基于Polar碼的物理層安全編碼方法研究.pdf

1、利用噪聲和衰落等物理信道本身的特性，物理層安全可以達(dá)到信息理論意義上的安全，近年來引起了廣泛的關(guān)注。Polar碼是基于信道特征設(shè)計(jì)的糾錯碼，且理論上可達(dá)到香農(nóng)信道容量極限，適用于物理層安全。論文研究搭線竊聽信道和中繼竊聽信道下基于Polar碼的物理層安全編碼方法，具有重要的理論意義和參考價值。
　　論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)針對搭線竊聽信道中的安全編碼問題，論文考慮通過引入刪余機(jī)制隱藏Polar碼在信道傳輸中的部分

2、碼字比特來增強(qiáng)通信的安全性。首先，論文給出一個新型的刪余Polar碼方法，將巴氏參數(shù)應(yīng)用于編碼比特的可信度計(jì)算，通過可信度數(shù)值選擇刪余比特位置，從而獲得基于編碼比特可信度的刪余Polar碼方法。其次，利用可信度刪余Polar碼，最大程度地增加合法用戶和竊聽者恢復(fù)信息程度的差異。數(shù)值仿真結(jié)果表明，可信度刪余Polar碼方法與隨機(jī)刪余、截止樹刪余方法相比，安全間隙分別下降了1.7dB和2.0dB，因此所需的安全間隙最小。在信道退化較小的條件

3、下，可信度刪余Polar碼保證了信息傳輸?shù)陌踩涂煽俊?br>　　(2)中繼節(jié)點(diǎn)可分為可信任節(jié)點(diǎn)和不可信節(jié)點(diǎn)兩種情況，論文給出這兩種情形下的基于Polar碼的中繼竊聽信道中的安全編碼方法。首先，論文給出一種基于Polar碼的可信任中繼竊聽信道中的安全編碼改進(jìn)方法，方法采用譯碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF)協(xié)議，在第二時隙傳輸時不限定中繼信道的退化條件，且在安全編碼時無需加入額外的隨機(jī)噪聲序列；其次，論文給出一種基于Polar碼的不可信中繼竊聽信道中的安全

4、編碼方法，方法采用放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)協(xié)議，將Polar碼的生成矩陣作為私鑰，并采用McEliece密碼體制生成公鑰矩陣對信息進(jìn)行加密編碼。數(shù)值仿真結(jié)果表明，在可信任中繼竊聽信道中采用提出的第一種安全編碼改進(jìn)方法時，當(dāng)信道的信噪比(SNR)為3dB時，安全傳輸速率由0.16bits/Sys增加到0.42bits/Sys；而當(dāng)信道的SNR為8dB時，安全傳輸速率由0.36bits/Sys提高到0.62bits/Sys，因此改進(jìn)方法提高了源節(jié)點(diǎn)