本文探讨了由于不完美信道状态信息导致的秘密密钥生成效率低下或失败问题，并提出了一种基于小波分析的秘密密钥生成方案。该方案通过小波分析对信道估计进行了预处理以提高相关性。为确保密钥的随机性，提出了一种自适应等概率量化方法对估计值进行量化。然后，通过量化初步密钥的协调和隐私放大得到最终的安全密钥。此外，本文还在实际环境中验证了所提方案的可行性。仿真和测试结果表明，与现有方案相比，所提方案在位不匹配率和密钥生成率方面取得了显著的改进。此外，生成的密钥通过了美国国家标准与技术研究院（NIST）的测试。
研究背景部分提到了无线通信的迅速发展使得安全性问题变得越来越重要，由于传输介质的广播特性，传统的加密协议在很多场景下变得不充分甚至不完美，尤其是在无线通信环境恶化以及高性能计算机进步的情况下。因此，物理层安全方案的兴趣与日俱增，该方案探索无线通道固有的属性来加强或补充现有的加密系统。
文章提出的方案主要涉及以下几个知识点：
1. 不完美信道状态信息（Imperfect Channel State Information，CSI）：信道状态信息指的是无线通信信道在特定时间点的特性参数，如衰减、时延、相位失真等。理想情况下，为了保证通信质量，需要精确获取信道的状态信息。然而，在实际通信过程中，由于多种因素，如硬件限制、多径效应等，可能无法获得完全准确的信道信息，此时信道状态信息被认为是不完美的。不完美的信道信息会影响信号的质量，也会对密钥生成过程产生影响，可能导致密钥生成效率低下或密钥错误。
2. 小波分析（Wavelet Analysis）：小波分析是一种用于信号处理的数学工具，可以提供一个时间和频率的局部化分析。它将信号分解成不同的频率段，并且每个频率段都在时间域上有具体的位置。在本研究中，小波分析用于改善信道估计的相关性，这是生成有效密钥的关键步骤。通过小波变换，可以更准确地分析和提取信道变化中的细微特征，从而增强密钥生成方案的鲁棒性。
3. 自适应等概率量化（Adaptive Equal Probability Quantization）：量化是将连续信号转换为有限数量值的过程。在密钥生成中，量化过程需要保证量化的结果具有等概率特性，以增强密钥的随机性和不可预测性。自适应等概率量化指的是根据信号的特点动态调整量化间隔，使得每个量化区间的概率相同，确保生成的密钥具有良好的随机性。
4. 隐私放大（Privacy Amplification）：隐私放大是安全通信中提高密钥安全性的技术之一。它通过一些算法，如通用哈希函数，对不完全安全的初步密钥进行处理，以去除或减小可能的隐私泄露风险，从而提高密钥的安全性。
5. NIST测试：美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）制定了用于评估随机数生成器性能的一系列统计测试。本文提到生成的密钥通过了NIST测试，意味着生成的密钥具备了足够的随机性和不可预测性，这在安全通信中是非常重要的。
本文提出的基于小波分析和自适应等概率量化的秘密密钥生成方案，通过提高信道估计的相关性和保证密钥的随机性，来解决不完美信道状态信息带来的问题。该方案不仅提高了密钥生成的效率，还确保了密钥的安全性。通过在实际环境中的验证，显示出相比于现有的其他方案，具有明显的性能提升。同时，生成的密钥能够通过严格的随机性测试，这表明该方案生成的密钥能够满足实际的安全需求。
