面向未來移動通信的物理層安全技術研究

《面向未來移動通信的物理層安全技術研究》是依託東南大學，由胡愛群擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：面向未來移動通信的物理層安全技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：胡愛群
• 依託單位：東南大學

中文摘要

本項目研究面向未來移動通信的物理層安全技術，利用MIMO-OFDM TDD無線信道的短時互易性，在通信雙方的接收信號中提取無線信道的物理特性，將之轉換為通信雙方所需的對稱密鑰，加解密經過該無線信道的數據，達到保護無線空中接口安全的目的。該方案具有高安全性及無需密鑰分配的優點，更適合大規模移動通信用戶的無線接入套用。.本項目結合5G移動通信系統的無線接入安全需要，建立MIMO-OFDM TDD無線信道傳輸模型，研究比較不同的信道特徵提取方法；提出基於主分量分析技術的信道互易性增強方法，以及基於糾錯編碼的前向密鑰一致性校驗方法等；將理論研究與系統實驗相結合，構建基於無線信道特性密鑰的MIMO-OFDM TDD點到點保密通信系統，形成寬頻無線物理層安全理論和技術體系，取得一些專利成果，為我國5G原創技術的形成添磚加瓦。

結題摘要

本項目研究面向未來移動通信的物理層安全技術，利用MIMO-OFDM TDD無線信道的短時互易性，在通信雙方的接收信號中提取無線信道的物理特性，將之轉換為通信雙方的對稱密鑰，加解密經過該無線信道的數據，達到保護無線空中接口安全的目的。本項目按照計畫進行，成立了項目研究小組，歷經四年的艱苦研究，形成了一整套面向未來移動通信的無線物理層安全理論與方法，包括基於射頻指紋的身份識別與基於無線信道特徵的密鑰生成方法。在射頻指紋方面，重點是解決如何從接收信號中提取出微弱的射頻指紋信號，減少無線信道多徑效應和噪聲對射頻指紋的影響，以及如何有效的表征和識別射頻指紋等。在基於無線信道特徵的密鑰生成方面，重點是解決通信上下行信道之間的互易性問題，減少相干時間、信道噪聲等因素對互易性的影響，如何生成滿足隨機性要求的密鑰流，如何保證通信兩端密鑰的一致性等。項目共發表高質量學術論文35篇，包括發表於IEEE Internet of Things Journal、IEEE Transactions on Communications、IEEE Transactions on Mobile Computing等SCI核心期刊論文14篇；申請國家發明專利26項，其中9項已授權，申請1項PCT專利，1項專利轉讓；搭建了射頻指紋提取與識別系統1套和基於無線信道特徵的密鑰生成與數據加解密系統1套。項目完成的“基於設備指紋技術的無線接入安全管理平台”通過國家網路與信息系統安全產品質量監督檢驗中心檢測，在江蘇電力信息技術有限公司進行了3個試點套用；基於本項目基礎，申請到江蘇省重點研發計畫項目“電力物聯網邊緣接入安全技術研究與套用”，和國家自然基金移動安全專項“移動通信安全基礎理論與關鍵技術”，並在網路通信與安全紫金山實驗室立項，旨在用本項目成果解決量子密鑰分發的最後一公里問題。