CN108738133B - 一种基于物理层安全传输的多播方法及装置 - Google Patents

一种基于物理层安全传输的多播方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种基于物理层安全传输的多播方法及装置，该方法包括根据导频训练序列估计每个多播用户的信道状态信息；当第一数量小于第二数量时，根据估计的信道状态信息，获得保密容量，从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定目标多播用户，并将最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；根据估计的信道状态信息，将目标子载波分别加载到目标多播用户对应的主信道的零空间内，得到目标信道；在每个零空间内分别对应引入人工噪声，并将人工噪声和待发送的数据进行叠加，将叠加后的信号通过每个目标多播用户的目标信道进行发送。本发明实施例提供的方案在保证多播组中每个用户的不同保密QoS需求时，能够保证数据的正确性。

Description

一种基于物理层安全传输的多播方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信的安全多播传输技术领域，特别是涉及一种基于物理层安全传输的多播方法及装置。
背景技术
随着宽带无线通信技术的发展，5G网络正朝着多元化、宽带化、综合化、智能化的方向演进。基于OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址接入)的多媒体广播/多播(MBMS，Multimedia Broadcast Multicast Service，简称多播)技术可以利用同一时频资源为多个用户传输相同的业务。由于发射端即基站端和各个用户之间的无线信道存在差异，因此多播传输中需要统筹考虑发射端和所有用户之间的无线信道信息。传统的多播传输中，为了保证所有用户均能正确接收数据，多播传输速率受限于多播系统中最差用户的信道容量，这种传输模式下，即使信道质量较好、能够支持很高数据传输速率的用户，也只能按照多播系统中最差用户能够接收的多播传输速率进行多播传输。因此，传统多播无法充分利用各个用户的接收能力，多播传输速率很低，多播系统吞吐量性能较差。
为了满足多播用户的QoS需求，提升多播系统吞吐量等系统性能，目前提出了一种物理层安全传输的多播方法，该方法是在发送端采用多根天线进行发送和接收数据，接收方为多播用户，每个多播用户采用单天线发送和接收数据，其中，基站端通过导频训练序列得到每个多播用户即合法用户的信道状态信息后，在该合法用户的主信道内添加人工噪声，以使窃听用户受到人工噪声干扰，而无法接收到正确的数据。应用该方法虽然能够安全传输数据，但是该方法在发送端天线数量低于接收端天线数量时，难以在众多合法用户的信道矢量的正交空间产生有效的人工噪声，即使产生了人工噪声，也会破坏合法用户接收到的信号，进而无法保证接收数据的正确性。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于物理层安全传输的多播方法及装置，在保证多播组中每个用户的不同保密QoS需求时，能够保证数据的正确性。具体技术方案如下：
一种基于物理层安全传输的多播方法，应用于基站，所述方法包括：
根据导频训练序列估计每个多播用户的信道状态信息；
当第一数量小于第二数量时，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；其中，所述第一数量为：基站所配置天线的数量，所述第二数量为：待接收数据的多播用户设有的天线数量之和，所述预设条件为：目标多播用户的数量小于所述第一数量；
根据估计得到的多播用户的信道状态信息，将所述目标子载波分别加载到目标多播用户对应的主信道的零空间内，得到每个目标多播用户的目标信道；
在每个目标多播用户的所述目标信道零空间内分别对应引入人工噪声，并将人工噪声和待发送的数据进行叠加，将叠加后的信号通过每个目标多播用户的目标信道进行发送。
进一步地，在所述根据导频训练序列估计每个多播用户的信道状态信息之后，所述方法还包括：
当第一数量不小于第二数量时，在待接收数据的多播用户的主信道的零空间内分别对应引入人工噪声，并将人工噪声和待接收的数据进行叠加，将叠加后的信号通过每个待接收数据的多播用户的主信道进行发送。
进一步地，所述待发送的数据包括：采用精细可伸缩性视频编码FGS算法对原始发送数据编码得到的一个基本层数据和多个增强层数据。
进一步地，按照以下方式生成所述人工噪声：
根据所述导频训练序列，得到第k个目标多播用户在子载波n上所对应的主信道增益矩阵Hk,n与窃听信道增益矩阵He,n；其中，k为第k个目标多播用户的序号，n为子载波的序号，n小于或等于所述子载波的总数；
根据得到的Hk,n，在每个目标多播用户的主信道的零空间中随机生成均值为0且满足Hk,n An＝0的人工噪声An。
进一步地，所述根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波，包括：
根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，按照第一表达式从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；
所述第一表达式为：
其中， 和
为第k个多播用户在子载波n上的保密速率，αn为子载波n在多播用户信道上的信道增益，βn为子载波n在窃听信道上的信道增益， 为主信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，为窃听信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，ωn为基站在子载波n上的波束赋形矢量，H为共轭矩阵，Ln为目标多播用户的总数，N为子载波总数，pn为基站决定给子载波n分配的功率；
PT为基站总功率；为满足第k个多播用户的保密QoS需求时所需要的保密速率，K为在所述多播组中多播用户的总数量，为人工噪声的方差；
wk,n是0或1，用于表示第k个多播用户是否使用子载波n，如果所述多播用户使用子载波n，则wk,n为1，如果所述多播用户未使用子载波n，则wk,n为0，为所有。
进一步地，所述根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波，包括：
基于每个目标子载波的功率相等，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，按照第二表达式从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；
所述第二表达式为：
其中，
Rk s ,n为第k个多播用户在子载波n上的保密速率；
αn为子载波n在多播用户信道上的信道增益，βn为子载波n在窃听信道上的信道增益，为主信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，为窃听信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，pn为基站决定给子载波n分配的功率，ωn为基站在子载波n上的波束赋形矢量，H为共轭矩阵，Ln为目标多播用户的总数，N为子载波总数，pn为基站决定给子载波n分配的功率；
PT为基站总功率，为满足第k个多播用户的保密QoS需求时所需要的保密速率，K为在所述多播组中多播用户的总数量，为人工噪声的方差；
wk,n是0或1，用于表示第k个多播用户是否使用子载波n，如果所述多播用户使用子载波n，则wk,n为1，如果所述多播用户未使用子载波n，则wk,n为0，为所有。
进一步地，所述基于每个目标子载波的功率相等，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，按照第二表达式从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波，包括：
根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，按照第二表达式从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并按照第三表达式将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；
所述第三表达式为：
其中，
为第k个目标多播用户在子载波n上的保密速率；
λ是第一拉格朗日乘子，αn为子载波n 在多播用户信道上的信道增益，βn为子载波n在窃听信道上的信 道增益，为主信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，为 窃听信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，pn为基站决定给子载波n分配的功率，ωn为基 站在子载波n上的波束赋形矢量，H为共轭矩阵，Ln为目标多播用户的总数，N为子载波总数， pn为基站决定给子载波n分配的功率；
PT为基站总功率，为满足第k个多播用户的保密QoS需求时所需要的保密速率，K为在所述多播组中多播用户的总数量，为人工噪声的方差。
一种基于物理层安全传输的多播装置，应用于基站，所述装置包括：
信道状态信息估计模块，用于根据导频训练序列估计每个多播用户的信道状态信息；
确定模块，用于当第一数量小于第二数量时，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；其中，所述第一数量为：基站所配置天线的数量，所述第二数量为：待接收数据的多播用户设有的天线数量之和，所述预设条件为：目标多播用户的数量小于所述第一数量；
目标信道获得模块，用于根据估计得到的多播用户的信道状态信息，将所述目标子载波分别加载到目标多播用户对应的主信道的零空间内，得到每个目标多播用户的目标信道；
第一数据发送模块，用于在每个目标多播用户的所述目标信道零空间内分别对应引入人工噪声，并将人工噪声和待发送的数据进行叠加，将叠加后的信号通过每个目标多播用户的目标信道进行发送。
在本发明实施的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一所述的一种基于物理层安全传输的多播方法。
在本发明实施的又一方面，本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一所述的一种基于物理层安全传输的多播方法。
本发明实施例提供的一种基于物理层安全传输的多播方法及装置，该方法根据导频训练序列估计每个多播用户的信道状态信息；当第一数量小于第二数量时，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；根据估计得到的多播用户的信道状态信息，将所述目标子载波分别加载到目标多播用户对应的主信道的零空间内，得到每个目标多播用户的目标信道；在每个目标多播用户的所述目标信道零空间内分别对应引入人工噪声，并将人工噪声和待发送的数据进行叠加，将叠加后的信号通过每个目标多播用户的目标信道进行发送。与现有技术相比，本发明实施例提供的方案能够在保证多播组中每个用户的不同保密QoS需求时，保证数据的安全和正确传输，且能够提升系统的保密容量的问题。当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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。
图1为本发明实施例提供的第一种基于物理层安全传输的多播方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的第二种基于物理层安全传输的多播方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的第三种基于物理层安全传输的多播方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的合法用户平均信噪比与基站的总保密容量的关系示意图；
图5为本发明实施例提供的一种基于物理层安全传输的多播装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
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做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1，本发明实施例提供的第一种基于物理层安全传输的多播方法的流程图，方法包括：
S101，根据导频训练序列估计每个多播用户的信道状态信息；
本发明实施例涉及的信道状态信息特指在无线定位领域中的信道状态信息；其中，在无线通信领域，所谓的信道状态信息(CSI，Channel State Information)可以理解为通信链路的信道属性。信道状态信息描述的是信号在每条传输路径上的衰弱因子，即信道增益矩阵H(有时也称为信道矩阵，信道衰落矩阵)中每个元素的值，如信号散射(Scattering)，环境衰弱(fading，multipath fading or shadowing fading)，距离衰减(power decay of distance)等信息。信道状态信息可以使通信系统适应当前的信道条件，在多天线系统中为高可靠性高速率的通信提供了保障。
多播用户可以理解为合法用户。另外，窃听用户为非多播用户组的用户。
S102，当第一数量小于第二数量时，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；其中，所述第一数量为：基站所配置天线的数量，所述第二数量为：待接收数据的多播用户设有的天线数量之和，所述预设条件为：目标多播用户的数量小于所述第一数量；
其中，上述保密容量是指合法用户能够以完全保密的方式进行通信时的最大信息传输速率；也可以理解为保密容量是主信道速率与窃听信道速率之差。
上述的目标子载波为能够使用该目标多播用户在该子载波获得的保密容量最大。
需要说明的是，只有第一数量大于或等等于第二数量时，基站与合法用户的通信的信道才有零空间，也就是说，只有主信道存在零空间，才能在拥有零空间的信道中引入人工噪声，才能进一步保证待发送数据的安全性。
S102的实施方式至少可以有三种实施方式，后续将会对这三种实施方式进行详细描述。
S103，根据估计得到的多播用户的信道状态信息，将所述目标子载波分别加载到目标多播用户对应的主信道的零空间内，得到每个目标多播用户的目标信道；
需要说明的是，基站的天线与合法用户的天线通信的信道为主信道，基站的天线与窃听用户的天线通信的信道为窃听信道，主信道与窃听信道均服从瑞利哀落分布；目标多播用户的主信道的所有通信链路都是慢时变块衰落信道。
S104，在每个目标多播用户的所述目标信道零空间内分别对应引入人工噪声，并将人工噪声和待发送的数据进行叠加，将叠加后的信号通过每个目标多播用户的目标信道进行发送。
上述待发送的数据包括：采用精细可伸缩性视频编码FGS算法对原始发送数据编码得到的一个基本层数据和多个增强层数据。
假设每个用户反馈瞬时CSI和保密QoS(Quality of Service,服务质量)需求给基站。在发送端采用FGS分层编码，首先将原始发送数据编码成一个基本层和多个增强层数据。基本层数据要求每个目标多播用户都能接收到，增强层数据根据每个目标多播用户信道条件的不同，进行差异化的接收，进而提高系统吞吐量等性能指标。
需要说明的是，在接收方即目标多播用户只有正确接收了基本层数据后，才能根据接收的不同增强层数据，来进行正确解码原始发送数据。
人工噪声引入的作用如下：当信号经由主信道传输时，人工噪声不影响合法用户即目标多播用户的正常接收；但由于窃听信道与主信道的信道差异性，人工噪声不一定落于窃听信道的零空间内，因此信号经窃听信道传输后，其在发送端，加入的人工噪声会恶化窃听用户的接收信噪比，从而提高基站在无线传输时的保密性。然而人工噪声的引入受限于基站天线的数量，当第一数量小于第二数量时，主信道不存在零空间，就无法通过引入人工噪声的方法来提高保密速率。因此需要在第二数量的天线中搜索低于第一数量天线对应的目标多播用户，这样，目标多播用户的主信道便有零空间，从而能够在目标多播用户对应的主信道中引入人工噪声。
一种人工噪声的生成方式可以为：
根据所述导频训练序列，得到第k个目标多播用户在子载波n上所对应的主信道增益矩阵Hk,n与窃听信道增益矩阵He,n；其中，k为第k个目标多播用户的序号，n为子载波的序号，n小于或等于所述子载波的总数；
根据得到的Hk,n，在每个目标多播用户的主信道的零空间中随机生成均值为0且满足Hk,nAn＝0的人工噪声An。
值得一提的是，当信号经由主信道传输时，人工噪声不影响合法用户的正常接收；但由于窃听信道与主信道的信道差异性，人工噪声不一定落于窃听信道的零空间内，因此信号经窃听信道传输后，其在基站的发送端，加入的人工噪声会恶化窃听方的接收信噪比，从而提高系统的无线传输时的保密性。从而可见，基于人工噪声的物理层安全方法受限于基站的天线数量。
可见，该人工噪声能够恶化窃听用户的接收信噪比，从而提高基站在无线传输过程的保密性，进而提高保密速率。
下面将对S102的三种实施方式进行详细描述：
第一种实施方式为：提出一个保障物理层安全的最优子载波分配算法(OSASS:Optimal Subcarrier Allocation with Security Scheme)。具体为：
根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，按照第一表达式从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；
所述第一表达式为：
其中， 和
Rk s ,n为第k个多播用户在子载波n上的保密速率，αn为子载波n在多播用户信道上的信道增益，βn为子载波n在窃听信道上的信道增益，为主信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，为窃听信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，ωn为基站在子载波n上的波束赋形矢量，H为共轭矩阵，Ln为目标多播用户的总数，N为子载波总数，pn为基站决定给子载波n分配的功率；
PT为基站总功率；为满足第k个多播用户的保密QoS需求时所需要的保密速率，K为在所述多播组中多播用户的总数量，为人工噪声的方差；
wk,n是0或1，用于表示第k个多播用户是否使用子载波n，如果所述多播用户使用子载波n，则wk,n为1，如果所述多播用户未使用子载波n，则wk,n为0，为所有。
上述第一表达式是一个目标函数，保密容量最大化为优化目标，边界条件分别为：和其中，αn>βn表示合法用户信道条件优于窃听用户的信道条件；表示基站的总功率受限；表示保证用户的保密QoS需求；表示子载波能够分配给哪些多播用户；pn≥0表示子载波数量的限制。
由第一表达式可知第一表达式对应的优化问题是一个非凸混合整数规划问题。
可见，本实施方式是在基站总功率受限、目标多播用户即合法多播用户信道条件优于窃听用户信道的条件下，保证每个合法多播用户保密QoS需求时的保密容量最大化的最优化问题，通过上述的第一表达式，能够从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波，进一步保证了保密容量最大化的问题，提高了保密速率。
由于计算线性整数规划问题的计算量要远小于第一种实施方式的非凸混合整数规划问题。为了减少计算量，考虑采用一种保障物理层安全的次优化子载波分配算法(SSASS:Suboptimal Subcarrier Allocation with Security Scheme)，该算法分为子载波分配阶段和功率分配阶段。根据采用的分层信源编码和物理层安全传输技术，因此在子载波分配阶段，又分为两个连续的子算法：保密基本层算法、保证QoS的保密增强层算法。在功率分配阶段，提出了加入人工噪声的改进的功率分配算法。基于上述的考虑，为了将最优化问题中的第一表达式转化为线性整数规划问题，在子载波分配阶段，现提出了第二种实施方式，具体为：
基于每个目标子载波的功率相等，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，按照第二表达式从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；
所述第二表达式为：
其中，
需要说明的是，第二表达式相对第一表达式计算量少，主体体现在：第一表达式针对的取值，现假设取整数值，采用穷举的方法搜寻所有子载波分配的方法。通过遍历计算可知有22KN种可能的分配方法。但是，某些子载波在采用穷举搜寻时是不需要的。因此，将按照大小进行递减排列，k＝{1,2,…,K}，有：如果子载波n被分配给用户lk，这时对于用户索引号li>lk的用户也将能以的保密速率接收到该数据。为了确定哪些子载波分配给哪些用户，并且满足Ln(Ln≤Mt-1)条件下的基站的保密容量最大，Mt为第二数量，因此对一个子载波而言可以有K种子载波分配方法。为了找到最优的子载波分配方法，需要总共计算K2N种可能。由此可见上述子载波分配方法减少了计算量。
上述第二实施方式提出了一个两步的次优化子载波分配算法，首先，通过子载波分配使得所有用户都将获得保密基本层的数据。其次，根据每个用户的不同保密QoS需求以基站的保密容量最大化为目标分配子载波。虽然次优化算法不能实现最大的功效，但是相比于最优化算法即第一表达式，其计算复杂度明显降低。
可见，上述的第二表达式由于计算量少，因此可以较快速地从第二表达式获得目标多播用户。
在子载波分配阶段，假设每个子载波等功率，这种功率分配方式并不能最优的利用有限的功率，因此，在功率分配阶段，研究了在加入人工噪声下的功率分配算法(PAAN:Power Allocation base on Artifical Noise)，该阶段是在子载波分配已经完成的基础上进行的。以基站的多播组内的保密容量最大化为目标，第三实施方式为：
根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，按照第二表达式从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并按照如下第三表达式将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；
所述第三表达式为：
其中，
pn的表达式计算如下：构造如下表达式的拉格朗日算子函数：
上述λ是拉格朗日乘子；
对上式L(pn,λ)求偏导即得：
因此，得到每个子载波上可分配的功率表示为：
为了计算λ，可以将pn代入公式
可见，第三种实施方式减少了计算量，提高了计算速度，同时也就提高了基站对用户的安全传输速速率，同时也保证多播组中最差用户多播安全传输速率。
SSASS算法具体为：
基于分层编码的特点，需要所有用户得到基本层数据后，根据信道条件的差异来接收不同层数的增强层数据。保密基本层数据将首先使用尽量少的子载波分配给所有的用户并且保证保密传输。
基本层算法：
预先进行初始化设置：B＝{1,2,…,K}和A＝{1,2,..,N}。n∈A，如果B为多播用户集合，Bn为所有用户中在每个子载波n上的最小保密速率，A为子载波的集合。
当时，根据估计的每个多播用户的信道状态信息，按照信号状态质量高低将子载波n*在第一间隙时间内分配给信道质量高的前Ln个用户的主信道的零空间内；其中，子载波n*为满足第一条件的子载波；其中，所述第一条件为：Ln≤Mt-1，n∈A，n*表示在所有的子载波中，保密速率最大对应的子载波。
本步骤需要说明的是，由于是多播传输，因此各个子载波的最小速率，就是该多播组的传输速率，该最小速率是能满足多播组中的所有用户都正确接收数据的速率。
若第三数量不小于Ln时，则按照信号状态质量高低将目标子载波n*在第二间隙时间内分配给信道质量高的前Ln个用户的主信道的零空间内；其中，所述第三数量为多播用户中未被分配所述子载波n*的用户的数量；
若第三数量小于Ln时，根据估计的每个多播用户的信道状态信息，按照信号状态质量高低将子载波n*在第二间隙时间内分配给信道质量高的第三数量个用户的主信道的零空间内；
将作为新的A-{n*}作为新的A；其中， 表示选取保密速率最大的子载波的保密速率；表示每个多播用户均能够正确接收的基本层数据，并且该数据是保密基本层数据；表示第k*个用户在子载波n*上实际所能达到的保密速率；
需要说明的是，由于每个多播用户的信道质量不同，因此每个多播用户在同一个子载波上所获得的速率也是不同的。以同一子载波在所有多播用户中速率最小的，来表示该子载波上或获得的速率，得到每个子载波的速率。在得到每个子载波的速率中挑选最大的速率的那个子载波作为首先要分配的子载波。
当返回执行当时，根据估计的每个多播用户的信道状态信息，按照信号状态质量高低将子载波n*在第一间隙时间内分配给信道质量高的前Ln个用户的主信道的零空间内的步骤。
当时，提醒K个用户都被分配完毕，且所有合法用户满足
保证QoS的保密增强层算法：该算法是根据每个用户的不同QoS和信道差异来传输增强层数据，分配的子载波以每一待接收数据的多播用户分别在该子载波上的保密容量最大化为目标。
对按递减排序，得到第一序列；
在所述第一序列中选取最大对应的用户，记为第一目标用户；对所述第一目标用户进行增强层的子载波分配，将针对第一目标用户上可用的子载波的保密速率按照大小进行排序，得到第二序列；其中，k∈B，n∈A*；
当时，计算其中，l(A)表示当A条件满足时，l(A)值为1，否则为0；从多播用户中搜索满足如下关系式的目标用户，所述关系式为：设置若子载波n被分配的用户数Ln满足第一条件，则对Ln个目标多播用户进行分配，所述第一条件为：Ln≤Mt-1；其中，Mt为第二数量，k*为预设的目标用户，为保密容量，A*为完成保密基本层算法后，剩余的子载波集合；
若子载波能被分配的用户数Ln未满足第一条件，则排除Ln个用户的保密速率最小的用户；
如果第一目标用户仍未满足第一条件，返回执行所述排除Ln个用户的保密速率最小的用户的步骤；
如果第一目标用户满足第一条件，则返回执行对按大小进行排序，得到第一序列的步骤，其中，为第k*个用户在子载波n上实际所能达到的保密速率。
PAAN算法：
对λ进行初始化，根据估计的每个多播用户的信道状态信息，分别计算αn和βn；
如果αn>βn，则利用αn和βn，根据pn的表达式计算pn；
当若计算得到的pn小于0时，返回执行所述如果αn>βn，则利用αn和βn，根据所述pn的表达式计算pn的步骤；
若计算得到的pn均不小于0时，则根据所述第三表达式，得到目标子载波。
在所述对λ进行初始化，根据估计的每个多播用户的信道状态信息，分别计算每个子载波在多播组内用户信道上的信道增益αn和窃听信道上的信道增益βn之后，还包括：
如果αn≤βn，则将目标提示信息发送给客户端并展示，所述目标提示信息为用于提示多播组不能采用物理层安全技术的信息。
可见，次优子载波分配算法是分着子载波分配阶段和功率分配阶段，即，该次优子载波分配算法相比于最优化算法即第一表达式，其计算复杂度明显降低。后续将以具体仿真方式示例进行说明。
由此可见，本发明实施例提供的方法能够在保证多播组中每个用户的不同保密QoS需求时，保证数据的安全和正确传输，且能够提升系统的保密容量的问题。
参见图2，本发明实施例提供的第二种基于物理层安全传输的多播方法的流程图，方法包括：
S201，根据导频训练序列估计每个多播用户的信道状态信息；
其中，S201与图1实施例中的步骤S101执行的方法相同。因此，图1所示实施例部分提及的实现方式均适应于图2所示实施例涉及的相关步骤，且均能达到相同或相似的有益效果，在此不再赘述。
S202，当第一数量小于第二数量时，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；其中，所述第一数量为：基站所配置天线的数量，所述第二数量为：待接收数据的多播用户设有的天线数量之和，所述预设条件为：目标多播用户的数量小于所述第一数量；
本步骤将第一表达式能够有序、准确地获取目标多播用户和目标子载波。
S203，根据估计得到的多播用户的信道状态信息，将所述目标子载波分别加载到目标多播用户对应的主信道的零空间内，得到每个目标多播用户的目标信道；
S204，在每个目标多播用户的所述目标信道零空间内分别对应引入人工噪声，并将人工噪声和待发送的数据进行叠加，将叠加后的信号通过每个目标多播用户的目标信道进行发送。
其中，S203～S204分别与图1实施例中的步骤S103～S104执行的方法相同。因此，图1所示实施例部分提及的实现方式均适应于图2所示实施例涉及的相关步骤，且均能达到相同或相似的有益效果，在此不再赘述。
S205，当第一数量不小于第二数量时，在待接收数据的多播用户的主信道的零空间内分别对应引入人工噪声，并将人工噪声和待接收的数据进行叠加，将叠加后的信号通过每个待接收数据的多播用户的主信道进行发送。
本步骤中当第一数量不小于第二数量时，也表明合法用户的主信道存在零空间，因此可引入人工噪声。
由此可见，本发明实施例提供的方法能够在保证多播组中每个用户的不同保密QoS需求时，在基站天线数量高于或低于多播用户的天线数量时，均能够保证数据的安全和正确传输，且能够提升系统的保密容量的问题。
参见图3，本发明实施例提供的第三种基于物理层安全传输的多播方法流程图，方法包括：
S301，根据导频训练序列估计每个多播用户的信道状态信息；
其中，S301与图1实施例中的步骤S101执行的方法相同。因此，图1所示实施例部分提及的实现方式均适应于图3所示实施例涉及的相关步骤，且均能达到相同或相似的有益效果，在此不再赘述。
S302，当第一数量小于第二数量时，基于每个目标子载波的功率相等，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，按照第二表达式从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并按照第三表达式将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；
所述第二表达式为：其中，αn>βn；
所述第三表达式为：其中，
本步骤将第二表达式和第三表达式进行结合获取目标多播用户和目标子载波，相对S202中的第一表达式，能够减少计算量，降低系统计算的复杂度。
S303，根据估计得到的多播用户的信道状态信息，将所述目标子载波分别加载到目标多播用户对应的主信道的零空间内，得到每个目标多播用户的目标信道；
S304，在每个目标多播用户的所述目标信道零空间内分别对应引入人工噪声，并将人工噪声和待发送的数据进行叠加，将叠加后的信号通过每个目标多播用户的目标信道进行发送。
S305，当第一数量不小于第二数量时，在待接收数据的多播用户的主信道的零空间内分别对应引入人工噪声，并将人工噪声和待接收的数据进行叠加，将叠加后的信号通过每个待接收数据的多播用户的主信道进行发送。
其中，S303～S305分别与图2实施例中的步骤S203～S205执行的方法相同。因此，图2所示实施例部分提及的实现方式均适应于图3所示实施例涉及的相关步骤，且均能达到相同或相似的有益效果，在此不再赘述。
由此可见，本发明实施例提供的方法能够在保证多播组中每个用户的不同保密QoS需求时，保证数据的安全和正确传输，在相对降低计算的复杂度的同时，还能够提升系统的保密容量的问题。
根据上述描述的本发明实施例，现举一仿真示例：
本发明实施例提供的保证物理层安全下的最优/次优化子载波分配算法结合加入人工噪声的功率分配算法(PAAN算法)，即OSASS-PAAN/SSASS-PAAN；传统多播安全传输算法(CMSS:Conventional Multicast with Security Scheme)即传统多播传输策略中加入人工噪声技术(保证多播组中最差用户多播安全传输速率的算法)。在仿真实验中，将提出的算法与保证物理层安全下的Tian的算法和CMSS算法进行比较。在Tian的算法中，对每个子载波采用等功率的分配方法，因而没有很好的利用有限的功率。仿真场景如图4所示；并设定SNRB，SNRB表示合法用户平均SNR，SNRE表示窃听方的平均SNR。根据3GPP标准规定的城市部署场景，其中，表1列出了仿真实验的仿真参数。
表1 仿真参数
参数 参数值
小区半径/km 1
路损指数 3
总的子载波数目 64
基站发射功率/W 10
载波频率/GHz 2.0
加性高斯白噪声单边功率谱密度/dBW/Hz -90
子载波带宽/MHz 0.2
多播组总用户数 30
基站天线数 8
在仿真过程中，信道模型采用复合信道衰落模型，它包含大、中尺度衰落和小尺度衰落。对大尺度衰落，设置路径损耗指数为3，并假设中等尺度的阴影衰落指数为8。小尺度衰落指数为均值为0，方差为单位方差的复高斯随机变量，其幅度服从瑞利分布。用户随机分布在小区覆盖的范围内。
与上述解基于物理层安全传输的多播方法相对应，本申请实施例还提供了一种基于物理层安全传输的多播装置。
参见图5，本申请实施例还提供了一种基于物理层安全传输的多播装置的结构示意图，该装置包括：
信道状态信息估计模块401，用于根据导频训练序列估计每个多播用户的信道状态信息；
第一确定模块402，用于当第一数量小于第二数量时，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；其中，所述第一数量为：基站所配置天线的数量，所述第二数量为：待接收数据的多播用户设有的天线数量之和，所述预设条件为：目标多播用户的数量小于所述第一数量；
目标信道获得模块403，用于根据估计得到的多播用户的信道状态信息，将所述目标子载波分别加载到目标多播用户对应的主信道的零空间内，得到每个目标多播用户的目标信道；
第一数据发送模块404，用于在每个目标多播用户的所述目标信道零空间内分别对应引入人工噪声，并将人工噪声和待发送的数据进行叠加，将叠加后的信号通过每个目标多播用户的目标信道进行发送。
一种实现方式中，该装置还可以包括：
第二数据发送模块，用于当第一数量不小于第二数量时，在待接收数据的多播用户的主信道的零空间内分别对应引入人工噪声，并将人工噪声和待接收的数据进行叠加，将叠加后的信号通过每个待接收数据的多播用户的主信道进行发送。
一种实现方式中，所述待发送的数据包括：采用精细可伸缩性视频编码FGS算法对原始发送数据编码得到的一个基本层数据和多个增强层数据。
一种实现方式中，该装置可以按照以下方式生成所述人工噪声：
根据所述导频训练序列，得到第k个多播用户在子载波n上所对应的主信道增益矩阵Hk,n与窃听信道增益矩阵He,n；其中，k为第k个多播用户的序号，n为子载波的序号，n小于或等于所述子载波的总数；
根据得到的Hk,n，在每个多播用户的主信道的零空间中随机生成均值为0且满足Hk,nAn＝0的人工噪声An。
一种实现方式中，第一确定模块402，包括：
第二确定子模块，用于根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，按照第一表达式从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的多播用户，并将所述多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；
所述第一表达式为：
其中， 和
为第k个多播用户在子载波n上的保密速率，αn为子载波n在多播用户信道上的信道增益，βn为子载波n在窃听信道上的信道增益，为主信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，为窃听信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，ωn为基站在子载波n上的波束赋形矢量，H为共轭矩阵，Ln为目标多播用户的总数，N为子载波总数，pn为基站决定给子载波n分配的功率；
PT为基站总功率；为满足第k个多播用户的保密QoS需求时所需要的保密速率，K为在所述多播组中多播用户的总数量，为人工噪声的方差；
wk,n是0或1，用于表示第k个多播用户是否使用子载波n，如果所述多播用户使用子载波n，则wk,n为1，如果所述多播用户未使用子载波n，则wk,n为0，为所有。
一种实现方式中，第一确定模块402，包括：
第三确定子模块，用于基于每个目标子载波的功率相等，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，按照第二表达式从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；
所述第二表达式为：
其中，
为第k个多播用户在子载波n上的保密速率；
αn为子载波n在多播用户信道上的信道增益，βn为子载波n在窃听信道上的信道增益，为主信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，为窃听信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，pn为基站决定给子载波n分配的功率，ωn为基站在子载波n上的波束赋形矢量，H为共轭矩阵，Ln为目标多播用户的总数，N为子载波总数，pn为基站决定给子载波n分配的功率；
PT为基站总功率，为满足第k个多播用户的保密QoS需求时所需要的保密速率，K为在所述多播组中多播用户的总数量，为人工噪声的方差；
wk,n是0或1，用于表示第k个多播用户是否使用子载波n，如果所述多播用户使用子载波n，则wk,n为1，如果所述多播用户未使用子载波n，则wk,n为0，为所有。
一种实现方式中，第三确定子模块，包括：
第四确定单元，用于基于每个目标子载波的功率相等，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，按照第二表达式从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并按照第三表达式将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；
所述第三表达式为：其中，
为第k个多播用户在子载波n上的保密速率；
λ是第一拉格朗日乘子，αn为子载波n在多播用户信道上的信道增益，βn为子载波n在窃听信道上的信道增益，为主信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，为窃听信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，pn为基站决定给子载波n分配的功率，ωn为基站在子载波n上的波束赋形矢量，H为共轭矩阵，Ln为目标多播用户的总数，N为子载波总数，pn为基站决定给子载波n分配的功率；
PT为基站总功率，为满足第k个多播用户的保密QoS需求时所需要的保密速率，K为在所述多播组中多播用户的总数量，为人工噪声的方差。
由此可见，本发明实施例提供的装置能够在保证多播组中每个用户的不同保密QoS需求时，保证数据的安全和正确传输，且能够提升系统的保密容量的问题。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图6所示，包括处理器501、通信接口502、存储器503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信，
存储器503，用于存放计算机程序；
处理器501，用于执行存储器503上所存放的程序时，实现本发明实施例提供的一种基于物理层安全传输的多播方法。
具体的，上述一种基于物理层安全传输的多播方法，包括：
根据导频训练序列估计每个多播用户的信道状态信息；
当第一数量小于第二数量时，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；其中，所述第一数量为：基站所配置天线的数量，所述第二数量为：待接收数据的多播用户设有的天线数量之和，所述预设条件为：目标多播用户的数量小于所述第一数量；
根据估计得到的多播用户的信道状态信息，将所述目标子载波分别加载到目标多播用户对应的主信道的零空间内，得到每个目标多播用户的目标信道；
在每个目标多播用户的所述目标信道零空间内分别对应引入人工噪声，并将人工噪声和待发送的数据进行叠加，将叠加后的信号通过每个目标多播用户的目标信道进行发送。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
由此可见，执行本实施例提供的电子设备，能够在保证多播组中每个用户的不同保密QoS需求时，保证数据的安全和正确传输，且能够提升系统的保密容量的问题。
上述的相关内容基于物理层安全传输的多播的应用实施方式与前述方法实施例部分提供的基于物理层安全传输的多播方法方式相同，这里不再赘述。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一所述的基于物理层安全传输的多播方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
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。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法、装置、设备和计算机可读存储介质实施例而言，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。
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 (10)

1.一种基于物理层安全传输的多播方法，其特征在于，应用于基站，所述方法包括：
根据导频训练序列估计每个多播用户的信道状态信息；
当第一数量小于第二数量时，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；其中，所述第一数量为：基站所配置天线的数量，所述第二数量为：待接收数据的多播用户设有的天线数量之和，所述预设条件为：目标多播用户的数量小于所述第一数量；
根据估计得到的多播用户的信道状态信息，将所述目标子载波分别加载到目标多播用户对应的主信道的零空间内，得到每个目标多播用户的目标信道；
在每个目标多播用户的所述目标信道零空间内分别对应引入人工噪声，并将人工噪声和待发送的数据进行叠加，将叠加后的信号通过每个目标多播用户的目标信道进行发送。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据导频训练序列估计每个多播用户的信道状态信息之后，所述方法还包括：
当第一数量不小于第二数量时，在待接收数据的多播用户的主信道的零空间内分别对应引入人工噪声，并将人工噪声和待接收的数据进行叠加，将叠加后的信号通过每个待接收数据的多播用户的主信道进行发送。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待发送的数据包括：采用精细可伸缩性视频编码FGS算法对原始发送数据编码得到的一个基本层数据和多个增强层数据。
4.如权利要求2～3中任一项所述的方法，其特征在于，按照以下方式生成所述人工噪声：
根据所述导频训练序列，得到第k个目标多播用户在子载波n上所对应的主信道增益矩阵Hk,n与窃听信道增益矩阵He,n；其中，k为第k个目标多播用户的序号，n为子载波的序号，n小于或等于所述子载波的总数；
根据得到的Hk,n，在每个目标多播用户的主信道的零空间中随机生成均值为0且满足Hk,nAn＝0的人工噪声An。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波，包括：
根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，按照第一表达式从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；
所述第一表达式为：
其中，αn>βn、pn≥0、wk,n＝{0,1},和
为第k个多播用户在子载波n上的保密速率，B为多播用户所使用的总带宽，αn为子载波n在多播用户信道上的信道增益，βn为子载波n在窃听信道上的信道增益， 为主信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，为窃听信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，ωn为基站在子载波n上的波束赋形矢量，H为共轭矩阵，Ln为目标多播用户的总数，N为子载波总数，pn为基站决定给子载波n分配的功率；
PT为基站总功率；为满足第k个多播用户的保密QoS需求时所需要的保密速率，K为在所述多播组中多播用户的总数量，为人工噪声的方差；
wk,n是0或1，用于表示第k个多播用户是否使用子载波n，如果所述多播用户使用子载波n，则wk,n为1，如果所述多播用户未使用子载波n，则wk,n为0，为所有。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波，包括：
基于每个目标子载波的功率相等，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，按照第二表达式从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；
所述第二表达式为：
其中，pn≥0；αn>βn；wk,n＝{0,1},
为第k个多播用户在子载波n上的保密速率；
αn为子载波n在多播用户信道上的信道增益，βn为子载波n在窃听信道上的信道增益， 为主信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，为窃听信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，ωn为基站在子载波n上的波束赋形矢量，H为共轭矩阵，Ln为目标多播用户的总数，N为子载波总数，pn为基站决定给子载波n分配的功率；
PT为基站总功率，为满足第k个多播用户的保密QoS需求时所需要的保密速率，K为在所述多播组中多播用户的总数量，为人工噪声的方差；
wk,n是0或1，用于表示第k个多播用户是否使用子载波n，如果所述多播用户使用子载波n，则wk,n为1，如果所述多播用户未使用子载波n，则wk,n为0，为所有。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于每个目标子载波的功率相等，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，按照第二表达式从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波，包括：
根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，按照第二表达式从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并按照第三表达式将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；
所述第三表达式为：
其中，
为第k个目标多播用户在子载波n上的保密速率；
λ是第一拉格朗日乘子，αn为子载波n在多播用户信道上的信道增益，βn为子载波n在窃听信道上的信道增益， 为主信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，为窃听信道上的噪声的加性高斯白噪声的方差，ωn为基站在子载波n上的波束赋形矢量，H为共轭矩阵，Ln为目标多播用户的总数，N为子载波总数，pn为基站决定给子载波n分配的功率；
PT为基站总功率，K为在所述多播组中多播用户的总数量，为人工噪声的方差。
8.一种基于物理层安全传输的多播装置，其特征在于，应用于基站，所述装置包括：
信道状态信息估计模块，用于根据导频训练序列估计每个多播用户的信道状态信息；
确定模块，用于当第一数量小于第二数量时，根据估计得到的每个多播用户的信道状态信息，获得每一待接收数据的多播用户分别在各个子载波上的保密容量，从所获得的最大保密容量对应的多播用户中确定数量满足预设条件的目标多播用户，并将所述目标多播用户所对应最大保密容量对应的子载波确定为目标子载波；其中，所述第一数量为：基站所配置天线的数量，所述第二数量为：待接收数据的多播用户设有的天线数量之和，所述预设条件为：目标多播用户的数量小于所述第一数量；
目标信道获得模块，用于根据估计得到的多播用户的信道状态信息，将所述目标子载波分别加载到目标多播用户对应的主信道的零空间内，得到每个目标多播用户的目标信道；
第一数据发送模块，用于在每个目标多播用户的所述目标信道零空间内分别对应引入人工噪声，并将人工噪声和待发送的数据进行叠加，将叠加后的信号通过每个目标多播用户的目标信道进行发送。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-7任一所述的方法步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一所述的方法步骤。
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