[发明专利]一种8PSK调制信号的载波射频指纹提取系统及方法

说明书

本发明的一种8PSK调制信号的载波射频指纹提取系统及方法，属于射频指纹提取技术领域，采用三级倍频处理的方式来实现全模拟的8PSK载波恢复方法，三级倍频处理后的8PSK的高阶载波信号采用混频方式下变频到固定中频；系统采用高精度的原子钟作为参考时钟，同时采用单环或多环结构的超低相噪、极低杂散的频率合成器合成所需的本振信号和系统时钟信号；选取电台载波相位噪声和频率稳定度等稳态特征参数作为电台射频指纹特征。与已有的方法相比，本发明所提取的8PSK载波信号射频指纹特征参数的精度更高，更为纯净，可靠性也更高，进而可为利用载波射频指纹技术高精度识别8PSK调制的通信电台提供了技术手段。

技术领域

本发明涉及射频指纹提取技术领域，更具体地，涉及一种8PSK调制信号的载波射频指纹提取系统及方法。

背景技术

2003年，加拿大的Hall等人提出了“射频指纹”(RFF，Radio FrequencyFingerprinting)这一概念，从辐射源信号中提取一组具有差异性的细微特征集合，作为辐射源设备的物理层本质特征。“射频指纹”这一概念一经提出就得到了国内外的广泛关注，为无线电通信电台个体识别技术提供了全新的解决思路，带来了辐射源识别技术的研究热潮。射频指纹特征不依赖通信内容，且难以伪造，因而在无线网络安全和通信侦察对抗等民用和军事领域均具有重要的应用价值。

在无线电通信电台通信过程中，即便是同一厂家生产的同一批无线电通信电台，在工作时向外辐射的信号总是会因为无线电通信电台固有特性产生细微的差异，例如晶体振荡器产生的载频误差，相位噪声差异、载频稳定性差异、定时器的误差等，这种误差综合起来将会使得无线电通信电台通信设备发出的信号总是独一无二的，正如人类的指纹一样，故将这种误差称之为电台射频指纹。

现有的射频指纹特征提取方法主要分为两类，一类是基于瞬态特征的射频指纹提取方法，一类是基于稳态特征的射频指纹提取方法。

任何无线电通信电台在开机时，电台的各个部分都处于不稳定状态下工作，这一阶段电台信号主要表现为非线性的非平稳特征，这个特征我们称之为暂态特征。暂态特征来自通信电台各模块的各个方面，即使来自同一型号、同一厂家、同一批次的通信电台，因其在元器件特性和工艺等方面无法达到性能的完全相同，而在通信电台开机欠稳定状态下，这一差异显得尤为明显。通信电台从暂态到稳态的过程经历的时间较短，即使这一时期电台个体特征相对明显，但在如此短的时间内截获信号样本成为限制该领域发展的主要瓶颈，故基于电台信号瞬态特征的射频指纹提取方法在实际应用中变得非常困难。

当无线电通信电台处于稳定的工作状态后，可以按照预期设计实现通信信号的稳定调制发射，大量的信号发送将在这一时期内执行，拥有充足的时间获取通信电台发射的信号并进行分析，这一时期内获取的通信电台个体特征称之为稳态特征。稳态特征主要表现为信号调制样式的差异、系统噪声叠加、信号频率稳定度差异和杂散特征叠加等。基于无线电通信电台信号稳态特征的射频指纹提取技术和方法是研究通信电台个体识别技术手段的一个重要研究方向。

8PSK调制方式广泛应用于一些高速的数字无线通信系统中，如中继卫星通信系统、短波数据传输电台等，该调制方式具有频谱利用率高和较强的抗干扰能力。

TCM-8PSK基带信号解调方法(专利号：CN103532894A)发明专利中涉及有关载波快同步支路、载波慢同步支路和跟踪支路的实现方法，载波快同步支路采用简化的科斯塔斯环(costas)锁定频率，载波慢同步支路和跟踪支路采用载波跟踪方式将载波频率保持在可以接受的范围内波动，提高解调准确率，故其只能实现载波信号的快慢跟踪达到提高解调准确率的目的，无法实现8PSK调制信号载波指纹特征的精确提取。