利索能及
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专利号: 2020110687345
申请人: 湖南工商大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于超晶格和压缩感知的安全高效数据传输方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)初始化阶段

物联网设备通信双方Alice和Bob分别携带至少一块超晶格芯片,Alice和Bob所携带的超晶格芯片中,至少各有一块芯片,来自同一块半导体晶圆、且尺寸和形状相同;

(2)密钥生成阶段

Alice和Bob使用的相同的激励信号Ac作为超晶格芯片的输入,基于超晶格混沌同步原理,产生高度相似的输出信号Ao和Bo;Alice和Bob分别对Ao和Bo进行量化转换后得到数字信号Ad和Bd,Alice和Bob应当采用相同的量化转换技术和参数,以确保得到的数字信号Ad和Bd仍然高度相似;Alice和Bob通过交换一定量的信息,以便过滤掉Ad和Bd中的不匹配位,得到完全一致的信号Ap和Bp;Alice和Bob使用相同的类Toeplitz矩阵,与序列Ap和Bp分别相乘,以得到相同的新序列As和Bs;

(3)编码阶段

Alice将准备发送的原始数据组织成长度为N的一维数组X;

Alice从As中截取一段序列As1,并将其转换成M行N列的矩阵φ,其中必须满足M<N;当As1的长度为MN时,可以直接按照行优先或者列优先的顺序将其转换成矩阵φ;当As1的长度小于MN时,可以选择一个伪随机函数,并将As1作为该伪随机函数的输入,然后通过该伪随机函数生成一个MN长的随机序列,进而按照行优先或者列优先的顺序将其转换成矩阵φ;

Alice通过将矩阵φ和数组X进行矩阵乘法运算,得到长度为M的序列Y;

Alice通过公共信道,将Y发送给Bob;

(4)解码阶段

Bob通过公共信道,接收Alice发送的数据Y;

Bob从Bs中截取一段序列Bs1;Bob截取的序列Bs1应当与Alice从As中截取一段序列As1保持同步,且长度相同,以确保Bob截取到的序列Bs1与Alice所截取的序列As1完全相同;Bob利用与Alice相同的转换方法,将截取的序列Bs1,转换成M行N列的矩阵,该矩阵与Alice得到的矩阵φ完全相同,也记为φ;

Bob基于接收到的数据Y和构造的矩阵φ,使用压缩感知恢复技术(包括但不限于OMP、SAMP),恢复得到长度为N的恢复数据X′,并将X′作为最终接收到的数据。