[發(fā)明專利]一種基于解調(diào)符號的QPSK-OFDM無線設(shè)備的非線性射頻指紋認(rèn)證方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011046899.2
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112202767B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁紅林;嚴(yán)燕;包志華;孫玲;章國安
• 申請（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號: H04W12/79
• 分類號: H04W12/79;H04W12/06;H04L9/40;H04L27/26;H04L25/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發(fā)明公開了一種基于解調(diào)符號的QPSK?OFDM無線設(shè)備的非線性射頻指紋認(rèn)證方法，在通用數(shù)字通信接收機(jī)的基礎(chǔ)上，增加了非線性射頻指紋認(rèn)證功能。本發(fā)明包括兩種判決，第一種是通用數(shù)字通信中的符號判決，第二種是射頻指紋認(rèn)證的通信發(fā)射機(jī)判決，第一種判決屬于數(shù)字信號的處理范疇，第二種判決屬于模擬信號的處理范疇?；谑褂谜欢囗検降挠糜贖ammerstein系統(tǒng)的最小方差無偏辨識技術(shù)，稱為MVUIT，用于估計復(fù)合線性傳輸信道，估計的線性信道用于均衡后續(xù)的有效載荷符號，這些有效載荷符號用于通過MVUIT估計發(fā)射機(jī)的非線性，用于認(rèn)證無線設(shè)備。仿真表明，有效載荷符號的長度越長，正確的分類性能越好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種基于解調(diào)符號的QPSK-OFDM無線設(shè)備的非線性射頻指紋認(rèn)證方法。

背景技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)(IOT)和第五代移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)的物理層安全性已不可避免地成為熱門話題。射頻指紋(RFF)認(rèn)證是用于物理層信息安全的方法之一，它依賴于發(fā)射機(jī)的硬件特性，而不是數(shù)字信息(例如，加密密鑰或媒體訪問控制MAC地址)來認(rèn)證真實身份無線電設(shè)備。盡管通信幀的先驗數(shù)字前導(dǎo)是確定的，但是從不同的無線設(shè)備發(fā)送的相應(yīng)模擬信號卻不同，因為它們的發(fā)送器硬件是唯一的，即使這些設(shè)備是同一類型。因此所接受的前導(dǎo)信號被廣泛用于開發(fā)用于無線設(shè)備認(rèn)證的RFF。

現(xiàn)有文獻(xiàn)中指出，使用同步碼RFF時，28個不同的Wi-Fi設(shè)備的識別準(zhǔn)確度高于95％。還有文獻(xiàn)提出了一種用于Wi-Fi設(shè)備的基于同步碼的RFF的特征縮減和和子空間變換的技術(shù)。此外還有文獻(xiàn)提出了一種前導(dǎo)碼處理技術(shù)，該技術(shù)可用于準(zhǔn)確地認(rèn)證IEEE802.15.4設(shè)備，但是該技術(shù)無法區(qū)分具有相同類型的設(shè)備。此外，基于前同步碼的RFF通常持續(xù)時間短且可見，很容易受到高端儀器的偽造攻擊。另外，現(xiàn)有文獻(xiàn)中還提出了一種基于維納模型的非線性信道接受端均衡方案，該方案把非線性信道建模為Hammerstein系統(tǒng)，在接受端采用LS估計算法分別進(jìn)行線性和非線性部分的均衡，取得了一定的效果。

另一方面相關(guān)研究歷史表明，發(fā)射機(jī)的非線性估計也可以被用作為另一個重要的RFF，即非線性RFF，用于認(rèn)證無線設(shè)備。無線電設(shè)備的非線性RFF由發(fā)射機(jī)的功率放大器和DAC等確定，其中包括發(fā)射機(jī)非線性模型的系數(shù)估計。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上問題，本發(fā)明提出一種基于解調(diào)符號的QPSK-OFDM無線設(shè)備的非線性射頻指紋認(rèn)證方法。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供一種基于解調(diào)符號的QPSK-OFDM無線設(shè)備的非線性射頻指紋認(rèn)證方法，所述方法包括：

頻域訓(xùn)練導(dǎo)頻p[n]和OFDM幀的有效載荷符號u[n]，經(jīng)過Hammerstein系統(tǒng)后輸出的信號經(jīng)過加性高斯白噪聲v(t)干擾后得到接受信號d(t)；

對所述接受信號d(t)進(jìn)行采樣，得到采樣后訓(xùn)練符號信號d_p(n)和有效載荷信號d_u(n)；

基于p[n]和d_p(n)，第一次采用最小方差無偏辨識技術(shù)估計所述Hammerstein系統(tǒng)線性通道的有限沖激響應(yīng)，均衡所述有效載荷信號d_u(n)并得到均衡后的有效載荷信號

所述均衡后的有效載荷信號判決為接收頻域有效載荷符號

基于與d_u(n)，第二次采用最小方差無偏辨識技術(shù)估計所述Hammerstein系統(tǒng)的非線性，作為非線性射頻指紋；

從所述非線性射頻指紋中提取特征，對發(fā)射機(jī)實體進(jìn)行分類和判斷。

進(jìn)一步地，所述Hammerstein系統(tǒng)包括：靜態(tài)非線性子系統(tǒng)和后續(xù)動態(tài)線性子系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述最小方差無偏辨識技術(shù)的識別過程包括：