1.一种多用户物理层密钥分发与广播通信同时进行的方法,包括以下步骤:S1:Alice随机生成分发给N个Bob的二进制密钥比特信息bk,bk=(bk1,bk2,...,bkN),其中每份bki,i=1,2,...,N,MS=log2M包含比特,MS为每个Bob所用的调制方式的星座信号阶数;
S2:Alice将bk中每MS个比特映射为密钥符号值K;根据K的值,选择E中的不同列作为发送不同Bob的预编码的选择基准;
S3:每个Bob依次向Alice发送导频序列,Alice估计上行等效信道HBA并转置得到下行信道 其中HAB=[HAB,1;HAB,2]对应Alice到每个Bob的信道;
S4:Alice对每一个Bob,选择其W(Ki)中对应E(:,K+1)中非零的列数构成W(e);
S5:Alice利用W(e)发送m帧不同的符号流s1,s2,...,sm,则每个Bob都各自接收m帧符号流y1,y2,...,ym,每个Bob每次接收到信号为NB维向量 每个Bob根据自己接收信号y1,y2,...,ym观察出自己当前的密钥符号k;
S6:每个Bob根据自己在S4中观测到的e中N个非零元素坐标对应的天线下独立解调m帧s1,s2,....sm通信数据符号 完成通信,其中:S7:重复上述通信与密钥分发过程,直至每个Bob已经得到一个L比特长度的密钥;Bob与Alice分别进行密钥一致性确认,若Bob的密钥与Alice分享的一致,则该次密钥分享完成。
2.根据权利要求1所述的一种多用户物理层密钥分发与广播通信同时进行的方法,其特征在于,步骤S2中所述密钥符号流的参数满足如下关系:Bob选择所需要的接收天线数量NB和Alice同时传输的通信数据调制符号流数N,其中1≤N≤NB‑1,使得:则
K={0,1,2…,Nk‑1}。
3.根据权利要求1所述的一种多用户物理层密钥分发与广播通信同时进行的方法,其特征在于,步骤S3中,Alice按照如下处理得到备选预编码空间W:Alice根据每个Bob的接收天线数目,将W对应的列划分为相应的空间,设定Bob的数量为2,将W划分为对应Bob1和Bob2的两个空间,具体可表示为:
4.根据权利要求1所述的一种多用户物理层密钥分发与广播通信同时进行的方法,其特征在于,步骤S4中
所述W(Ki)中对应E(:,K+1)中非零的列数为W(e):W(ei)=W(Ki)E(:,K+1),Alice将每个W(ei)合并为W(e)=[W(e1),....,W(eN)]。
5.根据权利要求1所述的一种多用户物理层密钥分发与广播通信同时进行的方法,其特征在于,步骤S5中观察密钥符号k包括两种方法:基于SPN的观察方法和基于SNR的观察方法;所述基于SPN的观察方法为:每个Bob直接测量每根天线的m帧符号平均信号加噪声强度SPN如下:
若为实信号调制BPSK,则可直接选择接收信号的实部进行测量;Bob选择出其中最大的N个αi,其下标为e中非零元素所对应的位置;Bob观测到e后根据e得到观测到的密钥符号K和密钥比特 所述基于SNR的方法为:Bob直接测量每根天线的m帧符号平均信噪比SNR,具体可采用不同的SNR估计方法,以M2M4SNR估计方法位列,同样选择出信噪比最大的N个SNR的天线,其下标即是e中非零元素所对应的位置;Bob因此得到观测的e,然后根据e得到观测到的密钥符号K和密钥比特
6.根据权利要求1所述的一种多用户物理层密钥分发与广播通信同时进行的方法,其特征在于,还包括步骤S0,每个Bob向Alice确定它所使用的接收天线数目和所需要的发送通信符号流数。