[发明专利]一种基于分层二维特征编码的安全多用户导频鉴权方法

权利要求书

1.一种基于分层二维特征编码的安全多用户导频鉴权方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立系统模型；采用随机导频机制，多个上行发射机采用随机导频进行信道估计，主动攻击者采取混合攻击模式，混合攻击模式包括：部分频带干扰合法信道的信道训练、全频带干扰合法信道训练和保持静默；

步骤2，通过对各个子载波激活模式的编码，创建了码频域，构建分层二维编码准则；考虑K+2个OFDM符号时间，K表示用户个数；对任意单个子载波上收到的信号进行能量检测，通过配置检测阈值，实现每个子载波上精准的信号个数检测，若存在信号，则该子载波被编码为1，反之则为0；根据得到的二进制编码，得到二元码字向量集合为：S₁＝{s₁＝[s_1,m]|s_1,m∈{0,1},1≤m≤L_s}，其中，s_1,m表示第m个二元码字单元；L_s表示码字的长度，同理，得到M+1元码字向量集合S₂＝{s₂|s_2,m∈{0,....,M},1≤m≤L_s}，s_2,m表示第m个M+1元码字单元；

建立码频域为：(s,b),1≤b≤N，其中b表示码字s对应频域的位置，其中N表示占用的子载波个数；得到N×C的二元码本C＝[c_i,j]，码本中第i个码字定义为c_i＝[c_1,i… c_N,i]^T；

构建分层二维特征编码准则，具体包括编码准则和解码准则；编码准则：一个N×C的二元码本C＝[c_i,j]被称之为分层二维特征编码矩阵；解码准则的解码流程分为五层：开始层、输入层、隐藏层、监督层和输出层，具体的：

1)开始层：本层是对所有上行发射节点子载波的激活模式进行公式化表述；

首先，将C均匀的划分为K个子码本，表示为C_i,1≤i≤K，其次，表征第i个上行发射机采用的子载波激活模式为b_i∈C_i,攻击者采用的子载波激活模式为a,那么，对于此K+1个节点产生的信号产生的叠加现象，将其刻画为：

b₁∨…∨b_K＝b_S,K,b_S,K∨a＝b_I

并且

m₁+…+m_K＝m_S,K,m_S,K+a＝m_I

其中，b_S,K,m_S,K代表K个节点产生的独立的子载波激活模式的相互叠加；a是攻击者采用的子载波激活模式，满足：

b_I,m_I则是接收机最终唯一能获得的两种编码，他们将会被送入到接下来的输入层进行处理；所有的列向量b_S,K组成了一个码字矩阵B_K，也即，b_S,K是B_K的某一列向量；同理，对于B_K中任何一个列向量码字，都能唯一的分解为一组码字b_i,1≤i≤K；

2)输入层；

本层是进行信号特征提取，共包含两种信号特征，分别为信号能量特征和信号独立性特征；信号独立性特征的提取可通过相邻子载波上信号的内积产生，经过遍历N个子载波，获得一个二维的差分编码矩阵D＝[d_j∈[1,N]]，其中，d_j＝[d_1,j … d_N,j]；

经过特征提取，信号的能量特征和独立性特征全部包含在了变量b_I,m_I,D中，这些变量将传递至下一层进行数据处理；

3)隐藏层；

本层是从三种攻击类型中识别出当前所遇到的攻击类型；

具体流程分为：

I)判断b_I,D中所有元素是否为1，若成立，则表明全频带攻击发生，输出码字b_I；否则，执行下一步操作；

II)判断b_I是否是B_K的某一列向量，若否，部分频带攻击发生，输出码字b_I，若是，则继续执行下一步操作

III)若存在m_I＝m_S,K则知道攻击者当前保持静默状态，输出码字b_S,K，否则，判决当前发生部分频带攻击，输出码字b_I；

通过以上步骤，本层输出得到的攻击模式和该种模式下对应的码字，并将信息传送至下一层；

4)监督层；

本层是对上一层输出的码字进行码字的分离和识别；

I：全频带攻击发生时，接收机对b_I的每一个元素减1，然后对新得到的码字进行分解，得到K个用户的码字b_i,1≤i≤K；

II:检测到攻击者静默时，接收机对得到的码字b_S,K进行分解，得到K个用户的码字b_i,1≤i≤K；

III:检测到部分频带攻击发生时，接收机抽取b_I元素中满足的元素的集合以每个元素为参考点，执行差分编码，接收机得到码字集合进一步需要执行：

1)如果存在码字满足则该码字必满足d_i＝a，将其从b_I中剔除，接收机得到b_i,1≤i≤K；

2)如果不存在码字满足则判断b_I是否等于b_S,K，若是，则分解得到b_i,1≤i≤K，反之，判定识别发生错误，输出b_i,1≤i≤K+1，必存在b_i,b_j,i≠j位于同一码本；

当所有码字均能精准识别时，导频识别错误发生当且仅当，攻击者采用和某一个上行发射机相同的码字，此时，导频识别错误概率

当存在b_i,b_j,i≠j位于同一码本，此时，导频识别错误概率

导频识别错误概率满足如下条件：

定位导频识别的不稳定性为：

S_R＝log₁₀(P_upper/P_Iower)

IV:可靠性约束收缩RBC理论：基于导频识别的不稳定性，继续将码本划分，每一个子码本C_i,1≤i≤K被均等的划分为B个子码本，减少攻击者的码字a与上行发射机的码字落入同一码本的概率，之后的导频识别错误概率满足如下条件：

因此，随着B的增加，导频识别错误概率的上下界逐渐趋于一个稳定的值，经证明，当时，S_R＝0,导频识别最稳定，识别错误概率为：

经过计算，表示为：

其中，k＝2,3是一个常数因子；P_lower为最低概率，P_upper为最高概率；

5)输出层；

本层是存储最终解码的对应各个节点的码字；

步骤3，构建基于独立性校验编码ICC的反攻击信道训练鉴权CTA协议；包括导频的表示，分离和识别。