Authentification d'etiquettes RFID sans puce par des approches RF non intrusives

Chipless RFID Authentication based on a Non-Intrusive Approach

• Auteur / Autrice : Zeshan Ali
• Direction : Étienne Perret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique et radiofréquence
• Date : Soutenance le 14/03/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de conception et d'intégration des systèmes (Valence ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Xavier Begaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Arnaud Vena, Frédéric Garet, Romain Siragusa
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Élodie Richalot, Frank Ellinger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes millimétriques

Systèmes d'identification par radiofréquence

Mots clés libres

Approches de radar

Puce moins RFID

Technique d'authentification

Rf

Millimeter waves

Radar approaches

Chipless RFID

Authentication technique

Rf

Millimeter waves

Résumé

Dans cette thèse, le concept d'identification par radiofréquence sans puce (chipless RFID) est étendu à l'authentification où chaque étiquette doit présenter une signature unique qui ne peut jamais être reproduite même si quelqu'un tente de copier l'étiquette. À cette fin, le caractère aléatoire naturel (c’est-à-dire inhérent au processus de fabrication) ainsi que les paramètres de dimension des résonateurs sont utilisés. Un tel caractère aléatoire naturel peut produire des signatures électromagnétiques (EM) uniques, éventuellement utilisées pour l'authentification. Initialement, nous avons prouvé l’idée proposée en appliquant intentionnellement les variations dimensionnelles le long des résonateurs. Différentes valeurs des variations dimensionnelles appliquées sont utilisées pour trouver la variation minimale détectable par l'approche radar sans puce RFID. De plus, une analyse statistique a été réalisée pour calculer les taux d'erreur. Par la suite, une approche par spectrogramme est proposée pour extraire des paramètres indépendants de l’aspect (c’est-à-dire la fréquence de résonance et le facteur de qualité) des étiquettes RFID sans puce. Enfin, nous avons fabriqué plusieurs résonateurs présentant un caractère aléatoire naturel (sans aucune variation dimensionnelle appliquée) afin de caractériser la performance des étiquettes sans puce pour les applications d'authentification. Des technologies de réalisation à faible coût basées sur des circuits imprimés avec un procédé de gravure chimique et l’impression à jet d’encre par une imprimante de bureau ordinaire sont utilisées. Le caractère aléatoire naturel selon les dimensions des résonateurs est également confirmé par l'analyse microscopique à l'aide d'un microscope numérique.

In this thesis, the concept of chipless radio frequency identification (RFID) is extended to the chipless authentication where each tag has to present a unique signature that can never be reproduced even if someone tries to copy the tag. For this purpose, natural randomness (i.e., inherent in the fabrication process) along dimension parameters of resonators is utilized. Such natural randomness can produce unique electromagnetic (EM) signatures that are possibly employed for authentication. Initially, we proved the proposed idea by purposely applying the dimensional variations along the resonators. Different values of the purposely applied dimensional variations are used to find the minimum detectable variation by the chipless RFID radar approach. Additionally, a statistical analysis has been performed to calculate the error rates. Subsequently, a spectrogram approach is proposed to extract aspect-independent parameters (i.e., the frequency of resonance and quality factor) of chipless RFID tags. Finally, we fabricated numerous resonators exhibiting natural randomness (without any purposely applied dimensional variations) to characterize the potential of the chipless tags for authentication applications. Low-cost realization technologies such as printed circuit board (PCB) using chemical etching process and inkjet printing using ordinary office printer are utilized. The natural randomness along the dimensions of resonators is also confirmed by the microscopic analysis using a digital microscope.