[发明专利]使用具有物理层安全性的幺正编织分割复用(UBDM)的通信系统和方法

说明书

一种系统包括第一和第二组通信设备。耦接到第一组通信设备的处理器产生第一编码向量，并经由通信信道将第一编码向量发送到第二组通信设备，所述通信信道在发送期间对第一编码向量应用信道变换。耦接到第二组通信设备的处理器接收变换后信号，检测其有效信道，并识别有效信道的左奇异向量和右奇异向量。基于消息从幺正矩阵的码本中选择预编码矩阵，并且基于第二已知向量、预编码矩阵、左奇异向量的复共轭、以及右奇异向量产生第二编码向量。将第二编码向量发送到第一组通信设备以识别所述消息。

相关申请的引用

本申请要求2019年7月31日提交的题为“COMMUNICATION SYSTEM AND METHODUSING UNITARY BRAID DIVISIONAL MULTIPLEXING(UBDM)WITH PHYSICAL LAYERSECURITY”的美国非临时专利申请No.16/527,240的优先权，并且是该申请的继续申请，该申请的全部内容出于任何目的通过引用整体包含在本文中。

本申请涉及2016年11月14日提交的题为“RELIABLE ORTHOGONAL SPREADINGCODES IN WIRELESS COMMUNICATIONS”的美国非临时专利申请No.15/351,428(现在是美国专利No.10,020,839)和2019年7月1日提交的题为“SYSTEMS,METHODS AND APPARATUS FORSECURE AND EFFICIENT WIRELESS COMMUNICATION OF SIGNALS USING A GENERALIZEDAPPROACH WITHIN UNITARY BRAID DIVISION MULTIPLEXING”的美国专利申请No.16/459,245，上述各个申请的公开内容通过引用整体包含在本文中。

关于联邦政府权益的声明

美国政府持有本发明的非排他性的、不可撤销的、免使用费的许可，有权为了美国政府的任何目的而授予许可。

技术领域

本说明涉及发送用于电子通信的无线信号的系统和方法，特别涉及具有物理层安全性的无线通信。

背景技术

在多址接入通信中，多个用户设备通过给定的通信信道向接收器发送信号。这些信号被叠加，形成通过该信道传播的组合信号。然后，接收器对组合信号进行分离操作，以从组合信号恢复一个或多个单独信号。例如，每个用户设备可以是属于不同用户的蜂窝电话机，而接收器可以是蜂窝塔。通过分离由不同用户设备发送的信号，不同用户设备可以没有干扰地共享相同的通信信道。

发送器通过改变载波或子载波的状态，比如通过改变载波的振幅、相位和/或频率，可以发送不同的符号。每个符号可以表示一个或多个比特。这些符号可以各自映射到复平面中的离散值，从而产生正交调幅，或者通过将每个符号分配给离散频率，从而产生频移键控。然后以奈奎斯特速率对符号采样，奈奎斯特速率至少是符号传输速率的两倍。得到的信号通过数模转换器转换成模拟信号，然后被向上转换到载波频率以便发送。当不同用户设备同时通过通信信道发送符号时，由这些符号表示的正弦波被叠加以形成在接收器接收的组合信号。

无线信号通信的一种已知方法是正交频分复用(OFDM)，OFDM是一种在多个载波频率上编码数字数据的方法。OFDM方法已经适应于允许应对通信信道的恶劣条件(比如衰减、干扰和频率选择性衰落)的信号通信。然而，这种方法不能解决对信号传输的物理层安全性的需求。此外，OFDM信号包括在非常大的动态范围内的信号振幅，通常需要能够处理高峰值平均功率比的发送器。

因而，需要改进的系统、设备和方法，以实现信号的安全、功率高效的无线通信方法。

发明内容