無線通信中物理層安全密鑰提取技術研究.pdf

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

2、密鑰泄露。利用信道特征的時變性，動態(tài)更新密鑰，實現(xiàn)“一次一密”，確保通信安全。但在實際研究中還存在一些問題，由于雙方對于信道的估計存在一定的偏差，導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竊聽對于通信安全的影響，而存在主動干擾時，生成的密鑰存在較大的不一致性，不能正常工作；密鑰協(xié)商機制不夠完善，在密鑰協(xié)商交互過程中，存在密鑰泄露風險。
　　針對上述有關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)針對無線通信中利用物理層屬性進行加密存在的密鑰不一致以及密鑰生成速率不高的問題，給出了一種基于相位的CQG算法。利用CQG方法，在量化邊界處設立隔離帶，對產(chǎn)生誤判概率較大的接收值進行刪除，有效提高了密鑰生成的一致性。
　　(2)針對密鑰的一致性和生成速率存在博弈問題，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，并且推導出了具體的量化公式。研究結

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，就是密鑰生成速率與密鑰的一致性的最優(yōu)平衡點。
　　(3)針對現(xiàn)有研究集中于研究被動竊聽對于通信安全的影響，當存在主動干擾時，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，并有效地降低了計算的復雜度。該方法有效降低干擾對信號的干擾，提高接收到信號的信干噪比，確保