基于多径衰落补偿的无线设备射频指纹提取方法技术

本发明专利技术提供的基于多径衰落补偿的无线设备射频指纹提取方法，首先利用前导信号对信道的频率响应进行估计，然后利用该信道响应的估计对后续的多个OFDM符号分别进行补偿，采用基于子载波差分的频率偏移特征的提取方法，对不同时刻的OFDM符号的同一子载波上的符号执行差分运算，差分结果会体现为星座图上的一个稳定的相位旋转。该相位旋转仅与载波频率偏移和可设置的差分间隔相关，不随时间变化，可以作为射频指纹特征。本发明专利技术提供的方法提出了保留载波频率偏移的延时信道补偿方法和基于子载波差分的频率偏移特征的提取方法。前者在保留了频率偏移特征的同时有效的补偿了多径信道对射频指纹的影响；后者表现出的统计特性使得射频指纹特征对信噪比不敏感。射频指纹特征对信噪比不敏感。射频指纹特征对信噪比不敏感。

【技术实现步骤摘要】
基于多径衰落补偿的无线设备射频指纹提取方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种基于多径衰落补偿的无线设备射频指纹提取方法。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术的革新，无线网络应用规模持续扩大。无线传输的广播特性使得其比有线传输更容易受到恶意攻击，无线网络安全问题日益严峻。射频指纹技术通过提取无线设备固有的硬件缺陷组成的物理层特征，从而可以唯一的识别信号发射端设备的身份。相较于传统基于密码学算法的设备认证机制，射频指纹技术具有不易被篡改的特点，可以作为现有认证机制的有益补充，有效增强通信链路的安全。然而，受无线信号传播环境的影响，无线设备接收到的信号中不仅包含设备硬件缺陷所产生的射频指纹，也会耦合无线信道的特征。而收发信机位置发生变化等因素会造成信道响应发生变化。若不能排除信道响应变化的影响，射频指纹的识别性能将严重退化。尤其对于宽带信号，其受信道衰落的影响更加复杂。因此，如何缓解信道环境对射频指纹识别性能的影响是当前研究中所面临的关键问题。
[0003]作为一种基于物理层特征的新型设备认证机制，射频指纹(Rad本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多径衰落补偿的无线设备射频指纹提取方法，其特征在于，包括：S1基于输入数据的前导信号对发射机端的信道进行估计；S2使用执行了步骤S1的估计的信道响应，对前导信号之后的数据信号做信道补偿，获得补偿后的信号；S3对补偿后的信号进行时域至频域的变换处理；S4对执行了步骤S3的变换后的补偿后的信号进行差分运算，生成差分星座轨迹图；S5基于差分星座轨迹图，提取发射机端的信道的射频指纹特征；通过提取的发射端的信道的射频指纹特征进行后续的射频指纹识别。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，发射机端的输出信号通过如下过程获得：通过式对原始频域OFDM信号进行快速傅里叶逆变换，获得第i个OFDM符号的时域形式x
i
[n]；式中，N是快速傅里叶逆变换的长度，X
i
[k]是频域信号第k个子载波上的数据符号，k是频域子载波的索引，n是时域符号的索引，是归一化因子；通过式在时域OFDM符号前插入一个长度为N
CP
+N的循环前缀；对具有循环前缀的时域OFDM符号进行变频处理，获得发射机端的输出信号；步骤S1中，接收端接收到的发射机端的输出信号为具有载波频率偏移的接收信号，具体如下式表示：通过式表示具有载波频率偏移的接收信号的时域；式中，和代表在OFDM时域数据符号之前加了循环前缀的形式，*表示线性卷积运算，表示归一化的载波频率偏移，w[n]表示加性高斯白噪声，φ
i
是与OFDM符号次序相关的初始相位，并满足式(4)中，h[n]是信道脉冲响应，通过式表示，式(5)中，0≤l≤L
‑
1，l为传播路径的索引，L为多径信道中信道响应的长度，α
l
[n]是第l条传播路径上的增益，δ[
·
]为离散冲激序列；通过式
表示移除了循环前缀的具有载波频率偏移的接收信号的OFDM符号；式中，0≤n≤N
‑
1，是循环卷积，下标[
·
]
N
是对N取模运算；步骤S1包括：S11通过式对移除了循环前缀的具有载波频率偏移的接收信号的OFDM符号进行快速傅里叶变换，获得接收信号的OFDM符号的频率响应Y
i
[k]；式中，W[k]是噪声项...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘铭，罗辉，张天壮，王鑫，彭林宁，王伟，王东，付华，王念，徐宇轩，程慈航，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：