角度估计辅助量子密钥分发的毫米波大规模MIMO系统安全传输方案

发布时间：2020-12-10 18:22

　　毫米波大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术是第五代移动通信的关键技术之一,该技术能够同时服务于多用户,显著提高系统吞吐量,但在数据高速传输的同时,也会面临很多安全威胁,容易受到攻击。现有的安全传输方案通常采用经典加密算法来保障通信安全,其安全性基于算法的计算复杂度,无法察觉窃听。量子密钥分发基于量子力学基本原理使通信双方产生并分享一个随机密钥,且一旦有第三方试图窃听则通信双方便会察觉,因此具有更高的安全性。本文提出一种基于量子密钥分发的毫米波大规模MIMO系统安全传输方案,同时用角度估计的方法产生参考序列作为量子密钥分发选择量子基的依据,既利用量子态的特性保证了通信系统的安全,又利用了毫米波大规模MIMO通信系统的信号角度信息以提高密钥效率。实验结果表明,本文所提利用角度信息的方案相较于直接利用量子密钥分发,在充分保障系统通信安全的同时,密钥生成效率也有显著提升。 

【文章来源】：信号处理. 2020年08期 第1263-1271页 北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

系统模型

为了提高无线通信系统的安全性,本文提出了利用角度估计辅助量子密钥分发的安全传输方案。该方案利用角度估计产生的参考序列作为收发两端制备用户态和选择测量基的依据。图2说明了该方案的具体过程。Alice在得到参考序列ZAK后,根据ZAK序列上每一个比特是0或是1来选择不同的基,若是0则选择R基,否则选择D基。随后Alice再根据自身随机生成的一串二进制序列AK来选择ZAK对应基中的不同偏振态。具体选择见表1。Alice按照ZAK和AK生成具体的量子态,通过量子信道发送给Bob。Bob端根据ZBK选择测量基,若是0选择R基,否则选择D基。如图2,在截取的长度为10的参考序列中,由于信道互易性的不完美和信道噪声,出现了1位不同,也因此,Bob端的测量基发生了错误。Alice制备的量子态经过Bob端的测量之后,生成了序列BK。这时收发两端同时公布自己的参考序列,经过对比,发现第6位不同,所以Alice舍弃AK中的第6位,同时Bob舍弃BK的第6位。最终分别得到密钥SA,SB。4 基于AQKD的毫米波大规模MIMO系统安全传输算法

基于AQKD的毫米波大规模MIMO系统安全传输算法

【参考文献】：
期刊论文
[1]经典通信信号的量子化处理:现状与展望[J]. 方妍,郭欣,叶文景,陈巍.  信号处理. 2019(10)
[2]高性能空时二维角度估计改进算法[J]. 陈晓航,张翔,马晓峰,盛卫星.  信号处理. 2017(12)

硕士论文
[1]面向电力调度业务的量子密钥应用技术研究[D]. 陈雅琳.华北电力大学(北京) 2019



本文编号：2909160