[发明专利]一种基于多载波传输的物理层认证方法

权利要求书

1.一种基于多载波传输的物理层认证方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤1：Alice向Bob发送激励信号；Alice在频率f₁,f₂,...,f_M处向Bob发送等相位调制的正弦波作为激励信号，由于信道具有相位延迟，Bob接收到的信号包含有每个子信道的相位信息θ_i，Bob测量出子载波f_i和f₁间的相位差Δθ_i1；

步骤2：Bob向Alice反馈响应信号；Bob根据接收到的激励信号和子载波间的相位差Δθ_i1，反馈给Alice一个封装有密钥k_B＝[k₁,...,k_M]的响应信号；

步骤3：认证；在两种假设验证条件下寻找用于认证判决的阈值τ，假设条件如下：

H₁：k_t＝k

H₀：k_t≠k

Bob根据接收到的信号r_B(t)和子载波间的相位差Δθ_i1，反馈给Alice一个封装有密钥k_B＝[k₁,...,k_M]的响应信号，令η＝k^Ty，ζ＝|η|，k为Alice和Bob的共享密钥，y是Alice接收到的有噪信号的离散矢量，k_t为从Bob获得的密钥，通过比较ζ和阈值τ的大小判决对方是否为合法用户；

步骤4：阈值τ的选择和认证准则；在步骤3的假设验证条件下，先根据包络ζ＝|η|的分布函数和错误警告概率α确定阈值τ，阈值τ的选择要满足条件然后根据其概率密度函数比较包络ζ和阈值τ的大小关系，若ζ≥τ则为合法用户，其中分别为η|H_i(i＝0,1)的均值和方差，I₀(·)是改进的零阶第一类贝塞尔函数，Q₁是Marcum’s Q函数。

2.根据权利要求1所述的一种基于多载波传输的物理层认证方法，其特征在于：所述方法是基于物理层上的多载波传输，将信道看作是一组M个并行的衰落子信道，利用子信道相位响应的互易性和随机性，对通信双方进行双向认证。

3.根据权利要求1所述的一种基于多载波传输的物理层认证方法，其特征在于：所述方法的信道相位特性对接收端和发送端之间的距离很敏感，具有随机性，非法用户不能对信道相位有效估计。

4.根据权利要求1所述的一种基于多载波传输的物理层认证方法，其特征在于：所述方法是从两种假设验证条件出发，进行通信对方的身份认证，该物理层认证等效于PN码的捕获问题；两种情况为：

H₁:k_t＝k

H₀:k_t≠k

其中，当Alice对Bob进行身份认证时，k_t指从Bob方得到的密钥。

5.根据权利要求4所述的一种基于多载波传输的物理层认证方法，其特征在于，所述方法应用于Alice和Bob间的单、双向认证；

Alice对Bob的单向认证过程：Alice向Bob发送一个激励信号，在Bob接收到激励信号后，对子载波信道相位进行检测，测量出子载波间的相位差，然后Bob反馈给Alice一个封装有共享密钥的响应信号，最后Alice根据共享密钥进行安全认证。