基于角动量的无线通信加密方法与流程

文档序号:12740809阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于角动量的无线通信加密方法,其依据无线自旋角动量和轨道角动量信道参数特征,利用不同极化或偏振状态的自旋角动量、不同特征量子数的轨道角动量、信号强度指示以及误码率的随机性与独立性所造成的差异性,实现跨层密码协商,使期望用户与窃听者在密码协商阶段接收到不完全相同的密码包,从而导致窃听者无法获得正常通信用户之间的密码,达到保障数据安全传输的目的。

2.如权利要求1所述的加密方法,其特征在于每次进行数据加密传输之前,先进行密码协商,通信方A与通信方B依据确定的每方发送的密码包个数n,n为非零的自然数,按时隙交替向对方发送含有长度为L的密码内容的密码包,所述密码内容依据发送信道的无线自旋角动量、发送信道的轨道角动量、当前时间、当前发送信号强度、最近接收信号强度以及最近接收误码率生成,在没有最近接收时,所述最近接收信号强度以及最近接收误码率采用相应的缺省值或预先设定值,在密码协商完成后,提取各密码包中的密码内容,依据密码序列中的密码包排序规则进行排序,形成密码序列,发送方依据所生成的密码序列进行数据加密发送,接收方依据所生成的密码序列对所接收的加密数据进行解密。

3.如权利要求2所述的加密方法,其特征在于所述密码内容使用K(t,SSI,BER,SAM,OAM)函数产生,其中t 是发送密码包的当前时间,SSI是信道强度指示,包括TSSI和RSSI,其中TSSI为发送强度指示,根据当前发射功率确定,RSSI为接收强度指示,根据最近接收的信号强度实际测量值确定,在不涉及接收时,RSSI设置为0,BER是当前发送信道的误码率,根据是否接收到对方最近发送的密码包的实际情况确定,若正确接收到了对方的密码包,则BER位设置为 1,其余情况设置为 0,SAM是当前发送的自旋角动量模式,为左旋偏振态|L>或右旋偏振态|R>,OAM是当前发送的轨道角动量lħ模式,取值l为正整数或负整数。

4.如权利要求3所述的加密方法,其特征在于所述密码协商的过程为:

通信方A使用所述K(t,SSI,BER,SAM,OAM)函数产生密码内容Ka1,并构建一个符合要求的密码包,该密码包的序号为1;

通信方A在时隙 t1 将该密码包通过自由空间无线信道发给通信方B,发射功率为TSSI对应的发射功率,发送信道的自旋角动量模式按照选定的SAM极化或偏振方向,发送信道的轨道角动量模式按照选定的OAM模式;

通信方B使用所述K(t,SSI,BER,SAM,OAM)函数产生密码内容Kb1,并构建一个符合要求的密码包,该密码包的序号为1;

通信方B在时隙 t2 通过自由空间无线信道发给通信方A,发射功率为TSSI对应的发射功率,发送信道的自旋角动量模式按照选定的SAM极化或偏振方向,发送信道的轨道角动量模式按照选定的OAM模式,

若n = 1,密码协商过程完成,

若n > 1,由通信方A依据上述方式继续产生其序号为 2 的密码包,并在时隙 t3 将该密码包发送给通信方B,

由通信方B 依据上述方式继续产生其序号为2的密码包,并在时隙 t4发送给通信方A,

如此循环交替发送,直到通信方A和通信方B均发送了n个密码包,密码协商过程完成。

5.如权利要求2、3或4所述的加密方法,其特征在于依据下列任意一种方式确定每方发送的密码包个数n:

由通信方A在开始密码协商前伪随机产生;

由通信方A或B事先指定。

6.如权利要求2、3或4所述的加密方法,其特征在于所述密码内容长度L由通信方A在开始密码协商前伪随机产生或由通信方A在开始密码协商前确定。

7.如权利要求2、3或4所述的加密方法,其特征在于依据下列任意一种方式确定密码序列中的密码包排序规则:

在密码协商之后或之前进行密码序号公布,由通信的一方生成并将密码序列中的密码包排序方式发送给另一方;

预先设置密码序列中的密码包排序方式并由通信双方存储;

依据密码包的发送顺序确定密码序列中的密码包排序。

8.如权利要求2、3或4所述的加密方法,其特征在于所述密码包中包括:发送方密码包序号N,密码内容K,CRC校验码以及是否接收到对方最近密码包的代码KACK,在不涉及接收对方最近发送的密码包的情况下,KACK采用缺省值或预先设定值。

9.如权利要求8所述的加密方法,其特征在于所述密码包中还包括其他传输必要信息AT。

10.如权利要求2、3或4所述的加密方法,其特征在于所述轨道角动量的特征量子数在-3~+3之间选择,所述密码包中的密码内容的长度L优选为20比特。

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