[发明专利]编码方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种编码方法及装置。

背景技术

无线通信系统物理层安全的研究起源于Wyner著名的关于窃听信道的论文。在该论文中，Wyner研究了点对点通信系统被一个窃听者窃听的信道模型。Wyner用条件熵来定义窃听者对机密消息的疑惑度，并给出了当窃听者的疑惑度最大时信息传输效率的最大值，即安全容量。在安全容量的存在性证明中，Wyner提出了随机装箱(random binning)的编码技术。在考虑安全的信道模型中，该技术已经成为一种最常见的编码技术。随机装箱是指发送的消息和一个码本(一堆码字组成的集合)一一对应。当发送方发送一个具体的消息时，首先找出和此消息相对应的码本，然后随机地于此码本中选取一个码字发送出去，该码字就作为编码器的输出。在窃听信道模型提出之后，构造实际的能逼近安全容量的码字就成为了编码领域一个新的研究方向。Wyner指出当窃听信道是高斯噪声，主信道无噪声的情况下，采用陪集编码方案且子码是任意一种可达窃听信道容量的好码的对偶码时，可以达到信息论意义上的安全。Wyner对窃听信道的研究主要针对离散无记忆和高斯噪声的情况，这里必须指出上述两种噪声情况和实际无线信道有着较大的区别。实际的无线信道是时变衰落的信道，我们通常用瑞利衰落信道来模拟实际的无线信道。基于Wyner的研究工作，Liang等人研究了时变衰落窃听信道模型的安全容量。在其安全容量的存在性证明中，Liang等人同样使用了随机装箱的编码技术，相关技术中虽然也存在采用Turbo码、Polar码、BCH码、Reed-Solomon码和级联码的技术方案，但是安全性都存在问题。

针对相关技术中，编码技术不能满足信息安全的问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种编码方法及装置，以至少解决相关技术中的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种编码方法，包括：依据校验矩阵H^*对主信道上的待发送消息进行编码，其中，通过瑞利衰落主信道的系数衰落矩阵diag(h_b)和无衰落时的校验矩阵H确定所述H^*，所述待发送消息包括：真实消息s^k和随机消息d^l-k；发送进行编码后的待发送消息。

优选地，依据衰落系数矩阵diag(h_b)和预设校验矩阵H生成校验矩阵H^*，包括：通过以下公式得到所述校验矩阵H^*：H^*＝diag(h_b)H。

优选地，所述校验矩阵H^*为码字长度为n+k比特，消息长度为l比特的低密度奇偶校验码LDPC码的校验矩阵，其中，k<l<n+k，所述s^k包括k个比特，所述d^l-k包括l-k个比特，通过所述校验矩阵H^*对所述待发送消息进行编码后的码字长度为n+k比特，n，k，l均为正整数。

优选地，所述n，k，l满足以下等式：

其中，diag(h_e)为所述主信道对应的瑞利衰落窃听信道的系数衰落矩阵，SNR₁,SNR₂分别为所述主信道和所述窃听信道的信噪比，且SNR₂的值小于SNR₁的值。

优选地，所述方法还包括：

所述s^k和所述d^l-k通过所述校验矩阵H^*编码后的码字r^n+k，其中，r^n+k＝((s^k,d^l-k)·B^T·(A^-1)^T,s^k,d^l-k)，通过高斯消元法将H矩阵化为AB型矩阵，A为单位矩阵，单位矩阵A的行数和列数均为n+k-l的矩阵，B为一个行数为n+k-l，列数为l的矩阵，H＝diag^-1(h_b)H^*，B^T表示矩阵B的转置，(A^-1)^T表示矩阵A的逆矩阵的转置。

优选地，所述方法还包括：所述码字r^n+k的实际传输效率小于主信道的信道容量。