本申請(qǐng)通常涉及數(shù)據(jù)加密和解密，更具體地，涉及高性能聯(lián)合安全高級(jí)低密度奇偶校驗(yàn)加密編碼。
背景技術(shù)：
：信息可根據(jù)蜂窩標(biāo)準(zhǔn)(諸如高級(jí)長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE-A)標(biāo)準(zhǔn))或根據(jù)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)(諸如無(wú)線保真(WiFi)/無(wú)線千兆比特(WiGig)標(biāo)準(zhǔn))以超過(guò)每秒千兆比特(Gbps)的高數(shù)據(jù)速率進(jìn)行空中傳輸。高數(shù)據(jù)速率實(shí)現(xiàn)許多應(yīng)用，諸如超高清(UHD)視頻、高性能交互游戲和云計(jì)算。用戶可體驗(yàn)計(jì)算能力、電池使用壽命和通過(guò)使用云計(jì)算應(yīng)用進(jìn)行的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可用性的增加。云計(jì)算應(yīng)用致使遠(yuǎn)程定位的服務(wù)器在用戶裝備外部處理數(shù)據(jù)，從而使得用戶裝備包括更小的內(nèi)部移動(dòng)處理能力。云計(jì)算應(yīng)用將用戶的移動(dòng)圖片和視頻自動(dòng)存儲(chǔ)在云中，這使得在用戶裝備的容量之上增加用戶可用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：技術(shù)問(wèn)題遺憾地是，入侵者和竊聽(tīng)者將云計(jì)算應(yīng)用視為黑客攻擊機(jī)會(huì)并且篡改空中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)或存儲(chǔ)在云中的數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶意識(shí)到存儲(chǔ)在云中的個(gè)人私有信息已經(jīng)被篡改或空中傳輸?shù)皆频男畔⑷菀资艿胶诳凸魰r(shí)，用戶和熟知該用戶的其他人基于與云計(jì)算相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)已經(jīng)不安全的認(rèn)知可能拒絕使用云計(jì)算應(yīng)用。也就是說(shuō)，黑客攻擊對(duì)云計(jì)算構(gòu)思和市場(chǎng)中的云計(jì)算的實(shí)現(xiàn)方式造成了重大威脅。因此，本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施方案提供一種用于對(duì)明文進(jìn)行加密并生成具有高安全性同時(shí)易于傳輸?shù)拿芪牡脑O(shè)備和方法。問(wèn)題的解決方案在第一實(shí)施方案中，聯(lián)合安全高級(jí)低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)加密(JSALE)編碼器包括第一加密層，以將第一加密密鑰應(yīng)用于明文輸入數(shù)據(jù)。JSALE編碼器包括行編碼模塊，從而：通過(guò)將LDPC編碼過(guò)程應(yīng)用于加密的輸入數(shù)據(jù)來(lái)生成H-矩陣的當(dāng)前層的奇偶校驗(yàn)比特，并且通過(guò)將奇偶校驗(yàn)比特附加到加密的輸入數(shù)據(jù)來(lái)生成加密編碼的數(shù)據(jù)。JSALE編碼器包括第二加密層，以啟動(dòng)JSALE過(guò)程的后續(xù)每一輪至Nr輪，并且在Nr輪之后輸出密文。在第二實(shí)施方案中，聯(lián)合安全高級(jí)低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)加密(JSALE)方法包括：通過(guò)將第一加密層應(yīng)用于輸入到電子處理電路的明文輸入數(shù)據(jù)來(lái)由電子處理電路啟動(dòng)JSALE過(guò)程的Nr輪中的第一輪。JSALE方法包括：通過(guò)LDPC編碼過(guò)程處理解密的輸入數(shù)據(jù)由行編碼模塊生成H-矩陣的當(dāng)前層的奇偶校驗(yàn)比特，以及通過(guò)將奇偶校驗(yàn)比特附加到解密的輸入數(shù)據(jù)來(lái)生成并輸出加密編碼的數(shù)據(jù)。JSALE方法包括：?jiǎn)?dòng)JSALE過(guò)程的后續(xù)每一輪至Nr輪，并且在Nr輪之后輸出密文。在第三實(shí)施方案中，提供聯(lián)合安全高級(jí)低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)解密(JSALE)解碼器，其用于對(duì)從具有共同H-矩陣循環(huán)移位值和共同加密密鑰的JSALE發(fā)送器接收到的密文進(jìn)行解密和解碼。JSALE解碼器包括第一解密層，所述第一解密層被配置來(lái)通過(guò)將第一解密應(yīng)用于密文來(lái)啟動(dòng)JSALE過(guò)程的Nr輪中的第一輪，以輸出加密編碼的數(shù)據(jù)。第一輪的加密編碼的數(shù)據(jù)是H-矩陣的最后一層。加密編碼的數(shù)據(jù)包括被附加到H-矩陣的最后一層的奇偶校驗(yàn)比特的H-矩陣的最后一層的系統(tǒng)比特。JSALE解碼器包括行解碼模塊，所述行解碼模塊被配置來(lái)從輸入到行解碼模塊的加密編碼的數(shù)據(jù)提取H-矩陣的當(dāng)前層的奇偶校驗(yàn)比特。所述JSALE編碼器包括第二解密層，所述第二解密層被配置來(lái)啟動(dòng)所述JSALE過(guò)程的后續(xù)每一輪至Nr輪，并且在Nr輪之后輸出明文數(shù)據(jù)。啟動(dòng)后續(xù)每一輪包括使每一輪至Nr輪的輪索引遞減一。本領(lǐng)域技術(shù)人員將根據(jù)以下各圖、描述和權(quán)利要求書容易地明白其他技術(shù)特征。在進(jìn)行以下詳細(xì)描述之前，闡明在本專利文檔中使用的某些詞語(yǔ)和短語(yǔ)的定義可能是有利的。術(shù)語(yǔ)“耦合”和其衍生詞是指兩個(gè)或更多個(gè)元件之間的任何直接或間接通信，無(wú)論這些元件是否彼此物理接觸。術(shù)語(yǔ)“發(fā)送”、“接收”和“通信”及其衍生詞包括直接和間接通信。術(shù)語(yǔ)“包括(include)”和“包括(comprise)”及其衍生詞意味著包括而不是限制。術(shù)語(yǔ)“或”是包容性的，意指和/或。短語(yǔ)“與…相關(guān)聯(lián)”及其衍生詞意指包括、被包括在…內(nèi)，與…互連、包含、被包含…在、連接到或與…連接、聯(lián)接到或與…聯(lián)接、與…可連通、與…協(xié)作、交錯(cuò)、并列、鄰近、結(jié)合到或與…結(jié)合、具有、具有…的特性、與…有關(guān)系等。術(shù)語(yǔ)“控制器”意指控制至少一個(gè)操作的任何裝置、系統(tǒng)或其一部分。這種控制器可以硬件或硬件和軟件和/或固件的組合實(shí)現(xiàn)。不論是本地或遠(yuǎn)程，與任何特定控制器相關(guān)聯(lián)的功能可以是集中式的或分布式的。當(dāng)短語(yǔ)“...中的至少一個(gè)”與一個(gè)項(xiàng)目列表一起使用時(shí)，意指可以使用這些列出的項(xiàng)目中的一個(gè)或多個(gè)的不同組合，并且可能僅僅需要該列表中的一個(gè)項(xiàng)目。例如，“A、B和C中的至少一個(gè)”包括以下組合的任何一種：A；B；C；A和B；A和C；B和C；以及A和B和C。在此專利文獻(xiàn)中提供其他某些詞語(yǔ)和短語(yǔ)的定義。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)理解，在許多實(shí)例下(即使不是大多數(shù)實(shí)例下)，此類定義應(yīng)用于此類限定的單詞和短語(yǔ)的先前以及將來(lái)的使用。發(fā)明的有利效果根據(jù)各種示例性實(shí)施方案的設(shè)備和操作方法可提供基于明文的具有高安全性同時(shí)易于傳輸?shù)拿芪摹８綀D說(shuō)明本領(lǐng)域技術(shù)人員將根據(jù)以下各圖、描述和權(quán)利要求書容易地明白其他技術(shù)特征。圖1示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；圖2A和圖2B示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性無(wú)線發(fā)送和接收路徑；圖3示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性用戶裝備；圖4A示出根據(jù)本公開(kāi)的被配置來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密并且對(duì)加密的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的裝置；圖4B示出根據(jù)本公開(kāi)的加密模塊；圖5A示出根據(jù)本公開(kāi)的傳輸設(shè)備；圖5B示出根據(jù)本公開(kāi)的接收設(shè)備；圖6示出根據(jù)本公開(kāi)的聯(lián)合安全高級(jí)LDPC加密編碼(JSALC)系統(tǒng)；圖7A示出根據(jù)本公開(kāi)的與JSALC編碼方案相關(guān)聯(lián)的奇偶校驗(yàn)H-矩陣；圖7B-7C示出圖7A的奇偶校驗(yàn)H-矩陣內(nèi)的子矩陣的實(shí)例；圖8示出根據(jù)本公開(kāi)的用于由JSALELDPC編碼器/解碼器實(shí)現(xiàn)的JSALE加密過(guò)程的LDPCH-矩陣，所述JSALELDPC編碼器/解碼器具有小于基本碼率的刪截率；圖9示出根據(jù)本公開(kāi)的JSALELDPC編碼器610的硬件實(shí)現(xiàn)方式的流程圖；圖10示出根據(jù)本公開(kāi)的JSALELDPC解碼器的硬件實(shí)現(xiàn)方式的流程圖；圖11示出根據(jù)本公開(kāi)的用于由JSALELDPC編碼器/解碼器實(shí)現(xiàn)的JSALE加密過(guò)程的LDPCH-矩陣，所述JSALELDPC編碼器/解碼器具有等于基本碼率的刪截率；圖12示出在(Re＝1)的情況下的JSALE加密/解密H-矩陣的實(shí)例；圖13示出根據(jù)本公開(kāi)的分級(jí)-ZH-矩陣方法的實(shí)例；圖14示出JSALE誤比特率(BER)/誤幀率(FER)性能；圖15示出在Re＝4/5和Eb/N0＝13dB時(shí)相對(duì)于JSALE解碼迭代數(shù)目的JSALEFER/BER性能；圖16示出在Zp＝8(2048比特)的情況下的SLCC解碼器性能與在Zp＝1(256比特)的情況下的JSALE解碼器的比較；圖17是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施方案的傳輸設(shè)備的操作的流程圖；圖18是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施方案的傳輸設(shè)備的加密操作的流程圖；圖19是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施方案的接收設(shè)備的操作的流程圖；以及圖20是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施方案的接收設(shè)備的解密操作的流程圖。具體實(shí)施方式下文討論的圖1至圖16以及用于在本專利文獻(xiàn)中描述本公開(kāi)的原理的各種實(shí)施方案僅僅是通過(guò)說(shuō)明的方式，并且不應(yīng)該以任何方式被理解為限制本公開(kāi)的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，本公開(kāi)的這些原理可以在任何適當(dāng)布置的裝置或系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。以下文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明書據(jù)此并入本公開(kāi)，如本文完全陳述：(i)3GPPLTEReleases8/10/11TSGRANWG1，http://www.3gpp.org/RAN1-Radio-layer-1(在下文中稱作“REF1”)；(ii)VanNee,R.,“BreakingtheGigabit-per-secondbarrierwith802.11AC”，WirelessCommunications,IEEE,卷18，第2期，第4-7頁(yè)，2011年4月(在下文中稱作“REF2”)；(iii)Perahia,E.；Cordeiro，Carlos；MinyoungPark；Yang，L.L.，“IEEE802.11ad:DefiningtheNextGenerationMulti-GbpsWi-Fi”，CCNC，2010第7版IEEE，卷，期，第1-5頁(yè)，2010年1月9-12日(在下文中稱作“REF3”)；(iv)B.Rochwerger等人；“TheRESERVOIRModelandArchitectureforOpenFederatedCloudComputing”，IBMJournalofResearchandDevelopment，卷53，第4期(2009)(在下文中稱作“REF4”)；(v)FIPS-46，“SpecificationfortheDataEncryptionStandard(DES)”，F(xiàn)ederalInformationProcessingStandardsPublication，1977年1月(在下文中稱作“REF5”)；(vi)FIPS-46-3，“SpecificationfortheDataEncryptionStandard(DES)”，F(xiàn)ederalInformationProcessingStandardsPublication，1999年10月(在下文中稱作“REF6”)；(vii)FIPS-197，“SpecificationfortheAdvancedEncryptionStandard(AES)”，F(xiàn)ederalInformationProcessingStandardsPublication，2001年11月(在下文中稱作“REF7”)；(viii)R.McEliece，“Apublic-keycryptosystembasedonalgebraiccodingtheory”，DSNProgressReport，卷42-44，第114–116頁(yè)，1978(在下文中稱作“REF8”)；(ix)RG.Gallager，“Low-densityparity-checkcodes”，Cambridge.MA:MITPress，1963(在下文中稱作“REF9”)；(x)D.J.C.MacKay，R.M.Neal，“NearShannonlimitperformanceoflowdensityparitycheckcodes”，ElectronicLetters，1996，32:1645-1646(在下文中稱作“REF10”)；(xi)E.Boutillon，J.CasturaandF.R.Kschischang，“Decoder-firstcodedesign”，Proceedingsofthe2ndInt’lSymposiumonTurboCodesandRelatedTopics，第459-462頁(yè)，法國(guó)布蘭斯特2000年9月(在下文中稱作“REF11”)；(xii)T.Zhang，K.K.Parhi，“VLSIimplementation-oriented(3,k)-regularlow-densityparity-checkcodes”，2001IEEEWorkshoponSignalProcessingSystems，第25-36頁(yè)，2001年9月(在下文中稱作“REF12”)；(xiii)Baykas,T.；Chin-SeanSum；ZhouLan；JunyiWang；Rahman,M.A.；Harada,H.；Kato,S.，“IEEE802.15.3c:thefirstIEEEwirelessstandardfordataratesover1Gb/s”，CommunicationsMagazine，IEEE，卷49，第7期，第114，121頁(yè)，2011年7月(在下文中稱作“REF13”)；(xiv)E.Pisek，D.Rajan，J.Cleveland，“GigabitratelowpowerLDPCdecoder”，ITW2011，第518-522頁(yè)，2011年10月(在下文中稱作“REF14”)；(xv)T.HwangandT.Rao，“Secreterror-correctingcodes(secc)”，inProceedingsofthe8thannualinternationalCryptologyConferenceonAdvancesinCryptology，第535–563頁(yè)，1988(在下文中稱作“REF15”)；(xvi)D.Gligoroski，S.KnapskogandS.Andova，“Cryptcoding-encryptionanderrorcorrectioncodinginasinglestep”，inProceedingsofInternationalConferenceonSecurityandManagement，Citeseer，第1–7頁(yè)，2006(在下文中稱作“REF16”)；(xvii)C.Mathur；K.NarayanandK.Subbalakshmi，“Highdiffusioncipher:Encryptionanderrorcorrectioninasinglecryptographicprimitive”，inAppliedCryptographyandNetworkSecurity，Springer，第309–324頁(yè)，2006(在下文中稱作“REF17”)；(xviii)C.Mathur，“Amathematicalframeworkforcombiningerrorcorrectionandencryption”，Ph.D.dissertation,StevensInstituteofTechnology，2007(在下文中稱作“REF18”)；(xix)H.Cam，“Acombinedencryptionanderrorcorrectionscheme:Aes-turbo”，ISTANBULUniversity-JournalofElectrical&ElectronicsEngineering，卷9，第1期，2012(在下文中稱作“REF19”)；(xx)O.AdamoandM.Varanasi，“Jointschemeforphysicallayererror-correctionandsecurity”，ISRNCommunicationsandNetworking，卷2011，2011(在下文中稱作“REF20”)；(xxi)Q.ChaiandG.Gong，“Differentialcryptanalysisoftwojointencryptionanderrorcorrectionschemes”，inGlobalTelecommunicationsConference(GLOBECOM2011).IEEE，第1–6頁(yè)，2011(在下文中稱作“REF21”)；(xxii)C.P.Gupta，S.Gautam，“JointAESEncryptionandLDPCcoding”，InternationalJournalofScientific&engineeringResearch，卷4，第7版，第603-606頁(yè)，2013年7月(在下文中稱作“REF22”)；(xxiii)J.DaemenandV.Rijmen，“Theblockcipherrijndael”，inSmartCardResearchandApplications,Springer，第277–284頁(yè)，2000(在下文中稱作“REF23”)；(xxiv)D.J.C.MacKay，“Gooderror-correctingcodesbasedonverysparsematrices”，IEEETransactionsonInformationTheory，卷45，第2期，第399–431頁(yè)，1999(在下文中稱作“REF24”)；(xxv)G.J.Sullivan；J.-R.Ohm；W.-J.Han；T.Wiegand，“OverviewoftheHighEfficiencyVideoCoding(HEVC)Standard”，IEEETransactionsonCircuitsandSystemsforVideoTechnology，2012年9月(在下文中稱作“REF25”)；(xxvi)D.A.Huffman，“Amethodfortheconstructionofminimumredundancycodes”，Proc.IRE,40:1098-1101,1952(在下文中稱作“REF26”)；(xxvii)Nandan,S.；Deepthi,P.P.；Stuart,C.M.，“LowComplexCryptoBasedChannelCoding”，CommunicationSystemsandNetworkTechnologies(CSNT)，2012InternationalConferenceon，卷，期，第863-868頁(yè)，2012年5月11-13日(在下文中稱作“REF27”)；(xxviii)Q.Su,Y,Xiao，“DesignofLDPC-basedErrorCorrectingCipher”，InternationalConferenceonWireless,MobileandMultimediaNetworks，第470-474頁(yè)，2008(在下文中稱作“REF28”)；(xxix)S.Abu-Surra，E.Pisek，T.Henige，“Gigabitrateachievinglow-powerLDPCcodes:Designandarchitecture”，WCNC2011，第1994-1999頁(yè)，2011年3月(在下文中稱作“REF29”)；(xxx)C.Paar，J.Pelzl，“UnderstandingCryptography”，Springer，2010(在下文中稱作“REF30”)；(xxxi)L.Ning；L.Kanfeng；L.Wenliang；D.Zhongliang，“Ajointencryptionanderrorcorrectionmethodusedinsatellitecommunications”，Communications,China，卷11，第3期，第70-79頁(yè)，2014年3月(在下文中稱作“REF31)；以及(xxxii)J.DaemenandV.Rijmen，“NewcriteriaforlinearmapsinAES-likeciphers”，CryptographyandComm.，Springer，卷1，第1版，第47-69頁(yè)，2009年4月(在下文中稱作“REF32”)。蜂窩和WiFi/WiGig無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)(諸如LTE-A、IEEE802.11ac和IEEE802.11ad)已將空中發(fā)送的最大數(shù)據(jù)速率增加到超過(guò)1Gbps。(見(jiàn)REF3)。此高數(shù)據(jù)速率啟用許多應(yīng)用，諸如超高清晰度(UHD)視頻、高性能交互式游戲以及云計(jì)算。云計(jì)算尤其使計(jì)算能力、移動(dòng)裝置電池壽命、以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可用性超過(guò)移動(dòng)裝置的能力增加?？罩邪l(fā)送的或存儲(chǔ)在云中的數(shù)據(jù)可以使用不同加密方法(諸如高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES))來(lái)加密。(見(jiàn)REF7)。然而，AES是逐字節(jié)加密，易于受到諸如square攻擊(也被稱為基于字節(jié)的攻擊)的不同攻擊。也就是說(shuō)，AES加密方法以具有每個(gè)字節(jié)8比特的粒度的逐個(gè)字節(jié)方式來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。較高安全加密方法可以施加到空中發(fā)送；然而，加密安全級(jí)別的增加對(duì)應(yīng)地增加加密/解密復(fù)雜性。由于數(shù)據(jù)速率增加，使用當(dāng)前加密方法將顯著地增加歸因于加密的功耗。圖1示出根據(jù)本公開(kāi)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)100的實(shí)例。圖1所示的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)100的實(shí)施方案僅用于說(shuō)明?？梢允褂脽o(wú)線網(wǎng)絡(luò)100的其他實(shí)施方案而不脫離本公開(kāi)的范圍。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)100包括eNodeB(eNB)101、eNB102和eNB103。eNB101與eNB102和eNB103通信。eNB101還與至少一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)130通信，諸如互聯(lián)網(wǎng)、專有IP網(wǎng)絡(luò)、或其他數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。取決于網(wǎng)絡(luò)類型，其他眾所周知的術(shù)語(yǔ)可以代替“eNodeB”或“eNB”使用，例如“基站”或“訪問(wèn)點(diǎn)”。為方便起見(jiàn)，術(shù)語(yǔ)“eNodeB”和“eNB”在本專利文件中用于指：向遠(yuǎn)程終端提供無(wú)線訪問(wèn)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施部件。另外，取決于網(wǎng)絡(luò)類型，其他眾所周知的術(shù)語(yǔ)可代替“用戶設(shè)備”或“UE”使用，諸如“移動(dòng)站”、“訂戶站”、“遠(yuǎn)程終端”、“無(wú)線終端”或“用戶裝置”。為方便起見(jiàn)，術(shù)語(yǔ)“用戶設(shè)備”和“UE”在本專利文件中用于指：無(wú)線地訪問(wèn)eNB的遠(yuǎn)程無(wú)線設(shè)備，無(wú)論UE是移動(dòng)裝置(諸如移動(dòng)電話或智能電話)還是正常被認(rèn)為是固定裝置(諸如桌面計(jì)算機(jī)或自動(dòng)售貨機(jī))。eNB102為eNB102的覆蓋區(qū)域120內(nèi)的多個(gè)第一用戶設(shè)備(UE)提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)130的無(wú)線寬帶接入。多個(gè)第一UE包括：UE111，其可定位在小型商業(yè)(SB)中；UE112，其可定位在企業(yè)(E)中；UE113，其可定位在WiFi熱點(diǎn)(HS)中；UE114，其可定位在第一居所(R)中；UE115，其可定位在第二居所(R)中；以及UE116，其可以是類似移動(dòng)電話、無(wú)線膝上計(jì)算機(jī)、無(wú)線PDA等的移動(dòng)裝置(M)。eNB103為eNB103的覆蓋區(qū)域125內(nèi)的多個(gè)第二UE提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)130的無(wú)線寬帶接入。多個(gè)第二UE包括UE115和UE116。在一些實(shí)施方案中，eNB101-103中的一個(gè)或多個(gè)可彼此通信，以及可使用5G、LTE、LTE-A、WiMAX或其他高級(jí)無(wú)線通信技術(shù)與UE111-116通信。虛線示出覆蓋區(qū)域120和125的大致范圍，其僅為說(shuō)明和解釋目的被示為近似圓形的。應(yīng)當(dāng)清楚理解，取決于eNB的配置以及與自然障礙和人造障礙相關(guān)聯(lián)的無(wú)線電環(huán)境改變，與NB相關(guān)聯(lián)的覆蓋區(qū)域(諸如覆蓋區(qū)域120和125)可具有其他形狀，包括不規(guī)則形狀。如以下更詳細(xì)描述的，本公開(kāi)的實(shí)施方案實(shí)現(xiàn)高性能聯(lián)合安全高級(jí)低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)加密編碼。在某些實(shí)施方案中，eNB101、eNB102和eNB103中的一個(gè)或多個(gè)被配置為實(shí)現(xiàn)高性能聯(lián)合安全高級(jí)LDPC加密編碼。盡管圖1示出無(wú)線網(wǎng)絡(luò)100的一個(gè)實(shí)例，但可以對(duì)圖1進(jìn)行各種改變。例如，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)100可包括以任何適當(dāng)布置的任何數(shù)目的eNB和任何數(shù)目的UE。另外，eNB101可直接與任何數(shù)目的UE通信，并且給這些UE提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)130的無(wú)線帶寬接入。類似地，每個(gè)eNB102-103可直接與網(wǎng)絡(luò)130通信，并且給UE提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)130的直接無(wú)線帶寬接入。另外，eNB101、102和/或103可提供對(duì)其他或附加外部網(wǎng)絡(luò)(諸如外部電話網(wǎng)絡(luò)或其他類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò))的接入。圖2A和2B示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性無(wú)線發(fā)送和接收路徑。在以下描述中，發(fā)送路徑200可以被描述成在eNB(諸如eNB102)中實(shí)現(xiàn)，而接收路徑250可以被描述成在UE(諸如UE116)中實(shí)現(xiàn)。然而，將理解接收路徑250可以在eNB中實(shí)現(xiàn)，并且發(fā)送路徑200可以在UE中實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施方案中，發(fā)送路徑200和接收路徑250被配置來(lái)實(shí)現(xiàn)高性能聯(lián)合安全高級(jí)LDPC加密編碼(JSALC)。發(fā)送路徑200包括：信道編碼和調(diào)制塊205、串行到并行(S-to-P)塊210、大小為N的快速傅立葉逆變換(IFFT)塊215、并行到串行(P-to-S)塊220、添加循環(huán)前綴塊225、以及上變頻器(UC)230。接收路徑250包括：下變頻器(DC)255、移除循環(huán)前綴塊260、串行到并行(S-to-P)塊265、大小為N的快速傅里葉變換(FFT)塊270、并行到串行(P-to-S)塊275、以及信道解碼和解調(diào)塊280。在發(fā)送路徑200中，信道編碼和調(diào)制塊205接收一組信息比特，施加編碼(諸如低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)編碼)，以及調(diào)制輸入比特(諸如通過(guò)正交相移鍵控(QPSK)或正交振幅調(diào)制(QAM))，以便生成頻域調(diào)制符號(hào)的序列。串行到并行塊210將串行調(diào)制符號(hào)轉(zhuǎn)換(諸如解復(fù)用)為并行數(shù)據(jù)以生成N個(gè)并行符號(hào)流，其中N是在eNB102和UE116中使用的IFFT/FFT大小。大小為N的IFFT塊215對(duì)N個(gè)并行符號(hào)流執(zhí)行IFFT操作，以生成時(shí)域輸出信號(hào)。并行到串行塊220轉(zhuǎn)換(諸如復(fù)用)來(lái)自大小為N的IFFT塊215的并行時(shí)域輸出符號(hào)，以生成串行時(shí)域信號(hào)。添加循環(huán)前綴塊225將循環(huán)前綴插入時(shí)域信號(hào)。上變頻器230將添加循環(huán)前綴塊225的輸出調(diào)制(諸如上變頻)到RF頻率以用于通過(guò)無(wú)線信道發(fā)送。信號(hào)也可在轉(zhuǎn)換到RF頻率之前在基帶處被濾波。從eNB102發(fā)送的RF信號(hào)在穿過(guò)無(wú)線信道之后到達(dá)UE116處，并且在UE116處執(zhí)行與eNB102處的操作相反的操作。下變頻器255將接收信號(hào)下變頻到基帶頻率，移除循環(huán)前綴塊260移除循環(huán)前綴以生成串行時(shí)域基帶信號(hào)。串行到并行塊265將時(shí)域基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換到并行時(shí)域信號(hào)。大小為N的FFT塊270執(zhí)行FFT算法以生成N個(gè)并行頻域信號(hào)。并行到串行塊275將并行頻域信號(hào)轉(zhuǎn)換為調(diào)制數(shù)據(jù)符號(hào)的序列。信道解碼和解調(diào)塊280解調(diào)并且解碼調(diào)制符號(hào)，以恢復(fù)原始輸入數(shù)據(jù)流。eNB101-103中的每一個(gè)可實(shí)現(xiàn)類似于在下行鏈路中發(fā)送到UE111-116的發(fā)送路徑200，并且可實(shí)現(xiàn)類似于在上行鏈路中從UE111-116接收的接收路徑250。類似地，UE111-116中的每一個(gè)可實(shí)現(xiàn)用于在上行鏈路中發(fā)送到eNB101-103的發(fā)送路徑200，并且可實(shí)現(xiàn)用于在下行鏈路中從eNB101-103接收的接收路徑250。圖2A和2B中的每個(gè)部件可以僅使用硬件或使用硬件和軟件/固件的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。作為特定實(shí)例，圖2A和2B中的至少一些部件可以在軟件中實(shí)現(xiàn)，而其他部件可由可配置的硬件、或軟件和可配置的硬件的組合實(shí)現(xiàn)。例如，F(xiàn)FT塊270和IFFT塊215可以被實(shí)現(xiàn)為可配置的軟件算法，其中大小N的值可以根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式來(lái)修改。此外，盡管描述成使用FFT和IFFT，這僅通過(guò)舉例說(shuō)明的方式，并且不應(yīng)解釋為限制本公開(kāi)的范圍。可使用其他類型的變換，諸如離散傅里葉變換(DFT)和離散傅立葉逆變換(IDFT)函數(shù)。將理解，變量N的值對(duì)于DFT和IDFT函數(shù)可以是任何整數(shù)(諸如1、2、3、4等)，而變量N的值對(duì)于FFT和IFFT函數(shù)可以是為2的冪的任何整數(shù)(諸如1、2、4、8、16等)。盡管圖2A和2B示出無(wú)線發(fā)送路徑和接收路徑的實(shí)例，但可對(duì)圖2A和2B進(jìn)行各種改變。例如，圖2A和圖2B中的各種部件可以被結(jié)合，進(jìn)一步細(xì)分、或者省略，并且附加部件可以根據(jù)特定需要來(lái)進(jìn)行添加。另外，圖2A和2B用來(lái)示出可在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中使用的類型的發(fā)送路徑和接收路徑的實(shí)例。任何其他適合的體系結(jié)構(gòu)可用于支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線通信。圖3示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性UE116。圖3所示的UE116的實(shí)施方案僅用于說(shuō)明，并且圖1的UE111-115可具有相同或相似的配置。然而，UE具有多種多樣的配置，圖3不將本公開(kāi)的范圍限制到UE的任何特定實(shí)現(xiàn)方式。UE116包括天線305、射頻(RF)收發(fā)器310、發(fā)送(TX)處理電路315、麥克風(fēng)320和接收(RX)處理電路325。UE116還包括揚(yáng)聲器330、主處理器340、輸入/輸出(I/O)接口(IF)345、小鍵盤50、顯示器355和存儲(chǔ)器360。存儲(chǔ)器360包括基本操作系統(tǒng)(OS)程序361和一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用362。RF收發(fā)器310從天線305接收由網(wǎng)絡(luò)100的eNB發(fā)送的輸入RF信號(hào)。RF收發(fā)器310下變頻輸入RF信號(hào)以生成中頻(IF)或基帶信號(hào)。IF或基帶信號(hào)被發(fā)送到RX處理電路325，RX處理電路325通過(guò)將基帶或IF信號(hào)濾波、解碼和/或數(shù)字化，生成處理的基帶信號(hào)。RX處理電路325將處理的基帶信號(hào)發(fā)送到揚(yáng)聲器330(諸如用于語(yǔ)音數(shù)據(jù))或發(fā)送到主處理器340用于進(jìn)一步處理(諸如用于網(wǎng)絡(luò)瀏覽數(shù)據(jù))。TX處理電路315從麥克風(fēng)320接收模擬或數(shù)字語(yǔ)音數(shù)據(jù)，或從主處理器340接收其他輸出基帶數(shù)據(jù)(諸如網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、電子郵件、或交互式視頻游戲數(shù)據(jù))。TX處理電路315將輸出基帶數(shù)據(jù)編碼、復(fù)用和/或數(shù)字化，以生成處理的基帶或IF信號(hào)。RF收發(fā)器310從TX處理電路315接收輸出處理基帶或IF信號(hào)，并且將基帶或IF信號(hào)上變頻到通過(guò)天線305發(fā)送的RF信號(hào)。主處理器340可包括一個(gè)或多個(gè)處理器或其他處理裝置，并且執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器360中的基本OS程序361以控制UE116的總體操作。例如，主處理器340可根據(jù)眾所周知的原理通過(guò)RF收發(fā)器310、RX處理電路325和TX處理電路315，控制正向信道信號(hào)的接收和反向信道信號(hào)的發(fā)送。在一些實(shí)施方案中，主處理器340包括至少一個(gè)微處理器或微控制器。主處理器340還能夠執(zhí)行駐存在存儲(chǔ)器360中的其他處理和程序，諸如用于實(shí)現(xiàn)高性能聯(lián)合安全高級(jí)LDPC加密編碼(JSALC)的操作。如執(zhí)行過(guò)程所要求的，主處理器340可將數(shù)據(jù)移動(dòng)到存儲(chǔ)器360中或之外。在一些實(shí)施方案中，主處理器340被配置來(lái)基于OS程序361或響應(yīng)于從eNB或操作者接收的信號(hào)執(zhí)行應(yīng)用362。主處理器340還聯(lián)接到I/O接口345，I/O接口345給UE116提供連接到其他裝置(諸如膝上型計(jì)算機(jī)和手持計(jì)算機(jī))的能力。I/O接口345是這些附件與主控制器340之間的通信路徑。主處理器340還聯(lián)接到小鍵盤350和顯示單元355。UE116的操作者可使用小鍵盤350以將數(shù)據(jù)輸入到UE116中。顯示器355可以是液晶顯示器、或能夠呈現(xiàn)文本和/或至少有限圖形(諸如來(lái)自網(wǎng)站)的其他顯示器。存儲(chǔ)器360聯(lián)接到主處理器340。存儲(chǔ)器360的一部分可包括隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM)，并且存儲(chǔ)器360的另一部分可包括閃速存儲(chǔ)器或其他只讀存儲(chǔ)器(ROM)。盡管圖3示出UE116的一個(gè)實(shí)例，但可以對(duì)圖3進(jìn)行各種改變。例如，圖3中的各種部件可以被結(jié)合、進(jìn)一步細(xì)分、或者省略，并且附加部件可以根據(jù)特定需要來(lái)進(jìn)行添加。作為特定實(shí)例，主處理器340可以被分成多個(gè)處理器，諸如一個(gè)或多個(gè)中央處理單元(CPU)和一個(gè)或多個(gè)圖形處理單元(GPU)。另外，盡管圖3示出被配置成移動(dòng)電話或智能電話的UE116，但UE可被配置來(lái)作為其他類型的移動(dòng)裝置或固定裝置操作。圖4A示出根據(jù)本公開(kāi)的被配置來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密并且對(duì)加密的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的裝置。盡管某些細(xì)節(jié)將參考編碼器400的這些部件來(lái)提供，但是應(yīng)理解其他實(shí)施方案可以包括更多、更少、或者不同的部件。編碼器400包括加密模塊410和編碼模塊420。在編碼器400中，加密模塊410是與LDPC編碼模塊分開(kāi)的模塊，不與編碼模塊420集成。加密模塊410包括被配置來(lái)實(shí)現(xiàn)AES加密算法的電子處理電路。也就是說(shuō)，加密模塊410接收明文405(諸如128比特明文)，并且使用明文405生成密文415。加密模塊410包括輪數(shù)(Nr)，諸如十輪。加密模塊410將密文415輸出到編碼模塊420。編碼模塊420包括被配置來(lái)實(shí)現(xiàn)LDPC編碼算法的電子處理電路。也就是說(shuō)，編碼模塊420從加密模塊接收密文415(諸如128比特密文415)，并且生成編碼數(shù)據(jù)塊425(諸如672比特編碼數(shù)據(jù)塊)。編碼數(shù)據(jù)塊425是明文數(shù)據(jù)405的加密編碼表示。編碼模塊420將編碼數(shù)據(jù)塊425輸出到發(fā)送編碼數(shù)據(jù)塊425的發(fā)送模塊(未示出)。圖4B示出圖4的加密模塊410。盡管某些細(xì)節(jié)將參考加密模塊410的這些部件來(lái)提供，但是應(yīng)理解其他實(shí)施方案可以包括更多、更少、或者不同的部件。例如，加密模塊410包括兩個(gè)密鑰加法模塊411a、411b、字節(jié)代換塊412、查找表413、行移位塊414、以及列混合塊415。在2000年代早期，正式承認(rèn)在REF7中描述的高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)用于商用，作為對(duì)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(DES)的增強(qiáng)。AES支持多個(gè)密鑰長(zhǎng)度，諸如AES-128、AES-192和AES-256。根據(jù)AES方法，明文405布置在128比特塊中并且輸入到第一輪AES，隨后字節(jié)代換塊412在將輪密鑰0添加到明文數(shù)據(jù)405之后接收數(shù)據(jù)416a。(見(jiàn)REF7)。也就是說(shuō)，在AES-128實(shí)現(xiàn)方式中，密鑰加法模塊411a接收128比特明文數(shù)據(jù)405，并且作為響應(yīng)，將輪密鑰0與明文數(shù)據(jù)405相加，其中輪密鑰0具有128比特長(zhǎng)度，并且隨后將數(shù)據(jù)416a輸出到字節(jié)代換塊412。字節(jié)代換塊412基于GF(28)上的乘法逆元值的查找表(LUT)，用對(duì)應(yīng)字節(jié)值代替每個(gè)字節(jié)。LUT413被稱為“S-BOX”。S-BOX413使得字節(jié)代換塊412能夠執(zhí)行一對(duì)一的非線性映射，以使得對(duì)于A輸入字節(jié)和B輸入字節(jié)S(A+B)≠S(A)+S(B)。字節(jié)代換塊412將數(shù)據(jù)417輸出到使4-字節(jié)行循環(huán)移位的行移位塊414。隨后，數(shù)據(jù)418進(jìn)入列混合層塊415，其中移位的行數(shù)據(jù)列通過(guò)矩陣乘法來(lái)變換。矩陣乘法是非二進(jìn)制的以便提供高擴(kuò)散。在GF(28)上實(shí)現(xiàn)矩陣乘法。通過(guò)將輪密鑰1與列混合數(shù)據(jù)419相加而結(jié)束第一輪。例如，當(dāng)密鑰加法塊411b將數(shù)據(jù)416b輸出到字節(jié)代換塊412以用于下一輪時(shí)，下一輪開(kāi)始。相同的迭代過(guò)程施加到前Nr-1輪。而在最后輪(即輪Nr)中不執(zhí)行列混合層功能。也就是說(shuō)，當(dāng)輪密鑰索引i＝Nr-1時(shí)，列混合塊415僅輸出與所接收的數(shù)據(jù)418完全相同的數(shù)據(jù)419，并且密鑰加法模塊411b僅輸出與所接收的數(shù)據(jù)419完全相同的數(shù)據(jù)415。在AES-128的情況下，Nr＝10。在AES-192實(shí)施方案中，Nr＝12，在AES-256實(shí)施方案中，Nr＝14。圖5A和5B示出根據(jù)本公開(kāi)的通信系統(tǒng)，其中在相同裝置中處理加密過(guò)程和信道編碼過(guò)程。圖5A示出發(fā)送設(shè)備500。圖5B示出接收設(shè)備555。盡管某些細(xì)節(jié)將參考發(fā)送設(shè)備500和接收設(shè)備555的這些部件來(lái)提供，但是應(yīng)理解其他實(shí)施方案可以包括更多、更少、或者不同的部件。在過(guò)去幾十年中，已經(jīng)建議在對(duì)安全方面的最小或沒(méi)有折衷的情況下解決加密/解密計(jì)算復(fù)雜性的解決方案。作為建議的解決方案的一個(gè)實(shí)例，REF8描述加密編碼，其將加密和信道編碼組合，并且啟用加密的總體較低計(jì)算復(fù)雜性和較高數(shù)據(jù)速率同時(shí)維持安全級(jí)別。REF8中的加密編碼方法的主要問(wèn)題是信道代碼復(fù)雜性顯著增加以便支持加密過(guò)程。REF8中的編碼方法的另一個(gè)問(wèn)題是信道代碼誤幀率(FER)性能被折衷以便適應(yīng)安全性。當(dāng)單個(gè)裝置處理加密過(guò)程和信道編碼過(guò)程兩者時(shí)，加密編碼是可行的。具體地，加密編碼是在單個(gè)步驟中執(zhí)行加密和誤差校正編碼的程序，附加地，加密編碼是在單個(gè)步驟中執(zhí)行解密和誤差校正解碼的程序。圖5A-5B示出加密/解密過(guò)程與信道編碼/解碼過(guò)程的近似，并且此近似使得加密編碼能夠?qū)崿F(xiàn)。發(fā)送設(shè)備500包括連結(jié)在一起以形成加密編碼模塊530的加密模塊510和編碼模塊520。發(fā)送設(shè)備500包括發(fā)送基帶(TxBB)模塊535、發(fā)送射頻(TxRF)模塊540和天線545(諸如發(fā)送天線)。注意圖5A中的部件510和520能以與圖4中的對(duì)應(yīng)部件410和420相同或類似的方式操作。在某些實(shí)施方案中，TxBB模塊535包括正交頻分復(fù)用(OFDM)基帶處理器。在加密編碼模塊530中，加密模塊510與編碼模塊520集成。也就是說(shuō)，加密編碼模塊530包括被配置來(lái)實(shí)現(xiàn)AES加密算法和LDPC編碼算法的電子處理電路。也就是說(shuō)，加密編碼模塊530將128比特明文接收到加密模塊510中，根據(jù)10輪(Nr＝10)使用明文505a生成128比特密文515，隨后生成672比特編碼數(shù)據(jù)塊525t，并且將編碼數(shù)據(jù)塊525t輸出到TxBB模塊535。編碼數(shù)據(jù)塊525t是明文數(shù)據(jù)505a的加密編碼表示。低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)代碼具有實(shí)現(xiàn)接近香農(nóng)極限的性能的能力。(見(jiàn)REF9)。附加地，LDPC結(jié)構(gòu)不適用于快速和有效的并行解碼。減少代碼復(fù)雜性的主要途徑是使用準(zhǔn)循環(huán)(QC)代碼，準(zhǔn)循環(huán)(QC)代碼通過(guò)以循環(huán)位移形式分組順序的Z比特(也被稱為“提升因子”)來(lái)將結(jié)構(gòu)添加到LDPC。根據(jù)下三角矩陣(回代)方法執(zhí)行奇偶校驗(yàn)計(jì)算以促進(jìn)編碼過(guò)程。根據(jù)下三角矩陣(回代)方法，基于當(dāng)前等式和上行等式獲得編碼器奇偶校驗(yàn)比特。電信標(biāo)準(zhǔn)(諸如在REF8中描述的IEEE802.11ad標(biāo)準(zhǔn)(WiGig)和IEEE802.15.3c標(biāo)準(zhǔn))在其物理層誤差控制方案中利用LDPC碼。TxRF模塊540是小電子電路，其使用天線545發(fā)送多個(gè)載波頻率中的一個(gè)(例如，60吉赫茲(GHz))上的無(wú)線電波。TxRF模塊540耦合到天線545，以經(jīng)由天線545將編碼數(shù)據(jù)塊525t無(wú)線地通過(guò)信道550(諸如光學(xué)通信信道或RF通信信道)發(fā)送到接收設(shè)備555。信道550容易受到基于環(huán)境的干擾，并且干擾可導(dǎo)致天線545所發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)塊525t與接收設(shè)備555的天線560處所接收的編碼數(shù)據(jù)塊525r不同。也就是說(shuō)，信道550中的干擾由于以下導(dǎo)致誤差：例如，由于RF頻譜發(fā)送、RF堵塞、來(lái)自非網(wǎng)絡(luò)裝置的發(fā)送、在重疊信道上的發(fā)送、隱藏節(jié)點(diǎn)、或來(lái)自共享一個(gè)信道的過(guò)多無(wú)線電的信道擁擠。當(dāng)信道550通暢時(shí)，天線545所發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)塊525t與天線560處接收的編碼數(shù)據(jù)塊525r相同，但當(dāng)信道具有干擾(即不通暢)時(shí)可能是不同的。接收設(shè)備555包括可接收編碼數(shù)據(jù)塊525r的接收天線560、接收RF(RxRF)模塊565、接收基帶(RxBB)模塊570和解密解碼模塊575。也就是說(shuō)，接收設(shè)備555包括連結(jié)以形成解密解碼模塊575的LDPC解碼模塊580和AES解密模塊590。在解密解碼模塊575中，解密模塊590與解碼模塊580集成。也就是說(shuō)，解密解碼模塊575包括被配置來(lái)實(shí)現(xiàn)AES解密算法和LDPC解碼算法的電子處理電路。解密解碼模塊575將672比特編碼數(shù)據(jù)塊525r接收到解碼模塊580中，使用672比特編碼數(shù)據(jù)塊525r生成128比特密文585，隨后根據(jù)十輪(Nr＝10)生成128比特明文505b，并且輸出128比特明文505b。128比特明文505b是明文數(shù)據(jù)505a的解密解碼表示。具體地，128比特明文505b與明文數(shù)據(jù)505a完全相同。作為將密碼學(xué)與誤差校正組合的另一個(gè)實(shí)例，REF8描述使用誤差校正碼以用于加密，并且利用用于誤差校正的相同硬件來(lái)使用通過(guò)代數(shù)碼的公鑰密碼系統(tǒng)以用于安全。REF8的系統(tǒng)中的所有用戶共享一組共同安全參數(shù)：n、k、t，其中針對(duì)在GF(2m)上的次數(shù)為t的每個(gè)不可約多項(xiàng)式存在長(zhǎng)度n＝2m的二進(jìn)制不可約戈帕碼，其中大小對(duì)應(yīng)于關(guān)系k≥n-mt，并且該組共同安全參數(shù)能夠以比率R＝k/n校正t個(gè)或更少誤差的任何模式。作為將密碼學(xué)與誤差校正組合的另一個(gè)實(shí)例，聯(lián)合AES-LDPC碼包括將加密和誤差校正組合到單個(gè)原型中的私鑰密碼系統(tǒng)。(見(jiàn)REF81)。類似于Rijndael加密法(AES)，聯(lián)合AES-LDPC方案是迭代的。聯(lián)合AES-LDPC加密由7輪組成，其中前六輪與具有6輪的AES方法相同，并且將LDPC編碼器方案附到第七輪的結(jié)束以用于誤差校正。因此，聯(lián)合AES-LDPC方案將128比特明文加密成256比特密文，從而得到比率R＝1/2LDPC碼。在類似REF81中的方案的聯(lián)合AES-LDPC方案中，最后4個(gè)AES輪被LDPC編碼代替。聯(lián)合AES-LDPC方案的某些問(wèn)題是：1)誤差校正LDPC碼結(jié)構(gòu)與128比特AES對(duì)齊，然而，需要使用可顯著改善BER性能的較高LDPC塊大小的能力。2)LDPC碼擴(kuò)散基于代碼的最小距離，其比k＝128＝43.5明文大小小得多。3)LDPC碼是線性碼，并且因此易于受到來(lái)自黑客的任何線性攻擊。也就是說(shuō)，LDPC碼的線性顯著降低了代碼的安全性。對(duì)于減少輪AES-128加密法，當(dāng)輪數(shù)是Nr＝6時(shí)，加密密文具有Rp＝46的最大比特傳播率，其比特征為Rp＝49的AES-128標(biāo)準(zhǔn)(其中Nr＝10)不安全得多。聯(lián)合AES-LDPC方案不提供充分性能聯(lián)接的充分安全性。特別地，聯(lián)合AES-LDPC方案由于其隨機(jī)性而需要高復(fù)雜性，以實(shí)現(xiàn)LDPC碼(同時(shí)與AES組合)的潛在強(qiáng)度，以用作具有對(duì)差值和線性密碼分析的強(qiáng)抵抗性以及對(duì)square攻擊的抵抗性的強(qiáng)加密法。圖6示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的聯(lián)合安全高級(jí)LDPC加密編碼(JSALC)系統(tǒng)。圖6所示的JSALC系統(tǒng)600的實(shí)施方案僅用于說(shuō)明。可以使用其他實(shí)施方案而不脫離本公開(kāi)的范圍。如以下進(jìn)一步描述的，與以上所描述的將密碼學(xué)與誤差校正組合的實(shí)例相比，JSALC系統(tǒng)和方法降低了系統(tǒng)的總體硬件復(fù)雜性，同時(shí)增加安全級(jí)別和降低代碼的BER。具體地，JSALC系統(tǒng)和方法都提供了至少與AES標(biāo)準(zhǔn)加密方法一樣高的安全級(jí)別，維持任何當(dāng)前使用的信道代碼(諸如LDPC碼)的BER性能，全都具有與以上所描述的連結(jié)加密編碼方法相比降低的復(fù)雜性。JSALC系統(tǒng)600包括JSALC發(fā)送器601和JSALC接收器602，其各自基于LDPC碼實(shí)現(xiàn)被稱為聯(lián)合安全高級(jí)LDPC加密編碼(JSALC)的加密編碼方法。JSALC加密編碼方法由以下兩個(gè)部分形成：1)被稱為聯(lián)合安全高級(jí)LDPC加密(JSALE)的加密部分；和2)被稱為安全LDPC信道編碼(SLCC)的對(duì)應(yīng)信道編碼部分。也就是說(shuō)，JSALC系統(tǒng)600包括加密/解密部分(即JSALE部分)和信道編碼/解碼部分(即SLCC部分)。因此，發(fā)送器601包括JSALELDPC編碼器610、硬判決緩沖器620和SLCC編碼器630。接收器602包括SLCC解碼器640，決策緩沖器650和JSALELDPC解碼器660。JSALC發(fā)送器601和JSALC接收器602的硬件實(shí)現(xiàn)方式通過(guò)使JSALE和SLCC基礎(chǔ)H-矩陣一致化來(lái)降低復(fù)雜性并且增加硬件重新使用。更具體地，JSALELDPC編碼器610/解碼器660和SLCC編碼器630/解碼器640共享相同的基本H-矩陣結(jié)構(gòu)，其中JSALE編碼器/解碼器與SLCC編碼器/解碼器之間的差異是SLCC還使用第二級(jí)別提升因子Zp，其通過(guò)Zp提升256比特以創(chuàng)建最終的Zp×256比特?cái)?shù)據(jù)塊。以下分別參考圖9和圖10更詳細(xì)地描述JSALELDPC編碼器610和解碼器660的硬件實(shí)現(xiàn)方式。為了實(shí)現(xiàn)與AES標(biāo)準(zhǔn)相同或更高的安全性，任何安全系統(tǒng)需要具有以下特征：用于保護(hù)免于任何差值或線性攻擊的非線性函數(shù)(例如，S-BOX)、用于保護(hù)免于任何選擇明文攻擊的128比特或以上的密鑰輸入、以及49(即AES標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)散級(jí)別)或更高的低復(fù)雜性高擴(kuò)散。低復(fù)雜性高擴(kuò)散值是基于輪間高擴(kuò)散(HD)函數(shù)的輪測(cè)量值。JSALELDPC編碼器610和解碼器660實(shí)現(xiàn)合并以上所有特征的JSALE加密/解密方法。JSALELDPC編碼器610使用將明文順序編碼的準(zhǔn)循環(huán)(QC)LDPC分層編碼器來(lái)對(duì)明文進(jìn)行加密。順序意味著從第一行到最后一行逐行進(jìn)行。JSALELDPC編碼器610執(zhí)行密鑰加法、非線性字節(jié)代換、以及行間的高擴(kuò)散操作。JSALELDPC編碼器610使用H-矩陣，以下參考圖8更詳細(xì)地描述所述H-矩陣。H-矩陣奇偶校驗(yàn)部分是下三角矩陣以便提供較低復(fù)雜性編碼。在某些實(shí)施方案中，編碼的數(shù)據(jù)以刪截率(Rpunc)來(lái)刪截，以將最終比率(即有效比率(Re))增加到Re＝R/(1-Rpunc)。注意被限定為刪截率(Rpunc)的互補(bǔ)率，其中作為舉例，JSALELDPC編碼器610接收128比特明文數(shù)據(jù)605a，對(duì)數(shù)據(jù)605a進(jìn)行加密編碼，并且將密文615輸出到硬判決緩沖器620。密文615具有表示為的長(zhǎng)度。硬判決緩沖器620輸出JSALE編碼的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊625，其具有表示為Zp×Rs×256的比特長(zhǎng)度。表1總結(jié)了由SLCC編碼器610基于SLCC碼率(Rs)輸出的比特?cái)?shù)之間的關(guān)系。SLCC編碼器630還對(duì)JSALE編碼的數(shù)據(jù)625進(jìn)行編碼并且輸出具有SLCC編碼的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊635t。SLCC編碼的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊635t具有表示為Zp×256比特的比特長(zhǎng)度。JSALC發(fā)送器601將數(shù)據(jù)635t發(fā)送到JSALC接收器602。RsZp×Rs×256比特1/21285/81603/419213/16208表1：Rs值與基于128比特明文輸入從JSALC發(fā)送器輸出的最終比特?cái)?shù)之間的關(guān)系JSALELDPC解碼器660使用以逆序?qū)γ芪倪M(jìn)行順序地解碼的準(zhǔn)循環(huán)(QC)LDPC分層解碼器破譯密文。在解碼器660的情況下，順序地意味著從最后一行到第一行逐行進(jìn)行。JSALELDPC解碼器660執(zhí)行密鑰加法、逆高擴(kuò)散、以及行間的非線性字節(jié)代換的逆操作。JSALELDPC解碼器660使用JSALELDPC編碼器610使用的相同H-矩陣。作為舉例，JSALC接收器602從JSALC發(fā)送器601接收數(shù)據(jù)635r。當(dāng)通過(guò)通暢信道發(fā)送數(shù)據(jù)635t時(shí)，數(shù)據(jù)的編碼數(shù)據(jù)塊635t與SLCC解碼器640處接收的數(shù)據(jù)635r相同，但當(dāng)信道具有干擾時(shí)可能是不同的。SLCC編碼的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊635t具有表示為Zp×256比特的比特長(zhǎng)度。SLCC解碼器640對(duì)JSALE編碼的數(shù)據(jù)635r進(jìn)行解碼，并且輸出JSALE編碼的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊645，其具有表示為Zp×Rs×256的比特長(zhǎng)度。決策緩沖器650從SLCC解碼器640接收J(rèn)SALE編碼的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊645。表1中的關(guān)系也適用于SLCC解碼器640。決策緩沖器650將密文655輸出到JSALELDPC解碼器660。在某些實(shí)施方案中，決策緩沖器650是生成到JSALELDPC解碼器660的多比特精度LLR輸入的軟判決緩沖器。在某些實(shí)施方案中，決策緩沖器650是生成到JSALELDPC解碼器660的單比特精度LLR輸入的硬判決緩沖器?；贚LR輸入具有單比特精度還是多比特精度，JSALE解密處理可以分別是硬的或軟的。密文655具有表示為128/Re的長(zhǎng)度。JSALELDPC解碼器660對(duì)密文655進(jìn)行加密編碼以恢復(fù)和輸出128比特明文數(shù)據(jù)605b。128比特明文605b是明文數(shù)據(jù)605a的解密解碼表示，以使得明文605b與明文數(shù)據(jù)605a完全相同。在某些實(shí)施方案中，發(fā)送器601通過(guò)以刪截率(Rpunc)刪截H-矩陣來(lái)減少發(fā)送到接收器602的比特?cái)?shù)，以將最終發(fā)送的碼率(Re)增加到Re＝R/(1-Rpunc)。也就是說(shuō)，發(fā)送器601根據(jù)與接收器602共同的刪截模式來(lái)刪截H-矩陣。為了減少密文615的比特長(zhǎng)度，接收器602與發(fā)送器601共享共同刪截模式和共同H-矩陣循環(huán)移位值。因此，接收器602可使用REF34中描述的一種置信傳播(BP)迭代解碼方法來(lái)將數(shù)據(jù)解碼。另外，接收器602可能在每個(gè)迭代中以從最后一行返回第一行的逆序來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)635r進(jìn)行解密/解碼。此外，因?yàn)閯h截模式也可以是密鑰，通過(guò)將發(fā)送碼率略微減少到Re＝dR/(1-Rpunc)，發(fā)送器601可在信道上向接收器602發(fā)送虛擬比特組，其中d→1是虛擬率。因?yàn)楣餐瑒h截模式使得接收器602能夠知道虛擬比特的位置并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的解密/解碼，接收器602刪截虛擬比特。注意可施加不同的刪截模式以提供高碼率。然而，碼率越高，JSALELDPC解碼器660將必須執(zhí)行以將數(shù)據(jù)正確解碼的迭代的數(shù)目越大。增加解碼器迭代數(shù)線性地增加了總解密復(fù)雜性。同時(shí)，增加LDPC解碼器的迭代數(shù)目也線性地增加了密碼分析復(fù)雜性。此外，JSALELDPC的最大似然(ML)解碼是高度復(fù)雜的O(2128)，因此任何暴力ML密碼分析是不切實(shí)際的。不同于其他加密編碼方法，JSALC系統(tǒng)600的JSALE加密部分并不代替無(wú)線系統(tǒng)的信道編碼。JSALE是與適合具體無(wú)線信道特征的無(wú)線系統(tǒng)信道編碼器(SLCC)一起工作的加密層的一部分。因此，JSALE方法具有比所有常規(guī)AES-128系統(tǒng)高4倍的安全級(jí)別，而JSALE方法對(duì)總體數(shù)據(jù)率不造成影響或僅造成最小影響(≤20％)。JSALE方法具有的對(duì)總體數(shù)據(jù)率的影響量取決于JSALE的差錯(cuò)恢復(fù)要求。此外，安全LDPC信道代碼(SLCC)FER/BER性能符合通信標(biāo)準(zhǔn)，其中在等于10-2的誤幀率(FER)處Eb/N0<2dB，具有離隨機(jī)編碼限(RCB)僅1分貝(dB)的間隙。作為技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，JSALC系統(tǒng)600重新使用LDPC編碼器/解碼器硬件資源以用于JSALE部分和SLCC部分兩者，由此導(dǎo)致JSALC系統(tǒng)硬件比其他AES/LDPC連結(jié)系統(tǒng)(諸如，圖5A和圖5B的加密編碼模塊530、解密解碼模塊575)消耗總體更小的區(qū)域，并且消耗更少的電力。總而言之，JSALC系統(tǒng)是比其他加密編碼系統(tǒng)更高安全性的加密方法，并且維持了可接受的信道代碼BER/FER性能。圖7A示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的與JSALC編碼方案相關(guān)聯(lián)的奇偶校驗(yàn)H-矩陣。例如，JSALELDPC編碼器610和解碼器660可使用H-矩陣700來(lái)執(zhí)行加密編碼功能。圖7A所示的矩陣700的實(shí)施方案僅僅用于說(shuō)明?？稍诓幻撾x本公開(kāi)的范圍的情況下使用其他實(shí)施方案。H-矩陣700是符合WiGig標(biāo)準(zhǔn)的1/2碼率H-矩陣，其是基于每個(gè)符號(hào)336子載波的WiGigOFDM大小的(對(duì)于QPSK是雙比特)。另外，1/2碼率H-矩陣700是表示每幀傳輸672比特(bpf)的672×336矩陣。具體地，H-矩陣700具有每行672比特和每列336比特，因此每個(gè)幀傳輸是來(lái)自H-矩陣700的一行。在其他實(shí)施方案中，H-矩陣可具有任何合適的比率，諸如5/8、3/4或13/16碼率(R)。行(1,3)、(2,4)、(5,7)是使得LDPC比率1/24-層可解碼的相互排斥的行對(duì)。REF14描述了關(guān)于LDPC碼和解碼器架構(gòu)以及對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方式復(fù)雜性的其他細(xì)節(jié)。另外，所示的H-矩陣700具有在提升因子(Z)42的情況下為672比特的塊大小(N)。與本公開(kāi)一起使用的H-矩陣的其他實(shí)施方案可具有其他塊大小和提升因子。提升因子指示以循環(huán)移位形式分組的連續(xù)比特?cái)?shù)Z。也就是說(shuō)，提升因子Z＝42指示的是，以42比特對(duì)塊碼進(jìn)行分組，以使得塊大小(N＝672)形成N/Z＝672/42＝16個(gè)Z-比特組。Z-比特組中的每一個(gè)形成一列，以使得H-矩陣700包括16列。第一個(gè)八列705表示系統(tǒng)(或數(shù)據(jù))比特，而第二個(gè)八列710表示奇偶校驗(yàn)比特(或冗余比特)。因此，使用H-矩陣700，每個(gè)幀傳輸包括336個(gè)系統(tǒng)比特和336個(gè)奇偶校驗(yàn)比特。Z提升因子以循環(huán)移位形式限定每個(gè)矩陣的比特?cái)?shù)。因此，H-矩陣700的16列中的每一個(gè)包括許多大小為Z×Z比特的單位矩陣，其中每個(gè)單位矩陣形成H-矩陣700的一行。H-矩陣700中的行數(shù)可表示為：每列的比特?cái)?shù)/Z＝336/42＝8行或表示為R×列數(shù)＝1/2×16＝8行。H-矩陣700中的每行形成一層。八行以從0至7順序地索引或編號(hào)，并且八層以從1至8索引。每個(gè)數(shù)字表示子矩陣，所述子矩陣是大小為Z×Z比特的單位矩陣的循環(huán)移位?！?1”值表示零矩陣。因此，“-1”值指示在計(jì)算中未使用的位置。剩余值(即，具有非“-1”的值)是表示子矩陣的位置值。例如，在第一行(行0)中，第一列(列0)示出數(shù)字40，這意味著第一個(gè)42比特在第一個(gè)42奇偶校驗(yàn)等式中循環(huán)右移40比特，對(duì)于剩余比特也是這樣。圖7B示出由數(shù)字40表示的子矩陣，其中中間的三十行被隱藏而無(wú)法看到。具體地，在由數(shù)字40表示的子矩陣中，行以0至41索引，列以0至41索引，并且第一行除了具有列索引40的列包括比特值“1”之外全部是零。另外，在由數(shù)字40表示的子矩陣中，第二行(行1)除了具有列索引41的最后一列包括比特值“1”之外全部是零。另外，在由數(shù)字40表示的子矩陣中，第三行(行2)除了具有列索引0的第一列包括比特值“1”之外全部是零。對(duì)于子矩陣的剩余行繼續(xù)此模式，以使得最后一行(行41)除了具有列索引39的第40列包括比特值“1”之外全部是零。作為另一個(gè)實(shí)例，圖7C示出由數(shù)字18表示的子矩陣，其中多行被隱藏而無(wú)法看到。在H-矩陣700中，設(shè)置在第一層中、奇偶校驗(yàn)比特的第一列(即，列8)處的子矩陣由數(shù)字18表示。在H-矩陣700的奇偶校驗(yàn)部分710的第一層中，除了第一列之外的全部列包括零子矩陣。由數(shù)字18表示的子矩陣包括通過(guò)將XOR函數(shù)應(yīng)用于系統(tǒng)比特的第一層而生成的奇偶校驗(yàn)比特。具體地，XOR(40,38,13,5)生成由數(shù)字18表示的子矩陣的第一行的列18的比特值。XOR(41,39,14,6)生成由數(shù)字19表示的子矩陣的第一行的列18的比特值。將XOR函數(shù)應(yīng)用于層1內(nèi)的Z行中的每一個(gè)的系統(tǒng)比特705的這一過(guò)程重復(fù)直到處理下一層為止。后一層(層2)在與生成子矩陣的前一層(層1)相同的列中生成第一子矩陣。在層2中，由數(shù)字2表示的子矩陣包括通過(guò)將XOR函數(shù)應(yīng)用于系統(tǒng)比特的第二層和前一層奇偶校驗(yàn)比特兩者而生成的奇偶校驗(yàn)比特。具體地，XOR(34,35,27,30,18)生成由數(shù)字2表示的子矩陣的第一行的列2的比特值。在已經(jīng)生成由數(shù)字2表示的子矩陣的整體的比特值之后，層2通過(guò)使用由數(shù)字2表示的子矩陣來(lái)生成層2的下一列中的第二子矩陣。具體地，在層2中，XOR(34,35,27,30,2)生成由數(shù)字1表示的子矩陣的第一行的列1的比特值。在與奇偶校驗(yàn)比特的前一層相同的列中生成奇偶校驗(yàn)比特的第一子矩陣并且隨后在下一列中使用同一層的前一列生成奇偶校驗(yàn)比特的第二子矩陣的這一過(guò)程重復(fù)直到全部層都被處理。圖8示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的用于由JSALELDPC編碼器/解碼器實(shí)現(xiàn)的JSALE加密過(guò)程801的LDPCH-矩陣800，所述JSALELDPC編碼器610/解碼器660具有小于基本碼率(1/2)的刪截率。圖8所示的JSALE過(guò)程801的實(shí)施方案僅僅用于說(shuō)明?？稍诓幻撾x本公開(kāi)的范圍的情況下使用其他實(shí)施方案。H-矩陣800可與圖7A的H-矩陣700相同或相似。H-矩陣800的每個(gè)子矩陣根據(jù)對(duì)應(yīng)的行索引(i)和列索引(j)標(biāo)記為“Si,j”，其中行索引和列索引各自是從0至15的相應(yīng)一組整數(shù)。例如，在H-矩陣800的第一行(行0)中，第一列(列0)標(biāo)記為“S0,0”并且可表示H-矩陣700的層1中的子矩陣“40”。同樣地，子矩陣“S0,8”、“S1,8”、“S1,9”和“S2,10”可分別表示H-矩陣700的層1中的子矩陣“18”、H-矩陣700的層2中的子矩陣“2”、H-矩陣700的層2中的子矩陣“1”和H-矩陣700的層3中的子矩陣“41”。QC-LDPC塊大小從具有比率R＝1/2、提升因子Z＝16、16列和8行的256比特LDPC塊H-矩陣導(dǎo)出，其中列數(shù)被表示為比特?cái)?shù)/提升因子＝256/16＝16，并且其中行數(shù)被表示為列數(shù)×R＝16×1/2＝8。JSALELDPC編碼器610通過(guò)多個(gè)輸入端子(諸如每列系統(tǒng)比特的輸入端子)接收128比特明文605a，其中每個(gè)輸入端子并行接收16比特?cái)?shù)據(jù)。為了生成H-矩陣800的第一層，JSALELDPC編碼器610使用第一密鑰802a執(zhí)行密鑰加法，隨后執(zhí)行非線性字節(jié)代換(S-Box)，并且隨后使用128比特明文605a執(zhí)行高擴(kuò)散(HD)操作。接下來(lái)，JSALELDPC編碼器610生成子矩陣“S0,8”的奇偶校驗(yàn)比特。也就是說(shuō)，在JSALC發(fā)送器601通過(guò)將JSALE方法應(yīng)用于{“S0,0”…“S0,7”}來(lái)對(duì)明文605a進(jìn)行加密之后，隨后SLCC編碼器630通過(guò)使用SLCC方法附加層1的奇偶校驗(yàn)部分來(lái)對(duì)層1進(jìn)行信道編碼。為了生成H-矩陣800的每個(gè)后續(xù)層，JSALELDPC編碼器610使用每輪遞增地更大的密鑰802b-o執(zhí)行密鑰加法、S-Box操作以及行之間的HD操作。也就是說(shuō)，為了生成H-矩陣800的行i，JSALELDPC編碼器610通過(guò)將第i個(gè)密鑰802b-o應(yīng)用于先前的行數(shù)據(jù){“Si-1,0”…“Si-1,7+i”}來(lái)執(zhí)行密鑰加法，其中i是當(dāng)前輪(行)的索引。具體地，為了生成H-矩陣800的第二行，JSALELDPC編碼器610通過(guò)將第二密鑰802b(行1密鑰)應(yīng)用于行0數(shù)據(jù){“S0,0”…“S0,8”}來(lái)執(zhí)行密鑰加法，其中對(duì)于第二層來(lái)說(shuō)i＝1。第二密鑰802b的比特?cái)?shù)比第一密鑰802長(zhǎng)。在每個(gè)密鑰加法步驟802b-o之后，先前的行數(shù)據(jù){“Si-1,0”…“Si-1,7+i”}被饋送到非線性S-Box函數(shù)。隨后，先前的行數(shù)據(jù){“Si-1,0”…“Si-1,7+i”}進(jìn)入保證4比特?cái)U(kuò)散的高擴(kuò)散(HD)函數(shù)塊。隨后，SLCC編碼器630對(duì)當(dāng)前的輪數(shù)據(jù){“Si,0”…“Si,7+i”}進(jìn)行信道編碼。迭代過(guò)程繼續(xù)直至全部Nr＝8輪(行)。此時(shí)，JSALC發(fā)送器601將256比特密文805發(fā)送到JSALC接收器602。使用安全的密鑰交換將密文805的這些256比特作為私鑰發(fā)送。相同密鑰用作256比特?cái)_碼器的種子或?qū)?56比特已編碼的密文805輸出進(jìn)行XOR。在發(fā)送器601發(fā)送256比特密文805的實(shí)施方案中，來(lái)自JSALELDPC編碼器610的輸出數(shù)據(jù)615是256比特的密文805。在發(fā)送器601發(fā)送小于256比特密文805的全部的其他實(shí)施方案中，輸出數(shù)據(jù)615不同于256比特已編碼的密文805，因?yàn)橛蒍SALELDPC編碼器610生產(chǎn)的256比特的密文805在作為輸出數(shù)據(jù)615從JSALELDPC編碼器610輸出之前被刪截。在某些實(shí)施方案中，16×8×4比特(0000指示禁用)＝512比特，它們之中僅(8×8×4)256比特的最大值全部是非零的(下三角矩陣并且Wr＝8)。在某些實(shí)施方案中，加密密鑰的大小是恒定的，諸如128比特，例如，對(duì)于第一層之后的層來(lái)說(shuō)，以刪截率Rpunc刪截來(lái)自先前層的系統(tǒng)數(shù)據(jù){“Si-1,0”…“Si-1,7”}，以使得每行將密鑰802b-o與同一列數(shù)(即，128比特)相加。第一密鑰802a具有針對(duì)第一輪(輪i＝0)的128比特密鑰長(zhǎng)度。JSALE加密QC-LDPCH-矩陣循環(huán)移位值可被保密或以其他方式使數(shù)據(jù)不會(huì)被不意圖接收J(rèn)SALC加密編碼的裝置得到，并且刪截模式可被保密。加密密鑰在發(fā)送器601與接收器602之間通過(guò)安全信道進(jìn)行傳送。加密密鑰的大小在128比特至256比特之間變化，例如，對(duì)于第一層之后的層來(lái)說(shuō)，也將增大的密鑰大小與H-矩陣的奇偶校驗(yàn)部分相加，并且密鑰長(zhǎng)度逐行遞增地增加。第一密鑰802a具有針對(duì)第一輪(輪i＝0)的128比特密鑰長(zhǎng)度。圖9示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的JSALELDPC編碼器610的硬件實(shí)現(xiàn)方式的流程圖。圖9所示的編碼器610的實(shí)施方案僅用于說(shuō)明?？稍诓幻撾x本公開(kāi)的范圍的情況下使用其他實(shí)施方案。圖9和圖10中的JSALE加密/解密流程圖示出在Rpunc＝1/2(Re＝1)，Nr＝8情況下相應(yīng)的加密/編碼和解密/解碼實(shí)例。在每個(gè)LDPC編碼行1≤i≤8中，編碼的數(shù)據(jù)附加有新的奇偶校驗(yàn)列。編碼的數(shù)據(jù)隨后在下一次密鑰加法之前由列1≤j≤8進(jìn)行刪截，從而將整個(gè)過(guò)程維持為基于128比特的。在Rpunc＝1/2(即，Re＝1)的情況下，JSALE解密/解碼硬件以加密的反向順序從最后一行至第一行進(jìn)行處理。解密/解碼可作為硬判決進(jìn)行處理。Rpunc＝1/2(Re＝1)JSALE加密的優(yōu)點(diǎn)在于，解密僅需要單次LDPC解碼迭代來(lái)恢復(fù)明文。以速率Rpunc＝1/2(Re＝1)進(jìn)行處理的缺點(diǎn)在于，其不具有差錯(cuò)恢復(fù)能力。然而，在某些實(shí)現(xiàn)方式(諸如通過(guò)空白信道的傳輸)中，放棄的差錯(cuò)恢復(fù)不是缺點(diǎn)，特別是在考慮到高有效率(Re＝1)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的情況下。JSALELDPC編碼器610實(shí)現(xiàn)以上參考圖8描述的JSALE加密過(guò)程801。JSALELDPC編碼器610包括密鑰加法層處理塊905a、905b、S-Box910處理塊、HD處理塊915、編碼塊920和列刪截處理塊925。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案，字節(jié)代換塊和S-BoxLUT一起被稱為“S-BOX”。注意，組件905a、905b和910可與圖4的AES標(biāo)準(zhǔn)加密塊的相應(yīng)組件411a、411b和412相同或相似。在第一輪中，將行密鑰索引(i)設(shè)定為零。密鑰加法層905a接收128比特明文605a，通過(guò)將XOR函數(shù)應(yīng)用于明文605a和密鑰802a來(lái)將第一密鑰802a(行密鑰0)與明文605a相加，并且輸出128比特的數(shù)據(jù)930。例如，數(shù)據(jù)930可與從圖4所示的標(biāo)準(zhǔn)AES410的密鑰加法模塊411a輸出的數(shù)據(jù)416a類似。響應(yīng)于接收到128比特的數(shù)據(jù)930，S-BOX910輸出來(lái)自S-BOXLUT的非線性對(duì)應(yīng)的128比特?cái)?shù)據(jù)935。例如，與S-BOX910相關(guān)聯(lián)的S-BOXLUT可與圖4所示的LUT413相似，另外，128比特?cái)?shù)據(jù)935可與從標(biāo)準(zhǔn)AES410的字節(jié)代換塊412輸出的數(shù)據(jù)417相似。響應(yīng)于接收到128比特?cái)?shù)據(jù)935，HD塊915應(yīng)用具有HD值49或更大的低復(fù)雜性高擴(kuò)散函數(shù)或根據(jù)列置換而混合列的函數(shù)，并且輸出128比特?cái)?shù)據(jù)940。對(duì)于此第一輪，128比特?cái)?shù)據(jù)940表示H-矩陣800的層1的系統(tǒng)部分，即，{S0,0…S0,7}。響應(yīng)于接收到128比特?cái)?shù)據(jù)940，編碼器920基于128比特的數(shù)據(jù)940和H-矩陣700生成16個(gè)奇偶校驗(yàn)比特(即，子矩陣S0,8)，將新生成的奇偶校驗(yàn)子矩陣S0,8連結(jié)到128比特?cái)?shù)據(jù)940，并且輸出144比特?cái)?shù)據(jù)945。在編碼器不具有列刪截塊925的實(shí)施方案中，144比特?cái)?shù)據(jù)945是第一輪的輸出，即，{S0,0…S0,8}。下一輪(即，第二輪)開(kāi)始于密鑰加法層905b，所述密鑰加法層905b接收144比特加密編碼的數(shù)據(jù)945，使行密鑰索引遞增一(即，i++)，將下一密鑰802b(行密鑰i)與加密編碼的數(shù)據(jù)945相加，并且將144比特的數(shù)據(jù)955輸出到S-BOX910，以便處理第二輪加密編碼。也就是說(shuō)，在編碼器610不具有刪截塊925的實(shí)施方案中，編碼器610針對(duì)接收到的明文數(shù)據(jù)605a的每比特生成兩比特密文805，這對(duì)應(yīng)于有效碼率Re＝1/4，因?yàn)镾LCC編碼器630針對(duì)密文615中的每比特生成兩比特的編碼數(shù)據(jù)塊635t。當(dāng)編碼器610不刪截時(shí)，互補(bǔ)的刪截率小于H-矩陣的基本碼率(R)，從而得到小于基本碼率的非刪截有效碼率(Re)(Re<R)。在編碼器610具有列刪截塊925的某些實(shí)施方案中，第一輪的輸出是從列刪截塊925輸出的數(shù)據(jù)950。列刪截塊925使得發(fā)送器601能夠基于刪截率(Rpunc)將有效碼率(Re)調(diào)節(jié)到(1≥Re≥1/2)范圍內(nèi)。也就是說(shuō)，編碼器610針對(duì)根據(jù)H-矩陣700基本碼率(R＝1/2)接收到的明文數(shù)據(jù)605a的每比特生成兩比特密文805(即，R區(qū)別于最終的有效碼率Re)。列刪截塊925刪截或以其他方式去除來(lái)自加密的數(shù)據(jù)940的比特的子集或一部分，從而防止SLCC編碼器630接收到從256比特密文805a刪截出的比特的子集。SLCC編碼器630針對(duì)刪截的、減小長(zhǎng)度的密文615中的每比特生成1/Rs比特(即，對(duì)于Rs＝1/2為2比特)的編碼數(shù)據(jù)塊635t。當(dāng)刪截的密文615具有小于256比特的比特長(zhǎng)度時(shí)，編碼數(shù)據(jù)塊635t包括[256>(Zp×Rs×256)≥128]范圍內(nèi)的比特?cái)?shù)。在第一輪中，列刪截塊925接收輸出數(shù)據(jù)945，將列索引(j)設(shè)定為零，刪截列j，并且輸出刪截的數(shù)據(jù)950。刪截的數(shù)據(jù)950具有(Rpunc×128)比特的比特長(zhǎng)度，例如，當(dāng)Rpunc＝8/9時(shí)，數(shù)據(jù)950具有128比特的比特長(zhǎng)度。編碼器610的列刪截塊925實(shí)現(xiàn)大于或等于H-矩陣的基本碼率(R)且小于的互補(bǔ)的刪截率因此得到大于基本碼率且小于1的部分刪截有效碼率(R≤Re<1)。在編碼器610具有列刪截塊925的某些實(shí)施方案中，下一輪(即，第二輪)開(kāi)始于密鑰加法層905b。對(duì)于處理第一輪之后的輪來(lái)說(shuō)，密鑰加法層905b接收刪截的128比特?cái)?shù)據(jù)950的(Rpunc×128)比特，使行密鑰索引遞增1(即，i++)，將下一密鑰802b(行密鑰i)與128比特?cái)?shù)據(jù)950相加，并且將128比特的數(shù)據(jù)955輸出到S-BOX910，以便處理第二輪加密編碼。也就是說(shuō)，在編碼器610包括刪截塊925的實(shí)施方案中，編碼器610針對(duì)接收到的明文數(shù)據(jù)605a的每比特生成小于兩比特的密文805，這對(duì)應(yīng)于1≥Re>1/2范圍內(nèi)的有效碼率，因?yàn)镾LCC編碼器630針對(duì)密文615中的每比特生成1/Rs比特的編碼數(shù)據(jù)塊635t。列刪截塊925存儲(chǔ)與解碼器660中相同的刪截模式。可使用各種刪截模式，只要發(fā)送器601和接收器602兩者針對(duì)相同的明文數(shù)據(jù)605a使用相同的刪截模式。HD915函數(shù)是靈活的并且可通過(guò)比AES中的列混合函數(shù)簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)單線性二進(jìn)制運(yùn)算來(lái)計(jì)算。(見(jiàn)REF7)。在某些實(shí)施方案中，HD915可應(yīng)用非二進(jìn)制運(yùn)算。在HD915函數(shù)中，根據(jù)代碼的最小間距導(dǎo)出的256比特LDPC的自然擴(kuò)散被添加到JSALE的整體擴(kuò)散計(jì)算。256比特LDPC的自然擴(kuò)散可被設(shè)計(jì)成dmin≥16＝42。因此，針對(duì)8行的整體JSALE擴(kuò)散是Rp＝4842＝410，這比49的AES-128擴(kuò)散高四倍。作為使用JSALE方法的結(jié)果，加密的安全等級(jí)增加到甚至高于在Rp＝410情況下的AES-128。準(zhǔn)循環(huán)LDPC行編碼過(guò)程替換AES410的行移位塊414。圖10示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的JSALELDPC解碼器660的硬件實(shí)現(xiàn)方式的流程圖。圖9所示的編碼器610的實(shí)施方案僅用于說(shuō)明?？稍诓幻撾x本公開(kāi)的范圍的情況下使用其他實(shí)施方案。JSALELDPC解碼器660包括兩個(gè)密鑰加法層1005a、1005b、解碼器塊1010、列刪截塊1015、逆HD塊1020和逆S-Box1025。JSALELDPC解碼器660使用對(duì)密文655進(jìn)行順序解碼的準(zhǔn)循環(huán)(QC)LDPC分層解碼器來(lái)破譯128比特密文655。JSALELDPC解碼器660執(zhí)行密鑰加法層1005a、逆高擴(kuò)散1020和行之間的逆非線性字節(jié)代換操作1025。JSALELDPC解碼器660使用JSALELDPC編碼器610使用的相同H-矩陣。JSALELDPC解碼器660支持多個(gè)密鑰長(zhǎng)度，諸如AES-128、AES-192和AES-256。更具體地說(shuō)，解碼器660在密鑰加法層1005a處接收第一輪(輪Nr)的128比特密文655，所述密鑰加法層1005a使用諸如逆XOR函數(shù)的函數(shù)將行密鑰Nr應(yīng)用于密文655，以便恢復(fù)H-矩陣800的最后一層的奇偶校驗(yàn)比特，其作為128比特?cái)?shù)據(jù)1030輸出到解碼器塊1010。JSALE解碼器660從SLCC解碼器640接收經(jīng)輸出用于誤差校正的軟判決對(duì)數(shù)似然比(LLR)數(shù)據(jù)655。輸入到JSALE解碼器660的軟判決LLR輸入具有多比特精度，并且軟輸入解密過(guò)程得到小于1的有效碼率(Re<1)。另外，將在接收器中將刪截的誤差添加在發(fā)送器側(cè)中。因此，所有刪截的比特全部被設(shè)定為“0”(中間值)，同時(shí)對(duì)軟數(shù)據(jù)655進(jìn)行密鑰加法層1005a-b、逆S-Box1025和逆HD線性函數(shù)1020處理。在i∈[0,…,7]的情況下，逆S-Box1025解密(S-1)輸入比特的LLR可由等式1表示。在等式1中，來(lái)自逆S-box1025的輸出比特由等式2表示，其中S是可逆的，以使得k＝S(Sk-1)且j∈[0,…,7]，且K＝256，且bi，qj對(duì)于-1和+1具有等概率。在等式2中，且且k∈{0..255}。圖11示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的用于由JSALELDPC編碼器/解碼器實(shí)現(xiàn)的JSALE加密過(guò)程1101的LDPCH-矩陣1100，所述JSALELDPC編碼器610/解碼器660具有等于基本碼率(1/2)的刪截率。圖11所示的JSALE過(guò)程1101的實(shí)施方案僅僅用于說(shuō)明?？稍诓幻撾x本公開(kāi)的范圍的情況下使用其他實(shí)施方案。LDPCH-矩陣1100類似于H-矩陣800并且可基于圖7A的H-矩陣700。JSALE過(guò)程1101是特殊情況，其中刪截率是Rpunc＝1/2，這對(duì)應(yīng)于比率不減小并且最終的有效碼率為(Re＝1)。JSALE過(guò)程1101在每行編碼中刪截?cái)?shù)據(jù)并且在整個(gè)加密過(guò)程中將編碼大小維持為128比特。實(shí)現(xiàn)等于H-矩陣的基本碼率的互補(bǔ)的刪截率的JSALE過(guò)程1101得到等于1的完全刪截有效碼率(Re＝1)。例如，當(dāng)Rpunc＝1/2時(shí)，另外且Re＝1。圖12示出在(Re＝1)的情況下的JSALE加密/解密H-矩陣的實(shí)例。從編碼過(guò)程排除塊1230條目。加密過(guò)程開(kāi)始于行i＝1。在編碼器將密鑰加法、S-Box和HD操作應(yīng)用于行i＝1的系統(tǒng)數(shù)據(jù)(列1-8)之后，所生成的結(jié)果是奇偶校驗(yàn)列9(塊1240)。隨后，根據(jù)非順序的刪截模式，在第一輪結(jié)束時(shí)，針對(duì)過(guò)程的剩余部分刪除列j＝3。當(dāng)通過(guò)密鑰加法、S-Box和HD操作處理行i＝2的非“-1”數(shù)據(jù)條目時(shí)，下一輪編碼開(kāi)始。對(duì)行i＝2編碼數(shù)據(jù)(在列1、2和4-9中)進(jìn)行處理，從而得到列10奇偶校驗(yàn)(示出為由數(shù)字“14”表示的子矩陣)。隨后，在第一輪結(jié)束時(shí)，刪截列j＝8，對(duì)于(行，列)對(duì)(3,6)、(4,2)、(5,7)、(6,1)、(7,4)、(8,5)也是如此。來(lái)自JSALE過(guò)程1101的128比特密文輸出從最后一行i＝8的列9-16(8×16＝128比特)輸出。以相同方式但逆行序執(zhí)行解密/解碼JSALE過(guò)程1101。行i＝8編碼器得到列5(示出為由數(shù)字“4”表示的子矩陣)并且刪截列j＝16。行i＝7編碼器得到列4(示出為由數(shù)字“10”表示的子矩陣)并且刪截列j＝15，以此類推。圖13示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的分級(jí)-ZH-矩陣方法的實(shí)例。分級(jí)-ZH-矩陣方法1300僅僅用于說(shuō)明?？稍诓幻撾x本公開(kāi)的范圍的情況下使用其他實(shí)施方案。分級(jí)-ZH-矩陣方法1300針對(duì)Rs＝1/2使用JSALE和SLCCH-矩陣結(jié)構(gòu)。上部H-矩陣結(jié)構(gòu)與如參考圖9-10描述的JSALE256比特比率1/2LDPC碼有關(guān)。隨后再次用Zp＝8提升由8行和16列組成的256比特H-矩陣，以支持2048比特SLCC碼。分級(jí)提升過(guò)程和解碼重復(fù)使用是基于REF79的，這有助于維持與JSALE碼相同的H-矩陣特性，同時(shí)重復(fù)使用其解碼器硬件以便進(jìn)行信道編碼?？苫谛诺捞匦?、SLCC結(jié)構(gòu)(碼率等)和JSALELDPC碼結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化JSALC(JSALE+SLCC)性能，以便支持在JSALE解碼器輸入中的容許的t≥0比特誤差(發(fā)生在信道和/或SLCC解碼器中的比特誤差不由SLCC解碼器校正并且傳遞到JSALE解碼器輸入)與JSALE總碼率Re之間進(jìn)行折衷。例如，如果SLCC解碼器輸出和JSALE解密輸入的折衷比特誤差t≠0，則結(jié)果為SLCC碼的Zp減小并且SLCC解碼器復(fù)雜性更低(例如，減少的迭代次數(shù))。然而，在一些情況下，需要增加JSALE解碼器復(fù)雜性(即，增加的迭代次數(shù))來(lái)恢復(fù)明文。另外，代碼刪截可增加解碼復(fù)雜性，特別是當(dāng)非線性函數(shù)(即，S-Box)嵌入在代碼中時(shí)。替代解決方案是減小JSALE碼率Re(減小Rpunc)并將JSALE解碼器復(fù)雜性維持為較低。另外，R＝1/28×16H-矩陣結(jié)構(gòu)可用于不同的數(shù)據(jù)塊大小(即，WiGig–672比特等)，同時(shí)改變JSALE和SLCC的提升因子Z(即，42)的大小。增大提升因子Z可增加最小間距和JSALE整體擴(kuò)散并且實(shí)現(xiàn)更高碼率(Re)。JSALC方案的安全等級(jí)可由抗拒密碼分析的JSALC測(cè)量。抗拒差分密碼分析的JSALC是基于選擇明文攻擊的。當(dāng)明文變換成密文時(shí)，基于循環(huán)過(guò)程中跟蹤和追蹤明文對(duì)之間的差異進(jìn)行差分密碼分析。對(duì)于n比特非線性函數(shù)，達(dá)到差分均勻性(密碼分析復(fù)雜性等于強(qiáng)力O(2n))的概率閾值可表示為Td＝2-(n-1)。在JSALC系統(tǒng)中，如在AES中，n＝128。AES標(biāo)準(zhǔn)的S-Box塊可用于JSALC系統(tǒng)，其中最大差分概率是4/256＝2-6。HD線性變換具有分支因子5(輪間)，從而在8輪之后得到總共(2-6)40＝2-240的最大差分概率?？傆?jì)算的最大差分概率2-240<<Td＝2-127，這意味著使用如AES中所定義的S-Box和HD函數(shù)的JSALC系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到差分均勻性并且不受與具有復(fù)雜性O(shè)(2128)的強(qiáng)力攻擊具有相同等級(jí)的差分攻擊的影響。這些測(cè)量結(jié)果還確認(rèn)的是，比如AES中所定義的具有低得多的復(fù)雜性的S-Box和HD可達(dá)到相同閾值T(例如，可將S-Box程度從8減至4)。這同樣可應(yīng)用于線性密碼分析，所述線性密碼分析被稱為使用密文的線性來(lái)恢復(fù)密鑰的明文攻擊。線性均勻性閾值被定義為輸入輸出相關(guān)的概率Tl＝2-n/2。最大AESS-Box輸入輸出相關(guān)是1/8＝2-3。因此，在8輪之后，總最大線性概率是(2-3)40＝2-120<<Tl＝2-64。這一結(jié)果還確認(rèn)的是，可將降低復(fù)雜性的S-Box和HD函數(shù)應(yīng)用于JSALC，以便達(dá)到與AES相同的抗拒等級(jí)。對(duì)于所選擇的抗square攻擊，JSALC方案的安全等級(jí)可由對(duì)基于字節(jié)的密文的明文攻擊測(cè)量。使用JSALELDPC碼的JSALC系統(tǒng)比AES更加抗square攻擊，因?yàn)椴煌贏ES標(biāo)準(zhǔn)，包括JSALELDPC碼的JSALC系統(tǒng)是基于比特的密文系統(tǒng)。圖14示出JSALE誤比特率(BER)/誤幀率(FER)性能。示出JSALELDPC解碼器針對(duì)兩種不同情景的FER/BER性能結(jié)果。在第一情景中，示出具有Re＝4/5和15次迭代的合法的預(yù)期用戶。在第二情景中，示出具有Re＝4/5和50次迭代的合法的預(yù)期用戶(示出為合法用戶)。所使用的LDPC解碼器是REF34中所描述的分層解碼器。還示出QPSK未編碼的BER性能以便進(jìn)行比較。雖然將非法黑客(示出為非法用戶)的LDPCFER性能保持為FER＝1(無(wú)論SNR如何)，但是具有Re＝4/5和15次迭代的合法的預(yù)期用戶的LDPC解碼FER性能對(duì)于Eb/N0≥11dB來(lái)說(shuō)總是小于10E-4。如以上所解釋的，JSALELDPC編碼器比率為R＝1/2，因此輸入數(shù)據(jù)被封裝為具有128比特的數(shù)據(jù)塊，從而提供256比特編碼的數(shù)據(jù)。用于JSALELDPC編碼器和解碼器的H-矩陣與參考圖8所描述的相同，其中二次提升因子Zp＝1。隨后以速率Rpunc刪截256比特編碼的輸出數(shù)據(jù)塊，以便提供Re＝R/(1-Rpunc)的最終速率。數(shù)據(jù)隨后通過(guò)加性高斯白噪聲(AWGN)信道饋送到TxQPSK調(diào)制器中并且發(fā)送到接收器。Rx輸入端處接收到的信號(hào)是QPSK解調(diào)的并且隨后進(jìn)行去刪截，以便恢復(fù)R＝1/2256比特LDPC解碼器的256比特接收到的對(duì)數(shù)似然比(LLR)輸入。作為實(shí)例，從SLCC解碼器輸出的LLR軟數(shù)據(jù)是AWGN。圖15示出在Re＝4/5和Eb/N0＝13dB時(shí)相對(duì)于JSALE解碼迭代數(shù)目的JSALEFER/BER性能。對(duì)于小于6的全部迭代，JSALELDPC解碼器FER性能被維持成接近于1。隨后，在第6次迭代時(shí)，F(xiàn)ER性能變得小于10E-2。由于刪截和S-Box，需要多次迭代以正確地恢復(fù)明文。因此，即使SLCC解碼器不會(huì)收斂到無(wú)錯(cuò)塊，JSALE解碼器仍可利用增加的迭代次數(shù)來(lái)校正誤差(如以上所解釋的)。圖16示出在Zp＝8(2048比特)的情況下的SLCC解碼器性能與如圖14所描述的在Zp＝1(256比特)的情況下的JSALE解碼器的比較。FER性能在這兩者之間進(jìn)行比較并且與每個(gè)數(shù)據(jù)塊大小的理論隨機(jī)編碼限(RCB)進(jìn)行比較。在FER＝10E-4時(shí)，增加的2048比特?cái)?shù)據(jù)塊大小SLCC解碼器具有優(yōu)于256比特?cái)?shù)據(jù)塊解碼器1.75dB的更好的FER性能。這一結(jié)果表明，在SLCC中，代碼支持不總是與具有128比特的加密數(shù)據(jù)塊對(duì)齊的更大的塊大小(超過(guò)1000比特)。這一結(jié)果還表明，如果選擇維持較小塊大小的LDPC碼，將會(huì)損失多于1.5dB的FER性能，這相當(dāng)于：相同SNR更低數(shù)據(jù)比率或達(dá)成相同數(shù)據(jù)率而需要更高的SNR。2048比特和256比特LDPC解碼器兩者的FER性能仍然比對(duì)應(yīng)的RCB性能差約1dB。來(lái)自RCB的1dB間隙的原因是LDPC碼的準(zhǔn)循環(huán)格式，所述準(zhǔn)循環(huán)格式以更規(guī)則的形式安排代碼以降低實(shí)現(xiàn)方式復(fù)雜性，從而顯著地降低LDPC編碼器/解碼器功率消耗。如上所述，根據(jù)本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施方案的傳輸設(shè)備的操作可通過(guò)編碼模塊520對(duì)通過(guò)加密模塊510生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。傳輸設(shè)備可通過(guò)TXRF模塊540來(lái)傳輸編碼的數(shù)據(jù)。圖17是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施方案的傳輸設(shè)備的操作的流程圖。參考圖17，在步驟1710中，傳輸設(shè)備500可對(duì)明文數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼并且生成密文數(shù)據(jù)。在此，明文數(shù)據(jù)可以是由用戶等輸入到傳輸設(shè)備的數(shù)據(jù)。另外，明文數(shù)據(jù)可以是從傳輸設(shè)備的內(nèi)部接收到的數(shù)據(jù)。另外，明文數(shù)據(jù)可以是從傳輸設(shè)備的外部接收到的數(shù)據(jù)。在此，編碼過(guò)程可包括密鑰加法操作、字節(jié)代換、列置換、奇偶校驗(yàn)比特添加等。在步驟1720中，傳輸設(shè)備500可基于密文數(shù)據(jù)生成編碼數(shù)據(jù)塊。在步驟1730中，傳輸設(shè)備500可傳輸編碼數(shù)據(jù)塊。步驟1730的操作可由TXRF模塊540執(zhí)行?？蓪⒕幋a數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備555。圖18是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施方案的傳輸設(shè)備的加密操作的流程圖。參考圖18，在步驟1810中，傳輸設(shè)備500可將行密鑰與明文數(shù)據(jù)相加。詳細(xì)地，傳輸設(shè)備500可將行密鑰與明文數(shù)據(jù)相加并且輸出第一數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^(guò)將XOR函數(shù)應(yīng)用于H矩陣的行中包含的比特以及行密鑰來(lái)將行密鑰與明文數(shù)據(jù)相加。在步驟1820中，傳輸設(shè)備500可針對(duì)第一數(shù)據(jù)執(zhí)行字節(jié)代換。詳細(xì)地，傳輸設(shè)備500可通過(guò)針對(duì)第一數(shù)據(jù)執(zhí)行字節(jié)代換來(lái)輸出第二數(shù)據(jù)。在此，可使用S-BOX910完成字節(jié)代換。另外，可非線性地完成字節(jié)代換。因此，第二數(shù)據(jù)可以是非線性數(shù)據(jù)。在步驟1830中，傳輸設(shè)備500可針對(duì)第二數(shù)據(jù)執(zhí)行列置換。傳輸設(shè)備500可通過(guò)針對(duì)第二數(shù)據(jù)執(zhí)行列置換來(lái)輸出第三數(shù)據(jù)。在此，可通過(guò)高擴(kuò)散(HD)來(lái)執(zhí)行列置換。高擴(kuò)散可以是非二進(jìn)制運(yùn)算。在步驟1840中，傳輸設(shè)備500可針對(duì)第三數(shù)據(jù)執(zhí)行編碼。傳輸設(shè)備500可通過(guò)對(duì)第三數(shù)據(jù)的預(yù)定義的第i行編碼來(lái)輸出第四數(shù)據(jù)。編碼可包括將奇偶校驗(yàn)比特添加到第三數(shù)據(jù)的操作。在此，添加的奇偶校驗(yàn)比特可以是圖8所示的S0.8、S1.9…S7.15等。在步驟1850中，傳輸設(shè)備500可針對(duì)第四數(shù)據(jù)執(zhí)行刪截。傳輸設(shè)備500可基于刪截率(Rpunc)和互補(bǔ)的刪截率針對(duì)第四數(shù)據(jù)的第j列執(zhí)行刪截，并且輸出第五數(shù)據(jù)。在步驟1860中，傳輸設(shè)備500可將行密鑰與第五數(shù)據(jù)相加。傳輸設(shè)備500可將密鑰與第五數(shù)據(jù)的某一行相加，并且輸出第六數(shù)據(jù)。傳輸設(shè)備500可基于預(yù)定義的輪數(shù)，迭代地執(zhí)行步驟1820至步驟1860。在步驟1870中，傳輸設(shè)備500可輸出作為密文數(shù)據(jù)的第六數(shù)據(jù)。步驟1810至1870可以是對(duì)明文數(shù)據(jù)進(jìn)行信源編碼的操作。為了信道編碼，可將輸出的密文數(shù)據(jù)輸入到編碼模塊520。如上所述，根據(jù)本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施方案的接收設(shè)備555可通過(guò)RXRF模塊565接收密文數(shù)據(jù)。接收設(shè)備500可通過(guò)解碼模塊580來(lái)執(zhí)行解碼(即，信道解碼)。另外，接收設(shè)備500可通過(guò)解密模塊590來(lái)對(duì)解碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密(即，信源解碼)。圖19是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施方案的接收設(shè)備的操作的流程圖。參考圖19，在步驟1910中，接收設(shè)備555可使用RXRF模塊565來(lái)接收第一編碼數(shù)據(jù)塊。在此，第一編碼數(shù)據(jù)塊可以是由傳輸設(shè)備500傳輸?shù)募用芫幋a數(shù)據(jù)。在步驟1920中，接收設(shè)備555可針對(duì)第一編碼數(shù)據(jù)塊執(zhí)行解碼。在此，解碼可以是信道解碼。詳細(xì)地，在步驟1920中，接收設(shè)備555可使用緩沖器來(lái)針對(duì)第一編碼數(shù)據(jù)塊執(zhí)行判決(硬判決或軟判決)。而且，接收設(shè)備555可基于判決結(jié)果輸出第二編碼數(shù)據(jù)塊。接收設(shè)備555可針對(duì)輸出的第二編碼數(shù)據(jù)塊執(zhí)行信道解碼并且輸出密文數(shù)據(jù)。步驟1920的操作可由圖5B所示的解碼模塊580執(zhí)行。在步驟1930中，接收設(shè)備555可針對(duì)密文數(shù)據(jù)執(zhí)行解密。解密操作可包括對(duì)密文數(shù)據(jù)中所包括的行(i)進(jìn)行解密、刪截密文數(shù)據(jù)中所包括的列(j)、逆列置換、逆字節(jié)代換、密鑰加法等。步驟1930的操作可以是對(duì)信道解碼數(shù)據(jù)進(jìn)行信源解碼的操作。圖20是示出根據(jù)本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施方案的接收設(shè)備的解密操作的流程圖。參考圖20，在步驟2010中，接收設(shè)備555可執(zhí)行將行密鑰與輸入的密文數(shù)據(jù)相加的操作。接收設(shè)備555可基于H矩陣將密鑰與密文數(shù)據(jù)中所包括的某一行相加，并且輸出第一數(shù)據(jù)。步驟2010的操作可按照?qǐng)D18所示的步驟1810的操作的逆序執(zhí)行。在步驟2020中，接收設(shè)備555可針對(duì)第一數(shù)據(jù)執(zhí)行解碼。傳輸設(shè)備555可對(duì)第一數(shù)據(jù)的預(yù)定義的第i行進(jìn)行解碼，并且輸出第二數(shù)據(jù)。解碼可包括提取第一數(shù)據(jù)中所包括的奇偶校驗(yàn)比特的操作。在操作2030中，接收設(shè)備555可針對(duì)第二數(shù)據(jù)執(zhí)行刪截。接收設(shè)備555可基于刪截率(Rpunc)和互補(bǔ)的刪截率刪截第二數(shù)據(jù)，并且輸出第三數(shù)據(jù)。刪截可包括刪截第二數(shù)據(jù)中所包括的第j列的操作。在步驟2040中，接收設(shè)備555可針對(duì)第三數(shù)據(jù)執(zhí)行逆列置換。接收設(shè)備555可通過(guò)針對(duì)第三數(shù)據(jù)執(zhí)行逆列置換來(lái)輸出第四數(shù)據(jù)。在此，可通過(guò)逆高擴(kuò)散(HD)來(lái)執(zhí)行逆列置換。逆高擴(kuò)散可以是非線性運(yùn)算。在步驟2050中，接收設(shè)備555可針對(duì)第四數(shù)據(jù)執(zhí)行逆字節(jié)代換。接收設(shè)備555可通過(guò)針對(duì)第四數(shù)據(jù)執(zhí)行逆字節(jié)代換來(lái)輸出第五數(shù)據(jù)。逆字節(jié)代換可以是由傳輸設(shè)備執(zhí)行的字節(jié)代換的逆執(zhí)行。在步驟2060中，接收設(shè)備555可將行密鑰與第五數(shù)據(jù)相加。接收設(shè)備555可將密鑰與第五數(shù)據(jù)的某一行相加，并且輸出第六數(shù)據(jù)。接收設(shè)備555可基于預(yù)定義的輪數(shù)迭代地執(zhí)行步驟2020至步驟2060。輪數(shù)可對(duì)應(yīng)于由傳輸設(shè)備500執(zhí)行的編碼過(guò)程中的輪數(shù)。在步驟2070中，接收設(shè)備555可輸出作為明文數(shù)據(jù)的第六數(shù)據(jù)。步驟2010至2070可以是對(duì)密文數(shù)據(jù)進(jìn)行信源解碼的操作。根據(jù)本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施方案的傳輸設(shè)備可包括：第一編碼器，其用于根據(jù)有效碼率(Re)對(duì)明文數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼并且輸出密文數(shù)據(jù)；以及第二編碼器，其用于對(duì)與密文數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的第一編碼數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼并且輸出第二編碼數(shù)據(jù)塊。有效碼率(Re)可由Re＝R/(1-Rpunc)定義。在此，“R”可表示碼率，并且“Rpunc”可表示刪截率。第一編碼數(shù)據(jù)塊可包括Zp×Rs×2n比特。第二編碼數(shù)據(jù)塊可包括Zp×2n比特。在此，“n”可表示明文數(shù)據(jù)的比特?cái)?shù)，并且“Zp”可表示提升因子，并且“Rs”可表示SLCC碼率。另外，傳輸設(shè)備還可包括用于發(fā)送第二編碼數(shù)據(jù)塊的發(fā)送器。另外，傳輸設(shè)備還可包括用于輸入密文數(shù)據(jù)并輸出第一編碼數(shù)據(jù)塊的緩沖器。另外，第一編碼器可包括：第一密鑰加法層，其用于將行密鑰與明文數(shù)據(jù)相加并且輸出第一數(shù)據(jù)；字節(jié)代換塊，其用于輸入第一數(shù)據(jù)，并且輸出字節(jié)代換的第二數(shù)據(jù)；行置換處理塊，其用于輸入第二數(shù)據(jù)，并且輸出行置換的第三數(shù)據(jù)；編碼塊，其用于輸入第三數(shù)據(jù)，并且輸出對(duì)預(yù)定義的第i行進(jìn)行編碼的第四數(shù)據(jù)；刪截塊，其用于輸入第四數(shù)據(jù)，并且輸出基于刪截率(Rpunc)和互補(bǔ)的刪截率刪截預(yù)定義的第j列的第五數(shù)據(jù)；以及第二密鑰加法層，其用于將行密鑰與第五數(shù)據(jù)相加并且輸出作為密文數(shù)據(jù)的第六數(shù)據(jù)。第二密鑰加法層的輸出可被提供到字節(jié)代換塊并且被迭代地執(zhí)行。密鑰可包括具有長(zhǎng)度為至少128比特的高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)密鑰。另外，第一編碼器是聯(lián)合安全高級(jí)LDPC加密(JSALE)編碼器，并且第二編碼器是安全LDPC信道編碼(SLCC)編碼器。根據(jù)本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施方案的傳輸方法可包括以下過(guò)程：根據(jù)有效碼率(Re)對(duì)明文數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼并且輸出密文數(shù)據(jù)；以及對(duì)與密文數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的第一編碼數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼并且輸出第二編碼數(shù)據(jù)塊。有效碼率(Re)可由Re＝R/(1-Rpunc)定義。在此，“R”可表示碼率，并且“Rpunc”可表示刪截率。第一編碼數(shù)據(jù)塊可包括Zp×Rs×2n比特。第二編碼塊可包括Zp×2n比特。在此，“n”可表示明文數(shù)據(jù)的比特?cái)?shù)，并且“Zp”可表示提升因子，并且“Rs”可表示SLCC碼率。另外，傳輸設(shè)備還可包括傳輸?shù)诙幋a數(shù)據(jù)塊的過(guò)程。另外，對(duì)與密文數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的第一編碼數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼并且輸出第二編碼數(shù)據(jù)塊的過(guò)程還可包括將密文數(shù)據(jù)輸入到緩沖器并且輸出第一編碼數(shù)據(jù)塊的過(guò)程。另外，根據(jù)有效碼率(Re)對(duì)明文數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼并且輸出密文數(shù)據(jù)的過(guò)程可包括：將行密鑰與明文數(shù)據(jù)相加并且輸出第一數(shù)據(jù)的過(guò)程；輸入第一數(shù)據(jù)并且輸出字節(jié)代換的第二數(shù)據(jù)的第一過(guò)程；輸入第二數(shù)據(jù)并且輸出行置換的第三數(shù)據(jù)的第二過(guò)程；輸入第三數(shù)據(jù)并且輸出對(duì)預(yù)定義的第i行進(jìn)行編碼的第四數(shù)據(jù)的第三過(guò)程；輸入第四數(shù)據(jù)并且輸出基于刪截率(Rpunc)和互補(bǔ)的刪截率刪截預(yù)定義的第j列的第五數(shù)據(jù)的第四過(guò)程；以及將行密鑰與第五數(shù)據(jù)相加并且輸出作為密文數(shù)據(jù)的第六數(shù)據(jù)的第五過(guò)程。第六數(shù)據(jù)可在第一過(guò)程中輸入，直到一輪結(jié)束，可迭代地執(zhí)行第一過(guò)程至第五過(guò)程。密鑰可包括具有長(zhǎng)度為至少128比特的高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)密鑰。另外，可基于聯(lián)合安全高級(jí)LDPC加密(JSALE)執(zhí)行根據(jù)有效碼率(Re)對(duì)明文數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼并且輸出密文數(shù)據(jù)的過(guò)程，并且可基于安全LDPC信道編碼(SLCC)執(zhí)行對(duì)與密文數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的第一編碼數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼并且輸出第二編碼數(shù)據(jù)塊的過(guò)程。根據(jù)本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施方案的接收設(shè)備可包括：第一解碼器，其用于對(duì)第一編碼數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解碼并且輸出對(duì)應(yīng)于第二編碼數(shù)據(jù)塊的密文數(shù)據(jù)；以及第二解碼器，其用于根據(jù)有效碼率(Re)對(duì)密文數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并且輸出明文數(shù)據(jù)。有效碼率(Re)可由Re＝R/(1-Rpunc)定義。在此，“R”可表示碼率，并且“Rpunc”可表示刪截率。第一編碼數(shù)據(jù)塊可包括Zp×2n比特，并且第二編碼數(shù)據(jù)塊可包括Zp×Rs×2n比特。在此，“n”可表示明文數(shù)據(jù)的比特?cái)?shù)，并且“Zp”可表示提升因子，并且“Rs”可表示SLCC碼率。另外，接收設(shè)備還可包括用于接收第一編碼數(shù)據(jù)塊的接收器。另外，接收設(shè)備還可包括用于輸入第一編碼數(shù)據(jù)塊并輸出第二編碼數(shù)據(jù)塊的緩沖器。緩沖器是包括多比特精度的軟判決緩沖器和包括單比特精度的硬判決緩沖器中的一者。另外，第二解碼器可包括：第一密鑰加法層，其用于將行密鑰與所述密文數(shù)據(jù)相加并且輸出第一數(shù)據(jù)；解碼塊，其用于輸入所述第一數(shù)據(jù)，并且輸出對(duì)預(yù)定義的第i行進(jìn)行解碼的第二數(shù)據(jù)；刪截塊，其用于輸入所述第二數(shù)據(jù)，并且輸出基于刪截率(Rpunc)和互補(bǔ)的刪截率刪截預(yù)定義的第j列的第三數(shù)據(jù)；逆列置換處理塊，其用于輸入所述第三數(shù)據(jù)，并且輸出逆列置換的第四數(shù)據(jù)；字節(jié)代換塊，其用于輸入所述第四數(shù)據(jù)，并且輸出逆字節(jié)代換的第五數(shù)據(jù)；以及第二密鑰加法層，其用于將行密鑰與所述第五數(shù)據(jù)相加并且輸出作為所述明文數(shù)據(jù)的第六數(shù)據(jù)。第二密鑰加法層的輸出可被提供到解碼塊并且被迭代地執(zhí)行。密鑰可包括具有長(zhǎng)度為至少128比特的高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)密鑰。另外，第一解碼器是安全LDPC信道編碼(SLCC)解碼器，并且第二解碼器是聯(lián)合安全高級(jí)LDPC加密(JSALE)解碼器。根據(jù)本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施方案的接收方法可包括以下過(guò)程：對(duì)第一編碼數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解碼并且輸出對(duì)應(yīng)于第二編碼數(shù)據(jù)塊的密文數(shù)據(jù)；以及根據(jù)有效碼率(Re)對(duì)密文數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼并且輸出明文數(shù)據(jù)。有效碼率(Re)可由Re＝R/(1-Rpunc)定義。在此，“R”可表示碼率，并且“Rpunc”可表示刪截率。第一編碼數(shù)據(jù)塊可包括Zp×2n比特，并且第二編碼數(shù)據(jù)塊可包括Zp×Rs×2n比特。在此，“n”可表示明文數(shù)據(jù)的比特?cái)?shù)，并且“Zp”可表示提升因子，并且“Rs”可表示SLCC碼率。另外，接收方法還可包括接收第一編碼數(shù)據(jù)塊的過(guò)程。另外，對(duì)第一編碼數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解碼并且輸出對(duì)應(yīng)于第二編碼數(shù)據(jù)塊的密文數(shù)據(jù)的過(guò)程還可包括輸入第一編碼數(shù)據(jù)塊并輸出第二編碼數(shù)據(jù)塊的過(guò)程?？苫诎ǘ啾忍鼐鹊能浥袥Q緩沖器和包括單比特精度的硬判決緩沖器中的一者執(zhí)行輸入第一編碼數(shù)據(jù)塊并輸出第二編碼數(shù)據(jù)塊的過(guò)程。另外，根據(jù)有效碼率(Re)對(duì)密文數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼并且輸出明文數(shù)據(jù)的過(guò)程可包括：將行密鑰與密文數(shù)據(jù)相加并且輸出第一數(shù)據(jù)的過(guò)程；輸入第一數(shù)據(jù)并且輸出對(duì)預(yù)定義的第i行進(jìn)行解碼的第二數(shù)據(jù)的第一過(guò)程；輸入第二數(shù)據(jù)并且輸出基于刪截率(Rpunc)和互補(bǔ)的刪截率刪截預(yù)定義的第j列的第三數(shù)據(jù)的第二過(guò)程；輸入第三數(shù)據(jù)并且輸出逆列置換的第四數(shù)據(jù)的第三過(guò)程；輸入第四數(shù)據(jù)并且輸出逆字節(jié)代換的第五數(shù)據(jù)的第四過(guò)程；以及將行密鑰與第五數(shù)據(jù)相加并且輸出作為所述明文數(shù)據(jù)的第六數(shù)據(jù)的第五過(guò)程。第六數(shù)據(jù)可在第一過(guò)程中輸入，直到一輪結(jié)束，可迭代地執(zhí)行第一過(guò)程至第五過(guò)程。密鑰可包括具有長(zhǎng)度為至少128比特的高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)密鑰。另外，可基于安全LDPC信道編碼(SLCC)執(zhí)行對(duì)第一編碼數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼以及輸出對(duì)應(yīng)于第二編碼數(shù)據(jù)塊的密文數(shù)據(jù)的過(guò)程，并且可基于聯(lián)合安全高級(jí)LDPC加密(JSALE)執(zhí)行根據(jù)有效碼率(Re)對(duì)密文數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼以輸出明文數(shù)據(jù)的過(guò)程。盡管已經(jīng)利用示范性實(shí)施例來(lái)描述本公開(kāi)，但是可以向本領(lǐng)域技術(shù)人員建議各種改變和修改。本公開(kāi)旨在涵蓋如落在所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的此類改變和修改。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3