[发明专利]一种物理层抗截获安全通信方法和系统

说明书

本发明涉及一种物理层抗截获安全通信方法和系统，通过对原始信息比特流在物理层进行用于抗截获安全的调制和编码后生成多个符号码元并进行发送，一方面，多个符号码元在编码方面具有无速率的特性，既能提高原始信息比特流的传输效率，又能接近合法发送端与合法接收端之间的预设信道的容量进行发送，在保证传输效率的同时，增加了非法接收端即非法窃听者的破译难度；另一方面，由于多个符号码元为高斯分布、超高斯分布或亚高斯分布，非法窃听者利用基于高阶累积量等盲检测方法无法提取出多个符号码元的具体分布，进一步提高了通信系统的物理层抗截获性和安全性。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种物理层抗截获安全通信方法和系统。

背景技术

通信系统的安全问题一直是人们关注的重点，且无线通信系统由于信道的广播性和开放性，有所下降。传统的加密方式一般是发生于网络协议的上层，多通过认证和密码技术来实现，但基于算法的加密方式的可靠性码、人工噪声预编码、凸优化预编码，扩频以及差错控制编码等技术，在实践方面的应用尚不成熟，而近年来出现的物理层安全则发生在网络协议的底层，可与传统的加密方式相互独立，其从信息论的角度出发，提供了防窃听的新思路，具体技术包括波束成形、迫零预编码，但更容易受到窃听者的监听，其安全问题更为突出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种物理层抗截获安全通信方法和系统。

本发明的一种物理层抗截获安全通信方法的技术方案如下：

根据预设调制方式对原始信息比特流进行调制后得到调制信息比特流；

根据所述预设调制方式所对应的高斯喷泉编码的编码方式将所述调制信息比特流进行无速率编码后得到多个符号码元，且所述多个符号码元呈高斯分布、超高斯分布或亚高斯分布；

将所述多个符号码元在预设信道中进行传输。

本发明的一种物理层抗截获安全通信方法的有益效果如下：

通过对原始信息比特流在物理层进行用于抗截获安全的调制和编码后生成多个符号码元并进行发送，一方面，多个符号码元在编码方面具有无速率的特性即差错控制能力和码率自适应特性，其中，差错控制能力指前向递增冗余的纠错能力，能提高原始信息比特流的传输效率，码率自适应特性指多个符号码元能够自适应预设信道的状态变化，且能接近合法发送端与合法接收端之间的预设信道的容量进行发送，在保证传输效率的同时，还增加了非法接收端即非法窃听者的破译难度；另一方面，由于多个符号码元为高斯分布、超高斯分布或亚高斯分布，非法窃听者利用基于高阶累积量等盲检测方法无法提取出多个符号码元的具体分布，进一步提高了通信系统的物理层抗截获性和安全性。

在上述方案的基础上，本发明的一种物理层抗截获安全通信方法还可以做如下改进。

进一步，所述根据所述预设调制方式所对应的高斯喷泉编码的编码方式将所述调制信息比特流进行无速率编码后得到多个符号码元，包括：

将所述调制信息比特流的每k个调制信息比特划分为一个待编码组；

根据所述预设调制方式所对应的高斯喷泉编码的编码方式的度分布函数为每个待编码组中的每个调制信息比特随机选择一个度，所述度表示所述调制信息比特和所述符号码元的连接关系；

根据所述预设调制方式所对应的高斯喷泉编码的编码方式的生成矩阵G为每个待编码组中的每个调制信息比特分配一个权重系数；

将任一待编码组的每个调制信息比特通过第一公式得到该待编码组所对应的符号码元c，其中c＝{c₁,c₂,c₃...c_m}，直至得到每个待编码组所对应的符号码元，所述第一公式为：