基于无线信道的物理层密钥生成技术

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2、交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任。的ｋ．．午（ｙ研究生签名：日期：南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可Ｗ保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子文可档；允许论

3、文被查阅和借阅；可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；论文采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质一的内容相致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。研涉密学位论文在解密后适巧本授权书。究生签名：导师签名：輪聲日親—SecretKeyGenerationTechnologyofPhysicalLayerBasedonWirelessChannelThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicatio

4、nsfortheDegreeofMasterofEngineeringByHuijuHuSupervisor:Prof.XiaoyunHouApril2016摘要近年来，随着无线通信设备深入人们的生活，无线通信开放性引起的安全问题已不容忽视。无线通信信道有着互易性、唯一性、快速时变性和不可预测性，这为动态生成用于加密明文的密钥，实现“一次一密”的加密体制提供了可能，从而实现无条件安全。本文提取无线信道中的相位信息生成密钥，并针对信道相位的条件概率密度函数、密钥的一致性概率、密钥生成过程中的量化等技术进行研究，主要的研究工作如下：（1）在窃听信道系统

5、模型基础上，研究了窄带衰落信道下接收信号的表达式，并给出了信道估计的信息量和密钥容量的推导过程。研究了在给定实际信道相位的条件下，估计相位的概率密度函数的表达式，并画出了曲线图。（2）设计了一种基于多比特自适应量化的相位密钥生成方法，给出了密钥不一致性概率的理论推导，并研究了该方案中信噪比对误比特率的影响。将其与基于幅度的密钥生成方法进行比较。仿真结果表明，基于相位的多比特自适应量化方案有更高的密钥一致性，也更加接近理论值，且密钥随机性也更好。（3）在研究内容(2)的基础上，进一步引入了量化保护带，改进了基于相位的多比特自适应量化方案，滤除了保护带

6、以外的信道估计值，并给出了加入保护带后密钥一致性概率的推导。仿真结果表明，加入量化保护带能有效地提高密钥比特一致性。关键词:无线信道，物理层安全，密钥生成，密钥容量，自适应量化IAbstractInrecentyears,aswirelesscommunicationdevicesdeepenedpeople'slives,securityproblemscausedbytheopennessofthewirelesscommunicationcannotbeignored.Wirelesschannelhasthenatureoftherecip

7、rocity,uniqueness,fasttime-varyingandunpredictable,whichcandynamicallygeneratekeysmakesitpossibletorealize“one-timepad”andunconditionalsecurity.Thispaperextractsthechannelphaseinformationtogeneratethesecretkeyinthewirelesschannel.Italsostudiestheconditionalprobabilitydensityfu

8、nctionofthechannelphase,theconsistencyprobabilitiesofthesecre