)證標(biāo)簽是在特定時(shí)間區(qū)間內(nèi)重復(fù)發(fā)送的。

接收機(jī)接收到信號(hào)后分離出認(rèn)證標(biāo)簽hi，通過(guò)時(shí)間和已知的h0來(lái)對(duì)接收到的hi進(jìn)行認(rèn)證。在認(rèn)證過(guò)程中，只要hash鏈中一個(gè)數(shù)字出錯(cuò)，整個(gè)認(rèn)證過(guò)程都會(huì)失敗，從而證明這種方法的安全性能很高。

文獻(xiàn)[10]還提出了兩種將認(rèn)證主用戶的標(biāo)簽融入到傳輸信號(hào)的方法。

一種是通過(guò)QPSK調(diào)制機(jī)制融入認(rèn)證標(biāo)簽，將認(rèn)證標(biāo)簽看作一個(gè)微小的角度偏移θ加入到調(diào)制信號(hào)中進(jìn)行傳輸。如文獻(xiàn)[10]中Figure 4所示，當(dāng)標(biāo)簽值為1時(shí)，將星座點(diǎn)向Y軸偏移一個(gè)微小的角度θ；當(dāng)標(biāo)簽值為0時(shí)，將星座點(diǎn)向X軸偏移一個(gè)微小的角度θ[5-6]。由于θ的值大小有限，不會(huì)影響接收機(jī)對(duì)信號(hào)的判決。當(dāng)Cognitive Radio (CR)接收機(jī)接收到信號(hào)后，根據(jù)星座點(diǎn)的偏移方向，劃分了四塊區(qū)域來(lái)判決認(rèn)證標(biāo)簽的值，如果星座點(diǎn)落入?yún)^(qū)域1和區(qū)域3，則判標(biāo)簽值為1，反之判為0[7]。

另一種是通過(guò)編碼機(jī)制融入認(rèn)證標(biāo)簽[10]。在固有的信道編碼的糾錯(cuò)能力范圍內(nèi)，人為地將認(rèn)證標(biāo)簽替換經(jīng)過(guò)編碼的信息碼字，從而將標(biāo)簽信號(hào)嵌入碼字在信道中傳輸。經(jīng)過(guò)信道傳輸?shù)男盘?hào)首先經(jīng)過(guò)CR接收機(jī)分離出認(rèn)證標(biāo)簽，將分離出認(rèn)證標(biāo)簽的信息碼字送入解碼器解碼，恢復(fù)原信息。如圖1所示，L幀k位信息經(jīng)過(guò)(n,k)線性編碼，輸出L幀n位碼字。將L個(gè)認(rèn)證標(biāo)簽符號(hào)去替換L幀的信息碼字的第一個(gè)符號(hào)，從而完成認(rèn)證標(biāo)簽嵌入編碼的過(guò)程。

圖1 認(rèn)證標(biāo)簽嵌入編碼流程

經(jīng)過(guò)信道傳輸?shù)男盘?hào)首先經(jīng)過(guò)CR接收機(jī)，分離出S'的認(rèn)證標(biāo)簽碼字，再將分離出認(rèn)證標(biāo)簽的信息碼字送入解碼器。由于人為引入錯(cuò)碼的位數(shù)嚴(yán)格地控制在糾錯(cuò)編碼糾錯(cuò)能力范圍以內(nèi)，解碼器可以將人為引入的錯(cuò)碼完全糾正。

根據(jù)上述方法，也可以替換超過(guò)一位的符號(hào)，使每個(gè)碼字?jǐn)y帶更多的認(rèn)證標(biāo)簽位，但同時(shí)會(huì)降低這種編碼的糾錯(cuò)能力。假設(shè)糾錯(cuò)能力為t的糾錯(cuò)編碼，在每個(gè)碼字中將q個(gè)符號(hào)替換成認(rèn)證標(biāo)簽，則它的實(shí)際糾錯(cuò)能力降為t-q。因此找到q和t之間的平衡很重要。

還有一點(diǎn)需要注意的是，由于傳輸造成的誤差，所采用的認(rèn)證標(biāo)簽也可能被腐蝕。事實(shí)上接收機(jī)不可能百分之百接收到正確的認(rèn)證信號(hào)。

在文獻(xiàn)[10]提出的將認(rèn)證標(biāo)簽嵌入編碼機(jī)制的基礎(chǔ)上，對(duì)認(rèn)證標(biāo)簽進(jìn)行編碼再嵌入碼字，并采用LDPC編碼與RS編碼進(jìn)行對(duì)比[15]，設(shè)定了BSC信道與AWGN信道兩種信道進(jìn)行傳輸，研究認(rèn)證標(biāo)簽與信息的誤碼率性能。進(jìn)一步地，從誤碼率性能與認(rèn)證標(biāo)簽傳輸速率兩個(gè)角度出發(fā)，對(duì)兩種寄生認(rèn)知無(wú)線電物理層安全認(rèn)證方案進(jìn)行對(duì)比分析。

3 寄生調(diào)制方案

(1)

其中，Es為每符號(hào)能量；Ts為每符號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度；W(t)為高斯白噪聲函數(shù)。

引入認(rèn)證標(biāo)簽的QPSK信號(hào)的誤碼率可以表示為：

(2)

認(rèn)證標(biāo)簽的誤碼率可以表示為：

(3)

根據(jù)式(2)和式(3)，可以畫出文獻(xiàn)[10]中Figure 6。從Figure 6(a)得出，當(dāng)信噪比固定時(shí)，隨著角度偏移量θ的增大，QPSK信號(hào)的誤碼率逐漸升高；在同樣的角度偏移量θ下，信噪比越大，QPSK信號(hào)誤碼率越低。從Figure 6(b)得出，當(dāng)信噪比固定時(shí)，隨著角度偏移量θ的增大，認(rèn)證標(biāo)簽的誤碼率逐漸降低；在同樣的角度偏移量θ下，信噪比越大，認(rèn)證標(biāo)簽誤碼率越低。

4 編碼方案

提出將認(rèn)證標(biāo)簽進(jìn)行編碼后嵌入到同樣經(jīng)過(guò)編碼的主信號(hào)碼字中來(lái)實(shí)現(xiàn)編碼方案的認(rèn)知無(wú)線電物理層安全認(rèn)證。對(duì)比分析將信息進(jìn)行LDPC編碼與RS編碼在不同信道傳輸?shù)恼`碼率的性能差別。RS編碼的誤碼率性能可以通過(guò)公式推導(dǎo)得出，LDPC編碼的誤碼率性能無(wú)法得出具體的表達(dá)式，通過(guò)實(shí)際仿真得出LDPC編碼的誤碼率曲線，與RS編碼進(jìn)行對(duì)比[16]。

4.1RS編碼方式嵌入認(rèn)證標(biāo)簽

為分析這種添加認(rèn)證標(biāo)簽方式的錯(cuò)誤概率，假設(shè)系統(tǒng)是信道誤碼率為p的二進(jìn)制對(duì)稱(BSC)信道，接收機(jī)采用硬判決。碼字錯(cuò)誤率為pcw，符號(hào)誤碼率為ps，標(biāo)簽誤碼率為pt。

(4)

(5)

其中，ps=1-(1-p)M。

由于接收機(jī)接收到的認(rèn)證標(biāo)簽在被送到糾錯(cuò)編碼譯碼器之前已經(jīng)被檢測(cè)判決，因此認(rèn)證標(biāo)簽的比特誤碼率和BSC信道的比特誤碼率一致，即：

pt=p

(6)

利用式(4)～(6)，可以畫出理論的認(rèn)證標(biāo)簽嵌入RS編碼的誤碼率曲線。此處采用(64，32)RS編碼，BSC信道設(shè)定三種誤碼率，分別為0.037 5、0.023 0、0.012 5，每個(gè)碼字含有8位即M=8 bit，做出該系統(tǒng)誤碼性能曲線，如圖2所示。

圖2 認(rèn)證標(biāo)簽嵌入RS碼字的誤碼率曲線

由圖2可知，嵌入更多的標(biāo)簽位使誤碼性能大大降低，誤碼率大幅增加；而對(duì)于認(rèn)證標(biāo)簽來(lái)說(shuō)，由于標(biāo)簽的接收與解碼是獨(dú)立的，因此其誤碼率保持不變并等于信道差錯(cuò)概率。

4.2LDPC編碼方式嵌入認(rèn)證標(biāo)簽

4.2.1 BSC信道傳輸

此處設(shè)置每個(gè)碼字包含1 bit。為了與上文RS編碼保持一致，信息位采用(512,256)的LDPC編碼，認(rèn)證標(biāo)簽采用(256,128)的LDPC編碼。認(rèn)證標(biāo)簽替換原碼字的比特?cái)?shù)控制在10～50位，也在p為0.037 5、0.023 0、0.012 5的BSC信道上進(jìn)行傳輸。

由圖3所示，BSC信道的p越小，信息碼字的誤碼率越低，與RS編碼相同；在三種不同的錯(cuò)判概率p下，隨著認(rèn)證標(biāo)簽每符號(hào)比特?cái)?shù)的遞增，信息碼字的誤碼率緩慢增長(zhǎng)，性能大大優(yōu)于RS編碼，增長(zhǎng)幅度大大低于圖2。對(duì)于認(rèn)證標(biāo)簽來(lái)說(shuō)，在三種不同的誤碼概率p下，隨著認(rèn)證標(biāo)簽每符號(hào)比特?cái)?shù)的遞增，認(rèn)證標(biāo)簽碼字的誤碼率保持不變，與未經(jīng)編碼的認(rèn)證標(biāo)簽誤碼率曲線圖2中的情況相同；但是在相同的p下，對(duì)比圖2與圖3可以得出，經(jīng)過(guò)LDPC編碼的認(rèn)證標(biāo)簽誤碼率性能大大優(yōu)于RS編碼。

圖3 BSC信道：認(rèn)證標(biāo)簽經(jīng)過(guò)LDPC編碼 嵌入LDPC碼字的誤碼率曲線

4.2.2 AWGN信道傳輸

將嵌入認(rèn)證標(biāo)簽編碼的碼字在AWGN信道進(jìn)行傳輸，與BSC信道傳輸不同，接收機(jī)采用軟判決，直接將加上高斯白噪聲的信道送入解碼器進(jìn)行迭代譯碼。探究在AWGN信道不同的信噪比下，認(rèn)證標(biāo)簽每符號(hào)的比特?cái)?shù)對(duì)信號(hào)編碼的誤碼率和標(biāo)簽編碼本身的誤碼率的影響。AWGN信道的差錯(cuò)概率p為：

(7)

同樣，信息位采用(512,256)的LDPC編碼，認(rèn)證標(biāo)簽采用(256,128)的LDPC編碼。如圖3、圖4所示，認(rèn)證標(biāo)簽碼字的每符號(hào)比特?cái)?shù)控制在10～50位，嚴(yán)格小于t。為了與BSC信道進(jìn)行對(duì)比，需要設(shè)置AWGN信道的錯(cuò)誤概率為0.037 5、0.023 0、0.012 5。根據(jù)式(7)，則Eb/N0為2 dB、3 dB、4 dB。

圖4 AWGN信道：認(rèn)證標(biāo)簽經(jīng)過(guò)LDPC編碼 嵌入LDPC碼字的誤碼率曲線

如圖4所示，AWGN信道的信噪比越高，誤碼率越低。當(dāng)信噪比達(dá)到4 dB時(shí)，誤碼率性能就能達(dá)到很理想的水平。在三種不同的誤碼率下，隨著認(rèn)證標(biāo)簽每符號(hào)比特?cái)?shù)的遞增，信息碼字的誤碼率緩慢增長(zhǎng)。對(duì)比圖3，誤碼率性能大大優(yōu)于BSC信道。并且如圖4所示，在三種不同的信噪比下，隨著認(rèn)證標(biāo)簽每符號(hào)比特?cái)?shù)的遞增，認(rèn)證標(biāo)簽碼字的誤碼率保持不變，但是對(duì)比圖3，經(jīng)過(guò)軟判決的誤碼率性能同樣優(yōu)于BSC信道。

5 QPSK寄生調(diào)制方式與編碼方式嵌入認(rèn)證標(biāo)簽對(duì)比分析

將從嵌入認(rèn)證標(biāo)簽效率和認(rèn)證標(biāo)簽對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率影響的角度出發(fā)，對(duì)兩種嵌入認(rèn)證標(biāo)簽的機(jī)制進(jìn)行對(duì)比分析。將認(rèn)證標(biāo)簽經(jīng)過(guò)(ntag,ktag)的線性分組碼編碼，一種是將認(rèn)證標(biāo)簽嵌入QPSK信號(hào)，對(duì)相位產(chǎn)生微擾，寄生于QPSK主信號(hào)進(jìn)行傳輸；另一種是替換編碼中某些符號(hào)，依靠糾錯(cuò)編碼的糾錯(cuò)能力進(jìn)行傳輸。因此，此處將定義一個(gè)描述認(rèn)證標(biāo)簽信號(hào)傳輸速率的變量W。W是認(rèn)證標(biāo)簽的碼率與數(shù)據(jù)傳輸速率的比值：

(8)

其中，Bt為認(rèn)證標(biāo)簽傳輸速率；Bm為主用戶信息傳輸速率。

由定義可知，W越高，認(rèn)證標(biāo)簽的傳輸速率越快，傳輸所用的時(shí)間越短。

(9)

在認(rèn)證標(biāo)簽嵌入QPSK信號(hào)的機(jī)制中：

(10)

在認(rèn)證標(biāo)簽嵌入編碼的機(jī)制中，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)(n,k)的編碼，則

(11)

在碼字中將q比特替換成認(rèn)證標(biāo)簽，則

(12)

根據(jù)式(5)，可以得出傳輸L-Bit長(zhǎng)度的認(rèn)證標(biāo)簽需要的時(shí)間為：

(13)

而在編碼機(jī)制中，選取信息為(512，256)的編碼，認(rèn)證標(biāo)簽為(256,512)的編碼，q為10比特，常規(guī)的數(shù)字系統(tǒng)傳輸速率為19.39 Mbps，則

為此，將討論信號(hào)的誤碼率，標(biāo)簽傳輸時(shí)間以及信道信噪比之間的關(guān)系。設(shè)置標(biāo)簽長(zhǎng)度為128，誤信息的誤符號(hào)率門限為10-7，標(biāo)簽的誤碼率門限為10-10，選取各種(ntag,ktag)對(duì)認(rèn)證標(biāo)簽進(jìn)行LDPC編碼仿真實(shí)驗(yàn)。

由圖5所示，在兩種嵌入機(jī)制下，固定一種信噪比，隨著主信號(hào)誤碼率的提高，Ttag隨之降低。這就表明，如果用戶想要獲得更高的認(rèn)證標(biāo)簽傳輸速率，減少認(rèn)證標(biāo)簽傳輸時(shí)間，就一定要以犧牲誤碼率為代價(jià)。同樣，在兩種嵌入機(jī)制下，若固定一種誤碼率，也可得到類似曲線。Ttag隨著信噪比的提高而降低，說(shuō)明隨著信號(hào)能量的提高，認(rèn)證標(biāo)簽的傳輸速率也隨之提高，認(rèn)證標(biāo)簽傳輸時(shí)間減少。并且，在同等信噪比與誤碼率的條件下，認(rèn)證標(biāo)簽嵌入QPSK信號(hào)的傳輸速率要大大高于嵌入編碼機(jī)制，說(shuō)明將認(rèn)證標(biāo)簽嵌入QPSK信號(hào)的方法性能更為優(yōu)良。

6 結(jié)束語(yǔ)

為了得出性能最佳的認(rèn)知無(wú)線電認(rèn)證方法，研究了兩種寄生認(rèn)知無(wú)線電物理層安全認(rèn)證方案。先研究了認(rèn)證標(biāo)簽嵌入QPSK調(diào)制的方案。根據(jù)理論推導(dǎo)的誤碼率公式分析該方案中QPSK信號(hào)與認(rèn)證標(biāo)簽的誤碼率性能。在此基礎(chǔ)上，分析了編碼機(jī)制中嵌入認(rèn)證標(biāo)簽的方案。提出將認(rèn)證標(biāo)簽經(jīng)過(guò)LDPC編碼之后再嵌入LDPC碼字中傳輸，這樣可以大大提高認(rèn)證標(biāo)簽的誤碼率性能。在信息碼字的糾錯(cuò)能力范圍內(nèi)引入認(rèn)證標(biāo)簽，采用LDPC編碼的性能比RS編碼更為優(yōu)越，認(rèn)證標(biāo)簽的每符號(hào)的比特?cái)?shù)對(duì)誤碼率性能影響較小，傳輸認(rèn)證標(biāo)簽更為可靠。

圖5 不同信噪比下Ttag與誤碼率的關(guān)系曲線

進(jìn)一步地，從信息誤碼率與認(rèn)證標(biāo)簽傳輸速率的角度出發(fā)，將兩種方案進(jìn)行對(duì)比分析。仿真結(jié)果表明，在同等誤碼率與信噪比的條件下，認(rèn)證標(biāo)簽嵌入QPSK信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于嵌入編碼傳輸所需的時(shí)間。由此可見，寄生調(diào)制方案比編碼方案更為高效，性能更為優(yōu)良。

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ContrastAnalysisonTwoAuthenticationSchemesofEmbeddedPhysicalLayerwithCognitiveRadio

ZHOU Xue-qian，YU Xun-jian，WU Xiao-fu

(School of Telecommunications & Information Engineering，Nanjing University of Posts and Telecommunications，Nanjing 210003，China)

In order to find an effective,feasible and reliable approach of Cognitive Radio (CR) authentication and put it in the practical engineering,two embedded physical layer authentication schemes in CR are compared and analyzed，including the modulation tagging and the Error Correcting Coding (ECC) tagging.A new encoding method is proposed to improve the reliability and efficiency of the two kinds of scheme mentioned above.It embeds LDPC in authentication tag on the basis of conducting LDPC for authentication tag.So as to prove its effectiveness and feasibility,the comparison is made with RS-ECC tagging.The modulation tagging is compared with the ECC tagging in both performance of bit error rate and transmitting rate.According to the simulation results,the performance of the LDPC-ECC scheme is better than the RS-ECC scheme,and the QPSK modulation tagging is superior to that of the ECC tagging whenever the transmission time is concerned under the condition of same bit error ratio and signal to noise ratio.

cognitive radio;QPSK;error correction coding;transmitting rate

2016-06-04

2016-09-21 < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間

時(shí)間：2017-08-01

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61372123)

周雪倩(1992-)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)闊o(wú)線數(shù)據(jù)與移動(dòng)計(jì)算；吳曉富，博士，教授，研究方向?yàn)榫幋a與信息論、計(jì)算復(fù)雜性與密碼學(xué)、移動(dòng)計(jì)算、生物特征安全識(shí)別、無(wú)線通信與深空通信、導(dǎo)航信號(hào)處理等。

http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20170801.1549.008.html

TN918

A

1673-629X(2017)11-0176-05

10.3969/j.issn.1673-629X.2017.11.038