无线信道中的Polar码协商

张孝甜 赵生妹,2 郑宝玉,2

(1. 南京邮电大学信号处理与传输研究院，江苏南京 210003；2. 南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室，江苏南京 210003)

1 引言

安全性有两方面的要求，一是确保合法用户通信的可靠性，二是确保传输信息的安全性。无线信道由于其固有的开放性和广播性，很容易受到窃听、篡改等威胁，无线通信中的安全性尤为重要。

目前，物理层安全是无线通信安全的热点。在物理层密钥技术中，合法用户Alice和Bob通过对无线信道的信道特征进行提取获得共享比特串。基于通信双方信道互异原理[1-2]，合法用户间可以提取基本一致的上、下行信道特征，得到实时独立的密钥，从而避免密钥的传输，实现“一次一密”，达到通信安全的目的。

但是，在无线通信中，由于实际信道中噪声的干扰，Alice和Bob得到的密钥序列X和Y在有些位置会存在一定的误差，并且信道中的窃听者Eve还有可能窃听到部分密钥序列[1-2](Z)，因此要得到安全的密钥序列，还需要经过密钥协商和保密增强两个过程，其中密钥协商是纠正密钥序列X和Y间不一致位，而保密增强则是保证Eve不能从Z中获取有关安全密钥的信息。

由于合法通信双方信道估计的强相干性，双方生成的初始密钥只有极小部分密钥比特不匹配，利用纠错码技术可以使得通信双方获得一致的密钥序列。例如，文献[3]利用二分法分组算法来提高密钥序列的一致性。由于二分法每轮只能纠正奇数个错误，所以二分法协商需要进行多次通信，纠错效率低。……