無(wú)線通信中物理層安全密鑰提取技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)線通信技術(shù)由于其便利性有著廣泛的應(yīng)用，但因廣播特性而導(dǎo)致安全問(wèn)題日益突出。同時(shí)，無(wú)線通信信道特征具有唯一性，互易性，快速時(shí)變且不可預(yù)測(cè)性，也為解決無(wú)線通信信息安全提供了條件。因此,利用無(wú)線通信物理層信道屬性進(jìn)行安全加密成為了新的研究課題。
　　利用無(wú)線通信信道的物理特征提取密鑰是利用無(wú)線通信物理層確保信息安全的重要一步?；跁r(shí)分雙工（TDD）原理的無(wú)線通信系統(tǒng)中，利用無(wú)線信道的互易性，雙方獨(dú)立提取密鑰，從而避免了密鑰的交互，防止

2、密鑰泄露。利用信道特征的時(shí)變性，動(dòng)態(tài)更新密鑰，實(shí)現(xiàn)“一次一密”，確保通信安全。但在實(shí)際研究中還存在一些問(wèn)題，由于雙方對(duì)于信道的估計(jì)存在一定的偏差，導(dǎo)致生成的密鑰不一致；密鑰的生成速率不高，密鑰的一致性和密鑰的生成速率存在博弈；現(xiàn)有的研究集中于被動(dòng)竊聽對(duì)于通信安全的影響，而存在主動(dòng)干擾時(shí)，生成的密鑰存在較大的不一致性，不能正常工作；密鑰協(xié)商機(jī)制不夠完善，在密鑰協(xié)商交互過(guò)程中，存在密鑰泄露風(fēng)險(xiǎn)。
　　針對(duì)上述有關(guān)密鑰提取研究中存在的不

3、足，論文給出了一些改善方案。具體情況如下：
　　(1)針對(duì)無(wú)線通信中利用物理層屬性進(jìn)行加密存在的密鑰不一致以及密鑰生成速率不高的問(wèn)題，給出了一種基于相位的CQG算法。利用CQG方法，在量化邊界處設(shè)立隔離帶，對(duì)產(chǎn)生誤判概率較大的接收值進(jìn)行刪除，有效提高了密鑰生成的一致性。
　　(2)針對(duì)密鑰的一致性和生成速率存在博弈問(wèn)題，從理論上分析了在保證密鑰一致性的前提下，雙方可以取得的最大密鑰生成速率，并且推導(dǎo)出了具體的量化公式。研究結(jié)

4、果表明密鑰生成速率與密鑰的一致性存在博弈，它們由量化階數(shù)和隔離帶寬共同決定，由量化階數(shù)和隔離帶寬共同決定的上凸點(diǎn)，就是密鑰生成速率與密鑰的一致性的最優(yōu)平衡點(diǎn)。
　　(3)針對(duì)現(xiàn)有研究集中于研究被動(dòng)竊聽對(duì)于通信安全的影響，當(dāng)存在主動(dòng)干擾時(shí)，生成的密鑰存在較大的不一致性。本文第三章給出了一種基于兩時(shí)隙雙天線相干干擾抵消方法，將接收天線數(shù)降到最低，并有效地降低了計(jì)算的復(fù)雜度。該方法有效降低干擾對(duì)信號(hào)的干擾，提高接收到信號(hào)的信干噪比，確保