【摘要】：該文提出一種基于多輸入信道最大容量差映射的極化安全編碼方法,通過適當(dāng)降低信道極化速度達(dá)到提高安全傳輸速率的目的。首先,利用信道極化結(jié)構(gòu),將極化后的邏輯信道按信道質(zhì)量劃分為好信道與差信道兩類;然后,通過具體的邏輯信道刪除率迭代分析,提出一種能夠有效提升差邏輯信道容量并降低好邏輯信道容量的最大容量差信道映射方法,達(dá)到降低信道極化速度的目的;最后,利用加權(quán)修正合法信道與竊聽信道最大容量差映射結(jié)果,實(shí)現(xiàn)多輸入信道下的極化安全編碼。仿真結(jié)果表明,在極化階數(shù)n=9的二進(jìn)制刪除信道下,所提方法相比隨機(jī)映射與Arikan方法,安全傳輸速率分別由0.029,0.004提升到了0.042,并且所提方法同樣適用于衰落信道場(chǎng)景。
【圖文】：

第11期白慧卿等：多天線系統(tǒng)中面向物理層安全的極化編碼方法2589圖1多輸入信道下極化編碼其中，11NNx=Gu,nG=BF為極化碼生成矩陣[6]。圖2仿真了BEC下各子信道刪除率1{0.2,NW=0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9}，碼長(zhǎng)N=8時(shí)，不同信道映射順序下對(duì)各輸入信息位刪除率的影響。其中，橫軸為輸入信息位序號(hào)1至N，依次對(duì)應(yīng)于各比特輸入信息；縱軸為刪除率。仿真采取隨機(jī)映射的方式。從圖2可以看出，不同信道映射順序?qū)ν晃恢玫妮斎胄畔h除率的影響不同；并且相同映射順序?qū)Σ煌恢玫膭h除率影響也不同。由此可見，信道映射規(guī)則是影響多輸入信道下極化編碼性能的關(guān)鍵因素。3多輸入信道下的極化安全編碼信道的極化速度是衡量編碼器階數(shù)相同時(shí)的邏輯信道極化程度。極化速度越快，那么在相同階數(shù)下邏輯信道容量越趨于0和1兩極；反之，極化速度越慢則有更多的邏輯信道容量位于兩極之間。當(dāng)僅考慮極化編碼的傳輸可靠性時(shí)，由于信息比特在質(zhì)量最好的邏輯信道上傳輸，因此加快信道極化的速度能夠降低該部分信息比特的錯(cuò)誤率。然而引入安全約束后，私密信息位于合法邏輯信道質(zhì)量“較好”(達(dá)到可靠門限Be,maxP)且竊聽邏輯信道質(zhì)量“較差”(達(dá)到安全門限Ee,minP)的相應(yīng)位置。因此，在系統(tǒng)可容忍的限度內(nèi)適當(dāng)降低信道極化速度，增多“較圖2信道映射順序?qū)斎胄畔⑽粍h除率的影響好”和“較差”邏輯信道的數(shù)量，能夠增加私密信息數(shù)量，達(dá)到提升安全傳輸速率的效果。降低極化速度會(huì)使母碼的可靠性下降，但私密信息始終滿足式(1)的可靠度約束，實(shí)際上降低的是隨機(jī)信息的可靠性。因此，降低極化速度是一種確保私密信息可靠的同時(shí)提升安全速率的方法。本節(jié)將通過對(duì)好邏輯信道與差邏輯信道的相對(duì)位置進(jìn)行討論，

第11期白慧卿等：多天線系統(tǒng)中面向物理層安全的極化編碼方法2589圖1多輸入信道下極化編碼其中，11NNx=Gu,nG=BF為極化碼生成矩陣[6]。圖2仿真了BEC下各子信道刪除率1{0.2,NW=0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9}，碼長(zhǎng)N=8時(shí)，不同信道映射順序下對(duì)各輸入信息位刪除率的影響。其中，橫軸為輸入信息位序號(hào)1至N，依次對(duì)應(yīng)于各比特輸入信息；縱軸為刪除率。仿真采取隨機(jī)映射的方式。從圖2可以看出，不同信道映射順序?qū)ν晃恢玫妮斎胄畔h除率的影響不同；并且相同映射順序?qū)Σ煌恢玫膭h除率影響也不同。由此可見，，信道映射規(guī)則是影響多輸入信道下極化編碼性能的關(guān)鍵因素。3多輸入信道下的極化安全編碼信道的極化速度是衡量編碼器階數(shù)相同時(shí)的邏輯信道極化程度。極化速度越快，那么在相同階數(shù)下邏輯信道容量越趨于0和1兩極；反之，極化速度越慢則有更多的邏輯信道容量位于兩極之間。當(dāng)僅考慮極化編碼的傳輸可靠性時(shí)，由于信息比特在質(zhì)量最好的邏輯信道上傳輸，因此加快信道極化的速度能夠降低該部分信息比特的錯(cuò)誤率。然而引入安全約束后，私密信息位于合法邏輯信道質(zhì)量“較好”(達(dá)到可靠門限Be,maxP)且竊聽邏輯信道質(zhì)量“較差”(達(dá)到安全門限Ee,minP)的相應(yīng)位置。因此，在系統(tǒng)可容忍的限度內(nèi)適當(dāng)降低信道極化速度，增多“較圖2信道映射順序?qū)斎胄畔⑽粍h除率的影響好”和“較差”邏輯信道的數(shù)量，能夠增加私密信息數(shù)量，達(dá)到提升安全傳輸速率的效果。降低極化速度會(huì)使母碼的可靠性下降，但私密信息始終滿足式(1)的可靠度約束，實(shí)際上降低的是隨機(jī)信息的可靠性。因此，降低極化速度是一種確保私密信息可靠的同時(shí)提升安全速率的方法。本節(jié)將通過對(duì)好邏輯信道與差邏輯信道的相對(duì)位置進(jìn)行討論，

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本文編號(hào)：2562876