[发明专利]一种基于LS-FDC准则的窃听用户检测方法

权利要求书

1.基于LS-FDC准则的窃听用户检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10，合法用户向各基站发送叠加了随机导频的公共导频序列；

S20，各基站根据接收到的导频序列进行自相关运算，得到样本协方差矩阵；

S30，各基站对自身的协方差矩阵进行特征值分解并降序排列；

S40，针对特征值序列，基站首先假设合法用户数为K，然后估计出噪声方差，并带入线性收缩公式计算出线性收缩系数；

S50，根据线性收缩系数计算收缩后的噪声特征值序列，带入灵活检测标准信源检测公式中计算出结果；

循环S40、S50，直到得到使灵活检测标准运算结果最小的K值；

S60，各基站分别比较K值与合法用户数是否相等，如果相等，则证明不存在主动窃听者；若至少有一个基站检测出不相等，则证明合法用户附近存在主动窃听者。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述合法用户向各基站发送叠加了随机导频的公共导频序列的同时，附近的主动窃听者窃听到合法用户使用的公共导频序列，并与合法用户同步发送至各基站端。

假设H₀表示没有导频攻击时的情况，H₁表示存在导频攻击时的情况，则AP_i接收到的导频信号为：

其中，是合法用户到第i个AP之间的信道系数矩阵，是主动窃听者到第i个AP之间的信道系数矩阵，P_B、P_E分别为合法用户和主动窃听者的发送功率，η为合法用户端公共导频序列与随机序列之间的功率分配系数，是均值为0、方差为σ²的循环对称复高斯分布随机噪声矩阵，是合法用户和主动窃听者发送的长度为N的BPSK导频序列，是合法用户端叠加的随机导频序列，为随机生成；AP为小型服务基站，AP_i为第i个小型服务基站。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述各基站根据接收到的导频序列进行自相关运算，得到样本协方差矩阵，为当基站天线数M固定，导频长度N→∞时，基站端接收信号的总体协方差矩阵为，

其中，y_i(n)为第i个AP接收到的导频信号矢量，y_i^H(n)为y_i(n)的共轭转置，E{·}表示求解数学期望；实际中导频长度受限的影响，故以有限的样本数目去估计总体的协方差矩阵，计算样本协方差矩阵的公式为，

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述针对特征值序列，基站首先假设合法用户数为K，然后估计出噪声方差，并带入线性收缩公式计算出线性收缩系数，为基站端会假设此时有K个合法用户发送导频信号，并利用噪声特征值的一阶矩和二阶矩来计算出此时的线性收缩系数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据线性收缩系数计算收缩后的噪声特征值序列，带入灵活检测标准信源检测公式中计算出结果，为利用上一步求得的线性收缩系数，通过计算样本协方差矩阵与实际协方差矩阵之间的最小均方误差，来获得噪声样本协方差矩阵的最佳估计值，将最佳估计值进行特征值分解并降序排列，得到优化后的噪声特征值序列。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述循环S40、S50，直到得到使灵活检测标准运算结果最小的K值，为将优化后的噪声特征值序列带入灵活检测标准信源估计算法中，求得灵活检测标准的结果值，记为A^(K)，然后令K+1，返回S40、S50继续运算，直到K≥min(M,N)，比较所有的结果值，找到使结果值最小的K值，返回K值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述各基站分别比较K值与合法用户数是否相等，如果相等，则证明不存在主动窃听者；若至少有一个基站检测出不相等，则证明合法用户附近存在主动窃听者，为如果所有基站求得的K值都等于真实合法用户数，则表明在服务合法用户的接入节点组覆盖范围中，不存在非法窃听者；如果至少存在一个基站求得的K值不等于真实合法用户数，那表明在服务合法用户的接入节点组范围中，存在非法窃听者，有信息泄露的危险。