[发明专利]一种从BPSK信号中获取稳健射频指纹的方法

说明书

 

技术领域

    本发明涉及无线网络通信技术，尤其涉及一种从BPSK信号中获取稳健射频指纹的方法。

背景技术

根据射频指纹（Radio Frequency fingerprint，简称RFF）识别无线电设备属于基于物理不可克隆函数的身份认证范畴，这使得RFF在军事及民用上具有很强的应用前景。例如：无线网络的物理层接入控制、无线电设备的电子取证、无线电台站管理、通信电台的个体识别与特定辐射源识别、基于物理特征的防克隆型RFID、感知无线电中的用户检测以及商品供应链的所有权转移等。RFF是携带无线设备发射机部分硬件信息的接收无线电模拟信号的变换，这种变换体现无线设备发射机部分的硬件性质并具有可比性。典型的RFF包括经典的由开机瞬态信号变换得到的Turn-on RFF与最近出现的由无线网络物理层帧前导符信号等变换得到的steady-state RFF。随着无线网络的飞速发展与安全威胁的与日剧增，无线网络安全正向物理层发展。根据RFF识别无线设备从而实现其接入控制是潜在的无线网络物理层安全方法之一。

RFF是因无线电设备的构件存在制造容差与漂移容差而产生的一种自然现象。制造容差指构件（例如分立电子元件、PCB走线、集成电路的内部元件与走线等）在生产及组装（例如焊接等）过程中引起的构件参数实际值改变；而漂移容差是构件生命周期中的老化现象与外部光照、温度、湿度及灰尘等引起的构件参数实际值改变。构件容差导致即使无线设备发射部分的结构与构件标称值都一样，但其系统性质却不完全一样。而对于射频带，构件的微小差异会导致发射信号的很大差异，因此接收无线电信号及据其变换得到的RFF具备哲学意义上的唯一性。

 对于RFF而言，在进行后续的特征提取与分类识别时，RFF的稳健性是前提条件，即同一个待识别无线电设备的RFF样本具备一致性，然而存在时变无线多径信道等因素导致射频指纹缺乏稳健性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从BPSK信号中获取稳健射频指纹的方法，该目的由下述技术方案得以实现。

所述方法包括：

对接收的BPSK射频信号                                               进行解调与归一化处理，得到相应的BPSK接收基带信号；

对所述BPSK接收基带信号进行基于能量门限的起始点检测，并截取头部一定时长的信号；

对截取后的信号进行去噪和加窗处理，对加窗后信号进行实倒谱变换，并对所得的实倒谱信号进行低通滤波与加窗处理，从而得到稳健的倒谱射频指纹。

所述方法的特征还在于，对截取后的信号的加窗处理为衰减指数函数加窗处理。

所述方法的特征还在于，对实倒谱信号进行加窗处理为加“低时”窗处理。

所述方法的特征还在于，对所述加窗后的信号x(n)，进行如下定义的实倒谱变换：

其中：表示逆傅立叶变换，ln表示对数运算，是x(n)的离散傅立叶变换的幅度谱。

所述方法的进一步特征还在于，所述识别系统在建模为时不变系统时，该识别系统所接收到的射频信号为

；

其中： m(t) 为基带发送信号，h_tx(t)为待识别无线设备发射机部分的等效脉冲响应，h_ch(t)为无线信道的等效脉冲响应，h_rcv(t)为接收机部分的等效脉冲响应，w(t)为AWGN噪声的等效。

所述方法的特征还在于，所述无线设备采用Wi-Fi 802.11b/g无线设备时，则基带发送信号m(t)为：

其中：为二进制序列的比特间隔，b(k)是Barker码扩频后的速率为1/T bits/s 的二进制序列，为二进制序列的比特序号，为单位脉冲信号；

无线多径信道的等效脉冲响应即低通等效脉冲响应h_ch(t)为