[发明专利]基于平滑技术的频率选择性衰落信道的盲认证方法和系统

说明书

本发明公开一种基于平滑技术的频率选择性衰落信道的盲认证方法，其包括向具有多个路径的频率选择性衰落信道发射载体信号，载体信号包括认证信号、导频信号和信息信号，认证信号叠加到导频信号；接收载体信号，顺序地对每个路径中的载体信号进行盲已知干扰消除(BKIC)处理得到目标信号，对目标信号进行差分信号处理以获得目标认证信号，BKIC处理利用相邻的码元，通过平滑技术消除导频信号；基于密钥和导频信号获得参考信号，对参考信号进行差分信号处理以获得参考认证信号，并计算目标认证信号和参考认证信号的相关性，得到检验统计量；并且将检验统计量与规定阈值进行比较，从而确定载体信号是否能够通过认证。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种基于平滑技术的频率选择性衰落信道的盲认证方法和系统。

背景技术

当前物理层认证技术主要有三种，第一种认证技术是扩频技术(Auth-SS)，基本思想是采用传统的直接序列扩频或者调频技术，由于不同的脉冲采用了不同的频率，因此这种技术实现认证需要牺牲一定的带宽。此外，Auth-SS技术的一个关键的限制是只允许了解扩频技术相关先验知识的用户参与通信。因此这种技术的适用范围比较窄。

第二种是基于时分复用认证技术(Auth-TDM)，基本思想是，发射端周期性的交替发送信息信号和认证信号。接收端接收到信号后直接提取期望的认证信息实现信号的认证目的。Auth-TDM是无线通信发展早期提出的认证技术，它的优点是操作简单，发射信号之前不需要对认证信号和信息进行预处理(出于安全考虑可能会进行加密)。认证信号是独立于信息信号发送的，因此需要占用一定的带宽，随着无线信息数量的不断增加，及用户对信息隐私性的进一步提高和敌对方攻击技术的不断增强，这种认证技术的安全性受到极大的挑战，已经无法满足用户的需求。

第三种认证技术是认证叠加技术(Auth-SUP)，基本思想是将认证信号叠加在信息信号上(叠加的方式可以任意，由密钥决定)，再由发射端同时发射出去，接收端接收到信号之后利用密钥对叠加信号中的认证信号进行提取，达到信号认证的目的。

比起早期的Auth-TDM技术，Auth-SUP认证技术在信号发射前需要对认证信号和信息信号进行处理，对发射端的信号处理能力提出了一定的要求，实现起来比Auth-TDM技术要复杂一些，认证信号和信息信号是同时发送的，因此不会占用额外的带宽。此时，由于将认证信号叠加在信息信号中，接收端接收到信号后需要对信息进行提取，信号处理难度要比Auth-TDM技术高，但认证信息的隐蔽性较Auth-TDM高。此外，由于认证信号对于信息信号的提取来说相当于扮演了噪声的作用，使得接收端的SNR相应降低，对信息信号的提取带来不利影响。

现有的Auth-TDM和Auth-SUP认证技术除了发射信息信号和认证信号，还发射了另一个导频信号。这是由于，这两种认证技术都需要接收端接收到信号之后对信道参数进行估计并进行码元恢复，之后才能对认证信号进行提取，此时对接收端的信号处理能力也提出了一定的要求，在一些特定的场合，这些信号处理技术可能并不可行，且在对信道参数估计和码元恢复过程中容易引起估算误差，将对最终认证信号的提取带来不利影响。

此外，Auth-TDM、Auth-SS和Auth-SUP均把包含认证信息这一事实暴露出来了，其中Auth-SS和Auth-TDM技术相较于不包含认证信息的常规信号，极易引起场景中其他用户尤其是敌对用户的注意，敌对用户对信号进行分析，假冒或者篡改，合法接收端将无法对期望信号进行认证。相对而言，Auth-SUP认证技术的隐蔽性要明显高于Auth-SS和Auth-TDM。然而，这种优越性是基于敌对用户的计算能力具有一定限制的前提下的，一旦敌对用户计算能力提高，也很有可能提取甚至破坏认证信息。