编码方法及装置，译码方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种编码方法及装置，译码方法及装置，其中，该编码方法包括：获取待发送消息，其中，该待发送消息包括：k比特的真实消息，(l‑k)比特的随机消息，其中l，k均为自然数；依据校验矩阵H对该待发送消息进行编码，获取码字r

Encoding method and device, decoding method and device

The present invention provides a method and apparatus for encoding and decoding method and device, wherein, the encoding method includes: obtaining to send the message, the message to be sent which includes the real message of k bits (L, K) random bits of news, where l, K are natural number; according to the to send the message encoding check matrix H, R code acquisition

【技术实现步骤摘要】
编码方法及装置，译码方法及装置
本专利技术涉及通信领域，具体而言，涉及一种编码方法及装置，译码方法及装置。
技术介绍
在相关技术中，尽管早在1984年香农定理就界定了信道编码的性能，然而直到1993年涡轮Turbo码出现之前，大多数信道编码算法都远不及香农限。所以，Turbo码的诞生意味着在加性高斯白噪声信道中信道编码接近香农限的开始。在两年之后，迈克Mackay和尼尔Neal受Turbo码的启发重新发现，很长时间以来被人们忽视的低密度校验码(LowDensityParityCheckcode，简称为LDPC)，有着更为接近香农限的性能。LDPC码是在1962年由Gallager提出的，他所提出的这种码是一种基于稀疏校验矩阵的线性分组码。Gallager详细阐述了LDPC码的构造方法、迭代概率译码算法以及其理论描述。然而因为其编码和译码需要较高的硬件需求，以及当时BCH码、Reed-Solomon码和级联码表现出的简单而高效的性能，除了少数的研究人员，例如Pinsker和Margulis之外，研究人员们并不怎么关注LDPC码，甚至于几乎将其遗忘。在上个世纪九十年代，MacKay等人对低密度奇偶校验码进行了再发现，并且证明了当以低于香农限的任意码率进行通信时，基于最大后验概率译码(MaximumAPosteriori，简称为MAP)算法的LDPC码的译码错误概率低至10-7，非常接近于0。遗憾的是，LDPC码的最优译码算法是一个(Non-deterministicPolynomial，简称为NP)完全问题(非多项式时间的困难问题)。MacKay同时还论证了Gallager译码算法有着出色的经验性能。Luby等人研究了删除信道(ErasureChannel)之后发现，LDPC码能够在较低复杂度的译码下达到信道容量，并且提出了一种在删除信道上的简单线性时间译码算法。目前LDPC码的主要研究领域集中于四个不同的方面，它们分别是：校验矩阵的构造、译码算法优化、性能的分析及LDPC码在实际系统中的应用。从信息论的角度来分析通信系统的安全性要追溯到1949年，香农在该年发表了一篇名为《保密系统的通信理论》的重要文章，从而奠定了用信息论去分析通信系统安全性的基础。在此之后，Wyner及其合作者提出了两类窃听信道模型：第一类窃听信道(wiretapchannelI)和第二类窃听信道(wiretapchanneloftypeII)。在第一类窃听信道模型中，发送方想将机密消息通过一个离散无记忆的主信道传送给合法接收者。与此同时，一个窃听者试图通过另外一个离散无记忆的窃听信道来窃听主信道的输出。Wyner用条件熵H(W|ZN)来表示窃听者对机密消息的疑惑度(这里W为正在发送的机密消息，ZN为窃听信道的输出)，这个疑惑度也就是第一类窃听信道模型中衡量安全性的重要参数。Wyner刻画了由所有可达的传输效率-疑惑度对组成的区域，我们通常把这个区域叫做容量-疑惑度区域，即这个区域内所有的点都是可达的，而区域外所有的点都是不可达的。在此基础上，Wyner定义并刻画了安全容量这个概念，即在保证窃听者的疑惑度最大的情况下传输效率的最大值。Wyner系统论证了通信系统中传输效率与安全性之间的折衷关系(即通信系统的安全性和最大化传输不能同时得到保证)，这奠定了用信息论去分析通信系统安全性和传输效率之间关系的基础。在容量-疑惑度区域的存在性证明中，Wyner提出了随机装箱(randombinning)的编码技术。在考虑安全的信道模型中，该技术已经成为一种最常见的编码技术。随机装箱是指发送的消息和一个码本(一堆码字组成的集合)一一对应。当发送方发送一个具体的消息时，首先找出和此消息相对应的码本，然后随机地于此码本中选取一个码字发送出去，该码字就做为编码器的输出。在Wyner提出了第一类窃听信道模型之后不久，他和Ozarow又提出了一个简化了的窃听信道模型，即第二类窃听信道模型。在第二类窃听信道模型中，主信道是无噪的，同时窃听者可以从主信道输出的N长的码字中任意地选取μ位进行无噪窃听，也即窃听者可以得到N长的码字中任意的μ位。Wyner和Ozarow给出了第二类窃听信道模型的容量-疑惑度区域。第一、二类窃听信道模型提出之后，构造实际的能逼近信息论意义安全的码字就成为了编码领域一个新的研究方向。在第二类窃听信道模型的研究中，通过具体计算窃听者的疑惑度，V.K.Wei以及Forney提出了广义汉明重量的概念。广义汉明重量的提出为第二类窃听信道模型中达到信息论意义安全的实际编码方案的构造指明了方向。当窃听信道是高斯噪声，主信道无噪声的情况下，采用陪集编码方案且子码是任意一种可达窃听信道容量的好码的对偶码时，可以达到信息论意义上的安全。在第一类窃听信道模型编码方案的研究中，Thangaraj指出满足特定结构的码可以使系统达到信息论意义上的安全。针对相关技术中的编码技术不能达到信息论意义安全的问题，目前还没有有效地解决方案。
技术实现思路
本专利技术提供了一种编码方法及装置，译码方法及装置，以至少解决相关技术中编码技术不能达到信息论意义安全的问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种编码方法，包括：获取待发送消息，其中，所述待发送消息包括：k比特的真实消息，(l-k)比特的随机消息，其中l，k均为自然数；依据校验矩阵H对所述待发送消息进行编码，获取码字rn+k，其中，所述n为所述真实消息的码字长度，所述校验矩阵H满足以下条件：rn+kHT＝0；发送所述码字rn+k。进一步地，所述校验矩阵H为码字长度为n+k比特，并且消息长度为l比特的低密度奇偶校验码LDPC码的校验矩阵，其中，k<l<n+k。进一步地，通过以下方式确定所述(l-k)比特的随机消息：随机产生一个(l-k)比特的随机消息；将所述(l-k)比特的随机消息通过线性分组码的生成矩阵生成与所述随机消息对应的码字。进一步地，发送所述码字rn+k之前，所述方法还包括以下之一：所述码字rn+k划分为2k个子码，每一个所述子码对应一个k比特长度的消息；从所述k比特真实消息所对应的子码中随机选取一个码字发送；确定所述码字rn+k的实际传输速率小于主信道的信道容量，以及所述子码的实际传输速率等于窃听信道的信道容量。进一步地，通过以下方式确定所述码字rn+k的实际传输速率小于主信道的信道容量，以及所述子码的实际传输速率等于窃听信道的信道容量：其中，所述子码的实际传输速率为所述码字rn+k的实际传输速率为是主信道高斯噪声的噪声方差，是窃听信道噪声的噪声方差，P是所述码字rn+k的发送功率，主信道的信道容量maxI(X；Y)为窃听信道的信道容量maxI(X；Z)为进一步地，求解所述码字rn+k的方式包括：由rn+kHT＝0得出(cn+k-l，sk,dl-k)HT＝0，解得cn+k-l，其中，所述sk为所述真实消息向量，所述dl-k为所述随机消息向量，所述cn+k-l表示编码之后的n+k-l比特的校验位；根据本专利技术的一个方面，提供了一种译码方法，包括：接收码字rn+k，其中，所述码字rn+k为通过以下方式得到的码字：依据校验矩阵H对待发送消息进行编码，得到码字rn+k，其中，所述待发送消息包括：k比特的真实消息，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种编码方法，其特征在于，包括：获取待发送消息，其中，所述待发送消息包括：k比特的真实消息，(l‑k)比特的随机消息，其中l，k均为自然数；依据校验矩阵H对所述待发送消息进行编码，获取码字r

【技术特征摘要】
1.一种编码方法，其特征在于，包括：获取待发送消息，其中，所述待发送消息包括：k比特的真实消息，(l-k)比特的随机消息，其中l，k均为自然数；依据校验矩阵H对所述待发送消息进行编码，获取码字rn+k，其中，所述n为所述真实消息的码字长度，所述校验矩阵H满足以下条件：rn+kHT＝0；发送所述码字rn+k。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述校验矩阵H为码字长度为n+k比特，并且消息长度为l比特的低密度奇偶校验码LDPC码的校验矩阵，其中，k<l<n+k。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式确定所述(l-k)比特的随机消息：随机产生一个(l-k)比特的随机消息；将所述(l-k)比特的随机消息通过线性分组码的生成矩阵生成与所述随机消息对应的码字。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发送所述码字rn+k之前，所述方法还包括以下之一：所述码字rn+k划分为2k个子码，每一个所述子码对应一个k比特长度的消息；从所述k比特真实消息所对应的子码中随机选取一个码字发送；确定所述码字rn+k的实际传输速率小于主信道的信道容量，以及所述子码的实际传输速率等于窃听信道的信道容量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过以下方式确定所述码字rn+k的实际传输速率小于主信道的信道容量，以及所述子码的实际传输速率等于窃听信道的信道容量：其中，所述子码的实际传输速率为所述码字rn+k的实际传输速率为是主信道高斯噪声的噪声方差，是窃听信道噪声的噪声方差，P是所述码字rn+k的发送功率，主信道的信道容量maxI(X；Y)为窃听信道的信道容量maxI(X；Z)为6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，求解所述码字rn+k的方式...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡婧婷，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44