技术摘要：
本发明提供一种基于喷泉码的图像数据变速率安全传输方法，该方法根据合法链路信道条件调整每个时隙发送编码包的个数，以充分利用信道资源，减少解码时延。同时使得合法链路的信道质量优势扩大，保障信息的安全传输，并且根据源数据包的重要性、系统的时延约束以及信道  全部
背景技术：
在基于喷泉码的传输中，源文件被划分成N个等长的源数据包。发送端将不同的源 数据包进行按位异或运算，构造成无限数量的喷泉包，然后将其传送到接收端，直到接收端 成功累积到N个相互独立的编码包以恢复整个文件。喷泉码的这种特征意味着，合法用户只 要在窃听者之前积累到足够的编码包，就不会泄漏信息。与主要是为了最大化私密速率或 最小化私密中断概率而设计的传统物理层安全策略相比，基于喷泉码的抗窃听技术可以显 著提高合法收发器之间的传输速率，因为该速率仅受香农容量的限制。 现今通过喷泉编码增强传输安全性的大部分工作以恒定速率传送编码包，即不管 喷泉包如何构造，发射机在每个时隙仅发送一个编码包。然而由于无线信道具有随机性，在 信道条件很好时，仅发送一个编码包容易造成资源的浪费。另外，大多数现有的基于喷泉码 的传输方案主要关注系统的截获概率，也就是说它们仅关心比特流的传输安全性。但是，这 些方法对于需要充分考虑安全性约束与多样化服务质量要求之间的相互耦合和制约关系 的图像业务并不适用。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提出一种基于喷泉码的图像数据变速率安全传输方 法，该方法能够充分考虑安全性约束与多样化服务质量要求之间的相互耦合和制约关系， 同时兼顾可靠、安全、时延等多维需求，为用户提供综合服务质量保障。 本发明的目的通过如下的技术方案来实现： 一种基于喷泉码的图像数据变速率安全传输方法，该方法包含以下步骤： (1)在传输发生前，合法发送机首先将源文件分成N个源数据包，每个源数据包包 含K比特，并对各个源数据包进行重要性排序，得到排序后的数据包集合∏＝{π1 ,π2 ,… , πN}，其中，索引序号较小的源数据包更为重要； (2)传输过程中，在每个时隙末尾，合法发送机通过反馈信道获得合法接收机已恢 复的源数据包的索引；然后，更新构造的解码集Dπ和非解码集Uπ，其中Dπ包含所有Bob已经恢 复的源数据包，而Uπ包含所有Bob未恢复的源数据包；在更新的Uπ中，根据各个源数据包的重 要性对源数据包进行重新排序，并且这些数据包的索引从1开始，将更新后的Uπ记为Uπ＝ {π1,π2,…}； (3)在下一个时隙开始时，合法发送机首先根据信道反馈获得合法链路的信道质 量γAB，然后与中断门限γv比较， 当γAB<γv时，则在当前时隙不进行编码包的发送，其中γv是传输中断门限； 当γAB≥γv时，计算出在当前合法链路信道条件下，Bob最多能够正确接收的编码 4 CN 111556222 A 说　明　书 2/5 页 包个数 然后进入下一步骤； (4)Alice将最近一次从Dπ中恢复出的源数据包πrec与从Uπ中选出的L个源数据包 {πind,…,πind L-1}进行喷泉编码，得到L个编码包{t1,…,tL}，编码包的构造方法如下： 其中，ind是来自Uπ中某一源数据包的索引； (5)Bob将解码得到的源数据包索引反馈给Alice，再重复步骤(2)到步骤(4)，直到 Bob解得整个源文件或者到时延要求界限为止。 进一步地，假设B和T分别为所述系统带宽和传输时隙的持续时间，i和j分别表示 系统中的两个节点，链路i→j的信道系数建模为一个均值为零、方差为 的循环对称复高 斯随机变量，记作 其中 α和dij分别表示路径损耗指数和节点i与j之 间的距离，SNR为发射机的平均发送功率 与接收端噪声方差N0之间的比值，在规定编码包 被Eve窃听的概率必须小于η这样一个条件的情况下，中断门限γv的确定方法如下： 其中， 和 分别表示链路A→E和A→B的信道系数方差。 进一步地，所述的ind由下述公式确定： 其中，M代表到当前时隙数为止Uπ中源数据包的个数，Treq和Tcoms分别表示传输完整 个文件所要求的时延限制以及到当前时隙为止已经消耗的传输时间，两个时间均以时隙数 为单位进行度量，Texp表示传完整个文件平均所需的时隙数。 本发明的有益效果如下： (1)本发明所提出的传输方法能够充分利用信道资源自适应地调整每次传输的编 码包个数，减少合法用户的解码时延。满足图像业务高速传输的要求和严格的时延限制。 (2)本发明所提出的传输方法所利用的喷泉包构造方法能够有效扩大合法链路的 信道优势，在合法链路平均信道质量劣于窃听链路的平均信道质量时，仍然具有一定的抗 窃听性能。 (3)本发明所提出的传输方法能够根据源数据包的重要性，系统的时延约束以及 信道质量来选择每次参与编码过程的源数据包。通过使用所提出的喷泉包构造方法，合法 接收者能够在有限的时延内尽快积累重要数据，同时也可以防止窃听者截获这些重要数 据。 附图说明 图1为合法接收机Bob恢复源文件所需的译码时延随SNR变化的曲线图； 5 CN 111556222 A 说　明　书 3/5 页 图2为合法接收机Bob和窃听者Eve恢复源数据包的百分比随时延门限变化的曲线 图； 图3为采用三种不同的喷泉包构造方法在Bob和Eve处恢复的图像，其中，图3a为根 据本发明所提出的喷泉包构造方法在Bob处恢复的图像，图3b为根据本发明所提出的喷泉 包构造方法在Eve处恢复的图像，图3c为随机选择源数据包构造喷泉包的方法在Bob处恢复 的图像，图3d为随机选择源数据包构造喷泉包的方法在Eve处恢复的图像，图3e为优先选择 最重要数据包来构造喷泉包在Bob处恢复的图像，图3f优先选择最重要数据包来构造喷泉 包在Eve处恢复的图像。