무선단말기 RF-fingerprinting 특징의 비지도 클러스터링을 위한 차원축소 알고리즘 연구 (Study on Dimension Reduction algorithm for unsupervised clustering of the DMR’s RF-fingerprinting features)

서지정보

· 발행기관 : 한국인터넷방송통신학회
· 수록지 정보 : 한국인터넷방송통신학회 논문지 / 23권 / 3호 / 83 ~ 89페이지
· 저자명 : 정영규, 신학철, 나선필

초록

RF-fingerprint를 이용한 클러스터링 기술은 전송 파형에 포함된 송수신기의 특성(signature)을 추출하고 이들에게 임의의 레이블을 자동으로 할당함으로써, 추후 지도 학습기반에 무선단말기 분류기의 개발을 용이하게 해준다. 동종 무선 단말기 분류를 위한 RF-fingerprint 특징 추출 알고리즘의 출력은 512개 또는 1024개 이상의 고차원 특징이다. 이러한 고차원의 특징을 분류기에는 효과적일 수 있으나 클러스터링 알고리즘의 입력으로는 부적절하다. 이에 본논문은 다차원의 RF-fingerprinting 특징을 무선단말기의 fingerprinting 특징을 유지하면서 차원을 효과적으로 줄일수 있는 차원 축소 알고리즘을 제안하고, 축소된 차원을 효과적으로 클러스터링할 수 있는 클러스터링 알고리즘을 제안한다. 제안된 RF-fingerprinting 클러스터링 알고리즘은 다차원 RF-fingerprinting 특징을 KL Divergence 기반에t-SNE를 이용하여 차원을 축소하고 DPC(Density Peaks Clustering)를 이용하여 클러스터링 수행한다. 무선단말기클러스터링 알고리즘의 성능 분석은 모토롤라XiR 10대와 윈어텍 N-Series 10대에서 수집한 3000개의 데이터셋을 이용한다. RF-fingerprintining기반 클러스터링 알고리즘의 성능 분석 결과 20개의 클러스터가 형성되었고, Homogeneity, Completeness, V-measure 모두 99.4%의 성능을 보였다.

영어초록

The clustering technique using RF fingerprint extracts the characteristic signature of the transmitters which are embedded in the transmission waveforms. The output of the RF-Fingerprint feature extraction algorithm for clustering identical DMR(Digital Mobile Radios) is a high-dimensional feature, typically consisting of 512 or more dimensions. While such high-dimensional features may be effective for the classifiers, they are not suitable to be used as inputs for the clustering algorithms.
Therefore, this paper proposes a dimension reduction algorithm that effectively reduces the dimensionality of the multidimensional RF-Fingerprint features while maintaining the fingerprinting characteristics of the DMRs. Additionally, it proposes a clustering algorithm that can effectively cluster the reduced dimensions. The proposed clustering algorithm reduces the multi-dimensional RF-Fingerprint features using t-SNE, based on KL Divergence, and performs clustering using Density Peaks Clustering (DPC). The performance analysis of the DMR clustering algorithm uses a dataset of 3000 samples collected from 10 Motorola XiR and 10 Wintech N-Series DMRs. The results of the RF-Fingerprinting-based clustering algorithm showed the formation of 20 clusters, and all performance metrics including Homogeneity, Completeness, and V-measure, demonstrated a performance of 99.4%.

참고자료

· 없음