基于稀疏碼多址接入系統(tǒng)的一種加密傳輸?shù)姆椒ā鹘y(tǒng)的SCMA系統(tǒng)中，終端使用固定的發(fā)送碼本進行數(shù)據(jù)傳輸。當終端與基站進行通信的時候，容易遭到附近竊聽者的竊聽。在本發(fā)明中，終端用戶發(fā)送的碼本不是固定的，而是根據(jù)基站至終端的信道信息按照固定的規(guī)則唯一確定。根據(jù)信道的上下行互易性，目標基站測量到終端至基站的信道信息后可以按照固定的規(guī)則計算出終端所使用的碼本，從而利用碼本的信息進行解調和解碼。而竊聽方由于獲取到的信道信息是不一樣的，無法計算出正確的碼本，因而無法根據(jù)碼本的信息進行解調和解碼，從而實現(xiàn)了用戶信息的安全傳輸。

技術領域

本發(fā)明涉及無線通信領域，特別涉及基于稀疏碼多址接入系統(tǒng)的一種加密傳輸?shù)姆椒ā?/p>

背景技術

5G是面向2020年以后移動通信需求而發(fā)展的下一代通信技術。相比4G，5G系統(tǒng)要求具有超高的頻譜利用率、更高速率、更低時延、更好的用戶體驗以及能夠支持海量終端的連接。稀疏碼多址接入(sparse code multiple access，SCMA)技術是應5G需求而提出的一種非正交多址接入技術，它能夠將用戶的碼字在網絡資源上非正交進行疊加，實現(xiàn)相同的資源條件下，支持更多用戶，從而有效提升網絡容量。另一方面，機器間通信以及物聯(lián)網將會是5G時代極其重要的應用，對于海量設備的互聯(lián)，大規(guī)模信息泄露的風險和后果將更加嚴重，信息傳輸安全問題非常關鍵。由于眾多設備、傳感器等或許只能靠電池進行供電，因此5G系統(tǒng)需要一種在保證安全的同時，可以降低算法復雜度、時延和功耗的輕量級的加密機制。

圖1所示是多終端用戶通信的系統(tǒng)模型。不失一般性，我們考慮多個用戶使用SCMA的接入方式與基站(BS)進行通信。

對于終端使用的SCMA碼本，文獻“An Optimized Design of SCMA CodebookBased on Star-QAM Signaling Constellations.”International Conference onWireless CommunicationsSignal Processing，15-17Oct.2015，pp 1-5.提供了一種構造Star-QAM碼本的方法。終端j的碼本C_j可由母碼C_MC、映射矩陣V_j以及操作算子Δ_j按照下式生成：

C_j＝V_j(Δ_j)C_MC

通常，在SCMA系統(tǒng)中，構成終端碼本的C_MC、V_j和Δ_j一經確定就預先分配給組內的各個終端，不會變化。基站可以根據(jù)各個終端的碼本、接收到的信號以及終端與基站之間的信道信息，利用較低復雜度的消息傳遞算法(MPA)檢測各個終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。由于無線信號在空中自由傳播，具有廣播特性，附近的竊聽用戶也可以接收到合法用戶的信號。在系統(tǒng)中，如果竊聽者預先獲知終端以何種方式與基站進行通信，包括終端發(fā)射信號的調制方式以及被分配的子載波的位置，用戶信息就有可能遭到泄露和破解的風險。

發(fā)明內容

基于現(xiàn)有稀疏碼多址接入技術存在用戶信息可能遭到泄露和破解的風險，本發(fā)明提出一種基于稀疏碼多址接入系統(tǒng)的一種加密傳輸?shù)姆椒ǎ梢詫崿F(xiàn)目標用戶信息的安全傳輸。

本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)：

基站發(fā)送導頻信號，終端利用導頻信號對信道進行估計，獲得基站至終端之間的信道系數(shù)。

終端發(fā)送導頻信號，基站利用導頻信號對信道進行估計，獲得終端至基站之間的信道系數(shù)。

終端根據(jù)基站至終端之間的信道系數(shù)按照固定的規(guī)則生成自己的碼本。

基站根據(jù)終端至基站之間的信道系數(shù)按照固定的規(guī)則計算終端的碼本。