角度估计辅助量子密钥分发的毫米波大规模MIMO系统安全传输方案

来源：信号处理杂志 2020年第8期北京时间：

作者：张博, 李飞, 季薇, 郑宝玉

摘要：毫米波大规模多输入多输出（multiple input multiple output ，MIMO）技术是第五代移动通信的关键技术之一，能够同时服务于多用户，显著提高系统吞吐量，但数据高速传输的同时，会面临很多安全威胁，容易受到攻击。现有的安全传输方案通常采用经典加密算法来保障通信安全，其安全性基于算法的计算复杂度，无法察觉窃听。量子密钥分发基于量子力学基本原理使通信双方产生并分享一个随机密钥，且一旦有第三方试图窃听则通信双方便会察觉，因此具有更高的安全性。本文提出一种基于量子密钥分发的毫米波大规模MIMO系统安全传输方案，同时用角度估计的方法产生参考序列作为量子密钥分发选择量子基的依据，既利用量子态的特性保证了通信系统的安全，又利用了毫米波MIMO通信系统的信号角度信息以提高密钥效率。实验结果表明，本文所提利用角度信息的方案相较于直接利用量子密钥分发，在充分保障系统通信安全的同时，密钥生成效率也有显著提升。

关键词：毫米波大规模多输入多输出, 通信安全, 角度估计, 量子密钥分发, 密钥生成效率