[发明专利]基于倒谱的信道特征和设备物理指纹的分离方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于倒谱的信道特征和设备物理指纹的分离方法及装置，方法包括：(1)接收目标发射机发送的信号，并将接收信号进行下变频得到基带信号；(2)对基带信号进行预处理，提取出前导信号，其中，所述前导信号包括8个前导符号；(3)将每个前导符号进行FFT变换，得到每个前导符号的频域信号；(4)将每个前导符号的频域信号进行log运算变换，得到每个前导符号的倒谱域信号；(5)将第2‑8个前导符号的倒谱域信号分别减去第1个前导符号的倒谱域信号，得到7个倒谱域前导信号差，完成信道特征和设备物理指纹分离；(6)将该7个倒谱域前导信号差作为设备物理指纹，用于设备身份认证。本发明可以消除信道特征影响，提高鲁棒性。

技术领域

本发明涉及信息安全领域，尤其涉及一种基于倒谱的信道特征和设备物理指纹的分离方法及装置。

背景技术

设备物理指纹特征是指设备内部硬件元件的功差造成的发射信号轻微失真。它和人类的指纹一样具有唯一性和不可克隆性。因此该特征也被称为物理指纹特征或者射频指纹特征，从而可以被用于电磁辐射源的身份识别与认证。具体来说，基于物理指纹特征的设备识别技术可以准确区别即使采用了相同频率、带宽、调制方式的无线设备，具有非常好的实用价值。因此，基于物理指纹特征的认证系统可以在物理信号层面对接入的己方无线设备进行认证。相比于传统的设备身份认证方法，物理层指纹技术可以有效的抵御伪造，篡改等攻击。

然而，在无线通信的环境中，无线信道响应和发射信号呈现一种线性卷积的关系，因此无线信道的特征也会引起信号的畸变。由于大部分设备物理指纹信息和发射信号也是卷积关系。因此无线信道引起的信号失真和设备物理指纹引起的信号失真难以分离。进一步的，由于无线信道引起的信号变化大于设备物理指纹，当发射机经过不同的无线信道时，信道影响会对设备物理指纹特征的提取造成很大影响。如何消除实际通信中不可避免的信道特征影响，并且同时保留设备物理指纹信息，是一个需要解决的实际问题。因此一种基于倒谱的信道特征和设备物理指纹的分离方法是迫切需求的。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种基于倒谱的信道特征和设备物理指纹的分离方法及装置，可以有效消除实际通信中不可避免的信道特征影响，并且同时保留设备物理指纹信息。

技术方案：本发明所述的基于倒谱的信道特征和设备物理指纹的分离方法，包括以下步骤：

(1)接收目标发射机发送的信号，并将接收信号进行下变频得到基带信号；

(2)对基带信号进行预处理，提取出前导信号，其中，所述前导信号包括8个前导符号；

(3)将每个前导符号进行FFT变换，得到每个前导符号的频域信号；

(4)将每个前导符号的频域信号进行log运算变换，得到每个前导符号的倒谱域信号；

(5)将第2-8个前导符号的倒谱域信号分别减去第1个前导符号的倒谱域信号，得到7个倒谱域前导信号差，完成信道特征和设备物理指纹分离；

(6)将该7个倒谱域前导信号差作为设备物理指纹，用于设备身份认证。

进一步的，步骤(2)所述的预处理包括：依次进行的频率粗估计、频率细估计、频率补偿、时间同步、相位同步和幅度归一化。

进一步的，步骤(2)中提取的前导信号具体为：

y(n)＝[y₁(n),y₂(n),…,y₈(n)]

式中，y(n)为提取的前导信号，y_i(n)为前导信号中第i个前导符号。

进一步的，步骤(3)中所述前导符号的频域信号具体为：

Y_i(k)＝FFT(y_i(n)),i＝1,...,8