The present invention relates to a secure coding method based on finite length polarization code in Gauss eavesdropping channel. Traditional secure coding schemes can not guarantee the security of communication under the condition of low SNR polarization code with limited length. The method of the invention first determines the code length of polarization code, the signal-to-noise ratio of main channel and the signal-to-noise ratio of eavesdropping channel, calculates the Papanicolaou parameters of each bit channel of main channel and eavesdropping channel and sorts them, then chooses the error block rate threshold of main channel and eavesdropping channel, calculates the error block rate of different information bits under main channel and eavesdropping channel, and selects the number of information bits satisfying the conditions. The bit channels of the main channel and eavesdropping channel are divided into sets to get the set needed for coding. The coding method of the invention solves the problem of low efficiency in threshold selection in classical secure coding scheme, ensures the security of communication between sender and legitimate user, and constructs accurately and quickly, and saves a lot of time.
【技术实现步骤摘要】
一种高斯窃听信道下基于有限长极化码的安全编码方法
本专利技术属于通信安全
,涉及一种高斯窃听信道下基于有限长极化码的安全编码方法,具体是利用信道编码的极化码构造高斯窃听信道下的安全编码方案,实现发送者和合法用户之间的物理层安全。
技术介绍
随着通信技术的高速发展,人们对通信系统传输性能的需求不断提升,同时也对通信系统的安全性提出了更高的要求。在个人生活中,通信系统除了要保证信息传输的可靠性,也要防止个人隐私数据的泄露,保证传输的安全性。在涉及国家安全、外交及商业机密等重要领域时,对通信系统的安全性要求甚至比传输可靠性更高。研究安全可靠的通信系统已成为传递秘密信息、保障社会稳定与维护国家安全的迫切需求。长久以来,通信安全领域的技术创新作为提高国防信息化水平、增强国际竞争力的重要手段,在世界范围内都受到了高度重视。在实际的通信系统特别是无线通信系统中,由于无线信道具有的开放性和广播性,使得系统比较容易遭受非法窃听与干扰。为了解决通信系统面对的安全问题,目前主要的应对方法是利用基于密码学的安全体制,合法通信双方共享密钥,通过加密算法对信息流进行加密,防止非法用户获得有用信息从而破坏传输的安全性。有别于传统密钥加密机制利用加密算法复杂度构建计算意义上的安全,物理层安全技术是利用无线信道的唯一性、随机性和互异性,通过无线信道的物理统计特性构造的一种信息理论意义上安全的技术。其核心是在物理层利用合适的编码和调制方法,达到可靠安全地传输消息的目的。极化码是土耳其学者ErdalArikan在2007年提出的,具有较低的编译码复杂度,编码构造与信道条件密切相关,已被证 ...
【技术保护点】
1.一种高斯窃听信道下基于有限长极化码的安全编码方法,该方法基于高斯退化窃听信道模型,约定合法用户即主用户为Bob,窃听用户为Eve,发送者为Alice;Alice通过主信道WBob传送消息给合法用户Bob,同时窃听用户Eve通过窃听信道WEve得到Alice的传输信息,WBob为高斯白噪声信道,WEve为WBob的退化信道,也是高斯白噪声信道;其特征在于该方法的具体步骤是:步骤一:确定极化码码长N,主信道信噪比SNRBob和窃听信道信噪比SNREve;步骤二:利用高斯近似的密度进化方法,分别计算主信道WBob各个比特信道的巴氏参数
【技术特征摘要】
1.一种高斯窃听信道下基于有限长极化码的安全编码方法,该方法基于高斯退化窃听信道模型,约定合法用户即主用户为Bob,窃听用户为Eve,发送者为Alice;Alice通过主信道WBob传送消息给合法用户Bob,同时窃听用户Eve通过窃听信道WEve得到Alice的传输信息,WBob为高斯白噪声信道,WEve为WBob的退化信道,也是高斯白噪声信道;其特征在于该方法的具体步骤是:步骤一:确定极化码码长N,主信道信噪比SNRBob和窃听信道信噪比SNREve;步骤二:利用高斯近似的密度进化方法,分别计算主信道WBob各个比特信道的巴氏参数和窃听信道WEve各个比特信道的巴氏参数然后将和从小到大进行排序,其中表示码长为N的极化码的第i个比特信道;计算方法如下:给定信噪比为SNR的高斯白噪声信道,则第i个比特信道的巴氏参数的计算过程如下:其中是第i个比特译码分别取0和1时,接收到比特y的概率比值的对数,用于判决第i个比特的译码结果,称为第i个比特信道的对数似然比;比特信道的对数似然比的期望值迭代计算表示为:其中,迭代初始值σ2为高斯信道噪声的方差,将上述过程中给定的高斯信道的信噪比SNR替换为主信道信噪比SNRBob和窃听信道信噪比SNREve,得到和步骤三:极化码码长N时信息比特数k需要满足条件I(WEve)·N<k<I(WBob)·N,I(WBob)为主信道WBob的信道容量,I(WEve)为窃听信道WEve的信道容量;计算主信道误码块率上限PUB(WBob)与下限PLB(WBob),和窃听信道误码块率下限PLB(WEve);根据PUB(WBob)和PLB(WBob)选择主信道误码块率门限Pthreshold(WBob),根据PLB(WEve)选择窃听信道误码块率门限Pthreshold(WEve);计算码长为N、信息比特数为k、信息比特信道位置集合为时,极化码的误码块率在高斯信道W下即为k不同取值时的误码块率PBLER(W,k);在已经确认...
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