RIS辅助通信场景中一种基于展开信道的物理层密钥生成方法

来源：电子与信息学报杂志2025年第2期北京时间：

作者：杨立君, 陈子硕, 陆海涛, 郭林

单位：1.南京邮电大学物联网学院 南京 2100032.中兴通讯股份有限公司 深圳 5180573.深圳市5G接入网安全技术研究及应用重点实验室 深圳 5180554.南京邮电大学现代邮政学院 南京 210003

摘要：在可重构智能超表面(RIS)辅助的通信场景中，基站(BS)与RIS的位置通常保持相对静止，而终端(UE)则处于移动状态。两段时变性不一致的信道级联会引起信道信息熵的损失，从而造成物理层密钥容量的劣化。针对该问题，该文首先从理论上分析了信道级联对密钥容量造成的劣化效应；为了缓解这一效应，该文提出一种基于展开信道的密钥生成方法，通过展开信道估计和相移矩阵的分离，充分利用了展开信道的信息熵；最后对级联信道劣化效应进行了仿真验证，并对所提出的方案进行了性能评估。仿真结果显示，与直接采用级联信道作为密钥源相比，该文所提方案在2 dB信噪比条件下，使密钥生成率提升了72%。这一结果表明，该文方案能有效改善信道劣化效应，显著提高密钥生成效率。

关键词：物理层密钥生成, 智能超表面, 展开信道

基金资助：国家自然科学基金( 62372244, 62172235)，中兴通讯产学研(2023ZTE08-02)，国家重点研发计划(2021YFB3101100)，江苏省重点研发计划重点项目(BE2023025)，南京邮电大学校级自然科学基金(NY222132)，江苏省研究生科研与实践创新计划项目(KYCX23_1057)