[發明專利]一種基于LT碼安全傳輸方法

有效

• 申請號: 202010929024.0
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112152756B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 牛芳琳;金晶晶;張婭
• 申請（專利權）人: 遼寧工業大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04W12/122
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 史進斗

1.一種基于LT碼安全傳輸方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一：獲得LT-2碼編碼矩陣

1)依據下式式(5)獲取對LT編碼矩陣重新排列得到k×k/(1-P_er)部分LT-1編碼矩陣G₁；

其中，Per表示主信道刪除概率；m表示參與LT譯碼正確譯碼符號數量；G'表示LT編碼矩陣；為了保證足夠譯碼符號數量，設置由式(5)得到部分LT-1矩陣G₁，行列為G₂為信源原始符號數量k時候，由式(3)得到部分LT-1編碼矩陣，行列為

2)尋找G₁₂每列中1元素對應的碼元并記錄在矩陣列中的位置，將這些碼元依據列矩陣中的位置由小到大重新排序，組成一個碼元個數為kμ₁(1)/(1-P_er)的原始信源，由下式式(6)

其中G₁₁為非度1矩陣，行列G₁₂為度1矩陣，行列μ₁(1)表示信源原始符號數量為k時候，d＝1即度為1的RSD概率分布數值；可得基于度1的LT-2編碼矩陣G'_degree-1

其中m’表示恢復度1符號所需要正確編碼符號數量，其數值為不確定數，但滿足由譯碼所需正確符號數量所決定；G₁₁'為非度1矩陣，行列G₁₂'為度1矩陣，行列μ₂(1)表示信源原始符號數量為kμ₁(1)/(1-P_er)時候，d＝1即LT-2度1的RSD概率分布數值；G₂'為信源原始符號數量為kμ₁(1)/(1-P_er)時候，由式(3)得到部分LT-2編碼矩陣，行列

LT碼是選取RSD度分布作為噴泉碼隨機度d產生的概率，其概率分布由理想ISD度分布ρ(d)和增強因子τ(d)組成：

ρ(d)理想ISD度分布，其數學表達式

其中，k表示信源原始符號數量，d表示編碼所需的度；

由于ISD低度概率較低，繼而引入τ(d)為增強因子，對ISD進行修正

其中：δ表示譯碼失敗概率，c表示穩定常數；

對式(1)(2)進行歸一化，得到RSD度分布函數μ(d)，

其中：z＝∑_d(ρ(d)+τ(d))，z表示對ρ(d)和τ(d)進行d從1到k求和數值；依據式(8)對度1的符號進行LT編碼，得到LT-2碼；

步驟二：LT-1與LT-2相聯合編碼，結合BP譯碼，得到基于LT碼度1的二次LT編碼

1)信源Alice構建LT-1與LT-2相聯合編碼所需要的編碼矩陣；

依據(5)和(6)構建LT-1碼的編碼矩陣G'，G'矩陣的列即足夠大，以滿足Bob的BP譯碼要求；由G'已知，則可分別得到矩陣G₁₁、G₁₂、G₂；

計算G₁₂中度1編碼符號數量kμ₁(1)/(1-P_er)，依據(8)構建LT-2碼的編碼矩陣G'_degree-1，同理選擇m’足夠大；

2)LT-1與LT-2相聯合編碼；

a)將信源Alice符號進行分組，每組含有k個原始碼元符號，根據G₁₁得到不含度1的LT-1碼編碼符號，依次將其發送給Bob；

b)由G₁₂可得度1編碼符號，編碼矩陣G₁₂元素中，每列只含有1個“1”，其余為“0”，記錄每列G₁₂中“1”的位置，再將這些度1符號位置由小到大重新進行排列，得到長度為kμ₁(1)/(1-P_er)的LT-2編碼信源，由G'_degree-1對度1符號進行編碼，得到編碼LT-2碼，依次發給Bob，Bob采用BP對LT-2碼進行譯碼，直到LT-2譯碼結束，恢復LT-2碼元符號后，發送ACK2給Alice，停止發送LT-2碼碼字；

c)由G₂對k個信源符號繼續LT-1編碼，得到LT-1碼碼字，依次發送給Bob；

3)LT-1與LT-2相聯合的BP譯碼；

Bob依據接收2)中a)中的LT-1碼，到第T₁時刻開始接收2)中b)中的LT-2碼，同時對LT-2進行BP譯碼，并且按照2)中b)中度1符號記錄位置，恢復它們在k個信源中的度1符號，繼續接收2)中c)中的LT-1碼，一起參與LT-1的BP譯碼，直到恢復k個信源符號；

4)發送ACK1給Alice，停止發送本組LT-1碼碼字；

5)Alice繼續對下一組信源符號編碼，重復1)、2)、3)、4)、5)步驟，直到恢復所有碼組的符號；

6)結束。

2.根據權利要求1所述的一種基于LT碼安全傳輸方法，其特征在于：所述m’數值由譯碼所需正確符號數量所決定。