基于主成分分析和聚类码本的物理层密钥生成方案

更新时间:2023-05-28

《南京邮电大学学报(自然科学版)》2020年01期

【摘要】由于信道样本内部的自相关性和测量噪声等原因导致的非互易性,信道测量值的主成分比测量值本身更适合作为生成密钥的随机源。传统的主成分提取方案通过直接交互变换矩阵保证通信双方提取出的主成分的一致性,这在硬件精度和信道资源有限的情况下难以实现。通过对基于主成分分析的密钥生成方案进行改进,文中提出基于聚类码本的变换矩阵同步方案。方案中的聚类码本通过对信道协方差矩阵进行k均值聚类获得。通信双方只需传递所使用聚类中心的序号即可同步变换矩阵,能显著降低反馈传输成本。仿真结果验证了所提方案的有效性。同时,与无反馈的主成分分析方案相比,所提方案的密钥不一致率更低;与从原始信号中提取密钥的方案相比,所提方案的密钥随机性更强。

【关键词】无线通信物理层安全密钥生成主成分分析聚类