[发明专利]一种BI-AWGN广播信道下构建第一类窃听信道的方法

摘要

一种BI‑AWGN广播信道下构建第一类窃听信道的方法，合法接收者通过二进制输入加性高斯白噪声广播信道发送反馈信息，合法发送者和窃听者分别接收到受噪声干扰的反馈信息；合法发送者根据接收到的反馈信息对待发送的信息进行编码，然后通过无差错的公共信道发出，降低系统实现的复杂程度；合法接收者接收到合法发送者的信息之后，首先提取出比特对数似然比信息,然后通过软判决译码的方式进行译码，选用可靠度高的软判决译码算法，提高主信道的可靠性，扩大主信道和窃听信道质量的差异，进一步提高第一类窃听信道的安全容量；窃听者被动窃听到合法发送者的信息，然后通过软判决译码的方式进行译码。本发明实现难度低，信道安全容量高，传输速率高。

主权项

1.一种BI‑AWGN广播信道下构建第一类窃听信道的方法，其特征在于：合法接收者通过BI‑AWGN(二进制输入加性高斯白噪声广播信道)发送反馈信息，合法发送者和窃听者分别接收到受噪声干扰的反馈信息，具体方法包括步骤一；步骤一、合法接收者随机产生t,t≥1个相互独立且各个比特等概的N长二进制序列其中1≤j≤t，并对已产生的序列逐一进行二相相移键控调制得到然后通过t个并行独立二进制输入加性高斯白噪声广播信道或者一个二进制输入加性高斯白噪声广播信道的t个独立时隙将广播发送；合法发送者和窃听者分别收到t个N长实数序列和其中n_j＝[n_j,i]和n′_j＝[n′_j,i]分别为均值为0，标准差为σ₁和σ₂的独立实高斯随机向量，即n_j,i～N(0,σ₁)，n'_j,i～N(0,σ₂)，1≤j≤t，1≤i≤N；合法发送者依据接收到的反馈信息对已编码的待发送信息进行处理，然后通过无差错的公共信道发出，直接将无需安全保障的辅助信道选为无差错的公共信道，降低系统实现的复杂程度，具体方法包括步骤二至四；步骤二、合法发送者随机生成t‑1个相互独立且各个比特等概的N长序列c_j＝[c_j,i]，其中1≤j≤t‑1，1≤i≤N，对已产生的序列逐一进行二相相移键控调制得到{2c_j‑1，1≤j≤t‑1}备用；步骤三、合法发送者利用接近香农限的二元(N,K)的编码方式对待发送的K长秘密信息x进行编码后得到N长序列c＝[c_i]，1≤i≤N，由c和{c_j}生成第t个N长序列c_t：对c_t进行二相相移键控调制得到2c_t‑1；步骤四、合法发送者将步骤二中的t‑1个已调序列和步骤三中的2c_t‑1构成集合{2c_j‑1，1≤j≤t}；对于1≤j≤t，将2c_j‑1和每个位置对应的元素进行加法运算，然后得到{y'_j,1≤j≤t}，其中合法发送者将N长实数序列集合{y'_j}处理后发送到公共信道；合法接收者接收到合法发送者的信息之后，首先提取出比特对数似然比信息，然后利用比特对数似然比信息进行软判决译码，提高主信道的可靠性，进而扩大主信道和窃听信道之间质量差异，进一步提高第一类窃听信道的安全容量，窃听者被动窃听到合法发送者的信息，然后通过软判决译码的方式进行译码，具体方法包括步骤五至六；步骤五、假设窃听者对公共信道传输的信息也只是被动窃听，而不会对其进行篡改等其他操作，则合法接收者和窃听者都能无差错地接收到{y'_j}；对于1≤j≤t，合法接收者用y'_j减去自己在步骤一中拥有的无差错得到N长实数序列窃听者则用y'_j减去自己在步骤一中接收到的受噪声干扰后的得到N长实数序列则有步骤六、首先，对于1≤i≤N，1≤j≤t，合法接收者和窃听者分别由如下的式(1)和式(2)计算关于c的比特对数似然比值；其中arctanhx为双曲正切函数tanhx的反函数，tanhx的定义为然后，利用求得的比特对数似然比值，合法接收者和窃听者分别采用BI‑AWGN信道下的软判决算法进行译码后分别得到K长秘密信息和