[发明专利]一种基于随机扰码辅助的极化码无线数据安全传输方法

说明书

本发明涉及一种基于随机扰码辅助的极化码无线数据安全传输方法，属于信道编码及无线保密通信技术领域。所述方法包括：1)系统参数初始化；2)将待传输信息进行随机扰码；3)将随机扰码后的序列进行CRC校验；4)将CRC校验后的序列进行Polar编码；5)将Polar编码后的序列进行调制；6)将调制后的信号进行信号噪声一体化设计并送入信道；7)Bob端与Eve端接收信号，解调后分别输出软信息；8)Bob端与Eve端分别进行Polar译码；9)Bob端与Eve端分别进行解扰；10)Bob端与Eve端分别进行差错分析。所述方法在稍许增加编译码复杂度的前提下，可有效提升无线通信系统数据传输的安全性能，同时提升无线数据传输的抗突发干扰性能。

技术领域

本发明涉及一种基于随机扰码辅助的极化码无线数据安全传输方法，属于无线通信、信道编码及保密通信技术领域。

背景技术

随着无线通信技术的发展，如何保证数据更快速、更可靠、更安全的传输，一直是无线通信技术追求的指标。近年来提出的以信息论为基础的物理层安全方法，给出了在保证数据绝对安全、可靠传输的前提下信息传输速率的上界，为无线数据快速、可靠、安全的传输提供了一种新思路，成为当前无线通信的热点研究问题。

物理层安全技术中，Wyner给出了窃听信道模型，假设发送端为Alice，合法接收端为Bob，窃听端为Eve。Alice与Bob间的信道称为主信道，Alice与Eve间的信道为窃听信道，Wyner给出了安全容量的概念，并从理论上证明了当传输速率小于安全容量时，可保证信息绝对安全与可靠的传输，但并没有给出实用的编码方案，研究具体实用的安全编码方法成为无线物理层安全技术中的研究热点。

2008年土耳其比尔肯大学教授E.Arikan提出了基于信道极化理论提出Polar编码，该码是目前唯一从理论上证明达到香农极限的编码，并且具有明确简单的编码译码方法，当前Polar码的纠错性能超过目前广泛使用的Turbo码和LDPC码，目前Polar码作为我国华为公司的主推的信道编码方法，已被确定为5G移动通信中在eMBB场景的控制信道中的信道编码方法。这标志着polar码历史性的走进蜂窝移动通信系统。

Polar码的理论基础即为信道极化，当组合信道的数目比较大时，一部分信道将趋于无噪信道，另外一部分信道将趋于全噪信道。此时，可将要传输的数据位放于Polar编码的信息位，此部分信息将进入无噪信道中，将冗余位放于Polar编码的固定位，此部分信息将进入全噪信道中，这样可使得所传输的数据速率达到最大。Polar码的这一极化特性非常适合应用于Wyner窃听信道中作为近安全容量限的安全编码方法，在保证数据传输可靠性的前提下，保证数据的安全传输。

信息传输过程中，对发送信息加扰，即对数字信号进行随机化处理，减少连0和连1的出现，不仅可扩展数字信号功率谱，还可增加信息传输抗突发干扰性能，同时可提升信息传输的安全性。扰码虽然改变了原始信息的顺序，但这种扰乱是有规律的，只要发送方与接收方约定扰码规则，在接收端是可以进行解扰操作的。完成扰码和解扰的电路分别称为扰码器和解扰器。

基于此，本发明拟在Polar编码作为安全传输数据方法的基础上，辅以随机扰码方法，在稍许增加编译码复杂度的前提下，提升无线通信系统数据传输的安全性能，同时可提升无线数据传输的抗突发干扰性能。

发明内容

本发明的目的是在保证无线通信系统中合法接收端通信可靠性与有效性的前提下，进一步提升数据传输的安全性，提出一种基于随机扰码辅助的极化码无线数据安全传输方法。