CN106658693A - 一种通信方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种通信方法及装置。一方面，本发明实施例通过获取所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率，然后，根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率，获得所述K个发送端的目标发送功率，进而，控制所述K个发送端分别以各自的目标发送功率与所述接收端进行通信。因此，本发明实施例提供的技术方案能够在一定程度上提高通信过程中信息传输的安全性。

Description

一种通信方法和装置

【技术领域】

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信方法和装置。

【背景技术】

无线通信设备的越发普及，极大地促进了人类社会信息化的深入发展。与传统的有线通信相比，便携性和可移动性是无线通信的显著特点。但是，随之而来的，由于无线信道的广播特性，也使得发送端与接收端之间的通信信号极易受到非法偷听端的偷听。理论上，只要在发送端的信号覆盖范围内，任何接收端都可以接收到发送端发送的信号，这为通信系统中信息传输的安全性带来了极大挑战。

现有技术中，为了提高通信系统中信息传输的安全性，一般是在发送端发送数据给接收端之前，对这些数据进行加密处理，然后，将加密后的数据发送给接收端；同样的，接收端接收到发送端发送的数据后，还需要对接收到的数据进行解密处理，才能利用接收到的数据执行后续操作。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有的通信方法中，非法偷听端依然能接收到发送端发送的数据，并且，只要非法偷听端掌握了发送端的加密方式，依然能够偷听到发送端发送的数据。也即，现有的通信方法仍然存在信息传输的安全性隐患。

【发明内容】

有鉴于此，本发明实施例提供了一种通信方法和装置，能够在一定程度上提高通信过程中信息传输的安全性。

一方面，本发明实施例提供了一种通信方法，应用于包括K个发送端和接收端的通信系统，其中，K为大于0的整数，所述方法执行于所述接收端上，包括：

获取所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率，获得所述K个发送端的目标发送功率；

控制所述K个发送端分别以各自的目标发送功率与所述接收端进行通信。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率，获得所述K个发送端的目标发送功率，包括：

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率，获得所述K个发送端的接收滤波；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的接收滤波，得到新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率，得到新的所述K个发送端的接收滤波；

根据新的所述K个发送端的接收滤波，获得新的所述K个发送端的波束成形向量；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、新的所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的接收滤波，得到新的所述K个发送端的发送功率；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的发送功率，再次得到新的所述K个发送端的接收滤波；

根据再次得到的新的所述K个发送端的接收滤波，再次获得新的所述K个发送端的波束成形向量；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、再次得到的新的所述K个发送端的波束成形向量和再次得到的新的所述K个发送端的接收滤波，再次得到新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率；

以此类推，直至最新得到的所述K个发送端的发送功率与上一次得到的所述K个发送端的发送功率满足指定条件，则将最新得到的所述K个发送端的发送功率作为所述K个发送端的目标发送功率。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率，获得所述K个发送端的接收滤波，包括：

利用以下公式得到所述接收滤波；

其中，w_j表示第j个发送端的接收滤波，c表示将w_j进行归一化处理的标量，且c>0，P_i表示第i个发送端的发送功率，V_i表示第i个发送端和所述接收端之间的信道参数矩阵，t_i为用于表示第i个发送端的波束成形向量的矩阵，H表示共轭转置，表示第j个发送端的噪声功率，I表示单位矩阵，V_j表示第j个发送端和所述接收端之间的信道参数矩阵，t_j为用于表示第j个发送端的波束成形向量的矩阵，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的接收滤波，得到新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率，包括：

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的接收滤波，得到所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第一增益参数；

根据所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第一增益参数，得到新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的接收滤波，得到所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第一增益参数，包括：

利用以下公式得到所述第一增益参数；

其中，e_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第j个第一增益参数，t_i表示第i个发送端的波束成形向量，V_i表示第i个发送端和所述接收端之间的信道参数矩阵，H表示共轭转置，w_j表示第j个发送端的接收滤波，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，根据所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第一增益参数，得到新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率，包括：

利用以下公式得到所述对偶发送端的发送功率；

其中，Q_i表示第i个发送端的对偶发送端的发送功率，e_i,i表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第i个第一增益参数，表示第i个发送端的噪声功率，Q_j表示第j个发送端的对偶发送端的发送功率，e_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第j个第一增益参数，γ_i为第i个发送端的信干噪比门限值，P_max,i表示第i个发送端的最大发送功率，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j，s.t.表示条件限定算符。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、新的所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的接收滤波，得到新的所述K个发送端的发送功率，包括：

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、新的所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的接收滤波，得到新的所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第二增益参数；

根据新的所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第二增益参数，得到新的所述K个发送端的发送功率。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的接收滤波，得到所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第二增益参数，包括：

利用以下公式得到所述第二增益参数；

f_i,j＝w_iV_jt_j

其中，f_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第j个增益参数,w_i表示第i个发送端的接收滤波，V_j表示第j个发送端和所述接收端之间的信道参数矩阵，t_j表示第j个发送端的波束成形向量，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，根据所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第二增益参数，得到新的所述K个发送端的发送功率，包括：

利用以下公式得到所述K个发送端的发送功率；

且P_i≤P_max,i

其中，P_i表示第i个发送端的发送功率，f_i,i表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第i个增益参数，表示第i个发送端的噪声功率，P_j表示第j个发送端的发送功率，f_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第j个增益参数，γ_i为第i个发送端的信干噪比门限值，P_max,i表示第i个发送端的最大发送功率，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j，s.t.表示受限制于。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方法还包括：

根据所述K个发送端的目标发送功率，生成并发送噪声信号。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，根据所述K个发送端的目标发送功率，生成并发送噪声信号，包括：

确定所述K个发送端中的目标发送端，所述目标发送端的天线数目大于K；

确定所述目标发送端发送信号的零空间；

根据所述目标发送端发送信号的零空间，生成噪声信号；

根据所述目标发送端的目标发送功率与所述目标发送端的最大发送功率，获得所述目标发送端的噪声功率，并以所述目标发送端的噪声功率发送所述噪声信号。

另一方面，本发明实施例提供了一种通信装置，应用于包括K个发送端和接收端的通信系统，其中，K为大于0的整数，所述装置位于所述接收端上，包括：

第一获取单元，用于获取所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率；

第二获取单元，用于根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率，获得所述K个发送端的目标发送功率；

通信单元，用于控制所述K个发送端分别以各自的目标发送功率与所述接收端进行通信。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第二获取单元，用于：

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率，获得所述K个发送端的接收滤波；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的接收滤波，得到新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率，得到新的所述K个发送端的接收滤波；

根据新的所述K个发送端的接收滤波，获得新的所述K个发送端的波束成形向量；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、新的所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的接收滤波，得到新的所述K个发送端的发送功率；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的发送功率，再次得到新的所述K个发送端的接收滤波；

根据再次得到的新的所述K个发送端的接收滤波，再次获得新的所述K个发送端的波束成形向量；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、再次得到的新的所述K个发送端的波束成形向量和再次得到的新的所述K个发送端的接收滤波，再次得到新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率；

以此类推，直至最新得到的所述K个发送端的发送功率与上一次得到的所述K个发送端的发送功率满足指定条件，则将最新得到的所述K个发送端的发送功率作为所述K个发送端的目标发送功率。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第二获取单元，具体用于：

利用以下公式得到所述接收滤波；

其中，w_j表示第j个发送端的接收滤波，c表示将w_j进行归一化处理的标量，且c>0，P_i表示第i个发送端的发送功率，V_i表示第i个发送端和所述接收端之间的信道参数矩阵，t_i为用于表示第i个发送端的波束成形向量的矩阵，H表示共轭转置，表示第j个发送端的噪声功率，I表示单位矩阵，V_j表示第j个发送端和所述接收端之间的信道参数矩阵，t_j为用于表示第j个发送端的波束成形向量的矩阵，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，其特征在于，所述第二获取单元，具体用于：

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的接收滤波，得到所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第一增益参数；

根据所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第一增益参数，得到新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第二获取单元，具体用于：

利用以下公式得到所述第一增益参数；

其中，e_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第j个第一增益参数，t_i表示第i个发送端的波束成形向量，V_i表示第i个发送端和所述接收端之间的信道参数矩阵，H表示共轭转置，w_j表示第j个发送端的接收滤波，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第二获取单元，具体用于：

利用以下公式得到所述对偶发送端的发送功率；

且Q_i≤P_max,i

其中，Q_i表示第i个发送端的对偶发送端的发送功率，e_i,i表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第i个第一增益参数，表示第i个发送端的噪声功率，Q_j表示第j个发送端的对偶发送端的发送功率，e_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第j个第一增益参数，γ_i为第i个发送端的信干噪比门限值，P_max,i表示第i个发送端的最大发送功率，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j，s.t.表示条件限定算符。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第二获取单元，具体用于：

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、新的所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的接收滤波，得到新的所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第二增益参数；

根据新的所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第二增益参数，得到新的所述K个发送端的发送功率。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第二获取单元，具体用于：

利用以下公式得到所述第二增益参数；

f_i,j＝w_iV_jt_j

其中，f_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第j个增益参数,w_i表示第i个发送端的接收滤波，V_j表示第j个发送端和所述接收端之间的信道参数矩阵，t_j表示第j个发送端的波束成形向量，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第二获取单元，具体用于：

利用以下公式得到所述K个发送端的发送功率；

且P_i≤P_max,i

其中，P_i表示第i个发送端的发送功率，f_i,i表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第i个增益参数，表示第i个发送端的噪声功率，P_j表示第j个发送端的发送功率，f_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第j个增益参数，γ_i为第i个发送端的信干噪比门限值，P_max,i表示第i个发送端的最大发送功率，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j，s.t.表示受限制于。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述装置还包括：

生成单元，用于根据所述K个发送端的目标发送功率，生成噪声信号；

发送单元，用于发送所述噪声信号。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，

所述生成单元，具体用于：

确定所述K个发送端中的目标发送端，所述目标发送端的天线数目大于K；

确定所述目标发送端发送信号的零空间；

根据所述目标发送端发送信号的零空间，生成噪声信号；

根据所述目标发送端的目标发送功率与所述目标发送端的最大发送功率，获得所述目标发送端的噪声功率；

所述发送单元，具体用于：

以所述目标发送端的噪声功率发送所述噪声信号。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：

本发明实施例通过获取所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率，然后，根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率，获得所述K个发送端的目标发送功率，进而，控制所述K个发送端分别以各自的目标发送功率与所述接收端进行通信。本发明实施例提供的通信方法，针对包含有多个发送端的通信系统，根据这些发送端各自对应的信道参数信息、波束成形向量和发送功率，确定每个发送端各自的目标发送功率，本发明实施例中得到的目标发送功率是在保证这个发送端能够与接收端进行正常通信的前提下，能够采用的最小的发送功率，如此，在保证发送端与接收端进行正常通信的前提下，尽可能的降低发送端的发送功率，从而，在发送端的发送信号覆盖范围内的非法偷听端接收到发送端发送的数据的概率降低，也就减小了被窃听到的概率，进而，提高了通信过程中信息传输的安全性；并且，本发明实施例中，只是对通信系统中发送端发送数据时的发送功率进行控制，实现方式简便可靠。因此，本发明实施例提供的技术方案能够在一定程度上提高通信过程中信息传输的安全性。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。

图1是本发明实施例中通信系统示意图；

图2是本发明实施例所提供的通信方法的流程示意图；

图3是本发明实施例中获取K个发送端的目标发送功率的流程示意图；

图4是本发明实施例中添加人工噪声的流程示意图；

图5是本发明实施例中接收端与非法偷听端的信干噪比对比示意图；

图6是本发明实施例所提供的通信装置的功能方块图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述增益参数，但这些增益参数不应限于这些术语。这些术语仅用来将增益参数彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一增益参数也可以被称为第二增益参数，类似地，第二增益参数也可以被称为第一增益参数。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

实施例一

本发明实施例给出一种通信方法，该方法应用于包括K个发送端和接收端的通信系统，其中，K为大于0的整数。

具体的，请参考图1，其为本发明实施例中通信系统示意图。如图1所示的通信系统中，包括K个发送端、1个接收端和1个非法偷听端。

具体的，如图1所示，K个发送端同时和接收端建立上行链路通信，非法偷听端同时偷听K个发送端发送的信号。假设所有的发送端和接收端都配备有多天线。并且，若K个发送端的天线数目分别为N_t1,N_t2,…,N_tK，并且存在如下关系：max[N_t1,N_t2,…,N_tK]>K，也就是，K个发送端中存在发送端的天线数目大于发送端数目的发送端。假设接收端的天线数目为N_R,非法偷听端的天线数目假设为N_e。一般的，为了实现空分复用，一般会有N_R≥K。

如图1所示，所有合法通信的收发双方的无线信道，均采用V进行标记，如第i个发送端和接收端之间的信道矩阵表示为V_i，在图1中采用实线进行表示。非法偷听端和接收端的信道矩阵采用G加以标记，其中，第i个用户和偷听者之间的信道矩阵表示为G_i，并在图1种采用虚线加以区别。箭头方向指示的方向为通信方向的上行链路。具体的，信道矩阵V_i和G_i的每一个元素，包含了对应的发送端与接收端天线之间的信道信息。

需要说明的是，如图1所示的通信系统仅为本发明实施例所能应用的通信系统的一种具体示意图，并不用以限制本申请。在实际应用过程中，通信系统中的接收端的数目为至少一个，通信系统中的非法偷听端的数目可以为0，或者1个，或者多个；本发明实施例对于通信系统中接收端和非法偷听端的具体数目不进行特别限定。

在一个具体的实现过程中，通信系统中的接收端可以为基站，发送端可以为终端。本发明实施例中所涉及的终端可以包括但不限于个人计算机(Personal Computer，PC)、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、无线手持设备、平板电脑(TabletComputer)、手机、MP3播放器、MP4播放器等。

具体的，本发明实施例提供通信方法执行于接收端上。

请参考图2，其为本发明实施例所提供的通信方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括以下步骤：

S201，获取K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和K个发送端的发送功率。

S202，根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和K个发送端的发送功率，获得K个发送端的目标发送功率。

S203，控制K个发送端分别以各自的目标发送功率与接收端进行通信。

需要说明的是，S201～S203的执行主体可以为通信装置，该装置可以位于接收端的应用，或者还可以为位于接收端的应用中的插件或软件开发工具包(SoftwareDevelopment Kit，SDK)等功能单元，本发明实施例对此不进行特别限定。可以理解的是，应用可以是安装在终端上的应用程序(nativeApp)，或者还可以是终端上的浏览器的一个网页程序(webApp)，本发明实施例对此不进行限定。

本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本发明实施例通过获取K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和K个发送端的发送功率，然后，根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和K个发送端的发送功率，获得K个发送端的目标发送功率，进而，控制K个发送端分别以各自的目标发送功率与接收端进行通信。本发明实施例提供的通信方法，针对包含有多个发送端的通信系统，根据这些发送端各自对应的信道参数信息、波束成形向量和发送功率，确定每个发送端各自的目标发送功率，本发明实施例中得到的目标发送功率是在保证这个发送端能够与接收端进行正常通信的前提下，能够采用的最小的发送功率，如此，在保证发送端与接收端进行正常通信的前提下，尽可能的降低发送端的发送功率，从而，在发送端的发送信号覆盖范围内的非法偷听端接收到发送端发送的数据的概率降低，也就减小了被窃听到的概率，进而，提高了通信过程中信息传输的安全性；并且，本发明实施例中，只是对通信系统中发送端发送数据时的发送功率进行控制，实现方式简便可靠。因此，本发明实施例提供的技术方案能够在一定程度上提高通信过程中信息传输的安全性。

实施例二

基于上述实施例一所提供的通信方法，本发明实施例对S201中获取K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和K个发送端的发送功率的方法进行具体描述。

该步骤包括三个方面的内容，以下，对于接收端获取这些信息的实现方式分别进行说明。

具体的，接收端获取上述三种信息的实现方式可以有多种，为了具体说明本方案，以下，以获取一个发送端对应的三种信息的实现过程为例进行具体说明。可以理解的是，获取K个发送端对应的三种信息的实现过程与获取一个发送端对应的三种信息的实现过程类似，本发明实施例对此不再进行赘述。

第一方面，获取发送端与接收端之间的信道参数信息。

在一个具体的实现过程中，可以在发送端预设训练信号，当需要进行通信时，或满足其他触发条件时，就将这个预设的训练信号发送给接收端，如此，接收端可以根据接收到的训练信号，进行发送端与接收端之间的信道参数的估计。

本发明实施例中，对于训练信号的具体内容不进行特别限定，对于触发发送端发送这个训练信号的触发条件也不进行特别限定。

或者，在另一个具体的实现过程中，也可以由发送端对发送端与接收端之间的信道参数进行估计，这时，接收端只需要获取发送端估计得到的结果，就可以获得发送端与接收端之间的信道参数信息。

需要说明的是，此时获取到的发送端与接收端之间的信道参数信息是固定的，在后续步骤中，假设该信息不再变化。

第二方面，获取发送端的波束成形向量。

获取发送端的波束成形向量时，存在以下两种情况：

第一种，接收端在一开始获取到的波束成形向量为初始化的波束成形向量。

这个初始化的波束成形向量，可以由发送端进行任意初始化，之后，接收端直接获取发送端任意初始化后得到的初始化的波束成形向量即可。

第二种，接收端在后续获取发送端的目标发送功率时，涉及对发送端的波束成形向量的更新，此时，可以利用以下公式，得到发送端的波束成形向量：

其中，t_j表示第j个发送端的波束成形向量，c表示将w_j进行归一化处理的标量，且c>0，Q_i表示第i个发送端的对偶发送端的发送功率，V_j表示第j个发送端和接收端之间的信道参数矩阵，w_i表示第i个发送端的接收滤波，H表示共轭转置，表示第j个发送端的噪声功率，I表示单位矩阵，w_j表示第j个发送端的接收滤波，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j。

第三方面，获取发送端的发送功率。

需要说明的是，接收端在第一次获取发送端的发送功率时，获取的是发送端的最大发送功率。

需要说明的是，本发明实施例中，以上获取三种信息的实现方式仅用以说明接收端如何获取这些信息，在实际应用过程中，也可以有其他的实现方式，因此，上述实现方式并不用以限制本申请。

本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本发明实施例提供的通信方法，针对包含有多个发送端的通信系统，根据这些发送端各自对应的信道参数信息、波束成形向量和发送功率，确定每个发送端各自的目标发送功率，本发明实施例中得到的目标发送功率是在保证这个发送端能够与接收端进行正常通信的前提下，能够采用的最小的发送功率，如此，在保证发送端与接收端进行正常通信的前提下，尽可能的降低发送端的发送功率，从而，在发送端的发送信号覆盖范围内的非法偷听端接收到发送端发送的数据的概率降低，也就减小了被窃听到的概率，进而，提高了通信过程中信息传输的安全性；并且，本发明实施例中，只是对通信系统中发送端发送数据时的发送功率进行控制，实现方式简便可靠。因此，本发明实施例提供的技术方案能够在一定程度上提高通信过程中信息传输的安全性。

实施例三

基于上述实施例一所提供的通信方法，本发明实施例对S202中“根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和K个发送端的发送功率，获得K个发送端的目标发送功率”的方法进行具体描述。

具体的，请参考图3，其为本发明实施例中获取K个发送端的目标发送功率的流程示意图，如图3所示，该方法包括以下步骤：

S301，根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和K个发送端的发送功率，获得K个发送端的接收滤波。

S302，根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和K个发送端的接收滤波，得到新的K个发送端的对偶发送端的发送功率。

S303，根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和新的K个发送端的对偶发送端的发送功率，得到新的K个发送端的接收滤波。

S304，根据新的K个发送端的接收滤波，获得新的K个发送端的波束成形向量。

S305，根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、新的K个发送端的波束成形向量和新的K个发送端的接收滤波，得到新的K个发送端的发送功率。

S306，根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和新的K个发送端的发送功率，再次得到新的K个发送端的接收滤波。

S307，根据再次得到的新的K个发送端的接收滤波，再次获得新的K个发送端的波束成形向量。

S308，根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、再次得到的新的K个发送端的波束成形向量和再次得到的新的K个发送端的接收滤波，再次得到新的K个发送端的对偶发送端的发送功率。

S309，以此类推，直至最新得到的K个发送端的发送功率与上一次得到的K个发送端的发送功率满足指定条件，则将最新得到的K个发送端的发送功率作为K个发送端的目标发送功率。

需要说明的是，本发明实施例中，S309步骤中的判断过程可以在S305步骤后即可执行，此时，若在S305步骤中得到的K个发送端的发送功率与上一次得到的K个发送端的发送功率满足指定条件，将最新得到的K个发送端的发送功率作为K个发送端的目标发送功率，该获取过程结束，此时，后续的S306～S308可以不再执行，或者，也可以继续执行，本发明实施例对此不进行特别限定。

另外，若在S305步骤中得到的K个发送端的发送功率与上一次得到的K个发送端的发送功率不满足指定条件，则继续执行S306～S308，直至获取到满足指定条件的K个发送端的发送功率，该获取过程结束。

本发明实施例对于S309中的指定条件不进行特别限定。具体的，可以预设该指定条件为：最新得到的K个发送端的发送功率收敛。

在一个具体的实现过程中，判断最新得到的K个发送端的发送功率是否收敛，可以通过判断最新得到的K个发送端的发送功率与上一次得到的K个发送端的发送功率之间，分别获取K个发送端各自对应的发送功率之间的差值，然后，将获取到的K个差值进行加和，若这个加和小于预设的收敛阈值，则认为最新得到的K个发送端的发送功率收敛；反之，则认为最新得到的K个发送端的发送功率不收敛。

以下，对于本发明实施例中上述各步骤的实现方式分别进行说明。

针对S301，本发明实施例中，是利用实施例二中的方式获取到这三种信息，然后，利用K个发送端的初始化的波束成形向量和K个发送端的最大发送功率，获得K个发送端的初始化的接收滤波。

获得K个发送端的接收滤波的方式，可以按照最小均方误差(minimum meansquareerror estimation，MMSE)准则进行求解。

例如，在一个具体的实现过程中，可以利用以下公式，得到K个发送端的接收滤波：

其中，w_j表示第j个发送端的接收滤波，c表示将w_j进行归一化处理的标量，且c>0，P_i表示第i个发送端的发送功率，V_i表示第i个发送端和接收端之间的信道参数矩阵，t_i为用于表示第i个发送端的波束成形向量的矩阵，H表示共轭转置，表示第j个发送端的噪声功率，I表示单位矩阵，V_j表示第j个发送端和接收端之间的信道参数矩阵，t_j为用于表示第j个发送端的波束成形向量的矩阵，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j。

针对S302，该步骤是为了获得新的K个发送端的对偶发送端的发送功率，该步骤，可以包括以下两个小步骤：

步骤1，根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和K个发送端的接收滤波，得到K个发送端信道分别与接收端信道的第一增益参数。

在一个具体的实现过程中，可以利用以下公式，获得第一增益参数：

其中，e_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在接收端的第j个第一增益参数，t_i表示第i个发送端的波束成形向量，V_i表示第i个发送端和接收端之间的信道参数矩阵，H表示共轭转置，w_j表示第j个发送端的接收滤波，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K。

步骤2，根据K个发送端信道分别与接收端信道的第一增益参数，得到新的K个发送端的对偶发送端的发送功率。

具体的，为了更好的利用多天线通信的性质，通信系统中的收发双方需要对天线的发射参数进行优化，即在发送端进行波束成形，在接收端进行滤波，使得对应的发送端的数据流的信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)/服务质量大于给定的要求值。信干噪比，相比于信噪比，是在多用户系统中衡量系统接收信号优劣的一个指标。一般而言，信干噪比越大，说明有用信号越多，信号越好。

因此，本发明实施例中，需要得到的新的K个发送端的对偶发送端的发送功率达到的信干噪比需要满足：

其中，Q_i表示第i个发送端的对偶发送端(当前接收端)的发送功率，表示第i个发送端的对偶发送端(当前接收端)的信干噪比，其中，dl表示接收端至发送端的下行链路，γ_i为第i个发送端的信干噪比门限值，s.t.表示条件限定算符。

具体的，信干噪比又满足以下公式：

其中，Q_i表示第i个发送端的对偶发送端的发送功率，e_i,i表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在接收端的第i个第一增益参数，表示第i个发送端的噪声功率，Q_j表示第j个发送端的对偶发送端的发送功率，e_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在接收端的第j个第一增益参数，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j。

并且，需要说明的是，得到的新的第i个发送端的对偶发送端的发送功率Q_i不能超过该发送端的最大发送功率P_max,i，因此，获取新的K个发送端的对偶发送端的发送功率时，还需要满足：

Q_i≤P_max,i

因此，在一个具体的实现过程中，可以利用以下公式，获取新的K个发送端的对偶发送端的发送功率：

且Q_i≤P_max,i

其中，Q_i表示第i个发送端的对偶发送端的发送功率，e_i,i表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在接收端的第i个第一增益参数，表示第i个发送端的噪声功率，Q_j表示第j个发送端的对偶发送端的发送功率，e_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在接收端的第j个第一增益参数，γ_i为第i个发送端的信干噪比门限值，P_max,i表示第i个发送端的最大发送功率，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j，s.t.表示条件限定算符。

本发明实施例对于求解上述公式的过程及方式不进行特别限定。

为了更具体的说明本方案，本发明实施例给出一种求解方式：将上述公式进行变形，可以得到简化的第一目标公式，然后，针对简化后的第一目标公式，可以直接采用简单的凸优化算法进行求解。其中，简化后的第一目标公式可以表示为：

arg min{m}s.t.Q_i≤m且且Q_i≤P_max,i

其中，arg min{m}＝[Q₁,Q₂,…,Q_K]，且m＝1,2,…,K。

在S302步骤中，本发明实施例利用了信道的对偶性，利用获取到的信息，更新K个发送端的对偶发送端的发送功率。

基于对K个发送端的对偶发送端的发送功率的更新，还需要根据更新后的K个发送端的对偶发送端的发送功率，更新接收端的接收滤波，也即，S303步骤中的操作。

在S303步骤中，接收端更新接收滤波的实现方式与S301类似，只是需要利用更新后的K个发送端的对偶发送端的发送功率代替发送端的发送功率，带入上公式，即可得到新的K个发送端的接收滤波。

之后，在S304步骤中，接收端还需要对初始化的波束成形向量进行更新，该实现过程可以参考实施例二中获取新的波束成形向量中的第二种实现方式，在此不再进行赘述。

基于对接收滤波和发送端的波束成形向量的更新，接收端可以利用更新后的接收滤波和波束成形向量，实现对K个发送端的发送功率的更新。

具体的，在S305中，该步骤是为了获得新的K个发送端的发送功率，该步骤，可以包括以下两个小步骤：

步骤1，根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、新的K个发送端的波束成形向量和新的K个发送端的接收滤波，得到新的K个发送端信道分别与接收端信道的第二增益参数。

在一个具体的实现过程中，可以利用以下公式，获得第二增益参数：

f_i,j＝w_iV_jt_j

其中，f_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在接收端的第j个增益参数,w_i表示第i个发送端的接收滤波，V_j表示第j个发送端和接收端之间的信道参数矩阵，t_j表示第j个发送端的波束成形向量，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K。

步骤2，根据新的K个发送端信道分别与接收端信道的第二增益参数，得到新的K个发送端的发送功率。

此时，要得到的新的K个发送端的发送功率达到的信干噪比需要满足：

其中，Q_i表示第i个发送端的对偶发送端(当前接收端)的发送功率，表示第i个发送端的的信干噪比，其中，up表示发送端至接收端的上行链路，γ_i为第i个发送端的信干噪比门限值，s.t.表示条件限定算符。

具体的，信干噪比又满足以下公式：

其中，P_i表示第i个发送端的发送功率，f_i,i表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在接收端的第i个增益参数，表示第i个发送端的噪声功率，P_j表示第j个发送端的发送功率，f_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在接收端的第j个增益参数，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j。

并且，需要说明的是，得到的新的第i个发送端的发送功率P_i不能超过该发送端的最大发送功率P_max,i，因此，获取新的K个发送端的发送功率时，还需要满足：

P_i≤P_max,i

因此，在一个具体的实现过程中，可以利用以下公式，获取新的K个发送端的发送功率：

且P_i≤P_max,i

其中，P_i表示第i个发送端的发送功率，f_i,i表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在接收端的第i个增益参数，表示第i个发送端的噪声功率，P_j表示第j个发送端的发送功率，f_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在接收端的第j个增益参数，γ_i为第i个发送端的信干噪比门限值，P_max,i表示第i个发送端的最大发送功率，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j，s.t.表示受限制于。

本发明实施例对于求解上述公式的过程及方式不进行特别限定。

为了更具体的说明本方案，本发明实施例给出一种求解方式：将上述公式进行变形，可以得到简化的第二目标公式，然后，针对简化后的第二目标公式，可以直接采用简单的凸优化算法进行求解。其中，简化后的第二目标公式可以表示为：

arg min{n}s.t.P_i≤n且且P_i≤P_max,i

其中，arg min{n}＝[P₁,P₂,…,P_K]，且n＝1,2,…,K。

需要说明的是，本发明实施例中，S302中获取新的K个发送端的对偶发送端的发送功率与S305中获取新的K个发送端的发送功率的过程中，涉及到第i个发送端的信干噪比门限值γ_i，针对于同一个发送端(例如，第i个发送端)，这个信干噪比门限值(γ_i)是固定的，因此，在S302和S305步骤中出现的γ_i是相同的。

需要说明的是，当第一次执行S305时，可以顺序的向下执行S306；当第二次之后每次重复执行S305时，则需要在S305得到新的K个发送端的发送功率后，判断最新得到的K个发送端的发送功率是否满足指定条件，并根据判断结果，选择对应的处理方式。

之后，最新得到的K个发送端的发送功率不收敛，则继续执行S306，此时，在S306中更新接收滤波的实现方式与S301类似，不再进行赘述。

之后的S307步骤，更新波束成形向量的实现方式，与前文一致，也不再进行赘述。

之后，重复执行的S308与S302类似，之后，循环执行S302～S308之间的步骤，直至得到满足S309中的指定条件的K个发送端的发送功率，该获取过程结束，并将最新得到的K个发送端的发送功率作为K个发送端的目标发送功率。

本发明实施例中给出的获取K个发送端的目标发送功率的实现方式，是综合考虑了多个发送端的保密性能的公平性原则，利用的上述迭代算法具有快速收敛的特性，仿真实验表明，若收敛阈值取0.0001，K个发送端的信干噪比门限值均取为10，那么，一般在不超过10次迭代即可实现收敛。因此，利用本发明实施例提供的方案进行发送端的目标发送功率的获取过程，计算复杂度较低，实现方式简便快捷。

具体的，本发明实施例中，在获取到K个发送端的目标发送功率，之后，就可以控制各发送端以各自对应的目标发送功率与接收端进行通信。

具体的，为了进一步保证发送端与接收端之间进行数据通信时的安全性，本发明实施例中，还可以根据K个发送端的目标发送功率，生成并发送噪声信号。

具体的，可以利用发送端的剩余能量和多天线自由度在合法接受端的零空间中加入人工噪声，进一步恶化非法偷听端的接收性能。

为此，请参考图4，其为本发明实施例中添加人工噪声的流程示意图。如图4所示，该过程包括以下步骤：

S401，确定K个发送端中的目标发送端。

其中，目标发送端的天线数目大于K。

具体的，本发明实施中，添加人工噪声的前提是，不干扰发送端与接收端的正常通信，因此，是采用发送端的剩余能量产生人工噪声来对非法偷听端进行干扰。为此，需要保证发送端有多余的零空间来容纳人工噪声信号。为此，目标发送端需要满足：目标发送端的天线数目大于发送端的数目。为此，首先筛选出所有发送天线N_t>K的发送端作为目标发送端。可以理解的是，本发明实施例中，对于目标发送端的数目不进行特别限定。

S402，确定目标发送端发送信号的零空间。

在确定了目标发送端之后，就需要进一步确定这些目标发送端中每个目标发送端的零空间。假设接收端滤波器按照矩阵形式表示为：W＝[w₁,w₂,…,w_K]，那么，第i个发送端的零空间就可以表示为：其中，null表示求解零空间的操作。

S403，根据目标发送端发送信号的零空间，生成噪声信号。

在一个具体的实现过程中，生成噪声信号时，可以利用零空间的基，线性组合即可得到发送端的人工噪声信号。

S404，根据目标发送端的目标发送功率与目标发送端的最大发送功率，获得目标发送端的噪声功率，并以目标发送端的噪声功率发送噪声信号。

具体的，对于第i个目标发送端而言，该目标发送端的噪声功率为：P_max,i-P_i，其中，i的取值范围在1……K之间。

本发明实施例中，除了采用功率控制的方法增强收发双发之间进行通信数据的安全传输外，还可以通过添加人工噪声的方法，来进一步实现提升物理层安全性能。虽然发送端的发送功率一般较小，但是，在其拥有较高自由度的情况下，只要满足发送的人工噪声能量大于发送数据信号的能量，那么，非法偷听端的通信质量将会显著下降。

为了具体说明本发明实施例提供的通信方法能够达到的技术效果，本发明实施例将接收端与非法偷听端的信干噪比进行对比，得到如图5所示的对比示意图。

请参考图5，其为本发明实施例中接收端与非法偷听端的信干噪比对比示意图。如图5所示，曲线1为通信系统中的接收端的信干噪比随发送端的可用能量变化得到的曲线；曲线2为非法接收端的信干噪比随发送端的可用能量变化得到的曲线；曲线3为加入人工噪声后，非法接收端的信干噪比随发送端的可用能量变化得到的曲线。

如图5所示，在发送端的可用能量变化的全范围内，曲线2的信干噪比都大于曲线3的信干噪比，也即，通信系统中的接收端的信干噪比明显大于非法偷听端的信干噪比。也就是说，使用本发明实施例所提供的通信方法，可以降低非法偷听端的信干噪比，也就是，降低了非法偷听端偷听到发送端传输的数据的可能性，进而，提高了通信系统中数据传输的安全性。

另一方面，在加入人工噪声后，曲线3中的信干噪比有大幅的降低，这说明，在接入人工噪声后，非法偷听端能够偷听通信系统中发送端发送的数据的概率大大降低，对于提高通信过程中信息传输的安全性有较大帮助。

本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本发明实施例提供的通信方法，针对包含有多个发送端的通信系统，根据这些发送端各自对应的信道参数信息、波束成形向量和发送功率，确定每个发送端各自的目标发送功率，本发明实施例中得到的目标发送功率是在保证这个发送端能够与接收端进行正常通信的前提下，能够采用的最小的发送功率，如此，在保证发送端与接收端进行正常通信的前提下，尽可能的降低发送端的发送功率，从而，在发送端的发送信号覆盖范围内的非法偷听端接收到发送端发送的数据的概率降低，也就减小了被窃听到的概率，进而，提高了通信过程中信息传输的安全性；并且，本发明实施例中，只是对通信系统中发送端发送数据时的发送功率进行控制，实现方式简便可靠。因此，本发明实施例提供的技术方案能够在一定程度上提高通信过程中信息传输的安全性。

实施例四

基于上述实施例一所提供的通信方法，本发明实施例进一步给出实现上述方法实施例中各步骤及方法的装置实施例。

本发明实施例给出一种通信装置，应用于包括K个发送端和接收端的通信系统，其中，K为大于0的整数，并且，该通信装置位于接收端上。

请参考图6，其为本发明实施例所提供的通信装置的功能方块图。如图6所示，该装置包括：

第一获取单元61，用于获取K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和K个发送端的发送功率；

第二获取单元62，用于根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和K个发送端的发送功率，获得K个发送端的目标发送功率；

通信单元63，用于控制K个发送端分别以各自的目标发送功率与接收端进行通信。

具体的，第二获取单元62，用于：

根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和K个发送端的发送功率，获得K个发送端的接收滤波；

根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和K个发送端的接收滤波，得到新的K个发送端的对偶发送端的发送功率；

根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和新的K个发送端的对偶发送端的发送功率，得到新的K个发送端的接收滤波；

根据新的K个发送端的接收滤波，获得新的K个发送端的波束成形向量；

根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、新的K个发送端的波束成形向量和新的K个发送端的接收滤波，得到新的K个发送端的发送功率；

根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和新的K个发送端的发送功率，再次得到新的K个发送端的接收滤波；

根据再次得到的新的K个发送端的接收滤波，再次获得新的K个发送端的波束成形向量；

根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、再次得到的新的K个发送端的波束成形向量和再次得到的新的K个发送端的接收滤波，再次得到新的K个发送端的对偶发送端的发送功率；

以此类推，直至最新得到的K个发送端的发送功率与上一次得到的K个发送端的发送功率满足指定条件，则将最新得到的K个发送端的发送功率作为K个发送端的目标发送功率。

在一个具体的实现过程中，第二获取单元62，具体用于：

利用以下公式得到接收滤波；

其中，w_j表示第j个发送端的接收滤波，c表示将w_j进行归一化处理的标量，且c>0，P_i表示第i个发送端的发送功率，V_i表示第i个发送端和接收端之间的信道参数矩阵，t_i为用于表示第i个发送端的波束成形向量的矩阵，H表示共轭转置，表示第j个发送端的噪声功率，I表示单位矩阵，V_j表示第j个发送端和接收端之间的信道参数矩阵，t_j为用于表示第j个发送端的波束成形向量的矩阵，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j。

在一个具体的实现过程中，第二获取单元62，具体用于：

根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、K个发送端的波束成形向量和K个发送端的接收滤波，得到K个发送端信道分别与接收端信道的第一增益参数；

根据K个发送端信道分别与接收端信道的第一增益参数，得到新的K个发送端的对偶发送端的发送功率。

其中，第二获取单元62，具体用于：

利用以下公式得到第一增益参数；

其中，e_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在接收端的第j个第一增益参数，t_i表示第i个发送端的波束成形向量，V_i表示第i个发送端和接收端之间的信道参数矩阵，H表示共轭转置，w_j表示第j个发送端的接收滤波，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K。

其中，第二获取单元62，具体用于：

利用以下公式得到对偶发送端的发送功率；

且Q_i≤P_max,i

其中，Q_i表示第i个发送端的对偶发送端的发送功率，e_i,i表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在接收端的第i个第一增益参数，表示第i个发送端的噪声功率，Q_j表示第j个发送端的对偶发送端的发送功率，e_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在接收端的第j个第一增益参数，γ_i为第i个发送端的信干噪比门限值，P_max,i表示第i个发送端的最大发送功率，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j，s.t.表示条件限定算符。

在一个具体的实现过程中，第二获取单元62，具体用于：

根据K个发送端与接收端之间的信道参数信息、新的K个发送端的波束成形向量和新的K个发送端的接收滤波，得到新的K个发送端信道分别与接收端信道的第二增益参数；

根据新的K个发送端信道分别与接收端信道的第二增益参数，得到新的K个发送端的发送功率。

其中，第二获取单元62，具体用于：

利用以下公式得到第二增益参数；

f_i,j＝w_iV_jt_j

其中，f_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在接收端的第j个增益参数,w_i表示第i个发送端的接收滤波，V_j表示第j个发送端和接收端之间的信道参数矩阵，t_j表示第j个发送端的波束成形向量，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K。

其中，第二获取单元62，具体用于：

利用以下公式得到K个发送端的发送功率；

且P_i≤P_max,i

其中，P_i表示第i个发送端的发送功率，f_i,i表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在接收端的第i个增益参数，表示第i个发送端的噪声功率，P_j表示第j个发送端的发送功率，f_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在接收端的第j个增益参数，γ_i为第i个发送端的信干噪比门限值，P_max,i表示第i个发送端的最大发送功率，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j，s.t.表示受限制于。

具体的，本发明实施例中，该装置还包括：

生成单元64，用于根据K个发送端的目标发送功率，生成噪声信号；

发送单元65，用于发送噪声信号。

在一个具体的实现过程中，生成单元64，具体用于：

确定K个发送端中的目标发送端，目标发送端的天线数目大于K；

确定目标发送端发送信号的零空间；

根据目标发送端发送信号的零空间，生成噪声信号；

根据目标发送端的目标发送功率与目标发送端的最大发送功率，获得目标发送端的噪声功率；

发送单元65，具体用于：

以目标发送端的噪声功率发送噪声信号。

由于本实施例中的各单元能够执行图2所示的方法，本实施例未详细描述的部分，可参考对图2的相关说明。

本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本发明实施例提供的通信方法，针对包含有多个发送端的通信系统，根据这些发送端各自对应的信道参数信息、波束成形向量和发送功率，确定每个发送端各自的目标发送功率，本发明实施例中得到的目标发送功率是在保证这个发送端能够与接收端进行正常通信的前提下，能够采用的最小的发送功率，如此，在保证发送端与接收端进行正常通信的前提下，尽可能的降低发送端的发送功率，从而，在发送端的发送信号覆盖范围内的非法偷听端接收到发送端发送的数据的概率降低，也就减小了被窃听到的概率，进而，提高了通信过程中信息传输的安全性；并且，本发明实施例中，只是对通信系统中发送端发送数据时的发送功率进行控制，实现方式简便可靠。因此，本发明实施例提供的技术方案能够在一定程度上提高通信过程中信息传输的安全性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)或处理器(Processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (22)

1.一种通信方法，其特征在于，应用于包括K个发送端和接收端的通信系统，其中，K为大于0的整数，所述方法执行于所述接收端上，包括：

获取所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率，获得所述K个发送端的目标发送功率；

控制所述K个发送端分别以各自的目标发送功率与所述接收端进行通信。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率，获得所述K个发送端的目标发送功率，包括：

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率，获得所述K个发送端的接收滤波；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的接收滤波，得到新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率，得到新的所述K个发送端的接收滤波；

根据新的所述K个发送端的接收滤波，获得新的所述K个发送端的波束成形向量；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、新的所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的接收滤波，得到新的所述K个发送端的发送功率；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的发送功率，再次得到新的所述K个发送端的接收滤波；

根据再次得到的新的所述K个发送端的接收滤波，再次获得新的所述K个发送端的波束成形向量；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、再次得到的新的所述K个发送端的波束成形向量和再次得到的新的所述K个发送端的接收滤波，再次得到新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率；

以此类推，直至最新得到的所述K个发送端的发送功率与上一次得到的所述K个发送端的发送功率满足指定条件，则将最新得到的所述K个发送端的发送功率作为所述K个发送端的目标发送功率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率，获得所述K个发送端的接收滤波，包括：

利用以下公式得到所述接收滤波；

$w_j=c{(\underset{i\≠j}{\Σ}{P}_i{V}_i{t}_i{t}_i^H{V}_i^H+{\mathrm{\σ}}_j^{2}I)}^{-1}{V}_j{t}_j$

其中，w_j表示第j个发送端的接收滤波，c表示将w_j进行归一化处理的标量，且c>0，P_i表示第i个发送端的发送功率，V_i表示第i个发送端和所述接收端之间的信道参数矩阵，t_i为用于表示第i个发送端的波束成形向量的矩阵，H表示共轭转置，表示第j个发送端的噪声功率，I表示单位矩阵，V_j表示第j个发送端和所述接收端之间的信道参数矩阵，t_j为用于表示第j个发送端的波束成形向量的矩阵，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的接收滤波，得到新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率，包括：

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的接收滤波，得到所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第一增益参数；

根据所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第一增益参数，得到新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的接收滤波，得到所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第一增益参数，包括：

利用以下公式得到所述第一增益参数；

e_i,j＝t_iV_i ^Hw_j

其中，e_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第j个第一增益参数，t_i表示第i个发送端的波束成形向量，V_i表示第i个发送端和所述接收端之间的信道参数矩阵，H表示共轭转置，w_j表示第j个发送端的接收滤波，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第一增益参数，得到新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率，包括：

利用以下公式得到所述对偶发送端的发送功率；

且Q_i≤P_max，i

其中，Q_i表示第i个发送端的对偶发送端的发送功率，e_i,i表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第i个第一增益参数，表示第i个发送端的噪声功率，Q_j表示第j个发送端的对偶发送端的发送功率，e_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第j个第一增益参数，γ_i为第i个发送端的信干噪比门限值，P_max,i表示第i个发送端的最大发送功率，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j，s.t.表示条件限定算符。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、新的所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的接收滤波，得到新的所述K个发送端的发送功率，包括：

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、新的所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的接收滤波，得到新的所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第二增益参数；

根据新的所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第二增益参数，得到新的所述K个发送端的发送功率。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的接收滤波，得到所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第二增益参数，包括：

利用以下公式得到所述第二增益参数；

f_i,j＝w_iV_jt_j

其中，f_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第j个增益参数,w_i表示第i个发送端的接收滤波，V_j表示第j个发送端和所述接收端之间的信道参数矩阵，t_j表示第j个发送端的波束成形向量，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第二增益参数，得到新的所述K个发送端的发送功率，包括：

利用以下公式得到所述K个发送端的发送功率；

且P_i≤P_max，i

其中，P_i表示第i个发送端的发送功率，f_i,i表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第i个增益参数，表示第i个发送端的噪声功率，P_j表示第j个发送端的发送功率，f_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第j个增益参数，γ_i为第i个发送端的信干噪比门限值，P_max,i表示第i个发送端的最大发送功率，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j，s.t.表示受限制于。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述K个发送端的目标发送功率，生成并发送噪声信号。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所述K个发送端的目标发送功率，生成并发送噪声信号，包括：

确定所述K个发送端中的目标发送端，所述目标发送端的天线数目大于K；

确定所述目标发送端发送信号的零空间；

根据所述目标发送端发送信号的零空间，生成噪声信号；

根据所述目标发送端的目标发送功率与所述目标发送端的最大发送功率，获得所述目标发送端的噪声功率，并以所述目标发送端的噪声功率发送所述噪声信号。

12.一种通信装置，其特征在于，应用于包括K个发送端和接收端的通信系统，其中，K为大于0的整数，所述装置位于所述接收端上，包括：

第一获取单元，用于获取所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率；

第二获取单元，用于根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率，获得所述K个发送端的目标发送功率；

通信单元，用于控制所述K个发送端分别以各自的目标发送功率与所述接收端进行通信。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第二获取单元，用于：

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的发送功率，获得所述K个发送端的接收滤波；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的接收滤波，得到新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率，得到新的所述K个发送端的接收滤波；

根据新的所述K个发送端的接收滤波，获得新的所述K个发送端的波束成形向量；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、新的所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的接收滤波，得到新的所述K个发送端的发送功率；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的发送功率，再次得到新的所述K个发送端的接收滤波；

根据再次得到的新的所述K个发送端的接收滤波，再次获得新的所述K个发送端的波束成形向量；

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、再次得到的新的所述K个发送端的波束成形向量和再次得到的新的所述K个发送端的接收滤波，再次得到新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率；

以此类推，直至最新得到的所述K个发送端的发送功率与上一次得到的所述K个发送端的发送功率满足指定条件，则将最新得到的所述K个发送端的发送功率作为所述K个发送端的目标发送功率。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第二获取单元，具体用于：

利用以下公式得到所述接收滤波；

$w_j=c{(\underset{i\≠j}{\Σ}{P}_i{V}_i{t}_i{t}_i^H{V}_i^H+{\mathrm{\σ}}_j^{2}I)}^{-1}{V}_j{t}_j$

其中，w_j表示第j个发送端的接收滤波，c表示将w_j进行归一化处理的标量，且c>0，P_i表示第i个发送端的发送功率，V_i表示第i个发送端和所述接收端之间的信道参数矩阵，t_i为用于表示第i个发送端的波束成形向量的矩阵，H表示共轭转置，表示第j个发送端的噪声功率，I表示单位矩阵，V_j表示第j个发送端和所述接收端之间的信道参数矩阵，t_j为用于表示第j个发送端的波束成形向量的矩阵，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第二获取单元，具体用于：

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、所述K个发送端的波束成形向量和所述K个发送端的接收滤波，得到所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第一增益参数；

根据所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第一增益参数，得到新的所述K个发送端的对偶发送端的发送功率。

16.根据权利要求15所述的装置，所述第二获取单元，具体用于：

利用以下公式得到所述第一增益参数；

e_i,j＝t_iV_i ^Hw_j

其中，e_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第j个第一增益参数，t_i表示第i个发送端的波束成形向量，V_i表示第i个发送端和所述接收端之间的信道参数矩阵，H表示共轭转置，w_j表示第j个发送端的接收滤波，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K。

17.根据权利要求15所述的装置，所述第二获取单元，具体用于：

利用以下公式得到所述对偶发送端的发送功率；

且Q_i≤P_max，i

其中，Q_i表示第i个发送端的对偶发送端的发送功率，e_i,i表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第i个第一增益参数，表示第i个发送端的噪声功率，Q_j表示第j个发送端的对偶发送端的发送功率，e_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第j个第一增益参数，γ_i为第i个发送端的信干噪比门限值，P_max,i表示第i个发送端的最大发送功率，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j，s.t.表示条件限定算符。

18.根据权利要求14所述的装置，所述第二获取单元，具体用于：

根据所述K个发送端与所述接收端之间的信道参数信息、新的所述K个发送端的波束成形向量和新的所述K个发送端的接收滤波，得到新的所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第二增益参数；

根据新的所述K个发送端信道分别与所述接收端信道的第二增益参数，得到新的所述K个发送端的发送功率。

19.根据权利要求18所述的装置，所述第二获取单元，具体用于：

利用以下公式得到所述第二增益参数；

f_i,j＝w_iV_jt_j

其中，f_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第j个增益参数,w_i表示第i个发送端的接收滤波，V_j表示第j个发送端和所述接收端之间的信道参数矩阵，t_j表示第j个发送端的波束成形向量，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K。

20.根据权利要求18所述的装置，所述第二获取单元，具体用于：

利用以下公式得到所述K个发送端的发送功率；

且P_i≤P_max，i

其中，P_i表示第i个发送端的发送功率，f_i,i表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第i个增益参数，表示第i个发送端的噪声功率，P_j表示第j个发送端的发送功率，f_i,j表示第i个发送端的波束成形经过对应信道后在所述接收端的第j个增益参数，γ_i为第i个发送端的信干噪比门限值，P_max,i表示第i个发送端的最大发送功率，其中，i＝1,2,…,K，j＝1,2,…,K，且i≠j，s.t.表示受限制于。

21.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

生成单元，用于根据所述K个发送端的目标发送功率，生成噪声信号；

发送单元，用于发送所述噪声信号。

22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，

所述生成单元，具体用于：

确定所述K个发送端中的目标发送端，所述目标发送端的天线数目大于K；

确定所述目标发送端发送信号的零空间；

根据所述目标发送端发送信号的零空间，生成噪声信号；

根据所述目标发送端的目标发送功率与所述目标发送端的最大发送功率，获得所述目标发送端的噪声功率；

所述发送单元，具体用于：

以所述目标发送端的噪声功率发送所述噪声信号。