[发明专利]基于Gnu Radio的无线链路签名提取方法

说明书

技术领域

本发明是一种基于Gnu Radio的无线链路签名提取方法，涉及软件无线电技术领域。

背景技术

无线链路签名是一种在信号的发送方和接收方之间物理层的信号特征，其主要利用无线信号在传输当中具有的多径衰落特征。

无线信号在室内环境和视距传输环境中，具有多径衰落特征，简称为多径特征。多径特征的一个重要特点就是接收信号存在着多径时延，这个时延就是信号通过不同的信道传输到达接收端的时间差。当一个单独的脉冲信号通过多径信道后，会变成一个脉冲序列。

基于无线信道特征的链路签名提取是安全认证系统的基础，无线链路签名作为认证的基础材料。以无线信道特征作为安全认证系统，不依赖于公共安全设施，具有快速、可靠、运算量低等特点。

针对于无线链路签名的提取，需要一种简单易于实现并且可靠的算法。

随着软件技术在通信领域的发展，软件定义的无线电(Software Defined Radio，SDR)被越来越广泛的应用于无线通信设备以及无线通信模块之中。软件无线电用软件来操作和代替以往的“纯硬件电路”。和硬件电路相比，软件控制无线电具有，功能多样、使用灵活、成本低廉和易于理解等特点。

Gnu Radio运行于Linux系统，其运行的原理是：通过USRP(通用软件无线电外设)发送和接收射频信号，同过网络接口将基带信号传输到PC机上进行处理，PC机上运行C++编写的信号处理模块对于信号进行数字信号处理。编程者可以通过流图，方便快捷的搭建通信系统。

发明内容

本发明的目的是设计一种在Gnu Radio无线电平台下实现的无线链路签名提取方法，能够方便的提取无线链路签名。

按照本发明提供的技术方案，所述的基于Gnu Radio的无线链路签名提取方法包括以下步骤：

第一步：发送机和接收机双方将相同的伪随机序列作为发送和接收信息记作s；

第二步：发送方将伪随机序列经过调制进行发送，产生时域信号记作s(t)，t表示时间；

第三步：接收方接收到时域信号记作r(t)；将信号分为两路，一路进行接收信号的频域变换操作，将接收信号进行快速傅里叶变换转换为频域信号R(f)，f表示频率；一路进行接收信号到发送信号的转换操作，即将接收信号进行解调后再进行调制获得发送信号s(t)；

第四步：接收信号r(t)可以表示为发送信号s(t)和信道滤波的卷积形式：r(t)＝s(t)＊h_i，j(t)，h_i，j(t)表示发送方i和接收方j之间的信道脉冲响应，即信道对于发送信号所产生的影响，

将链路签名由时域转化为频域的计算；在频域范围，上述公式可以表示为：R(f)＝S(f)H_i，j(f)，在等式两边同时乘以发送信号的共轭S^*(f)则得到如下变换：S^*(f)R(f)＝|S(f)|²H_i，j(f)，那么h_i，j(t)可以表示为h_i，其中表示逆向傅里叶变换；

第五步：接收方对于获得的发送信号s(t)进行快速傅里叶变换转换为频域信号S(f)，通过复变函数的共轭运算计算出发送信号频域的共轭S^*(f)，再通过取模运算计算出发送信号模值的平方|S(f)|²；

第六步：接收者将两路信号R(f)和和共轭信号S^*(f)相乘，再进行逆向的快速傅里叶变换，得到其时域信号

第七步：接收者将第六步计算出的时域信号，除以发送信号模值的平方得到链路签名

本发明的优点是：不需要大量额外的硬件设备；仅需要少量额外的运算；将信号的时域变换转换到频域进行计算，减少了计算复杂度；与现有的协议和设备相兼容。

附图说明

图1是无线链路签名的提取流程图。

图2是Gnu Radio实现流程图。

具体实施方式

以下是结合实施例和附图详细介绍本发明的内容。

如图1所示，所述的基于Gnu Radio的无线链路签名提取方法，具体步骤如下：

第一步：发送机和接收机双方将相同的伪随机序列作为发送和接收信息记作s。

第二步：发送方将伪随机序列经过调制进行发送，产生时域信号记作s(t)。