不同环境下无线信道密钥生成性能研究

发布时间：2024-03-12 00:21

　　在无线通信物理层安全的研究中,通信双方的信道具有很好的短时互易性,可以从无线信道中提取出相似的信道特征并生成一致的密钥.该技术可以利用无线信道天然的随机性为无线通信系统实时的分配对称密钥.本文利用通用软件无线电平台(USRP)设计并实现了实时的无线信道密钥生成系统.基于设计的无线密钥生成系统,本文在室内房间、室内走廊、空旷室外三种不同场景中的终端固定、终端移动以及人员走动三种不同信道环境下长时间测量了无线信道并生成了密钥.通过分析合法通信双方和窃听者信道状态信息(CSI)的互易性、CSI信息泄露率、CSI随机性、密钥随机性四个指标,详细分析了不同场景及环境下无线信道密钥生成技术的安全性与可靠性.通过实验表明,空旷室外信道随机性最高,室内走廊随机性其次,室内房间随机性最低.此外,周围环境变化愈快,信道随机性愈高.通过选择合适的密钥生成参数,都可以在不同的场景及环境下生成满足随机性要求的密钥.

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【部分图文】：

图1整体架构

本文设计的无线信道密钥生成系统主要分为,信道测量、信道估计、量化编码、信息调和,整体架构如图1所示.2.2信道测量

图2导频信号结构

Alice和Bob互相发送导频序列估计信道,导频信号设计如图2.考虑到Alice和Bob使用无线信道进行通信,通信信号包括导频信号和数据载荷.本文基于m序列优秀的循环自相关特性,设计了m序列进行无线信道估计,设计不同频率的正弦波信号用于TDD收发信号的分离.

图3TDD收发系统设计

本节阐述该系统的导频收发机部分.导频收发机基于GNURadio平台构建,是本系统最核心的部分具体来说,由四个GNURadio的模块构成:导频序列输出模块、数据发射模块、数据接收模块、导频信号检测模块.导频收发机的结构如图3.·导频序列输出模块该模块读取或者生成需要发射的导频信....

图4无线信道模型

如图4所示,Alice和Bob互相发送m序列m(t)作为导频信号,m序列的循环周期为N,移位脉冲周期为?t.设Alice到Bob的频率响应为hab,设Bob到Alice到Bob的信道脉冲响应为hba.Alice接收的时域信号为:

本文编号：3926249