CN103402200A - 一种频分双工系统中基于无线信道特征的密钥产生方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种频分双工系统中基于无线信道特征的密钥生成方法，包括：通信双方分别进行信道估计获取同一时刻的上行链路的信道状态信息；分别从估计的信道状态信息中提取某一特征参数并量化；根据所述量化值，进行一致性协商；依据协商结果，根据量化值进行映射后得到一致性密钥。通过本发明的方法所获得的密钥具有随机性、私密性并能进行实时更新，大大增强了密钥的安全性，即使在高速移动环境下也能很好地应用；同时，本方法与现有的无线通信系统相比具有良好的兼容性，具有很好的市场应用价值。

Description

一种频分双工系统中基于无线信道特征的密钥产生方法

技术领域

本申请涉及信息加密领域，尤其涉及在频分双工(FDD，Frequency Division Duplex)系统下的密钥生成方法。

背景技术

随着计算机和通信技术的迅速发展，无线通信网络已经成为通信领域的研究热点和发展最为迅猛的增长点，伴随而来的是其中所面临的安全问题，这也是必须解决的问题。

众所周知，无线通信的信道是开放的，用户是可以漫游的，这导致无线通信系统的安全威胁远远大于有线通信系统。任何入侵者都可以非常容易地截获无线传输的信号而不被发觉，如果传输的信号没有得到良好的安全保护则很容易造成信息泄漏。

目前无线通信系统的安全保密机制是基于传统密码学的加密技术，其缺陷在于：(1)没有考虑无线信道的开放性，空中接口成为安全漏洞，在用户身份认证与鉴权、密钥协商等过程中认证与鉴权信息很容易被窃听从而为密钥攻破留下隐患；(2)传统加密算法都是基于计算复杂度的，并不能提供具有绝对安全性的密码方案。随着计算机的计算能力的级数增加，加密算法的安全性将随之下降。因此，需要针对无线信道的广播特性，设计更为有效的安全保障机制与方法。

基于无线信道特征的物理层安全技术能有效解决传统加密技术存在的问题。目前在时分双工(TDD，Time Division Duplex)系统下已有很多利用无线信道特征产生密钥的方法，如C.Ye，A.Reznik和Y.Shah撰写的文章“Extracting secrecy from jointly Gaussian random variables，”(Proc.Iht.Symp.Inf.Theory，第2593-2597页，2006年7月)、N.Patwari等撰写的文章“High-Rate Uncorrelated Bit Extraction for Shared Secret Key Generation fromChannel Measurements，”(IEEE Trans.Mobile Comp.，vol.9，no.1，第17-30页，2010.)以及S.Mathur等撰写的文章“Radio-telepathy：Extracting a Secret Keyfrom an Unauthenticated Wireless Channel，”(Proc.MobiCom’08，第128-139页，2008年9月)中提到的方法。

在FDD系统中，由于其上下行使用的载波的频率间隔通常远远超过信道相干带宽，使得上下行信道衰落系数不像TDD系统中那样具有互易性，导致在TDD系统中利用信道衰落系数的互易性产生密钥的方法不适用于FDD系统。目前适用于FDD系统的物理层安全方法甚少：Wang W J，Jiang HY，Xia X G等撰写的文章“A wireless secret key generation method based onChinese remainder theorem in FDD systems”(Sci China Inf Sci，2012，55：1605-1616，doi：10.1007/s11432-012-4570-2)中利用到达角及多径时延具有互易性来产生一致性密钥，但该文章提供的结果中产生的密钥的不一致性在高信噪比(30dB)下为10^-3左右，难以满足实际应用的需求。在美国专利US20080259825A1(METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMINGJRNSO IN FDD，TDD AND MIMO COMMUNICATIONS)中公开了一种在FDD系统下基于无线信道特征的一致性密钥生成方法，具体地，其在FDD中采用JRNSO(joint randomness not shared with others)模式，即双方分别发送只有自己知道的导频，对方接收到该信号后不做处理而是在小于信道相干时间的时间间隔内直接转发至对方，这样双方就可以获得一个由上行与下行信道状态信息复合而成的信道信息，由于转发在信道相干时间内完成，故双方获得的信道信息具有高相关性，因而可将之用于密钥产生。JRNSO模式执行于两数据传输阶段之间，且要求JRNSO模式与数据传输阶段的时间间隔大于信道相干时间，从而避免窃听者从数据传输阶段获得与JRNSO阶段高度相关的信道信息。该专利方法存在以下问题：

1)未考虑传输间隔对信道互易性的影响：由于JRNSO模式利用的是前后两帧时间间隔内的信道状态信息具有高度相关性的特性，这就限制了该方法不能应用于信道状态信息快速变化的高速移动场景；

2)更为重要的是：密钥提取时需要信道在时域上缓慢变化，而前后相邻的数据帧需要与探测帧的信道变化独立，这意味着要么探测帧与数据帧之间的时间间隔足够长，要么信道在相邻的数据帧与探测帧之间发生突变。因此，该方法的前提假设条件在实际系统中要么效率低下，要么不成立。

同时，现有的基于无线信道特征的物理层安全方法几乎都依赖于探测信道的时变性小，即在相干时间内探测的信道信息变化较小，从而具有互易性，这就决定了其在高速移动环境下密钥一致率性能显著下降，不适于高速移动环境下的应用。

发明内容

本申请的主要目的在于提供FDD系统下基于无线信道特征的一致性密钥产生方法，其使得通信双方能够安全的获得同一时刻同一信道的状态信息进而产生一致性密钥，解决了FDD系统下因信道互易性不成立而导致的难以利用无线信道特征产生密钥保障通信安全的难题。

本申请提出了一种频分双工系统中基于无线信道特征的密钥生成方法，包括：

步骤A，通信双方分别进行信道估计获取同一时刻的上行链路的信道状态信息；步骤B，分别从估计的信道状态信息中提取某一特征参数并量化；步骤C，根据所述量化值，进行一致性协商；步骤D，依据协商结果，根据量化值进行映射后得到一致性密钥。

进一步，步骤A具体为，所述通信双方通过发送各自产生的随机探测信号，并转发接收到的对方的随机探测信号及其共轭来分别估计同一时刻的上行链路的信道状态信息，其中各自发射的随机探测信号仅发送方自己知道。

进一步，在步骤B中所述特征参数为上行链路的信道频率响应的实部和虚部值信息。

进一步，在步骤C中，进行协商时发送指示量化值是可用或不可用的指示信号。

进一步，所述随机探测信号在独立于进行数据传输的数据资源块的安全资源块中进行传输，这里所谓的安全资源块为与承载业务数据的数据资源块之间具有足够频率间隔的资源块，以确保这两种资源块上的信道状态信息不相关。

进一步，所述转发所接收到的对方的随机探测信号具体为，将所接收到的对方的随机探测信号以及所接收到的对方的随机探测信号的共轭信号进行转发；所述估计具体为，所述通信双方分别利用被对方转发回来的随机探测信号以及其共轭信号进行归一化的上行链路的信道状态信息估计。

进一步，在步骤C中，所述通信双方检查各自获得的量化值，如果实部与虚部的量化值均不为0，则发送一个可用指示信号给对方，否则发送不可用指示信号给对方。

进一步，在同一安全资源块中同时发送N个随机探测信号，并根据所述N个随机探测信号分别估计上行链路的信道状态信息，量化时同时考虑所获得的N个估计值以减少噪声对估计的影响，其中N＞1。

进一步，所述数据资源块与所述安全资源块的频率间隔大于信道相干带宽。

进一步，所述通信双方分别为用户设备与基站。

本发明并不利用上下行链路之间的相关性或互易性，而是通过设计一种转发方案实现对同一时刻的上行链路的信道状态信息进行估计，即通信双方利用的是同一随机源，并从估计的信道状态中提取无线特征，经过一致性协商后获得具有高度一致性的随机动态密钥。同时利用信道的空间快速去相关性，避免信道状态信息向第三方泄露。本发明的方法解决了已有FDD系统利用信道信息产生密钥方法的缺陷，不仅一致性高，同时适用于各种移动速度下的无线传输环境。

具体地，通过本发明的提出的FDD系统下基于无线信道特征的密钥产生方法，通信双方无需分发即可获得具有高度一致性的密钥，避免了密钥分发过程中带来的泄密隐患；所获得的密钥还具有随机性、私密性并能进行实时更新，使得密钥的安全性大大增强；由于本方案利用的是同一时刻的信道信息，其对信道的时变特性不敏感，从而也适用于高速移动环境；同时，本方法与现有的无线通信系统具有良好的兼容性，其实现无需对现有无线通信系统进行改动，只需增加若干模块及少量信令，即，可在现有的无线通信系统安全的基础上进一步增强通信的安全，因而具有很好的市场应用价值。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是无线通信环境的示意图。

图2是本申请一个实施例在FDD系统中基于无线信道特征的一致性密钥生成方法的主要流程图。

图3是本申请一个实施例合法通信者双方在进行一致性密钥生成时的交互流程图。

图4是在上行帧中发送随机信号的资源块的使用示意图。

图5是采用本发明方法后在合法者与窃听者处获得的密钥不一致率的仿真结果比较图。

具体实施方式

本申请的主要思想在于，在FDD系统中，通信双方首先通过发送随机探测信号并转发对方的随机探测信号及其共轭进行上行链路的信道状态信息的保密获取，接着对获取的信道状态信息进行特征提取、量化，而后根据量化结果发送指示信息实现一致性协商，经过一致性协商后双方分别对量化值进行映射即可获得一致性密钥。

本申请的原理是从具有空间快速解相关特性的信道信息中提取具有随机性、私密性的特征信息产生密钥。具体而言，通信双方对上行链路在同一时刻的状态信息进行估计，利用同一信道同一时刻的信道状态信息估计值之间的强相关性，通过一致性协商产生一致性的密钥。此外，由于无线信道的时变性，产生的时变密钥进一步加强了系统的安全性。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。

图1是无线通信环境的示意图，其中用户设备UE和基站BS看作是合法者。在如图1所示的无线通信环境下，由于无线通信的广播特性，窃听者Eve可以窃听合法者UE与BS之间未加密的数据，而对于合法者之间的信道信息，当窃听者与合法者间的距离大于半个波长时，窃听者将不能得到。

图2是本申请一个实施例在FDD系统中基于无线信道特征的一致性密钥生成方法的主要流程图。如图2所示，在步骤S110，合法通信者双方，例如BS和UE，分别进行信道估计获取上行链路同一时刻的信道状态信息；在步骤S120，合法通信者双方分别从估计的信道信息中提取特征参数并量化；在步骤S130，合法通信者双方进行一致性协商；在步骤S140中，经一致性协商后，对协商结果进行映射后得到一致性密钥；在步骤S150中，利用获得的密钥进行数据加密或解密，实现安全通信。

图3是本申请一个实施例合法通信者双方在进行一致性密钥生成时的交互流程图。下面将通过带宽为10MHz的3G LTE OFDM-FDD系统对本发明方法的主要步骤进行详细的阐述。

信道估计阶段

为了估计上行信道信息，UE和BS相互发送探测信号。在本申请中，使用独立于数据传输的额外资源块(RB，resource block)来发送探测信号探测信道信息，这额外的资源块被称为安全资源块，并且安全资源块始终不用于数据传输，并与数据资源块的频率间隔超过信道相干带宽。也就是说，用户除了需要占用一些资源块(即数据资源块)用于数据传输之外，还需要占用一块独立的资源块(即安全资源块)用于产生密钥，并且安全资源块的信道衰落特性与数据资源块的信道衰落特性独立。

为了使窃听者难以得到安全资源块处的信息，需要使所占用的数据资源块和安全资源块频率间隔足够大(通常间隔超过3个RB以上即可)，使其信道信息不相关，这样窃听者将无法从数据资源块处的信道信息估计出安全资源块处的信道信息，从而无法获知安全资源块处发送的信息。本发明假定UE和BS在执行本发明方法前已协商好双方是用哪些资源块作为安全资源块，例如可通过相应的资源分配控制信令实现分配，并且确保数据资源块与安全资源块间的间隔足够大。

首先，BS向UE发送一个随机探测信号，这个随机探测信号只有BS自己知道，可表示为

P_BS＝e^jθ，θ～U(-π，π)

即随机相位θ在(-π，π)范围内以随机方式均匀产生，当然也可以利用其他特定规律产生。相应的，经下行信道后，UE接收到的信号R_UE0可表示为

R_UE0＝e^jθH_DL(t₁，j)+n_DL(t₁，j)

其中H_DL(t₁，j)表示下行信道在t₁时刻第j个子载波上的频域响应，n_DL(t₁，j)以及后面的n_UL(t₂，k)，n_UL(t₂，l)，u_UL(t₂，m)，n_DL(t₃，x)和n_DL(t₃，y)分别表示在相应时刻相应子载波上加性高斯白噪声。

接着，UE转发两个信号：接收信号R_UE0及其共轭

并发送自己的随机探测信号P_UE。同样，这个随机探测信号仅UE知道。UE发送的三个信号分别可表示为

R_UE0＝e^jθH_DL(t₁，j)+n_DL(t₁，j)

$R_{\mathrm{UE}0}^{*}=e^{-\mathrm{j\θ}}{H}_{\mathrm{DL}}^{*}(t_1,j)+n_{\mathrm{DL}}^{*}(t_1,j)$

需注意的是，这三个信号必须位于同一个资源块RB内，且它们的位置越近越好，这样它们对应频域位置上的信道频率响应将具有强相关性(差别更小)。

经上行信道UL后，在BS处接收到相应于上三个发射信号的接收信号分别为：

R_BS1＝e^jθH_DL(t₁，j)H_UL(t₂，k)+n_DL(t₁，j)H_UL(t₂，k)+n_UL(t₂，k)

$R_{\mathrm{BS}2}=e^{-\mathrm{j\θ}}{H}_{\mathrm{DL}}^{*}(t_1,j)H_{\mathrm{UL}}(t_2,l)+n_{\mathrm{DL}}^{*}(t_1,j)H_{\mathrm{UL}}(t_2,l)+n_{\mathrm{UL}}(t_2,l)$

其中H_UL(t₂，z)，z∈{k，l，m}表示上行信道在t₂时刻第z个子载波上的频域响应。

接下来，BS转发来自于UE的接收信号R_BS3及其共轭相应地经下行信道DL后UE端接收的信号为

其中H_DL(t₃，z)，z∈{x，y}表示下行信道在t₃时刻第z个子载波上的频域响应。

经过三步探测后，获得在BS处接收的信号R_BS1与R_BS2，在UE处接收的接收信号R_UE1与R_UE2，接下来对上述接收信号分别做如下处理：

UE用接收信号R_UE1除以接收信号R_UE2，同时除以自己发送的随机信号P_UE的平方，得：

BS用接收信号R_BS1除以接收信号R_BS2的共轭，得：

$H_{\mathrm{UL}}^{\mathrm{BS}}=\frac{R_{\mathrm{BS}1}}{R_{\mathrm{BS}2}^{*}}\≈\frac{H_{\mathrm{UL}}(t_2,k)}{H_{\mathrm{UL}}^{*}(t_2,l)}+W_{\mathrm{BS}}$

如果k，l，m足够靠近，那么H_UL(t₂，m)，H_UL(t₂，l)和H_UL(t₂，k)具有高度相关性，UE与BS分别对估计值做开方处理，得到归一化的上行信道状态信息估计值：

$\mathrm{UE}:{H^{\′}}_{\mathrm{UL}}^{\mathrm{UE}}=\mathrm{sqrt}\left(H_{\mathrm{UL}}^{\mathrm{UE}}\right)\≈\frac{H_{\mathrm{UL}}(t_2,m)}{\left|H_{\mathrm{UL}}(t_2,m)\right|}+Z_{\mathrm{UE}}$

$\mathrm{BS}:{H^{\′}}_{\mathrm{UL}}^{\mathrm{BS}}=\mathrm{sqrt}\left(H_{\mathrm{UL}}^{\mathrm{BS}}\right)\≈\frac{H_{\mathrm{UL}}(t_2,m)}{\left|H_{\mathrm{UL}}(t_2,m)\right|}+Z_{\mathrm{BS}}$

其中Z_UE和Z_BS表示估计误差。

而对于窃听者，其可窃听获得的信号为：

R_Eve0＝e^jθH_BS→Eve(t₁，j)+n_BS→Eve(t₁，j)

R_Eve1＝e^jθH_DL(t₁，j)H_UE→Eve(t₂，k)+n_DL(t₁，j)H_UE→Eve(t₂，k)+n_UE→Eve(t₂，k)

$R_{\mathrm{Eve}2}=e^{-\mathrm{j\θ}}{H}_{\mathrm{DL}}^{*}(t_1,j)H_{\mathrm{UE}\→\mathrm{Eve}}(t_2,l)+n_{\mathrm{DL}}^{*}(t_1,j)H_{\mathrm{UE}\→\mathrm{Eve}}(t_2,l)+n_{\mathrm{UE}\→\mathrm{Eve}}(t_2,l)$

其中H_BS→Eve(t₁，j)表示BS到窃听者之间链路的信道频域响应，相应可定义UE/BS到窃听者链路之间的信道频率响应。由于窃听者从获得的信号中无法估计e^jθ，从而无法获知UE至BS链路的信道频率响应，即上行信道信息H_UL(t₂，m)，因而UE和BS获得的上行信道状态信息对于窃听者是保密的。

在本发明的第二实施例中，为了降低噪声的干扰，在实现时同时发送了N个随机信号，且这N个随机信号均在同一个RB内。图4是在上行帧中发送随机信号的资源块使用示例，横坐标表示时间，纵坐标表示频率。图4给出了N＝9时，UE发送的三种信号的资源分配。这样是为了使获得的上行信道频率响应信息更接近，在量化时他们将有很大概率落入于同一个量化区间中。在UE和BS处分别计算得到的N个上行信道频率响应信息可表示为：

$\mathrm{UE}:H^{\mathrm{UE}}=[{H^{\′}}_{\mathrm{UL}-1}^{\mathrm{UE}},{H^{\′}}_{\mathrm{UL}-2}^{\mathrm{UE}},...,{H^{\′}}_{\mathrm{UL}-N}^{\mathrm{UE}}]$

$\mathrm{BS}:H^{\mathrm{BS}}=[{H^{\′}}_{\mathrm{UL}-1}^{\mathrm{BS}},{H^{\′}}_{\mathrm{UL}-2}^{\mathrm{BS}},...,{H^{\′}}_{\mathrm{UL}-N}^{\mathrm{BS}}]$

其中，黑体表示矢量。

需注意的是，以上仅是以一个RB作为安全资源块进行说明，实际中本发明可通过多个RB作为安全资源块在一定时间内产生足够长的密钥。

量化

这里仅针对一个RB中获得的信道信息进行阐述。首先UE和BS分别获取信道信息的实部和虚部：

$\mathrm{UE}:\left\{\begin{array}{c}{H}_r^{\mathrm{UE}}=\mathrm{real}\left(H^{\mathrm{UE}}\right)\\ H_i^{\mathrm{UE}}=\mathrm{imag}\left(H^{\mathrm{UE}}\right)\end{array}\right.$

$\mathrm{BS}:\left\{\begin{array}{c}{H}_r^{\mathrm{BS}}=\mathrm{real}\left(H^{\mathrm{BS}}\right)\\ H_i^{\mathrm{BS}}=\mathrm{imag}\left(H^{\mathrm{BS}}\right)\end{array}\right.$

然后，针对相同的规则进行量化，得到量化值。

在本申请的第三实施例中给出了一种量化器的示例，例如分别对所获取的信道信息的实部和虚部进行量化，具体地，分别统计在

和

的N个分量中大于等于第一阈值q₊以及小于等于第二阈值q_-的分量的个数，并根据所述个数进行量化，即量化函数可以表示为：

这样，UE和BS各可分别获得两个量化值

和

需注意的是量化方式不局限于本示例采取的方法，其它量化方式同样可行。例如，先对N个分量分别进行量化，而后取N个量化值中相同数最多的量化值作为最终的量化值；或者，从估计的信道信息中提取相位信息，然后对N个相位进行区间映射，选取落入个数最多的区间作为量化区间等等。

一致性协商

一致性协商是为了告诉对方是否利用当前RB产生的量化值来产生密钥。

在一个实施例中，在协商时，双方首先检查各自获得的量化值，如果实部与虚部的量化值均不为0，则发送一个可用指示信号(例如用“1”表示)给对方，否则发送不可用指示信号(例如用“0”表示)给对方。当UE和BS收到的信号均为可用指示信号时，则UE和BS利用各自的量化值产生密钥，否则双方丢弃各自的量化值。

由量化值到密钥的映射规则可以自行定义，只需要保证通信双方的映射规定一致即可。例如，表1给出了一种映射方式，实际应用中可采用其他映射方式。

表1密钥映射规则

量化值	1	-1
			映射的密钥	1	0

一般，在整个协商过程传输的是可用与不可用指示信号，窃听方无法从此信息中估计信道衰落幅值特征，因此并未泄露任何有用信息。

经一致性协商后，通信双方获得高度一致性的密钥，从而可用于数据加密实现安全通信。

需要说明的是，上述实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，如选择其他信道信息进行量化(例如可以是信道的相位、时延、角度等信息)、采用不同量化方式、选择不同的映射规则等，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，属于本发明专利的保护范围。

如图5所示，其对本申请的方法的安全性进行了仿真验证。图5是采用本发明方法后在合法者与窃听者处获得的密钥不一致率的仿真结果比较图。由图5可以看出，合法通信双方获得的密钥具有高度一致性，在信噪比超过18dB时不一致率低于10^-4，而窃听者获得的密钥不一致率在0.5左右，故可认为窃听者无法获知合法者的密钥。

由上述仿真结果可见，本专利提出的密钥产生方法不但可使通信双方获得高度一致的密钥，而且还可以使得密钥对窃听者保密。

本申请提出的在FDD系统中基于无线信道特征的一致性密钥生成方法，考虑了时延对信道强相关性的影响，利用一帧内时间间隔短、频率间隔短的上行链路信道信息，保证强相关性，适于高速车载环境的使用；其次，本申请考虑到了噪声对密钥一致性的影响，实际实现时可以利用多个信号来减少噪声干扰，加上一致性协商使得最终密钥的一致性有了保障；最后本发明可直接在现有的通信系统上执行，无需另行开辟一段时间，故对实时性要求高的业务同样适用。

最后，还需要说明的是，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、商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、商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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其主要思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，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申请的限制。

Claims (10)

1.一种频分双工系统中基于无线信道特征的密钥生成方法，包括：

步骤A，通信双方分别进行信道估计获取同一时刻上行链路的信道状态信息；

步骤B，分别从估计的信道状态信息中提取某一特征参数并量化；

步骤C，根据所述量化值，进行一致性协商；

步骤D，依据协商结果，根据量化值进行映射后得到一致性密钥。

2.如权利要求1所述的方法，其中步骤A具体为，所述通信双方通过发送各自产生的随机探测信号，并转发所接收到的对方的随机探测信号及其共轭来分别估计同一时刻上行链路的信道状态信息，其中各自发射的随机探测信号仅发送方自己知道。

3.如权利要求1所述的方法，在步骤B中所述特征参数为上行链路的信道频率响应的实部和虚部值信息。

4.如权利要求1所述的方法，在步骤C中，进行协商时发送指示量化值是可用或不可用的指示信号。

5.如权利要求2所述的方法，所述随机探测信号在独立于进行数据传输的数据资源块的安全资源块中进行传输，所述安全资源块为与承载业务数据的数据资源块之间具有足够频率间隔的资源块，以确保两种资源块上的信道状态信息不相关。

6.如权利要求2所述的方法，所述转发所接收到的对方的随机探测信号具体为，将所接收到的对方的随机探测信号以及所接收到的对方的随机探测信号的共轭信号进行转发；所述估计具体为，所述通信双方分别利用被对方转发回来的随机探测信号以及其共轭信号进行归一化的上行链路的信道状态信息估计。

7.如权利要求3所述的方法，在步骤C中，所述通信双方检查各自获得的量化值，如果实部与虚部的量化值均不为0，则发送一个可用指示信号给对方，否则发送不可用指示信号给对方。

8.如权利要求2-4任一所述的方法，在同一安全资源块中同时发送N个随机探测信号，并根据所述N个随机探测信号分别估计上行链路的信道状态信息，量化时同时考虑所获得的N个估计值以减少噪声对估计的影响，其中N＞1。

9.如权利要求5所述的方法，所述数据资源块与所述安全资源块的频率间隔大于信道相干带宽。

10.如权利要求1所述的方法，所述通信双方分别为用户设备与基站。

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