[发明专利]基于退化窃听信道噪声干扰的Polar码通信方法及装置

说明书

本发明实施例提供了一种基于退化窃听信道噪声干扰的Polar码通信方法及装置，其中方法包括：获取主信道经信道极化后的第一信道集和第二信道集；获取窃听信道经信道极化后的第三信道集和第四信道集；计算第一信道集与第三信道集的差集；根据计算得到的差集，确定第二安全比特信道；通过第一安全比特信道，发送未经人工噪声注入的Polar码编码信号；通过第二安全比特信道，发送经人工噪声注入的Polar码编码信号。本发明实施例能够对安全比特信道的数量进行扩充，从而提升安全传输速率。

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，特别是涉及一种基于退化窃听信道噪声干扰的Polar码通信方法及装置。

背景技术

随着通信技术的发展，无线通信设备具有越来越高的通信速率，人们可以通过无线通信设备快速接入互联网，无线通信已经成为人们生活不可缺少的一部分。

窃听信道模型是Wyner在二十世纪七十年代提出的一种通信模型，在窃听信道模型中，合法用户Alice和Bob通过主信道进行通信，而第三方窃听者Eve通过窃听信道窃取合法用户之间的通信内容。

Polar码作为第五代通信技术的其中一种编码方案，是一种理论上能达到香农限的编码方案。如图1所示，可以构建基于Polar码的退化窃听信道模型。该模型中，u是Alice发送的信息比特序列；X是信息u经过编码器后输出的比特序列；Y是主信道输出的比特序列；Z是窃听信道输出的比特序列；是合法接收者Bob译码后得到的信息序列的估计值；C_m表示主信道的信道容量；C_w表示窃听信道的信道容量。

在基于Polar码的构造方法中，最关键的部分是信息位集合A的选择。信道极化后，大部分子信道的巴特查里亚因子Z的值会趋向于“0”(无噪比特信道)或“1”(全噪比特信道)，无噪比特信道所对应的系数i组成的集合称为信息位集合A，这些比特信道用来传输信息；而全噪比特信道的系数则组成固定位集合A^c，它是A的补集，这些信道不传输任何信息。

在退化窃听信道模型中，由于窃听信道是主信道的退化信道，即，窃听信道A_w的噪声比主信道A_m的噪声大，可以证明因此利用主信道中多出的信息位A_s，即A_w-A_m这部分来传输信息，从而实现安全通信，简称这部分信息位的集合为安全位，它对应的比特信道称为安全比特信道，在安全比特信道下获得的传输速率成为安全传输速率。

现有的基于Polar码的退化窃听信道通信技术中，由于信息位集合A的选择与码长和信道的特性存在着密切关系，在窃听信道退化程度有限的情况下或者码长N有限的情况下，由于安全位的值A_w-A_m很小，导致安全比特信道的传输速率R＝[Am-Aw]/N的值也很小，因此，现有的基于Polar码的退化窃听信道通信技术，存在安全传输速率低的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于退化窃听信道噪声干扰的Polar码通信方法及装置，以实现提高安全传输速率。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于退化窃听信道噪声干扰的Polar码通信方法，应用于退化窃听通信系统中，所述退化窃听通信系统包括：主信道和窃听信道，所述窃听信道是所述主信道的退化信道，所述方法包括：

获取所述主信道经信道极化后的第一信道集和第二信道集；所述第一信道集为所述主信道中，信道质量好的信道的集合；所述第二信道集为所述主信道中，信道质量差的信道的集合；

获取所述窃听信道经信道极化后的第三信道集和第四信道集；所述第三信道集为所述窃听信道中，信道质量好的信道的集合；所述第四信道集为所述窃听信道中，信道质量差的信道的集合；