[發明專利]一種基于記憶的5G物理層安全鑒權方法

有效

• 申請號: 202010528336.0
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111866877B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 吳蒙;汪磊;楊立君
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W12/06
• 分類號: H04W12/06;G06F18/214;G06F18/2411;H04B7/0452
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于記憶的5G物理層安全鑒權方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)使用改進的禁忌搜索算法尋找5G大規模天線陣列支持向量模型的優化初始解；

(2)利用優化初始解優化訓練超平面支持向量機模型；

(3)執行物理層鑒權過程區分合法和非法用戶；

所述步驟(1)包括以下步驟：

(11)采用一種帶有初始解節約算法，即初始解隨節點回路的最佳回路路線費用在規定范圍內改變：路線費用節約值越大，算法全局搜索效果越明顯；費用節約值越小，算法局部搜索效果更佳；

(12)目標函數為節點連接在一條線路的節約值：

s(i,j)＝c_0i+c_i0+c_0j+c_j0-(c_i0+c_ij+c_j0)＝c_0i+c_0j-c_ij

其中，S(i,j)表示把節點x_i和x_j連接在一起的總路程節約費用，c_ij表示把節點x_i和x_j直連一個回路需要的費用；

(13)把各個點與基點相連接為n-1條子回路，對不違背限制條件的所有可連接點計算節約值，將S(i,j)降序排列，若點x_i和x_j不在一條線路且與基點相鄰，插入線路中，否則繼續迭代，當目標函數迭代到最大次數時，迭代過程停止，此時對應的初始解就是要求的最優初始解；

(14)將生成初始解并設置禁忌表為空，生成當前初始解節點的領域作為候選集，對于候選集中與渴望水平相不相符加以判定，若結果為肯定，對渴望水平加以更新，并更新當前禁忌表，如何判斷該點是否被禁忌，如果是，則從領域中刪除，繼續判斷是否滿足渴望水平；

(15)對是否滿足停止準則判斷，如符合則輸出結果，否則繼續迭代；

所述步驟(2)包括以下步驟：

(21)選取不同信號到達接收端時間、到達接收天線到達角以及大尺度衰落因子這三個物理層參數用作使用者身份鑒權；

(22)將優化訓練超平面支持向量機模型問題的變形為：

其中，C是懲罰因子，ξ是松弛向量，與各個訓練樣本的松弛項相對應，E是全1的n維向量，ω、b依次表示最優超平面、閾值，X是n×d維的訓練矩陣，Y表示訓練樣本的分類標簽；ζ為：ζ＝[E-Y(Xω+bE)]₊，其中符號[·]表示對符號里面的復數值直接變為零；

(23)通過改進的禁忌搜索算法找到ξ的全局最優狀態解，從而找到數據預測點映射在空間到最優超平面分類面的距離：

當預測樣本點位于邊界超平面H₁和H₂時，對應的與分類面H的距離為最短分類線間距D＝2/ω。

2.根據權利要求1所述的一種基于記憶的5G物理層安全鑒權方法，其特征在于，步驟(3)所述的物理層信息用戶鑒權過程如下：

對大規模天線陣列物理層用戶信息與信號是否合法標簽選取訓練數據集，將數據集映射到高維平面空間中到最優超平面分類面的距離d(x)，訓練的最短分類線間距D＝2/ω；當接收到新的特征向量時，比較該特征向量的d(x)與當前模型的最短分類間隔相比較，若0ξ_i1,且d(x)-D0,則表示用戶信息數據合法；否則用戶數據非法；將利用已經鑒權的特征向量再次對模型訓練更新，更新的訓練特征向量數量和初始的特征向量數量相同，選取的是當前物理層用戶信息的前t個時間間隔內采集的數據，得到更新后模型的最端分類間隔D_new再與d(x)比較，同理0ξ_i1,且d(x)-D_new0,則表示用戶信息數據合法；否則非法，其中ξ_i為超平面的可行解。