密钥生成系统中基于改进小波变换的预处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109672527A(43)申请公布日2019.04.23(21)申请号201811561120.3(22)申请日2018.12.20(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新西区西源大道2006号(72)发明人甘雨沁雷霞侯焕鹏苗宁肖悦(74)专利代理机构成都点睛专利代理事务所(普通合伙)51232代理人孙一峰(51)Int.Cl.H04L9/08(2006.01)H04L9/12(2006.01)G06F17/14(2006.01)H04B17/391(2015.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称密钥生成系统中基于改进小波变换的预处理方法(57)摘要本发明属于通信抗干扰技术领域，具体的说是涉及密钥生成系统中基于改进小波变换的预处理方法。本发明针对密钥生成系统中初始不一致率较高的问题提出了基于改进小波变换的信道特征测量值预处理方案，通过保留原始接收信号进行小波变换分解得到的低频近似分量并滤去全部高频细节分量，从而在减小算法复杂度的同时有效降低合法接收双方的初始密钥不一致率。CN109672527ACN109672527A权利要求书1/1页1.密钥生成系统中基于改进小波变换的预处理方法，所述密钥生成系统依次包含信道探测、量化、密钥协商和保密增强几个步骤；其特征在于，在信道探测和量化之间，还包括小波变换，具体为，在信道探测步骤获得信道特征测量值后：对信道特征测量值进行多层小波分解，获得小波分解系数，包括低频系数和高频系数；保留低频系数并去掉高频系数，根据低频系数进行小波重构，获得去噪后的信道特征测量值。2CN109672527A说明书1/3页密钥生成系统中基于改进小波变换的预处理方法技术领域[0001]本发明属于通信抗干扰技术领域，具体的说是涉及密钥生成系统中基于改进小波变换的预处理方法。背景技术[0002]在基于信道特性的密钥生成系统中，信道的短时互易性是合法接收双方建立一致性共享密钥的基础。但由于信号传播过程中受到噪声、时延、硬件设备差异等影响，合法接收双方得到的信道特征测量值存在着一定的偏差，从而造成了双方初始密钥存在着一定的不一致率，为其后续的密钥协商过程带来了很大的困难。因此，如何通过一定的预处理方案降低合法接收双方的初始密钥不一致率，成为了近年来密钥生成领域中研究的关键。[0003]信号去噪是信号处理领域中的关键技术。在以往的研究中，传统傅里叶变换将时域含噪信号映射到频域进行滤波，对于平稳信号的去噪有着显著的增益。但由于其变换后的信号缺乏时域上的度量从而难以考察原信号在不同时间点上的频谱特性，因此不适用于非平稳信号。小波变换(WaveletTransform，WT)由于其基函数的局部伸缩特性对复杂信号有着较好的拟合效果，因此被广泛应用于非平稳信号的去噪。发明内容[0004]由于密钥生成系统的最终目的是使得合法接收双方生成一致密钥序列，并不关注原始信道信息的完整性，基于此，本发明针对密钥生成系统中初始不一致率较高的问题提出了基于改进小波变换的信道特征测量值预处理方案，通过保留原始接收信号进行小波变换分解得到的低频近似分量并滤去全部高频细节分量，从而在减小算法复杂度的同时有效降低合法接收双方的初始密钥不一致率。[0005]为了便于理解，首先对密钥生成系统进行介绍：[0006]传统密钥生成系统中主要包含信道探测、量化、密钥协商、保密增强几个步骤。在信道探测的过程中，Alice、Bob互相发送训练序列，在接收端以最小二乘(LeastSquares，LS)算法对接收到的信息序列进行信道估计得到信道测量值，并从其中提取用于密钥生成的特征参数，本发明中采用信道响应的幅度值作为后续密钥生成的特征参数。[0007]在量化步骤中，合法接收双方分别将提取到的信道特征测量值以区间等概的方案确定量化门限，根据信道特征测量值所在区间序号确定量化后的二进制比特。该步骤实现的是模拟信号数字化的功能。量化之后合法接收双方所得到的二进制序列被称为初始密钥序列，其不一致率(KeyDisagreementRate，KDR)定义为：[0008][0009]将密钥不一致率控制在可以接受的范围内是后续密钥协商步骤能否成功的关键。基于此，本发明在量化之前引入小波变换这一步骤，利用其滤波降噪的特性减小噪声对合3CN109672527A说明书2/3页法接收双方密钥不一致率的影响，以减小后续密钥协商步骤的压力。[0010]小波变换的算法思想是将原接收信号在给定的小波基函数上进行分解，即将原函数与小波基函数作内积，并在整个时域上积分。小波基函数记为ψ(t)，在时域上持续时间短且均值为零。对ψ(t)进行伸缩、平移操作便可得到一个小波基函数的集合{ψa,b(t)}，