在無(wú)線通信物理層安全的研究中,通信雙方的信道具有很好的短時(shí)互易性,可以從無(wú)線信道中提取出相似的信道特征并生成一致的密鑰.該技術(shù)可以利用無(wú)線信道天然的隨機(jī)性為無(wú)線通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)的分配對(duì)稱密鑰.本文利用通用軟件無(wú)線電平臺(tái)(USRP)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的無(wú)線信道密鑰生成系統(tǒng).基于設(shè)計(jì)的無(wú)線密鑰生成系統(tǒng),本文在室內(nèi)房間、室內(nèi)走廊、空曠室外三種不同場(chǎng)景中的終端固定、終端移動(dòng)以及人員走動(dòng)三種不同信道環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量了無(wú)線信道并生成了密鑰.通過(guò)分析合法通信雙方和竊聽者信道狀態(tài)信息(CSI)的互易性、CSI信息泄露率、CSI隨機(jī)性、密鑰隨機(jī)性四個(gè)指標(biāo),詳細(xì)分析了不同場(chǎng)景及環(huán)境下無(wú)線信道密鑰生成技術(shù)的安全性與可靠性.通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明,空曠室外信道隨機(jī)性最高,室內(nèi)走廊隨機(jī)性其次,室內(nèi)房間隨機(jī)性最低.此外,周圍環(huán)境變化愈快,信道隨機(jī)性愈高.通過(guò)選擇合適的密鑰生成參數(shù),都可以在不同的場(chǎng)景及環(huán)境下生成滿足隨機(jī)性要求的密鑰.

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【部分圖文】：

圖1整體架構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的無(wú)線信道密鑰生成系統(tǒng)主要分為,信道測(cè)量、信道估計(jì)、量化編碼、信息調(diào)和,整體架構(gòu)如圖1所示.2.2信道測(cè)量

圖2導(dǎo)頻信號(hào)結(jié)構(gòu)

Alice和Bob互相發(fā)送導(dǎo)頻序列估計(jì)信道,導(dǎo)頻信號(hào)設(shè)計(jì)如圖2.考慮到Alice和Bob使用無(wú)線信道進(jìn)行通信,通信信號(hào)包括導(dǎo)頻信號(hào)和數(shù)據(jù)載荷.本文基于m序列優(yōu)秀的循環(huán)自相關(guān)特性,設(shè)計(jì)了m序列進(jìn)行無(wú)線信道估計(jì),設(shè)計(jì)不同頻率的正弦波信號(hào)用于TDD收發(fā)信號(hào)的分離.

圖3TDD收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本節(jié)闡述該系統(tǒng)的導(dǎo)頻收發(fā)機(jī)部分.導(dǎo)頻收發(fā)機(jī)基于GNURadio平臺(tái)構(gòu)建,是本系統(tǒng)最核心的部分具體來(lái)說(shuō),由四個(gè)GNURadio的模塊構(gòu)成:導(dǎo)頻序列輸出模塊、數(shù)據(jù)發(fā)射模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、導(dǎo)頻信號(hào)檢測(cè)模塊.導(dǎo)頻收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖3.·導(dǎo)頻序列輸出模塊該模塊讀取或者生成需要發(fā)射的導(dǎo)頻信....

圖4無(wú)線信道模型

如圖4所示,Alice和Bob互相發(fā)送m序列m(t)作為導(dǎo)頻信號(hào),m序列的循環(huán)周期為N,移位脈沖周期為?t.設(shè)Alice到Bob的頻率響應(yīng)為hab,設(shè)Bob到Alice到Bob的信道脈沖響應(yīng)為hba.Alice接收的時(shí)域信號(hào)為:

本文編號(hào)：3926249