[发明专利]一种用于无线安全通信的物理层密钥生成方法

权利要求书

1.一种用于无线安全通信的物理层密钥生成方法，其特征在于，包括：

用户A接收用户B发送的频域导频信号，并根据接收的频域导频信号估计频域合法信道的相位；

用户A随机生成原始密钥符号；

用户A根据估计的频域合法信道相位预失真原始密钥符号，得到用户A的频域发送信号，用户A对频域发送信号进行多载波调制，得到物理层密钥发送信号，发送给用户B；

用户B对用户A的物理层密钥发送信号进行采样、解调得到频域信号，对频域信号进行采样时间偏差和载波相位偏差补偿，得到同步符号集合；

用户B对同步符号集合进行信道译码，得到估计密钥序列集合；

用户B根据预设规则判断估计密钥序列集合中是否存在有效的估计密钥序列；若存在，则将该有效的估计密钥序列作为有效密钥序列，并向用户A发送物理层密钥生成成功的信号；否则用户B向用户A发送物理层密钥生成失败的信号，并开始新一轮的物理层密钥生成。

2.根据权利要求1所述的用于无线安全通信的物理层密钥生成方法，其特征在于，用户A接收用户B发送的频域导频信号，根据接收的频域导频信号估计频域合法信道的相位，具体为：

用户A接收用户B发送的频域导频信号{S_pilot(k)|k＝0,1,...,N_sub-1}，并在频域将该接收的频域导频信号表示为：

Y_A(k)＝S_pilot(k)H(k)+N_A(k),k＝0,1,...,N_sub-1；

按下式来估计频域合法信道，进而得到频域合法信道的相位

其中，N_sub表示频域合法信道所使用的子载波的总数，{H(k)|k＝0,1,...,N_sub-1}表示频域合法信道，表示用户A接收到的加性复高斯白噪声信号；|·|表示取幅度，θ(·)表示取相位。

3.根据权利要求1所述的用于无线安全通信的物理层密钥生成方法，其特征在于，用户A随机生成原始密钥符号，具体是：用户A生成随机密钥序列，并为随机密钥序列添加CRC序列，然后进行信道编码和MPSK映射，得到原始密钥符号。

4.根据权利要求3所述的用于无线安全通信的物理层密钥生成方法，其特征在于，用户A随机生成原始密钥符号，具体包括：

步骤1，生成随机密钥序列其中，N_orig表示随机密钥序列的长度；

步骤2，计算随机密钥序列b_orig的CRC序列其中，N_CRC表示CRC序列的长度；将CRC序列b_CRC合并到随机密钥序列b_orig尾部，得到原始密钥序列其中，N_key表示原始密钥序列的长度，N_key＝N_orig+N_CRC；

步骤3，对原始密钥序列b进行信道编码，得到码字其中，N_code表示码字的长度；

步骤4，使用二进制Gary码MPSK映射码字c得到原始密钥符号{S_A(k)|k＝0,1,...,N_S-1}；其中，MPSK表示M阶相移键控；N_S＝N_code/N_map表示原始密钥符号的长度，并且满足N_S≤N_sub，N_sub表示频域合法信道所使用的子载波的总数，N_map＝log₂(M)表示星座图符号集S中的每个星座点对应的二进制比特数。

5.根据权利要求4所述的用于无线安全通信的物理层密钥生成方法，其特征在于，判断估计密钥序列集合中是否存在有效的估计密钥序列，具体是：判断估计密钥序列集合中是否存在满足CRC校验的估计密钥序列，若存在，则估计密钥序列集合中存在有效的估计密钥序列。