發(fā)布時間：2017-05-24 12:13

  本文關(guān)鍵詞：基于Polar碼的物理層安全編碼方法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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)計的糾錯碼,且理論上可達到香農(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制隱藏Polar碼在信道傳輸中的部分碼字比特來增強通信的安全性。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下,可信度刪余Polar碼保證了信息傳輸?shù)陌踩涂煽俊?2)中繼節(jié)點可分為可信任節(jié)點和不可信節(jié)點兩種情況,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,因此改進方法提高了源節(jié)點的編碼效率;而在不可信中繼竊聽信道中采用第二種安全編碼方法時,當(dāng)信道的SNR為4dB時,合法接收者能夠以足夠小的誤碼率(3.6×10-5)完成信息的可靠傳輸,同時中繼節(jié)點和竊聽者均維持在較高誤碼率(0.5)左右,因此中繼節(jié)點無法獲得秘密信息,提高了系統(tǒng)的安全性。
【關(guān)鍵詞】：物理層安全編碼 竊聽信道 中繼信道 Polar碼 刪余 安全間隙 McEliece密碼體制
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN918
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 專用術(shù)語注釋表8-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 物理層安全9-10
• 1.2 基于Polar碼的搭線竊聽信道研究10-11
• 1.3 基于Polar碼的中繼竊聽信道研究11-12
• 1.4 論文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排12-14
• 第二章 Polar碼基本理論14-26
• 2.1 信道極化理論14-18
• 2.2 Polar碼構(gòu)造18-20
• 2.3 Polar碼編譯碼及性能20-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 基于刪余Polar碼的搭線竊聽信道中的安全編碼方法26-40
• 3.1 搭線竊聽信道基本概念26-30
• 3.1.1 退化竊聽信道及安全容量27-28
• 3.1.2 安全間隙28-30
• 3.2 基于可信度刪余Polar碼方法30-33
• 3.2.1 刪余Polar碼30-32
• 3.2.2 可信度刪余Polar碼方法32-33
• 3.3 搭線竊聽信道中刪余Polar碼的安全編碼方法33-39
• 3.3.1 基于刪余Polar碼的搭線竊聽信道模型33-34
• 3.3.2 高斯竊聽信道中可信度刪余Polar碼的設(shè)計方法34-36
• 3.3.3 仿真結(jié)果與分析36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 基于Polar碼的中繼竊聽信道中的安全編碼方法40-59
• 4.1 中繼信道及中繼竊聽信道40-43
• 4.1.1 中繼信道40-41
• 4.1.2 半雙工中繼竊聽信道及安全容量41-43
• 4.2 中繼竊聽信道中Polar碼安全編碼方法43-46
• 4.3 基于Polar碼的可信任中繼竊聽信道中的安全編碼方法46-53
• 4.3.1 DF協(xié)議下基于Polar碼的安全編碼改進方法46-51
• 4.3.2 仿真結(jié)果與分析51-53
• 4.4 基于Polar碼的不可信中繼竊聽信道中的安全編碼方法53-58
• 4.4.1 Mc Eliece公鑰加密體制53-54
• 4.4.2 AF協(xié)議下基于Polar碼的公鑰加密編碼方法54-57
• 4.4.3 仿真結(jié)果與分析57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第五章 總結(jié)與展望59-61
• 5.1 論文工作總結(jié)59-60
• 5.2 下一步的工作計劃60-61
• 參考文獻61-64
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文64-65
• 致謝65

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