基于Polar码的物理层安全编码方法研究

发布时间：2017-05-24 12:13

  本文关键词：基于Polar码的物理层安全编码方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：利用噪声和衰落等物理信道本身的特性,物理层安全可以达到信息理论意义上的安全,近年来引起了广泛的关注。Polar码是基于信道特征设计的纠错码,且理论上可达到香农信道容量极限,适用于物理层安全。论文研究搭线窃听信道和中继窃听信道下基于Polar码的物理层安全编码方法,具有重要的理论意义和参考价值。论文的主要研究内容如下:(1)针对搭线窃听信道中的安全编码问题,论文考虑通过引入删余机制隐藏Polar码在信道传输中的部分码字比特来增强通信的安全性。首先,论文给出一个新型的删余Polar码方法,将巴氏参数应用于编码比特的可信度计算,通过可信度数值选择删余比特位置,从而获得基于编码比特可信度的删余Polar码方法。其次,利用可信度删余Polar码,最大程度地增加合法用户和窃听者恢复信息程度的差异。数值仿真结果表明,可信度删余Polar码方法与随机删余、截止树删余方法相比,安全间隙分别下降了1.7dB和2.0dB,因此所需的安全间隙最小。在信道退化较小的条件下,可信度删余Polar码保证了信息传输的安全和可靠。(2)中继节点可分为可信任节点和不可信节点两种情况,论文给出这两种情形下的基于Polar码的中继窃听信道中的安全编码方法。首先,论文给出一种基于Polar码的可信任中继窃听信道中的安全编码改进方法,方法采用译码转发(DF)协议,在第二时隙传输时不限定中继信道的退化条件,且在安全编码时无需加入额外的随机噪声序列;其次,论文给出一种基于Polar码的不可信中继窃听信道中的安全编码方法,方法采用放大转发(AF)协议,将Polar码的生成矩阵作为私钥,并采用McEliece密码体制生成公钥矩阵对信息进行加密编码。数值仿真结果表明,在可信任中继窃听信道中采用提出的第一种安全编码改进方法时,当信道的信噪比(SNR)为3dB时,安全传输速率由0.16bits/Sys增加到0.42bits/Sys;而当信道的SNR为8dB时,安全传输速率由0.36bits/Sys提高到0.62bits/Sys,因此改进方法提高了源节点的编码效率;而在不可信中继窃听信道中采用第二种安全编码方法时,当信道的SNR为4dB时,合法接收者能够以足够小的误码率(3.6×10-5)完成信息的可靠传输,同时中继节点和窃听者均维持在较高误码率(0.5)左右,因此中继节点无法获得秘密信息,提高了系统的安全性。
【关键词】：物理层安全编码 窃听信道 中继信道 Polar码 删余 安全间隙 McEliece密码体制
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN918
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 物理层安全9-10
• 1.2 基于Polar码的搭线窃听信道研究10-11
• 1.3 基于Polar码的中继窃听信道研究11-12
• 1.4 论文主要内容和结构安排12-14
• 第二章 Polar码基本理论14-26
• 2.1 信道极化理论14-18
• 2.2 Polar码构造18-20
• 2.3 Polar码编译码及性能20-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 基于删余Polar码的搭线窃听信道中的安全编码方法26-40
• 3.1 搭线窃听信道基本概念26-30
• 3.1.1 退化窃听信道及安全容量27-28
• 3.1.2 安全间隙28-30
• 3.2 基于可信度删余Polar码方法30-33
• 3.2.1 删余Polar码30-32
• 3.2.2 可信度删余Polar码方法32-33
• 3.3 搭线窃听信道中删余Polar码的安全编码方法33-39
• 3.3.1 基于删余Polar码的搭线窃听信道模型33-34
• 3.3.2 高斯窃听信道中可信度删余Polar码的设计方法34-36
• 3.3.3 仿真结果与分析36-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 基于Polar码的中继窃听信道中的安全编码方法40-59
• 4.1 中继信道及中继窃听信道40-43
• 4.1.1 中继信道40-41
• 4.1.2 半双工中继窃听信道及安全容量41-43
• 4.2 中继窃听信道中Polar码安全编码方法43-46
• 4.3 基于Polar码的可信任中继窃听信道中的安全编码方法46-53
• 4.3.1 DF协议下基于Polar码的安全编码改进方法46-51
• 4.3.2 仿真结果与分析51-53
• 4.4 基于Polar码的不可信中继窃听信道中的安全编码方法53-58
• 4.4.1 Mc Eliece公钥加密体制53-54
• 4.4.2 AF协议下基于Polar码的公钥加密编码方法54-57
• 4.4.3 仿真结果与分析57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 论文工作总结59-60
• 5.2 下一步的工作计划60-61
• 参考文献61-64
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文64-65
• 致谢65

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 鲍晶晶;;Polar Rose进军高效图片搜索技术[J];电脑与电信;2009年03期

2 房昌水,王民,卓洪升;Growth Characteristics of Doped Polar ATGST Crystals[J];人工晶体;1988年Z1期

3 李海龙;吴健;黄际英;王茂琰;;Reflection Characteristics of Layered Media in Polar Mesopause Related to Polar Mesosphere Summer Echoes[J];Plasma Science and Technology;2010年04期

4 ;Information for authors[J];Chinese Journal of Polar Science;2003年02期

5 Nobuhiko SAWAKI;Yoshio HONDA;;Semi-polar GaN LEDs on Si substrate[J];Science China Technological Sciences;2011年01期

6 郑芝芳;杨华;;Polar码在OFDM系统中应用研究[J];电子测试;2012年04期

7 ;CSR和Bluegiga为Polar公司的Team2心率监测系统提供蓝牙技术[J];电子与电脑;2008年11期

8 Yoshimasa Tanaka;Atsuki Shinbori;Tomoaki Hori;Yukinobu Koyama;Shuji Abe;No-rio Umemura;Yuka Sato;Manabu Yagi;Satoru UeNo;Akiyo Yatagai;Yasunobu Ogawa;Yoshizumi Miyoshi;;Analysis software for upper atmospheric data developed by the IUGONET project and its application to polar science[J];Advances in Polar Science;2013年04期

9 夏磊;钟凯;宋阳;陆欣;许旅顺;阎研;李红东;袁方利;蒋建中;俞大鹏;张树霖;;Finite size effect on the Raman frequency of phonons in nano-semiconductors[J];Chinese Physics B;2012年09期

10 ;电子文摘[J];电讯技术;1988年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 Mitch M.C. Chou;Hsiao-Yi Chung;Jih-Jen Wu;;(10-10) M-plane non-polar ZnO grown on LiAlO_2 substrate bychemical vapor deposition[A];第14届全国晶体生长与材料学术会议论文集[C];2006年

2 林伟龙;朱越峰;张琪;曹旭海;;Polar(posterior oblique lumbar athrodesis)术式在治疗退行性腰椎管狭窄症中的应用[A];第十六届全国中西医结合骨伤科学术研讨会暨中西医结合手法治疗骨伤科疾病新进展学习班论文汇编[C];2008年

3 Liang Xu;Jianping Yin;;The quantum calculation for interaction of polar molecules with external fields[A];第十六届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2014年

4 ;Air Monitoring for Persistent Organic Pollutants in China and Russia-An International Polar Year project[A];持久性有机污染物论坛2008暨第三届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2008年

5 Y.Kamide;;Spontaneous and trigger-associated substorms compared: Electrodynamic parameters in the polar ionosphere[A];第十四届全国日地空间物理学术研讨会论文集[C];2011年

6 李东浩;;Fractional injection technique for simultaneously analysis various polar compounds using LC-UV[A];全国生物医药色谱及相关技术学术交流会（2012）会议手册[C];2012年

7 ZHOU Y.H.;YAN X.H.;DING X.L.;LIAO X.H.;ZHENG D.W.;PAN J.Y.;FANG M.Q.;HE M.X.;LIU W.T.;;Excitation of Non-atmospheric Polar Motion by the Migration of the Pacific Warm Pool[A];《大地测量与地球动力学进展》论文集[C];2004年

8 ;Coherent control of uitrafast multiphoton processes in a polar molecule medium[A];2006年全国强场激光物理会议论文集[C];2006年

9 ;A molten salt route to the synthesis of nano/micro-structured inorganic crystailites with all polar surfaces exposed[A];中国化学会第五届全国结构化学学术会议论文摘要集[C];2007年

10 ;Key-Points Model for Polar Region Currents[A];第十二届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2007年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 多滨;协作传输系统中Polar码编译码方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

  本文关键词：基于Polar码的物理层安全编码方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：390738