CN103199909B - 实现安全通信的信号发送、接收方法、装置和通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了实现安全通信的信号发送、接收方法、装置和通信系统。发送方法为：根据无线信道的互易性原理，通过反向导频序列估计出发送端与合法接收端之间的信道矩阵；根据接收天线的加权矢量集合和所述发送端与合法接收端之间的信道矩阵，确定发送天线的加权矢量集合；从发送天线的加权矢量集合中选取加权矢量选择规则中所指定的加权矢量；将一个原始符号分割成发送片段符号；将选取的发送天线的加权矢量作为发送片段符号的权值，对发送片段符号进行加权处理，生成发送片段符号矢量；在一个原始符号发送周期内，当每次信道跳变时发送一个发送片段符号矢量。根据本发明实施例，可以保证无线通信信号的传输过程在物理层的安全性。

Description

实现安全通信的信号发送、接收方法、装置和通信系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及实现安全通信的信号发送、接收的方法、装置和通信系统。

背景技术

社会中移动通信、无线局域网和无线广播等无线通信技术无处不在，无线通信技术给人们的生活、工作带来了极大的便利。就在无线通信技术带来诸多便捷的同时，无线通信的安全性嫩也越来越受到人们的重视。特别是在移动支付和军事通信等应用中，无线通信的安全性显得尤为重要。然而，电磁信号传播的广播性和开放性导致通信信号容易被窃听者检测和截获，因此，无线通信比有线通信具有更大的安全隐患。

目前，实现无线通信安全的方法主要有两种：第一种方法是简单移植了有线通信的安全机制，即在协议高层采用密钥加密，如通过对信源加密来避免信息泄露。但是，该方法忽略了无线通信信号在物理层易被截获的问题。第二种方法是采用序列扩频/跳频和超宽带等技术在物理层降低无线通信信号被截获的概率，即，该方法从信号的时/频域信息入手提高了窃听者还原无线通信信号的难度。但是，该方法由于需要进行时/频域的快速切换，因此，存在着对系统的硬件资源要求较高的问题；同时，还会占用较宽的带宽，使有限的频谱资源更加稀缺。

针对于以上现有技术方案，本发明迫切需要解决的一个技术问题是：如何提供一种无线通信信号的发送、接收和通信方案，保证无线通信信号的传输过程在物理层的安全性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了实现安全通信的信号发送、接收的方法、装置和通信系统，以保证无线通信信号的传输过程在物理层的安全性。

本发明实施例公开了如下技术方案：

一种实现安全通信的信号发送方法，包括：

接收合法接收端发送的反向导频序列，根据无线信道的互易性原理，通过所述反向导频序列估计出发送端与合法接收端之间的信道矩阵；

根据所述发送端与合法接收端之间的信道矩阵和预先设置的接收天线的加权矢量集合，确定发送天线的加权矢量集合，其中，接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值为一个预先设置的常数值；

从所述发送天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取的发送天线的加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

将一个原始符号分割成发送片段符号，所述发送片段符号的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

将选取的发送天线的加权矢量作为发送片段符号的权值，对所述发送片段符号进行加权处理，生成发送片段符号矢量；

在一个原始符号发送周期内，当每次信道跳变时发送一个发送片段符号矢量。

一种实现安全通信的信号接收方法，当在接收信号之前，向发送端发送反向导频序列的条件下，所述方法包括：

在一个原始符号接收周期内，当每次信道跳变时接收一个接收片段符号矢量；

从预先设置的接收天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取的加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

利用选取的接收天线的加权矢量对所述接收片段符号矢量进行加权处理，生成接收片段符号；

将所述接收片段符号除以一个预先设置的常数值，得到发送片段符号，所述预先设置的常数值为接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值；

将连续的且个数为预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数的所述发送片段符号组合为一个原始符号。

一种实现安全通信的信号发送方法，当在发送信号之前，向合法接收端发送正向导频序列的条件下，所述方法包括：

从预先设置的发送天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取的加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

将一个原始符号分割成发送片段符号，所述发送片段符号的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

将选取的发送天线的加权矢量作为发送片段符号的权值，对所述发送片段符号进行加权处理，生成发送片段符号矢量；

在一个原始符号发送周期内，当每次信道跳变时发送一个发送片段符号矢量。

一种实现安全通信的信号接收方法，包括：

接收发送端发送的正向导频序列，通过所述正向导频序列估计出发送端与合法接收端之间的信道矩阵；

根据所述发送端与合法接收端之间的信道矩阵和预先设置的发送天线的加权矢量集合，确定接收天线的加权矢量集合，其中，接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值为一个预先设置的常数值；

在一个原始符号接收周期内，当每次信道跳变时接收一个接收片段符号矢量；

从所述接收天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取的加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

利用选取的接收天线的加权矢量对所述接收片段符号矢量进行加权处理，生成接收片段符号；

将所述接收片段符号除以所述预先设置的常数值，得到发送片段符号；

将连续的且个数为预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数的所述发送片段符号组合为一个原始符号。

一种实现安全通信的信号发送装置，包括：

第一信道估计单元，用于接收合法接收端发送的反向导频序列，根据无线信道的互易性原理，通过所述反向导频序列估计出发送端与合法接收端之间的信道矩阵；

第一加权矢量确定单元，用于根据所述发送端与合法接收端之间的信道矩阵和预先设置的接收天线的加权矢量集合，确定发送天线的加权矢量集合，其中，接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值为一个预先设置的常数值；

第一加权矢量选取单元，用于从所述发送天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

符号分割单元，用于将一个原始符号分割成发送片段符号，所述发送片段符号的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

第一加权处理单元，用于将选取的发送天线的加权矢量作为发送片段符号的权值，对所述发送片段符号进行加权处理，生成发送片段符号矢量；

发送单元，用于在一个原始符号发送周期内，当每次信道跳变时发送一个发送片段符号矢量。

一种实现安全通信的信号接收装置，当在接收信号之前，向发送端发送反向导频序列的条件下，所述装置包括：

接收单元，用于在一个原始符号接收周期内，当每次信道跳变时接收一个接收片段符号矢量；

第二加权矢量选取单元，用于从预先设置的接收天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

第二加权处理单元，用于利用选取的接收天线的加权矢量对所述接收片段符号矢量进行加权处理，生成接收片段符号；

解调单元，用于将所述接收片段符号除以一个预先设置的常数值，得到发送片段符号，所述预先设置的常数值为接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值；

符号组合单元，用于将连续的且个数为预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数的所述发送片段符号组合为一个原始符号。

一种实现安全通信的信号发送装置，当在当发送信号之前，向合法接收端发送正向导频序列的条件下，所述装置包括：

第三加权矢量选取单元，用于从预先设置的发送天线的加权矢量结合中选取预先指定的加权矢量，选取加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

符号分割单元，用于将一个原始符号分割成发送片段符号，所述发送片段符号的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

第一加权处理单元，用于将选取的发送天线的加权矢量作为发送片段符号的权值，对所述发送片段符号进行加权处理，生成发送片段符号矢量；

发送单元，用于在一个原始符号发送周期内，当每次信道跳变时发送一个发送片段符号矢量。

一种实现安全通信的信号接收装置，包括：

第二信道估计单元，用于接收发送端发送的正向导频序列，通过所述正向导频序列估计出发送端与合法接收端之间的信道矩阵；

第二加权矢量确定单元，用于根据所述发送端与合法接收端之间的信道矩阵和预先设置的发送天线的加权矢量集合，确定接收天线的加权矢量集合，其中，接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值为一个预先设置的常数值；

接收单元，用于在一个原始符号接收周期内，当每次信道跳变时接收一个接收片段符号矢量；

第二加权矢量选取单元，用于从所述接收天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量；

第二加权处理单元，用于利用选取的接收天线的加权矢量对所述接收片段符号矢量进行加权处理，生成接收片段符号；

解调单元，用于将所述接收片段符号除以所述预先预置的常数值，得到发送片段符号；

符号组合单元，用于连续的且个数为预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数的所述发送片段符号组合为一个原始符号。

一种实现安全通信的信号通信系统，其特征在于，包括上述任意一种发送装置、以及上述任意一种接收装置。

由上述实施例可以看出，本发明技术方案考虑了无线传播的本质属性，即空域信息(也就是无线信道的状态信息)，基于发送端与合法接收端之间的信道状态信息生成等效信道信息，且在每一次发送信号时，采用的等效信道信息都不同，该等效信道状态为发送端与合法接收端之间的信道状态信息与发送天线的加权矢量的乘积，再利用该等效信道信息对发送信号进行调制处理。对于窃听者而言，由于其无法获知发送端在每一次发送信号时采用的等效信道信息，因此，也就无法对接收到的信号进行解调处理，从而保证了无线通信的安全性。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实现安全通信的信号发送方法的一个实施例的流程图；

图2为本发明一种实现安全通信的信号发送方法的另一个实施例的流程图；

图3为本发明一种实现安全通信的信号接收方法的一个实施例的一种流程图；

图4为本发明一种实现安全通信的信号接收方法的一个实施例的另一种流程图；

图5为本发明一种实现安全通信的信号接收方法的另一个实施例的流程图；

图6为本发明另一种实现安全通信的信号发送方法的一个实施例的流程图；

图7为本发明另一种实现安全通信的信号接收方法的一个实施例的流程图；

图8为本发明一种实现安全通信的信号发送装置的一个实施例结构图；

图9为本发明一种实现安全通信的信号接收装置的一个实施例的一种结构图；

图10为本发明一种实现安全通信的信号接收装置的一个实施例的另一种结构图；

图11为本发明另一种实现安全通信的信号发送装置的一个实施例结构图；

图12为本发明另一种实现安全通信的信号接收装置的一个实施例结构图；

图13为本发明一种实现安全通信的信号通信系统的一个实施例结构图。

具体实施方式

本发明实施例提供了有关无线通信信号发送、接收的方法、装置和通信系统。在本发明的方案中，考虑了无线传播的本质属性，即空域信息(也就是无线信道的状态信息)，基于发送端与合法接收端之间的信道的状态信息生成等效信道信息，且在每一次发送信号时，采用的等效信道信息都不同，该等效信道状态为发送端与合法接收端之间的信道状态信息与发送天线的加权矢量的乘积，再利用该等效信道信息对发送信号进行解调处理。对于窃听者而言，由于其无法获知发送端在每一次发送信号时采用的等效信道信息，因此，也就无法对接收到的信道进行解调处理，从而保证了无线通信的安全性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

实施例一

请参阅图1，其为本发明一种实现安全通信的信号发送方法的一个实施例的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤101：接收合法接收端发送的反向导频序列，根据无线信道的互易性原理，通过所述反向导频序列估计出发送端与合法接收端之间的信道矩阵；

其中，对于发送端而言，如果是基于反向导频序列进行信道估计，窃听者无法估计出发送端与窃听者之间的信道矩阵，窃听者根本无法正常接收信号。可见，基于反向导频比基于正向导频可以达到更加安全的效果。

步骤102：根据所述发送端与合法接收端之间的信道矩阵和预先设置的接收天线的加权矢量集合，确定发送天线的加权矢量集合，其中，接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值为一个预先预置的常数值；

在本发明的方案中，可以在发送信号之前任意设置一个常数值作为接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值。而为了方便计算，可以将该常数值设置为1。

例如，g_l为接收天线的一个加权矢量，H为根据反向导频序列估计出的发送端与合法接收端之间的信道矩阵，w_l为发送天线的一个加权矢量，如果g_l和w_l都为列向量(无论是在实数域下还是复数域下)，显然，存在关系式c为预先设置的常数值，为g_l的共轭转置。并利用关系式计算出无穷多个w_l的解。可以从无穷多个解中任意选取一个解作为与该g_l对应的一个w_l，即，一个g_l对应一个w_l。此外，也可以从无穷多个解中g_l任意选取多个w_l的解，即，一个g_l对应多个w_l。当然，如果g_l和w_l都为实数域下的列向量，上述关系式变为g_l ^THw_l＝c，g_l ^T为g_l的转置。

当然，如果g_l为一个行向量(无论是在实数域下还是复数域下)，而w_l为一个列向量(无论是在实数域下还是复数域下)，显然，存在如下关系式：g_lHw_l＝c。

需要说明的是，信道补偿矢量w_l中的元素值w_nl为非零时，其对应的发送天线处于工作状态，否则，其对应的发送天线处于非工作状态，其中，n＝1，…N，l＝1，…K。

步骤103：从所述发送天线的加权矢量集合中选择预先指定的加权矢量，选择的发送天线的加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

例如，可以在一个加权矢量选择规则中预先指定在发送天线的加权矢量集合中所有加权矢量的选择顺序。如，在发送天线的加权矢量集合中共有5个加权矢量，即，w₁、w₂、w₃、w₄和w₅，并在加权矢量选择规则中指定了所有加权矢量选择顺序为w₂、w₃、w₄、w₁和w₅，如果预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数为3，预先指定的加权矢量为w₂、w₃和w₄，从发送天线的加权矢量集合中选取的加权矢量为：w₂、w₃和w₄。

加权矢量的选择个数与原始符号发送周内的信道跳变次数相同。预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数为信道跳变频率与一个原始符号发送周期的乘积值。

信道跳变频率是指单位时间内信道跳变的次数。假设一个原始符号发送周期为T_s，信道跳变频率为f，预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数L＝fT_s。如果L＝1，表示信道在一个原始符号发送周期内并不进行跳变。

步骤104：将一个原始符号分割成发送片段符号，所述发送片段符号的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

在本发明的技术方案中，可以将原始符号平均分割成多个发送片段符号，也可以采用非平均的分割方式，也就是说，采用何种分割方式并不会影响本发明技术方案的实现，只要保证分割后的发送片段符号的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同即可。

步骤105：将选取的发送天线的加权矢量作为发送片段符号的权值，对所述发送片段符号进行加权处理，生成发送片段符号矢量；

例如，s_l为一个发送片段符号，l＝1，…L，w_Γl为步骤103中选取出的发送天线的加权矢量，Γl∈{1，2，…，K}，K为接收天线的加权矢量集合中加权矢量的个数，K≥1，生成的发送片段符号矢量为x_l＝w_Γls_l∈C^N×1。

步骤106：在一个原始符号发送周期内，当每次信道跳变时发送一个发送片段符号矢量。

在本发明的方案中，可以采用任何一种方式预先为接收天线设置一个接收天线的加权矢量集合，在接收天线的加权矢量集合中包含有至少一个加权矢量。例如，下面以无线通信系统中存在M个接收天线为例，说明一种设置接收天线的加权矢量结合的方法。先随机生成一个满秩矩阵，Q∈H^M，其中，Q为满秩矩阵，H^M为M×M维复矩阵空间；再对该满秩矩阵满秩进行奇异值分解，使Q＝U∑V^H，其中，∑为对角矩阵，U，V∈C^M×M均为酉矩阵；选取任意一个酉矩阵的列向量为接收天线的加权矢量，生成接收天线的加权矢量集合G＝{g₁，g₂，g₃，…，g_K}，其中，g_l＝[g_1l，g_2l，…g_Ml]^*∈C^M×1，l＝1，…K。根据酉矩阵的性质，在一个酉矩阵中，各列向量相互正交，具有不相关性，可作为接收天线的加权矢量。

由上述实施例可以看出，本发明技术方案考虑了无线传播的本质属性，即空域信息(也就是无线信道的状态信息)，基于发送端与合法接收端之间的信道的状态信息生成等效信道信息，且在每一次发送信号时，采用的等效信道信息都不同，该等效信道状态为发送端与合法接收端之间的信道状态信息与发送天线的加权矢量的乘积，再利用该等效信道信息对发送信号进行调制处理。对于窃听者而言，由于其无法获知发送端在每一次发送信号时采用的等效信道信息，因此，也就无法对接收到的信号进行解调处理，从而保证了无线通信的安全性。

实施例二

下面以包含有N(N≥2)个发送天线和M(M≥2)个接收天线的一个无线通信系统为例，详细说明在该无线通信系统中对无线通信信号进行发送的方法。在执行发送方法之前，预先设置一个跳空图案，该跳空图案中包括四个元素，分别为接收天线的加权矢量集合、加权矢量选择规则、常数值和信道跳变频率。其中，接收天线的加权矢量集合G＝{g₁，g₂，g₃，…，g_K}，g_l＝[g_1l，g_2l，…g_Ml]^*∈C^M×1，l＝1，…K，K为接收天线的加权矢量集合中加权矢量的个数，K≥1；加权矢量选择规则中规定了发送天线的加权矢量集合中所有加权矢量的选择顺序；跳空图案中设定了常数值为1。发送端保存上述预先设置的跳空图案。

如图2所示，其为本发明一种实现安全通信的信号发送方法的另一个实施例的流程图，该发送方法包括以下步骤：

步骤201：发送端接收合法发送端发送的反向导频序列，根据无线信道的互易性原理，估计出发送端与合法接收端之间的信道矩阵H；

无线信道的互易性是指，由于电磁波在两个相反方向传播的过程中，要经历相同的扰动，如，反射、散射和衍射等，所以在相同的时间、位置和频率情况下，发送端与合法接收端双方所估计的信道是相同的。因此，发送端可以根据反向导频序列估计合法接收端与发送端之间的反向信道矩阵，在根据反向信道矩阵估计出发送端与合法接收端之间的正向信道矩阵H＝[h₁，h₂，…，h_N]∈C^M×N，其中，h_i＝[h_1i，h_2i，…，h_Mi]^*，i＝1，…，N，C^M×N表示M×N维复数域空间，上标^*表示共轭转置运算。

步骤202：发送端根据估计出的信道矩阵H、接收天线的加权矢量集合G和预先设置的常数值，确定发送天线的加权矢量集合W；

例如，g_l为接收天线的一个加权矢量，H为发送端与合法接收端之间的信道矩阵，w_l为发送天线的一个加权矢量，且g_l和w_l都为复数域下的一个列向量，为g_l的共轭转置，则利用关系式可计算出无穷多个w_l的解，可从无穷多个解中任意选取一个解作为与该g_l对应的一个w_l，最终可确定发送天线的加权矢量集合W＝{w₁，w₂，w₃，…，w_K}，w_l＝[w_1l，w_2l，…，w_Nl]^*∈C^N×1，l＝1，…K，K为发送天线的加权矢量集合中加权矢量的个数，K≥1。接收天线的加权矢量g_l与发送天线的加权矢量w_l之间存在一一对应的关系。

步骤203：发送端根据信道跳变频率，确定预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数L；

步骤204：发送端从发送天线的加权矢量集合中选取加权矢量选择规则中所指定的前L个加权矢量；

步骤205：发送端将一个原始符号分割成L个发送片段符号；

步骤206：发送端利用选择的发送天线的L个加权矢量对L个发送片段符号进行加权处理，生成L个发送片段符号矢量；

步骤207：发送端在一个原始符号发送周期内，以当每次信道跳变时发送一个发送片段符号矢量的方式，发送L个发送片段符号矢量。

重复执行步骤202-207，完成剩余原始符号的发送。

需要说明的是，除了上述结构的跳空图案之外，还可以预先设置另外一个结构的跳空图案，该跳空图案中包括的四个元素分别为接收天线的加权矢量集合、加权矢量选择规则、常数值和预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数。在该结构的跳空图案下，可省略步骤203，直接根据跳空图案中所指示的信道跳变次数L执行步骤204和205。

由上述实施例可以看出，本发明技术方案考虑了无线传播的本质属性，即空域信息(也就是无线信道的状态信息)，基于发送端与合法接收端之间的信道的状态信息生成等效信道信息，且在每一次发送信号时，采用的等效信道信息都不同，该等效信道状态为发送端与合法接收端之间的信道状态信息与发送天线的加权矢量的乘积，再利用该等效信道信息对发送信号进行调制处理。对于窃听者而言，由于其无法获知发送端在每一次发送信号时采用的等效信道信息，因此，也就无法对接收到的信号进行解调处理，从而保证了无线通信的安全性。

实施例三

与上述一种实现安全通信的信号发送方法相对应，本发明实施例还提供了一种实现安全通信的信号接收方法。请参阅图3，其为本发明一种实现安全通信的信号接收方法的一个实施例的流程图，当在接收信号之前，向发送端发送反向导频序列的条件下，该方法包括以下步骤：

步骤301：在一个原始符号接收周期内，当每次信道跳变时接收一个接收片段符号矢量；

例如，如果发送端发送的一个发送片段符号矢量为x_l＝w_Γls_l∈C^N×1，s_l为一个发送片段符号，l＝1，…L，w_Γl为选取的发送天线的加权矢量，Γl∈{1，2，…，K}，合法接收端接收的一个接收片段符号矢量为R_l＝Hx_l＝Hw_Γls_l，H为发送端与合法接收端之间的信道矩阵。

步骤302：从预先设置的接收天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取的加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

该步骤中预先设置的接收天线的加权矢量集合与发送方法中的预先设置的接收天线的加权矢量集合相同。关于该加权矢量集合的设置方法可以参见实施例一中的说明，此处不再赘述。

可以在一个加权矢量选择规则中预先指定在接收天线的加权矢量集合中所有加权矢量的选择顺序，且该顺序与实施例一中规定的发送天线的加权矢量集合中所有加权矢量的选择顺序相同。也就是说，例如，如果在发送天线的加权矢量集合中共有5个加权矢量，即，w₁、w₂、w₃、w₄和w₅，在加权矢量选择规则中指定的选择顺序为w₂、w₃、w₄、w₁和w₅，那么，在加权矢量选择规则中指定的接收天线的所有加权矢量选择顺序即为g₂、g₃、g₄、g₁和g₅。如果预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数为3，预先指定的加权矢量为g₂、g₃和g₄，从接收天线的加权矢量集合中选择加权矢量：g₂、g₃和g₄。

加权矢量的选择个数与原始符号发送周内的信道跳变次数相同。预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数为信道跳变频率与一个原始符号发送周期的乘积值。

步骤303：利用选取的接收天线的加权矢量对所述接收片段符号矢量进行加权处理，生成接收片段符号；

例如，g_Γl为步骤302中选取出的接收天线的加权矢量，且g_Γl为复数域下的列向量，Γl∈{1，2，…，K}，K为接收天线的加权矢量集合中加权矢量的个数，K≥1，生成的接收片段符号为y_l＝g_Γl ^*R_l＝g_Γl ^*Hx_l＝g_Γl ^*Hw_Γls_l。由于g_Γl ^*Hw_Γl＝预置常数值c，因此，y_l＝cs_l。

步骤304：将所述接收片段符号除以一个预先设置的常数值，得到发送片段符号，所述预先设置的常数值为接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值；

通过该步骤计算，即可得到发送片段符号s_l。

步骤305：将连续的且个数为预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数的所述发送片段符号组合为一个原始符号。

假设在发送端将一个原始符号分割成为3个片段符号，则合法接收端将还原出的3个连续的发送片段符号组成一个原始符号。

合法接收端接收的信号往往还会受到噪声的干扰，如，加性高斯白噪声。如果考虑到噪声的影响，上述接收片段符号y_l＝g_Γl ^*Hw_Γls_l+v_l＝cs_l+v_l，v_l为噪声信号，优选的，上述步骤304之前，对所述接收片段符号进行去噪处理；则步骤304为：将去噪处理后的接收片段符号除以一个预先设置的常数值，得到发送片段符号，如图4所示。例如，针对加性高斯白噪声，去噪处理可以为内积相关检测。

由上述实施例可以看出，本发明技术方案考虑了无线传播的本质属性，即空域信息(也就是无线信道的状态信息)，基于发送端与合法接收端之间的信道的状态信息生成等效信道信息，且在每一次发送信号时，采用的等效信道信息都不同，该等效信道状态为发送端与合法接收端之间的信道状态信息与发送天线的加权矢量的乘积，再利用该等效信道信息对发送信号进行调制处理。对于窃听者而言，由于其无法获知发送端在每一次发送信号时采用的等效信道信息，因此，也就无法对接收到的信号进行解调处理，从而保证了无线通信的安全性。

实施例四

下面仍旧以包含有N(N≥2)个发送天线和M(M≥2)个接收天线的一个无线通信系统为例，详细说明在该无线通信系统中对无线通信信号进行接收的方法。在执行接收方法之前，合法接收端也保存与实施例二中相同的跳空图案(可通过安全的途径，如人工拷贝或已建立的安全链路，将预先设置的跳空图案分发给发送端和合法接收端)，即，该跳空图案中包括四个元素，分别为接收天线的加权矢量集合、加权矢量选择规则、常数值和信道跳变频率。其中，接收天线的加权矢量集合G＝{g₁，g₂，g₃，…，g_K}，g_l＝[g_1l，g_2l，…g_Ml]^*∈C^M×1，l＝1，…K，K为接收天线的加权矢量集合中加权矢量的个数，K≥1；加权矢量选择规则中规定了发送天线的加权矢量集合中所有加权矢量的选择顺序；跳空图案中设定了常数值为1。

如图5所示，其为本发明一种实现安全通信的信号接收方法的另一个实施例的流程图，合法接收端在接收信号之前，向发送端发送反向导频序列，以便发送端根据反向导频序列可估计出发送端与合法接收端之间的信道矩阵，该接收方法包括以下步骤：

步骤501：合法接收端根据跳空图案中的信道跳变频率，确定一个原始符号接收周期内的信道跳变次数为L；

步骤502：合法接收端在一个原始符号接收周期内，以当每次信道跳变时接收一个接收片段符号矢量的方式，连续接收L个接收片段符号矢量；

步骤503：合法接收端从接收天线的加权矢量集合中选取加权矢量选择规则中所指定的前L个加权矢量；

步骤504：合法接收端利用选择的接收天线的L个加权矢量对L个接收片段符号矢量进行加权处理，生成L个接收片段符号；

步骤505：合法接收端将L个接收片段符号除以一个预先设置的常数值(为1)，得到L个发送片段符号；

步骤506：合法接收端将L个发送片段符号组成为一个原始符号。

重复执行步骤502-506，完成剩余原始符号的接收。

需要说明的是，除了上述结构的跳空图案之外，还可以预先设置另外一个结构的跳空图案，该跳空图案中包括的四个元素分别为接收天线的加权矢量集合、加权矢量选择规则、常数值和预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数。在该结构的跳空图案下，可省略步骤501，直接根据跳空图案中所指示的信道跳变次数L执行步骤502和503。

由上述实施例可以看出，本发明技术方案考虑了无线传播的本质属性，即空域信息(也就是无线信道的状态信息)，基于发送端与合法接收端之间的信道的状态信息生成等效信道信息，且在每一次发送信号时，采用的等效信道信息都不同，该等效信道状态为发送端与合法接收端之间的信道状态信息与发送天线的加权矢量的乘积，再利用该等效信道信息对发送信号进行调制处理。对于窃听者而言，由于其无法获知发送端在每一次发送信号时采用的等效信道信息，因此，也就无法对接收到的信号进行解调处理，从而保证了无线通信的安全性。

实施例五

本发明实施例还提供了另一种实现安全通信的信号发送方法。本实施例的发送方法与实施例一中的发送方法的区别在于，发送天线的加权矢量集合是预先设置的，不需要再根据预先设置的接收天线的加权矢量集合和发送端与合法接收端之间的信道矩阵而确定。请参阅图6所示，其为本发明另一种实现安全通信的信号发送方法的一个实施例的流程图，当在发送信号之前，向合法接收端发送正向导频序列的条件下，该方法包括以下步骤：

步骤601：从预先设置的发送天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取的加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

步骤602：将一个原始符号分割成发送片段符号，所述发送片段符号的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

步骤603：将选取的发送天线的加权矢量作为发送片段符号的权值，对所述发送片段符号进行加权处理，生成发送片段符号矢量；

步骤604：在一个原始符号发送周期内，当每次信道跳变时发送一个发送片段符号矢量。

在本发明的方案中，可以采用任何一种方式预先为发送天线设置一个发送天线的加权矢量集合，在发送天线的加权矢量集合中包含有至少一个加权矢量。例如，通过以下方式预先设置发送天线的加权矢量集合；随机生成一个满秩矩阵；对所述满秩矩阵进行奇异值分解，分解产生了为两个酉矩阵和一个位于所述两个酉矩阵之间的对角矩阵；选取任意一个酉矩阵的列向量为接收天线的加权矢量，生成发送天线的加权矢量集合。

由上述实施例可以看出，本发明技术方案考虑了无线传播的本质属性，即空域信息(也就是无线信道的状态信息)，基于发送端与合法接收端之间的信道的状态信息生成等效信道信息，且在每一次发送信号时，采用的等效信道信息都不同，该等效信道状态为发送端与合法接收端之间的信道状态信息与发送天线的加权矢量的乘积，再利用该等效信道信息对发送信号进行调制处理。对于窃听者而言，由于其无法获知发送端在每一次发送信号时采用的等效信道信息，因此，也就无法对接收到的信号进行解调处理，从而保证了无线通信的安全性。

实施例六

本发明实施例还提供了另一种实现安全通信的信号接收方法。本实施例的接收方法与实施例三中的接收方法的区别在于，发送天线的加权矢量集合是预先设置的，合法接收端根据预先设置的发送天线的加权矢量集合和发送端与合法接收端之间的信道矩阵确定接收天线的加权矢量集合。请参阅图7所示，其为本发明另一种实现安全通信的信号接收方法的一个实施例的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤701：接收发送端发送的正向导频序列，通过所述正向导频序列估计出发送端与合法接收端之间的信道矩阵；

步骤702：根据所述发送端与合法接收端之间的信道矩阵和预先设置的发送天线的加权矢量集合，确定接收天线的加权矢量集合，其中，接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值为一个预先设置的常数值；

步骤703：在一个原始符号接收周期内，当每次信道跳变时接收一个接收片段符号矢量；

步骤704：从所述接收天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取的加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

步骤705：利用选取的接收天线的加权矢量对所述接收片段符号矢量进行加权处理，生成接收片段符号；

步骤706：将所述接收片段符号除以所述预先设置的常数值，得到发送片段符号；

步骤707：将连续的且个数为预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数的所述发送片段符号组合为一个原始符号。

接收的信号往往还会受到噪声的干扰，如，加性高斯白噪声。如果考虑到噪声的影响，优选的，上述步骤705之前，对所述接收片段符号进行去噪处理；则步骤705为：将去噪处理后的接收片段符号除以一个预先设置的常数值，得到发送片段符号。由上述实施例可以看出，本发明技术方案考虑了无线传播的本质属性，即空域信息(也就是无线信道的状态信息)，基于发送端与合法接收端之间的信道的状态信息生成等效信道信息，且在每一次发送信号时，采用的等效信道信息都不同，该等效信道状态为发送端与合法接收端之间的信道状态信息与发送天线的加权矢量的乘积，再利用该等效信道信息对发送信号进行调制处理。对于窃听者而言，由于其无法获知发送端在每一次发送信号时采用的等效信道信息，因此，也就无法对接收到的信号进行解调处理，从而保证了无线通信的安全性。

实施例七

请参阅图8，其为本发明一种实现安全通信的信号发送装置的一个实施例结构图，该装置包括第一信道估计单元801、第一加权矢量确定单元802、第一加权矢量选取单元803、符号分割单元804、第一加权处理单元805和发送单元806。下面结合该装置的工作原理进一步介绍其内部结构以及连接关系。

第一信道估计单元801，用于接收合法接收端发送的反向导频序列，根据无线信道的互易性原理，通过所述反向导频序列估计出发送端与合法接收端之间的信道矩阵；

第一加权矢量确定单元802，用于根据所述发送端与合法接收端之间的信道矩阵和预先设置的接收天线的加权矢量集合，确定发送天线的加权矢量集合，其中，接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值为一个预先设置的常数值；

第一加权矢量选取单元803，用于从所述发送天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

符号分割单元804，用于将一个原始符号分割成发送片段符号，所述发送片段符号的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

第一加权处理单元805，用于将选取的发送天线的加权矢量作为发送片段符号的权值，对所述发送片段符号进行加权处理，生成发送片段符号矢量；

发送单元806，用于在一个原始符号发送周期内，当每次信道跳变时发送一个发送片段符号矢量。

由上述实施例可以看出，本发明技术方案考虑了无线传播的本质属性，即空域信息(也就是无线信道的状态信息)，基于发送端与合法接收端之间的信道的状态信息生成等效信道信息，且在每一次发送信号时，采用的等效信道信息都不同，该等效信道状态为发送端与合法接收端之间的信道状态信息与发送天线的加权矢量的乘积，再利用该等效信道信息对发送信号进行调制处理。对于窃听者而言，由于其无法获知发送端在每一次发送信号时采用的等效信道信息，因此，也就无法对接收到的信号进行解调处理，从而保证了无线通信的安全性。

实施例八

请参阅图9，其为本发明一种实现安全通信的信号接收装置的一个实施例结构图，当在接收信号之前，向发送端发送反向导频序列的条件下，该装置包括接收单元901、第二加权矢量选取单元902、第二加权处理单元903、解调单元904和符号组合单元905。下面结合该装置的工作原理进一步介绍其内部结构以及连接关系。

接收单元901，用于在一个原始符号接收周期内，当每次信道跳变时接收一个接收片段符号矢量；

第二加权矢量选取单元902，用于从所述接收天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取的加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

第二加权处理单元903，用于利用选取的接收天线的加权矢量对所述接收片段符号矢量进行加权处理，生成接收片段符号；

解调单元904，用于将所述接收片段符号除以一个预先设置的常数值，得到发送片段符号，所述预先设置的常数值为接收天线的加权矢量的共轭转置、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值；

符号组合单元905，用于将连续的且个数为预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数的所述发送片段符号组合为一个原始符号。

优选的，如图10所示，该装置还包括：去噪单元906，用于在解调单元将所述接收片段符号除以一个预先设置的常数值，得到发送片段符号之前，对所述接收片段符号进行去噪处理；

则解调单元904，用于将去噪处理后的所述接收片段符号除以所述预先设置的常数值，得到发送片段符号。

由上述实施例可以看出，本发明技术方案考虑了无线传播的本质属性，即空域信息(也就是无线信道的状态信息)，基于发送端与合法接收端之间的信道的状态信息生成等效信道信息，且在每一次发送信号时，采用的等效信道信息都不同，该等效信道状态为发送端与合法接收端之间的信道状态信息与发送天线的加权矢量的乘积，再利用该等效信道信息对发送信号进行调制处理。对于窃听者而言，由于其无法获知发送端在每一次发送信号时采用的等效信道信息，因此，也就无法对接收到的信号进行解调处理，从而保证了无线通信的安全性。

实施例九

请参阅图11，其为本发明另一种实现安全通信的信号发送装置的一个实施例结构图，当在当发送信号之前，向合法接收端发送正向导频序列的条件下，该装置包括第三加权矢量选取单元1101、符号分割单元1102、第一加权处理单元1103和发送单元1104。下面结合该装置的工作原理进一步介绍其内部结构以及连接关系。

第三加权矢量选取单元1101，用于从预先设置的发送天线的加权矢量结合中选取预先指定的加权矢量，选取加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

符号分割单元1102，用于将一个原始符号分割成发送片段符号，所述发送片段符号的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

第一加权处理单元1103，用于将选取的发送天线的加权矢量作为发送片段符号的权值，对所述发送片段符号进行加权处理，生成发送片段符号矢量；

发送单元1104，用于在一个原始符号发送周期内，当每次信道跳变时发送一个发送片段符号矢量。

由上述实施例可以看出，本发明技术方案考虑了无线传播的本质属性，即空域信息(也就是无线信道的状态信息)，基于发送端与合法接收端之间的信道的状态信息生成等效信道信息，且在每一次发送信号时，采用的等效信道信息都不同，该等效信道状态为发送端与合法接收端之间的信道状态信息与发送天线的加权矢量的乘积，再利用该等效信道信息对发送信号进行调制处理。对于窃听者而言，由于其无法获知发送端在每一次发送信号时采用的等效信道信息，因此，也就无法对接收到的信号进行解调处理，从而保证了无线通信的安全性。

实施例十

请参阅图12，其为本发明另一种实现安全通信的信号接收装置的一个实施例结构图，该装置包括第二信道估计单元1201、第二加权矢量确定单元1202、接收单元1203、第二加权矢量选取单元1204、第二加权处理单元1205、解调单元1206和符号组合单元1207。下面结合该装置的工作原理进一步介绍其内部结构以及连接关系。

第二信道估计单元1201，用于接收发送端发送的正向导频序列，通过所述正向导频序列估计出发送端与合法接收端之间的信道矩阵；

第二加权矢量确定单元1202，用于根据所述发送端与合法接收端之间的信道矩阵和预先设置的发送天线的加权矢量集合，确定接收天线的加权矢量集合，其中，接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值为一个预先设置的常数值；

接收单元1203，用于在一个原始符号接收周期内，当每次信道跳变时接收一个接收片段符号矢量；

第二加权矢量选取单元1204，用于从所述接收天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量；

第二加权处理单元1205，用于利用选取的接收天线的加权矢量对所述接收片段符号矢量进行加权处理，生成接收片段符号；

解调单元1206，用于将所述接收片段符号除以所述预先预置的常数值，得到发送片段符号；

符号组合单元1207，用于连续的且个数为预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数的所述发送片段符号组合为一个原始符号。

优选的，该装置还包括：一个去噪单元，用于在解调单元将所述接收片段符号除以一个预先设置的常数值，得到发送片段符号之前，对所述接收片段符号进行去噪处理；

则解调单元1206，用于将去噪处理后的所述接收片段符号除以所述预先设置的常数值，得到发送片段符号。

由上述实施例可以看出，本发明技术方案考虑了无线传播的本质属性，即空域信息(也就是无线信道的状态信息)，基于发送端与合法接收端之间的信道的状态信息生成等效信道信息，且在每一次发送信号时，采用的等效信道信息都不同，该等效信道状态为发送端与合法接收端之间的信道状态信息与发送天线的加权矢量的乘积，再利用该等效信道信息对发送信号进行调制处理。对于窃听者而言，由于其无法获知发送端在每一次发送信号时采用的等效信道信息，因此，也就无法对接收到的信号进行解调处理，从而保证了无线通信的安全性。

实施例十一

请参阅图13，其为本发明一种实现安全通信的信号通信系统的一个实施例结构图，该系统包括实施例七中的发送装置1301和实施例八中的接收装置1302；

或者，该系统包括实施例九中的发送装置和实施例十中的接收装置。

由上述实施例可以看出，本发明技术方案考虑了无线传播的本质属性，即空域信息(也就是无线信道的状态信息)，基于发送端与合法接收端之间的信道的状态信息生成等效信道信息，且在每一次发送信号时，采用的等效信道信息都不同，该等效信道状态为发送端与合法接收端之间的信道状态信息与发送天线的加权矢量的乘积，再利用该等效信道信息对发送信号进行调制处理。对于窃听者而言，由于其无法获知发送端在每一次发送信号时采用的等效信道信息，因此，也就无法对接收到的信号进行解调处理，从而保证了无线通信的安全性。

为更好的理解本发明技术方案，下面给出具体的实施方式。为方便描述，发送端由Alice表示，合法接收端由Bob表示，窃听者由Eve表示。

Alice的天线数为N≥2，Bob的天线数为M≥1，Eve的天线数为Z≥1，即发送端必须为多天线，合法接收端和窃听者可以为单天线，也可以为多天线。Alice和Bob离线配置跳空图案。

1)Alice接收Bob发送的反向导频序列，根据互易性原理，确定Alice到Bob的信道矩阵H_ba∈C^M×N。

2)不失一般性，令常数c＝1，根据Alice确定跳空图案中的发送天线的加权矢量集合W＝{w₁，w₂，w₃，…，w_K}，w_l与g_l一一对应。

3)Alice根据跳变频率f和一个原始符号发送周期T_s，确定信道跳变次数L＝fT_s，在时间上对原始符号s进行平均划分，生成发送片段符号s₁，s₂，…，s_L。

4)Alice根据加权矢量选择规则Γ_G从W中选取L个加权矢量w_Γ1，w_Γ2，…，w_ΓL，其中，Γl∈{1，2，…，K}，并对发送片段符号进行预处理生成发送片段符号矢量x₁，x₂，…，x_L，其中，x_l＝w_Γls_l。

5)Alice在第l次跳变信道中对x_l进行发送。

6)在第l次跳变信道中，Bob接收到的接收片段符号矢量为R_l＝H_baw_Γls_l+v_l，其中，v_l为加性高斯白噪声。

7)Bob确定一个T_s内信道跳变次数L。

8)Bob加权矢量选择规则Γ_G从W中选取L个加权矢量g_Γ1，g_Γ2，…，g_ΓL，其中，Γl∈{1，2，…，K}，并对接收片段符号矢量进行预处理，生成接收片段符号y₁，y₂，…，y_L，y_l＝g_Γl ^*Hw_Γls_l。

9)Bob对接收片段符号进行去噪处理，得到发送片段符号。

10)Bob将还原出的连续L个发送片段符号组合成为一个原始符号s。

由于Alice并未发送用于信道估计的导频序列，因此Eve无法获知其与Alice之间的信道。同时跳空图案与信道具有相关性，即使Eve获知跳空图案，也不能利用其进行信号的窃听，从而保证通信系统的安全性。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。

以上对本发明所提供的一种实现安全通信的信号发送、接收方法、装置和通信系统进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (18)

1.一种实现安全通信的信号发送方法，其特征在于，包括：

接收合法接收端发送的反向导频序列，根据无线信道的互易性原理，通过所述反向导频序列估计出发送端与合法接收端之间的信道矩阵；

根据所述发送端与合法接收端之间的信道矩阵和预先设置的接收天线的加权矢量集合，确定发送天线的加权矢量集合，其中，接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值为一个预先设置的常数值；

从所述发送天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取的发送天线的加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

将一个原始符号分割成发送片段符号，所述发送片段符号的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

将选取的发送天线的加权矢量作为发送片段符号的权值，对所述发送片段符号进行加权处理，生成发送片段符号矢量；

在一个原始符号发送周期内，当每次信道跳变时发送一个发送片段符号矢量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式预先设置接收天线的加权矢量集合：

随机生成一个满秩矩阵；

对所述满秩矩阵进行奇异值分解，分解产生了两个酉矩阵和一个位于所述两个酉矩阵之间的对角矩阵；

选取任意一个酉矩阵的列向量为接收天线的加权矢量，生成接收天线的加权矢量集合。

3.一种实现安全通信的信号接收方法，其特征在于，当在接收信号之前，向发送端发送反向导频序列的条件下，所述方法包括：

在一个原始符号接收周期内，当每次信道跳变时接收一个接收片段符号矢量；

从预先设置的接收天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取的加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

利用选取的接收天线的加权矢量对所述接收片段符号矢量进行加权处理，生成接收片段符号；

将所述接收片段符号除以一个预先设置的常数值，得到发送片段符号，所述预先设置的常数值为接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值；

将连续的且个数为预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数的所述发送片段符号组合为一个原始符号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在将所述接收片段符号除以一个预先设置的常数，得到发送片段符号之前，所述方法还包括：

对所述接收片段符号进行去噪处理；

则将所述接收片段符号除以一个预先设置的常数值，得到发送片段符号具体为：

将去噪处理后的所述接收片段符号除以所述预先设置的常数值，得到发送片段符号。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，通过以下方式预先设置接收天线的加权矢量集合：

随机生成一个满秩矩阵；

对所述满秩矩阵进行奇异值分解，分解产生了两个酉矩阵和一个位于所述两个酉矩阵之间的对角矩阵；

选取任意一个酉矩阵的列向量为接收天线的加权矢量，生成接收天线的加权矢量集合。

6.一种实现安全通信的信号发送方法，其特征在于，当在发送信号之前，向合法接收端发送正向导频序列的条件下，所述方法包括：

从预先设置的发送天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取的加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；其中，接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值为一个预先设置的常数值；

将一个原始符号分割成发送片段符号，所述发送片段符号的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

将选取的发送天线的加权矢量作为发送片段符号的权值，对所述发送片段符号进行加权处理，生成发送片段符号矢量；

在一个原始符号发送周期内，当每次信道跳变时发送一个发送片段符号矢量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过以下方式预先设置发送天线的加权矢量集合；

随机生成一个满秩矩阵；

对所述满秩矩阵进行奇异值分解，分解产生了两个酉矩阵和一个位于所述两个酉矩阵之间的对角矩阵；

选取任意一个酉矩阵的列向量为接收天线的加权矢量，生成发送天线的加权矢量集合。

8.一种实现安全通信的信号接收方法，其特征在于，包括：

接收发送端发送的正向导频序列，通过所述正向导频序列估计出发送端与合法接收端之间的信道矩阵；

根据所述发送端与合法接收端之间的信道矩阵和预先设置的发送天线的加权矢量集合，确定接收天线的加权矢量集合，其中，接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值为一个预先设置的常数值；

在一个原始符号接收周期内，当每次信道跳变时接收一个接收片段符号矢量；

从所述接收天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取的加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

利用选取的接收天线的加权矢量对所述接收片段符号矢量进行加权处理，生成接收片段符号；

将所述接收片段符号除以所述预先设置的常数值，得到发送片段符号；

将连续的且个数为预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数的所述发送片段符号组合为一个原始符号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在将所述接收片段符号除以一个预先设置的常数，得到发送片段符号之前，所述方法还包括：

对所述接收片段符号进行去噪处理；

则将所述接收片段符号除以一个预先设置的常数，得到发送片段符号具体为：

将去噪处理后的所述接收片段符号除以所述预先设置的常数，得到发送片段符号。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，通过以下方式预先设置发送天线的加权矢量集合：

随机生成一个满秩矩阵；

对所述满秩矩阵进行奇异值分解，分解产生了两个酉矩阵和一个位于所述两个酉矩阵之间的对角矩阵；

将任意一个酉矩阵的列向量作为接收天线的加权矢量，生成发送天线的加权矢量集合。

11.一种实现安全通信的信号发送装置，其特征在于，包括：

第一信道估计单元，用于接收合法接收端发送的反向导频序列，根据无线信道的互易性原理，通过所述反向导频序列估计出发送端与合法接收端之间的信道矩阵；

第一加权矢量确定单元，用于根据所述发送端与合法接收端之间的信道矩阵和预先设置的接收天线的加权矢量集合，确定发送天线的加权矢量集合，其中，接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值为一个预先设置的常数值；

第一加权矢量选取单元，用于从所述发送天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

符号分割单元，用于将一个原始符号分割成发送片段符号，所述发送片段符号的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

第一加权处理单元，用于将选取的发送天线的加权矢量作为发送片段符号的权值，对所述发送片段符号进行加权处理，生成发送片段符号矢量；

发送单元，用于在一个原始符号发送周期内，当每次信道跳变时发送一个发送片段符号矢量。

12.一种实现安全通信的信号接收装置，其特征在于，当在接收信号之前，向发送端发送反向导频序列的条件下，所述装置包括：

接收单元，用于在一个原始符号接收周期内，当每次信道跳变时接收一个接收片段符号矢量；

第二加权矢量选取单元，用于从预先设置的接收天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量，选取加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

第二加权处理单元，用于利用选取的接收天线的加权矢量对所述接收片段符号矢量进行加权处理，生成接收片段符号；

解调单元，用于将所述接收片段符号除以一个预先设置的常数值，得到发送片段符号，所述预先设置的常数值为接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值；

符号组合单元，用于将连续的且个数为预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数的所述发送片段符号组合为一个原始符号。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

去噪单元，用于在解调单元将所述接收片段符号除以一个预先设置的常数值，得到发送片段符号之前，对所述接收片段符号进行去噪处理；

则解调单元，用于将去噪处理后的所述接收片段符号除以所述预先设置的常数值，得到发送片段符号。

14.一种实现安全通信的信号发送装置，其特征在于，当在当发送信号之前，向合法接收端发送正向导频序列的条件下，所述装置包括：

第三加权矢量选取单元，用于从预先设置的发送天线的加权矢量结合中选取预先指定的加权矢量，选取加权矢量的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；其中，接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值为一个预先设置的常数值；

符号分割单元，用于将一个原始符号分割成发送片段符号，所述发送片段符号的个数与预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数相同；

第一加权处理单元，用于将选取的发送天线的加权矢量作为发送片段符号的权值，对所述发送片段符号进行加权处理，生成发送片段符号矢量；

发送单元，用于在一个原始符号发送周期内，当每次信道跳变时发送一个发送片段符号矢量。

15.一种实现安全通信的信号接收装置，其特征在于，包括：

第二信道估计单元，用于接收发送端发送的正向导频序列，通过所述正向导频序列估计出发送端与合法接收端之间的信道矩阵；

第二加权矢量确定单元，用于根据所述发送端与合法接收端之间的信道矩阵和预先设置的发送天线的加权矢量集合，确定接收天线的加权矢量集合，其中，接收天线的加权矢量、发送端与合法接收端之间的信道矩阵和发送天线的加权矢量三者之间的乘积值为一个预先设置的常数值；

接收单元，用于在一个原始符号接收周期内，当每次信道跳变时接收一个接收片段符号矢量；

第二加权矢量选取单元，用于从所述接收天线的加权矢量集合中选取预先指定的加权矢量；

第二加权处理单元，用于利用选取的接收天线的加权矢量对所述接收片段符号矢量进行加权处理，生成接收片段符号；

解调单元，用于将所述接收片段符号除以所述预先预置的常数值，得到发送片段符号；

符号组合单元，用于连续的且个数为预先设置的一个原始符号发送周期内的信道跳变次数的所述发送片段符号组合为一个原始符号。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

去噪单元，用于在所述解调单元将所述接收片段符号除以一个预先设置的常数值，得到发送片段符号之前，对所述接收片段符号进行去噪处理；

则所述解调单元，用于将去噪处理后的所述接收片段符号除以所述预先设置的常数值，得到发送片段符号。

17.一种实现安全通信的信号通信系统，其特征在于，包括如权利要求11所述的发送装置、以及如12或13所述的接收装置。

18.一种实现安全通信的信号通信系统，其特征在于，包括如权利要求14所述的发送装置，以及如权利要求15或16所述的接收装置。