CN101803274B - 提供用于识别射频信号来源和/或内容的装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的主题是一种提供用于识别射频信号来源和/或内容的装置的方法，其不需要强大的计算装置，这些识别装置只能由被授权的人访问且几乎不可修改，而且难以被未被授权的人检测，其适用于使用射频信号传输至少被部分隐藏的信息的各种应用中。该方法的特征在于，其传播借助于隐藏码被隐藏的信息项，将因此获得的信息通过异或函数分布到借助于隐藏分布算法已知的码中，接收时，应用与分布时已采用的相反的算法，以便获得传播码，将该传播码与隐藏码相关联，以便找到该隐藏信息。

Description

提供用于识别射频信号来源和/或内容的装置的方法
技术领域
本发明涉及一种提供用于识别射频信号来源和/或内容的装置的方法。
背景技术
已知多种用于避免诸如雷达信号的信号扰频的技术。但是，在诸如无线电定位信号接收的领域中，必须有卫星提供的测量值(被称为伪测量值)和天体位置数据(ephemeride data)。保护天体位置数据以便保证其来源和/或内容是比较容易的。另一方面，测量信号的特征属于公共域，因此不能被保护。因此，用户易于模仿这些信号从而获得假的地理位置坐标。在诸如电信或电视节目播放的数字传输的其他领域中也存在同样的情况。
几乎还没有为保证这种射频信号来源而进行的研究。特别地，如果使用功能足够强的计算机，则能够恶意地生成模仿由地理定位卫星传输的信号。这种欺骗技术被称为“电子欺骗”。
例如，在Logan SCOTT发表于ION GPS/GNSS 2003，9-12 September 2003，Portland，OR上的综述“Anti-Spoofing andAuthenticated Signal Architectures for Civil Navigation systems”一文中，描述了用于验证接收的信号的一些设备。但是，确定接收的信号的来源和/或内容还需要强大的计算装置，该装置消耗大量能量因此超出无线电导航接收器的一般用户或者订购数字电视节目的普通用户的范围。
发明内容
本发明的主题是一种提供用于识别射频信号来源和/或内容的装置的方法，其不需要强大的计算装置，这些识别装置只能由被授权的人访问且几乎不可修改，而且很难被未被授权的人检测，其适用于使用射频信号传输至少被部分隐藏的信息的各种应用中。
根据本发明的方法的特征在于，传播借助于隐藏码被隐藏的信息项，通过XOR函数(异或)，将该信息分布到借助于隐藏分布算法已知的码中，接收时，其应用与分布时已采用的相反的算法，以便获得传播码，将该传播码与隐藏码相关联，以便找到该隐藏信息。有利地，隐藏码在发射时被偏移，从而在接收时，当传播码与没有被偏移的隐藏码相关联时，偏移被检测。该偏移的值使得可以传输信息。
附图说明
通过阅读以非限制性示例给出的并且显示在附图中的实施例的具体描述，可以更好地理解本发明，其中：
图1是用于应用根据本发明方法的设备的简化方框图。
具体实施方式
下面参考无线电定位信号(GNSS)的来源和/或内容的验证来描述本发明，但是应理解本发明不限于这一种应用，其可以应用于各种射频信号，例如其他类型的位置信号(例如地面)或数字地面电视(DTT)信号，特别是付费电视或其他付费电话信号。
本发明的方法的一个重要特征是在传播序列(spread sequence)中隐藏可以被称为水印的数字签名。该水印被隐藏，从而不能在传播序列中直接检测到或借助于统计方法检测到该水印。显然，被授权的用户可以容易地从传播序列中提取该水印，并用其确定接收的信号的源。
在附图的方框图中显示了卫星1和对应的接收器2，图中只显示了与本发明有关的元件。
卫星1的适当电路接收信息的隐藏签名项3，该签名项可以存储在卫星上或者从地面发送。该签名是只有控制卫星的组织和被授权知情的用户(例如由卫星1传输的付费服务的订购者)知道的信息的隐藏项。签名3包括长序列，优选地为至少大约一百位，该长序列可以识别无线电定位信号的来源和/或内容，且能够通过借助于发送新序列或者用于生成新序列的新种子、或者用于改变卫星上存储的签名中的签名的指令，产生的加密消息从地面有利地动态修改该长序列。隐藏的传播码(水印)4被签名(3)“调制”(5)。该调制包括将水印分布到签名3的序列中。这产生被调制的水印6。传播码4是私用码，如以上对于签名3所述，也可以从地面动态修改该传播码。
然后(以难以检测的方式，如下所述)，借助于利用调制的水印6的技术并通过“异或”函数8(也被称为“XOR”)，修改公用码7的一部分，在此例中，该共用码是传统的导航传播码。该修改包括动态反转码7的某些元素(“片段”)，即该修改随着码6运行逐渐进行，码7被提供给调制的水印6的每个序列上的函数8的不同单元，通过使用了密钥的算法9来确定这些元素在公用码中的位置。这些元素通过算法以伪随机方式选择，并形成公用码7的一小部分，有利地是该码的百分之几，从而使对该码7的修改难以检测并且以最小方式降低公用码7的关联性。由于调制码6的长度大于码7的长度，并且调制码6仅修改码7的一小部分，XOR函数8使用几个单元，每个单元对提供给它的码7实时地执行XOR操作。
这样隐藏的导航码被卫星1的发射器(未显示)播放(11)。根据与在无线电导航接收器2的发射中使用的操作相反的操作通过以下方式来处理。接收器2的接收电路(未显示)将从卫星1接收的信号传输到实体12，实体12借助于公钥13动态地选择其中已执行“异或”(XOR)操作8的片段的位置。
此外，公钥13可以生成传播隐藏水印码14(与码4相同)。该码14被发送到相关器15，相关器15从实体12接收码的序列，在该序列中，发射时被修改的码7的片段已被恢复为其初始值。在相关器15的输出处，如果传播码14有效地出现在接收信号中，则获得符号(16)，使得在解码之后可以重建签名17，如果从卫星1接收的信息确实是由控制卫星的组织发射的而不属于电子欺骗，则签名17一定与签名3相同。
总之，本发明的方法的使用对于不需要被该方法保护的服务(通常为付费服务)的用户是“透明的”。由于被修改的发射码(10)实质上没有被改动，而且导航传播公用码(7)没有被修改，因此难以检测该方法执行的标记。
此外，即使怀有不良企图的人使用非常强大的装置来模拟该标记，他们也必须使用高增益天线来检测修改的片段，因为不通过高增益天线就不能调制具有修改片段的导航信号。只能推迟电子欺骗的发射以便有时间提取每个片段并对其进行分析，因此可以简便地执行这些信号的多普勒一致性的检验。被通知的用户可以验证接收信号的一致性(多普勒仪中，距离和天体位置值)。由于修改片段的值还取决于发射数据，因此即使怀有不良企图的人能够检测到修改片段，他们也不能插入电子欺骗，因为他们不能确定他们所需修改的片段的位置，因为如果他们希望发射与真实系统发射的值相反的值，他们只知道没有被修改的片段的位置。

Claims (15)

1.一种能够识别射频信号的来源和/或内容的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-将隐藏的传播码分布到数字签名(3)中，以获得调制的水印的序列；
-通过在调制的水印(6)的序列的位置处提供公用码(7)，来执行异或函数(8)，以获得调制的码(10)的序列，该位置由密钥算法(9)确定；
-发射(11)所述调制的码(10)的序列；
-接收时，借助于公钥(13)动态选择调制的码(12)的序列的位置；以及
-将选择调制的码(12)的序列与传播隐藏水印码(14)相关联(15)，以便还原隐藏的数字签名(17)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在发射时，对所述隐藏的传播码(4)进行偏移。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，接收时，当选择调制的码(12)的序列与所述传播隐藏水印码(14)相关联时，所述偏移被检测。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述偏移用于发射信息。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述射频信号是卫星星座的无线电定位信号。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，数字签名(3)存储在卫星上。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，数字签名(3)从地面发射到卫星。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，数字签名(3)是长的位序列，并且借助于加密消息从地面上被动态修改。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，数字签名被发射的新序列修改。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，数字签名被发射的用于生成新序列的新种子修改。
11.如权利要求6所述的方法，其特征在于，几个数字签名项被存储在卫星上，并且发射改变指令以便选择存储在卫星上的几个数字签名项之一。
12.如权利要求5或8所述的方法，其特征在于，隐藏的传播码(4)借助于加密消息从地面上被动态修改。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，隐藏的传播码是长的位序列并且被发射的新序列修改。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，隐藏的传播码被发射的用于生成新序列的新种子修改。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，几个隐藏的传播码被存储在卫星上，并且发射改变指令以便选择存储在卫星上的几个隐藏的传播码之一。
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