[发明专利]一种抗信道特性干扰的射频指纹提取方法

说明书

本发明公开了一种抗信道特性干扰的射频指纹提取方法，包括以下步骤：在无线网络通信双方中，A端向B端发送两端已知的信号；B端接收信号后求取A到B传输特性信号，并对A端作出应答，有两种可选应答方式：(1)从已知信号中去除A到B传输特性信号，得到Ⅰ类应答信号发送给A端，(2)将已知信号作为Ⅱ类应答信号直接发送给A端，同时将A到B传输特性信号不失真传输给A端；A端根据接收到的应答信号类型采取不同的方式等价提取包含了B端设备指纹信息的特征，可用于B端的身份验证。通过本发明可以实现通信双方通过一次交互获取射频指纹，在互易性良好的信道中不受信道特性影响，保留了指纹细节，可广泛用于射频设备的指纹提取和身份认证。

技术领域

本发明涉及物理层信号的射频指纹提取技术领域，尤其涉及一种无需第三方且抗信道特性干扰的射频指纹提取方法。

背景技术

随着现代计算机技术的迅速发展和新一代无线通信技术的普及，人们的日常生活越来越依赖于无线网络。而由于无线网络传输媒介的开放性、终端的移动性和通信系统的不稳定性也使得传输的可靠性和安全性受到严重的威胁，从而造成网络资源的遭到非法访问、人们的通信隐私受到威胁以及计算机受到入侵等后果。因此对无线网络中设备的身份认证技术等安全性方面的研究近年来正逐渐成为热点。

当前,为了解决无线网络中终端设备的接入认证问题,比较常见的识别与接入控制技术是基于MAC地址和数字证书来实现。然而MAC地址极易被伪造和篡改；数字证书技术使用在系统中较为复杂，需要较强的计算能力来实现对密钥或证书的分发，且本身也存在被窃取、盗用的风险，因此传统的无线网络安全接入方式都有或多或少的缺陷。近些年来,越来越多的研究表明,可以通过无线通信系统发射的信号提取其设备的射频特征。射频指纹是无线设备固有的物理特性，由设备内部包含的如电容、电感以及其他数字逻辑电路等电子元器件产生，无法被克隆且难以伪造和篡改，已被证明具有通用性、唯一性、短时不变性、独立性以及稳健性等特点。

依赖射频指纹实现无线网络中设备接入认证安全，需要有效的、精细的技术手段，来提取出稳定可识别的指纹信息。对射频指纹早期的研究大多针对瞬态信号展开，如基于瞬态响应提取瞬时频率、瞬态强度等特征作为指纹。近年来考虑到瞬态信号持续时间短，检测难度高，受信道影响大，更多的研究开始转向对稳态特征的提取，比较典型的是基于前导段的稳态指纹提取方法。然而，目前已有的射频指纹提取方案大多会在去除信道特征时丢失指纹信息，导致不同指纹特征的区分度降低，给后续的设备身份认证带来困难。因此，需要重新设计一种射频指纹提取方案，提取指纹时既能抵抗信道特性干扰，又可以不丢失指纹信息。

发明内容

技术问题：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种抗信道特性干扰的射频指纹提取方法，该发明无需第三方的信号采集，通过通信双方的一次交互和少量计算即可获取射频指纹，不受信号制式的限制。该发明应用于互易性良好的信道中，能够较好地抵御信道特性干扰，不丢失指纹信息，可广泛用于射频设备的指纹提取和身份认证。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用一种抗信道特性干扰的射频指纹提取方法，包括以下步骤：

步骤1，已知信号发送：处于无线网络中的通信双方A和B，A端向B端发送双方已知的信号x(n)，该信号的频谱为X(z)；

步骤2，信号接收：B端获得接收信号y_B(n)，该信号的频谱为Y_B(z)；

步骤3，获取A到B传输特性信号：B端从接收信号y_B(n)中去除通信双方已知的信号x(n)，得到传输特性信号v_AB(n)，该信号频谱为V_AB(z)；