[发明专利]基于信道编码矩阵动态变化的物理层安全传输方法及系统

摘要

本发明涉及基于信道编码矩阵动态变化的物理层安全传输方法及系统，属于通信信息安全领域，该系统包括设置在发送端物理层的联合编码器，设置在接收端物理层的联合译码器，发送端与接收端通过主信道进行通信；该方法包括在发送端的联合编码器与接收端的联合译码器之间：基于已有的密钥交换协议，共享通过密钥协商得到的对称密钥；公开地约定经过优化构造生成的基础校验矩阵，以及矩阵扩展因子；在发送端，通过联合编码器对每个发送明文进行联合加密纠错编码，得到对应的比特发送码字；在接收端，通过联合译码器对接收的码字译码为接收明文。本发明可用于实现高保密性能和高可靠性能的物理层信息传输。

主权项

1.一种基于信道编码矩阵动态变化的物理层安全通信系统，其特征在于，该系统包括设置在发送端物理层的联合编码器，设置在接收端物理层的联合译码器，发送端与接收端通过主信道进行通信；在联合编码器与联合译码器共享通过密钥协商得到的对称密钥K；以及公开约定的基础校验矩阵HB，以及用矩阵扩展因子T和伪随机向量ri实时产生动态校验矩阵Hi＝h(HB,ri)进行编码译码；其中，矩阵HB的行数为nB，列数为mB+nB；矩阵Hi的行数为n，列数为m+n；m＝mBT，n＝nBT；所述联合编码器包括依次相连的伪随机向量发生器，校验矩阵构造器和LDPC编码器，以及随机噪声源；LDPC编码器的输出端与随机噪声源的输出端相连作为联合编码器的输出端；其中，伪随机向量发生器用于在给定对称密钥K和发送明文的顺序号i的情况下，通过已有的对称加密算法产生伪随机向量ri＝rand(K,i)；校验矩阵构造器用于在伪随机向量ri的控制下，通过矩阵扩展构造方法将基础矩阵HB扩展成动态校验矩阵Hi＝h(HB,ri)；LDPC编码器用于在给定动态校验矩阵Hi的情况下，通过非系统码LDPC编码方法，对发送明文mi进行信道编码，得到发送码字校验比特向量pi；随机噪声源用于产生随机错误向量ei，将随机错误向量ei与发送码字校验比特向量pi进行逐比特异或，得到发送码字xi作为联合编码器的输出。