基于Gnu Radio的無線鏈路簽名提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種基于GnuRadio的無線鏈路簽名提取方法，涉及軟件無線電技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線鏈路簽名是一種在信號的發(fā)送方和接收方之間物理層的信號特征，其主要利 用無線信號在傳輸當(dāng)中具有的多徑衰落特征。
[0003] 無線信號在室內(nèi)環(huán)境和視距傳輸環(huán)境中，具有多徑衰落特征，簡稱為多徑特征。多 徑特征的一個重要特點(diǎn)就是接收信號存在著多徑時延，這個時延就是信號通過不同的信道 傳輸?shù)竭_(dá)接收端的時間差。當(dāng)一個單獨(dú)的脈沖信號通過多徑信道后，會變成一個脈沖序列。
[0004] 基于無線信道特征的鏈路簽名提取是安全認(rèn)證系統(tǒng)的基礎(chǔ)，無線鏈路簽名作為認(rèn) 證的基礎(chǔ)材料。以無線信道特征作為安全認(rèn)證系統(tǒng)，不依賴于公共安全設(shè)施，具有快速、可 靠、運(yùn)算量低等特點(diǎn)。
[0005] 針對于無線鏈路簽名的提取，需要一種簡單易于實現(xiàn)并且可靠的算法。
[0006] 隨著軟件技術(shù)在通信領(lǐng)域的發(fā)展，軟件定義的無線電（SoftwareDefinedRadio， SDR)被越來越廣泛的應(yīng)用于無線通信設(shè)備以及無線通信模塊之中。軟件無線電用軟件來操 作和代替以往的"純硬件電路"。和硬件電路相比，軟件控制無線電具有，功能多樣、使用靈 活、成本低廉和易于理解等特點(diǎn)。
[0007] GnuRadio運(yùn)行于Linux系統(tǒng)，其運(yùn)行的原理是：通過USRP(通用軟件無線電外 設(shè)）發(fā)送和接收射頻信號，同過網(wǎng)絡(luò)接口將基帶信號傳輸?shù)絇C機(jī)上進(jìn)行處理，PC機(jī)上運(yùn)行 C++編寫的信號處理模塊對于信號進(jìn)行數(shù)字信號處理。編程者可以通過流圖，方便快捷的搭 建通信系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是設(shè)計一種在GnuRadio無線電平臺下實現(xiàn)的無線鏈路簽名提取方 法，能夠方便的提取無線鏈路簽名。
[0009] 按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述的基于GnuRadio的無線鏈路簽名提取方法包 括以下步驟：
[0010] 第一步：發(fā)送機(jī)和接收機(jī)雙方將相同的偽隨機(jī)序列作為發(fā)送和接收信息記作S;
[0011] 第二步：發(fā)送方將偽隨機(jī)序列經(jīng)過調(diào)制進(jìn)行發(fā)送，產(chǎn)生時域信號記作s(t)，t表示 時間；
[0012] 第三步：接收方接收到時域信號記作r(t);將信號分為兩路，一路進(jìn)行接收信號 的頻域變換操作，將接收信號進(jìn)行快速傅里葉變換轉(zhuǎn)換為頻域信號R(f)，f?表示頻率；一路 進(jìn)行接收信號到發(fā)送信號的轉(zhuǎn)換操作，即將接收信號進(jìn)行解調(diào)后再進(jìn)行調(diào)制獲得發(fā)送信號 s(t)；
[0013] 第四步：接收信號r(t)可以表示為發(fā)送信號s(t)和信道濾波的卷積形式：r(t) =s(t) *hi.jU)ji.jU)表示發(fā)送方i和接收方j(luò)之間的信道脈沖響應(yīng)，即信道對于發(fā)送 信號所產(chǎn)生的影響，
[0014] 將鏈路簽名由時域轉(zhuǎn)化為頻域的計算；在頻域范圍，上述公式可以表示為：R(f) =S(f)Hy(f)，在等式兩邊同時乘以發(fā)送信號的共軛^⑴則得到如下變換以(f)R(f)=
【主權(quán)項】
1.基于Gnu Radio的無線鏈路簽名提取方法，其特征是，包括以下步驟： 第一步：發(fā)送機(jī)和接收機(jī)雙方將相同的偽隨機(jī)序列作為發(fā)送和接收信息記作s ; 第二步：發(fā)送方將偽隨機(jī)序列經(jīng)過調(diào)制進(jìn)行發(fā)送，產(chǎn)生時域信號記作s (t)，t表示時 間； 第三步：接收方接收到時域信號記作r(t);將信號分為兩路，一路進(jìn)行接收信號的頻 域變換操作，將接收信號進(jìn)行快速傅里葉變換轉(zhuǎn)換為頻域信號R(f)，f表示頻率；一路進(jìn) 行接收信號到發(fā)送信號的轉(zhuǎn)換操作，即將接收信號進(jìn)行解調(diào)后再進(jìn)行調(diào)制獲得發(fā)送信號 s(t)； 第四步：接收信號r(t)可以表示為發(fā)送信號s(t)和信道濾波的卷積形式：r(t)= s(t) * hu(t)，hu(t)表示發(fā)送方i和接收方j(luò)之間的信道脈沖響應(yīng)，即信道對于發(fā)送信 號所產(chǎn)生的影響， 將鏈路簽名由時域轉(zhuǎn)化為頻域的計算；在頻域范圍，上述公式可以表示為：R(f)= S(f)Hu(f)，在等式兩邊同時乘以發(fā)送信號的共軛^⑴則得到如下變換：S#(f)R(f)= S(f) I2HiJf),那么 可以表示為/γ/t) = 其中：p-i: 表示逆向傅里葉變換； 第五步：接收方對于獲得的發(fā)送信號s (t)進(jìn)行快速傅里葉變換轉(zhuǎn)換為頻域信號S (f)， 通過復(fù)變函數(shù)的共軛運(yùn)算計算出發(fā)送信號頻域的共軛S#(f)，再通過取模運(yùn)算計算出發(fā)送 信號模值的平方Is(f) I2; 第六步：接收者將兩路信號R(f)和和共軛信號s#(f)相乘，再進(jìn)行逆向的快速傅里葉 變換，得到其時域信號:F-1P(Z)ZK/)); 第七步：接收者將第六步計算出的時域信號，除以發(fā)送信號模值的平方得到鏈路簽名
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于Gnu Radio的無線鏈路簽名提取方法，發(fā)送機(jī)和接收機(jī)雙方將相同的偽隨機(jī)序列作為發(fā)送和接收信息；發(fā)送方將偽隨機(jī)序列經(jīng)過調(diào)制進(jìn)行發(fā)送，產(chǎn)生時域信號；將接收方接收到時域信號分為兩路，一路進(jìn)行接收信號的頻域變換操作，一路進(jìn)行接收信號到發(fā)送信號的轉(zhuǎn)換操作；接收信號表示為發(fā)送信號和信道濾波的卷積形式，將鏈路簽名由時域轉(zhuǎn)化為頻域的計算；最后計算出得到鏈路簽名。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：不需要大量額外的硬件設(shè)備；僅需要少量額外的運(yùn)算；將信號的時域變換轉(zhuǎn)換到頻域進(jìn)行計算，減少了計算復(fù)雜度；與現(xiàn)有的協(xié)議和設(shè)備相兼容。
【IPC分類】H04W12-00, H04L1-00
【公開號】CN104735649
【申請?zhí)枴緾N201510134852
【發(fā)明人】張文, 李偉達(dá), 呂世超, 蘆翔, 周新運(yùn), 孫利民
【申請人】江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月25日