CN111314915B - 一种适用于无线通信系统的高清鉴权方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于无线通信系统的高清鉴权方法，定义了一个引导码、一个鉴权码和一个鉴权矩阵。通过引导码、鉴权码和鉴权矩阵的建立，引入WFRFT技术构建三者的相互关联。进而在通信前，收发方都生成相同且唯一的鉴权矩阵。然后，发送方结合引导码、鉴权码和鉴权矩阵，根据用户需求，将鉴权密文进行相应处理并生成鉴权信号。接收方结合鉴权矩阵，进行鉴权信号解析，从而得到鉴权密文，具有高分辨能力、高清识别的鉴权能力，适用于无线通信系统安全通信领域。

Description

一种适用于无线通信系统的高清鉴权方法

技术领域

本发明属于无线通信系统的安全通信技术领域，尤其是一种适用于无线通信系统的高清鉴权方法，用于验证用户是否拥有访问系统权利的一种鉴权方法。

背景技术

在无线通信系统的通信过程中，安全通信问题一直都是重中之重，尤其是在特殊应用中(例如对安全性要求较高的通信)。虽然随着扩频通信等技术的发展，增强了传输的三抗能力，但是考虑开放的信号传输方式也导致潜在的被截获、识别、破译和干扰的危险，因而通信需要具有较高的保密性，通过对传输的信息进行加密和隐藏等处理，确保通信过程的安全。进一步，随着身份识别、鉴权技术等的发展，也为无线通信系统的安全通信提供了拓展空间。因此，高分辨能力和高清识别的鉴权方法研究成为关键。

发明内容

本发明提出一种适用于无线通信系统的高清鉴权方法，通过引导码、鉴权码和鉴权矩阵的建立，引入WFRFT(加权分数傅里叶变换)技术构建三者的相互关联。进而在通信前，收发方都生成相同且唯一的鉴权矩阵。然后，发送方结合引导码、鉴权码和鉴权矩阵，根据用户需求，将鉴权密文进行相应处理并生成鉴权信号。接收方结合鉴权矩阵，进行鉴权信号解析，从而得到鉴权密文。

采用的技术方案是：

一种适用于无线通信系统的高清鉴权方法中，定义了一个引导码、一个鉴权码和一个鉴权矩阵。引导码是三位的二进制码，共有8组方案。

鉴权码是253位的二进制序列，具有不可预知的混沌特性。鉴权码是利用鉴权函数所生成。每次通信前，收发双方都会遍历引导码的所有集合，生成8组鉴权码库，每组都对应相应的控制参数，依据此8组控制参数，鉴权函数则可生成8组新的鉴权码。由于收发双方的控制参数相同且同步，因此每次通信前，通信双方都会得到同样的8组新的鉴权码。

鉴权矩阵H是由引导码与鉴权码共同构建成，H为8行256列的矩阵。每一行的前3位为固定位，且对应一组引导码，而后253位为鉴权码，由于每次通信前，鉴权码是重新生成，因此每次通信前收发双方也都生成一个更新的鉴权矩阵H。而且鉴权矩阵H是唯一的，鉴权矩阵H生成后，一个鉴权码则与一个引导码形成一一对应的关联。

通过引导码、鉴权码和鉴权矩阵的建立，引入WFRFT技术构建三者的相互关联。进而在通信前，收发方都生成相同且唯一的鉴权矩阵。然后，发送方结合引导码、鉴权码和鉴权矩阵，根据用户需求，将鉴权密文进行相应处理并生成鉴权信号。接收方结合鉴权矩阵，进行鉴权信号解析，从而得到鉴权密文。

其优点在于：

本方法目的是为解决无线通信系统中验证用户是否拥有访问系统权利的识别问题。通过引导码、鉴权码和鉴权矩阵的建立，引入WFRFT技术构建三者的相互关联。进而在通信过程中能够将鉴权密文形成安全的鉴权信号，而且接收方则能够准确地解析鉴权信号，并得到鉴权密文。相比于现有技术中分辨不清、识别不清，本方法具有高分辨能力、高清识别的鉴权能力，适用于无线通信系统安全通信领域。

附图说明

图1是本发明一种适用于无线通信系统的高清鉴权方法原理图。

图2是图1的上部分局部放大图。

图3是图1的下部分局部放大图。

具体实施方式

首先定义一个引导码Y(n)、一个鉴权码d(m)、一个鉴权矩阵H。

引导码Y(n)是三位的二进制码，引导码Y的1～3位具体描述如表1。其中，由于鉴权码需要WFRFT处理，而WFRFT处理中调制阶数在1.96～1.99及3.96～3.99区间的抗扫描能力最强，为此，偏移量y₀的数值计算为0.96～0.99区间，从而为生成强抗扫描能力的鉴权序列提供基础。

表1引导码Y(n)的描述

鉴权码d(m)是253位的二进制序列，具有不可预知的混沌特性。鉴权码是利用鉴权函数所生成，其鉴权函数则是由混沌系统及二值处理模型构成，鉴权函数的控制参数包含混沌系统类型和分形参数以及初值参数等。每次通信前，收发双方都会遍历引导码的所有集合，生成8组鉴权码库，每组鉴权码都对应相应的控制参数，依据此8组控制参数，鉴权函数则可生成8组新的鉴权码。由于收发双方的控制参数相同且同步，因此每次通信前，通信双方都会得到同样的8组新的鉴权码。

鉴权矩阵H是由引导码与鉴权码共同构建成，H为8行256列的矩阵。每一行的前3位为固定位，且对应一组引导码，而后253位为鉴权码，由于每次通信前，鉴权码是重新生成的，因此，每次通信前收发双方也都生成一个更新的鉴权矩阵H。而且鉴权矩阵H是唯一的，鉴权矩阵H生成后，一个鉴权码则与一个引导码形成一一对应的关联。

发送方技术原理为：

Step1：依据通信双方约定参数，生成鉴权矩阵H。

Step2：发送方设定鉴权周期t，t为变量，表明通信双方需要鉴权的周期次数，其数值由用户根据级别自设定，t越大则用户级别越高。

Step3：利用鉴权周期t，发送方配置t组引导码及每组的顺序，Y_i(n)表示第i组引导码。每一组引导码为3位，则t组引导码共3t位。配置后的引导序列S_Y为：

S_Y＝{Y₁(n)Y₂(n)ΛY_t(n)}  (1)。

Step4：依据引导码的组数顺序，并利用每一组的引导码得到相应的[y]_i和[y₀]_i，从而可以计算每组调制阶数α_i：

α_i＝[y]_i+[y₀]_i  (2)。

其中，i∈[1 t]，[y]_i为第i组的引导码的基值，[y₀]_i为第i组的引导码的偏移量。

Step5：利用t组引导码，从鉴权矩阵中匹配相应的t组鉴权码，d_i(m)为第i组匹配的鉴权码。

Step6：进而利用每组调制阶数α_i，将t组对应的鉴权码分别进行α_i阶WFRFT处理，第i组α_i阶WFRFT处理如式(3)所示。其中

为α_i阶WFRFT处理函数，四种态函数d_i(m)，D_i(m)，d_i(-m)，D_i(-m)分别为d_i(m)的0、1、2、3次傅立叶变换结果。ω_l(α_i)为加权系数，其定义如式(4)所示。

Step7：服从引导码的顺序，将t组WFRFT处理后信号R_i(m)进行拼接，得到鉴权序列S_R：

S_R＝{R₁(m)R₂(m)---R_t(m)}  (5)。

Step8：最后，将引导序列S_Y和鉴权序列S_R拼接形成鉴权信号S，进而将鉴权信号S发送。

S＝{S_YS_R}＝{Y₁(n)Y₂(n)…Y_t(n)R₁(m)R₂(m)…R_t(m)}  (6)。

接收方技术原理为：

Step1：依据通信双方约定参数，生成鉴权矩阵H。

Step2：接收方接收鉴权信号S，将非WFRFT部分分割为S'_Y，将WFRFT特性部分分割为S'_R。同时，接收方设定计数器T，并清零。

Step3：利用S'_Y进行分组解析，每3位一组，得到t组解析引导码Y'_i(n)。

Step4：利用t组引导码得到相应的[y]_i和[y₀]_i，从而可以计算每组调制阶数α_i，计算规则如公式(2)所示。

Step5：利用S'_R进行分组，每253位一组，得到t组WFRFT信号R'_i(m)。

Step6：利用每组调制阶数α_i，将t组信号分别进行α_i阶WFRFT逆处理，第i组α_i阶WFRFT处理如式(7)所示，进而得到每组解析鉴权码d'_i(m)。

Step7：利用解析的每组引导码Y'_i(n)与对应组的解析鉴权码d'_i(m)，拼接为最终鉴权密文U_i：

U_i＝{Y'_i(n)d'_i(m)}  (8)。

Step8：对t组中每一组最终鉴权密文U_i与鉴权矩阵H的每一行进行匹配，如果U_i能与H的某一行匹配成功，则计数器T加1。如果计数器T≥3，即t组U_i中有3组以上都能够匹配成功，则鉴权判决成功，否则鉴权判决失败。

Claims (1)

1.一种适用于无线通信系统的高清鉴权方法，其特征在于包括下列步骤：

首先定义一个引导码Y(n)、一个鉴权码d(m)和一个鉴权矩阵H；

引导码Y(n)是三位的二进制码，引导码Y的1～3位具体描述如表1；其中，由于鉴权码需要WFRFT处理，而WFRFT处理中调制阶数在1.96～1.99及3.96～3.99区间的抗扫描能力最强，为此，偏移量y₀的数值计算为0.96～0.99区间；

表1引导码Y(n)的描述

鉴权码d(m)是253位的二进制序列；鉴权码是利用鉴权函数所生成，其鉴权函数则是由混沌系统及二值处理模型构成，鉴权函数的控制参数包含混沌系统类型和分形参数以及初值参数；每次通信前，收发双方都会遍历引导码的所有集合，生成8组鉴权码库，每组鉴权码都对应相应的控制参数，依据此8组控制参数，鉴权函数则可生成8组新的鉴权码；由于收发双方的控制参数相同且同步，因此每次通信前，通信双方都会得到同样的8组新的鉴权码；

鉴权矩阵H是由引导码与鉴权码共同构建成，H为8行256列的矩阵；每一行的前3位为固定位，且对应一组引导码，而后253位为鉴权码，由于每次通信前，鉴权码是重新生成，因此每次通信前收发双方也都生成一个更新的鉴权矩阵H；而且鉴权矩阵H是唯一的，鉴权矩阵H生成后，一个鉴权码则与一个引导码形成一一对应的关联；

收发双方中的发送方和接收方具体工作原理如下：

发送方技术原理为：

Step1：依据通信双方约定参数，生成鉴权矩阵H；

Step2：发送方设定鉴权周期t，t为变量，表明通信双方需要鉴权的周期次数，其数值由用户根据级别自设定；

Step3：利用鉴权周期t，发送方配置t组引导码及每组的顺序，Y_i(n)表示第i组引导码；每一组引导码为3位，则t组引导码共3t位；配置后的引导序列S_Y为：

S_Y＝{Y₁(n)Y₂(n)…Y_t(n)}     [1]；

Step4：依据引导码的组数顺序，并利用每一组的引导码得到相应的[y]_i和[y₀]_i，从而可以计算每组调制阶数α_i：

α_i＝[y]_i+[y₀]_i      [2]；

其中，i∈[1 t]，[y]_i为第i组的引导码的基值，[y₀]_i为第i组的引导码的偏移量；

Step5：利用t组引导码，从鉴权矩阵中匹配相应的t组鉴权码，d_i(m)为第i组匹配的鉴权码；

Step6：进而利用每组调制阶数α_i，将t组对应的鉴权码分别进行α_i阶WFRFT处理，第i组α_i阶WFRFT处理如式[3]所示；其中

为α_i阶WFRFT处理函数，四种态函数d_i(m)，D_i(m)，d_i(-m)，D_i(-m)分别为d_i(m)的0、1、2、3次傅立叶变换结果；ω_l(α_i)为加权系数，其定义如式[4]所示；

Step7：服从引导码的顺序，将t组WFRFT处理后信号R_i(m)进行拼接，得到鉴权序列S_R：

S_R＝{R₁(m)R₂(m)…R_t(m)}  [5]；

Step8：最后，将引导序列S_Y和鉴权序列S_R拼接形成鉴权信号S，进而将鉴权信号S发送；

S＝{S_YS_R}＝{Y₁(n)Y₂(n)…Y_t(n)R₁(m)R₂(m)…R_t(m)}  [6]；

接收方技术原理为：

Step1：依据通信双方约定参数，生成鉴权矩阵H；

Step2：接收方接收鉴权信号S，将非WFRFT部分分割为S'_Y，将WFRFT特性部分分割为S'_R；同时，接收方设定计数器T，并清零；

Step3：利用S'_Y进行分组解析，每3位一组，得到t组解析引导码Y_i'(n)；

Step4：利用t组引导码得到相应的[y]_i和[y₀]_i，从而可以计算每组调制阶数α_i，计算规则如公式[2]所示；

Step5：利用S'_R进行分组，每253位一组，得到t组WFRFT信号R_i'(m)；

Step6：利用每组调制阶数αi，将t组信号分别进行α_i阶WFRFT逆处理，第i组α_i阶WFRFT处理如式[7]所示，进而得到每组解析鉴权码d_i'(m)；

Step7：利用解析的每组引导码Y_i'(n)与对应组的解析鉴权码d_i'(m)，拼接为最终鉴权密文U_i：

Ui＝{Yi'(n)di'(m)}[8]；

Step8：对t组中每一组最终鉴权密文U_i与鉴权矩阵H的每一行进行匹配，如果U_i能与H的某一行匹配成功，则计数器T加1；如果计数器T≥3，即t组U_i中有3组以上都能够匹配成功，则鉴权判决成功，否则鉴权判决失败。

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