一种不依赖信号解调识别IEEE 802.11协议的方法

摘要

本发明提出了一种不依赖信号解调识别IEEE 802.11协议的方法。该方法根据IEEE8 02.11信号能量在时域上的分布特性，利用IEEE 802.11标准强制发送的信标消息具有周期性这一特点，仅在时域对信号进行分析，在对信号采样后，经过预处理滤除噪声和干扰，然后使用一种快速折叠算法对所有可能的周期进行计算，并基于固定虚警概率而使漏警概率最小的准则计算动态门限，对可能的信标周期进行判决，选择正确的结果，最终显示于用户界面上。本方法可以方便的在通用软件无线电外围设备和通用计算机上实现，可以用于在无法对信号进行解调情况下快速识别网络通信协议。

主权项

1.一种不依赖信号解调识别IEEE802.11协议的方法，其特征在于：利用IEEE802.11信号在物理层上的能量分布特性，通过识别周期性发送的信标消息来识别该协议信号，具体步骤如下：1）采样：利用通用软件无线电外围设备对已知信道扫描，并将采样点通过USB接口传输至通用计算机，2）预处理：对收集到的数据进行去噪量化处理，以减小后续处理中噪声的影响和数据分组的干扰，具体量化规则如下：21）若采样点幅度低于预设门限，则认为是噪声，将其幅度置为0；22）若采样点幅度高于预设门限，则认为是信号，幅度置为1；23）按照21）、22）处理后的采样点幅值连续1的数量多于7认为不是信标，置为0；3）快速折叠算法FFA：此算法在N个采样点的序列R中快速发现以P为周期的算法；算法主要步骤如下：对周期序列P中每个元素P[k]，k为该元素在周期序列P中的位置，31)将序列分为长度为P[k]的子序列，得到个子序列，符号表示下取整，N是采样点个数；32)对这多个子序列按元素对应相加，得到的和序列为：其中，i为折叠结果F_P[k]的索引，i∈[0,P[k]-1]，表示元素在序列中的位置；F_P[k][i]表示折叠结果的第i个元素，j为子序列索引，R为长度为N的采样序列，其元素R［］表示采样点的幅值，k为周期序列P的索引，P[k]为周期序列P中第k个元素，F_P[k][i]中的最大值为周期P[k]时的折叠峰值；33)计算每个P[k]对应的规范化折叠峰值F_max[k]，F_max[k]＝P[k]·max{F_P[k][i]}；4）周期检测：将每个P[k]对应的规范化折叠峰值F_max[k]与门限α进行比较，若F_max[k]大于α，则认为对应的P[k]为正确周期，反之，认为不是正确周期；5）图形界面显示：将检测到得结果通过图形界面显示，实时更新环境中无线局域网的信标周期；门限α计算为：采用在满足用户设定的虚警概率上限的前提下使漏警概率降到最小的原则，根据当前信道状况，对不同信道利用率设置不同的判决门限，具体计算如下：信道利用率U为$U=\frac{\left|\right\{R\left[m\right]\left|R\right[m]\ne 0\}|}{\left|R\right|}$对于给定的虚警概率FP，有其中，R为长度为N的采样序列，m为采样序列R的索引，R[m]表示第m个采样点的幅值，︱︱符号表示序列中元素的个数，α为待求门限，U为当前信道利用率，k为周期序列P的索引，P[k]为周期序列P中第k个元素，l表示会将P[k]判断为正确周期时折叠结果序列中元素的取值，其范围为FP表示虚警概率；根据上面的公式，可以列出不同信道利用率时对应的门限值α。