[发明专利]OFDM系统中基于独立分量分析的抗导频欺骗攻击信道估计和识别方法

摘要

本发明提供一种OFDM系统中基于独立分量分析的抗导频欺骗攻击信道估计和识别方法，利用随机导频的特性来弱化导频欺骗攻击为导频干扰攻击，同时根据信道的独立特性来估计和识别导频干扰环境下上行合法发射机和接收机之间的合法信道。本发明只需要花费3个OFDM符号的时间资源和一定数量的频带资源，而且对主动窃听者的导频干扰功率免疫。上行合法发射机通过发送上行随机导频扰乱主动窃听者的蓄意导频攻击，同时，接收机通过利用与合法信道与攻击信道之间的相互独立性，从接收到的受污染信号中萃取出合法信道信息，提升合法信道的信道估计精度，从而解决导频欺骗攻击导致的信道估计精度低的问题。

主权项

1.OFDM系统中基于独立分量分析的抗导频欺骗攻击信道估计和识别方法，其特征在于，包括如下步骤，Step1，将OFDM系统中的导频信号看作线性系统，信道看作输入系统的信号源，转换导频信号的接收模型；Step2，在OFDM系统中上行链路合法发射机发射随机导频信号，接收机基于转换后导频信号的接收模型对接收到的导频信号进行分析，检测出主动窃听者的两种行为模式；Step3，根据检测出的攻击者的行为模式，接收机采取相应的信号分析策略进行信道估计：如果检测到攻击，采用CS‑JADE算法进行信道估计，否则，采用LS算法进行信道估计；Step4，信道估计结束后，上行合法发射机反馈信道估计使用的随机导频信号给接收机；接收机如果检测到导频攻击，则利用该随机导频信号从Step3中估计的信道中识别出合法收发机配对之间的信道信息；如果检测到无攻击发生，根据LS算法，接收机直接获知合法收发机之间的信道信息；所述的OFDM系统中包括一对合法收发机和一个主动窃听者，形成的两个上行通信链路分别为1.上行合法发射机到接收机，定义为合法信道；2.主动窃听者到接收机,定义为攻击信道；接收机拥有NT根天线，上行合法发射机和主动窃听者均为单天线，每条上行链路的每根天线在每个OFDM符号内都同时占用N个子载波；每个子载波上的信道系数都服从均值为0方差为1的独立同分布，每个子载波上的噪声都服从均值为0方差为1的独立同分布高斯白噪声；Step1中转化得到的导频信号接收模型如下，其中，j,k,t为三个OFDM符号，为接收机接收到的信号，为导频信号，为接收机的接收端噪声，H为信道，y_(i,j)为接收机第i根天线在第j个时隙接收到的信号；d_L,(i,j)(n)，d_E,(i,j)(n)分别为上行合法发射机用户和主动窃听者在第j个OFDM符号，第i根天线，第n个子载波信道上与接收机之间采用的上行导频信号；为接收机在第i根天线第j个时隙内的噪声；h_L,(i,j)，h_E,(i,j)分别为下行合法接收机和主动窃听者在第j个时隙至下行合法发射机的第i根天线的子载波信道；Step3中所述的CS‑JADE算法包括如下步骤，3.1根据接收机存储的任意2个时隙j,k接收到的数据接收机线下采用JADE法估计出受污染的信道矩阵3.2根据Y，计算加权矩阵W使其满足：3.3计算加权矩阵G使其满足其中，d_L,j，d_L,k由反馈的导频信号获取；3.4估计出上行合法发射机的上行子载波信道矢量如下：其中：P满足