專利名稱：場(chǎng)疊加系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的不同實(shí)施例的多個(gè)方面涉及無線通信，并且特別地，涉及無線通信中用于確保信源安全的場(chǎng)疊加。
背景技術(shù)：
多種無線通信系統(tǒng)采用彼此通信的應(yīng)答器(transponder)和基站。例如，應(yīng)答器可以在汽車應(yīng)用中用作用于解鎖車門的免鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)(Passive Keyless Entry, PKE)，或者用作用于啟動(dòng)點(diǎn)火電路的免鑰匙啟動(dòng)系統(tǒng)(Passive Keyless Go，PKG)。通常，應(yīng)答器與基站進(jìn)行通信，以解鎖車門和/或開啟汽車點(diǎn)火，或者以其它方式啟動(dòng)相關(guān)電路。不幸的是，這種通信系統(tǒng)易受攻擊。例如，在用戶的應(yīng)答器用來解鎖和/或啟動(dòng)車輛點(diǎn)火的汽車應(yīng)用中，可以使用中繼裝置來在應(yīng)答器和車輛處的基站之間中繼信號(hào)。攻擊者可以使他自身位于車輛附近，靠近基站，同時(shí)另一個(gè)攻擊者使他自身位于用戶和他/她的應(yīng)答器附近。攻擊者之間的無線通信用來在基站和應(yīng)答器之間中繼信號(hào)，并可以打開和/或以其它方式啟動(dòng)車輛點(diǎn)火。這些和其他問題已經(jīng)對(duì)用于多種應(yīng)用的無線系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施提出了挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
多種示例性實(shí)施例涉及場(chǎng)疊加電路和它們的實(shí)施方案。根據(jù)一示例性實(shí)施例，車輛基站和應(yīng)答器之間的無線通信如下進(jìn)行。采用第一驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)內(nèi)部天線和外部天線(如，每個(gè)天線由可以相同或可以不相同的驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng))。內(nèi)部天線與應(yīng)答器由于車輛基站所在車輛的一部分而隔開，并且內(nèi)部天線的信號(hào)相應(yīng)地經(jīng)由車輛傳遞。檢測(cè)由內(nèi)部天線和外部天線發(fā)射并在應(yīng)答器處接收的相應(yīng)場(chǎng)的單獨(dú)向量分量，并基于單獨(dú)向量分量，計(jì)算針對(duì)內(nèi)部天線和外部天線的疊加因子。分別采用乘以疊加因子的第一驅(qū)動(dòng)電流，采用相同的相位同時(shí)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部天線和外部天線。針對(duì)疊加信號(hào)檢測(cè)疊加向量分量，疊加信號(hào)包括在應(yīng)答器處接收到的來自兩個(gè)天線的信號(hào)。響應(yīng)于所檢測(cè)到的疊加向量分量位于內(nèi)部天線和外部天線各自單獨(dú)向量分量分別與針對(duì)內(nèi)部天線和外部天線的疊加因子相乘后相加所得之和的誤差容許范圍內(nèi)，認(rèn)證應(yīng)答器。另一示例性實(shí)施例涉及車輛基站和應(yīng)答器之間的無線通信。分別采用發(fā)射電流1工和Itj驅(qū)動(dòng)內(nèi)部天線和外部天線，內(nèi)部天線與應(yīng)答器由于車輛基站所在車輛的一部分而隔開。在應(yīng)答器處，測(cè)量由內(nèi)部天線發(fā)射的場(chǎng)強(qiáng)的&、^和Z1向量分量，測(cè)量由外部天線發(fā)射的場(chǎng)強(qiáng)的^、％和2()向量分量。將表示測(cè)量到的向量分量的信號(hào)發(fā)送至車輛基站。在車輛基站處，基于所發(fā)送的表示測(cè)量到的向量分量的信號(hào)，計(jì)算用于分別施加至來自內(nèi)部天線和外部天線的測(cè)量信號(hào)的疊加因子η和m，疊加因子被加密并將加密的疊加因子發(fā)送至應(yīng)答器。分別采用發(fā)射電流I1X η和Ιω X m，采用相同的相位同時(shí)向應(yīng)答器發(fā)送來自內(nèi)部天線和外部天線中每一個(gè)的信號(hào)。在應(yīng)答器處，根據(jù)包括來自兩個(gè)天線的信號(hào)的疊加信號(hào)，測(cè)量Xs> Ys和zs向量分量，并響應(yīng)于xs、ys和zs各自均分別位于來自內(nèi)部天線和外部天線中每一個(gè)的信號(hào)的相應(yīng)向量分量與疊加因子相乘后相加所得之和的誤差容許范圍內(nèi)，認(rèn)證應(yīng)答器。其它實(shí)施例涉及用于認(rèn)證無線通信的系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，這種系統(tǒng)包括如下所述的應(yīng)答器和車輛基站中的一個(gè)或二者。應(yīng)答器接收和檢測(cè)由車輛的內(nèi)部天線和外部天線發(fā)射的相應(yīng)場(chǎng)的單獨(dú)向量分量，內(nèi)部天線與應(yīng)答器由于車輛的一部分而隔開。車輛基站分別采用第一驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)內(nèi)部天線和外部天線以與應(yīng)答器進(jìn)行通信，并且分別采用乘以疊加因子的驅(qū)動(dòng)電流，采用相同的相位同時(shí)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部天線和外部天線中的每一個(gè)，其中疊加因子是針對(duì)內(nèi)部天線和外部天線，基于單獨(dú)向量分量為計(jì)算的。應(yīng)答器檢測(cè)疊加信號(hào)的疊加向量分量，其中疊加信號(hào)包括在應(yīng)答器處接收到的來自兩個(gè)天線的信號(hào)的。車輛基站響應(yīng)于所檢測(cè)到的疊加信號(hào)的疊加向量分量位于內(nèi)部天線和外部天線各自的單獨(dú)向量分量分別與針對(duì)內(nèi)部天線和外部天 線的疊加因子相乘后相加所得之和的誤差容許范圍內(nèi)，認(rèn)證應(yīng)答器。上述討論/發(fā)明內(nèi)容不是要描述本公開的每個(gè)實(shí)施例或每種實(shí)施方案。接下來的附圖和詳細(xì)描述也舉例說明各種實(shí)施例。


考慮以下參照附圖的詳細(xì)描述，可以更完整地理解多種示例性實(shí)施例，在附圖中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有場(chǎng)疊加的無線系統(tǒng)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的具有場(chǎng)疊加的無線汽車系統(tǒng)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的用于應(yīng)答器認(rèn)證的系統(tǒng)和相關(guān)數(shù)據(jù)流；以及圖4示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于利用場(chǎng)疊加進(jìn)行無線認(rèn)證的數(shù)據(jù)流程圖。
具體實(shí)施例方式雖然本發(fā)明可進(jìn)行多種修改和替換形式，但其具體細(xì)節(jié)在附圖中以示例方式示出，并將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，并非是要將本發(fā)明限于所描述的具體實(shí)施例。相反，應(yīng)當(dāng)涵蓋落入本發(fā)明范圍(包括權(quán)利要求中限定的方案)之內(nèi)的所有修改、等同物和替換。此外，本申請(qǐng)全文中使用的術(shù)語“示例(性)”僅僅是說明性的，而不是限制性的。本發(fā)明的方案被認(rèn)為能夠適用于涉及應(yīng)答器-基站耦合的多種不同類型裝置、系統(tǒng)和配置用以進(jìn)行場(chǎng)疊加，這些裝置、系統(tǒng)和配置包括涉及汽車應(yīng)用的那些。使用本文通過對(duì)示例的討論可以認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的多個(gè)方面，但是本發(fā)明并非一定局限于此。多個(gè)示例性實(shí)施例涉及解決挑戰(zhàn)如上述背景技術(shù)中所述的那些挑戰(zhàn)的場(chǎng)疊加電路和方法。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，對(duì)應(yīng)于疊加場(chǎng)的因子隨呈現(xiàn)給遠(yuǎn)程應(yīng)答器的信號(hào)一起提供，并用于認(rèn)證用于操作諸如車輛的解鎖機(jī)構(gòu)和/或點(diǎn)火機(jī)構(gòu)之類的電路的應(yīng)答器相應(yīng)響應(yīng)的真實(shí)性和/或接近性(proximity)。這種應(yīng)用例如可以由汽車領(lǐng)域中的免鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)(PKE)或免鑰匙啟動(dòng)系統(tǒng)(PKG)實(shí)現(xiàn)。在更加具體的示例性實(shí)施例中，結(jié)合經(jīng)由兩個(gè)(或更多)車輛天線從基站到應(yīng)答器的信息通信，將疊加場(chǎng)用在內(nèi)部天線和外部天線中。當(dāng)應(yīng)答器接近車輛時(shí)，天線將信號(hào)發(fā)送至應(yīng)答器，用于與應(yīng)答器通信。應(yīng)答器通過提供由天線檢測(cè)的另一信號(hào)而對(duì)天線發(fā)送的信號(hào)做出響應(yīng)。基站將一值施加至從天線發(fā)送至應(yīng)答器的那些信號(hào)。對(duì)疊加信號(hào)進(jìn)行分析(如，在應(yīng)答器和/或基站處)，并且基站基于該分析認(rèn)證該通信/應(yīng)答器。這種認(rèn)證最初可以用來確定返回信號(hào)的應(yīng)答器也正在接收來自天線的信號(hào)(如，確定沒有中繼)，這之后可以進(jìn)行該應(yīng)答器適合該車輛的附加認(rèn)證(如，經(jīng)由后續(xù)的加密通信)。該認(rèn)證例如可以用來操作或啟動(dòng)系統(tǒng)，如進(jìn)入/鎖定機(jī)構(gòu)或點(diǎn)火機(jī)構(gòu)。內(nèi)部天線相對(duì)于車輛放置，以便天線和車體的組合影響由內(nèi)部天線呈現(xiàn)的信號(hào)。在本文中，車體與天線一起使用，以提供難以匹配或以其它方式識(shí)別的組合信號(hào)源。例如，復(fù)制這種組合天線型配置會(huì)要求復(fù)制車輛結(jié)構(gòu) 。因此，多種實(shí)施例涉及采用與車輛一起的天線布置，以產(chǎn)生難以復(fù)制(如，由車體掩蔽)的信號(hào)，如產(chǎn)生異構(gòu)(inhomogeneous)場(chǎng)一樣。在一些實(shí)施方案中，基站采用由天線呈現(xiàn)的場(chǎng)的向量分量來產(chǎn)生信號(hào)，這些信號(hào)如下所述在應(yīng)答器處接收并回傳至基站。針對(duì)由外部天線以發(fā)射電流Itj發(fā)射的接收?qǐng)鰪?qiáng)的向量分量(x，y，z)，測(cè)量接收信號(hào)強(qiáng)度指示符(RSSI)，以獲得具有向量分量一)的信號(hào)。此外，針對(duì)由內(nèi)部天線以發(fā)射電流I1發(fā)射的接收?qǐng)鰪?qiáng)的向量分量(x，y，z)，測(cè)量RSSI，以獲得具有向量分量(Xl，yI； Z1)的信號(hào)。針對(duì)在公共應(yīng)答器位置處的接收，可以采用成比例的場(chǎng)強(qiáng)來執(zhí)行這些RSSI測(cè)量。結(jié)果(x0，y0, Z0和Xl，yI； Z1)被加密，并且例如采用超高頻(UHF)通信發(fā)送回基站。在基站處，在產(chǎn)生疊加信號(hào)時(shí)將被施加至外部天線和內(nèi)部天線的因子m和η如下計(jì)算。施加隨機(jī)疊加場(chǎng)強(qiáng)，使得[x0Xm, y0Xm, Z0Xm] [X1Xn, Y1Xn, Z1Xn+ 隨機(jī)值]。疊加的(相位調(diào)整的)場(chǎng)強(qiáng)可以被設(shè)置為使得它安全地高于預(yù)期噪聲水平[x0Xm, y0Xm, ZoXmJ + txjXn, Y1Xn, Z1Xn] >噪聲水平。為η和m計(jì)算出的值被加密，并且如采用UHF或低頻(LF)信號(hào)發(fā)送至應(yīng)答器。基站以相同的相位同時(shí)激活外部天線和內(nèi)部天線。為每個(gè)天線調(diào)整發(fā)射器的發(fā)射電流，使得lQm= lQXm (外部天線)I1, m = I1X n (內(nèi)部天線)應(yīng)答器或基站基于由兩個(gè)天線發(fā)射的接收到的(測(cè)量到的)(疊加)向量分量(XSUpOT，Ysuper ZsupJ，評(píng)估下述條件XoXm+XjXn-dx < Xsuper < X0 X m+xx X n+dx (a)yoXm+yjXn-dy < ysuper < YoXm+yjXn+dy, (b)ZoXm+ZjXn-dz < Zsuper < z0Xm+ZjXn+dz, (c)dx、dy和dz因子對(duì)應(yīng)于預(yù)期誤差，如由于相位抖動(dòng)、測(cè)量精度和驅(qū)動(dòng)電流精度引起的誤差。如果所有的條件a-c都成立，則確定應(yīng)答器位于合法的車輛前方。如果條件a-c不是都成立，則檢測(cè)到中繼攻擊(如，插入的中繼不能產(chǎn)生由天線產(chǎn)生的磁場(chǎng)的預(yù)期向量分量)。在一些實(shí)施方案中，以如下方式檢測(cè)單中繼攻擊。測(cè)量到的向量分量(X()1，yM，ZM)和(X1, yI； Z1)以如下方式歸一化[x0, y0j Z0]/ 取大[X。，y。，Z0] X 100 % — [x0norm，yOnorm zOnonJ，并且[X1, Y1, Z1]/ 最大[X1, yI； Z1] X 100%= [xInOTm, yInorm, Zlnorm]采用這些歸一化,如果[x01_-xInorJ < dx 并且[y01norni-yIno J < dy 并且[Z01norm_ZInorm]〈 ， 其中dx，dy, dz由相位抖動(dòng)、測(cè)量精度、驅(qū)動(dòng)電流精度引起的誤差確定，則檢測(cè)到基于單個(gè)ID線圈的EMU攻擊，并停止過程。因此可以檢測(cè)到這種基于單線圈的中繼攻擊，而沒有必要?dú)w一化向量分量和執(zhí)行上述相關(guān)附加步驟。根據(jù)另一種示例性實(shí)施例，無線系統(tǒng)包括基站，該基站經(jīng)由基站本地的兩個(gè)或更多天線與遠(yuǎn)程應(yīng)答器通信，其中一個(gè)天線被設(shè)置為使得其信號(hào)對(duì)于遠(yuǎn)程應(yīng)答器而言至少被部分地隱藏或干擾(如，該天線設(shè)置為位于使來自天線的信號(hào)失真的車輛內(nèi))。基站采用與每個(gè)天線相對(duì)應(yīng)的場(chǎng)強(qiáng)因子，在經(jīng)由所述天線傳遞的信號(hào)上疊加場(chǎng)。信號(hào)與場(chǎng)強(qiáng)因子(如，加密的)一起經(jīng)由天線被同相地且同時(shí)發(fā)射至遠(yuǎn)程應(yīng)答器?；具€分析從應(yīng)答器接收到的信號(hào)，以采用場(chǎng)強(qiáng)因子認(rèn)證應(yīng)答器的真實(shí)性和接近性中的一種或多種。在更加具體的示例性實(shí)施例中，上述系統(tǒng)采用三個(gè)或更多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)，包括所討論的內(nèi)部天線和外部天線以及附加的外部天線。第二外部天線可以用來隱藏或以其它方式減輕對(duì)來自內(nèi)部天線的信號(hào)的精確檢測(cè)。在另一實(shí)施例，基站跟蹤失敗訪問嘗試的數(shù)量(如，用于免鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)(PKE))，并暫時(shí)地或永久地禁用對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)。這種方法可以用來減輕試錯(cuò)(trial and error)中繼攻擊。根據(jù)上述示例，一些實(shí)施例涉及包括基站、應(yīng)答器和天線(包括內(nèi)部和外部車輛天線)的系統(tǒng)。其它實(shí)施例涉及這種系統(tǒng)的子部件。例如，多種實(shí)施例涉及一種基站，其被配置為根據(jù)上述方式運(yùn)行以產(chǎn)生信號(hào)、加密場(chǎng)強(qiáng)因子，并與應(yīng)答器進(jìn)行通信?；究梢员容^由應(yīng)答器檢測(cè)到并發(fā)送至基站的疊加場(chǎng)，用于認(rèn)證應(yīng)答器。另一示例性實(shí)施例涉及一種應(yīng)答器，其如上所述接收并傳送信號(hào)，并且可以采用從基站接收到的場(chǎng)強(qiáng)因子如上所述比較置加場(chǎng)。本發(fā)明的多種實(shí)施例可以適用于大量不同的應(yīng)用。與此處的討論一致，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以采用多種不同類型的免鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)或免鑰匙啟動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。例如，在此所討論的方法、系統(tǒng)、基站或應(yīng)答器可以結(jié)合如在美國專利公開No. 2008/0024322或在美國專利No. 7，426，275中描述的應(yīng)答器系統(tǒng)的部件和/或所有部件使用，這些文獻(xiàn)一并于此用
作參考?，F(xiàn)在參考附圖，圖I示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有場(chǎng)疊加的無線系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括主天線110和內(nèi)部天線120，主天線110和內(nèi)部天線120將來自基站/控制器130的信號(hào)傳遞至遠(yuǎn)程應(yīng)答器140。內(nèi)部天線120如由車輛殼體或其它部件遮蔽，防止由應(yīng)答器140直接訪問?；?30驅(qū)動(dòng)主天線110和內(nèi)部天線120，應(yīng)答器140檢測(cè)來自天線的信號(hào)，包括每個(gè)信號(hào)的向量分量。應(yīng)答器將表征這些檢測(cè)信號(hào)的加密信息發(fā)送回基站130，基站130采用該信息產(chǎn)生場(chǎng)疊加因子，用于驅(qū)動(dòng)每個(gè)天線。基站130進(jìn)一步加密和發(fā)送疊加因子至應(yīng)答器140?；?30隨后施加對(duì)應(yīng)的疊加因子，以同時(shí)同相地驅(qū)動(dòng)每個(gè)天線。應(yīng)答器檢測(cè)疊加信號(hào)，疊加信號(hào)與疊加因子一起用來確定疊加信號(hào)(包括來自每個(gè)天線的組合信號(hào))是否位于誤差因子內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，通過確定三個(gè)向量分量(如，X，y和Z)中的每一個(gè)分量是否位于該向量的誤差因子內(nèi)，來認(rèn)證疊加信號(hào)。如果組合信號(hào)位于誤差因子內(nèi)，則認(rèn)證了該應(yīng)答器。這種認(rèn)證例如可以用來操作或啟用諸如進(jìn)入/鎖定機(jī)構(gòu)或點(diǎn)火機(jī)構(gòu)之類的系統(tǒng)。此外，可以在應(yīng)答器和基站中的一方或兩方處進(jìn)行用于認(rèn)證信號(hào)的計(jì)算(如，按照上述公式)，在隨后的示例中應(yīng)答器將表征接收信號(hào)的信息發(fā)送至基站，以進(jìn)行這種計(jì)算。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的具有場(chǎng)疊加的無線汽車系統(tǒng)200。系統(tǒng)200包括位于車輛210內(nèi)的基站、外部天線220和內(nèi)部天線222。圖中示出但是可選的第二外部天線224相對(duì)于車輛210與外部天線220相對(duì)地定位。各個(gè)天線的定位可以變化以使不同的實(shí)施例和應(yīng)用適合不同類型的車輛210，車輛和天線定位均是大量車輛和天線配置的示范(內(nèi)部天線222被遮蔽)。外部天線220和內(nèi)部天線222被配置為發(fā)射能夠由位于所示出的驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)區(qū)域230內(nèi)的應(yīng)答器所檢測(cè)的信號(hào)。當(dāng)使用時(shí)，第二外部天線226也被配置為將信號(hào)發(fā)射至位于驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)區(qū)域230內(nèi)的應(yīng)答器。車輛210將內(nèi)部天線222與外部應(yīng)答器遮蔽開，使得來自內(nèi)部天線的信號(hào)不能由驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)區(qū)域230內(nèi)的應(yīng)答器直接檢測(cè)到。例如，車輛210的玻璃、金屬或其它部件可以使由內(nèi)部天線222發(fā)送的信號(hào)失真，使得應(yīng)答器不能直接檢測(cè)到在該天線處產(chǎn)生的信號(hào)。作為示例，應(yīng)答器240被示出為放置在驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)區(qū)域230中，表示與系統(tǒng)200的示例性交互。可選地，應(yīng)答器240為該系統(tǒng)的一部分，并且運(yùn)行以經(jīng)由一個(gè)或兩個(gè)天線220和222 (或224，在實(shí)施224時(shí))與車輛210中的基站通信信號(hào)?；?如，車輛210內(nèi)的電路)以用于每個(gè)天線的初始發(fā)射電流，驅(qū)動(dòng)天線220和222 (如，電流可以不同，隨后驅(qū)動(dòng)天線)。與每個(gè)天線220和222相對(duì)應(yīng)的具有相應(yīng)向量分量的信號(hào)在應(yīng)答器(如240)處被檢測(cè)到，并發(fā)送回(如，加密)至車輛210中的基站?；静捎冕槍?duì)每個(gè)天線220和222的檢測(cè)到的向量分量以及隨機(jī)場(chǎng)強(qiáng)值(足夠高，考慮到噪聲/誤差)，以產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)因子，用以施加至用來隨后驅(qū)動(dòng)每個(gè)天線的相應(yīng)信號(hào)?；倦S后針對(duì)每個(gè)天線，分別利用與先前施加至該天線的初始電流乘以針對(duì)該天線的場(chǎng)強(qiáng)因子相對(duì)應(yīng)的電流，同時(shí)且同相地驅(qū)動(dòng)天線220和222。利用與各個(gè)天線相對(duì)應(yīng)的誤差數(shù)據(jù)以及針對(duì)每一天線的已知場(chǎng)強(qiáng)因子，對(duì)應(yīng)答器處檢測(cè)到的疊加信號(hào)進(jìn)行處理，以確定應(yīng)答器的真實(shí)性條件。這種真實(shí)性例如可以被確定為確定接收和處理該信號(hào)的應(yīng)答器是否在驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)區(qū)域230中，或者是否已經(jīng)接收到由中繼應(yīng)答器在該檢測(cè)區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到的信號(hào)。例如，在應(yīng)答器240為中繼應(yīng)答器，并且應(yīng)答器250實(shí)際上被認(rèn)證用于車輛210但在驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)區(qū)域230之外時(shí)，中繼應(yīng)答器240不能夠產(chǎn)生來自每個(gè)天線、具有對(duì)應(yīng)向量值的場(chǎng)。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的用于應(yīng)答器認(rèn)證的系統(tǒng)300和相關(guān)數(shù)據(jù)流。該系統(tǒng)包括基站310以及主天線312和內(nèi)部天線314，基站分別驅(qū)動(dòng)主天線312和內(nèi)部天線314，用于與應(yīng)答器320通信?；?10驅(qū)動(dòng)主天線312以將喚醒信號(hào)330發(fā)送至應(yīng)答器320，并且隨后發(fā)送第一信號(hào)331，第一信號(hào)331在應(yīng)答器320處被檢測(cè)到，以確定第一信號(hào)331的向量分量。基站310隨后驅(qū)動(dòng)內(nèi)部天線314，以發(fā)送第二信號(hào)332，第二信號(hào)332也在應(yīng)答器320處被檢測(cè)到，以確定第二信號(hào)的向量分量。應(yīng)答器320將響應(yīng)信號(hào)333發(fā)送至基站310 (如，經(jīng)由主天線312)，響應(yīng)信號(hào)333包括表征經(jīng)由第一和第二信號(hào)檢測(cè)到的相應(yīng)向量分量的信息?；纠孟蛄糠至亢碗S機(jī)值，采用在此討論的一種或多種方法，計(jì)算針對(duì)每個(gè)天線的疊加因子。采用這些疊加因子，基站同時(shí)驅(qū)動(dòng)主天線和內(nèi)部天線，以產(chǎn)生同時(shí)信號(hào)334A和334B。應(yīng)答器320將這些同時(shí)信號(hào)檢測(cè)為疊加信號(hào)，并確定其向量。針對(duì)由主天線和內(nèi)部天線提供的每個(gè)信號(hào)，應(yīng)答器320發(fā)送響應(yīng) 信號(hào)335，其包括表征疊加信號(hào)的信息。該步驟例如可以包括采用與同時(shí)信號(hào)334A和334B中的一個(gè)或二者一起發(fā)送至應(yīng)答器320的加密疊加因子，分別確定疊加信號(hào)中歸功于相應(yīng)天線的分量。圖3中示出的各種通信可以采用不同的主天線312和內(nèi)部天線314中的一個(gè)或二者實(shí)現(xiàn)。例如，喚醒信號(hào)330可以由主天線或內(nèi)部天線發(fā)送。類似地，從應(yīng)答器320發(fā)送的用于在基站310處使用的信號(hào)可以經(jīng)由主天線312或內(nèi)部天線314發(fā)送。此外，天線和應(yīng)答器之間的通信可以采用不同類型的通信介質(zhì)實(shí)現(xiàn)。例如，LF信號(hào)可以從天線發(fā)送至應(yīng)答器，應(yīng)答器可以采用UHF信號(hào)經(jīng)由天線回傳至基站，或者可以采用全LF或全UHF信號(hào)。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于利用場(chǎng)疊加進(jìn)行無線認(rèn)證的數(shù)據(jù)流程圖。在方框410處，分別采用第一驅(qū)動(dòng)電流(如，用于每個(gè)天線的電流不同，在不同的時(shí)間)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部和外部天線，內(nèi)部天線與應(yīng)答器由于基站所在車輛的一部分而隔開。在方框420處，針對(duì)由內(nèi)部和外部天線發(fā)射且在應(yīng)答器處接收到的各個(gè)場(chǎng)，檢測(cè)相應(yīng)的單獨(dú)向量分量。在方框430，基于所述單獨(dú)向量分量，針對(duì)內(nèi)部天線和外部天線計(jì)算疊加因子，并且在方框440處，分別采用乘以疊加因子的驅(qū)動(dòng)電流，采用相同的相位同時(shí)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部天線和外部天線中的每一個(gè)。在方框450處，針對(duì)包括來自兩個(gè)天線、在應(yīng)答器處接收到的信號(hào)的疊加信號(hào)，檢測(cè)疊加向量分量。在方框460處如果檢測(cè)到的疊加向量分量位于內(nèi)部天線和外部天線各自的單獨(dú)向量分量(分別乘以針對(duì)內(nèi)部天線和外部天線的疊加因子)之和的基于誤差的范圍內(nèi)，則在方框470處認(rèn)證應(yīng)答器。在一些實(shí)施方案中，在方框480處,基于方框470處的認(rèn)證啟動(dòng)車輛中的一個(gè)或多個(gè)電路。這種電路例如可以包括解鎖車門的進(jìn)入電路，開啟點(diǎn)火以發(fā)動(dòng)車輛的點(diǎn)火電路，或其它鎖定電路，如用于摩托車的減少接合時(shí)車輛驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)-鎖定電路或叉鎖(fork-lock)電路。如果在460處檢測(cè)到的疊加向量分量并不位于所述基于誤差的范圍內(nèi)，則認(rèn)證過程在465處終止。在一些實(shí)施方案中，如方框465和410之間的虛線所示，在某些條件下允許在方框410處重新開始認(rèn)證過程。例如，在采用計(jì)數(shù)器或其它方法跟蹤失敗認(rèn)證嘗試次數(shù)的同時(shí)，可以在方框410處重新開始該過程。在已經(jīng)進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的失敗嘗試之后(如，限制為特定時(shí)間段)，方框465處的過程終止不允許方框410處的重新開始，直到已經(jīng)過去預(yù)定時(shí)間段之后，或者直到已經(jīng)滿足另一預(yù)設(shè)條件之后。也可以在過程終止時(shí)和/或在已經(jīng)進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的失敗嘗試之后終止時(shí)，開始其它步驟，如向這種嘗試的用戶自動(dòng)通知(如，經(jīng)由移動(dòng)裝置，如經(jīng)由向移動(dòng)電話發(fā)送文本信息，或者經(jīng)由另一類型的警報(bào))?；谏鲜鲇懻摵蛨D示，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種修改和變化，而不用嚴(yán)格地遵從在此圖示和描述的示例性實(shí)施例和應(yīng)用。例如，可以使用附加的天線，可以在天線之間采用不同的通信類型，可以采用不同方法來向傳遞至應(yīng)答器的信號(hào)施加場(chǎng)強(qiáng)因子。可以結(jié)合來自每個(gè)天線的場(chǎng)的檢測(cè)實(shí)施這些方法，以相對(duì)于由天線檢測(cè)的信號(hào)的向量值，確定在天線的適當(dāng)鄰近區(qū)內(nèi)該應(yīng)答器是否被實(shí)際許可來操作位于基站所處位置處的電路。這種修改未偏離本 發(fā)明的真實(shí)精神和范圍，本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍包括在所附權(quán)利要求中闡述的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種車輛基站和應(yīng)答器之間的無線通信方法，該方法包括 采用第一驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)內(nèi)部天線和外部天線，內(nèi)部天線與應(yīng)答器由于車輛基站所在車輛的一部分而隔開； 檢測(cè)由內(nèi)部天線和外部天線發(fā)射并在應(yīng)答器處接收到的相應(yīng)場(chǎng)的單獨(dú)向量分量； 基于所述單獨(dú)向量分量，針對(duì)內(nèi)部天線和外部天線計(jì)算疊加因子； 分別采用乘以所述疊加因子的第一驅(qū)動(dòng)電流，采用相同的相位同時(shí)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部天線和外部天線；以及 檢測(cè)疊加信號(hào)的疊加向量分量，所述疊加信號(hào)包括在應(yīng)答器處接收到的來自內(nèi)部天線和外部天線的信號(hào)；以及 響應(yīng)于所檢測(cè)到的疊加向量分量位于內(nèi)部天線和外部天線各自的單獨(dú)向量分量分別與針對(duì)內(nèi)部天線和外部天線的疊加因子相乘后相加所得之和的基于誤差的范圍內(nèi)，認(rèn)證應(yīng)答器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中計(jì)算疊加因子包括針對(duì)外部天線和內(nèi)部天線計(jì)算因子，針對(duì)外部天線的因子與外部天線的單獨(dú)向量分量的積等于隨機(jī)值加上針對(duì)內(nèi)部天線的因子與內(nèi)部天線的單獨(dú)向量分量的積之和。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中認(rèn)證應(yīng)答器包括啟動(dòng)車輛中的點(diǎn)火電路和進(jìn)入電路中的至少一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中認(rèn)證應(yīng)答器包括從應(yīng)答器將檢測(cè)到的疊加向量分量發(fā)送至車輛基站，并在車輛基站處認(rèn)證應(yīng)答器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法， 其中采用相同的相位同時(shí)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部天線和外部天線中的每一個(gè)包括加密和發(fā)送疊加因子至應(yīng)答器， 其中認(rèn)證應(yīng)答器包括在應(yīng)答器處檢測(cè)并采用加密的疊加因子來確定疊加向量分量是否位于內(nèi)部天線和外部天線各自的單獨(dú)向量分量之和的所述基于誤差的范圍之內(nèi)。
6.一種用于在車輛基站和應(yīng)答器之間進(jìn)行無線通信的方法，該方法包括 分別采用發(fā)射電流^和Itj驅(qū)動(dòng)內(nèi)部天線和外部天線，內(nèi)部天線與應(yīng)答器由于車輛基站所在車輛的一部分而隔開； 在應(yīng)答器處，測(cè)量由內(nèi)部天線發(fā)射的場(chǎng)強(qiáng)的&、^和Z1向量分量，測(cè)量由外部天線發(fā)射的接收?qǐng)鰪?qiáng)的Xpytj和Ztj向量分量，并將表示測(cè)量到的向量分量的信號(hào)發(fā)送至車輛基站；在車輛基站處，基于所發(fā)送的表示測(cè)量到的向量分量的信號(hào)，計(jì)算用于分別施加至來自內(nèi)部天線和外部天線的測(cè)量信號(hào)的疊加因子n和m ; 在車輛基站處，加密疊加因子并將加密的疊加因子發(fā)送至應(yīng)答器； 分別采用發(fā)射電流I1X n和X m,采用相同的相位同時(shí)向應(yīng)答器發(fā)送來自內(nèi)部天線和外部天線中每一個(gè)的信號(hào)；以及 在應(yīng)答器處，測(cè)量包括來自內(nèi)部天線和外部天線的信號(hào)的疊加信號(hào)的xs、ys和zs向量分量，并響應(yīng)于xs、ys和zs各自均分別位于來自內(nèi)部天線和外部天線中每一個(gè)的信號(hào)的相應(yīng)向量分量與疊加因子相乘后相加所得之和的基于誤差的范圍內(nèi)，認(rèn)證應(yīng)答器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中計(jì)算疊加因子n和m包括計(jì)算因子n和m使得[x0Xm,y0Xm,z0Xm]等于[X1 Xn, Xn, Z1Xn+隨機(jī)值],并且其中疊加的組合場(chǎng)強(qiáng)高于發(fā)射的噪聲水平。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中響應(yīng)于xs、ys和zs各自均分別位于內(nèi)部天線和外部天線各自的相應(yīng)向量分量與疊加因子相乘后相加所得之和的基于誤差的范圍內(nèi)，認(rèn)證應(yīng)答器包括響應(yīng)于下述條件認(rèn)證應(yīng)答器x01Xm+XjXn-dx < Xsuper < Xg^m+XjXn+dx,Y01Xnr^y1 Xn-dy < ysuper < Y01XnrHy1XrrKly,和z01Xm+ZjXn-dz < Zsuper < Z01Xnr^Z1 X n+dz， 其中dx、dy、dz為對(duì)應(yīng)于相位抖動(dòng)、測(cè)量精度和驅(qū)動(dòng)器電流精度的誤差因子。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括 歸一化測(cè)量到的向量分量Xp Y1和Z1,以及X0、y0和zQ, 從由外部天線發(fā)射的接收?qǐng)鰪?qiáng)中減去由內(nèi)部天線發(fā)射的接收?qǐng)鰪?qiáng)的歸一化向量分量，以及 響應(yīng)于x、y和z各方向上相減后的歸一化向量分量分別小于x、y和z各方向上檢測(cè)場(chǎng)強(qiáng)的預(yù)期誤差，檢測(cè)到中繼攻擊。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于認(rèn)證應(yīng)答器，啟動(dòng)車輛中的電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中 分別采用發(fā)射電流I1和Itj驅(qū)動(dòng)內(nèi)部天線和外部天線包括對(duì)于各天線，在另一天線未被驅(qū)動(dòng)的時(shí)間段期間驅(qū)動(dòng)該天線，以及 測(cè)量由內(nèi)部天線發(fā)射的場(chǎng)強(qiáng)的Xl、yi和Z1向量分量和測(cè)量由外部天線發(fā)射的接收?qǐng)鰪?qiáng)的x0、%和%向量分量包括在外部天線未被驅(qū)動(dòng)的時(shí)間段期間測(cè)量由內(nèi)部天線發(fā)射的場(chǎng)強(qiáng)的Xl、I1和Z1向量分量，以及在內(nèi)部天線未被驅(qū)動(dòng)的時(shí)間段期間測(cè)量由外部天線發(fā)射的接收?qǐng)鰪?qiáng)的Xo、y0和Zo向量分量。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中采用相同的相位同時(shí)向應(yīng)答器發(fā)送來自內(nèi)部天線和外部天線中每一個(gè)的信號(hào)包括向應(yīng)答器發(fā)送加密的疊加因子。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中將表示測(cè)量到的向量分量的信號(hào)發(fā)送至車輛基站包括加密測(cè)量到的向量分量，并發(fā)送表示加密的向量分量的信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中驅(qū)動(dòng)內(nèi)部天線和外部天線包括驅(qū)動(dòng)兩個(gè)外部天線，以及測(cè)量和采用向量分量包括分別測(cè)量和采用來自兩個(gè)外部天線的向量分量。
15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于進(jìn)行了預(yù)定次數(shù)的對(duì)車輛基站的失敗訪問嘗試，檢測(cè)到攻擊并禁用基于認(rèn)證的功能。
16.一種用于認(rèn)證無線通信的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 應(yīng)答器，被配置為接收和檢測(cè)由車輛的內(nèi)部天線和外部天線發(fā)射的相應(yīng)場(chǎng)的單獨(dú)向量分量，內(nèi)部天線與應(yīng)答器由于車輛的一部分而隔開； 車輛基站，被配置為 分別采用第一驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)內(nèi)部天線和外部天線以與應(yīng)答器進(jìn)行通信，以及 分別采用乘以疊加因子的驅(qū)動(dòng)電流，采用相同的相位同時(shí)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部天線和外部天線中的每一個(gè)，其中疊加因子是針對(duì)內(nèi)部天線和外部天線，基于所述單獨(dú)向量分量計(jì)算的； 應(yīng)答器進(jìn)一步被配置為檢測(cè)疊加信號(hào)的疊加向量分量，所述疊加信號(hào)包括在應(yīng)答器處接收到的來自內(nèi)部天線和外部天線的信號(hào)；以及車輛基站被配置為響應(yīng)于所檢測(cè)到的疊加信號(hào)的疊加向量分量位于內(nèi)部天線和外部天線各自的單獨(dú)向量分量分別與針對(duì)內(nèi)部天線和外部天線的疊加因子相乘后相加所得之和的基于誤差的范圍內(nèi)，認(rèn)證應(yīng)答器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中車輛基站被配置為針對(duì)外部天線和內(nèi)部天線計(jì)算疊加因子，使得針對(duì)外部天線的因子與外部天線的單獨(dú)向量分量的積等于隨機(jī)值加上針對(duì)內(nèi)部天線的因子與內(nèi)部天線的單獨(dú)向量分量的積之和。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中車輛基站被配置為響應(yīng)于認(rèn)證應(yīng)答器，啟動(dòng)車輛中的點(diǎn)火電路和進(jìn)入電路中的至少一個(gè)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中 車輛基站被配置為加密和發(fā)送疊加因子至應(yīng)答器，以及 應(yīng)答器被配置為檢測(cè)和采用加密的疊加因子來確定疊加向量分量是否位于內(nèi)部天線和外部天線各自的單獨(dú)向量分量之和的基于誤差的范圍之內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，還包括所述內(nèi)部天線和外部天線。
全文摘要
對(duì)車輛基站和應(yīng)答器之間的無線通信進(jìn)行認(rèn)證。采用第一驅(qū)動(dòng)電流分別驅(qū)動(dòng)內(nèi)部和外部天線，內(nèi)部天線與應(yīng)答器由于車輛基站所在車輛的一部分而隔開。在應(yīng)答器處接收和檢測(cè)由內(nèi)部和外部天線發(fā)射的相應(yīng)場(chǎng)的單獨(dú)向量分量?；趩为?dú)向量分量，針對(duì)內(nèi)部和外部天線計(jì)算疊加因子。分別采用乘以疊加因子的驅(qū)動(dòng)電流，采用相同的相位同時(shí)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部和外部天線中的每一個(gè)。針對(duì)疊加信號(hào)，檢測(cè)疊加向量分量，疊加信號(hào)包括在應(yīng)答器處接收到的來自兩個(gè)天線的信號(hào)?；谒鶛z測(cè)到的疊加信號(hào)的疊加向量分量位于內(nèi)部和外部天線各自的單獨(dú)向量分離分別與針對(duì)內(nèi)部和外部天線的疊加因子相乘后相加所得之和的基于誤差的范圍內(nèi)，認(rèn)證應(yīng)答器。
文檔編號(hào)B60R25/00GK102682502SQ201210058168
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者伊爾根·諾沃特尼克 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司