[发明专利]一种在低信噪比情况下提取设备物理指纹特征的方法

摘要

本发明公开了一种在低信噪比情况下提取设备物理指纹特征的方法，接收机接收到低信噪比的信号后，在不破坏设备物理指纹的情况下进行降噪处理，然后从降噪后的信号中提取设备的物理指纹特征，方法中涉及的信号需要包括重复序列，或重复发送的多帧信号内有不变的部分，包括步骤：接收到低信噪比信号后，估计信号的频率和相位，估计信号重复序列上调制的信息数据，获得极性相同的多个重复序列，并将其对齐和叠加以提高信噪比；最后通过物理层指纹提取方法提取设备的物理指纹并用于设备身份识别。本发明可以在信噪比低的情况下有效地提取设备的物理层指纹特征，有效地解决了基于设备物理指纹的设备识别方法在现实应用中必须面临的低信噪比问题。

主权项

1.一种在低信噪比情况下提取设备物理指纹特征的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：发射机发射射频信号，所述射频信号为含有重复序列的信号或有不变部分的多帧信号，记所述重复序列或不变部分为C(t)；步骤二：接收机接收射频信号，通过下变频得到中频信号Y(t)，并测量Y(t)的信噪比作为原始信号信噪比；设定目标信噪比，如果原始信号信噪比低于设定的目标信噪比，则执行以下步骤，反之直接执行步骤七；步骤三：接收机根据己知的发射机和接收机相对移动速度，以及射频信号载波频率量级估计频偏量级，并设置频偏范围(f_min：f_max)和频偏步进值f_step；将频偏估计值带入步骤二的中频信号Y(t)，尝试进行载波解调，令解调后的信号为Y′(t)，Y′(t)的计算公式为：Y′(t)＝Y(t)cos(2πΔf(t))  (1)在本地生成重复序列C(t)，以重复序列C(t)的一个码片长度为单位步进增大本地重复序列的起始点位置并将该重复序列和Y′(t)进行相关，相关计算的公式为：每带入一个频偏估计值或本地重复序列的起始点位置都可以计算得到一个相关结果；设定门限值，当相关结果超过门限值时，认为当前使用的重复序列的起始点τ_d和载波频偏估计值Δf是非常接近真实值的；从而获得每个重复序列的起始点位置，并得到去除了频偏的信号步骤四：利用本地生成的重复序列和步骤三得到的去除了频偏的信号进行相关，得到一系列相关峰，如果相关峰为正，说明在这个扩频长度时间内调制的信息数据为1，反之为‑1，从而估计得到重复序列上调制的所有信息数据；步骤五：用步骤四得到的信息数据D(t)和步骤三得到的去除了频偏的信号相乘，得到去除了数据调制的信号S(t)中所有重复序列的极性相同；步骤六：根据步骤三得到的重复序列起始位置和步骤五得到的极性相同的重复序列，将M个重复序列对齐并进行叠加，得到叠加后的信号，叠加后信号的信噪比会变为原始信号信噪比的M倍，叠加周期数M由原始信号信噪比和期望达到的目标信噪比计算得到；步骤七：采用指纹提取方法从叠加后的信号中提取设备物理层指纹，并进行设备身份识别。