基于智能反射表面的密钥生成方法、装置、介质及设备制造方法及图纸

本公开提供了一种基于智能反射表面的密钥生成方法、装置、计算机可读存储介质及电子设备，涉及通信技术领域。该方法包括：对多个用户的信道进行估计，得到与多个用户对应的多个信道状态信息；随机生成IRS反射系数矩阵；根据随机生成的IRS反射系数矩阵和多个信道状态信息确定目标信道；根据目标信道重新调整IRS反射系数矩阵；以及根据重新调整的IRS反射系数矩阵，利用目标信道生成密钥。本公开实现了在IRS辅助的多用户通信系统中公平地提升每个用户的密钥生成速率的技术效果。户的密钥生成速率的技术效果。户的密钥生成速率的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
基于智能反射表面的密钥生成方法、装置、介质及设备


[0001]本公开涉及通信
，尤其涉及一种基于智能反射表面的密钥生成方法、密钥生成装置、计算机可读存储介质及电子设备。

技术介绍

[0002]智能反射面(Intelligent reflecting surface,IRS)是近年来比较火热的通信技术，它可以智能地改变无线信道，以很小的代价提高通信性能。
[0003]由于无线信号传播的开放性和广播性，合法节点在通信时，其周围潜在的窃听节点可以窃听到无线信号，物理层安全技术被认为是提高6G内生安全的前沿技术。物理层密钥生成技术是物理层安全技术中的一个子类，该技术提取无线信道中的特征生成密钥用于通信信息的加密，提高物理层密钥的生成速率一直是研究的热点。
[0004]在IRS辅助的多用户通信系统中，如何通过适当地调整IRS的反射系数以公平地提升每个用户的密钥生成速率仍然是一个亟需解决的问题。
[0005]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0006]本公开的目的在于提供一种基于智能反射表面IRS的密钥生成方法，以至少解决相关技术中，在IRS辅助的多用户通信系统中，如何通过适当地调整IRS的反射系数以公平地提升每个用户的密钥生成速率的技术问题。
[0007]本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
[0008]本公开的技术方案如下：
[0009]根据本公开的一个方面，提供一种基于智能反射表面IRS的密钥生成方法，其特征在于，该方法包括：对多个用户的信道进行估计，得到与多个用户对应的多个信道状态信息；随机生成IRS反射系数矩阵；根据随机生成的IRS反射系数矩阵和多个信道状态信息确定目标信道；根据目标信道重新调整IRS反射系数矩阵；以及根据重新调整的IRS反射系数矩阵的辅助下，利用目标信道生成密钥。
[0010]在本公开的一些实施例中，根据随机生成的IRS反射系数矩阵和多个信道状态信息确定目标信道包括：根据随机生成的IRS反射系数矩阵和多个信道状态信息生成多个信道对应的多个第一批次密钥生成速率；根据多个第一批次密钥生成速率确定具有相对最小的密钥生成速率的信道作为目标信道。
[0011]在本公开的一些实施例中，根据目标信道重新调整IRS反射系数矩阵包括：通过最大化目标信道的密钥生成速率重新调整IRS反射系数矩阵。
[0012]在本公开的一些实施例中，根据目标信道重新调整IRS反射系数矩阵之后还包括：根据重新调整的IRS反射系数矩阵和多个信道的信道状态信息生成对应的第二批次密钥生
成速率；根据重新调整的IRS反射系数矩阵，利用目标信道生成密钥包括：根据重新调整的IRS反射系数矩阵，利用第二批次密钥生成速率达到速率阈值的一个或多个用户的信道生成密钥，其中一个或多个用户包括目标信道的用户。
[0013]在本公开的一些实施例中，根据重新调整的IRS反射系数矩阵的辅助下，利用第二批次密钥生成速率达到速率阈值的一个或多个用户的信道生成密钥之后包括：根据第二批次密钥生成速率确定是否存在未达到速率阈值的信道；若存在未达到速率阈值的信道，则根据未达到速率阈值的信道数量重新调整IRS反射系数矩阵生成密钥。
[0014]在本公开的一些实施例中，根据未达到速率阈值的信道数量，重新调整IRS反射系数矩阵，在重新调整的IRS反射系数矩阵的辅助下生成密钥包括：若未达到速率阈值的信道数量为1，则将未达到速率阈值的信道作为目标信道；返回根据所述目标信道重新调整IRS反射系数矩阵；若未达到速率阈值的信道数量大于1，则返回对多个用户的信道进行估计，得到与多个用户对应的多个信道状态信息的步骤。
[0015]在本公开的一些实施例中，根据重新调整的IRS反射系数矩阵，利用第二批次密钥生成速率达到速率阈值的一个或多个用户的信道生成密钥包括：根据IRS反射系数矩阵获取一个或多个用户的信道的一个或多个相位信息；获取密钥序列与相位区间的对应关系；以及根据一个或多个相位信息和相位区间确定对应的密钥序列。
[0016]根据本公开的又一个方面，提供一种基于智能反射表面IRS的密钥生成装置，该装置包括：信道估计模块，用于对多个用户的信道进行估计，得到与多个用户对应的多个信道状态信息；IRS随机模块，用于随机生成IRS反射系数矩阵；目标信道确定模块，用于根据随机生成的IRS反射系数矩阵和多个信道状态信息确定目标信道；IRS调整模块，用于根据目标信道重新调整IRS反射系数矩阵；密钥生成模块，用于根据重新调整的IRS反射系数矩阵，利用目标信道生成密钥。
[0017]根据本公开的再一个方面，提供一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述的基于智能反射表面IRS的密钥生成方法。
[0018]根据本公开的又一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于智能反射表面IRS的密钥生成方法。
[0019]本公开提出一种IRS辅助的多用户通信系统中的密钥生成方案，通过对系统中存在的多个通信用户的信道进行信道估计，并随机设置IRS反射系数矩阵确定目标用户的方法，一方面通过随机设置的方法更加公平地提高系统中用户的通信性能；另一方面通过确定目标用户并针对目标用户重新调整IRS反射系数矩阵使该系统的信道安全性得到了精准的提升。
[0020]进一步地，通过自动调整IRS反射系数矩阵辅助用户生成密钥的方法使基于IRS的通信系统更加智能化。
[0021]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0022]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施
reflecting surface，IRS)(如图1中的130，该IRS位于至少一组通信设备之间。该IRS可以是一种包含大量无源低成本器件的设备，其具有低成本和低功耗的优点，并且，该IRS130能够在通信设备间反射通信设备传输的信号，以辅助通信设备间的信号传输，比如IRS130可以改变基站110与终端设备120间的信道，进而提升通信设备间信号传输的可靠性。
[0048]需要指出的是，本申请实施例中涉及的名词或术语可以相互参考，不再赘述。
[0049]下面，将结合附图及实施例对本示例实施方式中的基于IRS的密钥生成方法的各个步骤进行更详细的说明。
[0050]图2A示出本公开实施例中一种基于智能反射表面IRS的密钥生成方法的流程图。本公开实施例提供的方法可以应用于图1所示的通信系统中的任意具备信号处理的通信设备，例如基站110、终端设备120。在下面的举例说明中，以系统中基站110为执行主体进行示例说明。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能反射表面IRS的密钥生成方法，其特征在于，所述方法包括：对多个用户的信道进行估计，得到与所述多个用户对应的多个信道状态信息；随机生成IRS反射系数矩阵；根据随机生成的所述IRS反射系数矩阵和所述多个信道状态信息确定目标信道；根据所述目标信道重新调整所述IRS反射系数矩阵；以及根据重新调整的所述IRS反射系数矩阵，利用所述目标信道生成密钥。2.根据权利要求1所述的基于IRS的密钥生成方法，其特征在于，根据随机生成的所述IRS反射系数矩阵和所述多个信道状态信息确定目标信道包括：根据随机生成的所述IRS反射系数矩阵和所述多个信道状态信息生成所述多个信道对应的多个第一批次密钥生成速率；根据所述多个第一批次密钥生成速率确定具有相对最小的密钥生成速率的信道作为目标信道。3.根据权利要求2所述的基于IRS的密钥生成方法，其特征在于，根据所述目标信道重新调整所述IRS反射系数矩阵包括：通过最大化所述目标信道的密钥生成速率重新调整所述IRS反射系数矩阵。4.根据权利要求3所述的基于IRS的密钥生成方法，其特征在于，根据所述目标信道重新调整所述IRS反射系数矩阵之后还包括：根据重新调整的所述IRS反射系数矩阵和所述多个信道的信道状态信息生成对应的第二批次密钥生成速率；根据重新调整的所述IRS反射系数矩阵，利用所述目标信道生成密钥包括：根据重新调整的所述IRS反射系数矩阵，利用所述第二批次密钥生成速率达到速率阈值的一个或多个用户的信道生成密钥，其中所述一个或多个用户包括所述目标信道的用户。5.根据权利要求4所述的基于IRS的密钥生成方法，其特征在于，根据重新调整的所述IRS反射系数矩阵，利用所述第二批次密钥生成速率达到速率阈值的一个或多个用户的信道生成密钥之后包括：根据所述第二批次密钥生成速率确定是否存在未达到所述速率阈值的信道；若存在未达到所述速率阈值的信道，则根据未达到所述速率阈值的信道数量重新...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子婷，曾宇，金亮，
申请(专利权)人：中国电信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：