[发明专利]一种基于稀疏矩阵扰动的信号加密传输方法、装置、介质及设备

说明书

本发明公开了一种基于稀疏矩阵扰动的信号加密传输方法、装置、介质及设备，属于通信加密技术领域，包括获取待传输信号；对待传输信号利用SCMA技术进行编码，得到编码信号；利用四维超混沌模型生成的混沌序列值对编码信号进行稀疏矩阵扰动，得到加密信号；将加密信号进行传输，实现信号加密传输；本发明能够提高通信系统的传输容量和安全性。

技术领域

本发明涉及一种基于稀疏矩阵扰动的信号加密传输方法、装置、介质及设备，属于通信加密技术领域。

背景技术

随着5G时代的到来，元宇宙、数字孪生、工业互联网等新业务不断兴起，全球数据流量日益增长。这些数据最终将通过接入网合并到光纤中进行传输。无源光网络(PON)由于其低损耗、大宽带、低成本等优点受到广泛关注。从时分复用无源光网络(TDM-PON)、波分多路复用无源光网络(WDM-PON)，到正交频分复用无源光网络(OFDM-PON)，它们的系统不断升级都难以满足日益增长的容量要求。OFDM本质上是指不同的用户占用不同的子载波，要求不同子载波之间具有严格的正交性，仍然是一种正交多址(orthogonal multiple access,OMA)。与非正交多址(NOMA)接入技术不同，传统的正交多址接入技术会将每个相互正交的资源块分配给单个用户使用，例如时分多址技术和正交频分多址技术等。然而，虽然OMA接入的方案具有良好的抗干扰和衰落的能力，但是其频谱的利用率是极为低效的。与正交传输相比，在NOMA中，同一个资源块由多个用户共享，极大地提高了系统的频谱效率和可访问性。

非正交多址(NOMA)是5G系统的关键技术之一。基于码域的稀疏码分多址(SCMA)是一种传统的NOMA方法。它将不同用户分配的不同码字加载到同一资源上，以提高频谱效率。由于非正交叠加码字的数量可以远远大于正交资源单元的数量，所以SCMA可以在相同的资源范围内为更多的用户提供服务。SCMA有效地增加了系统容量，可以提供更多的用户接入。由于SCMA中不同的用户占用同一资源块，除了对非法接收方的攻击外，还面临着同一资源块上的用户窃取信息的问题。目前，物理层加密主要采用基于混沌激光的光域信号加密，但该方法受限于信号带宽，不能满足大容量传输。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于稀疏矩阵扰动的信号加密传输方法、装置、介质及设备，解决现有技术中存在的用户窃听和传输容量低的问题。

为实现以上目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种基于稀疏矩阵扰动的信号加密传输方法，包括：

获取待传输信号；

对待传输信号利用SCMA技术进行编码，得到编码信号；

利用四维超混沌模型生成的混沌序列值对编码信号进行稀疏矩阵扰动，得到加密信号；

将加密信号进行传输，实现信号加密传输。

结合第一方面，进一步的，所述对待传输信号利用SCMA技术进行编码，得到编码信号，包括：

通过SCMA编码器对待传输信号进行编码后，通过一个稀疏矩阵来表示编码信号，所述稀疏矩阵的表达式为：

F＝[diag(V₁V₁^T),diag(V₂V₂^T)…diag(V_JV_J^T)]

其中，F是稀疏矩阵，V₁、V₂…V_J分别是第1、2…J个用户的映射矩阵，T表示转置操作，diag()是diag函数；

所述SCMA编码器的表达式为：