CN114556795B - 通过伪随机层映射的物理层安全 - Google Patents

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Abstract

用于通过伪随机层映射的物理层安全的系统、方法、装置和计算机程序产品。

Description

通过伪随机层映射的物理层安全
技术领域
一些示例实施例总体上可以涉及移动或无线电信系统，诸如长期演进(LTE)或第五代(5G)无线电接入技术或新无线电(NR)接入技术，或者可以涉及其他通信系统。例如，某些实施例可以涉及通过伪随机层映射的物理层安全的系统和/或方法。
背景技术
移动或无线电信系统的示例可以包括通用移动电信系统(UMTS)陆地无线电接入网(UTRAN)、长期演进(LTE)演进型UTRAN(E-UTRAN)、高级LTE(LTE-A)、MulteFire、LTE-APro、和/或第五代(5G)无线电接入技术或新无线电(NR)接入技术。5G无线系统是指下一代(NG)无线电系统和网络架构。5G主要构建在新无线电(NR)上，但5G(或NG)网络也可以构建在E-UTRA无线电上。据估计，NR可以提供10-20Gbit/s或更高量级的比特率，并且至少可以支持增强型移动宽带(eMBB)和超可靠低延迟通信(URLLC)以及大规模机器类通信(mMTC)。NR有望提供超宽带和超稳健的低延迟连接和大规模网络以支持物联网(IoT)。随着IoT和机器对机器(M2M)通信变得越来越普遍，对能够满足低功耗、低数据速率和长电池寿命需求的网络的需要将不断增长。注意，在5G中，可以向用户设备提供无线电接入功能的节点(即，类似于UTRAN中的节点B或LTE中的eNB)当构建在NR无线电上时可以被命名为gNB，而当构建在E-UTRA无线电上时可以被命名为NG-eNB。
发明内容
根据第一实施例，一种方法可以包括由网络节点基于加密密钥生成至少一个随机对象。加密密钥可以被用作用于随机对象生成器的种子。根据第一实施例，该方法可以包括由网络节点基于从加密密钥被生成的至少一个随机对象执行传输符号到一个或多个空间层的线性变换。线性变换可以在网络节点的物理层的调制层与网络节点的物理层的映射层之间被执行。
在一个变型中，加密密钥可以基于一个或多个物理参数。在一个变型中，至少一个随机对象可以是置换矩阵或随机序列。在一个变型中，线性变换可以是对向量的置换。在一个变型中，当一个或多个空间层包括多于一个空间层时，多个非并置传输接收点(TRP)可以对应于多个空间层。在一个变型中，多个传输接收点(TRP)可以服务于相同小区。
在一个变型中，该方法可以包括向网络节点的映射层提供经调制的符号向量。在一个变型中，经调制的符号向量的大小可以取决于一个或多个空间层的数量和每个空间层的符号数量。在一个变型中，一个或多个空间层可以包括多个空间层。在一个变型中，多个空间层可以与单个传输接收点(TRP)相关联，或者可以与多个传输接收点(TRP)相关联。在一个变型中，一个或多个空间层的数量可以特定于用户设备(UE)。
在一个变型中，加密密钥可以与其他信息组合以形成种子。在一个变型中，该方法可以包括针对要被变换的每个符号向量生成至少一个单独的随机对象。在一个变型中，至少一个单独的随机对象可以是查找表中的指针。在一个变型中，查找表可以包括按层号布置的一个或多个变换矩阵。在一个变型中，该方法可以包括将每个符号向量乘以一个或多个变换矩阵中的变换矩阵。在一个变型中，一个或多个变换矩阵可以具有带有匹配特征值的满秩。
根据第二实施例，一种方法可以包括由用户设备(UE)接收一个或多个空间层。一个或多个空间层上的传输符号可以基于从加密密钥被生成的至少一个随机对象被映射到一个或多个空间层。根据第二实施例，该方法可以包括由UE基于加密密钥和线性变换被执行的方式来执行一个或多个空间层的软样本的逆线性变换。逆线性变换可以在UE的物理层堆栈的解映射层与解调层之间被执行。
在一个变型中，加密密钥可以基于一个或多个物理参数。在一个变型中，至少一个随机对象可以是置换矩阵或随机序列。在一个变型中，逆线性变换可以是对向量的逆置换。在一个变型中，当一个或多个空间层包括多于一个空间层时，多个非并置传输接收点(TRP)可以对应于多个空间层。在一个变型中，多个传输接收点(TRP)可以服务于相同小区。在一个变型中，该方法可以包括在多输入多输出(MIMO)处理之后执行逆线性变换。在一个变型中，一个或多个空间层可以包括多个空间层。
在一个变型中，多个空间层可以与单个传输接收点(TRP)相关联，或者可以与多个传输接收点(TRP)相关联。在一个变型中，一个或多个空间层的数量可以特定于UE。
在一个变型中，该方法可以包括在执行逆线性变换之后，将软样本提供给物理层堆栈的解调层。在一个变型中，该方法可以包括使用与将传输符号映射到一个或多个空间层相关联的变换矩阵的逆来执行逆线性变换。
第三实施例可以涉及一种装置，该装置包括至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器。至少一个存储器和计算机程序代码可以被配置为与至少一个处理器一起使该装置至少执行根据第一实施例或第二实施例或上述任何变型的方法。
第四实施例可以涉及一种装置，该装置可以包括被配置为执行根据第一实施例或第二实施例或上述任何变型的方法的电路系统。
第五实施例可以涉及一种装置，该装置可以包括用于执行根据第一实施例或第二实施例或上述任何变型的方法的部件。
第六实施例可以涉及一种计算机可读介质，该计算机可读介质包括存储在其上的程序指令，该程序指令用于至少执行根据第一实施例或第二实施例或上述任何变型的方法。
第七实施例可以涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品编码指令，该指令用于至少执行根据第一实施例或第二实施例或上述任何变型的方法。
附图说明
为了正确理解示例实施例，应当参考附图，在附图中：
图1示出了根据本文中描述的一些实施例的示例物理层堆栈；
图2示出了根据本文中描述的一些实施例的示例置换过程；
图3示出了根据本文中描述的一些实施例的示例伪随机变换；
图4示出了根据本文中描述的一些实施例的示例物理层堆栈；
图5示出了根据本文中描述的一些实施例的方法的示例流程图；
图6示出了根据本文中描述的一些实施例的方法的示例流程图；
图7a示出了根据一个实施例的装置的示例框图；以及
图7b示出了根据另一实施例的装置的示例框图。
具体实施方式
将容易理解，如本文中的附图中一般性地描述和图示的某些示例实施例的组件可以以多种不同配置来布置和设计。因此，以下对用于控制网络节点和/或用户设备(UE)的操作的系统、方法、装置和计算机程序产品的一些示例实施例的详细描述并非旨在限制某些实施例的范围，而是代表选定示例实施例。
在整个本说明书中描述的示例实施例的特征、结构或特性可以在一个或多个示例实施例中以任何合适的方式组合。例如，贯穿本说明书对短语“某些实施例”、“一些实施例”或其他类似语言的使用是指结合一个实施例而描述的特定特征、结构或特性可以被包括在至少一个实施例。因此，贯穿本说明书的短语“在某些实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他实施例中”或其他类似语言的出现不一定都是指同一组实施例，并且所描述的特征、结构或特征可以在一个或多个示例实施例中以任何合适的方式组合。
此外，如果需要，下面讨论的不同功能或步骤可以以不同顺序和/或彼此同时执行。此外，如果需要，所描述的功能或步骤中的一个或多个可以是可选的或可以组合。因此，以下描述应当被视为仅说明某些示例实施例的原理和教导，而不是对其进行限制。
现代密码学领域通常分为两组：信息论安全性和基于复杂性的安全性。过去，只有基于复杂性的安全性应用于通信。信息论安全性是一种不同的范式，它可以基于信息不足并且可以不依赖于计算难度。换言之，即使对手拥有无限的计算能力，这种类型的加密也无法破解，因为对手没有足够的信息来破解加密。因此，密码系统被认为是密码分析牢不可破的。
第三代合作伙伴计划(3GPP)在新无线电(NR)的初始阶段没有考虑对物理层安全性的任何特定要求。因此，数据安全性仅由更高的处理层提供(例如，在4G和5G的分组数据汇聚协议(PDCP)中)。由于空间隔离特性，一些现有特征(如波束成形)提供了一些固有的安全级别，但这在性能上仍然非常有限。此外，一些现有技术根据传输信道估计来创建加密密钥。但是，传输的安全性可以通过结合物理层相关组件并且使用它们对数据传输进行加密来提高。提高安全性是5G的一个关键目标，尤其是因为物联网(IoT)设备的大规模部署。
本文中描述的一些实施例可以提供一种方案，该方案能够基于信息论实现物理层安全性(PLS)，以补充和改进无线网络的通信安全性。例如，本文中描述的一些实施例可以利用传输信道的随机性来创建一个或多个传输接收点(TRP)之间的秘密信息。此外，一些实施例可以涉及如何通过在物理层包括额外的安全层来实施密码安全通信。例如，可以基于物理相关参数创建加密密钥。然后可以使用这样的密钥来执行传输符号的线性变换(在一些实施例中，线性变换可以是置换)，并且可以将已处理符号映射到不同空间层中。
图1示出了根据本文中描述的一些实施例的示例物理层堆栈。图1示出了网络节点的示例物理层(或功能)堆栈100，其中在层映射之前，将伪随机变换应用于调制向量。例如，物理层栈100可以包括各种处理层(或功能)，诸如循环冗余校验(CRC)附接层102、低密度奇偶校验(LDPC)基图选择层104、代码块段(“Seg.”)和CRC附接层106、LDPC编码层108、速率匹配层110、代码块连结层112、加扰层114、调制层116、伪随机变换层118和层映射层120。此外，图1还示出了与物理层堆栈100通信的多个TRP(例如，TRP#1至TRP#3)。图1所示的配置可以应用于通信系统的下行链路方向，其中UE(图1中未示出)从网络节点(例如，从TRP#1至TRP#3中的一个或多个)接收一个或多个空间层。一个或多个空间层可以源自并置或非并置TRP(例如，TRP#1至#3可以是并置的或非并置的)。换言之，一个或多个TRP可以与网络节点相关联，并且TRP可以彼此并置或非并置。如下所述，网络节点可以执行各种操作，并且可以将映射的传输符号提供给一个或多个相关联的TRP以传输给UE。
层映射层120的入口数据可以包括经调制的符号向量，该经调制的符号向量的大小取决于层数和/或每层的符号数。例如，来自伪随机变换层118的输出可以包括已经使用诸如线性变换等变换处理的经调制的符号向量。尽管本文中描述的一些实施例被描述为使用线性变换，但某些实施例同样可以使用非线性变换、基于存储器的变换、或可以被反转并且不会降低网络节点或UE性能的另一种类型的变换。在一些实施例中，层映射层120可以形成该向量的大小相等的子集。层映射层120然后可以将每个子集映射到不同空间层。子集被映射到的层可以包括单个TRP上的多个层，或者总数量的层可以跨不同TRP被映射。层数可以特定于每个UE，并且可以取决于网络节点的决定和/或UE的建议(例如，基于由UE传输给网络节点的信道状态信息(CSI))。
在多个非并置TRP与非相干联合传输(NC-JT)一起使用的情况下，每个TRP可以处理特定的一组层。例如，对于图1所示的配置，对于给定UE，可能有两个层由TRP#1处理，有一个层由TRP#2处理，有零个层由TRP#3处理，而不是每个TRP处理一个层。
本文中描述的一些实施例适用于当使用若干非并置TRP的多TRP传输支持UE时。图1所示的配置可以对应于基于单个物理下行链路控制信道(PDCCH)的多TRP传输，其中所涉及的TRP服务于相同小区。这种情况可以最大化安全性能(例如，与常规的多输入多输出(MIMO)相比)，并且还可以提供关于本文中描述的某些实施例的部署的优势。在本文中描述的实施例中，假定UE具有若干天线，并且可以同时解调若干层。在涉及若干非并置TRP的配置中，可以提供增强的安全级别，因为窃听者可能必须在预期接收者的位置处以检测正确检测消息所需要的所有信号。
以这种方式，本文中描述的一些实施例可以通过使用置换过程(例如，由加密密钥驱动的，如本文中别处描述的)将不可预测性注入到映射过程中。
如上所述，图1作为示例提供。实施例不限于图1的示例。
图2示出了根据本文中描述的一些实施例的示例置换过程。例如，图2示出了根据本文中描述的一些实施例的使用置换(作为线性变换的示例)的伪随机层映射函数。具体地，图2示出了符号(例如，d1、d2……d9)到与TRP#1至#3相对应的不同空间层的映射。例如，如附图标记202所示，符号d7、d4和d6可以映射到TRP#1。作为另一示例，如附图标记204所示，符号d1、d3和d9可以映射到TRP#2。作为另一示例，如附图标记206所示，符号d2、d5和d8可以映射到TRP#3。
用于确定在每个空间层中传输的符号的默认码字层映射可以使用附加置换功能，其中置换可以基于加密密钥来导出。例如，置换功能可以包括对向量的置换。通过这样做，窃听者可能无法重建原始消息，因为窃听者将没有关于应用于符号的变换的信息。置换功能的使用仅作为更通用框架的示例提供。本文中描述的某些实施例可以同样地使用其他变换(或交织技术)。
如上所述，图2作为示例提供。实施例不限于图2的示例。
图3示出了根据本文中描述的一些实施例的示例伪随机变换。例如，图3示出了操作300，操作300包括将要被映射的每个符号向量乘以变换矩阵以确定符号到一个或多个空间层的映射。
如302所示，可以与诸如无线电网络临时标识符(RNTI)、小区标识符(CID)等其他信息组合的加密密钥由物理层或另一更高层提供(例如，提供给图1的伪随机变换层118)。如304所示，加密密钥可以用作随机对象生成器304(例如，随机整数生成器)的随机种子。随机对象生成器304可以根据加密密钥(和与加密密钥组合的其他信息)生成随机对象(或伪随机对象)。例如，随机对象可以包括随机置换矩阵(例如，其中随机置换矩阵的值是随机生成的)、随机序列(例如，整数序列、二进制序列等)等。尽管一些实施例被描述为使用长度为2^31的Gold序列作为示例随机序列(或伪随机序列)，但其他随机序列(Gold或非Gold序列)或具有不同长度的序列同样适用于本文中描述的某些实施例。本文中描述的某些实施例可以包括伪随机对象生成器，诸如生成长度为2^31的序列的Gold序列生成器。对于每个符号向量，随机对象生成器304可以生成可以用作指向查找表308的指针的随机对象(或伪随机对象)。例如，查找表308可以填充有标识各种变换矩阵(M)的信息，并且所生成的随机对象可以用于标识查找表308中的特定变换矩阵(M)。在一些实施例中，查找表308可以按层号(例如，层号1至4)存储变换矩阵。
变换矩阵(M)可以具有维度N×N，其中N是符号向量的大小。变换矩阵(M)可以具有带有匹配特征值的满秩，因此求逆不会引起噪声放大。变换矩阵(M)的特征值可以相同或略有不同，使得最高特征值与最小特征值之间的比率接近1，诸如在0.90到1.10之间。
作为具体示例，变换矩阵(M)可以是置换矩阵(例如，矩阵的每行具有单个“1”，并且矩阵的所有其他位置中为“0”)、具有相位旋转的置换矩阵(例如，置换矩阵，其中每个“1”值被替换为复单位数)、或任何类型的满秩矩阵。使用置换矩阵可以使得最初计划在某个层上发送的任何符号能够在另一层上发送(可能来自另一TRP)。使用具有相位旋转的置换矩阵可以通过应用相位旋转来实现符号的加扰。使用满秩矩阵可以使得能够在每一层上处理符号的线性组合，使得对于没有关于变换矩阵的信息的窃听者来说，检测变得更加复杂。
如310所示，至少一个变换矩阵(M)可以用作执行线性变换的操作的输入。如312所示，数据符号向量(D)(例如，用于传输符号的向量)可以用作执行线性变换的操作的附加输入。如314所示，可以通过将每个符号向量(D)乘以变换矩阵(M)来执行线性变换。相同的变换矩阵可以用于时隙中的所有符号，和/或可以针对每个符号或符号的子集被重新确定。
在一些实施例中，变换矩阵的集合可以被预先计算，存储在查找表中，并且加载到网络节点和/或UE中(例如，通过配置、在网络入口处等)，或者可以动态地计算(例如，根据网络节点和/或UE的请求)。一些实施例可以包括在一组预定义的变换器上的线和/或列置换。
在一些场景中，预先计算矩阵可能会使用过高的内存量。通过使用较小矩阵的较小集合，一些实施例可以使用维度小于M(例如，M/S)的变换矩阵，其中S是预先配置的并且其中M/S是整数。在这种情况下，一组符号(M/S个连续符号)可以被交织。在这样的块级交织器之后，可以进一步应用层映射操作。例如，UE可以假定将要传输的每个码字的复值调制符号被映射到一个或多个层上(例如，根据下面的表1)。
表1：用于空间复用的码字到层映射：
码字q的复值调制符号可以映射到层x(i)＝[x(0)(i)... x(υ-1)(i)]T上，/>其中υ是层数，并且/>是每层的调制符号数。
当在层映射之前使用加密密钥生成附加置换时，码字q的复值调制符号可以被分成/>个子块，其中S是子块大小。M/S可以等于代码块的数目(和/或可以在下行链路控制信息(DCI)中指示，可以基于总编码比特并且使用已知常数导出，可以从加密密钥中导出，等等)。可以应用子块级交织，其中交织器P可以基于加密密钥和/>来导出。子块交织器的输出可以表示为/>并且可以如下生成：
对于m＝0至
p(q)(m)＝d(q)(J(m))
结束
接下来，根据表1(但将d替换为p)，码字q的复值调制符号可以映射到层x(i)＝[x(0)(i) ... x(υ-1)(i)]T上，/>其中υ是层数，并且/>是每层的调制符号数。
当UE接收到传输符号时，UE可以在MIMO处理之后执行逆变换处理。例如，UE可以将接收符号的软样本与逆变换矩阵相乘。然后，所得到的软样本可以由物理层堆栈的上部(例如，解调层、解扰层等)处理。
如该示例所示，本文中描述的一些实施例通过使成功的攻击者必须有权访问以下各项来增强UE与网络节点之间的通信的安全性：所使用的各种密钥和信息(例如，在上述302处)、传输符号的变换顺序(例如，所使用的变换矩阵(M)和符号的变换顺序)、以及UE与网络节点之间的所有空间层。
如上所述，图3作为示例提供。实施例不限于图3的示例。
图4示出了根据本文中描述的一些实施例的示例物理层堆栈。例如，图4示出了物理层堆栈400，其中加扰序列由加密密钥初始化，而不是初始化伪随机层映射。如图所示，物理层堆栈400可以包括各种处理层(或功能)，诸如循环冗余校验(CRC)附接层402、低密度奇偶校验(LDPC)基图选择层404、代码块段(“Seg.”)和CRC附接层406、LDPC编码层408、速率匹配层410、代码块连结层412、加扰层414、调制层416和层映射层420。在420，加密密钥可以与各种其他信息组合，诸如码字(q)、RNTI值、数据加扰身份(例如，更高层参数dataScramblingIdentityPDSCH)或小区标识符(它们都由nID表示)等。在422，可以将Cinit值提供给序列生成器424以初始化序列的生成。在一些实施例中，可以基于加密密钥与其他信息相结合来确定Cinit。在426，序列生成器可以将序列提供给加扰层414，并且加扰层414可以在调制之前对码字的比特进行加扰。
如上所述，图4作为示例提供。实施例不限于图4的示例。
图5示出了根据本文中描述的一些实施例的方法的示例流程图。例如，图5示出了网络节点的示例操作(例如，类似于图7a中的装置10)。图5所示的操作中的一些可以类似于图1至图4所示的一些操作。
在一个实施例中，该方法可以包括：在500，基于加密密钥生成至少一个随机对象。例如，网络节点可以基于来自网络节点的处理层的加密密钥生成至少一个随机对象。加密密钥可以被用作用于随机对象生成器的种子。在一个实施例中，该方法可以包括：在502，基于从加密密钥被生成的至少一个随机对象执行传输符号到一个或多个空间层的线性变换。例如，网络节点可以在生成加密密钥之后执行线性变换。线性变换可以在网络节点的物理层的调制层与网络节点的物理层的映射层之间被执行。
在一些实施例中，加密密钥可以基于一个或多个物理参数。例如，物理参数可以包括由网络节点和/或UE执行的信道估计(例如，信道估计的结果可以是大小为(网络天线的数目乘以UE天线的数目)矩阵。在一些实施例中，仅信道估计的特定部分可以用于生成加密密钥。例如，因为信道估计可能是有噪声的，所以最高有效位(MSB)可以用于加密密钥生成。这可以确保网络节点和UE生成相同加密密钥。在一些实施例中，至少一个随机对象可以包括置换矩阵或随机序列。在一些实施例中，线性变换可以是对向量的置换。在一些实施例中，当一个或多个空间层包括多于一个空间层时，多个非并置传输接收点(TRP)可以对应于多个空间层。
在一些实施例中，多个传输接收点(TRP)可以服务于相同小区。在一些实施例中，该方法还可以包括向网络节点的映射层提供经调制的符号向量。经调制的符号向量的大小可以取决于一个或多个空间层的数量和每个空间层的符号数量。在一些实施例中，一个或多个空间层可以包括多个空间层。多个空间层可以与单个传输接收点(TRP)相关联，或者可以与多个传输接收点(TRP)相关联。
在一些实施例中，一个或多个空间层的数量可以特定于用户设备(UE)。在一些实施例中，加密密钥可以与其他信息组合以形成种子。在一些实施例中，生成至少一个随机对象可以包括针对要被变换的每个符号向量生成至少一个单独的随机对象。至少一个单独的随机对象可以是查找表中的指针。查找表可以包括按层号布置的一个或多个变换矩阵。在一些实施例中，该方法还可以包括将每个符号向量乘以一个或多个变换矩阵中的变换矩阵。在一些实施例中，一个或多个变换矩阵可以具有带有匹配特征值的满秩。
如上所述，图5作为示例提供。实施例不限于图5的示例。
图6示出了根据本文中描述的一些实施例的方法的示例流程图。例如，图6示出了UE(例如，类似于或属于图7b的装置20)的示例操作。图6所示的操作中的一些可以类似于图1至图4所示的一些操作。
在一个实施例中，该方法可以包括：在600，接收一个或多个空间层。例如，UE可以从网络节点接收一个或多个空间层。一个或多个空间层上的传输符号可以基于从加密密钥被生成的至少一个随机对象被映射到一个或多个空间层。在一个实施例中，该方法可以包括：在602，基于加密密钥和线性变换被执行的方式来执行一个或多个空间层的软样本的逆线性变换(例如，该方式可以包括：所执行的特定变换类型和/或所使用的变换矩阵)。逆线性变换可以在UE的物理层堆栈的解映射与解调层之间执行。
在一些实施例中，加密密钥可以基于一个或多个物理参数。在一些实施例中，至少一个随机对象可以包括置换矩阵或随机序列。在一些实施例中，逆线性变换可以是对向量的逆置换。在一些实施例中，当一个或多个空间层包括多于一个空间层时，多个非并置传输接收点(TRP)可以对应于多个空间层。
在一些实施例中，多个传输接收点(TRP)可以服务于相同小区。在一些实施例中，执行逆线性变换可以包括在多输入多输出(MIMO)处理之后执行逆线性变换。在一些实施例中，一个或多个空间层可以包括多个空间层，并且多个空间层可以与单个传输接收点(TRP)相关联，或者可以与多个传输接收点(TRP)相关联。在一些实施例中，一个或多个空间层的数量可以特定于UE。在一些实施例中，该方法还可以包括：在执行逆线性变换之后，将软样本提供给物理层堆栈的解调层。在一些实施例中，执行逆线性变换可以包括使用与将传输符号映射到一个或多个空间层相关联的变换矩阵的逆来执行逆线性变换。
如上所述，图6作为示例提供。实施例不限于图6的示例。
图7a示出了根据实施例的装置10的示例。在一个实施例中，装置10可以是通信网络中的或服务于这样的网络的节点、主机或服务器。例如，装置10可以是与无线电接入网(诸如LTE网络、5G或NR)相关联的网络节点、卫星、基站、节点B、演进型节点B(eNB)、5G节点B或接入点、下一代节点B(NG-NB或gNB)、TRP、和/或WLAN接入点。例如，装置10可以对应于图1至图4的网络节点。
应当理解，在一些示例实施例中，装置10可以包括作为分布式计算系统的边缘云服务器，其中服务器和无线电节点可以是经由无线电路径或经由有线连接彼此通信的独立装置，或者它们可以位于经由有线连接进行通信的同一实体中。例如，在装置10表示gNB的某些示例实施例中，它可以以划分gNB功能的中央单元(CU)和分布式单元(DU)架构进行配置。在这样的架构中，CU可以是包括gNB功能(诸如用户数据的传输、移动性控制、无线电接入网共享、定位和/或会话管理等)的逻辑节点。CU可以通过前传接口控制(多个)DU的操作。DU可以是包括gNB功能的子集的逻辑节点，具体取决于功能拆分选项。应当注意，本领域普通技术人员将理解，装置10可以包括图7a中未示出的组件或特征。在装置10表示IAB节点的一些实施例中，装置10可以以划分IAB功能的DU和MT架构进行配置。在某些实施例中，装置10可以包括多于一个DU。
如图7a的示例中所示，装置10可以包括用于处理信息和执行指令或操作的处理器12。处理器12可以是任何类型的通用或专用处理器。事实上，例如，处理器12可以包括以下中的一种或多种：通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和基于多核处理器架构的处理器。尽管图7a中示出了单个处理器12，但是根据其他实施例，可以使用多个处理器。例如，应当理解，在某些实施例中，装置10可以包括两个或更多处理器，该处理器可以形成可以支持多处理的多处理器系统(例如，在这种情况下，处理器12可以表示多处理器)。在某些实施例中，多处理器系统可以紧密耦合或松散耦合(例如，以形成计算机集群)。
处理器12可以执行与装置10的操作相关联的功能，该功能可以包括例如天线增益/相位参数的预编码、形成通信消息的个体比特的编码和解码、信息的格式化、以及装置10的总体控制，包括与通信资源的管理相关的过程。
装置10还可以包括或耦合到存储器14(内部或外部)，该存储器14可以耦合到处理器12，该存储器14用于存储可以由处理器12执行的信息和指令。存储器14可以是一个或多个存储器并且具有适合本地应用环境的任何类型，并且可以使用任何合适的易失性或非易失性数据存储技术来实现，诸如基于半导体的存储器设备、磁存储器设备和系统、光存储器设备和系统、固定存储器、和/或可移动存储器。例如，存储器14可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、诸如磁盘或光盘等静态存储装置、硬盘驱动器(HDD)、或任何其他类型的非暂态存储器或计算机可读介质。存储在存储器14中的指令可以包括程序指令或计算机程序代码，该程序指令或计算机程序代码在由处理器12执行时使得装置10能够执行本文所述的任务。
在一个实施例中，装置10还可以包括或耦合到(内部或外部)驱动器或端口，该驱动器或端口被配置为接受和读取外部计算机可读存储介质，诸如光盘、USB驱动器、闪存驱动器、或任何其他存储介质。例如，外部计算机可读存储介质可以存储供处理器12和/或装置10执行的计算机程序或软件。
在一些实施例中，装置10还可以包括或耦合到一个或多个天线15，该天线15用于将信号和/或数据传输到装置10和从装置10接收信号和/或数据。装置10还可以包括或耦合到收发器18，该收发器18被配置为传输和接收信息。收发器18可以包括例如可以耦合到(多个)天线15的多个无线电接口。无线电接口可以对应于多种无线电接入技术，包括以下中的一种或多种：GSM、NB-IoT、LTE、5G、WLAN、蓝牙、BT-LE、NFC、射频标识(RFID)、超宽带(UWB)、MulteFire等。无线电接口可以包括诸如滤波器、转换器(例如，数模转换器等)、映射器、快速傅里叶变换(FFT)模块等组件，以生成用于经由一个或多个下行链路进行传输的符号并且接收符号(例如，经由上行链路)。
因此，收发器18可以被配置为将信息调制到载波波形上以供(多个)天线15传输并且解调经由(多个)天线15接收的信息以供装置10的其他元件进一步处理。在其他实施例中，收发器18可以能够直接传输和接收信号或数据。另外地或替代地，在一些实施例中，装置10可以包括输入和/或输出设备(I/O设备)。
在一个实施例中，存储器14可以存储在由处理器12执行时提供功能的软件模块。该模块可以包括例如为装置10提供操作系统功能的操作系统。存储器还可以存储一个或多个功能模块，诸如应用或程序，以为装置10提供附加功能。装置10的组件可以用硬件实现，或者实现为硬件和软件的任何合适的组合。
根据一些实施例，处理器12和存储器14可以被包括在处理电路系统或控制电路系统中或者可以形成其一部分。此外，在一些实施例中，收发器18可以被包括在收发器电路系统中或者可以形成其一部分。
如本文中使用的，术语“电路系统”可以是指仅硬件电路实现(例如，模拟和/或数字电路系统)、硬件电路和软件的组合、模拟和/或数字硬件电路与软件/固件的组合、具有软件的(多个)硬件处理器(包括数字信号处理器)的一起工作以使装置(例如，装置10)执行各种功能的任何部分、和/或使用软件进行操作但在操作不需要时该软件可以不存在的(多个)硬件电路和/或(多个)处理器或其部分。作为另外的示例，如本文中使用的，术语“电路系统”还可以涵盖仅硬件电路或处理器(或多个处理器)、或硬件电路或处理器的一部分、以及其伴随软件和/或固件的实现。术语电路系统还可以涵盖例如服务器、蜂窝网络节点或设备或其他计算或网络设备中的基带集成电路。
根据某些实施例，装置10可以由存储器14和处理器12控制以执行与本文中描述的某些实施例中的任何一个相关联的功能，诸如图1至图9所示的流程图或信令图的一些操作。
例如，在一个实施例中，装置10(例如，网络节点)可以由存储器14和处理器12控制以基于加密密钥生成至少一个随机对象。加密密钥可以被用作用于随机对象生成器的种子。在一个实施例中，装置10(例如，网络节点)可以由存储器14和处理器12控制以基于从加密密钥被生成的至少一个随机对象执行传输符号到一个或多个空间层的线性变换。线性变换可以在网络节点的物理层的调制层与网络节点的物理层的映射层之间被执行。
图7b示出了根据另一实施例的装置20的示例。在一个实施例中，装置20可以是通信网络中的或与这样的网络相关联的节点或元件，诸如UE、移动设备、移动台、移动装备、固定设备、IoT设备或其他设备。如本文所述，UE可以替代地称为例如移动台、移动设备、移动单元、移动装备、用户设备、订户站、无线终端、平板电脑、智能手机、IoT设备、传感器或NB-IoT设备等。作为一个示例，装置20可以在例如无线手持设备、无线插入式附件等中实现。例如，装置20可以对应于图1至图4的UE。
在一些示例实施例中，装置20可以包括一个或多个处理器、一个或多个计算机可读存储介质(例如，存储器、存储装置等)、一个或多个无线电接入组件(例如，调制解调器、收发器等)和/或用户接口。在一些实施例中，装置20可以被配置为使用一种或多种无线电接入技术来操作，诸如GSM、LTE、LTE-A、NR、5G、WLAN、WiFi、NB-IoT、蓝牙、NFC、MulteFire和/或任何其他无线电接入技术。应当注意，本领域普通技术人员将理解，装置20可以包括图7b中未示出的组件或特征。
如图7b的示例中所示，装置20可以包括或耦合到用于处理信息和执行指令或操作的处理器22。处理器22可以是任何类型的通用或专用处理器。实际上，处理器22可以包括以下中的一种或多种：通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和基于多核处理器架构的处理器。尽管图7b中示出了单个处理器22，但是根据其他实施例，可以使用多个处理器。例如，应当理解，在某些实施例中，装置20可以包括两个或更多处理器，该处理器可以形成可以支持多处理的多处理器系统(例如，在这种情况下，处理器22可以表示多处理器)。在某些实施例中，多处理器系统可以紧密耦合或松散耦合(例如，以形成计算机集群)。
处理器22可以执行与装置20的操作相关联的功能，作为一些示例，包括天线增益/相位参数的预编码、形成通信消息的个体比特的编码和解码、信息的格式化和装置20的总体控制，包括与通信资源的管理相关的过程。
装置20还可以包括或耦合到存储器24(内部或外部)，该存储器24可以耦合到处理器22，该存储器24用于存储可以由处理器22执行的信息和指令。存储器24可以是一个或多个存储器并且具有适合本地应用环境的任何类型，并且可以使用任何合适的易失性或非易失性数据存储技术来实现，诸如基于半导体的存储器设备、磁存储器设备和系统、光存储器设备和系统、固定存储器、和/或可移动存储器。例如，存储器24可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、诸如磁盘或光盘等静态存储装置、硬盘驱动器(HDD)、或任何其他类型的非暂态存储器或计算机可读介质。存储在存储器24中的指令可以包括程序指令或计算机程序代码，该程序指令或计算机程序代码在由处理器22执行时使得装置20能够执行如本文所述的任务。
在一个实施例中，装置20还可以包括或耦合到(内部或外部)驱动器或端口，该驱动器或端口被配置为接受和读取外部计算机可读存储介质，诸如光盘、USB驱动器、闪存驱动器、或任何其他存储介质。例如，外部计算机可读存储介质可以存储供处理器22和/或装置20执行的计算机程序或软件。
在一些实施例中，装置20还可以包括或耦合到一个或多个天线25，该天线25用于接收下行链路信号并且用于经由上行链路从装置20进行传输。装置20还可以包括被配置为传输和接收信息的收发器28。收发器28还可以包括耦合到天线25的无线电接口(例如，调制解调器)。无线电接口可以对应于多种无线电接入技术，包括GSM、LTE、LTE-A、5G、NR、WLAN、NB-IoT、蓝牙、BT-LE、NFC、RFID、UWB等。无线电接口可以包括诸如滤波器、转换器(例如，数模转换器等)、符号解映射器、信号整形组件、快速傅里叶逆变换(IFFT)模块等其他组件，以处理由下行链路或上行链路承载的符号，诸如OFDMA符号。
例如，收发器28可以被配置为将信息调制到载波波形上以供(多个)天线25传输并且解调经由(多个)天线25接收的信息以供装置20的其他元件进一步处理。在其他实施例中，收发器28可以能够直接传输和接收信号或数据。另外地或替代地，在一些实施例中，装置20可以包括输入和/或输出设备(I/O设备)。在某些实施例中，装置20还可以包括用户接口，例如图形用户接口或触摸屏。
在一个实施例中，存储器24存储在由处理器22执行时提供功能的软件模块。该模块可以包括例如为装置20提供操作系统功能的操作系统。存储器还可以存储一个或多个功能模块，诸如应用或程序，以为装置20提供附加功能。装置20的组件可以用硬件实现，或者实现为硬件和软件的任何合适的组合。根据示例实施例，装置20可以可选地被配置为根据诸如NR等任何无线电接入技术经由无线或有线通信链路70与装置10通信。
根据一些实施例，处理器22和存储器24可以被包括在处理电路系统或控制电路系统中或者可以形成其一部分。此外，在一些实施例中，收发器28可以被包括在收发电路系统中或者可以形成其一部分。
如上所述，根据一些实施例，装置20例如可以是UE、移动设备、移动台、ME、IoT设备和/或NB-IoT设备。根据某些实施例，装置20可以由存储器24和处理器22控制以执行与本文中描述的示例实施例相关联的功能。例如，在一些实施例中，装置20可以被配置为执行在本文中描述的任何流程图或信令图中描绘的过程中的一个或多个过程，诸如在图1至图4中说明的那些。
例如，在一个实施例中，装置20(例如，UE)可以由存储器24和处理器22控制以接收一个或多个空间层。在一些实施例中，一个或多个空间层上的传输符号可以基于从加密密钥被生成的至少一个随机对象被映射到一个或多个空间层。在一个实施例中，装置20(例如，UE)可以由存储器24和处理器22控制以基于加密密钥和线性变换被执行的方式来执行一个或多个空间层的软样本的逆线性变换。在一些实施例中，逆线性变换可以在UE的物理层堆栈的解映射层与解调层之间被执行。
因此，某些示例实施例提供了优于现有技术过程的若干技术改进、增强和/或优势。例如，一些示例实施例的一个好处是提高了例如UE与网络节点之间的通信的安全性。因此，一些示例实施例的使用改进了通信网络及其节点的功能，并且因此构成至少对无线控制和管理等技术领域的改进。
在一些示例实施例中，本文中描述的任何方法、过程、信令图、算法或流程图的功能可以通过存储在存储器或其他计算机可读或有形介质中并且由处理器执行的软件和/或计算机程序代码或代码部分来实现。
在一些示例实施例中，一种装置可以被包括在至少一个软件应用、模块、单元或实体中或与其相关联，该软件应用、模块、单元或实体被配置为(多个)算术运算，或者被配置为由至少一个操作处理器执行的程序或其部分(包括添加的或更新的软件例程)。程序(也称为程序产品或计算机程序，包括软件例程、小程序和宏)可以存储在任何装置可读数据存储介质中，并且可以包括用于执行特定任务的程序指令。
计算机程序产品可以包括一个或多个计算机可执行组件，当程序运行时，该计算机可执行组件被配置为执行一些示例实施例。一个或多个计算机可执行组件可以是至少一个软件代码或代码部分。实现示例实施例的功能所需要的修改和配置可以作为(多个)例程来执行，该例程可以作为(多个)添加或更新的软件例程来实现。在一个示例中，(多个)软件例程可以下载到该装置中。
作为示例，软件或计算机程序代码或代码部分可以是源代码形式、目标代码形式或某种中间形式，并且它可以存储在某种载体、分发介质或计算机可读介质中，该载体、分发介质或计算机可读介质可以是能够承载程序的任何实体或设备。例如，这样的载体可以包括记录介质、计算机存储器、只读存储器、光电和/或电载体信号、电信信号和/或软件分发包。根据所需要的处理能力，计算机程序可以在单个电子数字计算机中执行，也可以分布在多个计算机中。计算机可读介质或计算机可读存储介质可以是非暂态介质。
在其他示例实施例中，功能可以由装置(例如，装置10或装置20)中包括的硬件或电路系统来执行，例如通过使用专用集成电路(ASIC)、可编程门阵列(PGA)、现场可编程门阵列(FPGA)、或任何其他硬件和软件组合。在又一示例实施例中，功能可以实现为信号，诸如可以由从互联网或其他网络下载的电磁信号承载的无形装置。
根据示例实施例，诸如节点、设备或对应组件等装置可以被配置为电路系统、计算机或微处理器，诸如单片计算机元件，或者被配置为芯片组，芯片组可以至少包括用于提供用于(多个)算术运算的存储容量的存储器和/或用于执行(多个)算术运算的运算处理器。
本领域普通技术人员将容易理解，与所公开的相比，如上讨论的示例实施例可以用不同顺序的步骤和/或用不同配置的硬件元件来实践。因此，尽管已经基于这些示例实施例描述了一些实施例，但是对于本领域技术人员来说很清楚的是，某些修改、变化和替代构造将是很清楚的，同时保持在示例实施例的精神和范围内。
如本文中使用的，术语“BS”可以指代gNB、NG-NB、eNB、节点B等。此外，术语“BS”、“gNB”、“NG-NB”、“eNB”、“节点B”等可以互换使用。
本文中描述的实施例同样适用于某些实施例的单数和复数实现，而不管结合描述某些实施例而使用单数还是复数语言。例如，被描述为包括单个UE的实施例也将适用于包括多个UE的该实施例的实现，反之亦然。
部分词汇表
PLS 物理层安全性
NR 新无线电接入
TRP 传输接收点
TB 传输块
UE 用户设备
HARQ 混合自动重传请求
ACK 确认
gNB 下一代节点B
PDSCH 物理下行链路共享信道
PUSCH 物理上行链路共享信道
UL 上行链路
NDI 新数据指示符
DCI 下行链路控制信息(PDCCH)
CRC 循环冗余校验
DL-SCH 下行链路共享信道
RNTI 无线电网络临时标识符
TRP 传输接收点
JT 联合传输
NC-JT 非相干JT

Claims (4)

1.一种通信的方法，包括：
由网络节点以加密密钥作为种子生成至少一个随机对象，其中所述至少一个随机对象包括置换矩阵，并且生成所述至少一个随机对象包括：
针对要被变换的每个符号向量生成至少一个单独的随机对象，所述至少一个单独的随机对象是查找表中的指针，所述查找表包括按层号布置的一个或多个变换矩阵，所述一个或多个变换矩阵具有带有匹配特征值的满秩；以及
由所述网络节点，在所述网络节点的物理层的调制层与所述网络节点的所述物理层的映射层之间，基于所述至少一个随机对象来执行传输符号到与服务于相同小区多个非并置传输接收点TRP相关联的多个空间层的线性变换，其中所述线性变换是对向量的置换并且包括将每个符号向量乘以所述一个或多个变换矩阵中的变换矩阵；以及
向所述网络节点的所述映射层提供经调制的符号向量，其中所述经调制的符号向量的大小取决于所述一个或多个空间层的数量和每个空间层的符号数量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述加密密钥基于一个或多个物理参数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个空间层的数量特定于用户设备UE。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述加密密钥与其他信息组合以形成所述种子。
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