[发明专利]一种基于喷泉码的图像数据变速率安全传输方法

说明书

本发明提供一种基于喷泉码的图像数据变速率安全传输方法，该方法根据合法链路信道条件调整每个时隙发送编码包的个数，以充分利用信道资源，减少解码时延。同时使得合法链路的信道质量优势扩大，保障信息的安全传输，并且根据源数据包的重要性、系统的时延约束以及信道质量来选择参与编码过程的源数据包。本发明的方法能够使合法接收者尽快积累重要数据，同时防止窃听者截获这些数据，在保障合法用户通信安全的同时也能兼顾用户对时延和业务质量的需求。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于喷泉码的图像数据变速率安全传输方法。

背景技术

在基于喷泉码的传输中，源文件被划分成N个等长的源数据包。发送端将不同的源数据包进行按位异或运算，构造成无限数量的喷泉包，然后将其传送到接收端，直到接收端成功累积到N个相互独立的编码包以恢复整个文件。喷泉码的这种特征意味着，合法用户只要在窃听者之前积累到足够的编码包，就不会泄漏信息。与主要是为了最大化私密速率或最小化私密中断概率而设计的传统物理层安全策略相比，基于喷泉码的抗窃听技术可以显著提高合法收发器之间的传输速率，因为该速率仅受香农容量的限制。

现今通过喷泉编码增强传输安全性的大部分工作以恒定速率传送编码包，即不管喷泉包如何构造，发射机在每个时隙仅发送一个编码包。然而由于无线信道具有随机性，在信道条件很好时，仅发送一个编码包容易造成资源的浪费。另外，大多数现有的基于喷泉码的传输方案主要关注系统的截获概率，也就是说它们仅关心比特流的传输安全性。但是，这些方法对于需要充分考虑安全性约束与多样化服务质量要求之间的相互耦合和制约关系的图像业务并不适用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于喷泉码的图像数据变速率安全传输方法，该方法能够充分考虑安全性约束与多样化服务质量要求之间的相互耦合和制约关系，同时兼顾可靠、安全、时延等多维需求，为用户提供综合服务质量保障。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

一种基于喷泉码的图像数据变速率安全传输方法，该方法包含以下步骤：

(1)在传输发生前，合法发送机首先将源文件分成N个源数据包，每个源数据包包含K比特，并对各个源数据包进行重要性排序，得到排序后的数据包集合∏＝{π₁,π₂,…,π_N}，其中，索引序号较小的源数据包更为重要；

(2)传输过程中，在每个时隙末尾，合法发送机通过反馈信道获得合法接收机已恢复的源数据包的索引；然后，更新构造的解码集D_π和非解码集U_π，其中D_π包含所有Bob已经恢复的源数据包，而U_π包含所有Bob未恢复的源数据包；在更新的U_π中，根据各个源数据包的重要性对源数据包进行重新排序，并且这些数据包的索引从1开始，将更新后的U_π记为U_π＝{π₁,π₂,…}；

(3)在下一个时隙开始时，合法发送机首先根据信道反馈获得合法链路的信道质量γ_AB，然后与中断门限γ_v比较，

当γ_ABγ_v时，则在当前时隙不进行编码包的发送，其中γ_v是传输中断门限；

当γ_AB≥γ_v时，计算出在当前合法链路信道条件下，Bob最多能够正确接收的编码包个数然后进入下一步骤；