[發明專利]編碼方法及裝置

在審

• 申請號: 201610221775.0
• 申請日: 2016-04-11
• 公開（公告）號: CN107294650A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 胡婧婷
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L9/06
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 江舟,李靈潔

技術領域

本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種編碼方法及裝置。

背景技術

無線通信系統物理層安全的研究起源于Wyner著名的關于竊聽信道的論文。在該論文中，Wyner研究了點對點通信系統被一個竊聽者竊聽的信道模型。Wyner用條件熵來定義竊聽者對機密消息的疑惑度，并給出了當竊聽者的疑惑度最大時信息傳輸效率的最大值，即安全容量。在安全容量的存在性證明中，Wyner提出了隨機裝箱(random binning)的編碼技術。在考慮安全的信道模型中，該技術已經成為一種最常見的編碼技術。隨機裝箱是指發送的消息和一個碼本(一堆碼字組成的集合)一一對應。當發送方發送一個具體的消息時，首先找出和此消息相對應的碼本，然后隨機地于此碼本中選取一個碼字發送出去，該碼字就作為編碼器的輸出。在竊聽信道模型提出之后，構造實際的能逼近安全容量的碼字就成為了編碼領域一個新的研究方向。Wyner指出當竊聽信道是高斯噪聲，主信道無噪聲的情況下，采用陪集編碼方案且子碼是任意一種可達竊聽信道容量的好碼的對偶碼時，可以達到信息論意義上的安全。Wyner對竊聽信道的研究主要針對離散無記憶和高斯噪聲的情況，這里必須指出上述兩種噪聲情況和實際無線信道有著較大的區別。實際的無線信道是時變衰落的信道，我們通常用瑞利衰落信道來模擬實際的無線信道。基于Wyner的研究工作，Liang等人研究了時變衰落竊聽信道模型的安全容量。在其安全容量的存在性證明中，Liang等人同樣使用了隨機裝箱的編碼技術，相關技術中雖然也存在采用Turbo碼、Polar碼、BCH碼、Reed-Solomon碼和級聯碼的技術方案，但是安全性都存在問題。

針對相關技術中，編碼技術不能滿足信息安全的問題，尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明提供了一種編碼方法及裝置，以至少解決相關技術中的問題。

根據本發明的一個方面，提供了一種編碼方法，包括：依據校驗矩陣H^*對主信道上的待發送消息進行編碼，其中，通過瑞利衰落主信道的系數衰落矩陣diag(h_b)和無衰落時的校驗矩陣H確定所述H^*，所述待發送消息包括：真實消息s^k和隨機消息d^l-k；發送進行編碼后的待發送消息。

優選地，依據衰落系數矩陣diag(h_b)和預設校驗矩陣H生成校驗矩陣H^*，包括：通過以下公式得到所述校驗矩陣H^*：H^*＝diag(h_b)H。

優選地，所述校驗矩陣H^*為碼字長度為n+k比特，消息長度為l比特的低密度奇偶校驗碼LDPC碼的校驗矩陣，其中，k<l<n+k，所述s^k包括k個比特，所述d^l-k包括l-k個比特，通過所述校驗矩陣H^*對所述待發送消息進行編碼后的碼字長度為n+k比特，n，k，l均為正整數。

優選地，所述n，k，l滿足以下等式：

其中，diag(h_e)為所述主信道對應的瑞利衰落竊聽信道的系數衰落矩陣，SNR₁,SNR₂分別為所述主信道和所述竊聽信道的信噪比，且SNR₂的值小于SNR₁的值。

優選地，所述方法還包括：

所述s^k和所述d^l-k通過所述校驗矩陣H^*編碼后的碼字r^n+k，其中，r^n+k＝((s^k,d^l-k)·B^T·(A^-1)^T,s^k,d^l-k)，通過高斯消元法將H矩陣化為AB型矩陣，A為單位矩陣，單位矩陣A的行數和列數均為n+k-l的矩陣，B為一個行數為n+k-l，列數為l的矩陣，H＝diag^-1(h_b)H^*，B^T表示矩陣B的轉置，(A^-1)^T表示矩陣A的逆矩陣的轉置。

優選地，所述方法還包括：所述碼字r^n+k的實際傳輸效率小于主信道的信道容量。