毫米波大規模多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技術是第五代移動通信的關鍵技術之一,該技術能夠同時服務于多用戶,顯著提高系統吞吐量,但在數據高速傳輸的同時,也會面臨很多安全威脅,容易受到攻擊。現有的安全傳輸方案通常采用經典加密算法來保障通信安全,其安全性基于算法的計算復雜度,無法察覺竊聽。量子密鑰分發基于量子力學基本原理使通信雙方產生并分享一個隨機密鑰,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的毫米波大規模MIMO系統安全傳輸方案,同時用角度估計的方法產生參考序列作為量子密鑰分發選擇量子基的依據,既利用量子態的特性保證了通信系統的安全,又利用了毫米波大規模MIMO通信系統的信號角度信息以提高密鑰效率。實驗結果表明,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,在充分保障系統通信安全的同時,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】：9 頁

【部分圖文】：

系統模型

為了提高無線通信系統的安全性,本文提出了利用角度估計輔助量子密鑰分發的安全傳輸方案。該方案利用角度估計產生的參考序列作為收發兩端制備用戶態和選擇測量基的依據。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再根據自身隨機生成的一串二進制序列AK來選擇ZAK對應基中的不同偏振態。具體選擇見表1。Alice按照ZAK和AK生成具體的量子態,通過量子信道發送給Bob。Bob端根據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,出現了1位不同,也因此,Bob端的測量基發生了錯誤。Alice制備的量子態經過Bob端的測量之后,生成了序列BK。這時收發兩端同時公布自己的參考序列,經過對比,發現第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的毫米波大規模MIMO系統安全傳輸算法

基于AQKD的毫米波大規模MIMO系統安全傳輸算法

【參考文獻】：
期刊論文
[1]經典通信信號的量子化處理:現狀與展望[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算法[J]. 陳曉航,張翔,馬曉峰,盛衛星.  信號處理. 2017(12)

碩士論文
[1]面向電力調度業務的量子密鑰應用技術研究[D]. 陳雅琳.華北電力大學(北京) 2019



本文編號：2909160