CN103167486B - 一种射频链路工作参数的配置方法及其无线通讯装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种射频链路工作参数的配置方法及其无线通讯装置，本发明的射频链路工作参数的配置方法对磁通道传送的临时配置射频链路工作参数的配置信息进行单向变换计算，从而得到射频链路工作参数。本发明的射频链路工作参数的配置方法及其无线通讯装置不仅能通过磁通道快速配置射频工作参数，还能够保证在射频链路工作参数配置过程中以及数据传送的安全性，进一步还提高了磁通道数据的传输使用效率。

Description

一种射频链路工作参数的配置方法及其无线通讯装置

技术领域

本发明涉及一种射频链路工作参数的配置方法及其无线通讯装置，特别是一种具有加密应用的射频链路工作参数的配置方法及其无线通讯装置。

背景技术

目前各种无线射频(Radio Frequency，RF)通讯应用十分广泛，尤其是2.4GHz作为全球通用的ISM(Industrial Scientific Medical，工业科学医学)频段，在无线局域网WLAN、蓝牙、ZigBee等无线通讯方面有着广泛的应用。通讯的双方要实现正常的点对点数据传输，除了通讯频率必须相同之外，还应具有相同的通讯地址，也就是说，由射频通讯频率和射频通讯地址构成的一组射频工作参数决定了射频通讯的唯一性。通讯双方采用预先设置固定的工作参数或者临时配置工作参数的方法来完成射频链路的建立和进行射频数据传输。预先设置固定工作参数的方法虽然实现起来比较简单，但很不灵活，而且在实际使用环境中一旦出现多个同频设备工作时便很容易出现互相干扰，使得通讯稳定性和成功率大为下降，所以一般采用在需要时临时配置新的射频链路工作参数的方法，双方采用跳频的方式切换成新的工作参数进行射频通讯以避开同频干扰。但是，在只有射频通道存在的情况下，为了建立初始通讯，通讯双方必须首先在某组固定的频点和地址上开始工作，然后才可以协商出下一步通讯的工作参数并切换到新的工作参数下进行通讯。也就是说，第一步射频通讯总是必须使用固定的工作参数，所以仍然存在前述同频干扰问题。

随着移动电子支付技术的发展，带磁通道的2.4GHz近距离射频通讯系统成为一种典型的移动支付应用系统。所述带磁通道的2.4G近距离射频通讯系统使用磁通道进行距离控制，使用射频通道完成交易过程。所述磁通道的引入为通讯双方配置射频链路工作参数提供了一种方便的途径，双方可以通过磁通道直接传递射频链路工作参数，也可以使用磁通道传递一个随机数来进行射频链路工作参数的协商，从而完成射频链路工作参数配置。由于磁通道数据传输速率很低，只能通过磁通道传输少量数据，而直接传递工作参数需要较长时间，所以，为了加快通讯接入速度，优选使用通过磁通道传递随机数来协商工作参数的方式。

在所述带磁通道的2.4G近距离射频通讯系统中，为了传输数据的安全性，往往需要对2.4GHz射频链路进行加密，而作为射频链路会话密钥协商所使用的随机数也是通过磁通道传递的。由于磁通道传输速率很低，这就很有必要复用磁通道传递的随机数。但是，2.4G射频通道具有开放性，通过分析暴露在射频通道上的射频工作参数有可能推导出磁通道随机数，进而威胁到射频链路密钥的安全性。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种射频链路工作参数的配置方法及其无线通讯装置，保证了在射频链路工作参数配置过程中以及数据传送的安全性，进一步还让磁通道数据传输利用率得到了提高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种射频链路工作参数的配置方法，包括以下步骤：

通讯一方通过磁通道发送配置信息给通讯另一方；

通讯双方分别对所述配置信息进行单向变换运算后得到射频工作参数推导因子，再根据所述推导因子进行射频链路工作参数的确定；

通讯双方使用所述工作参数建立射频链路，进行射频通讯。

进一步地，所述的配置信息为随机数。

更进一步地，用所述随机数计算工作参数步骤的处理过程为：

通讯双方基于预先设置的算法分别对随机数进行单向变换运算，得到单向变换结果，并根据所述单向变换结果确定所述射频工作参数推导因子；

通讯双方用预先设置的推导方法根据所述射频工作参数推导因子分别推导出射频链路的工作参数。

更进一步地，所述的射频工作参数推导因子的确定方式为：取所述单向变换结果的全部或一部分。

更进一步地，在通讯双方对随机数进行单向变换运算，得到单向变换结果的步骤中，包括以下步骤：

通过预设的加密密钥算法根据所述随机数计算得到加密密钥；

通过预设的明文算法根据所述随机数计算得到明文；

用所述加密密钥对所述明文进行对称加密运算，得到密文分组；

所得的密文分组为所述单向变换运算的结果。

更进一步地，所述的对称加密运算为：采用3DES对称加密算法或AES对称加密算法进行运算。

更进一步地，所述根据推导因子确定射频链路的工作参数的处理过程包括：根据预先设置的频率计算方法通过所述推导因子计算射频链路的通讯频点；根据通讯双方预先设置的地址计算方法通过所述推导因子计算射频链路的通讯地址。

更进一步地，对射频链路通讯频点的计算处理过程为：

以通讯双方可用的射频通讯频点数目为模对所述推导因子进行求余运算；

根据预先设置的余数与通讯频点对应关系，将运算结果与其对比，得出双方选定射频链路的通讯频点。

更进一步地，对射频链路通讯地址的计算处理过程为：

取所述推导因子的n个字节，n小于等于所述推导因子字节长度M，通讯地址的字节取自所述推导因子的n个字节本身或n个字节取反或者补零；所组成的新的排列字节为所述射频链路的通讯地址。

一种无线通讯装置，包括：信息收发模块、工作参数计算模块、射频模块；

所述信息收发模块用以接收来自磁通道的配置信息或者通过磁通道向通讯另一方发送配置信息；

所述工作参数计算模块用以对接收的配置信息进行单向变换运算，并对运算后得到射频工作参数推导因子进行推导，得到射频链路工作参数；

所述射频模块用以使用得到的射频链路工作参数建立射频链路，进行通讯。

进一步地，所述的配置信息为随机数。

更进一步地，所述无线通讯装置还包括一个随机数生成模块；所述随机数生成模块用以生成所述随机数，并传送给所述信息收发模块和所述工作参数计算模块。

更进一步地，所述工作参数计算模块包括：

工作参数推导因子单元、通讯频点计算单元和通讯地址计算单元；

所述工作参数推导因子单元用以对接收的配置信息进行单向变换运算，并得到所述射频工作参数推导因子；

所述通讯频点计算单元与通讯地址计算单元用于分别对所述推导因子进行计算，分别得到射频链路的通讯频点和射频链路的通讯地址。

本发明的有益效果是：提供的上述方法既能够保证通过磁通道快速配置射频工作参数，还能够保证在射频链路工作参数配置过程中以及数据传送的安全性，进一步还大大提高了磁通道数据的传输使用效率。

附图说明

图1是本发明实施方式射频链路工作参数配置流程图；

图2是本发明实施方式无线通讯装置结构图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明的总体思路为：利用磁通道传递临时配置射频链路工作参数的配置信息，然后通过通讯双方对配置信息的单向变换运算，得到射频链路的工作参数，从而建立通讯。在这个过程中单向变换运算的过程具有不可逆性，从而使整个数据的传输到射频链路的建立都确保了数据的安全性。具体步骤包括以下三步：

步骤1：磁通道传送数据：通讯一方通过磁通道发送配置信息给通讯另一方；

步骤2：射频工作参数计算：通讯双方分别对所述配置信息进行单向变换运算后得到射频工作参数推导因子，再根据所述推导因子进行射频链路工作参数的确定；

步骤3：建立射频通讯：通讯双方使用步骤2得到的工作参数建立射频链路，进行射频通讯。

通过以上的三个步骤即可完成从配置信息的发送到射频通讯的建立的过程，且，从射频工作参数只可能分析出射频工作参数推导因子，不可能推导出配置信息，进而保证了通讯数据的安全性。

为了使本发明方案更加完整，更具有安全性，所以在本实施方式中，将临时配置射频链路工作参数的配置信息设置为随机数RND。这样因为随机数的不确定性，可以进一步保证无法从工作参数推导出随机数，进而保证射频链路密钥的安全性。

请参考图1，本发明实施方式射频链路工作参数配置流程图。

在上述步骤1中，具体可以分为两个操作步骤，即：

步骤101：通讯一方生成配置信息，在本实施方式中，配置信息即随机数RND；

步骤102：通讯一方将生成的配置信息通过磁通道传递给通讯的另一方。

在上述步骤2中，用随机数RND计算射频链路工作参数具体处理过程为：

首先，通讯双方通过步骤1得到了相同的一组配置信息，即随机数RND；

步骤201：双方再通过预先设置的算法分别对随机数RND进行单向变换运算，得到单向变换结果，并根据单向变换结果确定射频工作参数推导因子；

有了推导因子，通讯双方用预先设置的推导方法根据推导因子分别推导出射频链路的工作参数；

在上述由推导因子推导射频链路工作参数的过程中，因为该工作参数由通讯频点及通讯地址两个参数共同决定，所以在推导的过程中，会包括以下两个推导过程：

步骤202：通讯双方通过预先设置的频率计算方法根据射频工作参数推导因子计算出射频链路的通讯频点；

步骤203：通讯双方通过预先设置的地址计算方法根据射频工作参数推导因子计算出射频链路的通讯地址。

而为了进一步提高数据传输的安全性，在本实施方式中，上述步骤2中提到的对随机数RND进行单向变换运算，得到射频工作参数推导因子，这里的推导因子的确定方式为：取单向变换运算所得结果的全部或一部分。这样，更加确保了射频链路数据的安全性。

在本实施方式中，步骤201的处理过程可分为以下几步：

通过预设的加密密钥算法根据配置信息计算得到加密密钥；

通过预设的明文算法根据配置信息计算得到明文；

用所得加密密钥对所得明文进行对称加密运算，得到密文分组；这里的对称加密运算可以为任何的对称加密算法，但根据实际运用情况，较佳的，一般采用3DES对称加密算法或AES对称加密算法进行运算；

所得的密文分组为所述单向变换运算的结果。

为了更详细的说明步骤201的实现过程，下面为一个具体的实施方案，对实现计算方法做详细的阐述：

设随机数的字节长度为n(2≤n≤L)，L是随机数RND的最大长度。

1).计算加密密钥K：

a)若n＜8，则在RND后补0x00，补齐8字节，作为Ka，记K＝Ka||^Ka，其中^Ka表示对Ka的取反，符号“||”表示“拼接”运算；

b)若n＝8，则Ka＝RND，记K＝Ka||^Ka；

c)若8＜n＜16，则直接在RND后补0x00，补齐16字节，作为加密密钥K。

d)若n≥16，则直接取RND前16字节，作为加密密钥K。

2).计算明文P：

a)若n＜8，则在RND后补0x00，补齐8字节作为被加密明文P；

b)若n≥8，则取RND前8字节作为被加密明文P。

3).进行加密运算：

以加密密钥K，对明文P进行对称加密运算，得到密文分组C，即，C＝Enc(K，P)。

4).获取单向变换结果：

所得的密文分组为所述单向变换运算的结果。

5).获取射频工作参数推导因子：

取所得的单向变换运算的结果的全部或一部分组成射频工作参数推导因子。

在步骤202中，对射频链路通讯频点的计算处理过程为：

以通讯双方可用的射频通讯频点数目为模对推导因子进行求余运算；

根据预先设置的余数与通讯频点对应关系，将运算结果与其对比，得出双方选定射频链路的通讯频点。

同样，作为一个具体的实施例，以下将详细的展开步骤202的以上过程，对处理过程进行详细清楚的介绍：

双方使用如下预设算法对射频工作参数推导因子x进行计算，得到频点序号：

以m为模对输入x进行求余运算，即r＝Mod(x，m)，其中m是双方可用的射频通讯频点数目，r为求余运算后得到的余数。

在本实施方式中，假定双方使用的频点数为64，即m＝64，那么计算得到的余数与具体通讯频点的对应关系如下：

频点序号FNi	FN1	FN2	FN3	......	FN63	FN64
							余数r	0	1	2	......	62	63

根据余数r查询上表得到双方选定的通讯频点对应的序号FNi。

在本实施方式中，假定步骤201计算得到的推导因子x结果值为12345，则Mod(12345，64)的余数r为57，因此双方应当使用序号为FN58的频点作为通讯频点。作为一个实施方式，再假定双方使用的64个通讯频点依次分别为：2401MHz、2402MHz、…、2464MHz，那么序号FN58对应的频点应该为2458MHz，即双方使用的通讯频点为2458MHz。

在步骤203中，可以选用任何的预设算法对射频工作参数推导因子进行计算，得到通讯地址，但结合实际经验，为了更好的计算通讯地址，在本实施例中，优选以下的计算方法：

取所述推导因子的n个字节，n小于等于所述推导因子字节长度M，通讯地址的字节取自所述推导因子的n个字节本身或n个字节取反或者补零；所组成的新的排列字节为所述射频链路的通讯地址。

同样，为清晰说明本计算方法思路，根据上一计算思路，列举出下面一种具体的计算方法：

取推导因子的n个字节，n小于等于推导因子字节长度M，在通讯地址的字节中，先对n个字节按照原有顺序排列，在排列好之后，若还剩空余位次，则依次放置n个字节按位取反数或者补零。

下面列举两个具体案例来说明：

首先，假设取推导因子x的两个字节作为计算对象，按照下式计算通讯地址ADD：

ADD(x)＝x[0]||x[1]||^x[0]||^x[1]||0x00

上式中按照下列顺序将x各字节组合成一个5字节的射频通讯地址：x第1字节、x第2字节、x第1字节的按位取反、x第2字节的按位取反、最后一个字节补0。

再次，按照统一计算方法，假设取推导因子x的5个字节作为计算对象，则通讯地址ADD为：

ADD(x)＝x[0]||x[1]||x[2]||x[3]||x[4]

上式中按照下列顺序将x各字节组合成一个5字节的射频通讯地址：x第1字节、x第2字节、x第3字节、x第4字节、x第5字节。

在步骤3中，具体的有处理过程为：

步骤301：双方使用步骤2中得到的射频工作参数(FNi，ADD)建立后续射频链路，进行射频通讯。

请参考图2，本发明实施方式无线通讯装置结构图。

本发明还提供一种用以实现以上射频链路工作参数的配置方法的无线通讯装置。该装置包括信息收发模块、工作参数计算模块、射频模块。各模块之间可以通过物理连接或软件控制等各种方式实现逻辑连接。图2中的装置结构为其中一种实现方式：信息收发模块、工作参数计算模块、射频模块依次串联。

信息收发模块用以接收来自磁通道的配置信息或者通过磁通道向通讯另一方发送配置信息。

工作参数计算模块用以对接收的配置信息进行单向变换运算，并对运算后得到射频工作参数推导因子进行推导，得到射频链路工作参数。

而射频模块的作用是使用得到的射频链路工作参数建立射频链路，使无线通讯装置通讯。

进一步的，为了确保传送数据的安全性，上述临时配置射频链路工作参数的配置信息可以为随机数RND。所以可以在上述无线通讯装置中增加一个随机数生成模块，该模块也能通过物理连接或软件控制等方式与所需模块进行逻辑连接。如图2，在本实施方式中，随机数生成模块分别与信息收发模块和工作参数计算模块相连，其作用为生成随机数，并传送给所述信息收发模块和所述工作参数计算模块，而信息收发模块则将随机数传送给通讯另一方的信息收发模块。

在本实施方式中，本发明的无线装置中的工作参数计算模块对还可以进一步包括：工作参数推导因子单元、通讯频点计算单元和通讯地址计算单元。

这三个计算单元，主要负责对参数进行计算，最后得出无线通讯装置的射频链路的工作参数。工作参数推导因子单元是对接收的配置信息进行单向变换运算，并得到射频工作参数推导因子。接收的配置信息可以来自信息接收模块，当该无线通讯装置作为发送方时，也可以来自随机数生成模块的直接传送。而通讯频点计算单元和通讯地址计算单元则进一步分别对所得的射频工作参数推导因子进行计算，分别得到射频链路的通讯频点和通讯地址。从而计算出了射频链路的工作参数。

同样，在本发明中，根据本发明的发明思路，配置信息优选为随机数RND。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种射频链路工作参数的配置方法，其特征在于，包括以下步骤：

通讯一方通过磁通道发送配置信息给通讯另一方；

通讯双方分别对所述配置信息进行单向变换运算后得到射频工作参数推导因子，再根据所述推导因子进行射频链路工作参数的确定，所述工作参数包括射频链路的通讯频点和射频链路的通讯地址；

通讯双方使用所述工作参数建立射频链路，进行射频通讯。

2.如权利要求1所述的射频链路工作参数的配置方法，其特征在于，所述的配置信息为随机数。

3.如权利要求2所述的射频链路工作参数的配置方法，其特征在于，用所述随机数计算工作参数步骤的处理过程为：

通讯双方基于预先设置的算法分别对随机数进行单向变换运算，得到单向变换结果，并根据所述单向变换结果确定所述射频工作参数推导因子；

通讯双方用预先设置的推导方法根据所述射频工作参数推导因子分别推导出射频链路的工作参数。

4.如权利要求3所述的射频链路工作参数的配置方法，其特征在于，所述的射频工作参数推导因子的确定方式为：取所述单向变换结果的全部或一部分。

5.如权利要求3或4所述的射频链路工作参数的配置方法，其特征在于，在通讯双方对随机数进行单向变换运算，得到单向变换结果的步骤中，包括以下步骤：

通过预设的加密密钥算法根据所述随机数计算得到加密密钥；

通过预设的明文算法根据所述随机数计算得到明文；

用所述加密密钥对所述明文进行对称加密运算，得到密文分组；

所得的密文分组为所述单向变换运算的结果。

6.如权利要求5所述的射频链路工作参数的配置方法，其特征在于，所述的对称加密运算为：采用3DES对称加密算法或AES对称加密算法进行运算。

7.如权利要求1-4中任意一项所述的射频链路工作参数的配置方法，其特征在于，所述根据推导因子确定射频链路的工作参数的处理过程包括：根据预先设置的频率计算方法通过所述推导因子计算射频链路的通讯频点；根据通讯双方预先设置的地址计算方法通过所述推导因子计算射频链路的通讯地址。

8.如权利要求7所述的射频链路工作参数的配置方法，其特征在于，对射频链路通讯频点的计算处理过程为：

以通讯双方可用的射频通讯频点数目为模对所述推导因子进行求余运算；

根据预先设置的余数与通讯频点对应关系，将运算结果与其对比，得出双方选定射频链路的通讯频点。

9.如权利要求7所述的射频链路工作参数的配置方法，其特征在于，对射频链路通讯地址的计算处理过程为：

取所述推导因子的n个字节，n小于等于所述推导因子字节长度M，通讯地址的字节取自所述推导因子的n个字节本身或n个字节取反或者补零；所组成的新的排列字节为所述射频链路的通讯地址。

10.一种无线通讯装置，其特征在于，包括：信息收发模块、工作参数计算模块、射频模块；

所述信息收发模块用以接收来自磁通道的配置信息或者通过磁通道向通讯另一方发送配置信息；

所述工作参数计算模块用以对接收的配置信息进行单向变换运算，并对运算后得到射频工作参数推导因子进行推导，得到射频链路工作参数，所述工作参数包括射频链路的通讯频点和射频链路的通讯地址；

所述射频模块用以使用得到的射频链路工作参数建立射频链路，进行通讯。

11.如权利要求10所述的无线通讯装置，其特征在于，所述的配置信息为随机数。

12.如权利要求11所述的无线通讯装置，其特征在于，还包括一个随机数生成模块；所述随机数生成模块用以生成所述随机数，并传送给所述信息收发模块和所述工作参数计算模块。

13.如权利要求10到12中任意一项所述的无线通讯装置，其特征在于，所述工作参数计算模块包括：

工作参数推导因子单元、通讯频点计算单元和通讯地址计算单元；

所述工作参数推导因子单元用以对接收的配置信息进行单向变换运算，并得到所述射频工作参数推导因子；

所述通讯频点计算单元与通讯地址计算单元用于分别对所述推导因子进行计算，分别得到射频链路的通讯频点和射频链路的通讯地址。