Например, Бобцов

МОДИФИКАЦИЯ МАТРИЦ СИСТЕМАТИЧЕСКИХ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННЫХ КОДОВ В ЗАДАЧЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СКРЫТНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

УДК [517.938 + 519.713 / .718]: 621.398

А. В. УШАКОВ, Е. С. ЯИЦКАЯ
МОДИФИКАЦИЯ МАТРИЦ СИСТЕМАТИЧЕСКИХ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННЫХ КОДОВ В ЗАДАЧЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СКРЫТНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

С помощью невырожденных матричных мультипликативных компонентов формируются банки образующих и проверочных матриц систематических помехозащищенных кодов.

Ключевые слова: помехозащищенный код, образующая и проверочная матрицы, матричный мультипликативный компонент, скрытность.

Рассматривается задача обеспечения скрытности передачи информации с помощью

двоичных кодов, преобразование которых в функциональной среде „кодер—канал—

декодер—коррекция“ осуществляется [1] в соответствии с векторно-матричными соотноше-

ниями где a ,

y, ξ,

f,

E,

y ξ,

= aG ;

f

= y⊕ξ;

E=

fH;

 ξ

=

EH+

;

y — вектор-строки соответственно

y

=

f

 ⊕ξ,

информационного

(k)

кода,

по-

мехозащищенного (n,k ) кода (ПЗК), кода помехи в канальной среде (КС), искаженного в КС

ПЗК, кода синдрома искажения, кода коррекции, откорректированного принятого из КС ко-
да; G — (k × n) -образующая и H — (n × m) -проверочная матрицы ПЗК; n − k = m — число

проверочных разрядов ПЗК.
Утверждение 1. Пара (G, H) порождает ПЗК при необходимом условии

GH =O .

□ (1)

Доказательство утверждения строится на использовании системы соотношений

y = aG; f = y ⊕ ξ; E = fH = ( y ⊕ ξ) H = (aG ⊕ ξ) H = aGH ⊕ ξH ξ=0 =

= aGH ∀a = O → GH = O.



Утверждение 2. Умножение матриц G слева и H справа соответственно на невырож-

денные произвольные (k × k) -матрицу Q и (m× m) -матрицу P порождают матрицы G = QG

и H = HP . При этом

G H = O .

□ (2)

Доказательство строится на использовании условия (1) в цепочке равенств

G H = QGHP = Q (GH) P = Q (O) P = O .



Невырожденность матриц Q и P обеспечивается выбором их в виде:

ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2012. Т. 55, № 3

Модификация матриц систематических помехозащищенных кодов

81

1) матриц перестановок, при этом мощности получаемых множеств матриц составят ве-
личины ⎡⎣{Q}⎤⎦ = k !, ⎣⎡{P}⎤⎦ = m!;
2) Q = NlQQ , lQ = 0, νQ −1, и P = NlPP , lP = 0, νP −1 , где (k × k) -матрица NQ и (m × m) -
матрица NP имеют соответственно характеристическими многочленами неприводимые, принад-
{ }лежащие максимальным показателям [2] νQ = max arg NQνQ = I = 2k −1 и

{ }νP = max arg NνPP = I = 2m −1, так что ⎡⎣{Q}⎦⎤ = 2k −1, ⎡⎣{P}⎦⎤ = 2m −1.

Процедура максимизации значений ⎡⎣{Q}⎦⎤ и ⎡⎣{P}⎤⎦ может быть осуществлена с помо-
щью данных приводимой ниже таблицы.

k (m) k !(m!)
2k − 1(2m − 1)

1234

5

7

11

15

26

1 2 6 24 120 5040 3,99+7 1,31E+12 4,03E+26

1 3 7 15 31

127

2047

3,28Е+4

6,71Е+7

Предложенные процедуры проиллюстрируем примером (n,k ) = (7, 4) — ПЗК с обра-
зующим многочленом g(x) = x3 + x +1. Код характеризуется [2] матрицами

⎡1

G

=

⎢⎢0 ⎢0

⎣⎢0

0 1 0 0

0 0 1 0

0 0 0 1

1 1 1 0

0 1 1 1

1⎤

1⎥⎥ 0⎥

,

1⎥⎦

⎡1 H = ⎢⎢0
⎣⎢1

1 1 1

1 1 0

0 1 1

1 0 0

0 1 0

0⎤T 0⎥⎥ . 1⎥⎦

Согласно данным таблицы матрицы Q и P строим соответственно в форме матрицы перестановок и процедуры:

⎡0

Q

=

⎢⎢0 ⎢0

⎣⎢1

1 0 0 0

0 1 0 0

0⎤

0⎥⎥ 1⎥

,

0⎥⎦

⎡0

P

=

NlPP

lP =4

=

⎢⎢1 ⎣⎢1

1 0 0

0⎤4 ⎡1 1⎥⎥ = ⎢⎢0 0⎦⎥ ⎣⎢1

1 1 1

1⎤ 1⎥⎥ , 0⎦⎥

так что образующая G и проверочная H матрицы получают представление

⎡0

G

=

QG

=

⎢⎢0 ⎢0

⎣⎢1

1 0 0 0

0 1 0 0

0 0 1 0

1 1 0 1

1 1 1 0

1⎤

0⎥⎥ 1⎥

,

1⎦⎥

⎡0 H = HP = ⎢⎢0
⎣⎢1

0 1 0

1 0 0

1 0 1

1 1 1

0 1 1

1⎤T 1⎥⎥ . 0⎥⎦

{ }При этом (см. таблицу) ⎡⎣ G , H ⎤⎦ = ⎣⎡{Q}⎤⎦ ⋅ ⎣⎡{P}⎦⎤ = 7 ⋅ 24 = 168. { } { }Основной результат. Полученные банки G и H модифицированных образующих
{ }G и проверочных H матриц порождают мощность ⎣⎡ G , H ⎦⎤ = ⎣⎡{Q}⎤⎦ ⋅ ⎡⎣{P}⎦⎤ возможных реа-
лизаций помехозащитных преобразований кодов, что позволяет обеспечить частичную скрытность процесса передачи информации.

ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2012. Т. 55, № 3

82 А. В. Ушаков, Е. С. Яицкая

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ушаков А. В., Яицкая Е. С. Рекуррентное систематическое помехозащитное преобразование кодов: возможности аппарата линейных двоичных динамических систем // Изв. вузов. Приборостроение. 2011. Т. 54, № 3. С. 17—25.

2. Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. М.: Мир, 1976. 600 с.

Анатолий Владимирович Ушаков Елена Сергеевна Яицкая

Сведения об авторах — д-р техн. наук, профессор; Санкт-Петербургский национальный ис-
следовательский университет информационных технологий, механики и оптики, кафедра систем управления и информатики; E-mail: ushakov-AVG@yandex.ru — аспирант; Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, кафедра систем управления и информатики; E-mail: yaitskayaes@mail.ru

Рекомендована кафедрой систем управления и информатики

Поступила в редакцию 07.10.11 г.

ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2012. Т. 55, № 3