基于随机冻结比特填充的安全极化码编码方法技术

本发明专利技术提出了一种基于随机冻结比特填充的安全极化码编码方法，其步骤为：发送端分别输入待发送信息m和共享密钥k，通过伪随机序列产生器生成伪随机序列r；发送端根据码长构造比特混淆器，并将m与r输入比特混淆器，产生混淆序列；发送端根据码长确定生成矩阵G，并将混淆序列输入生成矩阵G后得到发送码字A；发送端发出发送码字A，经过无线信道传输后，合法接收端收到接收码字B；合法接收端将共享密钥k通过伪随机序列产生器生成伪随机序列r，合法接收端将接收码字B与伪随机序列r输入解码器中，得到原始信息m。本发明专利技术通过将保密通信融入纠错编码中避免采用传统加密方案，保证了纠错能力的同时，兼顾保密通信，且对于计算能力要求较低。低。低。

【技术实现步骤摘要】
基于随机冻结比特填充的安全极化码编码方法


[0001]本专利技术涉及通信安全
，特别是指一种基于随机冻结比特填充的安全极化码编码方法，在资源受限的情况下，保证编码纠错能力的同时进行保密传输。

技术介绍

[0002]现有安全通信技术中，绝大部分将纠错编码与保密传输分离。在物理层实现纠错编码，在高层协议栈中实现保密传输。实现纠错编码时，多采用LDPC编码，Turbo码等空间复杂度高且对译码设备计算资源要求较高的编码。实现保密传输时，一般采用对称加密甚至是对称加密与非对称加密结合等时空复杂度高，且需求计算资源大的方案。如今，许多计算资源较弱的嵌入式设备被广泛使用，这一现状对纠错保密通信的性能提出了较高的要求。

技术实现思路

[0003]针对上述
技术介绍
中存在的不足，本专利技术提出了一种基于随机冻结比特填充的安全极化码编码方法，解决了以往方案中加解密密空间复杂度过大且对计算能力要求过高的问题。
[0004]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]一种基于随机冻结比特填充的安全极化码编码方法，其步骤如下：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于随机冻结比特填充的安全极化码编码方法，其特征在于，其步骤如下：步骤一：发送端和合法接收端共同确定编码长度N和共享密钥k；步骤二：发送端输入待发送信息m和共享密钥k，并将共享密钥k通过伪随机序列产生器生成伪随机序列r；步骤三：发送端根据编码长度N构造比特混淆器，并将待发送信息m与伪随机序列r输入比特混淆器，产生混淆序列m'；步骤四：发送端根据编码长度N确定生成矩阵G，并将混淆序列m'输入生成矩阵G后得到待发送码字，再进行BPSK调制，得到发送码字A；步骤五：发送端发出发送码字A，发送码字A经过无线信道传输后，合法接收端和窃听接收端均收到接收码字B；步骤六：合法接收端输入共享密钥k，并将共享密钥k通过伪随机序列产生器生成伪随机序列r，合法接收端将接收码字B与伪随机序列r输入解码器中，得到原始信息m；步骤七：窃听接收端将接收码字B与随机序列r'输入解码器中，得到窃听信息m”，窃听接收端没有共享密钥k，无法译码得到正确消息m。2.根据权利要求1所述的基于随机冻结比特填充的安全极化码编码方法，其特征在于，所述伪随机序列产生器采用RC4算法。3.根据权利要求1所述的基于随机冻结比特填充的安全极化码编码方法，其特征在于，所述比特混淆器的构造方法为：将每一位的位序号用二进制表示；按照公式：位容量，并按照从小到大排序；其中，前N(1
‑
R)对应位为冻结比特位，索引集合记为Ψ；其余为信息位，索引集合记为Φ；R为码率；将信道W，极化分裂为N个子信道，并将N个子信道分为两个集合：Φ
w
＝G(W|β)；Ψ
W
＝B(W|β)；其中，β∈(0,0.5)为一个给定的常数；Φ对应子信道是极化后信道容量C
Φ
趋近于1的子信道，且|Φ
W
|＝N*R；Ψ对应子信道是极化后信道容量C
Ψ
趋近于0的子信道，且|Ψ
W
|＝N*(1
‑
R)。4.根据权利要求3所述的基于随机冻结比特填充的安全极化码编码方法，其特征在于，所述产生混淆序列m'的方法为：将发送信息m依次填入[Φ
W
]对应位置；将伪随机序列r依次填入[Ψ
W
]对应位置；至此得到混淆序列m'。5.根据权利要求4所述的基于随机冻结比特填充的安全极化码编码方法，其特征在于，所述根据编码长度N确定生成矩阵G的方法为：S41：计算n＝log
2 N，则迭代次数t＝n
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：韩刚涛，戴宇，姚思帆，张大龙，王宁，李双志，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：