[发明专利]蜂窝网络中基于中断预测和有限反馈的喷泉编码安全传输方法

说明书

本发明公开了一种蜂窝网络中基于中断预测和有限反馈的喷泉编码安全传输方法，包括以下步骤：源节点Alice将原始文件等分为K个源数据包，记作(u₁，u₂，...，u_K)；源节点Alice根据K个源数据包产生一系列喷泉编码数据包(v₁，v₂，...)；然后将每个喷泉编码数据包v_k通过信道编码产生待发送数据包p_k，然后将待发送数据包p_k发送给目的节点Bob，该方法能够实现信息的安全传输，同时设备的复杂度较低。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种蜂窝网络中基于中断预测和有限反馈的喷泉编码安全传输方法。

背景技术

近年来，随着智能移动终端设备的广泛应用和无线业务需求的爆炸式增长，无线网络安全也面临着前所未有的挑战。首先，无线网络先天的开放特性使得发送给目的接收端的信号同样可以被不法窃听者接收到，由此造成安全隐患；其次，超级计算机的发展使得通过穷举法暴力破解秘钥成为可能，因此，以往基于上层协议栈的加密技术已经难以确保信息安全；最后，以物联网为重要特征的下一代无线通信网络的高度异构特性使得秘钥的分发和管理异常困难。在这样的背景下，物理层安全技术应运而生。物理层安全技术可以通过简单的信号设计和信号处理恶化窃听者的接收信号质量，实现不依赖于密码的安全传输；同时它能够结合无线信道特性实现灵活、精细及多样化的安全配置，满足用户的差异化安全需求。到目前为止，针对物理层安全技术的研究已经取得了很多创新性研究成果，主要包括：协同干扰技术、协作通信技术、人工噪声注入技术、中继选择技术和安全波束成型等。然而，这些技术大多依赖于收发机的多天线结构或节点间的密切协作，且严重依赖于信道信息的准确性。因此，设计一种协议简单、设备复杂度低，且仅利用部分信道信息即可可靠工作的物理层安全传输机制具有重要的理论和工程应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种蜂窝网络中基于中断预测和有限反馈的喷泉编码安全传输方法，该方法能够实现信息的安全传输，同时设备的复杂度较低。

为达到上述目的，本发明所述的蜂窝网络中基于中断预测和有限反馈的喷泉编码安全传输方法包括以下步骤：

将蜂窝网络中的基站和用户分别作为源节点Alice及目的节点Bob，源节点Alice及目的节点Bob均配置单根天线，源节点Alice的发射功率为P，源节点Alice及目的节点Bob的接收机加性噪声功率均为N₀，在第t时隙内，节点i和节点j之间的信道系数服从循环对称复高斯分布，设则服从参数为的指数分布；信道系数满足一阶马尔科夫模型，为实现源节点Alice与目的节点Bob之间的可靠及安全通信，源节点Alice采用喷泉编码机制发送数据包，具体的，源节点Alice将原始文件等分为K个源数据包，记作(u₁，u₂，...，u_K)；源节点Alice再根据K个源数据包产生一系列喷泉编码数据包(v₁，v₂，...)；然后将每个喷泉编码数据包v_k通过信道编码产生待发送数据包p_k，然后将待发送数据包p_k发送给目的节点Bob；

具体操作过程为：

1)在第t-1时隙，目的节点Bob根据收到的待发送数据包P_t-1尝试解码出喷泉编码数据包v_t-1，当目的节点Bob物理层解码成功时，则保存喷泉编码数据包v_t-1并将其用于后续喷泉码的解码，同时将反馈参数FB_deco赋值为1；当目的节点Bob物理层解码未成功解码时，则将v_t-1丢弃，同时将反馈参数FB_deco赋值为0，然后目的节点Bob基于t-1时隙的信道系数对t时隙信道发生中断的概率P_out进行预测；