模型训练、密钥生成方法、训练设备、通信方及系统技术方案

本公开实施例提供了一种模型训练、密钥生成方法、训练设备、通信方及系统。具体实现方案为获取第一通信方探测无线信道所得到的第一信道状态信息，以及第二通信方探测无线信道所得到的第二信道状态信息；将第一信道状态信息作为自编码器的输入，将第二信道状态信息作为自编码器的重构目标，对自编码器进行训练；将训练完成的自编码器中的编码器模块作为第一通信方和第二通信方的特征提取模型。采用本公开实施例，能提高安全密钥容量。能提高安全密钥容量。能提高安全密钥容量。

【技术实现步骤摘要】
模型训练、密钥生成方法、训练设备、通信方及系统


[0001]本公开涉及安全通信术领域，特别是涉及模型训练以及密钥生成


技术介绍

[0002]目前的物理层密钥生成机制大多数是信道强相关的假设为基础。然而，由于探测间隔、信道估计的偏差以及多径效应的影响等，通信双方所观测的信道是弱相关的，因此，前述物理层密钥生成机制与实际场景并不贴切。在弱相关信道下，依据前述物理层密钥生成机制，将导致密钥的不一致率较高、生成速率较慢等一系列问题。

技术实现思路

[0003]本公开实施例的目的在于提供一种模型训练、密钥生成方法、训练设备、通信方及系统，用以解决密钥不一致率高，生成速率慢的问题。具体技术方案如下：
[0004]根据本公开的一方面，提供了一种特征提取模型的训练方法，包括：
[0005]获取第一通信方探测无线信道所得到的第一信道状态信息，以及第二通信方探测所述无线信道所得到的第二信道状态信息；
[0006]将所述第一信道状态信息作为自编码器的输入，将所述第二信道状态信息作为所述自编码器的重构目标，对所述自编码器进行训练；
[0007]将训练完成的自编码器中的编码器模块作为所述第一通信方和所述第二通信方的特征提取模型。
[0008]在一种可能的实现方式中，所述将所述第一信道状态信息作为自编码器的输入，将所述第二信道状态信息作为所述自编码器的重构目标，对所述自编码器进行训练的步骤，包括：
[0009]将所述第一信道状态信息作为自编码器的输入，将所述第二信道状态信息作为所述自编码器的重构目标，对所述自编码器的编码器模块和解码器模块进行训练；
[0010]将样本数据和所述编码器模块的输出作为对抗网络的输入，对所述编码器模块和所述对抗网络进行训练，所述样本数据的分布与预设互易性特征的分布相符。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述将样本数据和所述编码器模块的输出作为对抗网络的输入，对所述编码器模块和所述对抗网络进行训练的步骤，包括：
[0012]将样本数据和所述编码器模块的输出作为对抗网络的输入，基于推土机距离和梯度惩罚机制，对所述编码器模块和所述对抗网络进行训练。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述获取第一通信方探测无线信道所得到的第一信道状态信息，以及第二通信方探测所述无线信道所得到的第二信道状态信息的步骤，包括：
[0014]获取第二通信方在无线信道中向第一通信方发送第一导频信号，并获取所述第一通信方在所述无线信道中向所述第二通信方发送第二导频信号；
[0015]对所述第一导频信号进行信道估计，得到第一信道状态信息；
[0016]对所述第二导频信号进行信道估计，得到第二信道状态信息。
[0017]在一种可能的实现方式中，所述自编码器为去噪自编码器、变分自编码器或堆叠自编码器。
[0018]根据本公开的另一方面，提供了一种物理层密钥的生成方法，应用于第一通信方，所述第一通信方与第二通信方之间通过无线信道通信，所述方法包括：
[0019]探测所述无线信道，得到第三信道状态信息；
[0020]将所述第三信道状态信息输入训练得到的特征提取模型，得到目标互易性特征；
[0021]基于所述目标互易性特征，生成物理层密钥。
[0022]在一种可能的实现方式中，所述基于所述目标互易性特征，生成物理层密钥的步骤，包括：
[0023]根据所述无线信道的信噪比，确定目标量化比特数；
[0024]按照所述目标量化比特数，对所述目标互易性特征进行量化，得到物理层密钥。
[0025]在一种可能的实现方式中，在得到所述物理层密钥之后，还包括：
[0026]对所述物理层密钥进行隐私放大，得到最终密钥。
[0027]根据本公开的第三方面，提供了一种一种特征提取模型的训练设备，所述训练设备包括；
[0028]获取模块，被配置为获取第一通信方探测无线信道所得到的第一信道状态信息，以及第二通信方探测所述无线信道所得到的第二信道状态信息；
[0029]训练模块，被配置为将所述第一信道状态信息作为自编码器的输入，将所述第二信道状态信息作为所述自编码器的重构目标，对所述自编码器进行训练；
[0030]安装模块，被配置为将训练完成的自编码器中的编码器模块作为所述第一通信方和所述第二通信方的特征提取模型。
[0031]在一种可能的实现方式中，所述训练模块，具体被配置为：
[0032]将所述第一信道状态信息作为自编码器的输入，将所述第二信道状态信息作为所述自编码器的重构目标，对所述自编码器的编码器模块和解码器模块进行训练；
[0033]将样本数据和所述编码器模块的输出作为对抗网络的输入，对所述编码器模块和所述对抗网络进行训练，所述样本数据的分布与预设互易性特征的分布相符。
[0034]在一种可能的实现方式中，所述训练模块，具体被配置为：
[0035]将样本数据和所述编码器模块的输出作为对抗网络的输入，基于推土机距离和梯度惩罚机制，对所述编码器模块和所述对抗网络进行训练。
[0036]在一种可能的实现方式中，所述获取模块，具体被配置为：
[0037]获取第二通信方在无线信道中向第一通信方发送第一导频信号，并获取上述第一通信方在所述无线信道中向所述第二通信方发送第二导频信号；
[0038]对所述第一导频信号进行信道估计，得到第一信道状态信息；
[0039]对所述第二导频信号进行信道估计，得到第二信道状态信息。
[0040]在一种可能的实现方式中，所述自编码器为去噪自编码器、变分自编码器或堆叠自编码器。
[0041]根据本公开的第四方面，提供了一种第一通信方，所述第一通信方与第二通信方之间通过无线信道通信，所述第一通信方包括：
[0042]探测模块，被配置为探测所述无线信道，得到第三信道状态信息；
[0043]提取模块，被配置为将所述第三信道状态信息输入训练得到的特征提取模型，得到目标互易性特征；
[0044]生成模块，被配置为基于所述目标互易性特征，生成物理层密钥。
[0045]在一种可能的实现方式中，所述生成模块，具体被配置为：
[0046]根据所述无线信道的信噪比，确定目标量化比特数；
[0047]按照所述目标量化比特数，对所述目标互易性特征进行量化，得到物理层密钥。
[0048]在一种可能的实现方式中，在得到所述物理层密钥之后，所述第一通信方还包括放大模块；
[0049]所述放大模块，被配置为对所述物理层密钥进行隐私放大，得到最终密钥。
[0050]根据本公开的第五方面，提供了一种无线通信系统，所述无线通信系统包括训练设备、第一通信方和第二通信方；
[0051]所述第一通信方，被配置为探测无线信道，得到第一信道状态信息；
[0052]所述第二通信方，被配置为探测所述无线信道，得到第二信道状态信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特征提取模型的训练方法，其特征在于，所述方法包括：获取第一通信方探测无线信道所得到的第一信道状态信息，以及第二通信方探测所述无线信道所得到的第二信道状态信息；将所述第一信道状态信息作为自编码器的输入，将所述第二信道状态信息作为所述自编码器的重构目标，对所述自编码器进行训练；将训练完成的自编码器中的编码器模块作为所述第一通信方和所述第二通信方的特征提取模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一信道状态信息作为自编码器的输入，将所述第二信道状态信息作为所述自编码器的重构目标，对所述自编码器进行训练的步骤，包括：将所述第一信道状态信息作为自编码器的输入，将所述第二信道状态信息作为所述自编码器的重构目标，对所述自编码器的编码器模块和解码器模块进行训练；将样本数据和所述编码器模块的输出作为对抗网络的输入，对所述编码器模块和所述对抗网络进行训练，所述样本数据的分布与预设互易性特征的分布相符。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将样本数据和所述编码器模块的输出作为对抗网络的输入，对所述编码器模块和所述对抗网络进行训练的步骤，包括：将样本数据和所述编码器模块的输出作为对抗网络的输入，基于推土机距离和梯度惩罚机制，对所述编码器模块和所述对抗网络进行训练。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取第一通信方探测无线信道所得到的第一信道状态信息，以及第二通信方探测所述无线信道所得到的第二信道状态信息的步骤，包括：获取第二通信方在无线信道中向第一通信方发送第一导频信号，并获取所述第一通信方在所述无线信道中向所述第二通信方发送第二导频信号；对所述第一导频信号进行信道估计，得到第一信道状态信息；对所述第二导频信号进行信道估计，得到第二信道状态信息。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，所述自编码器为去噪自编码器、变分自编码器或堆叠自编码器。6.一种物理层密钥的生成方法，其特征在于，应用于第一通信方，所述第一通信方与第二通信方之间通过无线信道通信，所述方法包括：探测所述无线信道，得到第三信道状态信息；将所述第三信道状态信息输入权利要求1
‑
5任一项所述方法训练得到的特征提取模型，得到目标互易性特征；基于所述目标互易性特征，生成物理层密钥。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标互易性特征，生成物理层密钥的步骤，包括：根据所述无线信道的信噪比，确定目标量化比特数；按照所述目标量化比特数，对所述目标互易性特征进行量化，得到物理层密钥。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在得到所述物理层密钥之后，还包括：对所述物理层密钥进行隐私放大，得到最终密钥。
9.一种特征提取模型的训练设备，其特征在于，所述训练设备包括；获取模块，被配置为获取第一通信方探测无线信道所得到的第一信道状态信息，以及第二通信方探测所述无线信道所得到的第二信道状态信息；训练模块，被配置为将所述第一信道状态信息作为自编码器的输入，将所述第二信道状态信息作为所述自编码器的重构目标，对所述自编码器进行训练；安装模块，被配置为将训练完成的自编码器中的编码器模块作为所述第一通信方和所述第二通信方的特征提取模型。10.根据权利要求9所述的训练设备，其特征在于，所述训练模块，具体被配置为：将所述第一信道状态信息作为自编码器的输入，将所述第二信道状态信息作为所述自编码器的重构目标，对所述自编码器的编码器模块和解码器模块进行训练；将样本数据和所述编码器模块的输出作为对抗网络的输入，对所述编码器模块和所述对抗网络进行训练，所述样本数据的分布与预设互易性特征的分布相符。11.根据权利要求10所述的训练设备，其特征在于，所述训练模块，具体被配置为：将样本数据和所述编码器模块的输出作为对抗网络的输入，基于推土机距离和梯度惩罚机制，对所述编码器模块和所述对抗网络进行训练。12.根据权利要求9所述的训练设备，其特征在于，所述获取模块，具体被配置为：获取第二通信方在无线信道中向第一通信方发送第一导频信号，并获取上述第一通信方在所述无线信道中向所述第二通信方...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩静远，刘刚，刘涛，周毅，王颖，凌玉萍，
申请(专利权)人：中国电信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：