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研究生: 盧俊霖
Lu, Jun-Lin
論文名稱: 透過發射器內部元件的不完美特性偵測無線使用者
Identifying wireless users via imperfect components of transmitters
指導教授: 卿文龍
Chin, Wen-Long
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工程科學系
Department of Engineering Science
論文出版年: 2015
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 50
中文關鍵詞: 實體層射頻發射器非線性無線電指紋數位類比轉換器功率放大器振盪器
外文關鍵詞: Imperfect components of transmitter, Radio fingerprint, Digital-to-analog converter, Power amplifier, Oscillator
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  • 隨著行動裝置越來越普及,網路犯罪層出不窮,網路安全遂成為一個很重要的議題。許多網路犯罪者會偽裝他人身份進行網路犯罪,例如改變網際協定地址(IP address)或者實體地址(MAC address)來偽裝其身份。本論文探討實體層(Physical layer)安全研究,即利用射頻發射器(Radio frequency transmitter)的內部元件的不完美特性,找出數位類比轉換器(Digital to analog converter)、功率放大器(Power amplifier)、振盪器(Oscillator)的硬體非線性特徵,當作無線系統中的無線電指紋(Radio fingerprinting)。除了找出射頻發射器的內部元件非線性特徵外,我們運用訊號處理方式加強整體網路安全性,利用本論文的統計模型與演算法,分析各元件對於辨識偽裝者身份的效能。

    In this work, we propose a method for identifying wireless users using the physical layer. The slight imperfections of radio frequency (RF) components in transmitters are used as a radio fingerprint to identify the wireless user in communication systems. A model-based approach for identifying users based on the imperfect components of wireless transmitter, such as the digital-to-analog converter, the power amplifier and oscillator, is exploited. For the purpose of user identification, algorithms based on statistical signal processing methods are developed using nonlinearities of wireless transmitters.

    中文摘要 i 誌謝 xii 目錄 xiii 圖目錄 xv 符號說明 xvi 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 1 1.3 無線發射器內部元件基本原理介紹 2 1.3.1 數位類比轉換器 2 1.3.2 功率放大器 3 1.3.3 振盪器 4 1.4 研究貢獻 7 1.5 論文架構 7 第二章 元件非線性特徵 8 2.1 數位類比轉換器非線性特徵介紹 8 2.1.1布朗橋隨機過程 9 2.1.2 利用布朗橋隨機過程表示積分非線性 10 2.2 功率放大器非線性特徵介紹 12 2.2.1 伏爾特拉級數 12 2.2.2 利用伏爾特拉級數表示功率放大器的非線性 13 2.3 振盪器非線性特徵介紹 14 2.3.1 相位雜訊產生 15 2.3.2 建立相位雜訊模型 21 第三章 系統模型 25 3.1 數位類比轉換器和功率放大器的無線使用者辨識模型 25 3.1.1 數位類比轉換器無線使用者辨識模型數學推導 26 3.1.2 功率放大器無線使用者辨識模型數學推導 27 3.2 鎖相迴路振盪器的無線使用者辨識模型 29 3.2.1 鎖相迴路振盪器相位雜訊取樣 30 第四章 演算法 31 4.1 數位類比轉換器和功率放大器的演算法 31 4.1.1 非線性參數已知的情況下的概似比檢驗(Likelihood ratio test,LRT) 31 4.1.2 非線性參數未知的情況下的概似比檢驗 33 4.1.3 非線性參數未知的情況下的廣泛概似比(Generalized likelihood ratio test,GLRT)檢驗 35 4.1.4 非線性參數未知的情況下的直觀法(Native)檢驗: 38 4.2 鎖相迴路振盪器的演算法 39 第五章 模擬與實驗 40 5.1 數位類比轉換器的模擬與實驗 40 5.2 功率放大器的模擬與實驗 43 5.3 鎖相迴路振盪器的模擬 46 第六章 結論與未來展望 48 參考文獻 49

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