基于码本的物理层密钥生成方法、装置、存储介质及终端制造方法及图纸

本发明专利技术提供基于码本的物理层密钥生成方法、装置、存储介质及终端。其中，所述方法包括：第一通信端和第二通信端探测同一无线信道的信道状态，以得到探测结果信息；利用基于预处理码本的特征提取方法，对所述探测结果信息进行特征提取；将所提取的特征信息转换为对应的比特序列，以作为初始密钥；纠正和对齐第一通信端和第二通信端进行比特序列转换后的不一致的初始密钥。本发明专利技术提出了预处理码本的设计和选取的有效手段。与完美反馈的主动分析方案相比，本发明专利技术克服了对硬件精度的限制，大大减少同步变换矩阵需要的传输成本，具有实际可行性，且降低信息泄露的风险；与直接用原始信号进行密钥生成和小波变换的方案相比，本发明专利技术获得的密钥安全密钥容量更大、不一致率更低、随机性更强。

Physical layer key generation method, device, storage medium and terminal based on codebook

【技术实现步骤摘要】
基于码本的物理层密钥生成方法、装置、存储介质及终端
本专利技术涉及无线通信
，特别是涉及基于码本的物理层密钥生成方法、装置、存储介质及终端。
技术介绍
随着无线通信技术在人们生活中占据越发重要的地位，无线通信的安全性也受到越来越多的关注。基于信息论的物理层密钥生成技术，以无线信道作为随机信号源，从信道特征(如信道状态信息、接收信号强度或接收信号相位等)中提取出大量密钥，能实现Shannon所定义的绝对安全。但在实际场景中，由于时分双工(Time-divisionDuplex，TDD)系统中的时延、附加信道噪声和信号收发机中的硬件指纹偏差(HardwareFingerprintDeviation，HFD)等因素的影响，信道特征测量值的互易性会遭到破坏。此外，在多天线和多载波系统中，信道特征会在空间域、时域和频域上存在相关性。如果直接对测量值进行量化，只能得到高不一致率(KeyErrorRate，KER)且低熵的密钥，效率低下且密钥的安全性得不到保障。因此，需要对信道探测结果进行特征提取，获取关键且互信息量较大的特征分量。常用方法有小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于码本的物理层密钥生成方法，其特征在于，其物理层密钥生成流程包括：/n第一通信端和第二通信端探测同一无线信道的信道状态，以得到探测结果信息；/n利用基于预处理码本的特征提取方法，对所述探测结果信息进行特征提取；/n将所提取的特征信息转换为对应的比特序列，以作为初始密钥；/n纠正和对齐第一通信端和第二通信端进行比特序列转换后的不一致的初始密钥。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于码本的物理层密钥生成方法，其特征在于，其物理层密钥生成流程包括：
第一通信端和第二通信端探测同一无线信道的信道状态，以得到探测结果信息；
利用基于预处理码本的特征提取方法，对所述探测结果信息进行特征提取；
将所提取的特征信息转换为对应的比特序列，以作为初始密钥；
纠正和对齐第一通信端和第二通信端进行比特序列转换后的不一致的初始密钥。


2.根据权利要求1所述的物理层密钥生成方法，其特征在于，所述利用基于预处理码本的特征提取方法，对所述探测结果信息进行特征提取，其包括：第一通信端基于所述预处理码本提取变换矩阵的序号，并将所述变换矩阵的序号传递至第二通信端，以令第一通信端和第二通信端使用相同的变换矩阵进行特征信息的提取。


3.根据权利要求2所述的物理层密钥生成方法，其特征在于，包括：
第一通信端和第二通信端分别进行信道样本组合，以获得对应的样本组合YA和YB；
第一通信端计算其样本组合的协方差矩阵RA；
第一通信端根据计算出的协方差矩阵RA从所述预处理码本中选择变换矩阵UC，并将变换矩阵UC在码本中的序号传递给第二通信端；
第一通信端和第二通信端使用相同的变换矩阵Uc对各自的样本组合进行变换域映射；
第一通信端和第二通信端对各自变换域映射结果降维后获得对应的特征信息；
其中，所述变换矩阵UC包括与所述协方差矩阵RA之间的欧式距离或与安全密钥速率的损失值正相关的矩阵。


4.根据权利要求1所述的物理层密钥生成方法，其特征在于，所述预处理码本的设计方法包括均匀分割法，所述均匀分割法包括：
根据经验信道模型的时域相关时间、频域相关带宽的样本范围，以及通信系统中的发送双方的导频时、频域间隔，结合理论信道模型，构建协方差矩阵的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾歆，金瑞蒙，薛小平，韩静远，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31