[发明专利]一种基于隐私保护的非正交安全编码方法

说明书

本发明公开了一种基于隐私保护的非正交安全编码方法，该方法包括以下步骤：信道估计和密钥分发步骤：将需加密目标用户的解密密钥需要嵌入到导频序列中，将导频和密钥一块发送给需加密目标用户；第一调制步骤：对多组信息比特进行第一加密处理得到第一加密数据，第一加密处理包括无冗余比特调制和加冗余比特调制；第二调制步骤：对第一加密数据进行高维调制得到第二加密数据；解调解密步骤：根据多用户联合检测进行处理第二加密数据，判断是否为当前终端的个人信息，若是，则进行解密处理，解密处理为结合第一加密处理、高稀疏码字映射以及第二加密处理的逆处理。该方法实现了高频谱效率和隐私保护的非正交传输。

技术领域

本发明涉及安全编码、无线通信和信号处理领域，具体涉及一种基于隐私保护的非正交安全编码方法。

背景技术

物联网的快速发展，随之而来的是用户通信的规模也越来越大，这就给有限的频谱资源带来很多困难和挑战。在正交的多址接入系统中，一段频谱资源在一定的时间内只能服务一个用户，系统的频谱利用率非常低。为了提高系统的频谱效率和链接数，非正交多址接入技术，包括功率域非正交多址接入和稀疏码多址接入，被认为是一种可行的技术；

通过对现有专利及相关技术的检索发现，现有的与非正交收发设计相关的技术和方案包括：

(1)申请号为CN201911376448.2的专利文件公开了一种基于极化码的非正交多址接入系统安全编码方法，该方法利用人工噪声抵抗窃听者，能够最大化系统的安全容量。此外，该方法利用发送端极化码的嵌套特征，构造安全信息放置区间，并进行极化码编码。实现安全的非正交无线传输。

(2)申请号为CN201910017772.9的专利文件公开了一种基于ARQ协议的非正交多址接入网络安全传输方法，该方法利用自动重传的非正交多址接入技术实现安全传输，该专利文件提供了逐次减少重传信号功率的自动重传方案，从而使得合法用户得到信号分集增益的同时，尽可能地减少信息地泄露，达到安全重传的效果。

上述文献公开的方案所存在的问题是只针对窃听者进行认为的干扰或者减少信息泄露的机会。特别是，在非正交多址接入中，同时服务的用户都是合法用户，他们的信息都是公开的，无法对用户信息进行隐私保护。

(3)申请号为CN202010166288.5的专利文件公开了一种基于球形译码优化的SCMA多用户检测方法。该方法对高维稀疏码分多址接入系统的叠加码字设计合理球形半径，观测星座点的分布规律，提出了收敛速度更快的低复杂度多用户检测方案。上述方案虽然能够在多载波系统考虑非正交传输方案的信号检测问题，但需要分析多个用户合成星座点的分布规律，并且用户的信息没有得到保护，具有复杂度随着用户码本的增大而指数增长的特点。

在现有技术中，发明人发现目前传输系统尚没有明确针对非正交传输系统的隐私保护。在下行非正交传输系统中，考虑多个用户高维稀疏码字传输问题，每个用户的稀疏高维码本都是提前设计好的，为了使用多用户联合检测，基站和用户都知道所用用户的码本。在基站处，每个用户的信息根据自己的码本进行高维映射，得到的码字再进行叠加编码。在接收端，每个用户都使用信息传递算法进行多用户信息联合检测，最后只留下自己的信息，丢弃其他用户的信息。在该模型中，用户之间的信息缺少保护。

综上所述，现有的非正交多址接入技术，尤其是下行传输，用户之间的调制都是透明的，每个用户都可以通过多用户检测算法获得其他用户的信息。因此，用户之间的隐私是无法得到保护，这样就容易造成信息泄露问题。此外，功率域非正交多址接入中的串行干扰消除的错误会导致系统性能的降低，稀疏码多址接入中的多用户检测复杂的随着码本的增大而指数增加。综上所述，传统的正交多址接入和已有的非正交多址技术在频谱效率、安全性和可靠性上受到了很大的挑战，需要建立一种安全可靠的非正交收发设计方法。

发明内容