[发明专利]基于基扩展模型信道信息的物理层认证方法

权利要求书

1.基于基扩展模型信道信息的物理层认证方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.第一时隙中，合法发送者A向合法接收者B发送第一数据包，对第一数据包进行认证；

若认证成功，则建立合法发送者A和合法接收者B之间的信任连接，跳转步骤S2；

若认证失败，则重复步骤S1；

S2.采用基扩展模型BEM拟合合法发送者A到合法接收者B的信道，提取信道矩阵,并将该信道矩阵存储到合法接收者B的存储器中；

S3.下一时隙中，发送者X向合法接收者B发送第二数据包，采用基扩展模型BEM拟合发送者X到合法接收者B的信道，提取信道矩阵；

S4.设置信道矩阵样本；

S5.合法接收者B根据信道矩阵样本对步骤S3中发送者X到合法接收者B的信道矩阵进行物理层认证，即判断发送者X到合法接收者B的信道矩阵与信道矩阵样本的相似度；

若该相似度大于或等于设定的阈值，则物理层认证成功，发送者X为合法发送者A，将该发送者X到合法接收者B的信道矩阵存储到合法接收者B的存储器中，跳转步骤S3；

若该相似度小于设定的阈值，则物理层认证失败，发送者X为攻击者E，合法接收者B丢弃第二数据包，跳转步骤S1。

2.根据权利要求1所述的基于基扩展模型信道信息的物理层认证方法，其特征在于：所述对第一数据包进行认证采用包括但不限于上层基于公钥基础设施的数字签名认证或基于TESLA的认证或者是物理层基于射频指纹的认证。

3.根据权利要求2所述的基于基扩展模型信道信息的物理层认证方法，其特征在于：采用所述上层基于公钥基础设施的数字签名认证时，步骤S1包括以下子步骤：

S11.第一时隙中，为合法发送者A分配具有一定生命周期的匿名的公钥/私钥对＜pubK_A,priK_A＞，公钥/私钥对＜pubK_A,priK_A＞的证书为Cert_A，公钥/私钥对＜pubK_A,priK_A＞的虚拟ID为PVID_A；

为合法接收者B分配一个具有一定生命周期的匿名的公钥/私钥对＜pubK_B,priK_B＞，公钥/私钥对＜pubK_B,priK_B＞的证书为Cert_B，公钥/私钥对＜pubK_B,priK_B＞的虚拟ID为PVID_B；

S12.合法发送者A利用其私钥priK_A对第一数据包的散列消息进行签名，第一数据包表示为然后将第一数据包发送给合法接收者B，即：

S13.合法接收者B收到第一数据包后，合法接收者B利用公钥pubK_A对第一数据包的签名进行验证：

式中，|-并置运算符，T₁-当前时间戳；

若签名验证成功，则合法接收者B认为第一数据包的发送者是合法发送者A，建立合法发送者A和合法接收者B之间的信任连接；

若签名验证失败，则合法接收者B丢弃第一数据包跳转步骤S12。

4.根据权利要求1所述的基于基扩展模型信道信息的物理层认证方法，其特征在于：所述采用基扩展模型BEM拟合合法发送者A和合法接收者B的信道，提取信道矩阵包括以下子步骤：

S01.合法接收者B接收发送者A发送的数据包，提取导频位置处的序列，采用LS或者LMMSE算法估计出导频位置处的信道信息；

S02.合法接收者B选取Q阶基函数，按照基扩展模型求出导频位置处对应的基函数矩阵；

S03.合法接收者B联合导频位置处的信道信息和对应的基函数矩阵，求出基系数；

S04.合法接收者B按S02中方法求出数据位置的Q阶基函数，结合不变的基系数，求出数据位置处的信道信息；

S05.合法接收者B结合导频位置处和数据位置处的信道信息，即得到完整的信道信息。