[发明专利]一种基于多监督节点和信道信息的无线认证方法

摘要

一种基于多监督节点和信道信息的无线认证方法，涉及无线用户的物理层认证方法。提供采用分布式部署多天线的监督节点，可以获取并处理更多的信道信息，具有较高认证准确度的一种基于多监督节点和信道信息的无线认证方法。采用分布式部署多个具有多天线的监督节点和一个认证节点，运用逻辑回归模型来构造用户身份信息的认证模型。监督节点与认证节点间通过DFW算法来估计认证模型参数，通过训练得到认证模型，使用该认证模型对用户的身份信息进行分类认证。与现有同类产品或方法比较，具有如下特点：提出的认证方法采用了分布式部署多天线的监督节点，可以获取并处理更多的信道信息，具有较高的认证准确度。

主权项

1.一种基于多监督节点和信道信息的无线认证方法，其特征在于包括以下步骤：1)合法用户Alice，认证节点Bob，具体方法为：首先在认证区域内部署一个认证节点Bob，部署M个具有N根天线的监督节点，监督节点编号为1～M，第m个监督节点上的天线编号为1+(m‑1)N～mN，则每个监督节点上都能接收到用户Alice的数据包；2)利用M个多天线监督节点之间无线信道信息的空间相关性通过训练阶段和认证阶段来构建认证模型和用户认证；3)构建逻辑回归认证模型，具体方法为：构建认证模型参数β₀和β＝[β₁,…,β_MN]，同时满足||β||₁≤C，其中β₀为系统截距，Bob及各监督节点根据公式：求得β₀的值，其中y_k为第k个数据包的认证结果，K为训练数据个数；β₁～β_MN为每个监督节点上各天线RSSI在认证系统中的权重；C为系统设置的模型参数β的约束值；每个监督节点维护和更新认证模型参数和β＝[β₁,…,β_MN]，β初始化为0，采用DFW算法迭代更新认证模型参数；4)每个监督节点根据公式：来计算局部梯度值其中对第m个节点来说，1+(m‑1)N≤j≤mN，K为训练数据个数，H_k为其维护的系统RSSI矩阵H的第k行，H_kj为其维护的系统RSSI矩阵H的第k行第j列的值，y_k为第k个数据包的认证结果；然后，第m个监督节点计算得到其局部梯度最大值所对应的天线编号其公式如下：其中，m为当前节点编号，为当前节点计算的编号j的局部梯度值；第m个监督节点根据公式：计算局部迭代截止条件S_m，其中β_j为该节点维护的模型参数β中第j个值；最后每个监督节点将上述求得的发送给监督节点Bob，其中为局部梯度值中的值；5)Bob接收到所有监督节点发来的数据其中1≤m≤M为监督节点编号，根据公式：计算得到节点编号ρ，其中为从各监督节点接收到的其局部最大梯度，Bob将广播回给各个监督节点，其中，为Bob接收到的中m＝ρ的值，为Bob接收到的中的值；6)每个监督节点接收到Bob广播回来的数据根据是否等于步骤4)中计算的其局部梯度最大值所对应的天线编号来判断自己是不是拥有全局最大梯度；若则将对应天线的所有RSSI数据，即矩阵H中第列的RSSI值广播给其它监督节点，其它监督节点接收到该数据将其插入维护的RSSI矩阵H的第列；7)所有监督节点根据公式：进行迭代更新模型参数β，其中为步进因子，n为当前的迭代次数；为步骤6)接收到的数据中的值，为第项为1，其它项为0的MN维行向量；8)Bob根据公式：计算截止条件χ，其中S_m为步骤5)中Bob接收到的数据中S_m的值，为Bob接收到的中的值，C为步骤2)中系统设置的模型参数β的约束值，1≤m≤M为监督节点编号；并判断截止条件χ是否小于终止条件ε，ε为人为设置的一个迭代终止门限值；若χ＜ε，则Bob通知所有监督节点停止迭代更新；否则重复步骤4)～8)；9)经过步骤2)～8)，训练阶段结束，各个监督节点获得认证模型参数β₀和β＝[β₁,…,β_MN]，系统转入认证阶段，使用训练阶段获得的模型参数对用户数据包进行认证；10)每个监督节点接收到用户Alice的第l个数据包，即系统获得第l个RSSI列向量其中为第m个监督节点从编号为n的天线中提取出的RSSI值；每个监督节点分别计算局部认证结果其中β_j为该监督节点维护的系统模型β中第j个值，H_lj为RSSI列向量H_l中的第j个值，每个监督节点将计算结果C_m发送给认证节点Bob；11)认证节点Bob接收到各个监督节点的数据C_m，计算其中β₀为步骤2)中的系统截距，1≤m≤M为监督节点编号；若则第l个数据包的认证结果y_l＝1，即用户Alice认证通过；否则y_l＝0，即用户Alice认证失败；12)当接收到用户Alice新的数据包，重复步骤10)～11)。