窃听信道下基于极化码的安全编码技术研究

摘要

随着通信技术的发展，系统与用户对传输安全性的要求也越来越高。传统的基于密码学的安全体制基于计算安全，并不能真正解决传输安全性问题。因此，物理层安全技术逐渐发展起来，它从信息论角度提出了在物理层实现安全通信的方法。在退化窃听信道下，假设信道为二元对称信道，采用极化码的编码方法能够实现秘密消息的安全可靠传输，并且传输速率能渐近达到系统的安全容量。极化码具有较低的编译码复杂度，在安全编码技术中是一个研究热点。因此，本文以基于极化码的安全编码技术为主线展开研究工作。
　　针对非退化窃听信道下的安全编码问题，在编码系统中引入了反馈结构，在反馈的作用下使窃听信道等效退化，然后提出了一种基于极化码的安全编码方法。所提出的安全编码方法有较低的编译码复杂度，并理论证明了传输达到可靠性与安全性的要求，同时尽可能达到安全传输的最大速率。仿真结果表明，所提出的安全编码方法在非退化窃听信道下能够实现安全可靠通信。
　　针对高斯退化窃听信道下的安全编码问题，首先提出了一种采用高斯近似方法的高斯信道极化码构造法，然后提出了一种面向高斯退化窃听信道采用极化码的安全编码方法。同时，由于所提出的安全编码方法在码长较长时，不能充分利用信道极化产生的比特信道传输秘密消息，又提出了一种传输秘密消息的比特信道的选取方法。仿真结果表明，采用高斯近似法的高斯信道极化码构建方法能够较准确地构造高斯信道下的极化码;与不采用安全编码方法相比，所提出的安全编码方法能够在主信道传输的误比特率受限时，提高传输安全性;传输秘密消息的比特信道选取方法使所提出的安全编码方法在保证传输可靠性的同时，获得了更好的安全性。

目录

声明

致谢

摘要

符号缩写对照表

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 课题研究背景

1．3 国内外研究现状

1．3．1 极化码

1．3．2 窃听信道下的安全编码

1．4 论文的主要内容与创新之处

1．5 论文的章节安排

第2章 极化码

2．1 基本原理

2．1．1 信道组合

2．1．2 信道拆分

2．2 编译码方法

2．3 极化码的性质

2．4 本章小结

第3章 非退化窃听信道下基于极化码的安全编码技术

3．1 窃听信道模型

3．2 系统模型

3．3 带反馈结构的安全编码技术

3．4 理论分析与仿真结果

3．4．1 理论分析

3．4．2 仿真结果

3．5 本章小结

第4章 高斯退化窃听信道下基于极化码的安全编码技术

4．1 高斯窃听信道模型

4．2 高斯信道下极化码的构造方法

4．3 基于极化码的安全编码技术

4．4 仿真结果与分析

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 研究工作总结

5．2 研究工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果