論文の概要: mmKey: Channel-Aware Beam Shaping for Reliable Key Generation in mmWave Wireless Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.19010v1
• Date: Tue, 26 Aug 2025 13:14:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-27 17:42:38.853083
• Title: mmKey: Channel-Aware Beam Shaping for Reliable Key Generation in mmWave Wireless Networks
• Title（参考訳）: mmKey:ミリ波無線ネットワークにおける信頼性キー生成のためのチャネル対応ビームシェイピング
• Authors: Poorya Mollahosseini, Yasaman Ghasempour,
• Abstract要約: 物理層鍵生成(PLKG)は次世代無線ネットワークを確保するための有望な技術である。 PLKGは、チャネルの間隔、位相ノイズの増大、経路損失の増大によるミリ波(mmWave)体制の根本的な課題に直面している。 我々は、ミリ波無線ノードで複数のアンテナを利用でき、それ以外は準静的な無線チャネルにランダム性を注入できる新しいPLKGフレームワークであるmmKeyを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.5315569319607905
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Physical-layer key generation (PLKG) has emerged as a promising technique to secure next-generation wireless networks by exploiting the inherent properties of the wireless channel. However, PLKG faces fundamental challenges in the millimeter wave (mmWave) regime due to channel sparsity, higher phase noise, and higher path loss, which undermine both the randomness and reciprocity required for secure key generation. In this paper, we present mmKey, a novel PLKG framework that capitalizes on the availability of multiple antennas at mmWave wireless nodes to inject randomness into an otherwise quasi-static wireless channel. Different from prior works that sacrifice either the secrecy of the key generation or the robustness, mmKey balances these two requirements. In particular, mmKey leverages a genetic algorithm to gradually evolve the initial weight vector population toward configurations that suppress the LOS component while taking into account the channel conditions, specifically, the sparsity and the signal-to-noise ratio (SNR). Extensive simulations show that mmKey improves the secrecy gap by an average of 39.4% over random beamforming and 34.0% over null beamforming, outperforming conventional schemes.
• Abstract（参考訳）: 物理層鍵生成(PLKG)は,無線チャネルの性質を利用して次世代無線ネットワークをセキュアにするための有望な手法として登場した。 しかし、PLKGは、チャネルの間隔、位相ノイズの増大、経路損失の増大によるミリ波(mmWave)の基本的な課題に直面しており、鍵生成に必要となるランダム性と相互性の両方を損なう。 本稿では、ミリ波無線ノードにおける複数のアンテナの可利用性を利用して、疑似静的な無線チャネルにランダム性を注入する新しいPLKGフレームワークであるmmKeyを提案する。 キージェネレーションの機密性やロバスト性を犠牲にする以前の作業とは異なり、mmKeyはこの2つの要件のバランスを取る。 特に、mmKeyは遺伝的アルゴリズムを利用して初期重みベクトルの集団を徐々に進化させ、チャネル条件、特に周波数と信号対雑音比(SNR)を考慮してLOS成分を抑制する構成へと進化させる。 大規模なシミュレーションでは、mmKeyはランダムビームフォーミング平均39.4%、ヌルビームフォーミング34.0%で秘密ギャップを改善し、従来のスキームよりも優れていた。

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