[發明專利]基于退化竊聽信道噪聲干擾的Polar碼通信方法及裝置

有效

• 申請號: 201810989802.8
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109067501B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 馬楠;周方圓;張平;張治
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H03M13/13
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 丁蕓;項京

本發明實施例提供了一種基于退化竊聽信道噪聲干擾的Polar碼通信方法及裝置，其中方法包括：獲取主信道經信道極化后的第一信道集和第二信道集；獲取竊聽信道經信道極化后的第三信道集和第四信道集；計算第一信道集與第三信道集的差集；根據計算得到的差集，確定第二安全比特信道；通過第一安全比特信道，發送未經人工噪聲注入的Polar碼編碼信號；通過第二安全比特信道，發送經人工噪聲注入的Polar碼編碼信號。本發明實施例能夠對安全比特信道的數量進行擴充，從而提升安全傳輸速率。

技術領域

本發明涉及網絡通信技術領域，特別是涉及一種基于退化竊聽信道噪聲干擾的Polar碼通信方法及裝置。

背景技術

隨著通信技術的發展，無線通信設備具有越來越高的通信速率，人們可以通過無線通信設備快速接入互聯網，無線通信已經成為人們生活不可缺少的一部分。

竊聽信道模型是Wyner在二十世紀七十年代提出的一種通信模型，在竊聽信道模型中，合法用戶Alice和Bob通過主信道進行通信，而第三方竊聽者Eve通過竊聽信道竊取合法用戶之間的通信內容。

Polar碼作為第五代通信技術的其中一種編碼方案，是一種理論上能達到香農限的編碼方案。如圖1所示，可以構建基于Polar碼的退化竊聽信道模型。該模型中，u是Alice發送的信息比特序列；X是信息u經過編碼器后輸出的比特序列；Y是主信道輸出的比特序列；Z是竊聽信道輸出的比特序列；是合法接收者Bob譯碼后得到的信息序列的估計值；C_m表示主信道的信道容量；C_w表示竊聽信道的信道容量。

在基于Polar碼的構造方法中，最關鍵的部分是信息位集合A的選擇。信道極化后，大部分子信道的巴特查里亞因子Z的值會趨向于“0”(無噪比特信道)或“1”(全噪比特信道)，無噪比特信道所對應的系數i組成的集合稱為信息位集合A，這些比特信道用來傳輸信息；而全噪比特信道的系數則組成固定位集合A^c，它是A的補集，這些信道不傳輸任何信息。

在退化竊聽信道模型中，由于竊聽信道是主信道的退化信道，即，竊聽信道A_w的噪聲比主信道A_m的噪聲大，可以證明因此利用主信道中多出的信息位A_s，即A_w-A_m這部分來傳輸信息，從而實現安全通信，簡稱這部分信息位的集合為安全位，它對應的比特信道稱為安全比特信道，在安全比特信道下獲得的傳輸速率成為安全傳輸速率。

現有的基于Polar碼的退化竊聽信道通信技術中，由于信息位集合A的選擇與碼長和信道的特性存在著密切關系，在竊聽信道退化程度有限的情況下或者碼長N有限的情況下，由于安全位的值A_w-A_m很小，導致安全比特信道的傳輸速率R＝[Am-Aw]/N的值也很小，因此，現有的基于Polar碼的退化竊聽信道通信技術，存在安全傳輸速率低的問題。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種基于退化竊聽信道噪聲干擾的Polar碼通信方法及裝置，以實現提高安全傳輸速率。具體技術方案如下：

第一方面，本發明實施例提供了一種基于退化竊聽信道噪聲干擾的Polar碼通信方法，應用于退化竊聽通信系統中，所述退化竊聽通信系統包括：主信道和竊聽信道，所述竊聽信道是所述主信道的退化信道，所述方法包括：

獲取所述主信道經信道極化后的第一信道集和第二信道集；所述第一信道集為所述主信道中，信道質量好的信道的集合；所述第二信道集為所述主信道中，信道質量差的信道的集合；

獲取所述竊聽信道經信道極化后的第三信道集和第四信道集；所述第三信道集為所述竊聽信道中，信道質量好的信道的集合；所述第四信道集為所述竊聽信道中，信道質量差的信道的集合；