DE10032422C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Sicherung einer Übertragungsstrecke zwischen einer Basiseinheit und einer mobilen Schlüsseleinheit - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Sicherung einer Übertragungsstrecke zwischen einer Basiseinheit und einer mobilen SchlüsseleinheitInfo
- Publication number
- DE10032422C1 DE10032422C1 DE10032422A DE10032422A DE10032422C1 DE 10032422 C1 DE10032422 C1 DE 10032422C1 DE 10032422 A DE10032422 A DE 10032422A DE 10032422 A DE10032422 A DE 10032422A DE 10032422 C1 DE10032422 C1 DE 10032422C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reference signal
- signal
- carrier
- carrier signal
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R25/00—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles
- B60R25/20—Means to switch the anti-theft system on or off
- B60R25/24—Means to switch the anti-theft system on or off using electronic identifiers containing a code not memorised by the user
-
- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- G07C9/00—Individual registration on entry or exit
- G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
- G07C9/00309—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated with bidirectional data transmission between data carrier and locks
-
- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- G07C9/00—Individual registration on entry or exit
- G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
- G07C9/00309—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated with bidirectional data transmission between data carrier and locks
- G07C2009/00555—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated with bidirectional data transmission between data carrier and locks comprising means to detect or avoid relay attacks
-
- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- G07C9/00—Individual registration on entry or exit
- G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
- G07C2009/00753—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys
- G07C2009/00769—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys with data transmission performed by wireless means
- G07C2009/00793—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys with data transmission performed by wireless means by Hertzian waves
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
- Lock And Its Accessories (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sicherung einer Übertragungsstrecke zwischen einer Basiseinheit und einer mobilen Schlüsseleinheit eines Zugangskontrollsystems, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Von einer sendenden Einheit wird ein Trägersignal, das mit einem Nutzsignal moduliert ist, an eine empfangene Einheit übertragen. Erfindungsgemäß wird zusätzlich ein gesondertes Referenzsignal, das eine feste Phasenlage zu dem Trägersignal aufweist, übertragen. In einer Prüfschaltung werden das Referenzsignal und das Trägersignal hinsichtlich ihrer Phasen verglichen und es wird ein Alarmsignal ausgegeben, wenn ein sich zeitlich ändernder Phasenunterschied festgestellt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sicherung einer Ü
bertragungsstrecke zwischen einer Basiseinheit und einer mo
bilen Schlüsseleinheit eines Zugangskontrollsystems, insbe
sondere für Kraftfahrzeuge, bei dem ein Trägersignal, das mit
einem Nutzsignal moduliert wird, von einer sendenden Einheit
an eine empfangende Einheit übertragen wird, sowie ein insbe
sondere zur Realisierung dieses Verfahrens geeignetes Zu
gangsberechtigungskontrollsystem mit einer Basiseinheit und
einer mobilen Schlüsseleinheit, von denen jede einen Sender
und Empfänger zum Übertragen eines Trägersignals aufweist.
Zugangsberechtigungskontrollsysteme werden insbesondere bei
Schließsystemen von Kraftfahrzeugen in erhöhtem Umfang ange
wendet. Sie schaffen eine hohe Sicherheit hinsichtlich der
Gewährung von Zugang an berechtigte Benutzer und ermöglichen
zugleich einen hohen Komfort für die Benutzer. Letzteres ist
für die Akzeptanz der Systeme von hoher Bedeutung.
Üblicherweise umfasst ein solches Zugangsberechtigungskon
trollsystem (z. B. DE 199 01 364 A1) eine Basiseinheit, die z. B.
im Kraftfahrzeug angeordnet ist, und eine oder mehrere be
wegliche Schlüsseleinheiten, die z. B. von den berechtigten
Fahrzeugbenutzern mitgeführt werden. Bereits seit längerem
bekannt sind sogenannte aktive Zugangskontrollsysteme, bei
denen der Benutzer durch eine eigene Aktion, z. B. das Betä
tigen einer Taste, einen Zugangsberechtigungskontrollvorgang
auslöst und - bei positivem Ergebnis - Zugang erhält. Zur
weiteren Erhöhung des Benutzerkomforts sind sogenannte passi
ve Zugangsberechtigungskontrollsysteme entwickelt worden, die
eine Annäherung des Benutzers an den zu sichernden Bereich,
z. B. ein Kraftfahrzeug, erkennen und damit selbsttätig einen
Zugangsberechtigungskontrollvorgang auslösen. Dabei ist es
erwünscht, dass die Prüfung der Zugangsberechtigung abge
schlossen ist, wenn der Benutzer den zu sichernden Bereich
erreicht und betreten möchte, z. B. wenn er sein Fahrzeug er
reicht und die Fahrzeugtür öffnen möchte. Zu diesem Zweck ist
das Zugangsberechtigungskontrollsystem so ausgebildet, dass
die Basiseinheit fortwährend versucht, mit einer Schlüssel
einheit zu kommunizieren. Wird eine Schlüsseleinheit erkannt,
so werden Signale ausgetauscht und dadurch eine Authentifi
zierung der Schlüsseleinheit durchgeführt. Bei positivem Er
gebnis wird dann der Zugang freigegeben, bspw. werden die Tü
ren des Fahrzeugs entriegelt, eine Alarmanlage deaktiviert
und eine Wegfahrsperre freigegeben. Im Idealfall arbeitet da
bei das Zugangsberechtigungskontrollsystem so, dass der Be
nutzer nichts von dessen Tätigkeit mitbekommt, außer dem Er
gebnis, nämlich dass der Zugang für ihn offen ist. Der Benut
zer nimmt die Tätigkeit des Systems, insbesondere den Daten
austausch zwischen Basiseinheit und Schlüsseleinheit, nicht
wahr. Jedoch bringt dieser Komfort, dass nämlich der gesamte
Authentifizierungsvorgang unbemerkt von dem Benutzer ablaufen
kann, ein gewisses Risiko. Es könnten unberechtigte Eingriffe
in Übertragungsweg erfolgen und eventuell sogar erfolgreich
sein, ohne dass dies von dem berechtigten Benutzer bemerkt
wird.
Darin liegt ein Nachteil. Um zu dies verhindern, ist es er
forderlich, den in der Regel als Funkstrecke ausgebildeten Ü
bertragungsweg zwischen Basiseinheit und Schlüsseleinheit zu
sichern. Unberechtigte Eingriffe in den Übertragungsweg und
damit in die Kommunikation zwischen Basiseinheit und Schlüs
seleinheit sollen erkannt und abgewehrt werden.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren und einer Vorrichtung
zur Sicherung einer Übertragungsstrecke zwischen einer Basis
einheit und einer mobilen Schlüsseleinheit (DE 198 32 204 A1)
wird ein bidirektionaler Dialog zwischen Basiseinheit und
Schlüsseleinheit durchgeführt. Während des Dialogs wird die
Sendeleistung und/oder die Phase des Hochfrequenzträgers ge
ändert. Es wird dabei jedoch kein gesondertes Referenzsignal
übertragen.
Bei einem bekannten schlüssellosen Zugangssystem (US 5,844,517)
sind mehrere Schlüsseleinheiten der Basiseinheit
zugeordnet. Damit sich die Antwortsignale der Schlüsselein
heiten nicht überlappen, hat jede Schlüsseleinheit eine Ver
zögerungseinheit, die jeweils das Antwortsignal bei unter
schiedlichen Phasenverzögerungen aussendet. Auch hier wird
kein gesondertes Referenzsignal übertragen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfah
ren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaf
fen, mit der die Gefahr unerkannter Eingriffe in den Übertra
gungsweg zwischen Basiseinheit und Schlüsseleinheit zu ver
ringert wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung mit den Merk
malen des Anspruchs 14.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, ein Verfahren zur Sicherung
einer Übertragungsstrecke zwischen einer Basiseinheit und
einer mobilen Schlüsseleinheit eines Zugangskontrollsystems,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem ein Trägersignal,
das mit einem Nutzsignal moduliert wird, von einer sendenden
Einheit an eine empfangende Einheit übertragen wird, dadurch
gegen unberechtigte Eingriffe zu schützen, dass zusätzlich
ein gesondertes Referenzsignal übertragen wird, das eine fes
te Phase zum Trägersignal aufweist, das Referenzsignal und
das Trägersignal hinsichtlich ihrer Phasen verglichen werden
und ein Alarmsignal ausgegeben wird, wenn der Phasenunter
schied sich zeitlich ändert. Die Erfindung schafft ein Ver
fahren, mit dem Manipulationen dadurch erkannt werden können,
dass sich die Phasenlage zwischen Träger- und Referenzsignal
innerhalb eines bestimmten Beobachtungszeitraums ändert.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass es beim Mani
pulieren von Signalen das ursprüngliche Signal verändert
wird. Dies bedeutet, dass Manipulationen der Übertragungs
strecke durch einen Angreifer zu Änderungen der Signale, ins
besondere des Trägersignals, führen. Es ist für den Angreifer
praktisch unmöglich, ein manipuliertes Signal mit der exakt
richtigen Phase und Frequenz zu erzeugen. Es treten also -
bezogen auf eine Referenz - zumindest Phasenabweichungen auf.
Die Erfindung sieht vor, solche durch Manipulationen hervor
gerufene Phasenabweichungen durch ein Vergleichen der Phase
des Trägersignals mit der eines Referenzsignals aufzuspüren.
Kern der Erfindung ist es also, ein Verfahren und eine Vor
richtung zum Erkennen von Manipulationen durch Bestimmen von
Phasenabweichungen zu schaffen. Die damit erreichbare Sicher
heit ist hoch.
Zwar ist es nicht völlig ausgeschlossen, dass ein Angreifer
ein manipuliertes Trägersignal mit der exakt richtigen Fre
quenz erzeugt, aber selbst dann ist die Wahrscheinlichkeit,
dass dieses gefälschte Trägersignal auch zufällig die richti
ge Phasenlage in Bezug zu dem Referenzsignal aufweist, ver
schwindend gering. Mit der Erfindung kann also eine sehr si
chere Erkennung und damit Abwehr von unberechtigen Eingriffen
in die Übertragungsstrecke erreicht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat ferner den Vorteil, dass
ein Angreifer sogar dann, wenn er um die Relevanz der Phasen
lage des Trägers weiß, nicht ohne weiteres einen Träger mit
der richtigen Phase erzeugen kann. Dazu müsste der Angreifer
zuerst wissen, wie die korrekte Phasenlage von Referenzsignal
und Trägersignal beschaffen ist. Um dies zu ermitteln, ist
zumindest eine kohärente Demodulation des originalen Träger
signals erforderlich. Dies ist technisch nur mit großem Auf
wand durchführbar und führt, berücksichtigt man die in der
Regel nur kurzen Sendepulse, wegen der nur geringen auswert
baren Signaldauer zu verhältnismäßig ungenauen Ergebnissen.
Ein damit erzeugtes Trägersignal weist dann in aller Regel
nicht die geforderte Phasenlage auf, so dass auch in diesem
Fall der Eingriff erkannt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat ferner den Vorteil, dass
es bei größeren Abständen zwischen Basiseinheit und Schlüs
seleinheit einen erfolgreichen Eingriff weiter erschwert.
Denn bei großer Entfernung wird die Phase in signifikanter
Weise ortsabhängig, was zu zusätzlichen Unsicherheiten hin
sichtlich der Phasenlage eines zu erzeugenden gefälschten
Trägersignals führt.
Grundsätzlich kann das Referenzsignal ein beliebiges, zur
Übertragung von einer Einheit an die andere geeignetes Signal
sein. Zweckmäßigerweise wird es jedoch auf das Trägersignal
aufmoduliert. Auf diese Weise ist der zusätzlich erforderli
che Schaltungsaufwand minimiert, da für das Referenzsignal
keine eigene Hochfrequenzeinheit benötigt wird, sondern die
ohnehin vorhandene Einheit des Trägersignals genutzt wird.
Das Referenzsignal kann abwechselnd oder gleichzeitig (paral
lel) mit dem Datensignal übertragen werden. Bei abwechselnder
Übertragung ist der zusätzliche Schaltungsaufwand minimiert,
da dann eine vorhandene Modulationseinheit für das Nutzsignal
auch zum Aufmodulieren des Referenzsignals verwendet werden
kann. Eine parallele Übertragung erfordert zwar einen etwas
höheren Schaltungsaufwand, bringt dafür aber Vorteile hin
sichtlich der Sicherheit und der Schnelligkeit. Durch die
gleichzeitige Übertragung wird verhindert, dass Nutzsignal
freie Zeiten der Übertragung genutzt werden, um einen geson
derten Sender für das (gefälschte) Referenzsignal in die
Strecke einzubringen. Außerdem wird das Verfahren schneller,
da das Übertragen und das Prüfen des Referenzsignals gleich
zeitig mit der Nutzsignalübertragung erfolgt. Es wird also
keine zusätzliche Zeit zum Übertragen des Referenzsignals
benötigt.
Eine zusätzliche Sicherheit wird dadurch erreicht, dass das
Referenzsignal nicht kontinuierlich gesendet wird, sondern,
wenn es an einer oder mehreren vorbestimmten zeitlichen Posi
tionen dem Trägersignal hinzugefügt wird. Dies erschwert ei
nen unberechtigten Eingriff weiter, da das Referenzsignal
nicht immer, sondern nur zu einigen Zeitpunkten für den An
greifer messbar ist und bei einem Eingriff nur zu bestimmten
Zeitpunkten überhaupt hinzugefügt werden darf. Sind der Aus
werteschaltung die vorbestimmten Zeitpunkte des Hinzufügens
des Referenzsignals bekannt, so kann ein unberechtigter Ein
griff schon allein daran erkannt werden, dass das Referenz
signal zu einem falschen Zeitpunkt auftritt. Außerdem vermin
dert sich damit der zum Abstrahlen des Referenzsignals erfor
derliche Energieaufwand, was insbesondere bei Akkumulator
versorgten Einheiten von Vorteil ist. Dieses diskontinuierli
che Hinzufügen kann sowohl bei gleichzeitiger wie auch bei
abwechselnder Übertragung des Referenzsignals mit dem Nutz
signal erfolgen.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Verfah
rens werden Nutz- und Datensignal mittels einer In
phase/Quadratur-Modulation (I/Q-Modulation) auf das Träger
signal moduliert. Damit wird eine parallele Übertragung mit
nur geringem zusätzlichen Schaltungsaufwand erreicht. Eine
I/Q-Modulation hat ferner den Vorteil, dass sie für einen
Angreifer nur schwer erkennbar ist und nur mit erheblichem
gerätetechnischem Aufwand und Fachwissen korrekt demoduliert
werden kann.
Zweckmäßig ist ferner, als Modulationsverfahren ein Spread-
Spectrum-Verfahren vorzusehen. Dieses an sich bekannte Ver
fahren bringt hier den Vorteil mit sich, dass es zum einen
für einen Angreifer nur schwer zu erkennen und im übrigen
auch sehr störresistent ist. Ferner ermöglicht es eine paral
lele Übertragung von Nutz- und Referenzsignal fast ohne Mehr
aufwand. Das Manipulieren von Spread-Spectrum-Signalen ist
dagegen erschwert, da es einen erhöhten gerätetechnischen
Aufwand erfordert und profundes Wissen verlangt. Insbesonde
re, aber nicht nur, bei der parallelen Übertragung ist es
zweckmäßig, das Referenzsignal aus einem Taktsignal der sen
denden Einheit zu erzeugen. Dabei kann es sich um den ohnehin
vorhandenen Chip-Takt handeln, der aus einem Quarz abgeleitet
ist. Dieses Taktsignal kann mit Vorteil zur Erzeugung einer
PN-Sequenz für die Spread-Spectrum-Modulation verwendet wer
den. Dadurch wird einem Angreifer ein Zugang zu dem Referenz
signal weiter erschwert; dies liegt daran, dass zur Gewinnung
des Referenzsignals aus den Spread-Spectrum-Signalen eine
Kenntnis der verwendeten PN-Sequenz erforderlich ist. Zur
Minimierung des schaltungstechnischen Aufwands ist es zweck
mäßig, wenn das Taktsignal und das Referenzsignal aus einer
gemeinsamen Quelle erzeugt werden.
Bei der Demodulation ist es zweckmäßig, wenn der Empfänger
eine Demodulation ausführt, bei welcher das Trägersignal zu
rückgewonnen wird. Dazu geeignete Demodulationsverfahren sind
an sich bekannt. Mit dem rückgewonnen Träger kann eine genaue
und recht störsichere Überprüfung der Phasenlage zwischen
Träger- und Referenzsignal vorgenommen werden. Jedoch ist es
zur Überprüfung nicht unbedingt erforderlich, dass der Träger
rückgewonnen wird. So steht in den Fällen, in denen der die
Demodulation vornehmende Empfänger in derselben Einheit ange
ordnet ist, in der ursprünglich das Trägersignal erzeugt wur
de, das Trägersignal bereits zur Verfügung. Vorteilhafterwei
se wird zum Vergleichen der Phasen zwischen Trägersignal und
Referenzsignal die Phasendifferenz gebildet und auf ihre Kon
stanz geprüft. Dies hat den Vorteil, dass es nicht auf die
absolute Phasenlage bzw. Phasendifferenz zwischen Referenz
signal und Trägersignal ankommt, sondern vielmehr darauf,
dass die Phasenlage konstant ist und sich nicht ändert. Dies
bringt Vorteile sowohl hinsichtlich des Realisierungsaufwand
wie auch hinsichtlich der Sicherheit mit sich. Eine von der
absoluten Phasenlage unabhängige, sondern auf Konstanz der
Phasendifferenz prüfendes Verfahren ist mit wenig Aufwand
realisierbar. Bei einer Manipulation der Übertragungsstrecke
durch den Angreifer kann der Angreifer das Trägersignal nicht
mehr mit der exakt richtigen Phase und Frequenz erzeugen.
Damit ist die Phasendifferenz zwischen Träger- und Referenz
signal nicht mehr konstant, sondert sie ändert sich über der
Zeit. Zweckmäßigerweise wird dazu die Phasendifferenz während
einer Beobachtungszeit erfasst. Die Dauer der Beobachtungs
zeit ist vorbestimmbar. Sie bestimmt die Genauigkeit, mit der
Abweichungen der Phasenlage und damit Manipulationen an der
Übertragungsstrecke erkannt werden können. Je länger die Beo
bachtungszeit, desto höher ist die Genauigkeit. Die Beobach
tungszeit wird mit Vorteil so gewählt, dass die Phasendiffe
renz sich während der Beobachtungszeit um π, vorzugsweise um
2π, ändert.
Vorzugsweise ist die Beobachtungszeit nicht starr vorgegeben,
sondern kann nach Bedarf geändert werden. Auf diese Weise
kann das Sicherungsverfahren flexibel an wechselnde Umgebun
gen mit unterschiedlichem Bedrohungspotential angepasst wer
den. Die Bestimmung der Dauer der Beobachtungszeit ist stets
ein Kompromiss zwischen Sicherheit und Komfort. Denn die ver
längerte Beobachtungszeit erhöht die zum Authentifizieren der
Schlüsseleinheit benötigte Zeit und führt so zu einem langsa
meren Reagieren des Systems. Eine Veränderung der Beobach
tungszeit ermöglicht eine Anpassung je nach "Gefährlichkeit"
einer Umgebung, wobei der Benutzerkomfort soweit als möglich
gewahrt bleibt. Es entstehen so Sicherheitsstufen. Die Anpas
sung kann manuell durch den Benutzer erfolgen, beispielsweise
beim längeren Abstellen in einem unbewachten Parkhaus, oder
kann automatisch erfolgen. Zweckmäßigerweise ist dazu vorge
sehen, die Anzahl erkannter Manipulationsversuche zu erfassen
und statistisch auszuwerten und vorzugsweise in einem spe
ziellen Speicher zu speichern. Vorteilhafterweise ist vorge
sehen, die Sicherheitsstufe adaptiv zu verändern. Sie kann je
nach der Anzahl der in einer bestimmten Zeitraum erfolgten
Eingriffe erhöht oder verringert werden. Auf diese Weise wird
auch bei wechselnder Bedrohung selbsttätig ein günstiger Kom
promiss zwischen Sicherheit und Komfort gefunden.
Das Zugangsberechtigungskontrollsystem gemäß der vorliegenden
Erfindung, welches insbesondere das erfindungsgemäße Verfah
ren realisiert, umfasst eine Basiseinheit und eine mobile
Schlüsseleinheit, von denen jede einen Sender und Empfänger
zum Übertragen eines Trägersignals aufweist, wobei der Sender
in einer der beiden Einheiten eine Trägersignalquelle sowie
einen Referenzsignalerzeuger zum Erzeugen und Senden eines
Referenzsignals mit einer vorbestimmten Phase zum Trägersig
nal aufweist, und der Empfänger einen Phasendetektor und eine
Prüfschaltung aufweist, die zum Auswerten der Phasenlage zwi
schen Trägersignal und Referenzsignal ausgebildet ist. Dieses
System ist insbesondere zur Verwendung bei Kraftfahrzeugen
gedacht.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Referenzsignalerzeuger
als ein Frequenzteiler ausgebildet ist, an dessen Eingang die
Trägersignalquelle angelegt ist. Dies hat den Vorteil, dass
das Trägersignal und das Referenzsignal von derselben Quelle
abgeleitet werden können, wodurch der schaltungstechnische
Aufwand zum Erzeugen der Referenzsignals verringert ist.
Vorzugsweise weist der Sender eine Modulationseinheit auf,
die zu einem Aufmodulieren des Referenzsignals auf das Trä
gersignal zu vorbestimmten Zeitpunkten ausgebildet ist. Wei
ter kann sie so ausgeführt sein, dass das Referenzsignal im
Anschluss an das Nutzsignal auf das Trägersignal aufmoduliert
ist.
Vorteilhaft ist es, die Modulationseinheit mehrkanalig auszu
bilden, um das Referenzsignal und das Nutzsignal auf das Trä
gersignal parallel zu modulieren. Damit kann auch während des
Sendens des Nutzsignals das Referenzsignal abgestrahlt wer
den, so dass kein zusätzlicher Zeitaufwand für das Senden des
Referenzsignals erforderlich ist.
Vorzugsweise ist die Modulationseinheit als ein In-
Phase/Quadratur-Modulator ausgebildet, auf dessen einem Trä
ger das Nutzsignal und auf dessen anderem Träger das Refe
renzsignal aufmoduliert ist. Damit kann mit geringem schal
tungstechnischen Aufwand eine parallele, zweikanalige Über
tragung von Nutz- und Referenzsignal erreicht werden.
Ferner kann vorgesehen sein, die Modulationseinheit als einen
Spread-Spectrum-Modulator auszubilden. Damit ist es möglich,
eine mehrkanalige Übertragung mit besonders geringem Zusatz
aufwand zu realisieren. Außerdem wird durch einen Spread-
Spectrum-Modulator eine nur schwer zu messende und zu manipu
lierende, somit besonders sichere Übertragung ermöglicht.
Zweckmäßigerweise ist zur Erzeugung des Referenzsignals ein
PN(Pseudo-Noise)-Sequenzgenerator vorgesehen. Damit kann der
zur Erzeugung des Referenzsignals zusätzlich erforderliche
Schaltungsaufwand minimiert werden.
Zweckmäßigerweise ist eine Schalteinrichtung für die Beobach
tungszeit vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass damit ein
Instrument zur Verfügung steht, mit dem die Beobachtungszeit
verändert werden kann, insbesondere an die jeweilige aus der
Gefährlichkeit der jeweiligen Umgebung resultierende Bedro
hungssituation angepasst werden kann.
Der Empfänger kann einen gesonderten Demodulator für das Re
ferenzsignal aufweisen. Dies ist insbesondere dann zweckmä
ßig, wenn sich der Demodulator für das Nutzsignal nicht auch
zum Demodulieren des Referenzsignals eignet. Dies ist insbe
sondere dann der Fall, wenn das Referenzsignal mit einer an
deren Zwischenfrequenzbandbreite als das Nutzsignal zu demo
dulieren ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Zugangsberechtigungskontrollsystem in einer sche
matischen Übersicht;
Fig. 2 einen Sender gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 3 einen Empfänger gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 4 einen Sender gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 5 einen Sender gemäß einer dritten Ausführungsform; und
Fig. 6 den Empfänger und seine Einbindung in einen Empfänger
eines herkömmlichen Zugangsberechtigungskontrollsys
tems.
In Fig. 1 ist ein Zugangsberechtigungssystem in einer schema
tischen Übersicht dargestellt. Es umfasst eine Basiseinheit 1
sowie mindestens eine Schlüsseleinheit 2. Die Basiseinheit 1
ist beispielsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Es ist
mit einer nicht dargestellten Energieversorgung verbunden,
beispielsweise der Fahrzeugbatterie. Die Schlüsseleinheit 2
wird von einem (autorisierten) Benutzer des Kraftfahrzeugs
mitgeführt. Sie ist zu diesem Zweck baulich kompakt ausge
führt und mit einer kleinen autarken Energieversorgung verse
hen.
Die Basiseinheit 1 weist einen Sender 4 und einen Empfänger 5
auf, die mit einer Sendeantenne 49 bzw. mit einer Empfangsan
tenne 51 verbunden sind. Die Antennen brauchen nicht unbe
dingt gesondert sein, sie können auch auf an sich bekannte
Weise ineinander integriert sein. Dementsprechend weist die
Schlüsseleinheit 2 eine Empfangsantenne 23 und eine Sendean
tenne 24 auf, die mit einem Empfänger 21 bzw. einem Sender 22
der Schlüsseleinheit verbunden sind. Die Antennen 23, 24, 49
und 51 sind nur zu Zwecken der besseren Illustrierung hervor
stehend dargestellt, in der Regel sind sie insbesondere bei
der Schlüsseleinheit integriert ausgeführt.
Zwischen der Basisstation 1 und der Schlüsseleinheit 2 er
streckt sich die Übertragungsstrecke 7, deren Hinweg und
Rückweg durch je einen Pfeil 71 bzw. 72 symbolisiert ist.
Der Sender 4 der Basiseinheit ist in Fig. 2 detaillierter
dargestellt. Der Sender 4 weist als Trägersignalquelle einen
Quarzoszillator 42 mit einem Quarz 41 auf, der zur Erzeugung
eines Oszillatorsignals konstanter Frequenz ausgebildet ist.
Für das Oszillatorsignal gilt mit f als Quarzfrequenz:
sQUARZ = cos(2πft)
Der Ausgang des Oszillators ist mit einem Eingang einer Pha
senregelschleife (PLL) 43 verbunden. Diese ist in an sich
bekannter Weise zur Frequenzvervielfachung ausgebildet; Der
PLL-Kreis 43 weist dazu einen Phasendetektor 431, einen
Schleifenfilter 432, einen spannungsabhängigen Oszillator
(VCO) 433 und einen Frequenzteiler (:N) 434 auf. Sie erzeugt
an ihrem Ausgang ein Trägersignal
sTRÄGER = cos(2πNft + ϕ1)
Dabei ist ϕ1 eine konstante Phasenverschiebung. Das Träger
signal ist an einen ersten Eingang eines Modulators 46 ange
legt. An einen Ausgang des Modulators ist die Sendeantenne 49
angeschlossen. Mit einem zweiten Eingang des Modulators ist
ein Ausgang eines Wechselschalters 48 verbunden, der mit ei
nem ersten Eingang in der in Fig. 2 gestrichelt dargestellten
Stellung verbunden ist. An den ersten Eingang des Wechsel
schalters ist eine Nutzsignalquelle 44 angeschlossen. In die
ser Stellung des Wechselschalters wird das Nutzsignal in be
kannter Weise auf das Trägersignal moduliert und über die
Antenne 49 abgestrahlt. Der Modulator 46 ist zum Durchführen
einer solchen Modulation ausgebildet, die eine Trägerrückge
winnung ermöglicht, beispielsweise PLL für Amplitudenmodula
tion (AM), Costas-Loop oder Squaring-Loop für Phase-Shift-
Keying (PSK). Es können auch digitale Techniken zur Modulati
on eingesetzt werden.
Nachfolgend wird die Erzeugung und Aufmodulation des erfin
dungsgemäßen Referenzsignals beschrieben. Mit dem Quarzoszil
lator 42, dessen Signal zur Erzeugung des Trägersignals ver
wendet ist, ist der Eingang eines Frequenzteilers (:M) 47
verbunden. An seinem Ausgang liegt das Referenzsignal
sREF = cos(2π1/Mft + ϕ2)
an, wobei ϕ2 eine konstante Phasenverschiebung ist. Mit dem
Ausgang des Frequenzteilers 47 ist ein zweiter Eingang des
Wechselschalters 48 verbunden. Wird im Anschluss an die Über
tragung eines Nutzsignals der Wechselschalter 48 in die
durchgezogen dargestellte Stellung geschaltet, ist das Refe
renzsignal an den Modulator 46 angelegt und wird auf das Trä
gersignal moduliert.
So ergibt sich beispielsweise für Amplitudenmodulation
schließlich als Sendesignal 71
sSEND = ½mcos[2πf(N - 1/M)t + ϕ3]
+ ½mcos[2πfNt + ϕ4]
+ ½mcos[2πf(N + 1/M)t + ϕ3]
mit ϕ3, ϕ4 als konstanten Phasenverschiebungen und m als Mo
dulationsgrad.
Der Empfänger 5 ist in Fig. 3 detaillierter dargestellt. Das
vom Sender 4 abgestrahlte Übertragungssignal 71 wird von der
Empfangsantenne 51 aufgenommen. Zum einen ist sie mit einem
Eingang einer Trägerrückgewinnungsschaltung 52 verbunden.
Diese stellt an ihrem Ausgang das rückgewonnene Trägersignal
sR,TRÄGER = cos(2πNft + ϕ6)
bereit, das an dem Eingang eines Frequenzteilers (:N) 53 an
liegt. An Ausgang des Frequenzteilers 53 wird ein geteiltes
rückgewonnenes Trägersignal SR,TRÄGERN ausgegeben und an einen
ersten Eingang eines Phasendetektors 54 angelegt.
Zum anderen ist die Empfangsantenne 51 mit einem Eingang ei
nes Referenz-Demodulators (Demod) 56 verbunden. An dessen
Ausgang wird das rückgewonnene, demodulierte Referenzsignal
sR,REF = cos(2π1/Mft + ϕ5)
ausgegeben und an einen Eingang eines Multiplizierers (*M) 57
angelegt. Dessen Ausgang mit seinem multiplizierten rückge
wonnen Referenzsignal SR,REFM 14 ist an einen zweiten Eingang des
Phasendetektors 54 angelegt.
An den Eingängen des Phasendetektors liegen damit die Signale
sR,TRÄGERN = cos(2πft + ϕ7)
sR,TRÄGERN = cos(2πft + ϕ7)
SR,REFM = cos(2πft + ϕ8)
an.
Der Empfänger 5 gewinnt also sowohl das Trägersignal zurück
und demoduliert auch das Referenzsignal. Diese beiden Signale
müssen, sofern es sich um originale Signale des Senders 4
handelt, eine konstante Phasenlage zueinander aufweisen, die
senderseitig durch ϕ1 und ϕ2 bestimmt ist. Weisen die Signale
diese bestimmte Phasenlage nicht auf, so hat eine Manipulati
on der Signale stattgefunden, d. h. es ist ein unberechtigter
Eingriff in die Übertragungsstrecke 7 erfolgt. Zum Überprüfen
der Phase müssen zuerst das Trägersignal und das Referenzsig
nal frequenzmäßig angeglichen werden. Dazu wird das Träger
signal mittels des Frequenzteilers 53 durch N geteilt, und
das Referenzsignal mittels des Multiplizierers 57 um den Fak
tor M vervielfacht. Die so erzeugten Signale SR,TRÄGERN und
SR,REFM weisen beide die Oszillatorfrequenz auf. Sie können
nun auf ihre Phasenlage geprüft werden.
Dazu weist der Empfänger 5 den Phasendetektor 54 und eine
Auswerteeinheit 55 auf. Erforderlichenfalls kann noch eine
Mittelungseinheit (nicht dargestellt) zum Ausgleichen von
Phasenjitter vorgesehen sein.
Der Phasendetektor 54 gibt ein Messsignal, insbesondere ein
Spannungssignal, aus, das von der Größe des Phasenunter
schieds |ϕ7 - ϕ8| zwischen den rückgewonnenen Trägersignal
und Referenzsignal abhängig ist. Das Messsignal wird von der
Auswerteeinheit 55 auf Konstanz hin überprüft. Zwar kann auch
die absolute Höhe des Messsignals (des Phasenunterschieds)
zur Auswertung herangezogen werden, jedoch hat dieser Wert
keine Aussagekraft, da er durch die verschiedenen Toleranzen
im System praktisch nicht kontrollierbar ist. Dies hat den
Vorteil, dass Phasenverschiebungen, wie sie sich durch unter
schiedliche Signallaufzeiten des Träger- bzw. Referenzsignals
ergeben können, die Auswertung nicht beeinflussen. Dies er
möglicht erleichterte Genauigkeitsanforderungen für des ge
samte System; dies ist insbesondere bei Serienfertigungen,
wie sie im Kraftfahrzeugbau vorherrschen, ein erheblicher
Vorteil. Auf diese Weise werden aufwendige Kompensationsein
richtungen für Temperatur- und Alterungseffekte vermieden.
Als wesentliche Anforderung verbleibt lediglich, dass der
Oszillator 42 mit dem Quarz 41 über einen Messzeitraum keine
Phasenänderungen aufweist. Dies ist leicht und kostengünstig
erfüllbar.
Bei einem unberechtigten Eingriff in die Übertragungsstrecke
7 geht Information über das ursprüngliche Trägersignal verlo
ren. Bei einem Eingriff könnte zwar ein Trägersignal erzeugt
werden, nicht jedoch mit exakt übereinstimmender Frequenz und
Phase. Dies würde im Empfänger 5 dazu führen, dass ϕ7 nicht
mehr konstant ist. Damit ist auch der Phasenunterschied |ϕ7 -
ϕ8| nicht mehr konstant. Die Spannung am Ausgang des Phasen
detektors 54 (das Messsignal) ändert sich über die Zeit. Dies
wird von der Auswerteeinheit 55 detektiert und somit wird die
Manipulation erkannt.
Grundsätzlich können auf diese Weise auch noch so kleine Ma
nipulationen des Trägersignals erkannt werden. Jedoch ist in
der Praxis zur Gewährleistung einer annehmbaren Ansprechzeit
des Zugangsberechtigungskontrollsystems die Zeit, während der
die Auswerteeinheit 55 die Phasenlage überwacht (Beobach
tungszeit), beschränkt. Genauer gesagt bestimmt die Länge der
Beobachtungszeit die Genauigkeit, mit der ein falsches Trä
gersignal erkannt werden kann. Bei einer bewährten Ausfüh
rungsform der Erfindung ist die Auswerteeinheit 55 so ausge
legt, dass eine Manipulation detektiert wird, wenn das Mess
signal am Ausgang des Phasendetektors 54 mindestens einmal
seine Minimal- und Maximalspannung während der Beobachtungs
zeit angenommen hat. Je nach Phasendetektor ist dafür eine
Phasendrehung von mindestens π, vorzugsweise von 2π, erfor
derlich.
Um die Beobachtungszeit bei Wahrung der Genauigkeit zu ver
kürzen, ist es zweckmäßig, dass die an den Phasendetektor 54
angelegten Signale eine möglichst hohe Frequenz haben. Ein
.solcher Empfänger 5' ist in Fig. 4 dargestellt. Dieser ent
spricht weitgehend dem in Fig. 3 dargestellten Empfänger 5,
wobei gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet
sind. Jedoch ist anstelle des Multiplizierers 57, der um den
Faktor M vervielfacht, ein Multiplizierer 57' vorgesehen, der
um den Faktor N . M vervielfacht. Das ausgegebene und an den
Phasendetektor 54 ausgegebenen Signal ist dann
sR,REFN.M = cos(2πNft + ϕ8')
Dadurch kann in dem Zweig für das Trägersignal der Frequenz
teiler 52 entfallen, so dass an den Phasendetektor 54 das
rückgewonnene Trägersignal
sR,TRÄGER = cos(2πNft + ϕ6) ∼ cos(2πNft + ϕ7)
unmittelbar angelegt ist (mit Berücksichtigung von ϕ8 ∼ ϕ6).
Der Phasenvergleich findet in diesem Fall bei der Trägerfre
quenz statt, also bei einer um N höheren Frequenz als bei dem
in Fig. 3 dargestellten Empfänger 5. Der Empfänger 5' benö
tigt beispielweise zur Erkennung eines manipulierten Träger
signals, dessen Frequenz von der des originalen Trägersignals
um 10 Hz abweicht, eine Beobachtungszeit von 100 ms, wenn der
Phasendetektor 54 und die Auswerteeinheit 55 zum Erkennen
einer Phasendrehung von 2π ausgelegt ist, oder 50 ms, wenn
eine Phasendrehung von π zum Erkennen ausreicht.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Empfänger 5, bei dem der Pha
senvergleich bei einer um N niedrigeren Frequenz stattfindet,
ist zum Erreichen derselben Genauigkeit eine Beobachtungszeit
von N . 100 ms bzw. N . 50 ms erforderlich.
In Fig. 4 ist ferner dargestellt, dass sich ein Empfänger 5'
gemäß der Erfindung leicht in ein bestehendes System einfügen
lässt, und zwar ohne dass ein großer zusätzlicher Aufwand
erforderlich wäre. In dem oberen Bereich von Fig. 4 ist ein
herkömmlicher Empfänger 6 vom ASK-Typ dargestellt. Er umfasst
neben der Empfangsantenne 51 ein Oberflächenwellenfilter
(SAW) 61, einen Vorverstärker 62, einen ZF-Mischer 63, einen
ZF-Filter 64 und einen Demodulator 65 mit einem angeschlosse
nen Detektor 66. Dieser herkömmliche Empfänger 6 ist mittels
erster und zweiter Leitungen 58, 59 mit dem erfindungsgemäßen
Empfänger 5' verbunden. Der Ausgang des Vorverstärkers 62 ist
mit dem Eingang der Trägerrückgewinnungsschaltung 52 über die
erste Leitung 58 verbunden. Zum Anlegen des Referenzsignals
ist der Ausgang des Demodulators 65 über die zweite Leitung
59 mit dem Eingang des Multiplizierers 57' verbunden. Der
Empfänger 5 kann also mit lediglich zwei Leitungen 58, 59 an
einen herkömmlichen Empfänger 6 angeschlossen werden. Außer
dem kann hierbei der Empfänger 5' einige Elemente des her
kömmlichen Empfängers 6 mitbenutzen, so dass der für den Emp
fänger 5' erforderliche Zusatzaufwand minimiert ist.
In Fig. 4 sind ferner alternative Arten des Anschlusses des
Empfängers 5 an den herkömmlichen Empfänger 6 dargestellt.
Sie unterscheiden sich hinsichtlich der Anzahl der mitgenutz
ten Elemente des herkömmlichen Empfängers 6 und der Anzahl
zusätzlich erforderlicher Elemente. Bei einem Anschluss mit
der zweiten Leitung 59 sind keine weiteren Elemente außer dem
Empfänger 5' erforderlich. Bei einem Anschluss mittels zwei
ter Leitung 59' ist zusätzlich der Demodulator 56 für das
Referenzsignal erforderlich. Diese Art des Anschlusses ist
insbesondere dann zweckmäßig, wenn der Demodulator 65 nicht
für das Referenzsignal geeignet ist. Bei einem Anschluss mit
tels zweiter Leitung 59" ist außer dem Demodulator 56 ein
zusätzliches ZF-Filter 56' erforderlich. Diese Art des An
schlusses ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Band
breite des ZF-Filters 64 nicht für das Referenzsignal geeig
net ist.
Häufig ist es so, dass der herkömmliche Empfänger bereits
eine Trägerrückgewinnungsschaltung aufweist. Dies ist insbe
sondere bei Empfängern mit kohärenter Demodulation der Fall,
beispielsweise bei PSK-Empfängern. In diesem Fall brauch der
erfindungsgemäße Empfänger 5 keine eigene Trägerrückgewin
nungsschaltung 52 aufzuweisen.
In Fig. 5 ist eine zweite Ausführungsform des Senders 5 aus
Fig. 2 dargestellt. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugs
zeichen versehen. Soweit sie mit den in Fig. 2 dargestellten
übereinstimmen, werden sie nachfolgend nicht mehr erläutert.
Anstelle des Modulators 46 mit dem Wechselschalter 48 weist
der Sender einen I/Q-Modulator auf. Dieser umfasst einen Pha
senschieber 45, zwei Modulatoren 46', 46" und einen Summie
rer 48'. Der Ausgang der PLL-Schaltung 43 spaltet sich in
zwei Äste auf. Der obere Ast ist an einen Eingang des Modula
tors 46' angeschlossen; an dessen zweiten Eingang ist die
Datenquelle angeschlossen. Der Ausgang des Modulators 46' ist
an einen ersten Eingang des Summierers 48' angeschlossen. Der
untere Ast ist an einem Eingang des Phasenschiebers 45 ange
legt. Der Phasenschieber 45 ist für eine Drehung der Phase um
π/2 (90°) ausgebildet. Sein Ausgang ist mit einem Eingang des
Modulators 46" verbunden, an dessen anderen Eingang das von
dem Teiler 47 ausgegebene Referenzsignal angelegt ist. Der
Ausgang des Modulators 46" ist an einen zweiten Eingang des
Summierers 48' angeschlossen. Der Ausgang des Summierers 48'
ist schließlich mit der Sendeantenne 49 verbunden. Mittels
eines solchermaßen gebildeten I/Q-Modulators ist es möglich,
das Nutzsignal und das Referenzsignal parallel auf den Träger
zu modulieren und somit gleichzeitig zu übertragen. Dies wird
erreicht, indem von dem eigentlichen Trägersignal (In-phase)
ein um 90°-phasenverschobener Trägersignal (Quadratur) abge
leitet wird. Auf die beiden Trägersignale können voneinander
unabhängige Signale, nämlich das Nutz- und das Referenzsig
nal, aufmoduliert werden. Zum Abstrahlen werden die beiden
modulierten Trägersignale durch den Summierer 48' zusammenge
führt, so dass nach wie vor nur ein Übertragungskanal benö
tigt wird.
Empfängerseitig ist zur Trennung des In-phase-Trägersignals
von dem Quadratur-Trägersignal eine kohärente Demodulation
erforderlich. Dies bedeutet, dass der Empfänger die Phase des
Trägersignals zurückgewinnen muss. Dies stellt vorliegend
keinen Mehraufwand dar, da eine entsprechende Trägerrückge
winnung 52 ohnehin für den Phasenvergleich durchgeführt wer
den muss.
Die parallele Übertragung von Nutz- und Referenzsignal hat
den Vorteil, dass ein Eingriff in die Übertragungsstrecke
erschwert bis unmöglich gemacht wird. Darüber hinaus hat eine
I/Q-Modulation den weiteren Vorteil, dass sie dem Angreifer
einen Zugriff auf das modulierte Signal, sei es Nutz- oder
Referenzsignal, erschwert, da dazu - wie bereits gesagt -
eine kohärente Demodulation vorgenommen werden muss. Dies ist
wesentlich schwieriger als eine herkömmliche inkohärente De
modulation.
In Fig. 6 ist eine dritte Ausführungsform des Senders 5 aus
Fig. 2 dargestellt. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugs
zeichen versehen. Soweit sie mit den in Fig. 2 dargestellten
übereinstimmen, werden sie nachfolgend nicht mehr erläutert.
Diese Ausführungsform ermöglicht wie bei der in Fig. 5 darge
stellten zweiten Ausführungsform eine parallele Übertragung
von Nutz- und Referenzsignal. Darüber hinaus erschwert sie
Manipulationen weiter dadurch, dass zur Modulation ein
Spread-Spectrum-Verfahren eingesetzt wird.
Anstelle des Modulators 46 mit dem Wechselschalter 48 weist
dieser Sender eine Chip-Takt-Einheit 45', einen PN-
Sequenzgenerator 45", einen Modulator 48 sowie eine Modula
tionseinrichtung 46''' auf. An einen Eingang der Chip-Takt-
Einheit 45' ist der Ausgang des Frequenzteilers 47 angeschlossen.
Der Ausgang der Chip-Takt-Einheit 45' ist mit ei
nem Eingang des PN-Sequenz-Generators 45" verbunden. Damit
wird der zur Erzeugung der PN-Sequenz erforderliche Chip-Takt
aus dem Oszillator 42 gebildet. Der Chip-Takt bildet hier das
Referenzsignal. Häufig liegt der Chip-Takt im Bereich von
einigen 100 kHz und damit unmittelbar in einem zur Verwendung
als Referenzsignal geeigneten Bereich.
Empfängerseitig muss der. Chip-Takt wieder zurückgewonnen wer
den. Zweckmäßigerweise geschieht dies durch ein Korrelations
verfahren; da dieses bei Spread-Spectrum-Modulation ohnehin
zur Rückgewinnung des Nutzsignals erforderlich ist, ist eine
dafür geeignete Schaltung bereits vorhanden. Der für das Re
ferenzsignal erforderliche Mehraufwand ist dadurch - bei ho
her Sicherheit gegen Manipulationen - minimal.
Die Spread-Spectrum-Modulation bietet einen nochmals erhöhten
Schutz gegen Manipulation dadurch, dass ein Angreifer, um das
Referenzsignal erfolgreich Extrahieren zu können, die verwen
dete PN-Sequenz kennen muss.
Das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung sind nicht auf
eines der genannten Modulationsverfahren beschränkt. Es kön
nen auch andere Modulationsverfahren, insbesondere differen
zielle Symbol-Codierung (Differential BiPhase Shift Keying-
DBPSK), verwendet werden. Ebenso können andere dem Fachmann
bekannten Verfahren der digitalen Signalverarbeitung verwen
det werden, insbesondere zur Schätzung der Trägerphase bei
kohärenter Demodulation.
Claims (22)
1. Verfahren zur Sicherung einer Übertragungsstrecke zwi
schen einer Basiseinheit und einer mobilen Schlüsselein
heit eines Zugangskontrollsystems, insbesondere für
Kraftfahrzeuge,
bei dem ein Trägersignal, das mit einem Nutzsignal moduliert wird,
von einer sendenden Einheit an eine empfangende Einheit übertragen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
zusätzlich ein gesondertes Referenzsignal, das eine konstante Phasenlage zum Trägersignal aufweist, übertragen wird,
das Referenzsignal und das Trägersignal hinsichtlich ih rer Phasen verglichen werden und
ein Alarmsignal ausgegeben wird, wenn ein sich über die Zeit ändernder Phasenunterschied detektiert wird.
bei dem ein Trägersignal, das mit einem Nutzsignal moduliert wird,
von einer sendenden Einheit an eine empfangende Einheit übertragen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
zusätzlich ein gesondertes Referenzsignal, das eine konstante Phasenlage zum Trägersignal aufweist, übertragen wird,
das Referenzsignal und das Trägersignal hinsichtlich ih rer Phasen verglichen werden und
ein Alarmsignal ausgegeben wird, wenn ein sich über die Zeit ändernder Phasenunterschied detektiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Referenzsignal auf das Trägersignal moduliert wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Referenzsignal an einer oder mehreren vorbestimmten
zeitlichen Positionen dem Trägersignal hinzugefügt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Nutzsignal und das Referenzsignal parallel übertragen
werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
Referenzsignal mittels einer I/Q-Modulation auf das Trägersignal
moduliert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Referenzsignal mittels eines Spread-Spectrums-
Verfahrens auf das Trägersignal moduliert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Referenzsignal aus einem Chip-Takt der sendenden Ein
heit erzeugt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Taktsignal und das Referenzsignal aus einer gemeinsa
men Quelle erzeugt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Empfänger eine Demodulation mit Trägerrückgewinnung
ausführt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Vergleichen der Phasen die Phasendifferenz gebildet
und auf ihre Konstanz geprüft wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Referenzsignal während einer vorbestimmbaren Beobach
tungszeit erfasst wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beobachtungszeit in Abhängigkeit von einer Sicher
heitsstufe verändert wird.
13. Zugangsberechtigungskontrollsystem, insbesondere für
Kraftfahrzeuge, welches insbesondere das Verfahren nach
einem der vorhergehenden Ansprüche realisiert,
mit einer Basiseinheit (1) und einer mobilen Schlüssel einheit (2),
von denen jede einen Sender (4, 22) und Empfänger (5, 21) zum Übertragen eines Trägersignals aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sender (4) in einer (1) der beiden Einheiten eine Trägersignalquelle (42) sowie einen Referenzsignalerzeu ger zum Erzeugen und Senden eines zum Trägersignal pha senstarren Referenzsignal aufweist,
und der Empfänger (5) einen Phasendetektor (54) und eine Prüfschaltung (55) aufweist, die zum Auswerten der Pha senlage zwischen Trägersignal und Referenzsignal ausge bildet ist.
mit einer Basiseinheit (1) und einer mobilen Schlüssel einheit (2),
von denen jede einen Sender (4, 22) und Empfänger (5, 21) zum Übertragen eines Trägersignals aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sender (4) in einer (1) der beiden Einheiten eine Trägersignalquelle (42) sowie einen Referenzsignalerzeu ger zum Erzeugen und Senden eines zum Trägersignal pha senstarren Referenzsignal aufweist,
und der Empfänger (5) einen Phasendetektor (54) und eine Prüfschaltung (55) aufweist, die zum Auswerten der Pha senlage zwischen Trägersignal und Referenzsignal ausge bildet ist.
14. Zugangsberechtigungskontrollsystem nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Referenzsignalerzeuger als ein Frequenzteiler (47)
ausgebildet ist, an dessen Eingang das Trägersignal ange
schlossen ist.
15. Zugangsberechtigungskontrollsystem nach Anspruch 13 oder
14,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sender (4) eine Modulationseinheit (46) aufweist, die
auf das Trägersignal zu vorbestimmten Zeitpunkten das Re
ferenzsignal aufmoduliert.
16. Zugangsberechtigungskontrollsystem nach einem der Ansprü
che 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Modulationseinheit (46) mehrkanalig ausgebildet ist,
um das Referenzsignal und ein Nutzsignal auf das Träger
signal zu modulieren.
17. Zugangsberechtigungskontrollsystem nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Modulationseinheit (46) als ein In-Phase/Quadratur-
Modulator ausgebildet ist, auf dessen einem Träger das
Nutzsignal und auf dessen anderem Träger das Referenzsig
nal aufmoduliert ist.
18. Zugangsberechtigungskontrollsystem nach einem der Ansprü
che 13 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Modulationseinheit (46) als ein Spread-Spectrum-
Modulator ausgebildet ist.
19. Zugangsberechtigungskontrollsystem nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Referenzsignal dem Takteingang eines PN-
Sequenzgenerators (45") zugeführt ist.
20. Zugangsberechtigungskontrollsystem nach einem der Ansprü
che 13 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Empfänger (5) einen gesonderten Demodulator für das
Referenzsignal (56) aufweist.
21. Zugangsberechtigungskontrollsystem nach einem der Ansprü
che 13 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sender (4) mit dem Referenzsignalerzeuger und der
Empfänger (5) mit dem Phasendetektor in derselben Einheit
angeordnet sind.
22. Zugangsberechtigungskontrollsystem nach einem der Ansprü
che 13 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Schalteinrichtung für die Beobachtungszeit vorgese
hen ist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10032422A DE10032422C1 (de) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | Verfahren und Vorrichtung zur Sicherung einer Übertragungsstrecke zwischen einer Basiseinheit und einer mobilen Schlüsseleinheit |
FR0108604A FR2811495B1 (fr) | 2000-07-04 | 2001-06-29 | Procede et dipositif pour proteger une voie de transmission entre une unite de base et une unite mobile |
US09/897,419 US6469620B2 (en) | 2000-07-04 | 2001-07-03 | Method and apparatus for protecting a transmission path between a base unit and a mobile key unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10032422A DE10032422C1 (de) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | Verfahren und Vorrichtung zur Sicherung einer Übertragungsstrecke zwischen einer Basiseinheit und einer mobilen Schlüsseleinheit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10032422C1 true DE10032422C1 (de) | 2002-01-10 |
Family
ID=7647714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10032422A Expired - Fee Related DE10032422C1 (de) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | Verfahren und Vorrichtung zur Sicherung einer Übertragungsstrecke zwischen einer Basiseinheit und einer mobilen Schlüsseleinheit |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6469620B2 (de) |
DE (1) | DE10032422C1 (de) |
FR (1) | FR2811495B1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10233597A1 (de) * | 2002-07-24 | 2004-02-05 | Brühn, Xenia | Optoakustische Signalgebung vom elektronischen Ausweis oder Transponder als Methode zur Warnung vor illegalen Zugriffsversuchen auf schlüssellos arbeitende Zugangssysteme |
DE102007041867B4 (de) * | 2006-09-12 | 2015-04-30 | Denso Corporation | Drahtloser Fahrzeugsender und drahtloses Fahrzeugsendersystem |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10233122A1 (de) * | 2002-07-20 | 2004-02-05 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Zugangssystem |
US8279740B2 (en) | 2003-01-13 | 2012-10-02 | Intellectual Ventures I Llc | Dynamic transmission protection in the presence of multiple modulation schemes |
FR2857316B1 (fr) * | 2003-07-08 | 2006-08-18 | Siemens Ag | Systeme antivol electronique |
US8107882B2 (en) * | 2003-07-30 | 2012-01-31 | Intellectual Ventures I Llc | Intelligent downstream traffic delivery to multi-protocol stations |
EP2485398A1 (de) * | 2011-02-03 | 2012-08-08 | Delphi Technologies, Inc. | Komfort- und/oder Zugangskontrollsystem |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5844517A (en) * | 1996-02-02 | 1998-12-01 | Trw Inc. | Portable transceiver for keyless vehicle entry system having phase delay |
DE19901364A1 (de) * | 1998-01-19 | 1999-07-22 | Marquardt Gmbh | Schließsystem, insbesondere für Kraftfahrzeug |
DE19832204A1 (de) * | 1998-07-17 | 2000-01-20 | Kostal Leopold Gmbh & Co Kg | Verfahren zum Durchführen einer schlüssellosen Zugangsberechtigungskontrolle bei einem Kraftfahrzeug |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3707651A (en) * | 1971-06-29 | 1972-12-26 | Westinghouse Electric Corp | Frequency shifted modulated carrier protective relaying system with amplitude modulated voice communication |
US4388730A (en) * | 1981-04-06 | 1983-06-14 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Noise detector and data signal receiver for a frequency modulation system |
US4511919A (en) * | 1981-12-01 | 1985-04-16 | Hamlin International Corp. | Method and apparatus for scrambling and descrambling video signals in a multichannel system |
US4538281A (en) * | 1982-05-06 | 1985-08-27 | Rockwell International Corporation | Adaptive acquisition of multiple access codes |
JPS60220635A (ja) * | 1984-04-17 | 1985-11-05 | Clarion Co Ltd | スペクトラム拡散送受信機 |
SE456118B (sv) * | 1985-12-12 | 1988-09-05 | Stiftelsen Inst Mikrovags | Forfarande och anordning for att meta avstand mellan ett forsta och ett andra foremal med signaler av mikrovagsfrekvens |
US5227803A (en) * | 1992-07-22 | 1993-07-13 | Hughes Aircraft Company | Transponder location and tracking system and method |
US5511236A (en) * | 1993-12-07 | 1996-04-23 | National Semiconductor Corporation | Half duplex RF transceiver |
FR2723238B1 (fr) * | 1994-07-27 | 1996-09-13 | Suisse Electronique Microtech | Systeme de communication entre une station de base et un transpondeur passif |
WO2000012848A1 (de) * | 1998-09-01 | 2000-03-09 | Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum durchführen einer schlüssellosen zugangsberechtigungskontrolle sowie schlüssellose zugangsberechtigungskontrolleinrichtung |
-
2000
- 2000-07-04 DE DE10032422A patent/DE10032422C1/de not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-06-29 FR FR0108604A patent/FR2811495B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 2001-07-03 US US09/897,419 patent/US6469620B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5844517A (en) * | 1996-02-02 | 1998-12-01 | Trw Inc. | Portable transceiver for keyless vehicle entry system having phase delay |
DE19901364A1 (de) * | 1998-01-19 | 1999-07-22 | Marquardt Gmbh | Schließsystem, insbesondere für Kraftfahrzeug |
DE19832204A1 (de) * | 1998-07-17 | 2000-01-20 | Kostal Leopold Gmbh & Co Kg | Verfahren zum Durchführen einer schlüssellosen Zugangsberechtigungskontrolle bei einem Kraftfahrzeug |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10233597A1 (de) * | 2002-07-24 | 2004-02-05 | Brühn, Xenia | Optoakustische Signalgebung vom elektronischen Ausweis oder Transponder als Methode zur Warnung vor illegalen Zugriffsversuchen auf schlüssellos arbeitende Zugangssysteme |
DE102007041867B4 (de) * | 2006-09-12 | 2015-04-30 | Denso Corporation | Drahtloser Fahrzeugsender und drahtloses Fahrzeugsendersystem |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20020027500A1 (en) | 2002-03-07 |
US6469620B2 (en) | 2002-10-22 |
FR2811495A1 (fr) | 2002-01-11 |
FR2811495B1 (fr) | 2006-06-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69027830T2 (de) | Synchronisation des Netzwerkzugangs in einem Frequenzsprungkommunikationssystem | |
DE60129186T2 (de) | Vorrichtung sowie System zur Hinderniserkennung | |
DE2122384C3 (de) | System zur Ortung und Identifizierung einer Anzahl erdgebundener, ortsveränderlicher Sender nach dem Laufzeitdifferenzverfahren | |
DE4447230C2 (de) | Modulationsverfahren, Demodulationsverfahren, Modulator und Demodulator sowie Verwendung von Modulator und Demodulator | |
DE3343188A1 (de) | Hochfrequenzhandhabungssystem | |
DE10224284A1 (de) | Nutzungsberechtigungskontrollverfahren | |
DE102017103242A1 (de) | Verfahren für eine Aktivierung mindestens einer Sicherheitsfunktion eines Sicherheitssystems eines Fahrzeuges | |
DE112019001472T5 (de) | Authentisierungssystem | |
DE19957536A1 (de) | Diebstahlschutzsystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Diebstahlschutzsystems | |
DE102014200417B4 (de) | Kommunikationssystem und Kommunikationsvorrichtung | |
EP1346326A1 (de) | Identifikationssystem zum nachweis einer berechtigung für den zugang zu einem objekt oder die benutzung eines objekts, insbesondere eines kraftfahrzeugs | |
DE10345565A1 (de) | Impulsradarvorrichtung | |
DE3888845T2 (de) | Verfahren zur entmodulierung. | |
DE2918269B2 (de) | Diversity-System für die Übertragung eines winkelmodulierten digitalen Signals | |
DE10032422C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Sicherung einer Übertragungsstrecke zwischen einer Basiseinheit und einer mobilen Schlüsseleinheit | |
DE10012113A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Datenübertragung und/oder Abstandsmessung zwischen einer Basiseinheit und einer mobilen Schlüsseleinheit eines Zugangsberechtigungskontrollsystems, insbesondere für Kraftfahrzeuge | |
WO2003052455A1 (de) | Kommunikationssystem mit einem ersten und einem zweiten sendeempfänger und verfahren zu dessen betrieb | |
DE10106736B4 (de) | Verfahren zur Erkennung einer Weiterleitung bei einer bidirektionalen, kontaktlosen Datenübertragung | |
EP3564703A1 (de) | Verfahren zur verbesserung der laufzeit- und/oder phasenmessung | |
DE10155123B4 (de) | Diebstahlschutzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Diebstahlschutzvorrichtung | |
DE102005058041A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Zugangssicherungssystems sowie Zugangssicherungssystem | |
DE10013913B4 (de) | Verfahren und System zur Bestimmung der Entfernung eines Handmoduls von einem Einrichtungsmodul | |
EP3020137B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur schmalbandigen datenübertragung mittels eines dsss-übertragungssystems | |
DE102004042231A1 (de) | Bestimmung der räumlichen Distanz zwischen kommunizierenden Funkpartnern | |
DE102007014997B4 (de) | Redundante Signalübertragung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |