用于确定独占式联合随机性的方法和WTRU |
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| 申请号 | CN201510671618.5 | 申请日 | 2008-04-21 | 公开(公告)号 | CN105337721A | 公开(公告)日 | 2016-02-17 |
| 申请人 | 交互数字技术公司; | 发明人 | S·J·戈德堡; Y·C·沙阿; A·列兹尼克; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开的是一种用于确定独占式联合随机性(JRNSO)的方法和WTRU。该方法包括：在第一信道 频率 上，从第一无线发射/接收单元(WTRU)传送第一 信号 至第二WTRU，该第一信号包括第一私有导频；在第二信道频率上，在第一WTRU接收来自第二WTRU的第二信号，该第二信号包括第二私有导频和第二信道效应，其中第二信道频率不同于第一信道频率；在第一信道频率上，从第一WTRU传送第三信号至第二WTRU，该第三信号包括所述第二信号；在第二信道频率上，在第一WTRU接收来自第二WTRU的第四信号，该第四信号包括第一信号、第一信道效应以及第二信道效应；在第一WTRU处理第四信号，以便确定总的信道效应；以及在第一WTRU根据总的信道效应来确定JRNSO。本发明将JRNSO扩展到更复杂的通信系统。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于确定独占式联合随机性(JRNSO)的方法，该方法包括： |
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| 说明书全文 | 用于确定独占式联合随机性的方法和WTRU技术领域[0002] 本申请涉及无线通信。 背景技术[0003] 加密理论的发展展示了如何在假设潜在攻击者/窃听者没有显著共享相同的随机性来源的情况下从联合随机性中产生信息理论保密性。由于无线通信媒介的特性，这些发展非常适合在无线通信系统的保密性生成处理中使用。 [0004] 为了秘密地进行通信，可以使用信息理论安全性来防止攻击实体发现两个终端之间的通信。大多数无线信道都具有不断变化的物理属性，该属性在终端的信道观测方面提供了大量随机性。这种随机性被称为独占式联合随机性(JRNSO)，并且它是美国专利申请11/339,958的主题。 [0005] 在现有技术中，JRNSO通常依赖于两个终端观察基本相同的信道脉冲响应(CIR)，这种状况是只有一个接收信道的时分双工(TDD)所固有的状况。但是，很多通信系统使用的是频分双工(FDD)，其中两个终端通常会因为每个方向上的信号传输处于显著不同的信道频率而没有观察到基本相同的信道脉冲响应。更进一步，在TDD应用中，基于JRNSO的加密必须更为健壮，并且需要将JRNSO扩展到无法自然产生足够JRNSO信息的环境中。出现这种情况有可能因为信道不如应用所需要的那样接近于真实的互反性。这些技术适用于单输入单输出(SISO)和单输入多输出(SIMO)系统。最终，存在将JRNSO扩展到使用了多输入多输出(MIMO)和多输出单输出(MISO)天线阵列的更复杂的通信系统中的需要。 发明内容[0006] 本发明公开的是用于确定JRNSO的方法和设备。在一个实施方式中，JRNSO是在FDD中使用基带信号回环以及私有导频确定的。在另一个实施方式中，JRNSO是在TDD中使用基带信号回环以及私有导频、私有增益函数与可选的卡尔曼滤波处理或类似的时间定向处理的组合来确定的。在一个示例中，FDD和TDD JRNSO实施方式是在SISO和SIMO通信步骤中执行的。在其他示例中，FDD和TDD实施方式是在MIMO通信中实施的。JRNSO是通过将MIMO和MISO通信降至SISO或SIMO通信来确定的。在其他实施方式中，信道测量信令限制是通过使用诸如行列式之类的矩阵乘积的对称属性来移除的。附图说明 [0007] 从以下描述中可以更详细地理解本发明，这些描述是以实例的方式给出的并且可以结合附图加以理解，其中： [0008] 图1显示的是被配置成使用JRNSO的无线通信系统的框图示例； [0009] 图2显示的是在FDD中使用了回环方法和公共导频的JRNSO过程示例； [0010] 图3显示的是在FDD中使用了回环方法和私有导频的JRNSO过程示例； [0011] 图4显示的是在FDD中作为时间函数的JRNSO信号处理示例； [0013] 图6显示的是在FDD中作为时间函数的JRNSO信道修改处理示例； [0014] 图7显示的是在FDD中作为时间函数的JRNSO信道使用示例； [0015] 图8显示的是在FDD中作为时间函数且使用了简化假设的JRNSO信道使用示例； [0016] 图9显示的是在FDD中使用了回环信号随机时间定位的JRNSO信号处理示例； [0017] 图10显示的是信噪比与差错率的关系的示例； [0018] 图11显示的是在TDD中使用了具有公共导频的回环方法以及私有增益函数的JRNSO过程的示例； [0019] 图12显示的是在TDD中作为时间函数的JRNSO信号处理示例； [0020] 图13显示的是在TDD中使用了类似于配对的传输的JRNSO信号处理示例； [0021] 图14显示的是在TDD中处于导频周期的JRNSO信号处理示例； [0022] 图15显示的是在TDD中处于数据周期的JRNSO信号处理示例； [0023] 图16显示的是卡尔曼滤波器的一个示例； [0024] 图17显示的是卡尔曼滤波定向处理的示例； [0025] 图18显示的是MIMO中的JRNSO信号处理示例； [0026] 图19显示的是MIMO中的JRNSO信号处理示例； [0027] 图20显示的是MIMO中的可导出信道乘积的示例； [0028] 图21显示的是作为时间函数的JRNSO测量示例； [0029] 图22显示的是在MIMO中使用了具有公共导频的回环方法和私有增益函数的JRNSO过程的示例； [0030] 图23显示的是在FDD中使用方阵传输的可导出乘积的示例；以及 [0031] 图24显示的是在FDD对称型MIMO中的JRNSO过程的示例。 具体实施方式[0032] 下文引用的术语“无线发射/接收单元”包括但不局限于用户设备(UE)、移动扎、固定或移动订户单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、计算机或是其他任何能在无线环境中工作的用户设备。下文引用的术语“基站”包括但不局限于节点B、站点控制器、接入点(AP)或是其他任何能在无线环境中工作的接口设备。 [0033] 图1显示的是被配置成使用JRNSO的无线通信系统100的框图示例。该图显示了介于无线发射/接收单元(WTRU)之间的射频通信信道集合105，在这里，所述无线发射/接收单元是Alice(艾丽斯)110和Bob(鲍勃)120。Eve(伊夫)130是一个可以监视Alice110与Bob 120之间的RF通信信道集合105的攻击实体。假设Alice 110和Bob 120是两个无线终端，这两个通信彼此在无线环境中以相同的频率进行通信。由于信道互反性，如果这两个终端在大致相同的时间观测其相互的信道105，那么它们的观测结果彼此会非常接近。第三终端Eve 130被显示成位于离开Alice 110和Bob 120一个波长以上的地方，并且Eve 130得到的信道观测结果几乎必然独立于Alice 110和Bob 120得到的特定于信道的观测结果。 [0034] 因此，Alice 110和Bob 120可以根据其信道观测结果而在其间产生公共密钥。在产生这种密钥的过程中，Alice 110和Bob 120有可能需要使用如下所述的回环信令过程之一来相互通信。 [0035] 图2显示的是由图1系统执行的JRNSO过程的示例。在本示例中，回环方法是在频分双工(FDD)模式中通过使用公共导频来运用的。实线指示的是Alice 110的回环处理。虚线指示的则是Bob 120的回环处理。 [0036] Alice 110通过在信道GAB205上向Bob 120传送公共导频p 200来发起她的回环处理，由此创建合成(resulting)信号GABp 210。Bob 120接收这个信号GABp 210，并且将这个信号变换到基带。在其他方面，Bob 120不会对该信号进行处理。经由具有不同频率的信道GBA 230，Bob 120将这个信号回送到Alice 110，由此创建合成信号GBAGABp 235。Alice110在240接收这个回环信号GBAGABp，从而完成其回环处理。 [0037] Bob 120通过在信道GBA 230上向Alice 110传送公共导频p 245来发起他的回环处理，由此创建合成信号GBAp 250。Alice 110接收这个信号GBAp 250，并且将这个信号变换到基带。在其他方面，Alice 110不会对该信号进行处理。经由具有不同频率的信道GAB 205，Alice 110将这个信号回送到Bob 120，由此创建合成信号GABGBAp 235。在265，Bob120接收这个回环信号GABGBAp 260，从而完成其回环处理。 [0038] 在通信过程中，Eve 130有可能在信道GBE 270上监视Bob 120传送的信号，由此允许Eve 130观测合成信号GBEGABp 280和GBEp 290。虽然在图2中没有描述，但是Eve 130还可以在信道GAE上监视Alice 110传送的信号，由此允许Eve 130观测合成信号GAEp和GAEGBAp。 [0039] 在完成了用于Alice 110和Bob 120的回环处理时，Alice 110在240观测了GBAGABp 235和GBAp250；并且Bob 120在265观测了GABp 210和GABGBAp 260。Alice 110通过对她接收的两个信号进行处理来确定GBA和GAB。同样，Bob 120通过处理他接收的两个信号来确定GAB和GBA。Eve 130观测了GBEp、GBEGABp、GAEp以及GAEGBAp。Eve 130知道公共导频，由此她可以确定GBE、GBEGAB、GAE和GAEGBA。如果有这四个信号，那么Eve 130可以执行更进一步的计算并确定GAB和GBA。这表明，在使用公共导频时，虽然在Alice 110与Bob 120之间可以通过基本的FDD方式来实现信道信息共享，但是这种实施方式当使用公共导频时是不能防范Eve 130的侵害的。 [0040] 图3是由图1系统执行且不会遭受Eve 130侵害的JRNSO过程的一个示例。在本示例中，回环方法是在频分双工(FDD)模式中通过使用仅仅为相应的初始发送方Alice110或Bob 120所知的私有导频来运用的。虽然首先论述的是Alice 110的回环周期，但在Alice和Bob同时发起其相应的回环周期时，JRNSO处理将是最有效的。 [0041] Alice 110通过在信道GAB 205上向Bob 120传送私有导频pA 300来发起她的回环处理，由此创建合成信号GABpA 310。Bob 120接收信号GABpA 310，并且将这个信号变换到基带。在其他方面，Bob 120不会对该信号进行处理或者尝试使用该信号。在具有不同频率的信道GBA 230上，Bob 120将这个信号回送到Alice 110，由此创建合成信号GBAGABpA 320。在335，Alice 110接收这个回环信号GBAGABpA，并且完成其回环处理。 [0042] 与Alice几乎在同一时间，Bob 120通过在信道GBA 235上向Alice 110传送私有导频pB 340来发起他的回环处理，由此创建合成信号GBApB 345。在335，Alice 110接收信号GBApB 345，并且将这个信号变换到基带。在其他方面，Alice 110不会对该信号进行处理或者尝试使用该信号。在具有不同频率的信道GAB 205上，Alice 110将信号GBApB 345回送到Bob 120，由此创建合成信号GABGBApB 350。在355，Bob 120接收这个回环信号GABGBApB，并且完成其回环处理。 [0043] 应该指出的是，虽然从一般角度来说，Alice 110和Bob 120没有必要同时执行其测量，但是这种处理从最有可能结合相关信道效果来执行信号测量的角度上讲是可取的。 [0044] 在Alice 110与Bob 120进行通信的过程中，Eve 130可以在信道GAE 360上监视Alice 110传送的信号，并且在信道GBE 270上监视Bob 120传送的信号。如果Eve 130监视Alice 110的传输，那么Eve 130将会观测到信号GAEpA 370和GAEGBApB 389。如果Eve130监视的是Bob 120的传输，那么Eve将会观测到信号GBEpB 385和GBEGABpA 380。 [0045] 在完成了用于Alice 110和Bob 120的回环处理之后，在335，Alice 110观测到了GBAGABpA 320和GBApB 345；并且在355，Bob 120观测到了GABpA 310和GABGBApB 350。但是，由于Alice不知道pB，因此她不能处理GBApB 345。同样，Bob不能确定GABpA 315，因为Alice 110和Bob 120分别知道他们使用的私有导频，因此Alice 110可以计算信道矩阵乘积GBAGAB 391，并且Bob 120可以计算信道矩阵乘积GABGBA 393。在本示例中，Alice 110和Bob 120使用的是单输入单输出(SISO)信令，由此，信道矩阵的秩(rank)是1。因此，信道矩阵将会退化到单个值，并且是可交换的(例如，GABGBA 393＝GBAGAB 391)。然后，Alice110和Bob 120可以确定基本相同的CIR。 [0046] 由于本示例中的导频所具有的私有特性，Eve 130不能从私有导频固有的设置中分离出信道引入的缩放、偏移和旋转效果。从方程式的角度来看，导频是不能从信道矩阵中分离出来的。因此，Eve 130无法确定GBAGAB 391。 [0047] 图4是关于图3所述的信令处理的信道使用时间限制的一个示例。在本示例中，Alice 110和Bob 120在JRNSO确定时段中使用了私有导频，并且在数据传输时段中使用了公共导频。在这里存在两个信道，即处于某个频率的Alice-Bob信道GAB 405，以及处于不同频率的Bob-Alice信道GBA 410。数据传输时段是在420描述的。JRNSO确定时段是在425描述的。时间延迟(tc_delay)是在430描述并在数据时段420与JRNSO时段tHRNSO 425之间发生的。在数据传输时段420中，Alice 110和Bob 120将会使用公共导频p。私有导频pA仅仅为Alice 110所知，其中Alice 110会在JRNSO时段425中传送所述导频，以便发起她的回环处理。私有导频pB仅仅为Bob 120所知，并且Bob 120会在JRNSO时段425中传送该导频，以便发起他的回环处理。 [0048] 在图4的示例中，信道变换被显示成是一个时间函数。时间t从左向右递增。首先，在这里存在一个数据时段420。然后，在Alice 110和Bob 120切换到JRNSO模式时存在一个时间延迟tc_delay 430。然后，Alice 110和Bob 120启动JRNSO处理。Alice 110通过在信道GAB上向Bob 120发送私有导频pA来发起她的回环处理，由此产生信号GAB(tj)pA 435。Bob 120则将该信号变换到基带，但在其他方面则不对该信号进行处理。Bob 120将返回的信号回送到Alice 110。Alice 110则接收和处理该回环信号。 [0049] 在Alice 110发起她的回环处理的同时，Bob 120通过在信道GBA上向Alice 110发送私有导频pB来发起他的回环处理，由此产生信号GBA(tj)pB 445。Alice 110将这个信号变换到基带，但在其他方面则不对该信号进行处理。Alice 110将返回的信号回送到Bob120。然后，Bob 120接收并处理该回环信号。 [0050] 当JRNSO确定时段结束时，在Alice 110和Bob 120切换到非JRNSO模式时将会存在一个时间延迟430。 [0051] 如图4的示例所示，为了确保防范Eve 130的安全性，数据时段与JRNSO时段之间的时间延迟将会超出信道tGAB和tGBA的最大相干时间，其中tc_delay>max(tGAB,tGBA)。如图4示例进一步显示的那样，JRNSO时段小于任一信道的最小相干时间，其中tJRNSO [0052] 对于某些应用、例如电子邮件、文件传输、被缓存的流音频或视频来说，它们能够容忍很长的tc_delay。而对于其他应用、例如音频转换来说，这些应用则不能容忍很长的tc_delay，并且有必要减小tc_delay。此外，tc_delay还会影响无线电信道的总体使用率。由此，较为理想的是通过减小其持续时间来提高用于数据传输和JRNSO的信道使用率。 [0053] 在一个实施方式中，tc_delay 430是通过在数据时段中使用特定的导频星座减小的。导频星座是JRNSO判定函数，该星座为Alice 110和Bob 120所知，但却不为Eve 130所知。因此，比Eve 130知道更多的Alice 110和Bob 120可以计算信道变换。但是，Eve130则只能在其将所有四个数据流全都同步到同一时刻才能计算信道变换。 [0054] 在另一个实施方式中，tc_delay 430是通过修改数据时段与JRNSO时段之间的信道变换来减小的。图5是由图1系统执行的JRNSO过程的一个示例，并且在这里显示的是处于FDD模式的一般的总体信道修改系统。在本示例中，Alice 110、Bob 120以及Eve 130之间的信道变换将会修改，以使JRNSO时段中的信道变换不同于数据时段中的信道变换。 [0055] GAB、GBA、GAE、GBE是正常条件下在Alice 110、Bob 120和Eve 130之间进行的信道变换。 [0056] JAB、JBA、JAE、JBE是在JRNSO时段中在Alice 110、Bob 120和Eve 130之间进行的信道变换。 [0057] DAB、DBA、DAE、DBE是在数据时段中在Alice 110、Bob 120和Eve 130之间进行的信道变换。 [0058] 在500处描述了通用形式的信道变换的一个示例，其中合成信道矩阵是GXYGXpX。在503处描述了处于数据时段的信道变换的一个示例，其中合成矩阵GXYDXp＝DXYp。在506处描述了处于JRNSO时段的信道变换的一个示例，其中信道矩阵是GXYJXPX＝JXYpX。 [0059] 在本示例中，Alice 110和Bob 120在每次传送信号时都会应用各自函数GA和GB。 [0060] GA是Alice 110应用的任何函数，该函数通过修改信道变换而使JRNSO时段中的信道变换不同于数据时段中的信道变换。 [0061] GB是Bob 120应用的任何函数，该函数通过修改信道变换而使JRNSO时段中的信道变换不同于数据时段中的信道变换。 [0062] GA＝JA1＝Alice在JRNSO时段中在其自身回环处理中应用的函数。 [0063] GA＝JA2＝Alice在JRNSO时段中在Bob的回环处理中应用的函数。 [0064] GB＝JB1＝Bob在JRNSO时段中在其自身回环处理中应用的函数。 [0065] GB＝JB2＝Bob在JRNSO时段中在Alice的回环处理中应用的函数。 [0066] GA＝DA＝Alice在数据时段中应用的函数。 [0067] GB＝DB＝Bob在数据时段中应用的函数。 [0068] Alice 110通过将函数GA 509应用于私有导频pA 512以及在信道GAB 205上将信号pA 515发送到Bob 120来发起她的回环处理，由此创建合成信号GABpA 518。Bob 120接收信号GABpA 518并且将这个信号变换到基带。Bob将函数GB 512应用于所述信号，并且在具有不同频率的信道GBA 230上将信号GABpA 524回送到Alice 110，由此创建信号GBAGABpA527。Alice 110接收回环信号GBAGABpA 527，由此完成她的JRNSO回环处理。 [0069] Bob 120在其将函数GB 521应用于私有导频pB 530的时候发起其回环处理，并且经由信道GBA 230来向Alice 110发送信号，由此创建合成信号GBApB 533。Alice 110接收信号GBApB 533，并且将这个信号变换到基带。Alice 110应用函数GA 509，并且将信号GBApB536经由具有不同频率的信道GAB 205回送到Bob 120，由此创建合成信号GABGBApB 539。Bob 120接收回环信号GABGBAp，从而完成他的回环处理。 [0070] 在完成了Alice 110和Bob 120的回环处理之后，Alice 110观测到了GBAGABpA 527和GBApB 533；并且Bob 120观测到了GABpA 518和GABGBApB 539。虽然Eve 130在数据时段和JRNSO时段观测到了不同的值，但是函数GA和GB的效果是不能从总的信道变换中看到的。因此，知道私有导频的Alice 110和Bob 120能够计算其信道变换。但是，Eve 130只有在她将四个采样流全都同步到相同的相应时刻才能计算信道变换。在使用不同的信道修改变换的情况下，Eve 130无法观测到数据和JRNSO信令时段中的相同信道波动。因此，即使实际信道在这两个时段中没有显著偏离，Eve 130也无法确定与Alice 110和Bob 120相同的信道信息。Eve 130可以通过同步来自不同测量结果的实际采样，并且在以统计方式确定信道效应矩阵之前，处理这些测量结果来移除私有增益函数的效果，从而绕过这种方法。 [0071] 在图5的信道修改示例中，函数GA和GB既可以在放大之前应用，也可以在放大期间应用，还可以在放大之后应用。 [0072] 图6显示的是时间函数图示的示例，其中tc_delay由于图5中的信道修改处理而被最小化。在这里描述了数据时段600，在该时段中，Alice 110和Bob 120使用公共导频p 605来传送信号。在这里还描述了JRNSO时段610，在该时段中，Alice 110和Bob 120使用私有导频615来传送信号。数据时段与JRNSO时段之间的延迟是在620描述的，其中该延迟有可能是因为信道转换、同步或设置造成的。JRNSO时段短于任一信道的最小信道相干时间625。 [0073] 图7显示的是图5中的信道修改处理的示例，其中信道状况和私有导频是根据所述时段究竟是JRNSO时段还是数据时段而改变的。在这里描述了两个信道：处于一个频率的Alice-Bob信道700，以及处于另一个频率的Bob-Alice信道705。在这里存在一个JRNSO时段(k)710。在JRNSO时段(k)710之前有一个数据时段(k-1)715。此外，在JRNSO时段(k)710之后还会出现一个数据时段(k+1)720。 [0074] 在在先数据时段(k-1)715中，Alice 110和Bob 120分别传送信号DAB(k-1)p 740和DBA(k-1)p 745，其中p是私有导频。在JRNSO时段(k)710中，Alice 110传送信号JAB(k)pA(k)750和JAB(k)JBA(k)pB(k)755，并且Bob 120传送信号JBA(k)pB(k)760以及JBA(k)JAB(k)pA(k)765，其中pA和pB分别是只有Alice 110和Bob 120知道的私有导频。在后续数据时段(k+1)720中，Alice 110和Bob 120分别传送信号DAB(k+1)p 770和DBA(k+1)p 775，其中p是公共导频。 [0075] 在图7的示例中，信道状况是根据指定情形调整的。例如，在每一个时段中，信道值可以保持在相对恒定的等级，以便提供健壮的统计分析能力。作为替换，信道值可以在每一个时段内部变化，以便防止Eve 130获取的信息比Alice 110和Bob 120执行其JRNSO确定处理所需要的信息还要多。另一个替换方案是使用基本函数来预先处理信号，或者缓解已知的信道变化。 [0076] 图8显示的是图5中的信令处理的示例，其中信道状况的变化取决于所述时段是JRNSO时段还是数据时段。在本示例中，数据采样是在统计分析之前处理的，并且端到端的信道变换将被设置成是理想的信道状况恒等式。信号时作为状况的函数来描述的，其中所述状况是根据信道使用率而改变的；其中(k)800是JRNSO时段805中的状况，(k-1)810是在JRNSO时段805之前的数据时段815中的状况，(k+1)818则是JRNSO时段805之后的数据时段820中的状况。数据时段815、820与JRNSO时段805之间的延迟是在825描述的。 [0077] 在JRNSO时段805之前的数据时段815中，Alice 110和Bob 120分别传送信号GA(k-1)p 840和GB(k-1)p 845，其中p是公共导频。在JRNSO时段805中，Alice 110传送信号GA(k)pA(k)850和GA(k)GB(k)pB(k)855，并且Bob 120传送信号GB(k)pB(k)860以及GB(k)GA(k)pA(k)865，其中pA和pB分别是只有Alice 110和Bob 120知道的私有导频。在JRNSO时段805之后的数据时段820中，Alice 110和Bob 120分别传送信号GA(k+1)p 870和GB(k+1)p 875，其中p是公共导频。 [0078] 如果Alice 110和Bob 120始终在传输开始时同时传送其私有导频，并且信噪比是健壮的，那么老练的Eve 130有可能检测出序列开端并且恰当地校准采样。 [0079] 图9显示的是图5中的信号处理的一个示例，其中回环信号是依照随机时间定位传送的。在这个示例中，数据时段905与JRNSO时段910之间的边界900是用回环函数掩蔽(mask)的。该回环函数在接收导频的时间与传送导频的时间之间引入了一个随机延迟。这个随机延迟是通过引入假反馈数据创建的，并且在这里将其称为假调制(false modulation)。所述假调制可以在完成Alice和Bob的相应回环之前或之后引入。如果JRNSO确定时段小于任一信道的最小信道相干时间，那么虽然在理论上并不是不可能的，但是这要求Eve具有计算量更大的信道变换计算能力。 [0080] 在本示例中： [0081] bA＝Alice 110在完成其回环处理之前插入的假调制； [0082] aA＝Alice 110在完成了其回环处理之后插入的假调制； [0083] bB＝Bob 120在完成其回环处理之前插入的假调制；以及 [0084] aB＝Bob 120在完成其回环处理之后插入的假调制。 [0085] 如图9所示，Alice 110和Bob 120可以同时发起和完成其回环处理。在一个实施方式中，Alice 110通过向Bob 120传送信号JABpA 915来发起她的回环处理，并且Bob120通过向Alice 110传送信号JBApB 935来发起他的回环处理。接下来，Alice 110引入假调制bA 920，并且Bob 120引入假调制bB 940。如938所示，Alice 110和Bob 120可以在其传送其相应的返回信号之前或之后引入假调制。接下来，Alice 110接收她的回环信号JBAJABpA 925，从而完成她的回环处理，而Bob 120则接收他的回环信号JABJBApB 945，从而完成他的回环处理。 [0086] 在另一个实施方式中，Alice 110通过向Bob 120传送信号JABpA 915来发起她的回环处理，并且Bob 120通过向Alice 110传送信号JBApB 935来发起他的回环处理。接下来，Alice 110接收她的回环信号JBAJABpA 925，并且引入假调制aA 930，而Bob 120则接收他的回环信号JABJBApB 945，并且引入假调制aB 950。如948所示，只有在引入了假调制aA930和aB 950之后，回环处理才会完成。 [0087] 上述两个示例可以扩展，其中Alice 110和Bob 120在JRNSO时段期间的随机时间引入假调制，其中所述随机时间可以是开端、末尾或是与实际测量信令相交织。如果JRNSO时段910短于信道GAB和GBA的最小相干时间，那么无法识别从真实JRNSO到数据时段边界的假调制的Eve 130将不能同步四个数据流和校准采样。 [0088] 图10是描述信道编码器的差错率与信噪比对比的图表示例，其中该信道编码器用于在Alice 110与Bob 120之间交换信息，以便将他们的相似信道脉冲观测结果合并成一个公共观测结果。这种编码技术利用的是Eve 130缺乏对于Alice 110与Bob 120之间的信道的了解的情形，而这将会变换成Eve 130观测到的Alice 110或Bob 120的信道具有实际较弱的信噪比。这种处理被用于在Alice 110与Bob 120之间交换信息，并且在没有向Eve 130揭露真实信道观测结果的情况下合并信道观测结果。差错率1000(y轴)是作为信噪比1010(x轴)的函数1005表示的。随着信噪比1010的提升，差错率1000保持相对恒定，然后则会急剧降低1020。如所述，Alice 110和Bob 120的信噪比1025在曲线1005的拐点(knee)的右边，并且超出了位于曲线1005的拐点的左边的Eve 130的信噪比 1030。由于差错率会随着信噪比的提升而降低，因此，Alice 110和Bob 120的差错率1035明显小于Eve 130的差错率1040。 [0089] 为了确保Eve 130具有较高的差错率，Alice 110和Bob 120监视并控制其相应的SNR状况，其目标则是保持自身的相应SNR状况如图10所示处于曲线1005的拐点。 [0090] Eve 130得到的信道观测结果可以通过将调整信道失真控制的处理或者在Alice110和Bob 120传送的数据流中添加噪声的处理进行组合来控制。在信号发起过程以及回环处理过程中，在数据流中可以添加伪噪声。Eve 130的信道观测结果既可以由Alice 110或Bob 120单独控制，也可以由Alice 110和Bob 120联合控制，并且可以扩展到其他WTRU。如图10所示，Eve 130的信道观测结果与Bob 120/Alice 110的信道观测结果之间的轻微差别有可能导致Alice 110观测的差错率与Eve 130观测的差错率相比存在显著差异。因此，通过轻微调整噪声或失真等级，Alice 110和Bob 120即可确保Eve 130具有较高的差错率。结果，Alice 110和Bob 120可以保持通信质量，同时限制Eve 130损害安全性敏感信息的能力。 [0091] 图11是由图1系统执行的JRNSO过程的一个示例。在本示例中，回环方法是用于时分双工(TDD)模式中使用仅仅为相应发送方Alice 110和Bob 120所知的私有导频以及私有增益函数。 [0092] JRNSO处理是在Alice 110使用私有增益函数GA 1103修改私有导频pA 1100的时候开始的，由此将会创建信号GApA 1106。然后，Alice 110将在信道G 1109上将信号GApA传送到Bob 120，由此创建合成信号GGApA 1112。Bob 120接收信号GGApA 1112，并且将这个信号变换到基带。然后，Bob 120使用私有增益函数1115来修改GGApA 1112，从而创建合成信号GBGGApA 1118。在同一信道G 1109上，Bob 120将信号GBGGApA 1118回送到Alice110，由此创建合成信号GGBGGApA 1121。然后，Alice 110在1124接收回环信号GGBGGApA，由此完成其在JRNSO时段中的回环处理。 [0093] Bob是在其使用私有增益函数GB 1115修改私有导频pB 1130的时候启动其回环处理的，由此将会创建信号GBpB 1133。然后，Bob 120在信道G 1109上将信号GBpB 1133传送到Alice 110，由此创建合成信号GGBpB 1136。Alice 110接收信号GGBpB 1136，并且将这个信号变换到基带。然后，Alice 110使用私有增益函数GA 1103来修改信号GGBpB 1136，从而创建合成信号GAGGBpB 1139。Bob 120在同一信道G 1109上将信号GAGGBpB 1139回送到Bob 120，由此创建合成信号GGAGGBpB 1142。然后，Bob 120在1145接收回环信号GGAGGBpB1145，从而完成其在JRNSO时段中的回环处理。 [0094] 在Alice 110与Bob 120之间的JRNSO通信过程中，Eve 130可以监视Alice 110在信道GAE 1151上传送的信号，以及Bob 120在信道GBE 1154上传送的信号。如果Eve130正在监视Alice 110的传输，那么Eve 130将会观测到信号GAEGApA 1157和GBEGBGGApA 1160。如果Eve 130监视的是Bob 120的传输，那么Eve 130将会观测到信号GBEGBpB 1163和GAEGAGGBpB 1166。 [0095] 在完成了Alice 110和Bob 120的回环处理之后，Alice 110观测到了GGBGGApA1121和GGBpB 1136；并且Bob 120观测到了GGApA 1112和GGAGGBpB 1142。由于Alice 110和Bob 120分别知道其使用的私有导频和私有增益函数，因此，Alice 110可以通过处理其回环信号GGBGGApA 1121来确定信道矩阵GGBGGA。Bob 120可以通过处理其回环信号GGAGGBpB 1142来确定信道矩阵GGAGGB。在本示例中，Alice 110和Bob 120使用了单输入单输出(SISO)信道。该信道矩阵的秩是1，所述矩阵退化至单值，并且是可交换的(例如GABGBA＝GBAGAB)。通过使用信道矩阵的可交换属性，Alice 110和Bob 120将会确定基本相同的CIR。 [0096] Eve 130观测到了GAEGApA 1157、GAEGAGGBpB 1166、GBEGBGGApA 1160以及GBEGBpB1163。但是，由于本示例中的导频所具有的私有特性，Eve 130无法从导频固有的设置中分离出信道引入的扩缩、偏移和旋转效果。因此，即使Eve 130具有无限的计算能力，她也无法确定GBAGAB。 [0097] 图12显示的是图11所示的信令处理的时间函数示例的一个示例。Alice 110和Bob 120在一个交互信道G 1109上传送和接收信号。时段(k)1200是Alice 110与Bob120之间的最小必要相关时间。由于Alice 110和Bob 120的测量是按顺序使用相同信道进行的，因此，必须保持足够相关来使所有测量时段体验基本相同的信道效应。所述信道效应可以是扩缩、偏移、以及针对私有导频所固有的幅度、频率和相位设置的旋转变化。最小必要相关时间1200包括Alice 110的JRNSO确定时段1205和Bob 120的JRNSO确定时段 1210。在JRNSO时段(k)1200之前有一个数据时段(k-1)1215。在JRNSO时段(k)1200之后有一个数据时段(k+1)1220。所有G都是时段的函数。 [0098] Alice 110通过在1225经由信道G 1109向Bob 120传送信号来发起她的回环处理，所得到的信号则是GGApA 1225，其中pA是只有Alice 110知道的私有导频，并且GA是只有Alice 110知道的私有增益函数，该函数被用于修改pA。然后，Bob 120接收信号，将信号变换到基带，应用只有Bob 120知道的私有增益函数GB，将信号转换回载波，并且将信号经由同一信道G 1109回送到Alice 110。然后，Alice 110在1230接收回环信号GGBGGApA，由此完成其回环处理。 [0099] 接下来，Bob 120通过在信道G 1109上向Alice 110传送信号来发起她的回环处理，所得到的信号则是GGBpB 1235，其中G是时间函数，pB是只有Bob 120知道的私有导频，并且GB是只有Bob 120知道的私有增益函数，该函数被用于修改pB。Alice 110将信号变换到基带，应用只有Alice知道的私有增益函数GA，将信号转换回载波，并且在同一信道G1109上将信号回送到Bob 120。然后，Bob 120在1240接收回环信号GGAGGBpB，由此完成其回环处理。 [0100] 在本示例中，最小必要相关时间1200是在Alice 110发起和完成其回环处理以及随后由Bob 120发起和完成其回环处理的时候实现的。因此，在发送了四个传输之后必须对信道进行相关。Alice 110和Bob 120可以通过将相似的信道配对在一起来减小最小必要相关时间，从而减小执行信道测量所需要的传输次数。 [0101] 应该指出的是，如果Eve 130在统计分析之前以代数学的方式处理采样，那么Alice 110和Bob 120可以使用在FDD部分中论述的方法来防止同步，以及使用其更高的信噪比。 [0102] 图13是图11所示的信令处理的时间函数示例，在这里显示的是具有类似于配对的传输的导频使用率。在Alice 110与Bob 120之间存在一条交互信道G 1109，并且所有信号都是在该信道上传送和接收的。时段(k)1300代表的是Alice 110与Bob 120之间的信道G 1109的JRNSO使用率。在1305和1310处描述了两个最小相关时段。在JRNSO时段(k)1300之前有一个数据时段(k-1)1315。并且在JRNSO(k)1300之后将会出现一个数据时段(k+1)1320。所有的G都是时段的函数。 [0103] 导频序列被分成组块，并且是由Alice 110和Bob 120按照交替顺序传送的，这种传输被称为配对传输。同样，返回信号也被分成组块，并且是由Alice 110和Bob 120按照交替顺序传送的，这种传输同样被称为配对传输。一个配对传输1305包括如1325处描述的Alice 110的导频传输，以及如1330处描述的Bob 120的导频传输。另一个配对传输1310包括如1335处描述的Alice 110的回环传输，以及如1340处描述的Bob 120的回环传输。 [0104] 在1325，Alice 110通过在信道G 1109上向Bob 120传送信号而启动所述处理，所得到的信号则是GGApA，其中pA是只有Alice 110知道的私有导频，并且GA是只有Alice110知道的私有增益函数，该函数被用于修改pA。然后，Bob 120接收信号GGApA。之后，Bob 120经由信道G 1109向Alice 110传送一个不同信号，所得到的信号则是GGBpB，其中pB是只有Bob知道的私有导频，并且GB是只有Bob 120知道的私有增益函数，该函数被用于修改pB。然后，Alice 110接收信号GGBpB。至此，在这里已经进行了两个传输，即一个由Alice 110进行的导频传输，以及一个由Bob 120进行的导频传输。 [0105] 然后，Bob 120将Alice 110返回的信号与他的私有增益函数GB相乘并将其传送到Alice 110。Alice 110随后接收她的回环信号。之后，Alice 110将Bob 120的回环信号与他的私有增益函数GA相乘并将其传送到Bob 120。此时，在这里总共进行了四次传输：两次是由Alice 110实行的，两次是由Bob 120实行的。 [0106] 总的来说，这种方法具有来自每一个终端并且最先按顺序执行的外发(outbound)初始传输，以及保存在回环终端的接收信号。然后，回环终端按顺序获取其存储的基带信号，将其与它们自己的私有增益函数相乘，并且将其回送到发起端。由于每一个终端都知道它们初始发送的私有导频，因此，它们将会确定相关联的矩阵乘积：用于Alice的GGBGGA和用于Bob的GGAGGB。 [0107] 由此，如图13的示例所述，TDD模式中的配对传输类型显著减小了Alice 110和Bob 120执行其测量所耗费的信道相关时间。 [0108] 在图13的示例中，配对传输可以是作为时间函数变化的单位矩阵或复杂矩阵。更复杂的矩阵通常会导致更高的JRNSO安全性。此外，Alice 110和Bob 120可以在数据时段中为私有增益函数使用非标识(non-identity)值，以便隐藏JRNSO时段值。这非标识值可以通过对数据流进行预处理以补偿测量得到的信道失真来导出。 [0109] 图14显示的是在TDD模式中的导频时段使用了公共导频和私有增益函数的信号流程示例。在本示例中并未使用私有导频，并且不存在回环信号。在这里存在一信道G1109，并且Alice 110和Bob 120是在该信道上传送和接收信号的。 [0110] 如果Alice 110是传送终端，那么在1405，Alice 110使用私有增益函数GA来修改公共导频p，其中GA仅仅为Alice 110所知。在1410，Alice 110在信道G 1109上向Bob120传送信号GAp，由此创建合成信号GGAp。在1415，Bob 120接收信号GGAp，在1420将这个信号变换到基带，并且在1425将这个基带信号与私有增益函数GB相乘，其中GB仅仅为Bob 120所知。假设信道乘积的导数(derivation)对顺序并不敏感(例如SISO及其通信)，那么在Bob 120确定信道矩阵乘积之前或之后，Bob 120可以将该信号与私有增益函数GB相乘。如果Bob 120先确定信道乘积GGA，然后将该乘积与他的私有增益函数GB相乘，那么得到的矩阵是GBGGA。如果Bob 120先应用其增益函数GB，然后确定信道乘积，那么得到的矩阵是GGAGB。无论哪一种情况，Bob 120都会将信道乘积GGA用于符号恢复，并且将信道乘积GBGGA或GGAGB用于JRNSO信息。 [0111] 如果Bob 120是发射机，那么在1430，Bob 120将会使用私有增益函数GB来修改公共导频p，其中所述GB仅仅为Bob 120所知。在1435，Bob 120将信号GBp经由信道G 1109传送到Alice 110，由此创建合成信号GGBp。在1440，Alice 110接收信号GGBp，在1445将该信号变换到基带，并且在1450将基带信号与私有增益函数GA相乘，其中GA仅仅为Alice110所知。假设信道乘积的导数对顺序并不敏感，那么在Alice 110确定信道矩阵乘积之前或之后，Alice 110可以将该信号与私有增益函数GA相乘。如果Alice 110先确定信道乘积GGB，然后将该乘积与他的私有增益函数GA相乘，那么得到的矩阵是GAGGB。如果Alice 110先应用其增益函数GA，然后确定信道乘积，那么得到的矩阵是GGAGB。无论哪一种情况，Alice 110都会将信道乘积GGB用于符号恢复，并且将信道乘积GAGGB或GGBGA用于JRNSO信息。 [0112] 在通信过程中，Eve 130有可能经由信道GAE监视Alice 110的传输1455以及经由信道GBE 460监视Bob 120的传输1460。如果Eve 130监视的是Alice 110的传输，则Eve130会观测到GAEGAp。如果Eve 130监视的是Bob 120的传输，则Eve 130会观测到GBEGBp。 由于Eve 130知道公共导频p，因此，Eve 130可以通过在1465、1470处理观测到的信号来确定信道乘积GAEGA和GBEGB。虽然Eve 130可以将信道乘积用于符号恢复，但是Eve 130并不知道私有函数GA和GB。因此，Eve 130无法确定Alice 110和Bob 120的JRNSO信息。 [0114] 图15显示的是在TDD模式中的数据时段使用了公共导频和私有增益函数的信号流程的示例。在这里存在一信道G 1109，并且Alice 110和Bob 120是在该信道上传送和接收信号的。 [0115] 如果Alice 110执行传送，那么在1505，Alice 110将数据符号dA与私有增益函数GA相乘，其中所述GA仅仅为Alice 110所知。在1510，Alice 110将信号GAdA经由信道G 1109发送到Bob 120，由此创建合成信号GGAdA。在1515，Bob 120接收信号GGAdA。在1520，Bob 120将信号处理到基带。在1525，Bob 120进一步处理信号，并且提取dA和GGA，其中dA被用作数据1530，并且GGA被存储以用于可选的JRNSO运用1535。 [0116] 如果Bob 120执行传送，那么在1537，Bob 120将数据符号dB与私有增益函数GB相乘，其中所述GB仅仅为Bob 120所知。在1510，Bob 120将信号GBdB经由信道G 1109发送到Alice 110，由此创建合成信号GGBdB。在1545，Alice 110接收信号GGBdB。在1550，Alice 110将信号处理到基带。在1555，Alice 110进一步处理信号，并且提取dB和GGB，其中dB被用作数据1530，并且GGB被存储以用于可选的JRNSO运用1535。 [0117] Eve 130有可能经由信道GAE1565监视Alice 110的传输，以及经由信道GBE 1570监视Bob 120的传输。如果Eve 130监视的是Alice 110的传输，那么Eve 130将会观测到GAEGAdA。在1575，Eve 130可以进一步处理Alice的信号，以便提取dA和GAEGA。如果Eve130监视的是Bob120的传输，那么Eve 130将会观测到GBEGBdB。在1580，Eve 130进一步处理Bob 120的信号，以便提取dB和GBEGB。但是，由于Eve 130不知道私有增益函数GA和GB，因此，如1585所示，Eve 130无法确定JRNSO信息。图16显示的是使用导频和数据来解码符号的卡尔曼滤波器的一个示例。信道估计1600是一个数值集合，它是在每一个信道配对测量时段的末端记录的。 [0118] 图17显示的是卡尔曼滤波时间定向处理的一个示例。数据是按照相反的时间顺序处理的，以便改善相互确定的数值集合比较。Alice 110使用数值1600来确定与Bob 120的配对测量相对应的JRNSO信息，反之亦然。作为选择，Alice 110和Bob 120会以尽可能接近JRNSO时段与数据时段之间的变换边界的方式来处理卡尔曼滤波器输出。如1705所示，Alice 110和Bob 120会在前向和反向时间方向上处理相同的数据。反向时间播种(seeding)是从前向时间计算中计算得到的最后一个信道集合。优选地，在反向方向上会使用前向方向的符号。作为替换，如果在当前时段中不需要前向时间处理，那么所述播种是从在先测量时段得出的。在后一个示例中，在先测量时段在时间上可以是前向或反向的。 [0119] 作为替换，对Alice 110和Bob 120的信道信息的统计确定将通过使用滑动窗口或加权采样而朝着JRNSO时段数据的时段变换边界偏置。 [0120] 应该指出的是，为了简单起见，上述实施方式是在单输入单输出(SISO)或单输入多输出(MISO)模式中使用的。实际上，FDD和TDD中的JRNSO应用还可以在多输入多输出(MIMO)或多输入单输出(MISO)模式中使用。以下的MIMO实施方式是在Alice 110和Bob120中的每一个都具有两个天线部件的情况下描述的。实际上，Alice 110和Bob 120可以具有两个以上的天线部件。此外，Alice 110和Bob 120还可以具有不同数量的天线部件。 阵列耦合、空间天线方向图和偏振都可以用来替代不同的天线部件。优选地，Alice 110与Bob 120之间的信道路径会在传播时段中并行使用，由此每一个回环信道对都是以时间上尽可能接近的方式测量的。作为替换，在传播时段中将会顺序使用Alice 110与Bob 120之间的信道路径，以便减少干扰效应。优选地，Alice 110和Bob 120使用的是保护JRNSO保密性所需要的数量最少的天线。 [0121] 图18是显示为MIMO RF网络使用了最少时段的回环信号流程的框图示例。Alice110的回环周期中的信号流程是在1800显示的。Bob 120的回环周期中的信号流程是在 1805显示的。在这里有三个时段是为Alice 110的回环处理显示的，并且有三个时段是为Bob 120的回环处理显示的。这些时段是以配对方式描述的。初始传输(基本(primary))是在时段1传送的。回环信号则是在时段2和3传送的。如果Alice 110是初始发射方，那么Alice 110会从一个天线部件发送信号，Bob 120则在两个天线部件上接收信号，然后，Bob 120将两个信号按顺序从一个天线部件返回到Alice 110。随后，Alice 110会经由两个天线部件来接收回环信号。 [0122] 对Alice 110的回环处理1800来说，在时段1 1810，Alice 110从天线部件A1传送一个导频信号1815，并且Bob 120经由天线部件B1 1820和B2 1825来接收该信号。在时段2 1930，Bob 120从天线部件B1 1820发送一个返回信号，并且Alice 110经由天线部件A1 1815和A2 1840来接收回环信号。在时段3 1835，Bob 120将信号从天线部件B21825传送到天线部件B1 1820，然后则将信号从天线部件B1 1820传送到Alice 110。此外，如时段31835所示，Alice 110经由天线部件A1 1815和A2 1840来接收回环信号。Alice 110不会直接从Bob 120的天线部件B2 1825接收到回环信号。 [0123] 对Bob 12的回环处理1805来说，在时段1 1845，Bob 120从天线部件B1 1855传送一个导频信号，并且Alice 110经由天线部件A1 1855和A2 1860来接收这个信号。在时段2 1865，Alice 110从天线部件A1 1855发送返回信号，并且Bob 120经由天线部件B11850和B2 1870来接收回环信号。在时段3 1875，Alice 110将信号从天线部件A2 1860传送到天线部件A1 1855，然后则将信号从天线部件A1 1855传送到Alice 110。此外，如时段3 1875所示，Bob 120经由天线部件B1 1850和B2 1870接收回环信号。Bob 120不会直接从Alice 110的天线部件A2 1860接收回环信号。 [0124] 在Alice 110完成了她的回环处理1800之后，Alice 110在天线部件A1 1815上观测到两个信号，即时段2 1830的一个信号JB1A1JA1B1pA1，以及时段3 1835的另一个信号JB1A1JA1B2pA1。Alice 110还在天线部件A2 1940上观测到了两个信号，即时段2的一个信号JB1A2JA1B1pA1以及时段3的另一个信号JB1A2JA1B2pA1。 [0125] 在Bob 120完成了他的回环处理之后，Bob 120在天线部件B1 1945上观测到两个信号，即一个信号JA1B1JB1A1pB1，以及另一个信号JA1B1JB1A2pB1。Bob 120还在天线部件B2 1950上观测到了两个信号，即一个信号JA1B2JB1A1pB1以及另一个信号JA1B2JB1A2pB1。 [0126] 如图18所示，在Alice 110和Bob 120完成了他们的回环周期之后，Alice 110和Bob 120可以使得其观测到的信道乘积相互关联，以便确定基本相同的CIR。 [0127] 在一个实施方式中，通过在每一个终端使用一个天线，可以将非SIMO或非SISO阵列降至SISO，其中在每一个连续回环期间使用的天线部件是相同的。 [0128] 在另一个实施方式中，非SIMO或非SISO情况将会减至SISO或SIMO的多个实例，以便增加可用的CIR信息量。信号是从单个天线部件传送的，但是是在多个接收天线部件上接收的。在这个实施方式中，在传送回环信号时，接收终端按顺序激活其天线部件。在每一个回环周期中使用的天线部件都是相同配对的，由此，Alice 110和Bob 120可以确定基本相同的CIR。 [0129] 在另一个实施方式中，MIMO将会降至SIMO。在发射终端，一个发射天线部件将被激活，以便发送信号。在接收终端，信号是在多个天线部件上接收的。然后，接收终端回送所述返回信号。返回信号将会由同一个传输部件接收和解码。该处理会在每一个终端上重复，由此Alice 110和Bob 120将会分析基本相同的交互信道乘积。 [0130] 图19是显示在MIMO RF网络中使用了所有独特信令路径分段的回环信号流程的框图示例。Alice 110的回环处理中的信号流程是在1900描述的。Bob 120的回环处理中的信号流程是在1903描述的。在这里描述了六个用于Alice 110的回环处理的时段，并且描述了六个用于Bob 120的回环处理的时段。时段是配对描述的。初始传输(基本)是在时段1和时段4传送的。回环信号是在时段2、3、5和6传送的。 [0131] 对Alice 110的回环处理1900来说，在时段1，Alice 110从天线部件A1 1906传送一个导频信号，并且Bob 120经由天线部件B1 1909和B2 1912来接收这个信号。在时段2，Bob 120从天线部件B1 1909发送一个返回信号，并且Alice 110经由天线部件B1 1906来接收该回环信号。在时段3，Bob 120从天线部件B2 1912传送一个返回信号，并且Alice 110经由天线部件A1 1906来接收该回环信号。在时段4，Alice 110从天线部件A2 1915传送一个导频信号，并且Bob 120经由天线部件B1 1918和B2 1921来接收该信号。在时段5，Bob 120从天线部件B1 1918发送返回信号，并且Alice 110在天线部件A2 1915上接收回环信号。在时段6，Bob 120从天线部件B2 1921发送返回信号，并且Alice 110经由天线部件A2 2015接收回环信号。 [0132] 对Bob 120的回环处理来说，在时段1，Bob 120从天线部件B1 1924传送导频信号，并且Alice 110经由天线部件A1 1927和B2 1930接收该信号。在时段2，Alice 110从天线部件A1 1927发送一个返回信号，并且Bob 120经由天线部件B1 1924接收回环信号。在时段3，Alice 110从天线部件A2 1930传送一个返回信号，并且Bob 120经由天线部件B1 1924接收该回环信号。在时段4，Bob 120从天线部件B2 1933传送导频信号，并且Alice 110经由天线部件A1 1936和A2 1939来接收该信号。在时段5，Alice 110从天线部件A1 1936发送返回信号，并且Bob 120在天线部件B2 1933上接收回环信号。在时段6，Alice 110从天线部件A2 1939发送返回信号，并且Bob 120经由天线部件B2 1933接收回环信号。 [0133] 在Bob和Alice完成了其回环周期之后，如图19所示，它们可以使得其接收的信道乘积数据相互关联。 [0134] 图20是显示在Alice 110和Bob 120中的每一个都具有两个天线部件的情况下的所有可能的传播乘积的表格。Alice 110的天线部件被表示为A1和A2。Bob 120的天线部件被表示为B1和B2。基本(primary)传输是用标引1(A1和A6)以及标引6(A2和B2)显示的。标引1的基本信号的回环传输是在标引2、3、4和5显示的。标引6的基本信号回环传输是用标引7、8、9和10显示的。如图20所示，在2×2的MIMO配置中，回环信号的传播乘积有32个。在Alice 110和Bob 120完成了其回环处理之后，Alice 110观测到了16个传播乘积，并且Bob 120观测到了16个传播乘积。如所示，Alice 110可以将她的16个传播乘积与Bob的16个传播乘积相关联。 [0135] 图21是MIMO RF网络中的JRNSO子集测量使用的时间函数示例。时间是从左向右递增的。正如所论证的那样，数据交换时段将会与JRNSO时段交替。JRNSO时段被表示为JRNSO子集使用(k-1)2105，JRNSO子集使用(k)2110。以及JRNSO子集使用(k+1)2115。 [0136] 图22是显示了在FDD MIMO模式中使用私有导频和私有增益函数的信号流程的框图示例。MIMO乘积的对称函数被用于计算信道变换。 [0137] Alice 120的回环处理始于2203，此时，在2206，Alice 110将私有导频pA与增益函数GA相乘，其中pA和GA仅仅为Alice所知。Alice 110将信号GApA经由信道GAB 2209传送到Bob 120，由此创建合成信号GABGApA。Bob 120在2212接收该信号，在2215将这个信号变换到基带，在2218将这个信号与增益函数GB相乘，经由具有不同频率的信道GBA 2224来传送信号，由此创建合成信号GBAGBGABGApA。在2227，Alice接收信号GBAGBGABGApA。 [0138] Bob 120的回环处理始于2218，此时，Bob 120会将私有导频pB与增益函数GB相乘，其中pB和GB仅仅为Bob 120所知。在2222，Bob 120将信号GBpB经由信道GBA传送到Alice 110，由此创建合成信号GBAGBpB。Alice 110在2228接收该信号，在2230将该信号变换到基带，在2203将该信号与增益函数GA相乘，并且在2207经由具有不同频率的信道GAB2209来传送信号，由此创建合成信号GABGAGBAGBpB。在2213，Bob 120接收信号GABGAGBAGBpB。 [0139] 在Alice 110完成了她的回环处理之后，Alice 110观测到了GBAGBGABGApA。在2223，Alice 110通过处理其私有导频pA来确定GBAGBGABGA。在Bob 120完成了他的回环处理之后，Bob 120观测到了GABGAGBApB。在2236，Bob 120通过处理他的私有导频pB来确定GABGAGBAGB。 [0140] Eve 130有可能经由信道GAE 2239监视Alice 110的传输以及经由信道GBE 2242监视Bob 120的传输。如果Eve 130监视的是Alice 110的传输，那么Eve 130将会观测到GAEGApA和GAEGAGBAGBpB。如果Eve 130监视的是Bob 120的传输，那么Eve 130将会观测到GBEGBpB和GBEGBGABGApA。但是，由于Eve 130不知道私有导频pA和pB，因此，Eve 130不能计算信道变换。 [0141] 如图22的回环示例进一步显示的那样，在JRNSO时段中使用的信道变换不同于在数据时段中使用的信道变换。这一点是必需的，因为Eve 130有可能使用公共导频p来确定数据时段中的信道变换。在一个实施方式中，通过让数据与JRNSO时段之间的切换时间超出信道的最大相干时间，可以阻止Eve 130确定JRNSO时段中的信道变换。先前为SISO描述的相同概念同样可以在这种情形中使用。作为替换，端到端的信道变换将被修改，以使Eve不能从自然信道效应中分离出信道修改效应。 [0142] 在图22的MIMO回环示例中，信道变换并不是可交换的。但是，与将MIMO情况减至SISO或SIMO来从CIR矩阵中推导JRNSO信息不同，JRNSO可以从信道乘积矩阵的特定函数中导出。这可以被应用到任何MIMO或SISO情况。在本示例中使用的是对称函数，其中该对称函数确定的是与信道操作顺序无关的结果。矩阵的行列式和迹(trace)即为这种函数的示例。但是，众多其他的对称矩阵函数同样是存在的。在数学上，所使用的行列式的属性可以描述如下： [0143] det(JBAJAB)＝det(JAB)det(JBA)，其中矩阵中的每个项都具有奇异值。因此，这些行列式具有奇异值，并且是可互换的，由此 [0144] det(JBAJAB)＝det(JAB)det(JBA)＝det(JBA)det(JAB)＝det(JAB)det(JBA)，其中NxN函数将被转换成单一值，该函数包含了可供Alice 110和Bob 120用来推导公共共享密钥的N个独立共享值。 [0145] 对于对称函数的一般定义来说， [0146] 假设X1,…,XN是N个参数的集合，其中该集合有可能具有矩阵值。然后，如果函数f(X1,…,XN)是其参数排列(permutation)的不变量，那么该函数是对称的。 [0147] 举个例子 [0148] p：[1，...，N]□[1，...N]是集合[1,…N]的排列。因此，如果f(Xp(1)，...Xp(N))＝f(X1，...XN)，那么对任何这样的p来说，函数f都是对称的。 [0149] 为了处理在MIMO和SISO情况中产生的非对称往返(round-trip)矩阵，在这里使用一个特定的对称函数族，其中该函数族被称为对称的主子式总和(Symmetric Principal Minor Sums，SPMS)。 [0150] 假设I、J是[1,…N]的k元素子集。对NxN矩阵X来说， [0151] XI，J＝(xi，j∈X：i∈I，j∈J} [0152] 其中Xi,j是一个kxk矩阵，它的元素是使用索引集I和J选择的。[I,J]-X的子式(minor)是Xi,j的行列式，并且它是用[X]I,J表示的。如果I＝J，那么子式是主子式。这些子式满足以下属性 [0153] 其中该总和是在[1,…N]的所有可能的k元素子集上得到的(用K表示)。 [0154] 对于NxN矩阵来说，以如下方式定义N+1个基本SPMS(eSPMS)： [0155] S0(X)＝1。 [0156] 对于1≤n≤N， [0157] 其中该总和是在[1,…N]的所有n元素子集上获取的。这些总和在矩阵乘积方面是对称的，如下所述： [0158] [0159] 其中第三个等式是通过交换外总和与内积来遵循的。 [0160] eSPMS函数形成了一个用于产生更复杂的对称子式函数的“基线集”。例如，作为eSPMS多项式的任何乘积或线性组合都是矩阵乘积的对称函数。 [0161] 此外，eSPMS函数与它们的参数矩阵特征值相关联。例如，假设 是NxN矩阵X的N个特征值。那么， [0162] 其中右边的特征值多项式是众所周知的N变量基本对称多项式，并且它是如下定义的： [0163] [0164] 因此，矩阵乘积特征值的基本对称多项式不会因为矩阵相乘的顺序而改变，即使特征值或是其乘积对于相乘的顺序而言不是一成不变的。 [0165] 应该指出的是，NxN矩阵X的行列式正是SN(X)，并且NxN矩阵X的迹正是S1(X)。因此，SPMS代表的是矩阵行列式和迹的概念的普遍化。这种关系是从基于子式的SPSM定义或是基于特征值的替换定义中确定的。 [0166] 在一个实施方式中，SPMS是根据主子式计算而被计算得到的。收敛性将会得到保证，但是主子式的计算有可能会很复杂。 [0167] 在另一个实施方式中，SPMS是根据特征值计算的。特征值是以迭代方式计算的，其中所述计算并未确保收敛性。因此，特征值是使用低复杂度的近似来计算的。 [0168] 在另一个实施方式中，对称函数是使用方阵定义的，其中Alice 110和Bob 120具有不等数量的输入和输出流。在这里为每一个JRNSO传输和回环都选择一个具有相等维度的子集。为了提高相互可用的JRNSO信息量，在这里使用了每一个唯一的方形(square)子集。 [0169] 图23是显示样本方形传输序列的表格。具有相似的项的信令乘积将被用于推导方阵。这些方阵具有对称函数，其中在测量时段中，所述函数在噪声和方差限制以内是相等的。下标表示所使用的是哪一个收发信机部件。没有下标则表示所有收发信机部件都处于使用之中。每一个路径都至少被使用一次，以便消耗可用信道信息以及使用回环乘积。使用了一次的矩阵行条目将不再重复使用。作为替换，如果信道没有正交特性，那么Alice 110和Bob 120将会使用时间作为正交因数而在五个时段中传送信号。天线部件的编号是任意的，并且该编号改变的是eSPMS的相位，而不是它们的绝对值。 [0170] 应该指出的是，即使Alice 110和Bob 120似乎与Eve 130具有合法的通信，他们也可以保护其安全性。在与Eve 130进行通信的过程中，Alice 110和Bob 120将会使用唯一的私有增益函数。在与其他任何终端的通信中，Alice 110和Bob 120持续使用唯一的私有增益函数。 [0171] 如果Alice 110和Bob遭遇到显著的回环功率损失，那么在将主信号环回到其来源之前，Alice 110和Bob 120可以使用增益乘法器来放大主信号。 [0172] 图24是FDD模式中的信号流程的框图示例。在将主信号回环到其来源之前，增益乘法器将被用于放大主信号。 [0173] Alice 110的回环处理始于2400，此时，Alice 110会将私有导频pA与私有函数GA相乘。在2403，Alice 110将信号GApA经由信道GAB传送到Bob 120，由此创建合成信号GABGApA。在2409，Bob 120接收信号GABGApA。在2412，Bob 120将信号变换到基带。在2415，Bob 120使用增益乘法器DB来放大信号。在2418，Bob 120将私有增益函数GB应用于该信号。在2421，Bob 120将信号GBDBGABGApA经由具有不同频率的信道GBA 2424传送到Alice110，由此创建合成信号GBAGBDBGABGApA。在2427，Alice 110接收信号GBAGBDBGABGApA。 [0174] Bob 120的回环处理始于2418，此时，Bob 120会将私有导频pB与私有函数GB相乘。在2422，Bob 120将信号GBpB经由信道GBA 2424传送到Alice 110，由此创建合成信号GBAGBpB。在2428，Alice 110接收信号GBAGBpB。在2430，Alice 110将信号变换到基带。在2433，Alice 110使用增益乘法器DA来放大信号。在2400，Alice 110将私有增益函数GA应用于该信号。在2428，Alice 110将信号GADAGABGBpB经由信道GAB 2406传送到Bob 120，由此创建合成信号GABGADAGBAGBpB。在2410，Bob 120接收信号GABGADAGBAGBpB。 [0175] 在Alice完成了她的回环处理之后，Alice 110将会观测到GBADBGBGABpA。在2436，Alice 110通过处理其私有导频pA来确定GBAGBDBGABpA。在Bob 120完成了他的回环处理之后，Bob 120将会观测到GABGADAGBAGBpB。在2439，Bob 120通过处理其私有导频pB来确定GABGADAGBAGB。 [0176] Eve 130有可能经由信道GAE 2442来监视Alice 110的传输，以及经由信道GBE2445来监视Bob 120的传输。如果Eve 130监视的是Alice 110的传输，那么Eve 130观测到的是GAEGApA和GAEGADAGBAGBpB。如果Eve 130监视的是Bob 120的传输，那么Eve 130观测到的是GBEGBpB和GBEGBDBGABGApA。由于Eve 130不知道导频pA或pB，因此，Eve 130无法计算信道变换。与类似示例中一样，切换延迟要超出最大信道相干时间。 [0177] 在本实施方式中，信息是通过选择eSPMS的相对复杂的矢量旋转值来提取的。例如，复杂矢量旋转值可以是角度旋转，或是输入相位与正交相位幅度的比值。由于增益乘法器是实数值对角矩阵，因此，接收到的每一个流都可以与一个不同的补偿增益值相乘。作为替换，单个平均增益值可以用于放大每一个接收到的流，以便将所有接收到的流的乘积减少成单个值。对用于所有信号的单个增益来说，在这里可以使用相对接收功率等级。对于不同路径补偿增益来说，路径之间的相对增益损失是不能使用的。 [0178] 虽然在特定组合的优选实施方式中描述了本发明的特征和部件，但是这其中的每一个特征和部件都可以在没有优选实施方式中的其他特征和部件的情况下单独使用，并且每一个特征和部件都可以在具有或不具有本发明的其他特征和部件的情况下以不同的组合方式来使用。本发明提供的方法或流程图可以在由通用计算机或处理器执行的计算机程序、软件或固件中实施，其中所述计算机程序、软件或固件以有形方式包含在计算机可读存储介质中，关于计算机可读存储介质的实例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、寄存器、缓冲存储器、半导体存储设备、诸如内部硬盘和可移动磁盘之类的磁介质、磁光介质以及CD-ROM碟片和数字多用途光盘(DVD)之类的光介质。 [0179] 举例来说，适当的处理器包括：通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、任何一种集成电路(IC)和/或状态机。 [0180] 与软件相关的处理器可用于实现射频收发信机，以便在无线发射接收单元(WTRU)、用户设备、终端、基站、无线电网络控制器或是任何一种主机计算机中加以使用。WTRU可以与采用硬件和/或软件形式实施的模块结合使用，例如相机、摄像机模块、视频电路、扬声器电话、振动设备、扬声器、麦克风、电视收发机、免提耳机、键盘、 模块、调频(FM)无线电单元、液晶显示器(LCD)显示单元、有机发光二极管(OLED)显示单元、数字音乐播放器、媒体播放器、视频游戏机模块、因特网浏览器和/或任何一种无线局域网(WLAN)或超宽带(UWB)模块。 [0181] 实施例 [0182] 1.一种用于在无线通信网络中确定独占式联合随机性(JRNSO)的方法，该方法包括： [0183] 传送第一信号，其中该第一信号包括第一导频； [0184] 接收第二信号，其中该第二信号包括第二导频和第二信道效应； [0185] 传送第三信号，其中该第三信号包括第二信号； [0186] 接收第四信号，其中该第四信号包括第一信号、第一信道效应以及第二信道效应； [0187] 处理接收到的第四信号，以便确定总的信道效应； [0188] 根据所确定的总的信道效应来确定JRNSO。 [0189] 2.根据实施例1所述的方法，其中第一导频是第一私有导频序列，第二导频是第二私有导频序列。 [0190] 3.根据前述任一实施例所述的方法，其中第一信号包括第一私有增益函数效应，并且第二信号包括第二私有增益函数效应。 [0191] 4.根据前述任一实施例所述的方法，其中第三信号包括第一私有增益函数，第四信号包括第二私有增益函数，并且在接收到所述第四信号时将该第四信号与相同的第一私有增益函数相乘。 [0192] 5.根据前述任一实施例所述的方法，其中在每一个信号中都引入假调制。 [0193] 6.根据前述任一实施例所述的方法，其中假调制是在接收到第四信号之后引入的。 [0194] 7.根据前述任一实施例所述的方法，该方法还包括：控制信道上的信噪比。 [0195] 8.根据前述任一实施例所述的方法，其中在使用时分双工(TDD)通信模式的情况下，第一信号和第三信号是在第一信道上传送的，并且第二信号和第四信号是在第一信道上接收的。 [0196] 9.根据前述任一实施例所述的方法，其中在使用频分双工(FDD)通信模式的情况下，第一信号和第三信号是在第一信道上传送的，第二信号和第四信号是在第二信道上接收的。 [0197] 10.根据前述任一实施例所述的方法，其中第一信号和第二信号包括导频，并且第二信号包括第二增益乘法器效应，以及第三信号包括第一增益乘法器效应。 [0198] 11.根据前述任一实施例所述的方法，其中： [0199] 第一信号是从第一发射部件传送的； [0200] 第二信号是经由第一接收部件以及至少一个第二接收部件接收的； [0201] 第三信号是在至少两个迭代中从第一发射部件传送的；其中的一个迭代是第一接收部件版本，另外的迭代则是至少一个第二接收部件版本；以及 [0202] 第四信号是经由第一接收部件以及至少一个第二发射/接收部件接收的。 [0203] 12.根据前述任一实施例所述的方法，其中： [0204] 第一信号是从第一发射部件以及至少一个第二发射部件传送的； [0205] 第二信号是经由第一接收部件以及至少一个第二接收部件接收的； [0206] 第三信号是从第一发射部件以及至少一个第二发射部件传送的； [0207] 第四信号是经由第一接收部件以及至少一个第二接收部件接收的。 [0208] 13.根据前述任一实施例所述的方法，其中总的信道效应是使用矩阵函数的对称属性确定的。 [0209] 14.根据前述任一实施例所述的方法，其中第四信号是在第二信号之前接收的。 [0210] 15.根据前述任一实施例所述的方法，其中信号是从一个发射/接收部件传送并且经由同一个发射/接收部件接收的。 [0211] 16.根据前述任一实施例所述的方法，其中信号是从至少两个发射/接收部件传送的。 [0212] 17.一种被配置成执行前述任一实施例所述的方法中的至少一部分的无线发射/接收单元。 [0213] 18.一种被配置成执行实施例1-16中的任一实施例所述的方法中的至少一部分的基站。 |
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