[发明专利]编码方法及装置、译码方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种编码方法及装置、译码方法及装置。

背景技术

在相关技术中，无线通信系统物理层安全的研究起源于怀纳Wyner著名的关于窃听信道的论文，在该论文中，Wyner研究了点对点通信系统被一个窃听者窃听的信道模型。Wyner用条件熵来定义窃听者对机密消息的疑惑度，并给出了当窃听者的疑惑度最大时信息传输效率的最大值，即安全容量。在安全容量的存在性证明中，Wyner提出了随机装箱(random binning)的编码技术。在考虑安全的信道模型中，该技术已经成为一种最常见的编码技术。随机装箱是指发送的消息和一个码本(一堆码字组成的集合)一一对应。当发送方发送一个具体的消息时，首先找出和此消息相对应的码本，然后随机地于此码本中选取一个码字发送出去，该码字就作为编码器的输出。在窃听信道模型提出之后，构造实际的能逼近安全容量的码字就成为了编码领域一个新的研究方向。Wyner指出当窃听信道是高斯噪声，主信道无噪声的情况下，采用陪集编码方案且子码是任意一种可达窃听信道容量的好码的对偶码时，可以达到信息论意义上的安全。Wyner对窃听信道的研究主要针对离散无记忆和高斯噪声的情况，这里必须指出上述两种噪声情况和实际无线信道有着较大的区别。实际的无线信道是时变衰落的信道，我们通常用瑞利衰落信道来模拟实际的无线信道。基于Wyner的研究工作，Liang等人研究了时变衰落窃听信道模型的安全容量。在其安全容量的存在性证明中，Liang等人同样使用了随机装箱的编码技术。

针对相关技术中，相关技术中的编码技术不能达到信息论意义安全的问题，目前还没有有效地解决方案。

发明内容

本发明提供了一种编码方法及装置、译码方法及装置，以至少解决相关技术中编码技术不能达到信息论意义安全的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种编码方法，包括：

获取待发送消息，其中，所述待发送消息包括：k比特的真实消息，(l-k)比特的随机消息，其中l，k均为自然数；

对所述待发送消息使用预设密钥进行加密；

依据校验矩阵H对加密后的所述待发送消息进行编码，得到码字r^n+k，其中，所述n为 所述真实消息的码字长度，所述校验矩阵H为依据衰落系数矩阵diag(h_b)和预设校验矩阵H^*生成的矩阵，所述校验矩阵H满足以下条件：r^n+kH^T＝0；

发送所述码字r^n+k。

进一步地，所述diag(h_b)为主信道的衰落系数矩阵，所述diag(h_b)中的元素h_b,i为复高斯随机变量，所述h_b,i的方差为其中，1≤i≤n。

进一步地，依据衰落系数矩阵diag(h_b)和预设校验矩阵H^*生成校验矩阵H，包括：通过以下公式计算得到所述校验矩阵H：

H＝diag^-1(h_b)H^*。

进一步地，所述预设校验矩阵H^*为码字长度为n+k比特，并且消息长度为l比特的低密度奇偶校验码LDPC码的校验矩阵，其中，k＜l＜n+k。

进一步地，通过以下方式确定所述(l-k)比特的随机消息：随机产生一个(l-k)比特的随机消息；将所述(l-k)比特的随机消息通过线性分组码的生成矩阵生成与所述随机消息对应的码字。

进一步地，发送所述码字r^n+k之前，所述方法还包括以下之一：

将所述码字r^n+k划分为2^k个子码，每一个所述子码对应一个k比特长度的消息；

从所述k比特真实消息所对应的子码中随机选取一个码字发送；

确定所述码字r^n+k的实际传输速率小于主信道的信道容量，以及所述子码的实际传输速率等于窃听信道的信道容量。

进一步地，通过以下方式确定所述码字r^n+k的实际传输速率小于主信道的信道容量，以及所述子码的实际传输速率等于窃听信道的信道容量：