一种非法用户发射窃听导频的检测方法、系统和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种非法用户发射窃听导频的检测方法、系统和装置，所述方法包括：在第一时隙中接收合法用户和辅助用户发射的导频，第二时隙中接收合法用户发射的导频，第三时隙中接收辅助用户发射的导频；根据第一、二、三时隙接收的导频分别进行信道反向估计结果的计算；根据计算的信道反向估计结果确定所述合法用户的信道以及是否存在非法用户发射窃听导频。应用本发明专利技术可以检测出欺诈导频和非法用户，防止非法用户的窃听，保障合法用户的信息安全。

【技术实现步骤摘要】
一种非法用户发射窃听导频的检测方法、系统和装置
本专利技术涉及无线通信
，特别是指一种非法用户发射窃听导频的检测方法、系统和装置。
技术介绍
传统无线通信安全以密码学为基础，采用各种加密算法来保障数据的安全。随着计算能力的提升，需要不断提高密码破解的计算量，给系统造成很大的负担。因此物理层安全概念被提出。它利用物理信道的唯一性和互易性，来实现信息加密，产生密码，辨识合法用户。它是作为上层安全的补充出现的，可以极大地增强整个系统的安全系能。但物理层安全作为新兴的通信安全技术仍处于最初的研究阶段，一些关键问题还没有得到妥善解决，其中之一就包括通信信道容易被窃听。正常情况下，合法用户向主用户发射导频信号，确定主用户与合法用户之间的信道，用波束成形技术进行定向通信，保障信息安全。如果在合法用户向主用户发射导频，同时窃听用户也向主用户发射同样的导频信号的情况下，则主用户对合法用户的信道估计产生偏差，主用户再向合法用户发送信息，则易被非法用户窃听。许多研究就解决这一问题达成了广泛的共识，那就是采用协作干扰或编码技术提升主用户与合法用户之间的保密容量。协作干扰和编码技术在一定程度上增加了系统通信的安全性，使得窃听者无法接收到完全的信息，但这并非是最优方案。首先该方法只是理论研究，无法在现实复杂的通信环境中应用；其次，保密容量理论无法检测是否存在欺诈导频，因而无法确定是否存在非法用户。只是通过信号处理的方法差异化合法用户与非法用户收到的信息，保障合法用户通信时，减少非法用户得到的信息量。但非法用户仍会得到部分信息，如果解密技术足够强大，通信信息安全仍然受到威胁。专利
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种非法用户发射窃听导频的检测方法、系统和装置，可以检测出欺诈导频和非法用户，防止非法用户的窃听，保障合法用户的信息安全。基于上述目的本专利技术提供一种非法用户发射窃听导频的检测方法，包括：在第一时隙中接收合法用户和辅助用户发射的导频，第二时隙中接收合法用户发射的导频，第三时隙中接收辅助用户发射的导频；根据第一、二、三时隙接收的导频分别进行信道反向估计结果的计算；根据计算的信道反向估计结果确定所述合法用户的信道以及是否存在非法用户发射窃听导频。其中，所述根据第一、二、三时隙接收的导频分别进行信道反向估计结果的计算，具体包括：根据如下所示的表达式一、二、三，进行信道估计：其中，YA,N1、YA,N2、YA,N3分别表示根据第一、二、三时隙接收的导频计算的信道反向估计结果；分别表示合法用户、辅助用户、非法用户的信道增益；HBA、HPA、HEA分别表示合法用户与主用户之间的信道、辅助用户与主用户之间的信道、非法用户与主用户之间的信道；Xr,N1、Xr,N2、Xr,N3分别表示第一、二、三时隙接收的导频信号；UN1、UN2、UN3分别表示第一、二、三时隙的噪声；H0表示没有非法用户发射欺诈导频的情况下的信道估计；H1表示有非法用户发射欺诈导频的情况下的信道估计。其中，所述根据计算的信道反向估计结果确定所述合法用户的信道，具体包括：根据如下表达六估计出合法用户的信道：其中，为估计出的合法用户的信道。其中，所述是否存在非法用户发射窃听导频，具体根据如下方法确定：根据估计的信道进行非法用户的信道估计；根据所述非法用户的信道估计结果，确定是否存在非法用户发射窃听导频。进一步，在所述根据计算的信道反向估计结果确定所述合法用户的信道后，还包括：根据估计的合法用户的信道，采用相应波束成形方法对所述合法用户定向传输。进一步，在所述根据计算的信道反向估计结果确定所述合法用户的信道以及是否存在非法用户发射窃听导频后，还包括：根据估计的非法用户的信道，采用相应波束成形方法对所述非法用户定向干扰。本专利技术还提供一种非法用户发射窃听导频的检测系统，包括：主用户、合法用户以及辅助用户；其中，所述合法用户用于在第一、二时隙中向所述主用户发射导频；所述辅助用户用于在第一、三时隙中向所述主用户发射导频；所述主用户用于根据第一、二、三时隙接收的导频分别进行信道反向估计结果的计算；根据计算的信道反向估计结果确定所述合法用户的信道以及是否存在非法用户发射窃听导频。本专利技术还提供一种非法用户发射窃听导频的检测装置，包括：导频接收模块，用于接收第一时隙中合法用户和辅助用户同时发射的导频，第二时隙中合法用户发射的导频，以及第三时隙中辅助用户发射的导频；信道反向估计结果计算模块，用于根据第一、二、三时隙接收的导频分别进行信道反向估计结果的计算；信道估计模块，用于根据计算的信道反向估计结果确定所述合法用户的信道以及是否存在非法用户发射窃听导频。进一步，所述装置还包括：定向发射模块，用于根据估计的合法用户的信道，采用相应波束成形方法对所述合法用户定向传输；定向干扰模块，用于根据估计的非法用户的信道，采用相应波束成形方法对所述非法用户定向干扰。本专利技术的技术方案中，在第一时隙中，接收合法用户和辅助用户同时发射的导频；在第二时隙中，接收合法用户发射的导频；在第三时隙中，接收辅助用户发射的导频；根据第一、二、三时隙接收的导频分别进行信道估计；根据估计的信道确定是否存在非法用户发射窃听导频。一方面，由于只需根据通信上行过程中的导频进行分析检测，避免了上下行协作检测时引入二次欺诈风险。另一方面通过根据3个时隙的导频进行信道估计，可准确的得到合法用户信道信息与非法用户信道信息，可对合法用户定向通信，对非法用户定向干扰，相对比传统不知道具体信道信息的协作干扰技术可以大幅度的提高保密容量。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种非法用户发射窃听导频的检测系统的架构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种非法用户发射窃听导频的检测方法流程图；图3a为本专利技术实施例提供的合法用户和辅助用户在不同时隙中发射导频的示意图；图3b为本专利技术实施例提供的非法用户信道估计结果的统计结果的示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种非法用户发射窃听导频的检测装置内部结构框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。需要说明的是，本专利技术实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本专利技术实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。下面结合附图详细说明本专利技术实施例的技术方案。本专利技术实施例提供的一种非法用户发射窃听导频的检测系统，如图1所示，包括：主用户101、合法用户102本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非法用户发射窃听导频的检测方法，包括：在第一时隙中接收合法用户和辅助用户发射的导频，第二时隙中接收合法用户发射的导频，第三时隙中接收辅助用户发射的导频；根据第一、二、三时隙接收的导频分别进行信道反向估计结果的计算；根据计算的信道反向估计结果确定所述合法用户的信道以及是否存在非法用户发射窃听导频。

【技术特征摘要】
1.一种非法用户发射窃听导频的检测方法，包括：在第一时隙中接收合法用户和辅助用户发射的导频，第二时隙中接收合法用户发射的导频，第三时隙中接收辅助用户发射的导频；根据第一、二、三时隙接收的导频分别进行信道反向估计结果的计算；根据计算的信道反向估计结果确定所述合法用户的信道以及是否存在非法用户发射窃听导频。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第一、二、三时隙接收的导频分别进行信道反向估计结果的计算，具体包括：根据如下所示的表达式一、二、三，进行信道估计：其中，YA,N1、YA,N2、YA,N3分别表示根据第一、二、三时隙接收的导频计算的信道反向估计结果；分别表示合法用户、辅助用户、非法用户的信道增益；HBA、HPA、HEA分别表示合法用户与主用户之间的信道、辅助用户与主用户之间的信道、非法用户与主用户之间的信道；Xr,N1、Xr,N2、Xr,N3分别表示第一、二、三时隙接收的导频信号；UN1、UN2、UN3分别表示第一、二、三时隙的噪声；H0表示没有非法用户发射欺诈导频的情况下的信道估计；H1表示有非法用户发射欺诈导频的情况下的信道估计。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据计算的信道反向估计结果确定所述合法用户的信道，具体包括：根据如下表达六估计出合法用户的信道：其中，为估计出的合法用户的信道。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述是否存在非法用户发射窃听导频，具体根据如下方法确定：根据估计的信道进行非法用户的信道估计；根据所述非法用户的信道估计结果，确定是否存在非法用户发射窃听导频。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据估计的信道进行非法用户的信道估计，具体包括：根据如下表达式四，进行非法用户的信道估计：其中，UE表示噪声信号，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，刘筱明，崔绍华，赵成林，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11