[發(fā)明專利]一種基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的邊緣側(cè)物理層信道認證方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810722029.9
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN108924836B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖潤發(fā);文紅;許愛東;蔣屹新;李鵬;潘緋;黃文琦;陳潔
• 申請（專利權(quán)）人: 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司;電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;H04L29/06;G06N3/08
• 代理公司: 成都巾幗知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51260
• 代理人: 邢偉

本發(fā)明公開了一種基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的邊緣側(cè)物理層信道認證方法，包括以下步驟：S1.合法用戶Bob和竊聽者Eve分別發(fā)送導(dǎo)頻序列；S2.邊緣設(shè)備Alice分別估計合法用戶Bob的信道矩陣數(shù)據(jù)集和竊聽者Eve的信道矩陣數(shù)據(jù)集；S3.對合法用戶Bob和竊聽者Eve的信道矩陣數(shù)據(jù)集進行預(yù)處理，得到檢驗統(tǒng)計量；S4.根據(jù)檢驗統(tǒng)計量構(gòu)造深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本集，包括訓(xùn)練集、驗證集和測試集；S5.通過訓(xùn)練集和驗證集訓(xùn)練深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并利用測試集對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行測試，直到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)達到目標(biāo)認證率；S6.邊緣設(shè)備Alice接收未知用戶X發(fā)送的導(dǎo)頻信息，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對未知用戶X進行物理層信道認證。本發(fā)明相比傳統(tǒng)的基于假設(shè)檢驗采用單一的門限值的物理層認證方法，具有高效，準(zhǔn)確的優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物理層信道認證，尤其是涉及一種基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的物理層信道認證。

背景技術(shù)

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，微型終端設(shè)備在傳感器網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)量將會成指數(shù)倍增長。與之而來的便是一系列的安全問題，克隆攻擊、分布式拒絕服務(wù)(DDoS)攻擊等等，而傳統(tǒng)接入認證主要是基于密碼技術(shù)，對微型終端設(shè)備而言，難以提供足夠的算力，因此需要一種低功耗、高可靠的安全認證接入方法。對于邊緣計算節(jié)點，其具有一定的數(shù)據(jù)處理和存儲能力，但不同邊緣計算節(jié)點非對稱的特點，使其難以進行傳統(tǒng)的基于密碼的接入認證方案。

物理層信道認證利用無線信道信息的空時唯一性，通過比較連續(xù)幀之間的信道信息相似性來判斷用戶身份信息。物理層信道認證直接利用信道信息，無需復(fù)雜的上層加密運算，具有快速、高效的優(yōu)勢，十分適用于資源受限的微型終端。但是，實際無線環(huán)境中信道的復(fù)雜性和多變性，使簡單的通過門限比較來做物理層認證已經(jīng)遠不能滿足高識別率的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的邊緣側(cè)物理層信道認證方法，具有認證高效、準(zhǔn)確的優(yōu)勢。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的邊緣側(cè)物理層信道認證方法，包括以下步驟：

S1.合法用戶Bob和竊聽者Eve分別發(fā)送導(dǎo)頻序列；

S2.邊緣設(shè)備Alice分別對合法用戶Bob和竊聽者Eve發(fā)送的導(dǎo)頻序列進行接收，并估計合法用戶Bob的連續(xù)N幀信道矩陣數(shù)據(jù)集和竊聽者Eve的連續(xù)N幀信道矩陣數(shù)據(jù)集

S3.對合法用戶Bob的信道矩陣數(shù)據(jù)集進行預(yù)處理，得到合法用戶Bob基于幅度的檢驗統(tǒng)計量和基于幅度和相位的檢驗統(tǒng)計量同理，對竊聽用戶Eve的信道矩陣數(shù)據(jù)集進行預(yù)處理，得到竊聽用戶Eve基于幅度的檢驗統(tǒng)計量和基于幅度和相位的檢驗統(tǒng)計量

S4.根據(jù)合法用戶Bob和竊聽者Eve的信道矩陣檢驗統(tǒng)計量構(gòu)造深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本集，包括訓(xùn)練集D_train、驗證集D_validation和測試集D_test；

S5.通過訓(xùn)練集和驗證集訓(xùn)練深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并利用測試集對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行測試，直到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)達到目標(biāo)認證率；

S6.邊緣設(shè)備Alice接收未知用戶X發(fā)送的導(dǎo)頻信息，并利用達到目標(biāo)認證率的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對未知用戶X進行物理層信道認證。

進一步地，步驟S1中所述的導(dǎo)頻序列包括但不限于零自相關(guān)序列。

進一步地，所述步驟S2包括：合法用戶Bob信道矩陣估計步驟和竊聽者Eve信道矩陣估計步驟；

所述合法用戶Bob信道矩陣估計步驟包括：