[发明专利]一种基于polar码编码加密和OFDM系统峰均比抑制的联合方法

说明书

本发明属于无线通信加密技术领域，涉及一种基于polar码和混沌序列的OFDM系统峰均比抑制的物理层加密方法，发送方通过主信道提取密钥，输入混沌序列发生器产生混沌序列，将混沌序列进行分段，并对每段混沌序列赋予序号索引信息；分别将序号索引信息所对应的混沌序列和待传输信号值进行混沌加密，得到每个序号索引信息对应的加密信息序列；分别对每个序号索引信息对应的加密信息序列进行Polar码编码，将编码后的信号送入OFDM系统，选取使得OFDM系统中PAPR值最小的那段混沌序列对应的Polar码编码信息进行调制传输；接收方对接收到的信号进行解调、译码和解密，恢复出原始传输信号。本发明解决了DFDM系统中峰均功率比高的问题，降低设备制造成本。

技术领域

本发明属于无线通信加密技术领域，具体涉及一种基于polar码编码加密和OFDM系统峰均比抑制的联合方法。

背景技术

无线通信发展迅速，相比于有线通信系统，无线通信系统具有广播性、移动性和开放性等特点。这些特点使得无线通信受到截获和窃听的可能性增大，无线通信安全问题日益突出。针对无线通信安全问题，传统的安全通信技术假设物理层的传输是无差错的，并在物理层之上的更高层采用计算复杂度高、难以在有限时间内破解的加密算法，未根据物理层的信道特征来设计保密机制。无线物理层安全充分利用无线物理层中信道的特征，合法通信双方能够恢复出原始信息，同时窃听者无法获取秘密信息。一般地，物理层安全主要包括安全编码、协作干扰和密钥提取等技术。因此，物理层安全编码兼顾信息传输的可靠性和安全性。

与单载波系统相比，由于多载波调制系统的输出是多个信号的叠加，因此如果多个信号的相位一致时，所得到叠加信号的瞬时功率会远远大于信号平均功率，导致了较大的峰均功率比。因此射频功率放大器应该工作在很大的动态线性范围之内，否则，当信号峰值进入到功率放大器的非线性区域时，会引起信号失真，这种失真会引起子载波间的互调和带外辐射，从而使各子信道信号之间的正交性遭到破坏，产生相互干扰。解决这一问题的办法之一就是要求功率放大器应该具有很大的线性工作范围，然而，这将会导致放大器效率的降低和发射机设备复杂性的增加。

Arikan教授于2008年首次提出Polar码的概念，并严格证明了对于二进制离散无记忆信道(B.DMCs)，Polar码可以达到香农信道容量^[1]。Polar码是一种基于信道极化理论提出的线性信道编码方法，其理论基础是信道极化。如图4所示，信道极化包括信道组合和分解两个过程。当组合信道数目趋于无穷大时，出现极化现象：一部分信道的信道容量趋于1(无噪信道)，另一部分的信道容量趋于0(全噪信道)。利用信道极化特性，Polar码编码变得很直观，在无噪信道上传输有用信息，在全噪信道上传输固定比特。作为首个理论证明可达香农极限的码，Polar码在无线通信和存储系统将发挥巨大的潜力。