[发明专利]一种受密码控制的动态删余安全Turbo编码方法

说明书

本发明公开了一种受密码控制的动态删余安全Turbo编码方法，加密时发送端利用密钥通过密码器产生长度与待编码的信源长度相同的随机序列，利用不同的随机序列产生不同的删余序列进行不同方式的安全编码；解密时接收端首先利用密钥通过密码器产生随机序列，然后将接收到的比特信息利用随机序列进行区分后输入译码器进行译码。本发明方法不仅具有与3G/4G/5G等移动通信系统无缝集成的优点，而且不受传统安全编码必须在合法信道质量优于窃听信道质量的条件约束，该方法结合信息加密与信道编码的优势，在物理层通过保证授权双方的传输速率逼近安全容量，而窃听者无法获得任何私密信息，从物理层层面提升系统安全性。

技术领域

本发明涉及一种受密码控制的动态删余安全Turbo编码方法。

背景技术

随着计算机运算能力与运算速度的提升，3G/4G移动通信系统中基于计算复杂度的密钥体制安全性正日益受到挑战，物理层安全技术为保障无线网络信息安全提供了新的途径。Wyner在最初的物理层安全的奠基性的文献中已经证明了实现物理层安全传输编码的存在性，物理层安全编码需要同时保证信息传输的可靠性与安全性，现有的物理层安全编码根据对上述两种指标的不同侧重，主要分为合法信道无噪条件下的安全编码方法与合法信道有噪条件下的安全编码方法。

(1)合法信道无噪时的安全编码方法

物理层安全编码最初是针对有线通信网络。该网络中的物理层信息传输错误率较低，可以进一步通过高层校验、重传等机制实现合法信道无噪，因此设计时不用考虑可靠性约束，只需保证安全即可。当应用于无线通信网络时，部分研究认为可以利用波束赋形、点聚焦等功率控制方法实现等效的合法信道无噪条件。该方法需要保证合法信道无噪，离实际应用存在一定的差距。

(2)合法信道有噪时的安全编码

实际通信中，安全编码的设计不仅要保证私密信息在窃听信道的安全传输，还需要考虑其在合法信道的抗噪性能。目前合法信道有噪条件下的安全编码技术研究大多是在合法接收信噪比好于窃听接收信噪比这一假设前提下展开的，因此安全编码的设计对信道条件具有很强的依赖性。实际中，因为窃听者的空时特性未知，窃听信道的接收条件无法确定，窃听信道很可能好于授权信道，此时保密容量降低，安全编码也就不安全了。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种受密码控制的动态删余安全Turbo编码方法，不仅可有效解决安全编码对信道条件的依赖性问题，还可与现有移动通信系统无缝集成。本发明方法将信息加密和Turbo码一体化设计，由密钥通过密码器产生一个密码流来控制Turbo编码器中删余方式，同时对Turbo码的内交织器进行变参数随机化，设计安全删余Turbo编码方案。由于Turbo译码器对删余模式敏感，本方法中Turbo编码器动态删余机制保证了随机删余校验比特，因此保留了Turbo码高纠错能力的同时实现了私密信息的安全传输。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种受密码控制的动态删余安全Turbo编码方法，包括如下内容：

一、安全编码加密：发送端利用密钥通过密码器产生长度与待编码的信源长度相同的随机序列，并生成不同的交织序列进行内交织。利用不同的随机序列产生不同的删余序列，进行随机动态删余输出的安全编码；

二、安全编码解密：接收端首先利用密钥通过密码器产生随机序列，然后将接收到的比特信息利用随机序列进行区分后输入译码器进行译码，解交织器与发送端相同。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本发明方法实现信息加密和信道纠错一体化设计，不仅具有与 3G/4G/5G等移动通信系统无缝集成的优点，而且不受传统安全编码必须在合法信道质量优于窃听信道质量的条件约束，该方法结合信息加密与信道编码的优势，在物理层通过保证授权双方的传输速率逼近安全容量，而窃听者无法获得任何私密信息，从物理层层面提升系统安全性。

附图说明