[发明专利]一种中继窃听信道下基于极化码的安全编码方法

权利要求书

1.一种中继窃听信道下基于极化码的安全编码方法，其特征在于，包括：

中继窃听通信系统包括发送者Alice、中继节点Relay、窃听者Eve及合法接收者Bob，其中，将发送者Alice作为节点A，将中继节点Relay作为节点R，将窃听者Eve作为节点E，将合法接收者Bob作为节点B；

节点A将其逻辑信道划分为三个集合，其中，第一个集合为对节点R、节点B及节点E均表现出无噪性质的逻辑信道集合P；第二个集合为对节点B表现出无噪性质，同时对节点E表现出全噪性质的逻辑信道集合U；第三个集合为对节点R表现出无噪性质，同时对节点B表现出全噪性质的逻辑信道集合K；

节点A将私密信息分为三个信息段m₁,m₂,m₃，其中，|m₁|＝|P|,|m₂|＝|U|,|m₃|＝|K|，将信息段m₂,m₃分别放置到集合U及集合K所代表的逻辑信道中进行编码，将信息段m₁进行耦合加密处理，得密文c，然后将密文c放置在集合P所代表的逻辑信道中进行编码，得编码后的码字X_A，完成中继窃听信道下基于极化码的安全编码；

信道划分就是计算逻辑信道的可靠度，将逻辑信道划分为无噪的逻辑信道及全噪的逻辑信道，其中，采用巴氏参数法对逻辑信道的信道容量进行估计；

节点A对编码后的码字X_A进行广播，节点R对接收到的信息进行解码，得c,m₂,m₃，再提取m₃，然后在对B节点表现出无噪性质同时对E节点表现出全噪的逻辑信道上传输私密信息m₃，得编码后的码字X_R，其中，

X_R＝m₁·G_N(G(W_RB,β)∩B(W_RE,β))；

其中，G_N为极化码的生成矩阵，W_i,j表示节点i和节点j之间的信道，其中i∈{A,R}，j∈{R,B,E}，无噪比特信道与全噪比特信道的索引集合分别为G_N(G(W_RB，β)与B(W_RE，β))。

2.根据权利要求1所述的中继窃听信道下基于极化码的安全编码方法，其特征在于，编码过程为：

3.根据权利要求1所述的中继窃听信道下基于极化码的安全编码方法，其特征在于，将信息段m₁进行耦合加密处理，得密文c的过程为：

a)将信息段m₃扩展为与信息段m₁等长的密钥key；

b)计算密文

4.根据权利要求1所述的中继窃听信道下基于极化码的安全编码方法，其特征在于，对节点R、节点B及节点E均表现出无噪性质的逻辑信道集合P为：

P＝G(W_AE,β)∩G(W_AB,β)∩G(W_AR,β)。

5.根据权利要求1所述的中继窃听信道下基于极化码的安全编码方法，其特征在于，对节点B表现出无噪性质，同时对节点E表现出全噪性质的逻辑信道集合U为：

U＝G(W_AB,β)∩B(W_AE,β)。

6.根据权利要求1所述的中继窃听信道下基于极化码的安全编码方法，其特征在于，对节点R表现出无噪性质，同时对节点B表现出全噪性质的逻辑信道集合K为：

K＝G(W_AR,β)∩B(W_AB,β)。

7.根据权利要求1所述的中继窃听信道下基于极化码的安全编码方法，其特征在于，将发送者-中继节点、发送者-合法接收者、发送者-窃听者、中继节点-合法接收者及中继节点-窃听者之间的通信链路分别记作A-R、A-B、A-E、R-B及R-E，同时W_i,j表示节点i∈{A,R}与节点j∈{R,D,E}之间的信道，各信道之间满足以下退化关系：

WAE≤WAD≤WAR

W_RE≤W_RD。