ارائه الگوريتم احراز هويت فرستنده‌هاي راديويي مبتني بر رفتار غيرخطي تقويت كننده توان

Providing an algorithm for authentication of radio transmitters Based on power amplifier nonlinear behavior

در يك فرايند توليد قطعات الكترونيكي هيچ وقت قطعات توليدي كاملا مشابه نيستند. اين موضوع باعث مي­ شود سيگنال خروجي از فرستنده‌هاي راديويي (حتي فرستنده هاي راديويي مشابه ) با هم متفاوت باشند. اين تفاوت­ها ناچيز است بنابراين استاندارهاي مخابراتي را نقض نمي­كنند ولي مي‌توان از اين تفاوت‌هاي ذاتي و يكتا به عنوان ويژگي‌هاي لايه فيزيكي براي احراز هويت فرستنده‌هاي راديويي بهره برد. به طور معمول احراز هويت­هاي نرم­ افزاري قابل جعل است. جعل احراز هويت بر اساس ويژگي‌هاي ذاتي راديوها بسيار مشكل و يا غير ممكن است. زيرا اين كار به دانش، هزينه و زمان ‌زياد نياز دارد. تقويت كننده‌ توان آخرين بخش فرستنده مي ­باشد پس بيشترين اثر را روي سيگنال خروجي فرستنده مي‌گذارد. در تحقيق‌هاي قبلي، گيرنده با فرض دانستن مقدار SNR سيگنال دريافتي، از ضرايب مدل غيرخطي تقويت كننده توان براي طبقه‌بندي فرستنده ها استفاده شده است. در اين مقاله يك ويژگي جديد ارائه شده تا عمليات احراز هويت، مستقل از مقدار SNR سيگنال دريافتي انجام شود. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه با استفاده از ويژگي جديد ارائه شده، فرآيند احراز هويت فرستنده راديويي براي مقادير SNR كم (حداقل dB 15) تا زياد، بدون نياز به اندازه‌گيري SNR، به خوبي با احتمال موفقيت بيش از 80% انجام مي‌شود.

In a process of producing electronic components, the components are never exactly the same. This causes the output signal from radio transmitters (even similar ones) to be different. The differences are negligible, so it does not violate telecommunications standards. But these inherent and unique differences can be considered as physical layer features and used to authenticate radio transmitters. Normally, authentications based on software can be forged. Forgery based on the inherent characteristics of radios is very difficult or impossible. Because it requires a lot of knowledge, money, and time. The power amplifier is the last part of the transmitter. So it has the most effect on the transmitter output signal. In previous researches, the receiver assuming to have the SNR value of the received signal, used the coefficients of the power amplifier nonlinear model to classify the transmitters. In this paper, a new feature is provided to perform authentication operations independently of the SNR value of the received signal. The simulation results show that using the proposed new feature, the radio transmitter authentication process from low SNR values (at least 15dB) to high ones, without the need for SNR measurement, is performed well with a likelihood of more than 80% success.