[發明專利]一種受密碼控制的動態刪余安全Turbo編碼方法

在審

• 申請號: 201711436181.2
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108234077A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 王凱燕;張桂祥;王馨;張亙;胡飛;姜永廣;田永春;曾浩洋
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十研究所;成都衛士通信息產業股份有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L9/08;H04L29/06
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

本發明公開了一種受密碼控制的動態刪余安全Turbo編碼方法，加密時發送端利用密鑰通過密碼器產生長度與待編碼的信源長度相同的隨機序列，利用不同的隨機序列產生不同的刪余序列進行不同方式的安全編碼；解密時接收端首先利用密鑰通過密碼器產生隨機序列，然后將接收到的比特信息利用隨機序列進行區分后輸入譯碼器進行譯碼。本發明方法不僅具有與3G/4G/5G等移動通信系統無縫集成的優點，而且不受傳統安全編碼必須在合法信道質量優于竊聽信道質量的條件約束，該方法結合信息加密與信道編碼的優勢，在物理層通過保證授權雙方的傳輸速率逼近安全容量，而竊聽者無法獲得任何私密信息，從物理層層面提升系統安全性。

技術領域

本發明涉及一種受密碼控制的動態刪余安全Turbo編碼方法。

背景技術

隨著計算機運算能力與運算速度的提升，3G/4G移動通信系統中基于計算復雜度的密鑰體制安全性正日益受到挑戰，物理層安全技術為保障無線網絡信息安全提供了新的途徑。Wyner在最初的物理層安全的奠基性的文獻中已經證明了實現物理層安全傳輸編碼的存在性，物理層安全編碼需要同時保證信息傳輸的可靠性與安全性，現有的物理層安全編碼根據對上述兩種指標的不同側重，主要分為合法信道無噪條件下的安全編碼方法與合法信道有噪條件下的安全編碼方法。

(1)合法信道無噪時的安全編碼方法

物理層安全編碼最初是針對有線通信網絡。該網絡中的物理層信息傳輸錯誤率較低，可以進一步通過高層校驗、重傳等機制實現合法信道無噪，因此設計時不用考慮可靠性約束，只需保證安全即可。當應用于無線通信網絡時，部分研究認為可以利用波束賦形、點聚焦等功率控制方法實現等效的合法信道無噪條件。該方法需要保證合法信道無噪，離實際應用存在一定的差距。

(2)合法信道有噪時的安全編碼

實際通信中，安全編碼的設計不僅要保證私密信息在竊聽信道的安全傳輸，還需要考慮其在合法信道的抗噪性能。目前合法信道有噪條件下的安全編碼技術研究大多是在合法接收信噪比好于竊聽接收信噪比這一假設前提下展開的，因此安全編碼的設計對信道條件具有很強的依賴性。實際中，因為竊聽者的空時特性未知，竊聽信道的接收條件無法確定，竊聽信道很可能好于授權信道，此時保密容量降低，安全編碼也就不安全了。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點，本發明提供了一種受密碼控制的動態刪余安全Turbo編碼方法，不僅可有效解決安全編碼對信道條件的依賴性問題，還可與現有移動通信系統無縫集成。本發明方法將信息加密和Turbo碼一體化設計，由密鑰通過密碼器產生一個密碼流來控制Turbo編碼器中刪余方式，同時對Turbo碼的內交織器進行變參數隨機化，設計安全刪余Turbo編碼方案。由于Turbo譯碼器對刪余模式敏感，本方法中Turbo編碼器動態刪余機制保證了隨機刪余校驗比特，因此保留了Turbo碼高糾錯能力的同時實現了私密信息的安全傳輸。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種受密碼控制的動態刪余安全Turbo編碼方法，包括如下內容：

一、安全編碼加密：發送端利用密鑰通過密碼器產生長度與待編碼的信源長度相同的隨機序列，并生成不同的交織序列進行內交織。利用不同的隨機序列產生不同的刪余序列，進行隨機動態刪余輸出的安全編碼；

二、安全編碼解密：接收端首先利用密鑰通過密碼器產生隨機序列，然后將接收到的比特信息利用隨機序列進行區分后輸入譯碼器進行譯碼，解交織器與發送端相同。

與現有技術相比，本發明的積極效果是：

本發明方法實現信息加密和信道糾錯一體化設計，不僅具有與 3G/4G/5G等移動通信系統無縫集成的優點，而且不受傳統安全編碼必須在合法信道質量優于竊聽信道質量的條件約束，該方法結合信息加密與信道編碼的優勢，在物理層通過保證授權雙方的傳輸速率逼近安全容量，而竊聽者無法獲得任何私密信息，從物理層層面提升系統安全性。

附圖說明