[发明专利]一种基于物理层密钥的联合交织加密方法

说明书

本发明公开了一种基于物理层密钥的联合交织加密方法，该方法的实施步骤包括：节点A和节点B就利用信道特征生成密钥，通过密钥协商使得双方密钥一致，经过分组和进制转换后，提取0、1、2、3在变换后的向量的位置组成位置向量，用于生成交织矩阵，节点A用交织矩阵与OFDM符号相乘来加密，节点B就将交织矩阵用于均衡器的设计，因为时分系统无线信道具有互易性，节点A与节点B就不再需要密钥交换，本发明与交织前需要先进行密钥交换的生成方案相比，不再需要通信双方进行密钥交换这个过程，具有更好的安全性能，交织在实现加密的同时，也提供分集增益，系统具有更好的误比特性。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种基于物理层密钥的联合交织加密方法。

背景技术：

随着无线网络的不断发展，无线通信在生活中起到了越来越重要的作用。然而由于无线媒介的广播性和开放性，传播的信息极容易被窃听，无线通信的隐私以及安全问题已经成为广泛关注的焦点。传统的保障通信安全的技术主要是在网络层以密码学为基础，其安全性依赖于计算能力，随着量子信息时代的到来，很多传统的加密方法很容易被破解，而物理层安全技术则可以达到信息理论意义上的安全，信息理论安全的基本原理是需要加密方案与探索信道随机性的信道编码技术来保证第三方无法在无线媒介上窃听。

正交频分复用(OFDM)技术因其高频谱效率和抗多径干扰等诸多优点，在无线通信系统中得到广泛的使用。目前OFDM中交织方式主要分为频域交织(即在IFFT模块之前对数据进行交织)和时域交织(即在IFFT模块之后对数据进行交织)，例如Reliability andLatency Trade-off i Time Domian Interleaving for OFDM Communication System这篇文章所提出的就是在时域对OFDM符号进行交织，从而实现加密效果。但其存在对的不足就是用于生成交织矩阵的密钥，仍然需要在通信双方之间进行交换，这就增加了信息泄露的可能性，使得通信系统的安全性得不到的保障。

发明内容

本发明目的在于解决了上述现有技术的不足，提供了一种基于物理层密钥的联合加密方法，该方法是利用时分系统无线信道的互易性，对两个节点之间的信道幅度和相位进行测量，从而提取密钥比特，然后用所产生的物理层密钥来生成交织矩阵，与交织前需要先进行密钥交换的生成方案相比，本发明不再需要通信双方进行密钥交换这个过程，避免了因通信双方彼此间进行密钥交换而造成的信息的泄露。

一种基于物理层密钥的联合交织加密方法，该方法包括如下步骤：

两个或两个以上的节点相互间发送探测信号；

节点接收到探测信号后测量出幅度矢量和相位矢量；

各节点根据各自的幅度矢量和相位矢量生成一致的密钥；

根据密钥得出交织矩阵；

通过交织矩阵对数据进行加密和解密。

优选的，所述幅度矢量和相位矢量的测量方法为：

节点A向节点B发送探测信号s_a(t)，节点B向节点A发送探测信号s_b(t)；

节点B接收到信号为：y_B(t)＝s_a(t)*h_AB+n_B，节点A接收到信号为：y_A(t)＝s_b(t)*h_BA+n_A；

经过多次发送与接收节点A和节点B分别测量出各自的信道相位矢量，表示为：

θ_a＝[θ_a(1)^T,...,θ_a(N)^T]