[发明专利]无信道状态信息时通过平稳BSBC构建WTC-I的方法

说明书

无信道状态信息时通过BSBC构建第一类窃听信道的方法，包括：步骤1、建立通信连接；步骤2、合法接收者随机生成反馈校验序列集合并广播发送；步骤3、合法发送者随机生成备用序列集合；步骤4、合法发送者对待发送的秘密信息进行编码得到信息序列；步骤5、合法发送者生成完整备用序列集合；步骤6、合法发送者生成发送序列集合，并无差错广播发送；步骤7、合法接收者和窃听者将接收到的反馈校验序列集合与发送序列融合得到待解密序列；步骤8、合法接收者和窃听者计算比特对数似然比；步骤9、合法接收者和窃听者利用比特对数似然比基于软判决算法对待解密序列进行解密。本发明在保证通信安全的前提下复杂度更低、传输时延更小、能耗更低。

技术领域

本发明涉及通信安全技术领域，具体的说是无信道状态信息时通过平稳BSBC构建WTC-I的方法。

背景技术

随着信息技术的迅猛发展，私人信息和商业信息传输对无线通信网络的依赖性正明显增强，由此衍生的通信系统自身安全问题的关注度也在迅速提高。基于开放系统互连7层协议中，传统通信系统的信息安全机制是建立在网络层及其以上各层，其核心技术是密钥加密机制，其前提是协议底层的物理层已提供畅通且无错的传输链路，物理层信息安全问题并未引起足够重视。然而，由于电磁信号传输环境的开放性和通用性，在发射功率的有效覆盖范围内，任何拥有合适设备的第三方都可悄然接入网络窃取他人信息，给无线通信的私密性和安全性带来极大威胁。随着无线数据传输的高速化和无线业务的多样化，特别是在具有“高转换、高密度以及高速度”要求的第五代移动通信系统场景中，信息窃取带来的危害和损失难以估量。因此，相比于物理传输介质相对封闭的有线网络，无线通信网络的物理层信息安全问题更加严重，对其研究迫在眉睫。

请参阅图1，Wyner在1975提出了WTC-I(Wiretap Channel-I，第一类窃听信道) 模型，在WTC-I模型中，合法接收者与窃听者同时收到发送方发送出的数据。在窃听者信道质量劣于主信道，即合法通信双方的信道在质量上要具有优势的假设条件下，不依赖分享密钥，在传输速率不超过安全容量的前提下通过合理的安全编码方案即可实现完美秘密通信。但是，窃听者信道质量劣于主信道的假设条件在实际中很难保证，比如窃听者距离私密信息发送方很近，且接收天线功率极高，则能轻易保证接收误码率低于合法接收者。该模型也只是证明了无条件安全通信的可实现性，并未提出如何构建WTC-I以及合理的安全编码方案。可见，构建WTC-I和安全编码是无条件安全通信的两大关键技术。

目前，基于单天线通信系统构建WTC-I的研究并不多，作为国内首个单天线WTC-I模型，中国专利“CN200910058796.5”公开的“由反馈和和LDPC码构建wire-tapI”的发明专利中提出的基于交互通信的WTC-I模型受到广泛关注，其实现过程具有两大显著特点： (1)通过合理的算法设计在交互过程中将主信道的噪声转移到窃听者信道上，从根本上建立主信道质量优势；(2)利用硬判决译码算法门限效应，实现主信道质量的改善优化和窃听者信道质量退化保持，从而“放大”已经建立的信道质量优势。但是该方案仍有一些不足之处：(1)合法发送者需要借助有噪的公共信道进行信息的发送，因此必须通过降低信息传输速率并结合强有力的纠错码等技术手段使得公共信道完全可靠，额外增加了系统实现的复杂程度；(2)硬判决译码算法较弱的纠错能力导致主信道可靠性不高，使对已经建立的信道质量优势的扩大效果并不明显，还会造成后续安全和可靠编码的最大安全传输速率上限不高。