一种基于喷泉码的安全传输离散功率控制方法技术

技术编号:14135579 阅读:177 留言:0更新日期:2016-12-10 03:05
本发明专利技术公开了一种基于喷泉码的安全传输离散功率控制方法,包括以下步骤:1)每个时隙发送端采用喷泉码编码进行编码,并根据喷泉码的包长L得到瞬时信噪比γ下不同的发送功率μ时的最大的速率R(μ|γ);2)发送端根据在不同的信噪比时的最大速率R(μ|γ)计算在功率受限条件下每个时隙中单位功率所增加的速率的最佳变化率λ*和每个时隙中最大的发送个数ω;3)系统根据用户反馈的瞬时信噪比γ,决定发送喷泉码数据包的个数i,以及分配相应的功率μ。本发明专利技术方法充分利用了喷泉编码传输过程中无需重传的可靠传输特征,通过在发送端收到合法用户反馈的瞬时信噪比设计有利于提升合法接收端速率的功率控制方案,从而在保证安全的前提下使得接收端有最大的速率。

【技术实现步骤摘要】

:本专利技术属于无线通信
,具体涉及一种基于喷泉码的安全传输离散功率控制方法,该控制方法利用喷泉码技术降低无线数据传输过程中窃听用户的截获概率并且提高发送端的传输效率。
技术介绍
:与电缆通信系统相比,无线通信网络的开放性使得其安全传输问题更加棘手,这是因为窃听者易于窃听到无线设备端的机密数据。针对无线网络中窃听者存在的潜在安全风险性,现有的高层网络协议层采用加密技术确保数据不被窃听,然而加密技术的实现是基于窃听者计算能力受限的假设,而当窃听用户端的计算能力不受限,则安全性无法保障。此外,密钥管理机制对于动态无线网络来说也是难于实现的。与此同时,喷泉码作为一种备受关注的新兴可靠传输技术,其采用随机编码的方式,源源不断产生新的喷泉码符号,每个新喷泉码符号对接收端而言都携带一定有用信息,用户接收到足够喷泉码符号并正确收译码后,发送端才停止编码,于是相对于编码前就确定码率的前向纠错码来说,喷泉码的码率是不固定的,喷泉码又称无速率码。因此在无线传输的发送端引入喷泉码后,通过利用喷泉码编码过程中的两个可控参数(度及所选信息包的序号),设计有利于提升合法用户译码速率的校验包编码方案,从而保证合法用户端先于窃听端解码成功。传统的喷泉码发送方案,在合法用户比窃听用的状态差的时候,采用了相关的功率控制方案,确保了数据传输的安全性;但是在合法用户比窃听用户状态好的时候,没有采取任何措施来提高发送端传输速率。
技术实现思路
:本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种基于喷泉码的安全传输离散功率控制方法,该方法可以有效地降低窃听用户的截获概率并且提高发送端的传输效率。为达到上述目的,本专利技术采用如下技术方案来实现的:一种基于喷泉码的安全传输离散功率控制方法,在使用喷泉码进行无线数据传输之前,发送端首先要将待传的私密文件划分为相关联的k个喷泉码数据包s1,s2,...,sk,且每个喷泉码的包长为L,该方法包括以下步骤:1)每个时隙发送端采用喷泉码编码方法完成一个喷泉包的编码过程,并根据瞬时信噪比γ得到在不同的发送功率μ下的最大的速率R(μ|γ);2)发送端根据在不同的信噪比下的最大速率R(μ|γ)计算功率受限时每个时隙中单位功率增加时的速率最佳变化率λ*以及每个时隙中喷泉码最大的发送个数ω;3)系统根据用户反馈的瞬时信噪比γ,计算在当前的瞬时信噪比γ时发送不同数目喷泉码数据包所对应功率的次梯度区间,并判断最佳速率变化率λ*是属于发送哪一个数目喷泉码功率的次梯度区间,发送端根据λ*所属的区间判断发送喷泉码数据包的个数i,计算发送i个喷泉包需要分配的功率μ(i)。本专利技术进一步的改进在于,步骤1)中得到不同发送功率μ下最大速率R(μ|γ)的具体步骤如下:1-1)发送端首先根据用户被分配的带宽B和喷泉码的包长L,得到在指定瞬时信噪比γ下发送不同数目的喷泉码j时发送端需要的功率: μ ( j ) = 1 γ ( 2 j L B T - 1 ) ]]>此时j表示的是发送的喷泉码数据包的个数,j的取值范围是整个自然数;1-2)在指定瞬时信噪比γ下,不同发送功率的得到的速率是(iL,μ(j))的凸组合,为了最大化发送功率,取在相同发送功率情况下最大的速率R(μ|γ),得到: R ( μ | γ ) = L γ 2 j L B T ( 2 L B T - 1 ) μ , μ ( j ) ≤ μ < μ ( j + 1 ) ]]>此时每个时隙中发送喷泉包的最大数目是没有限制的,范围为整个自然数。本专利技术进一步的改进在于,步骤2)中最佳速率变化率λ*和每个时隙中发送的最大喷泉码个数ω确定的具体步骤如下:2-1)建立最大化用户均值速率的Lagrangian公式: L ( μ , λ ) = ∫ - ∞ + ∞ R ( μ | γ ) p ( γ ) d γ - λ ∫ - ∞ + ∞ μ ( γ ) p ( γ ) d γ ]]>在最大化传输速率而建立Lagrangian优化公式时,功率满足限制条件: E [ μ ] = ∫ - ∞ + ∞ μ 本文档来自技高网...
一种基于喷泉码的安全传输离散功率控制方法

【技术保护点】
一种基于喷泉码的安全传输离散功率控制方法,其特征在于,在使用喷泉码进行无线数据传输之前,发送端首先要将待传的私密文件划分为相关联的k个喷泉码数据包s1,s2,...,sk,且每个喷泉码的包长为L,该方法包括以下步骤:1)每个时隙发送端采用喷泉码编码方法完成一个喷泉包的编码过程,并根据瞬时信噪比γ得到在不同的发送功率μ下的最大的速率R(μ|γ);2)发送端根据在不同的信噪比下的最大速率R(μ|γ)计算功率受限时每个时隙中单位功率增加时的速率最佳变化率λ*以及每个时隙中喷泉码最大的发送个数ω;3)系统根据用户反馈的瞬时信噪比γ,计算在当前的瞬时信噪比γ时发送不同数目喷泉码数据包所对应功率的次梯度区间,并判断最佳速率变化率λ*是属于发送哪一个数目喷泉码功率的次梯度区间,发送端根据λ*所属的区间判断发送喷泉码数据包的个数i,计算发送i个喷泉包需要分配的功率μ(i)。

【技术特征摘要】
1.一种基于喷泉码的安全传输离散功率控制方法,其特征在于,在使用喷泉码进行无线数据传输之前,发送端首先要将待传的私密文件划分为相关联的k个喷泉码数据包s1,s2,...,sk,且每个喷泉码的包长为L,该方法包括以下步骤:1)每个时隙发送端采用喷泉码编码方法完成一个喷泉包的编码过程,并根据瞬时信噪比γ得到在不同的发送功率μ下的最大的速率R(μ|γ);2)发送端根据在不同的信噪比下的最大速率R(μ|γ)计算功率受限时每个时隙中单位功率增加时的速率最佳变化率λ*以及每个时隙中喷泉码最大的发送个数ω;3)系统根据用户反馈的瞬时信噪比γ,计算在当前的瞬时信噪比γ时发送不同数目喷泉码数据包所对应功率的次梯度区间,并判断最佳速率变化率λ*是属于发送哪一个数目喷泉码功率的次梯度区间,发送端根据λ*所属的区间判断发送喷泉码数据包的个数i,计算发送i个喷泉包需要分配的功率μ(i)。2.根据权利要求1所述的基于喷泉码的安全传输离散功率控制方法,其特征在于,步骤1)中得到不同发送功率μ下最大速率R(μ|γ)的具体步骤如下:1-1)发送端首先根据用户被分配的带宽B和喷泉码的包长L,得到在指定瞬时信噪比γ下发送不同数目的喷泉码j时发送端需要的功率: μ ( j ) = 1 γ ( 2 j L B T - 1 ) ]]>此时j表示的是发送的喷泉码数据包的个数,j的取值范围是整个自然数;1-2)在指定瞬时信噪比γ下,不同发送功率的得到的速率是(iL,μ(j))的凸组合,为了最大化发送功率,取在相同发送功率情况下最大的速率R(μ|γ),得到: R ( μ | γ ) = L γ 2 j L B T ( 2 L B T - 1 ) μ , μ ( j ) ≤ μ < μ ( j + 1 ) ]]>此时每个时隙中发送喷泉包的最大数目是没有限制的,范围为整个自然数。3.根据权利要求1所述的基于喷泉码的安全传输离散功率控制方法,其特征在于,步骤2)中最佳速率变化率λ*和每个时隙中发送的最大喷泉码个数ω确定的具体步骤如下:2-1)建立最大化用户均值速率的Lagrangian公式: L ( μ , λ ) = ∫ - ∞ ...

【专利技术属性】
技术研发人员:杜清河熊新雷孙黎
申请(专利权)人:西安交通大学
类型:发明
国别省市:陕西;61

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