郝一诺，金梁，黄开枝，肖帅芳

准静态场景下基于智能超表面的密钥生成方法

郝一诺，金梁，黄开枝，肖帅芳

（信息工程大学，河南 郑州 450001）

针对物联网准静态场景中信道变化缓慢、密钥速率低的问题，提出了一种基于智能超表面（RIS，reconfigurable intelligent surface）的密钥生成方法。首先，利用RIS的捷变特性构造快速变化的信道；然后，基站（BS，base station）与合法用户通过信道估计、量化、信息协商等步骤从信道信息中提取对称密钥；最后，对相干时间内密钥生成和数据传输进行最优时间分配，实现最大传输速率的“一次一密”。仿真结果表明，所提方法的密钥速率高于现有的中继辅助、随机信号流和随机数方法，并且随着RIS反射单元个数和相干时间内信道估计次数的增加，密钥速率有进一步的提高。

物理层安全；密钥生成；智能超表面；准静态场景

1 引言

物理层密钥生成技术以信道状态信息（CSI，channel state information）作为密钥源，密钥更新速度依赖于CSI的快速变化。然而，在智能家居、环境监测等典型的物联网场景中，信道变化往往十分缓慢，这类通信节点和物理环境均固定不变的信道被定义为准静态信道[1]。在准静态场景中，多径相位不变、节点不移动导致多普勒效应不明显、密钥源的随机性差、密钥更新缓慢，严重制约了密钥速率。要解决准静态场景下密钥速率低的问题，其本质在于提高密钥源的随机性。

目前，针对准静态场景中提高密钥速率的研究已经取得了一些进展，主要分为以下3类。①借助频域、空域等多维资源提高密钥源的随机性。……