CN102056230B - 无线信道互易信息的提取和量化的相关方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无线信道互易信息的提取和量化的相关方法、装置及设备，应用本发明技术方案，可以在实际系统中的通信设备不支持天线校准的情况下，或者通信设备只具备一部分相对校准能力的情况下，让通信双方能够有效地利用物理信道的互易性，提取出相互一致的信息；由于通信双方的量化区间位置与观测到的样本相关联，保证了发送方观测到的样本不在接收方的相位量化区间的边界处，所以克服了小误差造成双方在量化边界处的量化结果不一致的问题；再有，通信双方在空中传输的量化参数有关的误差信息，该空中暴露的信息与发送方的量化结果无关，所以不会向窃听者暴露任何有关量化结果的信息，从而能够保证物理层辅助安全方案所要求的安全性。

Description

无线信道互易信息的提取和量化的相关方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种无线信道互易信息的提取和量化的相关方法、装置及设备。

背景技术

目前，存在一种保证通信安全的方法，主要包括以下步骤：1)无线链路的通信双方分别进行无线信道估计；2)从信道估计结果中提取出预定数量的信道信息；3)对本地提取出的信道信息进行纠错，得到与对方一致的信道信息；4)所述通信双方分别利用所述提取出的信道信息和纠错后得到的信道信息生成共享密钥；5)利用所述共享密钥进行加密通信。

本文主要针对上述方法中的步骤2），目前有如下实现方法：

方法一、直接量化信道相位

在近年的论文中，有学者提出通信双方各自直接对本地信道值的相位进行量化，从而获得与对方一致的信道量化结果。

如果在物理层辅助安全场景中，通信双方直接对本地信道值进行量化，那么将存在以下问题：

虽然物理信道可以具有互易性，但是实际通信系统中由于传输通道中包含天线、中射频等器件，所以传输信道是发射链路增益、物理信道、接收天线增益三者的乘积，而发射天线增益与接收天线增益并不相同，因此实际通信系统中的传输信道不具有互易性。因此，该技术方案虽然在理论上说，可以使通信双方利用信道互易性获得相同的信道量化结果，但是在实际系统中不可行。

参见图1，其是现有技术中实际通信系统中双向传输信道的构成示意图。如图1所示，虽然通信双方A和B之间的物理信道具有互易性，收发经历的物理信道值都为H，但是A的发射链路增益K_TX,A和接收链路增益K_RX,A并不相等，B的发射链路增益K_TX,B和接收链路增益K_RX,B也不相等，所以从A到B的传输信道H_AB=K_TX,A*H*K_RX,B与从B到A的传输信道H_BA=K_TX,B*H*K_RX,A并不相等，因此在实际系统中，A和B不能直接从各自独立测量的传输信道H_AB和H_BA中获得相同的量化结果。

方法二、量化编码

量化技术可以将连续值域的信号映射为离散值域的信号，包括标量量化和矢量量化两大类。量化后采用编码技术，可以有效地压缩所需的比特数量。此类技术较多地应用于信源编码。

现有量化技术主要针对单个信源进行量化，希望量化后能够以一定的近似程度恢复出原信号。而在物理层辅助安全的场景下，要求对两个高度相关的信源分别进行量化，量化后不再需要恢复出原信号，但是希望两个信源产生的量化比特结果高度一致。

如果将现有量化技术，直接用于物理层辅助安全的场景，那么将存在以下两个问题：

一、尽管通信双方可能具有互易的信道，但是双方具有不同的接收噪声，因此，当双方各自独立地进行量化时，如果信道值位于量化区间的边界附近，那么双方很容易受到不同噪声的影响而产生不同的量化比特。

图2所示为现有技术的小误差造成通信双方在量化边界处量化结果不一致的示意图，如图2所示，假如通信双方A和B之间的信道具有互易性，但某个信道值的相位在量化区域的边界附近，那么即使双方的接收噪声所造成的相位偏差δθ_A和δθ_B很小，A和B也非常容易得到不一致的量化结果。

二、在物理层辅助安全的应用场景中，不希望被攻击者获知任何有关量化结果的先验信息，因此要求量化后的每一个比特等概率地取值为0或1；而现有的量化技术没有考虑到这一特殊需要，主要从恢复信号后用户体验到的失真小的角度进行设计，因此不能很好地满足应用场景的要求。

发明内容

本发明实施例提供了一种无线信道互易信息的提取和量化的相关方法、装置及设备，使得通信双方各自在本地提取出与对方一致的无线信道互易量化信息，且不被攻击者获知任何有关量化结果的先验信息。

本申请实施例提供了一种无线信道互易信息提取的方法，应用于通信双方A、B之间，所述方法包括：

通信方A、B分别在本地提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

通信方A采用一定的映射规则，对在本地获取的作为反映无线信道互易性的变量的商或商的函数，对所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息，并且，通信方A将本地观测值与量化区域中间值之间的误差或所述误差的函数发送给通信方B；

通信方B利用所述误差或所述误差的函数，采用与通信方A一致的映射规则对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得与通信方A一致的无线信道互易信息。

本申请实施例还提供一种获取反映无线信道互易性的变量的方法，应用于通信双方A、B之间，所述方法包括：

通信方A、B分别在本地提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

如果通信双方均不支持天线校准，且进行了K次不相关信道估计，则提取不同时刻的信道估计结果；

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$x_A(m,n,j)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}b(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

对于通信方B：

$x_B(m,n,j)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}b(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，进行了K次不相关信道估计，x_A(m,n,j)和x_B(m,n,j)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线、B的第n个天线所对应的第j个基本变量，且1≤j≤K-1；a(m,n,k,j)和b(m,n,k,j)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；

和分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

本申请实施例还提供一种获取反映无线信道互易性的变量的方法，应用于通信双方A、B之间，所述方法包括：

通信方A、B分别在本地提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

如果通信双方中的一方实现了天线相对校准，则提取不同天线的信道估计值；

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$y_A(m,k,i)=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

对于通信方B：

$y_B(m,k,i)=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，k为第k次不相关信道估计，y_A(m,k,i)和y_B(m,k,i)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线、B的第n个天线所对应的第i个基本变量，1≤i≤N-1；d(m,n,k,i)和c(m,n,k,i)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；

和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

本申请实施例还提供一种获取反映无线信道互易性的变量的方法，应用于通信双方A、B之间，所述方法包括：

通信方A、B分别在本地提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

如果通信双方中的一方实现了天线相对校准，且进行了K次不相关信道估计，则提取不同时刻不同天线的信道估计值；

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$y_A(m,i)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

对于通信方B：

$y_B(m,i)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，进行了K次不相关信道估计，k为第k次不相关信道估计，y_A(m,i)和y_B(m,i)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线对应的第i个基本变量，1≤i≤KN-1；d(m,n,k,i)和c(m,n,k,i)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；

和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

本发明实施例还提供了一种对反映无线信道互易性的变量进行量化的方法，应用于通信方A和B之间，所述方法包括：

通信方A采用一定的映射规则，对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息，并且，通信方A将本地观测值与量化区域中间值之间的误差或所述误差的函数发送给通信方B；

通信方B利用所述误差或所述误差的函数，采用与通信方A一致的映射规则对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得与通信方A一致的无线信道互易信息。

本发明实施例还提供了一种无线信道互易信息提取的装置，包括通信方A和通信方B，所述通信方A和通信方B均包括：

变量获取模块，用于提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

所述通信方A还包括：

第一量化模块，用于通信方A采用一定的映射规则，对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息，并且，通信方A将本地观测值与量化区域中间值之间的误差或所述误差的函数发送给通信方B；

所述通信方B还包括：

第二量化模块，用于通信方B利用所述误差或所述误差的函数，采用与通信方A一致的映射规则对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得与通信方A一致的无线信道互易信息。

本发明实施例还提供了一种获取反映无线信道互易性的变量的装置，包括：

变量获取模块，用于提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

如果通信双方均不支持天线校准，且进行了K次不相关信道估计，则所述变量获取模块提取不同时刻的信道估计结果；

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$x_A(m,n,j)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}b(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

对于通信方B：

$x_B(m,n,j)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}b(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，进行了K次不相关信道估计，x_A(m,n,j)和x_B(m,n,j)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线、B的第n个天线所对应的第j个基本变量，且1≤j≤K-1；a(m,n,k,j)和b(m,n,k,j)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

本发明实施例还提供了一种获取反映无线信道互易性的变量的装置，包括：

变量获取模块，用于提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

如果通信双方中的一方实现了天线相对校准，则所述变量获取模块提取不同天线的信道估计值；

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$y_A(m,k,i)=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

对于通信方B：

$y_B(m,k,i)=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，k为第k次不相关信道估计，y_A(m,k,i)和y_B(m,k,i)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线、B的第n个天线所对应的第i个基本变量，1≤i≤N-1；d(m,n,k,i)和c(m,n,k,i)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；

和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

本发明实施例还提供了一种获取反映无线信道互易性的变量的装置，包括：

变量获取模块，用于提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

如果通信双方中的一方实现了天线相对校准，且进行了K次不相关信道估计，则所述变量获取模块提取不同时刻不同天线的信道估计值；

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$y_A(m,i)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

对于通信方B：

$y_B(m,i)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，进行了K次不相关信道估计，k为第k次不相关信道估计，y_A(m,i)和y_B(m,i)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线对应的第i个基本变量，1≤i≤KN-1；d(m,n,k,i)和c(m,n,k,i)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

本发明实施例还提供了一种对反映无线信道互易性的变量进行量化的装置，包括通信方A和B，

所述通信方A包括：

第一量化模块，用于通信方A采用一定的映射规则，对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息，并且，通信方A将本地观测值与量化区域中间值之间的误差或所述误差的函数发送给通信方B；

所述通信方B包括：

第二量化模块，用于通信方B利用所述误差或所述误差的函数，采用与通信方A一致的映射规则对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得与通信方A一致的无线信道互易信息。

本发明实施例还提供了一种通信设备，包括：

变量获取模块，用于提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

量化参数设定模块，用于在所述通信设备作为发送方时，输出默认缺省量化参数给量化计算模块，在所述通信设备作为接收方时，根据接收到的误差或所述误差的函数作为输入，输出调整后的量化参数给量化计算模块；

量化计算模块，用于根据接收到的默认缺省量化参数或调整后的量化参数，采用一定的映射规则对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息。

通过采用本发明技术方案，可以在实际系统中的通信设备不支持天线校准的情况下，或者通信设备只具备一部分相对校准能力的情况下，让通信双方能够有效地利用物理信道的互易性，提取出相互一致的信息；由于通信双方的量化区间位置与观测到的样本相关联，保证了发送方观测到的样本不在接收方的相位量化区间的边界处，所以克服了小误差造成双方在量化边界处的量化结果不一致的问题；再有，通信双方在空中传输的量化参数有关的误差信息，与发送方观测样本位于哪一个量化区间无关，即该空中暴露的信息与发送方的量化结果无关，所以不会向窃听者暴露任何有关量化结果的信息，从而能够保证物理层辅助安全方案所要求的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中实际通信系统中双向传输信道的构成示意图；

图2是现有技术的小误差造成通信双方在量化边界处量化结果不一致的示意图；

图3是根据本发明实施例的无线信道互易信息提取的方法流程图；

图4所示为根据本发明实施例的通信双方对互易性变量的相位量化方法示意图，其中，图4（a）为发送方对互易性变量的相位量化方法示意图，图4（b）和图4（c）为接收方对互易性变量的相位量化方法示意图；

图5是根据本发明实施例的发送方对互易性变量的幅度量化方法示意图

图6是根据本发明实施例的接收方对互易性变量的幅度量化方法示意图；

图7是根据本发明实施例的无线信道互易信息提取的装置结构示意图；

图8是根据本发明实施例的获取反映无线信道互易性的变量的装置结构示意图；

图9是根据本发明实施例的对反映无线信道互易性的变量进行量化的装置结构示意图；

图10是根据本发明实施例的一种通信设备结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图3，其是根据本发明实施例的无线信道互易信息提取的方法流程图，本实施例中包括通信双方A、B，具体步骤为：

步骤301，通信方A、B分别在本地提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

步骤302，通信方A采用一定的映射规则，对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息，并且，通信方A将本地观测值与量化区域中间值之间的误差或所述误差的函数发送给通信方B；

上述本地观测值与量化区域中间值均是对所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息的计算过程中所用到的信息。

步骤303，通信方B利用所述误差或所述误差的函数，采用与通信方A一致的映射规则对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得与通信方A一致的无线信道互易信息。

通过采用本发明技术方案，可以在实际系统中的通信设备不支持天线校准的情况下，或者通信设备只具备一部分相对校准能力的情况下，让通信双方能够有效地利用物理信道的互易性，提取出相互一致的信息；由于通信双方的量化区间位置与观测到的样本相关联，保证了发送方观测到的样本不在接收方的相位量化区间的边界处，所以克服了小误差造成双方在量化边界处的量化结果不一致的问题；再有，通信双方在空中传输的量化参数有关的误差信息，与发送方观测样本位于哪一个量化区间无关，即该空中暴露的信息与发送方的量化结果无关，所以不会向窃听者暴露任何有关量化结果的信息，从而能够保证物理层辅助安全方案所要求的安全性。

下面具体说明上述步骤的实现过程：

设通信双方A和B分别使用M和N个天线，进行了K次不相关信道估计，A的第m个（1≤m≤M）天线发送，B的第n个（1≤n≤N）天线接收，第k个（1≤k≤K）时刻的信道样本值为：

H_AB(m,n,k)=T_A(m)H(m,n,k)R_B(n)

其中，T_A(m)为A的第m个天线的发送增益，R_B(n)为B的第n个天线的接收增益，H(m,n,k)为相应的具有互易性的物理信道值。

A的第m个天线接收，B的第n个天线发送，第k个时刻的信道样本值为：

H_BA(m,n,k)=R_A(m)H(m,n,k)T_B(n)

其中，R_A(m)为A的第m个天线的接收增益，T_B(n)为B的第n个天线的发送增益，H(m,n,k)为相应的具有互易性的物理信道值。

下面对步骤301所涉及的各种情况分别说明：

1、如果通信双方均不支持天线校准，且进行了K次不相关信道估计，在双方进行K次不相关信道估计的期间，收发机的发送增益和接收增益基本没有变化，则提取不同时刻的信道估计结果；此时，步骤301中所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$x_A(m,n,j)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}b(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}---\left(1\right)$

对于通信方B：

$x_B(m,n,j)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}b(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}---\left(2\right)$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，进行了K次不相关信道估计，x_A(m,n,j)和x_B(m,n,j)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线、B的第n个天线所对应的第j个基本变量，且1≤j≤K-1；a(m,n,k,j)和b(m,n,k,j)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

如果不考虑信道估计误差，即假设

和

，那么可以得到如下关系：

$x_A(m,n,j)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j)H_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j)H_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

$=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j)R_A\left(m\right)H(m,n,k)T_B\left(n\right)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}b(m,n,k,j)R_A\left(m\right)H(m,n,k)T_B\left(n\right)}$

$=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j)H(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}b(m,n,k,j)H(m,n,k)}$

$=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j)T_A\left(m\right)H(m,n,k)R_B\left(n\right)}{\underset{k=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}b(m,n,k,j)T_A\left(m\right)H(m,n,k)R_B\left(n\right)}$

$=x_B(m,n,j)$

因为x_A(m,n,j)和x_B(m,n,j)有可能相等，因此基本变量x_A(m,n,j)和x_B(m,n,j)能够反映互易信道特征，通信双方A和B可以分别从该基本变量或其函数中提取得到一致的信道信息。

2、如果通信双方中的一方实现了天线相对校准，那么可以利用不同天线的信道值的商，来获取具有互易性的变量。不失一般性，以下假设B的N个天线实现了相对校准，即：

$\frac{T_B\left(1\right)}{R_B\left(1\right)}=\frac{T_B\left(2\right)}{R_B\left(2\right)}=\·\·\·=\frac{T_B\left(m\right)}{R_B\left(m\right)}=\·\·\·=\frac{T_B\left(M\right)}{R_B\left(M\right)}={\mathrm{\λ}}_B$

则可以提取不同天线的信道估计值；此时，步骤301中所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$y_A(m,k,i)=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}---\left(3\right)$

对于通信方B：

$y_B(m,k,i)=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}---\left(4\right)$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，k为第k次不相关信道估计，y_A(m,k,i)和y_B(m,k,i)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线、B的第n个天线所对应的第i个基本变量，1≤i≤N-1；d(m,n,k,i)和c(m,n,k,i)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；

和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

如果不考虑信道估计误差，即假设和

，那么可以得到如下关系：

$y_A(m,k,i)=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i)H_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i)H_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

$=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i)R_A\left(m\right)H(m,n,k)T_B\left(n\right)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i)R_A\left(m\right)H(m,n,k)T_B\left(n\right)}$

$=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i)H(m,n,k){\mathrm{\λ}}_B{R}_B\left(n\right)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i)H(m,n,k){\mathrm{\λ}}_B{R}_B\left(n\right)}$

$=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i)T_A\left(m\right)H(m,n,k)R_B\left(n\right)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i)T_A\left(m\right)H(m,n,k)R_B\left(n\right)}$

$=y_B(m,k,i)$

因为y_A(m,k,i)和y_B(m,k,i)有可能相等，因此基本变量y_A(m,k,i)和y_B(m,k,i)能够反映互易信道特征，通信双方A和B可以分别从该基本变量或其函数中提取得到一致的信道互易信息。

如果通信双方中一方的多个天线仅实现了幅度相对校准，例如，B的N个天线仅实现了幅度的相对校准，即：

$\left|\frac{T_B\left(1\right)}{R_B\left(1\right)}\right|=\left|\frac{T_B\left(2\right)}{R_B\left(2\right)}\right|=\·\·\·=\left|\frac{T_B\left(m\right)}{R_B\left(m\right)}\right|=|\·\·\·=|\frac{T_B\left(M\right)}{R_B\left(M\right)}|$

则通信双方A和B可以分别从|y_A(m,k,i)|和|y_B(m,k,i)|的函数中提取得到一致的信道互易信息，例如，此时步骤301中所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商的函数为：

对于通信方A：

$|y_A(m,n,k){|}^2=\mathrm{real}\{y_A(m,k,i){\}}^2+\mathrm{imag}\{y_A(m,k,i){\}}^2$

对于通信方B：

$|y_B(m,k,i){|}^2=\mathrm{real}\{y_A(m,k,i){\}}^2+\mathrm{imag}\{y_A(m,k,i){\}}^2$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，k为第k次不相关信道估计，y_A(m,k,i)和y_B(m,k,i)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，|y_A(m,k,i)|²和|y_B(m,k,i)|²分别为所述商的函数。

如果通信双方中一方的多个天线仅实现了相位相对校准，例如，B的N个天线仅实现了相位的相对校准，即：

$\mathrm{ang}\left\{\frac{T_B\left(1\right)}{R_B\left(1\right)}\right\}=\mathrm{ang}\left\{\frac{T_B\left(2\right)}{R_B\left(2\right)}\right\}=\·\·\·=\mathrm{ang}\left\{\frac{T_B\left(m\right)}{R_B\left(m\right)}\right\}=\·\·\·=\mathrm{ang}\left\{\frac{T_B\left(M\right)}{R_B\left(M\right)}\right\}$

则通信双方A和B可以分别从ang{y_A(m,k,i)}和ang{y_B(m,k,i)}的函数中提取得到一致的信道互易信息，例如，此时步骤301中所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商的函数为：

对于通信方A：

$\tan \left\{\mathrm{ang}\right\{y_A(m,k,i)\left\}\right\}=\frac{\mathrm{real}\left\{y_A(m,k,i)\right\}}{\mathrm{imag}\left\{y_A(m,k,i)\right\}}$

对于通信方B：

$\tan \left\{\mathrm{ang}\right\{y_B(m,k,i)\left\}\right\}=\frac{\mathrm{real}\left\{y_B(m,k,i)\right\}}{\mathrm{imag}\left\{y_B(m,k,i)\right\}}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，k为第k次不相关信道估计，y_A(m,k,i)和y_B(m,k,i)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，

和

分别为所述商的函数。

3、如果通信双方在进行K次不相关信道估计的期间，收发机的发送增益和接收增益基本没有变化，且某一方的多天线也实现了相对校准，那么可以采用以下方法，综合上述两种方法，来获取具有互易性的变量。也就是说，可以提取不同时刻不同天线的信道估计值；此时，步骤301中的所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$y_A(m,i)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

对于通信方B：

$y_B(m,i)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，进行了K次不相关信道估计，k为第k次不相关信道估计，y_A(m,i)和y_B(m,i)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线对应的第i个基本变量，1≤i≤KN-1；d(m,n,k,i)和c(m,n,k,i)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；

和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

需要说明的是，如果A的M个天线具备相对校准能力，B的N个天线也具有相对校准能力，那么虽然对A的不同天线可以提取出KN(M-1)个基本变量，对B的不同天线可以提取出KM(N-1)个基本变量，但是所有这些基本变量中，只存在KMN-1个独立的基本变量。因此，通信双方可以从信道估计结果中提取，并提供给物理层安全方案使用的反映信道互易特征的基本变量数量，最多可以有KMN-1个。

至此，获得了反映无线信道互易性的变量，基于该变量，通信双方可以分别从该变量或该变量的函数中提取到无线信道互易性的信息。下面对变量进行量化的过程进行说明。

这里，如果对所述反映无线信道互易性的变量进行相位量化，则步骤302中所述通信方A在本地对所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息的步骤包括：通信方A将相位的值域均匀的分割为2^Q个量化区间，并将这2^Q个量化区间映射为2^Q种不同的Q比特量化结果，使得任意两个相邻的量化区间所映射的Q比特量化结果之间只有一位比特不同，从而获得Q个量化比特的无线信道互易信息；所述本地观测值与量化区域中间值之间的误差为角度信息。

如果对所述反映无线信道互易性的变量进行幅度量化，则步骤302中所述通信方A在本地对所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息的步骤包括：通信方A对幅度累计概率密度函数的值域进行均匀分割，将分割所得到的函数值域区间，映射为所述变量观测值的量化区间，在所述变量观测值的量化区间对幅度进行量化；使得任意两个相邻的量化区间所映射的Q比特量化结果之间只有一位比特不同，从而获得Q个量化比特的无线信道互易信息；或者，通信方A对幅度累计概率密度函数的值域进行均匀分割，在分割所得到的函数值域区间对幅度进行量化；使得任意两个相邻的量化区间所映射的Q比特量化结果之间只有一位比特不同，从而获得Q个量化比特的无线信道互易信息；所述本地观测值与量化区域中间值之间的误差为幅度信息。

下面对变量的相位进行量化和变量的幅度进行量化分别进行说明。

1、前述步骤302和303中对变量的相位进行量化

一般来说，信道相位在[0,2π)区间内服从均匀分布，由此提取的所述变量的相位也在[0,2π)区间内服从均匀分布。

为了克服小误差造成通信双方量化不一致的问题，需要在通信双方之间传输一些量化相关的信息。不失一般性，假设发送信息的一方为A，接收信息的一方为B。

图4所示为根据本发明实施例的通信双方对互易性变量的相位量化方法示意图，其中，图4（a）为发送方对互易性变量的相位量化方法示意图，图4（b）和图4（c）为接收方对互易性变量的相位量化方法示意图。

假设需要从一个所述变量中提取出Q个量化比特，那么A将相位的值域均匀地分割为2^Q个量化区间，其区间边界为：

${\mathrm{\β}}_A\left(n\right)=2^{1-Q}\mathrm{n\π}+{\mathrm{\β}}_A^0,n-\mathrm{0,1},\·\·\·2^Q-1$

其中β_A ⁰为一个相位初值参数。由这些边界所定义的各量化区间，可以包括左开右闭区间、左闭右开区间、全开区间或者全闭区间。以所有量化区间都定义为左开右闭区间为例，相位初值参数β_A ⁰取零为例，可以得到第n个量化区间为：

Ω_A(n)：[2^1-Qnπ，2^1-Qnπ+2^1-Qπ)，n＝0，1，…，2^Q-1

A对这些量化区间进行适当的编码（比如格雷码），将这2^Q个量化区间映射为2^Q种不同的Q比特量化结果，使得任意两个相邻的量化区间所映射的Q比特量化结果之间只有一位比特不同。

对于本地提取出的每一个所述变量的样本，A观测其相位所在的量化区间，并据此映射得到相应的Q比特量化结果；与此同时，A观测其相位θ_A与所在量化区间的中间值（如图4（a）中虚线所示）的角度差异Δθ，并将有关Δθ的信息发送给B，其中，有关角度差异Δθ的信息可以是对Δθ进行线性变换后的信息，或者对Δθ进行量化后的比特信息，当然，也可以是对角度差异Δθ进行其他变形后的信息。

当采用上述Ω_A(n)进行量化时，观测相位θA所在量化区间的序号m可根据下式估计：

此时，A的观测相位θ_A与所在量化区间Ω_A(m)的中间值的差异为：

。接收方B采用的量化方法如图4所示。对于本地提取出的每一个所述变量的样本，B可以如图4(b)所示，首先根据从A接收到的有关Δθ的信息，将与A一致的量化区间边界相应地旋转Δθ，然后观测该变量样本的相位θ_B所在的量化区间，并按照与A同样的映射规则，得到相应的Q比特量化结果。

与前述发送方采用左开右闭量化区间Ω_A的例子相对应的，接受方进行相应旋转后的量化区间为：

Ω_B(n):[2^1-Qnπ+Δθ,2^1-Qnπ+2^1-Qπ+Δθ),n=0,1,…,2^Q-1

与之等效地，B也可以如图4(c)所示，直接采用与发送方一致的量化区间（比如Ω_A），而将观测变量样本的相位θB旋转Δθ，观测该旋转后的相位θ_B-Δθ所在的量化区间，然后再按照与A同样的映射规则，得到相应的Q比特量化结果。

由于采用本量化方法后，通信双方的相位量化区间位置与观测到的相位样本相关联，保证了发送方观测到的相位样本不在接收方的相位量化区间的边界处，而在其相位量化区间的中间位置，所以能够克服小误差造成双方在量化边界处的量化结果不一致的问题。对于Q比特量化，当相位误差的取值范围在(-π/2^Q,π/2^Q)以内时，本方法可以保障通信双方取得一致的量化结果。

由于在本实施例提供的量化方法中，通信双方在空中传输的量化参数位有关Δθ的信息，而该信息与发送方相位观测样本位于那一个量化区间无关，即该空中暴露的信息与发送方的量化结果无关，所以不会向窃听者暴露任何有关量化结果的信息，从而能够保证物理层辅助安全方案所要求的安全性。

2、前述步骤302和303中对变量的幅度进行量化

为了在量化后不给攻击者留下任何有关量化比特的先验信息，量化过程中需要使用信道幅度的统计分布，并根据所提取的互易性变量与信道幅度的关系，得到互易性变量的统计分布。设某个互易性变量的幅值为z，其概率分布函数为P(z)，则容易获得其累积概率分布函数为：

一般来说，信道幅度为大于零的实数，如果提取互易性变量x时所采用的各个加权系数都不小于零，那么x的取值也为不小于零的实数。

为了克服小误差造成通信双方量化不一致的问题，需要在通信双方之间传输一些量化相关的信息。不失一般性，假设发送信息的一方为A，接收信息的一方为B。

发送方A采用的量化方法如图5所示。图5所示为根据本发明实施例的发送方对互易性变量的幅度量化方法示意图。图中曲线为z的累计概率分布曲线，横座标为变量z，纵座标为函数F(z)，易知F(z)的取值区间为[0,1]。假设需要从x中提取出Q个量化比特，那么A首先将x的累计概率分布函数F(z)的取值区间均匀地分割为2^Q个区间，这2^Q个区间之间有2^Q-1个边界值f_q：

f_q=q·2^-Q,q=1,2,…,2^Q-1

然后A将这2^Q-1个F(z)的边界值，映射为2^Q-1个z的边界值z_q：

z_q=F^-1(f_q),q=1,2,…,2^Q-1

这2^Q-1个边界值z_q将z的取值范围分割为2^Q个量化区间，并将这2^Q个量化区间映射为2^Q种不同的Q比特量化结果，使得任意两个相邻的量化区间所映射的Q比特量化结果之间只有一位比特不同。

对于本地提取出的每一个所述变量的样本，A观测其幅度z所在的量化区间，并据此映射得到相应的Q比特量化结果；与此同时，A观测其幅度的累计概率分布函数F(z)与（由f_q所分割的）所在区间的中间值的幅度差异Δf（如图5所示），并将有关Δf的信息发送给B。其中，有关幅度差异Δf的信息可以是对Δf进行线性变换后的信息或者对Δf进行量化后的比特信息，当然，也可以是对对Δf进行其他变化后的信息。

接收方B采用的量化方法如图6所示。图6所示为根据本发明实施例的接收方对互易性变量的幅度量化方法示意图。对于本地提取出的每一个所述变量的样本，B首先根据从A接收到的有关Δf的信息，将F(z)上（由f_q所分割的）的区间的基准线相应地平移Δf后，作为新的2^Q个区间的边界值f’_q：

f'_q=f_q-Δf,q=1,2,…,2^Q-1

然后B将这2^Q-1个F(z)的边界值，映射为2^Q-1个z的边界值z_q：

z'_q=F^-1(f'_q),q=1,2,…,2^Q-1

这2^Q-1个边界值z'_q将z的取值范围分割为2^Q个量化区间。

最后，B观测本地提取出的样本的幅度所在的量化区间，并按照与A同样的映射规则，得到相应的Q比特量化结果。

以上对幅度变量进行量化的方法，也可以等效地通过下述方法实现：直接用对变量累计概率分布函数进行均匀分割所得到的函数值域区间，对变量观测值所对应的累计概率密度函数值进行量化。

由于采用本量化方法后，通信双方的幅度量化区间位置与观测到的幅度样本相关联，保证了发送方观测到的幅度样本不在接收方的相位量化区间的边界处，所以能够克服小误差造成双方在量化边界处的量化结果不一致的问题。

由于在本量化方法中，通信双方在空中传输的量化参数有关Δf的信息，与发送方幅度观测样本位于那一个量化区间无关，即该空中暴露的信息与发送方的量化结果无关，所以不会向窃听者暴露任何有关量化结果的信息，从而能够保证物理层辅助安全方案所要求的安全性。

下面以一个具体的实例对本发明再做详细说明。

以蜂窝无线通信网络为例，当用户A的终端配置为双天线（M=2），但是不具备收发链路增益的校准能力，基站B的配置为四天线（N=4），具备收发链路增益的幅度校准能力、相位校准能力，双方获得了10个不同时刻的不相关的互易信道矩阵样本（K=10），而在采集其中每相邻4个不同信道矩阵样本的时期内，在基站B的收发机增益可以认为近似不变，那么，一种提取独立的基本变量的方法如下：

(1)对每个互易信道矩阵样本、用户A的每根天线，利用基站B的多天线间相对校准，提取出N-1=3个变量。

在公式(3)和公式(4)中，取加权系数为：

c(m,n,k,i)=1

$d(m,n,k,i)=\left\{\begin{array}{cc}1& n=i+1\\ 0& \mathrm{else}\end{array}\right.$

则用户A所提取的基本变量为：

$y_A(m,k,i)=\frac{{\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,i+1,k)}{\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)},$ i=1,2,3

基站B所提取的基本变量为：

$y_B(m,k,i)=\frac{{\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,i+1,k)}{\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)},$ i=1,2,3

对于10个互易信道样本、用户A的两根天线，由此提取出来的互易性变量共计60个。

(2)对用户A的第一根天线、基站B的第一根天线，利用收发机增益在短期内近似不变的特性，提取出K-1=9个变量。

通过在公式(1)和公式(2)中取适当的加权系数，用户A可以提取出如下变量：

$x_A(\mathrm{1,1},j)=\left\{\begin{array}{cc}{\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(\mathrm{1,1},j+1)/\underset{k=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(\mathrm{1,1},k),& j=\mathrm{1,2,3}\\ {\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(\mathrm{1,1},j+1)/\underset{k=1}{\overset{7}{\mathrm{\Σ}}}{\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(\mathrm{1,1},k),& j=\mathrm{4,5,6}\\ {\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(\mathrm{1,1},j+1)/\underset{k=7}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}{\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(\mathrm{1,1},k),& j=\mathrm{7,8,9}\end{array}\right.$

相应的，基站B可以提取出如下变量：

$x_B(\mathrm{1,1},j)=\left\{\begin{array}{cc}{\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(\mathrm{1,1},j+1)/\underset{k=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(\mathrm{1,1},k),& j=\mathrm{1,2,3}\\ {\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(\mathrm{1,1},j+1)/\underset{k=1}{\overset{7}{\mathrm{\Σ}}}{\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(\mathrm{1,1},k),& j=\mathrm{4,5,6}\\ {\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(\mathrm{1,1},j+1)/\underset{k=7}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}{\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(\mathrm{1,1},k),& j=\mathrm{7,8,9}\end{array}\right.$

通过以上方法，一共可提取出69个独立的基本变量。对这些基本变量，使用函数G(x)=real{x}²+imag{x}²，可以得到69个关于幅度的互易性变量，使用函数J(x)=ang{x}，可以得到69个关于相位的互易性变量。

如果对每个关于幅度的互易性变量进行2比特量化，对每个关于相位的互易性变量也进行2比特量化，那么一共可以得到276个量化比特，作为从信道估计结果中提取出的能够反映信道互易性特征的信息比特，提供给物理层辅助的安全方案使用。

假如用户A的终端天线具备了幅度的相对校准能力，那么对每个互易信道矩阵样本、基站B的第一根天线，可以再提取出M-1=1个基本变量。对所有信道矩阵样本，一共可以再提取出10个基本变量。因此，总的基本变量数量可以达到KMN-1=79个。但是这10个基本变量只能产生关于幅度的互易性变量。因此，总的量化比特数量应为296个。

可见，应用本发明实施例提供的技术方案，可以在实际系统中的通信设备不支持天线校准的情况下，或者通信设备只具备一部分相对校准能力的情况下，让通信双方能够有效地利用物理信道的互易性，提取出相互一致的信息，并且克服实际通信系统中大量存在的小误差对通信双方的量化结果一致性的不利影响，而在不让窃听者获知任何有关量化结果的先验概率信息，从而保证了物理层辅助的安全方案能够在实际通信系统中有效地实现。

可以理解，本发明实施例还提供了一种获取反映无线信道互易性的变量的方法，包括通信双方A、B，所述方法包括：

提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量。

上述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商根据实际环境不同而不同，具体参见对步骤301的详述，这里不再赘述。

可以理解，本发明实施例还提供了一种对反映无线信道互易性的变量进行量化的方法，包括通信方A和B，所述方法包括：

通信方A采用一定的映射规则，对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息，并且，通信方A将本地观测值与量化区域中间值之间的误差或所述误差的函数发送给通信方B；

通信方B利用所述误差或所述误差的函数，采用与通信方A一致的映射规则对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得与通信方A一致的无线信道互易信息。

其中，对所述反映无线信道互易性的变量进行的量化包括相位量化，或幅度量化。

其中，有关量化的具体实现过程参见前述相关部分，这里不再赘述。

本发明实施例还提供了一种无线信道互易信息提取的装置，参见图7，包括通信方A和通信方B，其特征在于，所述通信方A和通信方B均包括：

变量获取模块701，用于提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

所述通信方A还包括：

第一量化模块702，用于通信方A采用一定的映射规则，对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息，并且，通信方A将本地观测值与量化区域中间值之间的误差或所述误差的函数发送给通信方B；

所述通信方B还包括：

第二量化模块703，用于通信方B利用所述误差或所述误差的函数，采用与通信方A一致的映射规则对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得与通信方A一致的无线信道互易信息。

如果对所述反映无线信道互易性的变量进行相位量化，则所述第一量化模块包括：

相位值域分割模块，用于通信方A将相位的值域均匀的分割为2^Q个量化区间，

第一映射模块，用于将所述2^Q个量化区间映射为2^Q种不同的Q比特量化结果，使得任意两个相邻的量化区间所映射的Q比特量化结果之间只有一位比特不同，从而获得Q个量化比特的无线信道互易信息。

如果对所述反映无线信道互易性的变量进行幅度量化，则所述第一量化模块包括：

幅度值域分割模块，用于通信方A对幅度累计概率密度函数的值域进行均匀分割，

第二映射模块，用于将分割所得到的函数值域区间，映射为所述变量观测值的量化区间，在所述变量观测值的量化区间对幅度进行量化；使得任意两个相邻的量化区间所映射的Q比特量化结果之间只有一位比特不同，从而获得Q个量化比特的无线信道互易信息；

或者，则所述第一量化模块包括：

幅度值域分割模块，用于通信方A对幅度累计概率密度函数的值域进行均匀分割，

第三映射模块，用于在所述分割所得到的函数值域区间对幅度进行量化；使得任意两个相邻的量化区间所映射的Q比特量化结果之间只有一位比特不同，从而获得Q个量化比特的无线信道互易信息。

本发明实施例还提供了一种获取反映无线信道互易性的变量的装置，参见图8，具体包括：

变量获取模块801，用于提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量。

本发明实施例还提供了一种对反映无线信道互易性的变量进行量化的装置，参见图9，包括通信方A和B，

所述通信方A包括：

第一量化模块901，用于通信方A采用一定的映射规则，对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息，并且，通信方A将本地观测值与量化区域中间值之间的误差或所述误差的函数发送给通信方B；

所述通信方B包括：

第二量化模块902，用于通信方B利用所述误差或所述误差的函数，采用与通信方A一致的映射规则对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得与通信方A一致的无线信道互易信息。

本发明实施例还提供了一种通信设备，参见图10，具体包括：

变量获取模块1001，用于提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

量化参数设定模块1002，用于在所述通信设备作为发送方时，输出默认缺省量化参数给量化计算模块，在所述通信设备作为接收方时，根据接收到的误差或所述误差的函数作为输入，输出调整后的量化参数给量化计算模块；

量化计算模块1003，用于根据接收到的默认缺省量化参数或调整后的量化参数，采用一定的映射规则对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息。

对于装置和设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (21)

1.一种无线信道互易信息提取的方法，应用于通信双方A、B之间，其特征在于，所述方法包括：

通信方A、B分别在本地提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

通信方A采用一定的映射规则，对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息，并且，通信方A将本地观测值与量化区域中间值之间的误差或所述误差的函数发送给通信方B；

通信方B利用所述误差或所述误差的函数，采用与通信方A一致的映射规则对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得与通信方A一致的无线信道互易信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果通信双方均不支持天线校准，且进行了K次不相关信道估计，则提取不同时刻的信道估计结果；

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$x_A(m,n,j)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}b(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

对于通信方B：

$x_B(m,n,j)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}b(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，进行了K次不相关信道估计，x_A(m,n,j)和x_B(m,n,j)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线、B的第n个天线所对应的第j个基本变量，且1≤j≤K-1；a(m,n,k,j)和b(m,n,k,j)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；

和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果通信双方中的一方实现了天线相对校准，则提取不同天线的信道估计值；

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$y_A(m,k,i)=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

对于通信方B：

$y_B(m,k,i)=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，k为第k次不相关信道估计，y_A(m,k,i)和y_B(m,k,i)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线、B的第n个天线所对应的第i个基本变量，1≤i≤N-1；d(m,n,k,i)和c(m,n,k,i)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；

和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果通信双方中一方的多个天线仅实现了幅度相对校准，则

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商的函数为：

对于通信方A：

|y_A(m,k,i)|²=real{y_A(m,k,i)}²+imag{y_A(m,k,i)}²

对于通信方B：

|y_B(m,k,i)|²=real{y_A(m,k,i)}²+imag{y_A(m,k,i)}²

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，k为第k次不相关信道估计，y_A(m,k,i)和y_B(m,k,i)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，|y_A(m,k,i)|²和|y_B(m,k,i)|²分别为所述商的函数。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果通信双方中一方的多个天线仅实现了相位相对校准，则

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商的函数为：

对于通信方A：

$\tan \left\{\mathrm{ang}\right\{y_A(m,k,i)\left\}\right\}=\frac{\mathrm{real}\left\{y_A(m,k,i)\right\}}{\mathrm{imag}\left\{y_A(m,k,i)\right\}}$

对于通信方B：

$\tan \left\{\mathrm{ang}\right\{y_B(m,k,i)\left\}\right\}=\frac{\mathrm{real}\left\{y_B(m,k,i)\right\}}{\mathrm{imag}\left\{y_B(m,k,i)\right\}}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，k为第k次不相关信道估计，y_A(m,k,i)和y_B(m,k,i)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，

和

分别为所述商的函数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果通信双方中的一方实现了天线相对校准，且进行了K次不相关信道估计，则提取不同时刻不同天线的信道估计值；

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$y_A(m,i)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

对于通信方B：

$y_B(m,i)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，进行了K次不相关信道估计，k为第k次不相关信道估计，y_A(m,i)和y_B(m,i)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线对应的第i个基本变量，1≤i≤KN-1；d(m,n,k,i)和c(m,n,k,i)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

7.根据权利要求1～6任一所述的方法，其特征在于，如果对所述反映无线信道互易性的变量进行相位量化，则所述通信方A在本地对所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息的步骤包括：

通信方A将相位的值域均匀的分割为2^Q个量化区间，并将这2^Q个量化区间映射为2^Q种不同的Q比特量化结果，使得任意两个相邻的量化区间所映射的Q比特量化结果之间只有一位比特不同，从而获得Q个量化比特的无线信道互易信息；

所述本地观测值与量化区域中间值之间的误差为角度信息。

8.根据权利要求1～6任一所述的方法，其特征在于，如果对所述反映无线信道互易性的变量进行幅度量化，则所述通信方A在本地对所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息的步骤包括：

通信方A对幅度累计概率密度函数的值域进行均匀分割，将分割所得到的函数值域区间，映射为所述变量观测值的量化区间，在所述变量观测值的量化区间对幅度进行量化；使得任意两个相邻的量化区间所映射的Q比特量化结果之间只有一位比特不同，从而获得Q个量化比特的无线信道互易信息；

或者，

通信方A对幅度累计概率密度函数的值域进行均匀分割，在分割所得到的函数值域区间对幅度进行量化；使得任意两个相邻的量化区间所映射的Q比特量化结果之间只有一位比特不同，从而获得Q个量化比特的无线信道互易信息；

所述本地观测值与量化区域中间值之间的误差为幅度信息。

9.一种获取反映无线信道互易性的变量的方法，应用于通信双方A、B之间，其特征在于，所述方法包括：

通信方A、B分别在本地提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

如果通信双方均不支持天线校准，且进行了K次不相关信道估计，则提取不同时刻的信道估计结果；

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$x_A(m,n,j)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}b(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

对于通信方B：

$x_B(m,n,j)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}b(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，进行了K次不相关信道估计，x_A(m,n,j)和x_B(m,n,j)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线、B的第n个天线所对应的第j个基本变量，且1≤j≤K-1；a(m,n,k,j)和b(m,n,k,j)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；

和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

10.一种获取反映无线信道互易性的变量的方法，应用于通信双方A、B之间，其特征在于，所述方法包括：

通信方A、B分别在本地提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

如果通信双方中的一方实现了天线相对校准，则提取不同天线的信道估计值；

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$y_A(m,k,i)=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

对于通信方B：

$y_B(m,k,i)=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，k为第k次不相关信道估计，y_A(m,k,i)和y_B(m,k,i)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线、B的第n个天线所对应的第i个基本变量，1≤i≤N-1；d(m,n,k,i)和c(m,n,k,i)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；

和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

11.一种获取反映无线信道互易性的变量的方法，应用于通信双方A、B之间，其特征在于，所述方法包括：

通信方A、B分别在本地提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

如果通信双方中的一方实现了天线相对校准，且进行了K次不相关信道估计，则提取不同时刻不同天线的信道估计值；

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$y_A(m,i)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

对于通信方B：

$y_B(m,i)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，进行了K次不相关信道估计，k为第k次不相关信道估计，y_A(m,i)和y_B(m,i)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线对应的第i个基本变量，1≤i≤KN-1；d(m,n,k,i)和c(m,n,k,i)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；

和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

12.一种对反映无线信道互易性的变量进行量化的方法，应用于通信方A和B之间，其特征在于，所述方法包括：

通信方A采用一定的映射规则，对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息，并且，通信方A将本地观测值与量化区域中间值之间的误差或所述误差的函数发送给通信方B；

通信方B利用所述误差或所述误差的函数，采用与通信方A一致的映射规则对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得与通信方A一致的无线信道互易信息。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述对所述反映无线信道互易性的变量进行的量化包括相位量化，或幅度量化。

14.一种无线信道互易信息提取的装置，包括通信方A和通信方B，其特征在于，所述通信方A和通信方B均包括：

变量获取模块，用于提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

所述通信方A还包括：

第一量化模块，用于通信方A采用一定的映射规则，对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息，并且，通信方A将本地观测值与量化区域中间值之间的误差或所述误差的函数发送给通信方B；

所述通信方B还包括：

第二量化模块，用于通信方B利用所述误差或所述误差的函数，采用与通信方A一致的映射规则对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得与通信方A一致的无线信道互易信息。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，如果对所述反映无线信道互易性的变量进行相位量化，则所述第一量化模块包括：

相位值域分割模块，用于通信方A将相位的值域均匀的分割为2^Q个量化区间，

第一映射模块，用于将所述2^Q个量化区间映射为2^Q种不同的Q比特量化结果，使得任意两个相邻的量化区间所映射的Q比特量化结果之间只有一位比特不同，从而获得Q个量化比特的无线信道互易信息。

16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，如果对所述反映无线信道互易性的变量进行幅度量化，则所述第一量化模块包括：

幅度值域分割模块，用于通信方A对幅度累计概率密度函数的值域进行均匀分割，

第二映射模块，用于将分割所得到的函数值域区间，映射为所述变量观测值的量化区间，在所述变量观测值的量化区间对幅度进行量化；使得任意两个相邻的量化区间所映射的Q比特量化结果之间只有一位比特不同，从而获得Q个量化比特的无线信道互易信息；

或者，则所述第一量化模块包括：

幅度值域分割模块，用于通信方A对幅度累计概率密度函数的值域进行均匀分割，

第三映射模块，用于在所述分割所得到的函数值域区间对幅度进行量化；使得任意两个相邻的量化区间所映射的Q比特量化结果之间只有一位比特不同，从而获得Q个量化比特的无线信道互易信息。

17.一种获取反映无线信道互易性的变量的装置，其特征在于，包括：

变量获取模块，用于提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

如果通信双方均不支持天线校准，且进行了K次不相关信道估计，则所述变量获取模块提取不同时刻的信道估计结果；

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$x_A(m,n,j)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}b(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

对于通信方B：

$x_B(m,n,j)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}a(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}b(m,n,k,j){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，进行了K次不相关信道估计，x_A(m,n,j)和x_B(m,n,j)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线、B的第n个天线所对应的第j个基本变量，且1≤j≤K-1；a(m,n,k,j)和b(m,n,k,j)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；

和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

18.一种获取反映无线信道互易性的变量的装置，其特征在于，包括：

变量获取模块，用于提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

如果通信双方中的一方实现了天线相对校准，则所述变量获取模块提取不同天线的信道估计值；

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$y_A(m,k,i)=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

对于通信方B：

$y_B(m,k,i)=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，k为第k次不相关信道估计，y_A(m,k,i)和y_B(m,k,i)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线、B的第n个天线所对应的第i个基本变量，1≤i≤N-1；d(m,n,k,i)和c(m,n,k,i)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；

和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

19.一种获取反映无线信道互易性的变量的装置，其特征在于，包括：

变量获取模块，用于提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

如果通信双方中的一方实现了天线相对校准，且进行了K次不相关信道估计，则所述变量获取模块提取不同时刻不同天线的信道估计值；

所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商为：

对于通信方A：

$y_A(m,i)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{BA}}(m,n,k)}$

对于通信方B：

$y_B(m,i)=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}d(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}c(m,n,k,i){\hat{H}}_{\mathrm{AB}}(m,n,k)}$

其中，通信双方A和B分别使用M和N个天线，进行了K次不相关信道估计，k为第k次不相关信道估计，y_A(m,i)和y_B(m,i)分别为通信方A和B根据信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，该商是与A的第m个天线对应的第i个基本变量，1≤i≤KN-1；d(m,n,k,i)和c(m,n,k,i)分别为分子和分母中对K个时刻的信道估计结果进行线性组合时所使用的加权系数；

和

分别通信方A和B对于A的第m个天线、B的第n个天线、第k次不相关信道估计的结果。

20.一种对反映无线信道互易性的变量进行量化的装置，包括通信方A和B，其特征在于，

所述通信方A包括：

第一量化模块，用于通信方A采用一定的映射规则，对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息，并且，通信方A将本地观测值与量化区域中间值之间的误差或所述误差的函数发送给通信方B；

所述通信方B包括：

第二量化模块，用于通信方B利用所述误差或所述误差的函数，采用与通信方A一致的映射规则对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得与通信方A一致的无线信道互易信息。

21.一种通信设备，其特征在于，包括：

变量获取模块，用于提取不同信道的信道估计结果，获取所述信道估计结果的线性加权函数相除后所得的商，将所述商或者所述商的函数作为反映无线信道互易性的变量；

量化参数设定模块，用于在所述通信设备作为发送方时，输出默认缺省量化参数给量化计算模块，在所述通信设备作为接收方时，根据接收到的误差或所述误差的函数作为输入，输出调整后的量化参数给量化计算模块；

量化计算模块，用于根据接收到的默认缺省量化参数或调整后的量化参数，采用一定的映射规则，对在本地获取的所述反映无线信道互易性的变量进行量化，获得无线信道互易信息。

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