毫米波大規(guī)模多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技術(shù)是第五代移動通信的關(guān)鍵技術(shù)之一,該技術(shù)能夠同時服務(wù)于多用戶,顯著提高系統(tǒng)吞吐量,但在數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)耐瑫r,也會面臨很多安全威脅,容易受到攻擊。現(xiàn)有的安全傳輸方案通常采用經(jīng)典加密算法來保障通信安全,其安全性基于算法的計算復(fù)雜度,無法察覺竊聽。量子密鑰分發(fā)基于量子力學(xué)基本原理使通信雙方產(chǎn)生并分享一個隨機(jī)密鑰,且一旦有第三方試圖竊聽則通信雙方便會察覺,因此具有更高的安全性。本文提出一種基于量子密鑰分發(fā)的毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)安全傳輸方案,同時用角度估計的方法產(chǎn)生參考序列作為量子密鑰分發(fā)選擇量子基的依據(jù),既利用量子態(tài)的特性保證了通信系統(tǒng)的安全,又利用了毫米波大規(guī)模MIMO通信系統(tǒng)的信號角度信息以提高密鑰效率。實(shí)驗結(jié)果表明,本文所提利用角度信息的方案相較于直接利用量子密鑰分發(fā),在充分保障系統(tǒng)通信安全的同時,密鑰生成效率也有顯著提升。 

【文章來源】：信號處理. 2020年08期 第1263-1271頁 北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

系統(tǒng)模型

為了提高無線通信系統(tǒng)的安全性,本文提出了利用角度估計輔助量子密鑰分發(fā)的安全傳輸方案。該方案利用角度估計產(chǎn)生的參考序列作為收發(fā)兩端制備用戶態(tài)和選擇測量基的依據(jù)。圖2說明了該方案的具體過程。Alice在得到參考序列ZAK后,根據(jù)ZAK序列上每一個比特是0或是1來選擇不同的基,若是0則選擇R基,否則選擇D基。隨后Alice再根據(jù)自身隨機(jī)生成的一串二進(jìn)制序列AK來選擇ZAK對應(yīng)基中的不同偏振態(tài)。具體選擇見表1。Alice按照ZAK和AK生成具體的量子態(tài),通過量子信道發(fā)送給Bob。Bob端根據(jù)ZBK選擇測量基,若是0選擇R基,否則選擇D基。如圖2,在截取的長度為10的參考序列中,由于信道互易性的不完美和信道噪聲,出現(xiàn)了1位不同,也因此,Bob端的測量基發(fā)生了錯誤。Alice制備的量子態(tài)經(jīng)過Bob端的測量之后,生成了序列BK。這時收發(fā)兩端同時公布自己的參考序列,經(jīng)過對比,發(fā)現(xiàn)第6位不同,所以Alice舍棄AK中的第6位,同時Bob舍棄BK的第6位。最終分別得到密鑰SA,SB。4 基于AQKD的毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)安全傳輸算法

基于AQKD的毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)安全傳輸算法

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]經(jīng)典通信信號的量子化處理:現(xiàn)狀與展望[J]. 方妍,郭欣,葉文景,陳巍.  信號處理. 2019(10)
[2]高性能空時二維角度估計改進(jìn)算法[J]. 陳曉航,張翔,馬曉峰,盛衛(wèi)星.  信號處理. 2017(12)

碩士論文
[1]面向電力調(diào)度業(yè)務(wù)的量子密鑰應(yīng)用技術(shù)研究[D]. 陳雅琳.華北電力大學(xué)(北京) 2019



本文編號：2909160