DE102011075434A1 - Method, device and system for determining a confidentiality of a received signal - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Lösung schlägt vor, die Vertraulichkeit eines Empfangssignals anhand eines Qualitätswerts des Empfangssignals zu bestimmen, wobei das Empfangssignal als ungültig erkannt wird, wenn der Qualitätswert oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegt, also "zu gut" ist. Hierdurch können effizient Störsignale oder Störsender erkannt und ggf. verworfen werden. Beispielsweise können Kanaleigenschaften als Parameter für den Qualitätswert in Form eines Fingerabdrucks genutzt werden. Diese Lösung erschwert es einem Störsender erheblich, in einem Kommunikationsnetzwerk aus mehreren Empfängern unentdeckt zu bleiben. Die Erfindung kann beispielsweise in der Kommunikationstechnik, insbesondere bei Funknetzen und/oder Verfahren zur Positionsbestimmung (z.B. GPS-Verfahren) eingesetzt werden.The present solution proposes to determine the confidentiality of a received signal on the basis of a quality value of the received signal, the received signal being recognized as invalid if the quality value is above a predetermined threshold value, that is to say is "too good". This allows interfering signals or jammers to be recognized efficiently and, if necessary, discarded. For example, channel properties can be used as parameters for the quality value in the form of a fingerprint. This solution makes it much more difficult for a jammer to remain undetected in a communication network made up of several receivers. The invention can be used, for example, in communication technology, in particular in radio networks and / or methods for determining position (e.g. GPS methods).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Vertraulichkeit eines Empfangssignals. Ferner wird ein System umfassend mindestens eine derartige Vorrichtung vorgeschlagen. The invention relates to a method and a device for determining a confidentiality of a received signal. Furthermore, a system comprising at least one such device is proposed.

Funksignale werden vielseitig verwendet, beispielsweise zur Datenübertragung oder zur Positionsbestimmung. Eine Funkübertragung hat jedoch nicht wie eine leitungsgebundene Übertragung physikalische Übertragungsleitungen, die entsprechend vor Angriffen oder Manipulationen geschützt werden können. Ein Angreifer kann Funksignale aussenden und so die Funkübertragung stören. Entsprechend werden kryptographische Verfahren zum Schutz der übertragenen Daten eingesetzt, z.B. können die Daten verschlüsselt oder authentifiziert werden. Radio signals are used in many ways, for example for data transmission or for position determination. However, a radio transmission does not have like physical transmission physical transmission lines, which can be protected accordingly against attacks or tampering. An attacker can send out radio signals and thus disrupt the radio transmission. Accordingly, cryptographic methods are used to protect the transmitted data, e.g. the data can be encrypted or authenticated.

Bei einer auf Funksignalen basierenden Positionsbestimmung, z.B. bei einem Satellitennavigationssystem, muss das Funksignal selbst authentisch sein, d.h. es muss sich um das von einem Satelliten ausgestrahlte Originalsignal handeln und darf nicht verzögert oder verfälscht werden. Sonst würden z.B. falsche Laufzeiten und darauf basierend falsche Entfernungen bzw. falsche Positionen ermittelt werden. Daher ist es wichtig, die Integrität des Funksignals zu überprüfen bzw. überprüfen zu können. In a radio signal based position determination, e.g. in a satellite navigation system, the radio signal itself must be authentic, i. it must be the original signal emitted by a satellite and must not be delayed or falsified. Otherwise, e.g. Wrong running times and wrong distances or wrong positions based on this are determined. Therefore, it is important to be able to check or check the integrity of the radio signal.

Zur Integritätsprüfung des Funksignals ist ein sogenannter RF-Fingerabdruck (RF: Radio Frequency = Funkfrequenz) eines Senders bekannt. Dabei erfolgen Identifizierung und/oder Authentisierung des Senders anhand charakteristischer Eigenschaften, z.B. dessen Einschwingverhalten, oder durch eine Ortsbestimmung mittels einer Karte von Sendern. Anhand einer für einen bestimmten Ort charakteristischen Eigenschaft des Funksignals, z.B. einer Signalstärke der Sender, kann der aktuelle Ort bestimmt werden. Der Sender kann dabei Teil einer Basisstation eine Funksystems, z.B. eines Mobilfunksystems, sein. To check the integrity of the radio signal, a so-called RF fingerprint (RF: Radio Frequency) of a transmitter is known. In this case, identification and / or authentication of the transmitter take place on the basis of characteristic properties, e.g. its transient response, or by location by means of a map of transmitters. Based on a characteristic of the radio signal characteristic of a particular location, e.g. a signal strength of the transmitter, the current location can be determined. The transmitter can be part of a base station of a radio system, e.g. a mobile radio system.

Für eine Integritätsüberwachung eines Satellitennavigationsdienstes, z.B. GPS (Globales Positionsbestimmungssystem) oder GALILEO, erfolgt eine Überwachung der Integrität durch Bodenstationen, andere Satelliten oder Flugzeuge mittels einer in dem Empfänger integrierten Integritätsüberwachung (bekannt als "Receiver Autonomous Integrity Monitoring", kurz: RAIM (deutsch: Empfänger-Autonome-Integritätsüberwachung), vergleiche:
http://de.wikipedia.org/wiki/Receiver_Autonomous_Integrity_Monitoring ). Dabei erkennt ein GPS-Empfänger mittels einer Fehlererkennung, wenn von mindestens 5 Satelliten ausgesendete Funksignale inkonsistent sind. Bei mindestens 6 empfangenen Satellitensignalen ist darüber hinaus bestimmbar, welches der Satellitensignale fehlerhaft (inkonsistent) ist. Ein identifiziertes fehlerhaftes Signal kann bei der Positionsbestimmung unberücksichtigt bleiben.
For integrity monitoring of a satellite navigation service, eg GPS (Global Positioning System) or GALILEO, the integrity is monitored by ground stations, other satellites or aircraft by means of integrated in the receiver integrity monitoring (known as "Receiver Autonomous Integrity Monitoring", short: RAIM (German: Receiver Autonomous Integrity Monitoring), compare:
http://de.wikipedia.org/wiki/Receiver_Autonomous_Integrity_Monitoring ). A GPS receiver recognizes this by means of an error detection, if radio signals emitted by at least 5 satellites are inconsistent. In addition, with at least 6 received satellite signals, it is possible to determine which of the satellite signals is erroneous (inconsistent). An identified erroneous signal can be disregarded in the position determination.

Bekannt ist auch eine Positionsbestimmung eines Senders durch einen Beobachtungssatelliten. Der Beobachtungssatellit, der einen Funksender überfliegt, ortet diesen anhand einer gemessenen Dopplerverschiebung des vom Sender ausgesendeten Funksignals. Also known is a position determination of a transmitter by an observation satellite. The observation satellite, which flies over a radio transmitter, locates it by means of a measured Doppler shift of the radio signal emitted by the transmitter.

Ferner ist bekannt, dass Eigenschaften eines Funkübertragungskanals von der Bewegung, Position und Entfernung eines Senders und Empfängers sowie von statistischen, veränderlichen Eigenschaften durch Ionosphäre und Troposphäre abhängen. Diese Eigenschaften verschlechtern die Übertragung; es wird daher versucht, derartige Effekte beim Empfänger auszugleichen, um einen störungsfreien Empfang zu gewährleisten. Diesbezüglich wird nur geprüft, ob der Signalpegel eine geforderte Mindestschwelle einhält, die Dämpfung also nicht zu hoch ist. Eine solche Prüfung ist speziell bei den RAIM-Verfahren bekannt, um ein direktes Sichtverbindungs-Signal (Line-of-Sight-Signal) eines Satelliten mit bekannter Sendeleistung und bekanntem Abstand von einem schwächeren Signal unterscheiden zu können. Furthermore, it is known that characteristics of a radio transmission channel depend on the movement, position and distance of a transmitter and receiver as well as statistical, variable properties due to ionosphere and troposphere. These characteristics worsen the transmission; it is therefore attempted to compensate for such effects at the receiver to ensure trouble-free reception. In this regard, it is only checked whether the signal level complies with a required minimum threshold, ie the attenuation is not too high. Such testing is well known in the RAIM method to distinguish a direct line-of-sight signal from a satellite of known transmit power and known distance from a weaker signal.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine verbesserte Lösung zur Überprüfung einer Authentizität eines Empfangssignals bzw. eines Empfängers anzugeben. The object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned above and in particular to provide an improved solution for checking an authenticity of a received signal or a receiver.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen. This object is achieved according to the features of the independent claims. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Authentizität eines Empfangssignals vorgeschlagen,

  • – bei dem ein Qualitätswert eines Empfangssignals bestimmt wird und
  • – bei dem das Empfangssignal als ungültiges Empfangssignal erkannt wird, wenn der Qualitätswert oberhalb eines Schwellwerts liegt.
To achieve the object, a method for determining an authenticity of a received signal is proposed,
  • - In which a quality value of a received signal is determined and
  • - In which the received signal is recognized as an invalid received signal when the quality value is above a threshold value.

Entsprechend kann das Empfangssignal als korrektes Empfangssignal erkannt werden, wenn der Qualitätswert unterhalb eines Schwellwerts liegt. Accordingly, the received signal can be recognized as a correct received signal if the quality value is below a threshold value.

Beispielsweise erfahren Signale, die eine größere Entfernung zu dem Empfänger zurücklegen, eine stärkere Störung als Signale, die näher an dem Empfänger ausgesendet werden. Durch den Vergleich mit dem Schwellwert kann somit festgestellt werden, ob das Empfangssignal "zu gut" ist, d.h. ob das Empfangssignal z.B. von einer anderen Quelle als der erwarteten korrekten Quelle stammt. For example, signals traveling a greater distance to the receiver experience more interference than signals transmitted closer to the receiver. By comparing with the threshold value it can thus be determined whether the received signal is "too good", ie whether For example, the received signal comes from a source other than the expected correct source.

Bei dem Empfangssignal kann es sich insbesondere um ein drahtlos übertragenes Signal (z.B. ein Funksignal, ein akustisches Signal, ein magnetisch oder elektrostatisch übertragenes Signal), um ein leitungsgebunden übertragenes Signal (z.B. ein elektrisches Signal, ein optisches Signal über einen Lichtwellenleiter) oder um ein mechanisch durch Schwingungen eines Körpers übertragenes Signal handeln. Bei einem Funksignal kann es sich insbesondere um ein Satellitensignal eines geostationären oder eines nicht geostationären Satelliten oder um ein Signal eines stationären oder mobilen terrestrischen Funksenders handeln. The received signal may in particular be a wirelessly transmitted signal (eg a radio signal, an acoustic signal, a magnetically or electrostatically transmitted signal), a line-transmitted signal (eg an electrical signal, an optical signal via an optical waveguide) or a act mechanically transmitted by vibrations of a body signal. A radio signal may in particular be a satellite signal of a geostationary or a non-geostationary satellite or a signal of a stationary or mobile terrestrial radio transmitter.

Vorzugsweise gibt somit der Qualitätswert ein Maß bzw. eine Güte des Empfangssignals an. Wenn das Empfangssignal "zu gut" ist, wird es als ungültig erkannt. Thus, the quality value preferably indicates a measure or a quality of the received signal. If the received signal is "too good", it is detected as invalid.

Hierbei ist es von Vorteil, dass ein als "zu gut" erkanntes Empfangssignal als Hinweis für ein ungültiges Empfangssignal genutzt und somit auf einen Störsender rückgeschlossen werden kann. In this case, it is advantageous that a received signal recognized as "too good" can be used as an indication of an invalid received signal and can thus be deduced from a jamming transmitter.

Beispielsweise kann das Empfangssignal hinsichtlich seiner Güte, z.B. eines Signal-Rausch-Abstands beurteilt werden: Liegt der Qualitätswert oberhalb des Schwellwerts kann auf ein ungültiges Empfangssignal rückgeschlossen werden. For example, the received signal may be considered in terms of its quality, e.g. A signal-to-noise ratio can be assessed: If the quality value is above the threshold value, an invalid received signal can be deduced.

Auch können beliebige Informationen über das Empfangssignal selbst (z.B. Empfangspegel, etc.) oder aus dem Empfangssignal, z.B. in Form von Daten, die mit dem Empfangssignal übertragen wurden, genutzt werden, um den Qualitätswert für den Vergleich mit dem Schwellwert zu bestimmen und/oder um eine zusätzliche Information zu bestimmen anhand derer die Entscheidung getroffen werden kann, ob das Empfangssignal ein gültiges oder ein ungültiges Empfangssignal ist. Also, any information about the received signal itself (e.g., receive levels, etc.) or from the received signal, e.g. in the form of data transmitted with the received signal, in order to determine the quality value for the comparison with the threshold value and / or to determine additional information by means of which the decision can be made as to whether the received signal is a valid one or not is invalid receive signal.

Unter Empfangssignal werden z.B. solche Signale verstanden, die von einem Sender ausgesendet und von einem Empfänger empfangen werden. Weiterhin können auch Signale mehrerer Sender von dem Empfänger empfangen, verarbeitet und/oder analysiert werden. Under received signal, e.g. such signals emitted by a transmitter and received by a receiver. Furthermore, signals from multiple transmitters can also be received, processed and / or analyzed by the receiver.

Hierbei sei angemerkt, dass das Empfangssignal als ungültig erkannt werden kann, wenn es den (vorgegebenen oder vorgebbaren) Schwellwert erreicht oder überschreitet. Der Fall "gleich dem Schwellenwert" kann je nach Definition wahlweise einem der beiden Fälle (d.h. dem Erreichen des Schwellwerts oder dem Nichterreichen des Schwellwerts) zugeordnet sein oder als separater Fall behandelt werden. It should be noted that the received signal can be recognized as invalid if it reaches or exceeds the (predetermined or predefinable) threshold. The case "equal to the threshold" may optionally be assigned to one of the two cases (i.e., reaching the threshold or failing to reach the threshold) or treated as a separate case, depending on the definition.

Eine Weiterbildung ist es, dass ein das Empfangssignal aussendender Sender als unzulässiger Sender erkannt wird, wenn von diesem mindestens ein als ungültig erkanntes Empfangssignal stammt. A further development is that a transmitter emitting the received signal is recognized as an illegal transmitter if at least one received signal recognized as invalid originates from it.

Somit kann mit hoher Sicherheit ein Störsender enttarnt werden, der im Hinblick auf den Qualitätswert ein "zu gutes" Signal bereitstellt. Thus, a jammer can be unmasked with high security, which provides a "too good" signal in terms of the quality value.

Aufgrund des als ungültig erkannten Empfangssignals kann auf einen fehlerhaften, nicht authentisierten oder in betrügerischer Absicht betriebenen Sender rückgeschlossen werden. Beispielsweise kann somit ein derartiger Sender markiert werden, so dass Empfangssignale dieses Senders fortan – z.B. bis zu einer erneuten erfolgreichen Authentifikation dieses Senders – nicht mehr als korrekt eingestuft und z.B. verworfen werden. Due to the detected as invalid reception signal can be drawn back to a faulty, unauthenticated or fraudulently operated transmitter. For example, such a transmitter can thus be marked, so that reception signals of this transmitter from then on - e.g. until a successful successful authentication of this sender - no longer considered correct and e.g. be discarded.

Auch ist es eine Option, dass Übertragungskanäle mehrerer Sender individuell berücksichtigt werden. It is also an option that transmission channels of multiple stations are considered individually.

Dabei können insbesondere auch zulässige Sender vorgegeben werden, deren ausgesendete Signale ausschließlich oder mit unterschiedlicher Priorität berücksichtigt werden dürfen. It is also possible in particular to specify permissible transmitters whose emitted signals may be taken into account exclusively or with different priority.

Eine andere Weiterbildung ist es, dass das als ungültig erkannte Empfangssignal verworfen oder überschrieben wird. Another development is that the detected as invalid received signal is discarded or overwritten.

Das als ungültig erkannte Empfangssignal kann beispielsweise verworfen, nicht verarbeitet, nicht bearbeitet und/oder überschrieben werden. So ist es möglich, bei einem Empfänger lediglich eine Vorauswahl hinsichtlich des Empfangssignals zu treffen und z.B. keine weitere Verarbeitung des Empfangssignals vorzunehmen. Beispielsweise kann nur geprüft werden, ob das Empfangssignal ein korrektes Empfangssignal ist und ggf. als vertrauenswürdig klassifiziert und optional an eine andere Station weiterleitet werden, die dann z.B. die Verarbeitung des Empfangssignals durchführt. The received signal recognized as invalid can be discarded, for example, not processed, not processed and / or overwritten. Thus, it is possible to make only a preselection with respect to the received signal at a receiver and e.g. no further processing of the received signal. For example, it can only be checked whether the received signal is a correct received signal and, if necessary, classified as trustworthy and optionally forwarded to another station, which then is e.g. performs the processing of the received signal.

Eine andere Option ist es, dass der Empfänger eine statistische Analyse vornimmt basierend auf den Empfangssignalen bzw. auf einer Häufigkeit von als korrekt oder ungültig erkannten Empfangssignalen. Beispielsweise können die Empfangssignale anschließend zumindest teilweise, z.B. die als ungültig erkannten Empfangssignale, verworfen werden. Another option is for the receiver to make a statistical analysis based on the received signals or on a frequency of received signals recognized as correct or invalid. For example, the received signals may then be at least partially, e.g. the detected as invalid detection signals are discarded.

Ein als korrekt erkanntes Empfangssignal kann weiter verarbeitet werden. Beispielsweise ist es möglich, ein solches Empfangssignal zu speichern oder darin enthaltene Signale oder Daten zu dekodieren. A received signal recognized as correct can be further processed. For example, it is possible to store such a received signal or to decode signals or data contained therein.

Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass der Qualitätswert anhand eines Fingerabdrucks bestimmt wird. In particular, it is a development that the quality value is determined on the basis of a fingerprint.

Bei dem Fingerabdruck handelt es sich um mindestens eine Eigenschaft des Empfangssignals. Der Fingerabdruck kann insbesondere mehrere Werte aufweisen, die das Empfangssignal charakterisieren oder z.B. für eine bestimmte Zeitdauer dem Empfangssignal zugeordnet werden/wurden. The fingerprint is at least one property of the received signal. In particular, the fingerprint may have a plurality of values characterizing the received signal or e.g. be / were assigned to the received signal for a certain period of time.

So ist es eine Weiterbildung, dass der Fingerabdruck mindestens eine Kanaleigenschaft eines Übertragungskanals des Empfangssignals umfasst. Thus, it is a development that the fingerprint comprises at least one channel property of a transmission channel of the received signal.

Entsprechend ist es eine Weiterbildung, dass der Fingerabdruck mindestens einen der folgenden Parameter umfasst oder auf einem der folgenden Effekte basiert:

  • – eine Dopplerverschiebung;
  • – eine Phasendrehung;
  • – eine Polarisation;
  • – eine Dämpfung;
  • – ein Rauschen.
Accordingly, it is a further development that the fingerprint comprises at least one of the following parameters or is based on one of the following effects:
  • - a Doppler shift;
  • A phase rotation;
  • - a polarization;
  • - a damping;
  • - a noise.

Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung umfasst der Fingerabdruck pro Parameter

  • – mindestens einen Momentanwert,
  • – mindestens eine abgeleitete Größe,
  • – mindestens eine statistische Größe und/oder
  • – mindestens einen zeitlichen Verlauf.
As part of an additional training, the fingerprint includes per parameter
  • - at least one instantaneous value,
  • At least one derived variable,
  • - at least one statistical variable and / or
  • - at least one time course.

Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass ein Ähnlichkeitsmaß bestimmt wird anhand eines Vergleichs des Fingerabdrucks mit mindestens einem Referenzwert. A next development is that a similarity measure is determined based on a comparison of the fingerprint with at least one reference value.

Eine Ausgestaltung ist es, dass das Empfangssignal als ungültiges Empfangssignal erkannt wird, wenn das Ähnlichkeitsmaß eine vorgegebene Mindestabweichung aufweist. One embodiment is that the received signal is recognized as an invalid received signal if the similarity measure has a predetermined minimum deviation.

Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass das Ähnlichkeitsmaß einem Vertrauenswert zugeordnet wird, anhand dessen bestimmt wird, ob und ggf. mit welcher Sicherheit das Empfangssignal ein gültiges oder ein ungültiges Empfangssignal ist. An alternative embodiment is that the similarity measure is assigned to a trust value, by means of which it is determined whether and, if so, with what certainty the received signal is a valid or an invalid received signal.

Z.B. kann der Wert des Ähnlichkeitsmaßes dem Vertrauenswert zugeordnet werden, so dass anhand des Vertrauenswerts ermittelt werden kann, ob das Empfangssignal das erwartete Empfangssignal ist und/oder ob das Empfangssignal von dem angenommenen Sender stammt. Entsprechend kann der Vertrauenswert ein binärer Wert, realisiert z.B. mittels einer Marke (Flag) sein, der angibt ob das Empfangssignal vertrauenswürdig ist oder nicht. Alternativ kann der Vertrauenswert ein mehrstufiger Wert sein, z.B. {hoch, mittel, gering}, {0..255}, etc. Abhängig von dem Vertrauenswert kann die weitere Verarbeitung des Signals durchgeführt werden: Ein Signal wird beispielsweise verworfen bzw. als weniger vertrauenswürdig betrachtet, wenn es "zu gut" ist. For example, the value of the similarity measure can be assigned to the confidence value, so that it can be determined on the basis of the confidence value whether the received signal is the expected received signal and / or whether the received signal originates from the accepted transmitter. Accordingly, the confidence value may be a binary value realized e.g. by means of a flag indicating whether the received signal is trustworthy or not. Alternatively, the confidence value may be a multi-level value, e.g. {high, medium, low}, {0..255}, etc. Depending on the confidence value, further processing of the signal may be performed: for example, a signal is rejected or deemed less trustworthy if it is "too good".

Insbesondere kann der Vertrauenswert oder eine damit assoziierte Größe, Metrik oder Darstellung ausgegeben oder angezeigt werden. Damit ist es möglich, einem Benutzer ein Maß für die Verlässlichkeit oder z.B. Fälschungssicherheit des Empfangssignals anzugeben. In particular, the trusted value or an associated size, metric or representation may be output or displayed. It is thus possible to give a user a measure of reliability or e.g. Specify anti-counterfeiting security of the received signal.

Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass der Referenzwert mindestens eine zu erwartende Kanaleigenschaft umfasst. A next embodiment is that the reference value comprises at least one expected channel property.

Auch ist es eine Ausgestaltung, dass der Referenzwert bestimmt wird

  • – basierend auf mindestens einem fest gespeicherten Referenzwert, der insbesondere statisch oder anhand eines Vorhersagemodells zeit- und/oder ortsabhängig bestimmt wird oder wurde;
  • – basierend auf mindestens einem Wert eines Online-Dienstes;
  • – basierend auf mindestens einem zuvor als gültig erkannten Empfangssignal.
It is also an embodiment that the reference value is determined
  • Based on at least one fixed reference value, which is or was determined to be time-dependent and / or location-dependent in particular statically or on the basis of a predictive model;
  • - based on at least one value of an online service;
  • - Based on at least one previously recognized as received signal.

Dabei kann eine Position und/oder eine Bewegungsgeschwindigkeit des Senders und/oder des Empfängers berücksichtigt werden, um einen davon abhängigen Referenzwert zu bestimmen. Weiterhin kann die aktuelle Uhrzeit, Tageszeit, Jahreszeit etc. berücksichtigt werden, um einen davon abhängigen Referenzwert zu bestimmen. In this case, a position and / or a movement speed of the transmitter and / or the receiver can be taken into account in order to determine a reference value dependent thereon. Furthermore, the current time, time of day, season, etc. can be taken into account in order to determine a dependent reference value.

Eine Weiterbildung besteht darin, dass das Empfangssignal als gültig erkannt wird, wenn der Qualitätswert in einem vorgegebenen Bereich liegt. A development consists in the fact that the received signal is recognized as valid if the quality value lies within a predetermined range.

Beispielsweise werden also nur solche Empfangssignale als gültig erkannt oder detektiert und ggf. entsprechend weiterverarbeitet, deren Qualitätswert in einem vorgegebenen Bereich liegt, das also z.B. im Vergleich zu mindestens einem Qualitätswert mindestens eines vorherigen Empfangssignals nur um einen vorgegebenen Bereich abweichen darf. For example, therefore, only those received signals are recognized as valid or detected and optionally further processed accordingly whose quality value is within a predetermined range, that is, e.g. compared to at least one quality value of at least one previous received signal may differ only by a predetermined range.

Zur Lösung der Aufgabe wird außerdem eine Vorrichtung vorgeschlagen zur Bestimmung und/oder Überprüfung einer Authentizität eines Empfangssignals mit einer Verarbeitungseinheit, die derart eingerichtet ist, dass

  • – ein Qualitätswert eines Empfangssignals bestimmbar ist und
  • – das Empfangssignal als ungültiges Empfangssignal erkennbar ist, wenn der Qualitätswert oberhalb eines Schwellwerts liegt.
To solve the problem, a device is also proposed for determining and / or checking an authenticity of a received signal with a processing unit which is set up such that
  • - A quality value of a received signal can be determined and
  • - The received signal is recognizable as an invalid received signal when the quality value is above a threshold value.

Die Verarbeitungseinheit kann insbesondere eine Prozessoreinheit und/oder eine zumindest teilweise fest verdrahtete oder logische Schaltungsanordnung sein, die beispielsweise derart eingerichtet ist, dass das Verfahren wie hierin beschrieben durchführbar ist. Besagte Verarbeitungseinheit kann jede Art von Prozessor oder Rechner oder Computer mit entsprechend notwendiger Peripherie (Speicher, Input/Output-Schnittstellen, Ein-Ausgabe-Geräte, etc.) sein oder umfassen. The processing unit can in particular be a processor unit and / or an at least partially hardwired or logic circuitry arranged, for example, such that the method is practicable as described herein. Said processing unit may be or include any type of processor or computer or computer with correspondingly necessary peripherals (memory, input / output interfaces, input / output devices, etc.).

Die vorstehenden Erläuterungen betreffend das Verfahren gelten für die Vorrichtung entsprechend. Die Vorrichtung kann in einer Komponente oder verteilt in mehreren Komponenten ausgeführt sein. Insbesondere kann auch ein Teil der Vorrichtung über eine Netzwerkschnittstelle (z.B. das Internet) angebunden sein. The above explanations regarding the method apply to the device accordingly. The device may be implemented in one component or distributed in several components. In particular, a portion of the device may also be connected via a network interface (e.g., the Internet).

Insbesondere kann es sich bei der Vorrichtung um eine Station, vorzugsweise mit einem Sender und/oder einem Empfänger handeln. Die Station kann eine Mobilfunkstation oder eine Festnetzstation sein. Insbesondere kann die Station Teil eines Funknetzwerks und/oder eines leitungsbasierten Netzwerks sein. In particular, the device may be a station, preferably with a transmitter and / or a receiver. The station may be a mobile station or a landline station. In particular, the station may be part of a radio network and / or a circuit-based network.

Hierbei ist es eine Ausgestaltung, dass die Verarbeitungseinrichtung zum Verwerfen des Empfangssignals eingerichtet ist, wenn das Empfangssignal als ungültiges Empfangssignal erkannt wurde. Auch ist es möglich, dass anhand der Verarbeitungseinrichtung eine Verarbeitung des Empfangssignals erfolgt, wenn das Empfangssignal als ungültiges Empfangssignal erkannt wurde. In this case, it is an embodiment that the processing device is set up to reject the received signal if the received signal was recognized as an invalid received signal. It is also possible for the processing device to process the received signal if the received signal was recognized as an invalid received signal.

Die vorstehende Aufgabe wird auch gelöst mittels eines Systems, insbesondere eines Funksystems umfassend mindestens eine der hierin beschriebenen Vorrichtungen bzw. Stationen. The above object is also achieved by means of a system, in particular a radio system comprising at least one of the devices or stations described herein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert. Embodiments of the invention are illustrated and explained below with reference to the drawings.

Es zeigen: Show it:

1 schematisch Komponenten eines Szenarios mit einer Vielzahl von sendenden Stationen, Störquellen und einer empfangenden Station, 1 schematically components of a scenario with a plurality of transmitting stations, sources of interference and a receiving station,

2 schematisch Komponenten eines Empfängers einer solchen empfangenden Station und 2 schematically components of a receiver of such a receiving station and

3 ein Ablaufdiagramm für einen Verfahrensablauf zur Prüfung eines Vertrauenswertes eines Empfangssignals. 3 a flowchart for a procedure for checking a confidence value of a received signal.

Eigenschaften eines Funkübertragungskanals hängen beispielsweise von der Bewegung, Position und Entfernung eines Senders und Empfängers sowie von statistischen, veränderlichen Eigenschaften aus Ionosphäre und Troposphäre ab. Properties of a radio transmission channel depend, for example, on the movement, position and distance of a transmitter and receiver as well as statistical, variable properties of ionosphere and troposphere.

Beispielsweise können Übertragungskanaleigenschaften (auch bezeichnet als Kanaleigenschaften) gemessen werden, um einen Fingerabdruck eines Funkkanals "Radio Channel Fingerprint" zu erhalten. Ein solcher Fingerabdruck des Funkkanals kann mit einem Referenzwert bzw. mit mindestens einer erwarteten Kanaleigenschaft verglichen werden. Ein solcher Vergleich bestimmt ein Ähnlichkeitsmaß, das die Übereinstimmung zwischen dem Fingerabdruck und dem Referenzwert angibt. Bei hinreichender Ähnlichkeit, also wenn das Ähnlichkeitsmaß einen vorgegebenen Schwellwert für die Ähnlichkeit erreicht oder überschreitet, kann das Empfangssignal als korrekt erkannt akzeptiert werden. Abhängig von der Ähnlichkeit kann dem Signal ein Vertrauenswert zugeordnet werden. For example, transmission channel characteristics (also referred to as channel characteristics) can be measured to obtain a fingerprint of a Radio Channel Fingerprint radio channel. Such a fingerprint of the radio channel can be compared with a reference value or with at least one expected channel property. Such a comparison determines a similarity measure indicating the match between the fingerprint and the reference value. With sufficient similarity, that is, when the similarity measure reaches or exceeds a predetermined threshold for similarity, the received signal can be accepted as correctly recognized. Depending on the similarity, a confidence value can be assigned to the signal.

Die Kanaleigenschaften werden in diesem Fall nicht als auszugleichende Störung behandelt, sondern das Empfangssignal soll auf eine erwartetet Art gestört sein, um als gültiges Signal erkannt zu werden. Wenn das Empfangssignal also einen vorgegebenen Qualitätswert überschreitet wird es als ungültig erkannt. In this case, the channel properties are not treated as an interference to be compensated, but the received signal should be disturbed in an expected manner in order to be recognized as a valid signal. If the received signal thus exceeds a predetermined quality value, it is recognized as invalid.

Die Kanaleigenschaften können beispielsweise mindestens einen der folgenden Parameter umfassen:

  • – eine Dopplerverschiebung, z.B. ein Verlauf einer Dopplerverschiebung beim Überfliegen eines Satelliten mit einer bekannter Position);
  • – eine Phasendrehung (bedingt z.B. durch die Ionosphäre bzw. die Troposphäre);
  • – eine Polarisation;
  • – eine Dämpfung;
  • – ein Rauschen.
For example, the channel properties may include at least one of the following parameters:
  • A Doppler shift, eg a course of a Doppler shift while flying over a satellite with a known position);
  • - A phase rotation (due, for example, by the ionosphere or the troposphere);
  • - a polarization;
  • - a damping;
  • - a noise.

Bei allen diesen Parametern kann

  • – ein Momentanwert,
  • – eine abgeleitete statistische Größen (z.B. eine direkt oder nach einer Signalverarbeitung, z.B. durch ein Filter, bestimmbare Größe) und/oder
  • – ein zeitlicher Verlauf
bestimmt bzw. analysiert werden. For all these parameters can
  • An instantaneous value,
  • A derived statistical quantities (eg a variable which can be determined directly or after signal processing, eg by a filter) and / or
  • - a time course
be determined or analyzed.

Daraus können Merkmale oder Kriterien extrahiert werden, wobei mindestens eines der Kriterien den Fingerabdruck darstellen kann. Der Fingerabdruck kann mit einem erwarteten Referenzwert, z.B. einem Referenz-Fingerabdruck verglichen und somit ein Ähnlichkeitsmaß bestimmt werden. Somit wird auch geprüft, ob die erwarteten Verschlechterungen des Kanals tatsächlich vorhanden sind. From this, features or criteria can be extracted, wherein at least one of the criteria can represent the fingerprint. The fingerprint may be associated with an expected reference value, e.g. a reference fingerprint and thus a similarity measure are determined. Thus, it is also checked whether the expected degradations of the channel actually exist.

Der Wert des Ähnlichkeitsmaßes kann einem Vertrauenswert zugeordnet werden, also einem Wert, der angibt, ob das Empfangssignal das erwartete Empfangssignal ist und/oder ob das Empfangssignal von dem angenommenen Sender stammt. Entsprechend kann der Vertrauenswert ein binärer Wert, realisiert z.B. mittels einer Marke (Flag), sein, der angibt ob das Empfangssignal vertrauenswürdig ist oder nicht. Alternativ kann der Vertrauenswert ein mehrstufiger Wert sein, z.B. {hoch, mittel, gering}, {0..255}, eine Fließkommazahl im Wertebereich von –1 bis +1 oder im Wertebereich von 0 bis +1, etc. Abhängig von dem Vertrauenswert kann die weitere Verarbeitung des Signals durchgeführt werden: Ein Signal wird beispielsweise verworfen bzw. als weniger vertrauenswürdig betrachtet, wenn es "zu gut" ist. The value of the measure of similarity can be assigned to a trusted value, ie one Value indicating whether the received signal is the expected received signal and / or whether the received signal originates from the accepted transmitter. Accordingly, the confidence value may be a binary value realized by, for example, a flag indicating whether the received signal is trustworthy or not. Alternatively, the confidence value may be a multi-level value, eg, {high, medium, low}, {0..255}, a floating-point number in the value range of -1 to +1 or in the value range of 0 to +1, etc. depending on the confidence value For example, a signal may be discarded or considered less trustworthy if it is "too good".

Die Referenz-Information kann auf unterschiedliche Art bereitgestellt werden:

  • – fest gespeichert (statisch oder anhand eines Vorhersagemodells zeit- und/oder ortsabhängig bestimmt);
  • – von einem Online-Dienst (z.B. einem Web-Service) über ein Datennetzwerk abfragbar (z.B. ein Online Funkwetter-Dienst);
  • – ermittelt durch bekannte Sendesignale (z.B. bei Signalen von zwei nahen Sendern könnten diese ähnliche Fingerabdrücke aufweisen).
The reference information can be provided in different ways:
  • - permanently stored (static or determined based on a predictive model time and / or location-dependent);
  • - Can be queried by an online service (eg a web service) via a data network (eg an online wireless weather service);
  • - Detected by known transmit signals (eg for signals from two nearby stations they could have similar fingerprints).

Bei den erwähnten Sendesignalen kann es sich um Signale mehrerer Satelliten oder um mehrere Signale eines Satelliten handeln. Insbesondere wenn Signale mittels eines anderen Verfahrens (z.B. ein kryptographisches Verfahren, bei dem eine Überwachung einer Integrität mittels Überwachungsstationen erfolgt) geschützt sind, können aus diesen Signalen (vertrauenswürdige) Referenz-Fingerabdrücke abgeleitet werden für die aktuellen Kanaleigenschaften. Ein zweites Funksignal, das nicht entsprechend kryptographisch geschützt ist, kann dann anhand der hier vorgestellten Lösung überprüft werden, d.h. es kann festgestellt werden, ob der Fingerabdruck des zweiten Funksignals dem Referenz-Fingerabdruck hinreichend ähnlich ist (z.B. indem das Ähnlichkeitsmaß eine vorgegebene Abweichung nicht überschreitet). The transmission signals mentioned may be signals from multiple satellites or multiple signals from a satellite. In particular, when signals are protected by another method (e.g., a cryptographic method of monitoring integrity using monitoring stations), these signals can derive (trusted) reference fingerprints for the current channel characteristics. A second radio signal that is not suitably cryptographically protected can then be checked by the solution presented here, i. it can be determined whether the fingerprint of the second radio signal is sufficiently similar to the reference fingerprint (e.g., the similarity measure does not exceed a predetermined deviation).

Unter Funkwetter werden allgemein Ausbreitungsbedingungen für eine Funkkommunikation verstanden. Das Funkwetter ist z.B. frequenzabhängig und/oder ortsabhängig und unterliegt zahlreichen Einflüssen, z.B. Tageszeit, Jahreszeit, Sonnenfleckenzyklus. Radio weather is generally understood to mean propagation conditions for radio communication. The radio weather is e.g. frequency-dependent and / or location-dependent and is subject to numerous influences, e.g. Daytime, season, sunspot cycle.

Der Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass ein Störsignal bzw. ein ungültiges Signal, das von einem ungültigen Sender (auch bezeichnet als Störsender oder Jammer) stammt, mit hoher Wahrscheinlichkeit erkannt werden kann. So überträgt der Störsender sein Störsignal über andere Übertragungswege als der richtige (originale) Sender. Damit verbunden ergeben sich andere Kanaleigenschaften und andere Fingerabdrücke, die gerade in einem größeren von dem Störsender abgedeckten Gebiet mit hoher Wahrscheinlichkeit als ungültig erkannt werden können. The advantage of this approach is that a spurious or invalid signal originating from an invalid transmitter (also referred to as a jammer or jammer) can be detected with high probability. So the jammer transmits its interference signal over other transmission paths than the correct (original) transmitter. Associated with this, other channel characteristics and other fingerprints emerge that are likely to be invalidated even in a larger area covered by the jammer.

Falls sich der Störsender somit an einem anderen Ort befindet als der Sender, der gestört werden soll (Originalsender), werden mit hoher Wahrscheinlichkeit unterschiedliche Fingerabdrücke zu einer Erkennung des Störsenders als ungültigem Sender führen. Dies gilt insbesondere, wenn sich der Originalsender an einem exponierten Standort befindet, z.B. auf einem Berg oder in einer Umlaufbahn. Bei mehreren Beobachtungsstationen zur Beobachtung eines Satellitensignals kann insbesondere die Dopplerverschiebung und deren Verlauf anhand des Störsenders kaum so nachgebildet werden, dass sie dem Verlauf des Originalsignals an unterschiedlichen, räumlich entfernten Messpunkten genügt. Thus, if the jammer is located elsewhere than the transmitter to be disturbed (original transmitter), it is very likely that different fingerprints will result in the jammer being detected as an invalid transmitter. This is especially true if the original transmitter is in an exposed location, e.g. on a mountain or in orbit. In particular, with several observation stations for observing a satellite signal, the Doppler shift and its course on the jammer can hardly be reproduced in such a way that it satisfies the course of the original signal at different, spatially remote measuring points.

1 zeigt eine Umgebung mit einem hügeligen Gelände 101, wobei auf einem Berg ein Sender 108 und im Tal ein Empfänger 102 angeordnet ist. Weiterhin sind als Sender Satelliten 105, 106 und 107 über dem Gelände 101 dargestellt. Auch zeigt 1 einen Störsender 104 im Tal in der Nähe des Empfängers 102 und einen Störsender 103, der als ein Satellit oder eine sonstige fliegende Einheit ausgestaltet ist. 1 shows an environment with a hilly terrain 101 , where on a mountain a transmitter 108 and in the valley a receiver 102 is arranged. Furthermore, as a transmitter satellites 105 . 106 and 107 over the terrain 101 shown. Also shows 1 a jammer 104 in the valley near the receiver 102 and a jammer 103 which is designed as a satellite or other flying unit.

Ohne die beiden Störsender 103 und 104 senden die Sender 108, 105 bis 107 Funksignale aus, die von dem Empfänger 102 empfangen und dekodiert werden. Without the two jammers 103 and 104 send the channels 108 . 105 to 107 Radio signals coming from the receiver 102 be received and decoded.

Die beiden Störsender 103 und 104 in 1 senden jeweils ein Störsignal, z.B. ein zusätzliches Signal auf einer anderen Frequenz bzw. auf einem anderen (zusätzlichen) Kanal oder ein Signal, das ein Signal eines der Sender 108, 105 bis 107 überdeckt. The two jammers 103 and 104 in 1 in each case send an interference signal, for example an additional signal on another frequency or on another (additional) channel or a signal which is a signal of one of the transmitters 108 . 105 to 107 covered.

Der Empfänger 102 analysiert die Charakteristika der Empfangssignale, um Originalsignale von Störsignalen bzw. vorgetäuschten Signalen unterscheiden zu können. The recipient 102 analyzes the characteristics of the received signals in order to be able to distinguish between original signals and interfering signals or simulated signals.

2 zeigt einen prinzipiellen Aufbau des Empfängers 102. Ein Empfangssignal 208 wird durch eine Antenne 201 empfangen und mittels einer Hochfrequenz-Verarbeitungseinheit 202 (umfassend z.B. Filter und Verstärker) aufbereitet. In einer Frequenzumsetzung 203 wird das Signal durch Mischen (Multiplizieren) mit einem von einem Oszillator 204 bereitgestellten Signal und durch Filtern auf eine niedrigere Zwischenfrequenz umgesetzt. Anschließend wird das Signal durch einen Analog/Digital-Wandler 205 in ein Digitalsignal umgewandelt (ggf. aufgespalten in zwei Teilsignale, die mit einem um 90° phasenverschobenen Signal beaufschlagt sind, die sogenannte In-Phase-Komponente I und die Quadraturkomponente Q). Darauf erfolgt eine digitale Signalverarbeitung in einer Komponente 206 (typischerweise ausgeführt als ein integrierter Schaltkreis (z.B. ein Field Programmable Gate Array (FPGA), ein anwendungsspezifische integrierte Schaltung (engl.: application-specific integrated circuit, ASIC) oder ein digitaler Signalprozessor (DSP)), in dem das Signal dekodiert wird (umfassend z.B. eine digitale Filterung, Kanal-Equalization, Korrelation, Demodulation, Fehlerkorrektur). Das dekodierte Signal wird an einen Prozessor 209 weitergeleitet, der die dekodierten Daten verarbeitet. Beispielsweise kann der Prozessor 209 eine Bestimmung von Position, Zeit, Geschwindigkeit bei einem Satellitennavigationssystem-Empfänger oder eine Bearbeitung von Steuerkommandos oder Nutzdaten durchführen. Die Ergebnisse der Verarbeitung des Prozessors 209 werden auf einer Anzeige 207 dargestellt. Ergänzend können Bedienelemente vorgesehen sein. 2 shows a basic structure of the receiver 102 , A received signal 208 is through an antenna 201 received and by means of a high-frequency processing unit 202 (including eg filter and amplifier) prepared. In a frequency conversion 203 The signal is converted by mixing (multiplying) with one from an oscillator 204 provided signal and filtered by filtering to a lower intermediate frequency. Subsequently, the signal is passed through an analogue to digital converter 205 converted into a digital signal (possibly split into two sub-signals, which are acted upon by a signal phase-shifted by 90 °, the so-called in-phase component I and the quadrature component Q). This is followed by a digital Signal processing in a component 206 (typically embodied as an integrated circuit (eg, a Field Programmable Gate Array (FPGA), an application-specific integrated circuit (ASIC) or a digital signal processor (DSP)) in which the signal is decoded ( including eg digital filtering, channel equalization, correlation, demodulation, error correction) The decoded signal is sent to a processor 209 forwarded, which processes the decoded data. For example, the processor 209 perform a determination of position, time, speed in a satellite navigation system receiver or processing of control commands or payload. The results of processing the processor 209 be on a display 207 shown. In addition, controls can be provided.

Die hier vorgeschlagene Lösung kann beispielsweise (zumindest teilweise) in der Komponente 206 implementiert sein. Dem Prozessor 209 kann von der Komponente 206 z.B. ein Signal bereitgestellt werden, das den Vertrauenswert des Empfangssignals angibt oder umfasst. Der Prozessor 209 kann Referenzdaten (Übertragungskanal-Fingerprint) speichern und der Komponente 206 bereitstellen. In einer anderen Variante extrahiert die Komponente 206 eine Übertragungskanal-Fingerprint-Information und stellt sie dem Prozessor 209 bereit. Die Prüfung eines extrahierten Übertragungskanal-Fingerprints kann bei der hier vorgeschlagene Lösung dann in dem Prozessor 209 realisiert sein. The solution proposed here may, for example, (at least in part) in the component 206 be implemented. The processor 209 can from the component 206 For example, a signal can be provided which indicates or comprises the confidence value of the received signal. The processor 209 can store reference data (transmission channel fingerprint) and the component 206 provide. In another variant, the component extracts 206 a transmission channel fingerprint information and presents it to the processor 209 ready. The examination of an extracted transmission channel fingerprint can then be done in the processor in the solution proposed here 209 be realized.

3 zeigt ein schematisches Flussdiagramm mit Schritten eines Verfahrens zur Bestimmung einer Authentizität eines Empfangssignals. 3 shows a schematic flow diagram with steps of a method for determining an authenticity of a received signal.

In einem Schritt 301 wird ein Signal empfangen und in einem Schritt 302 wird ein Fingerabdruck des Empfangssignals bestimmt. Hierzu können kanalabhängige oder übertragungsabhängige Eigenschaften und/oder Parameter des Empfangssignals bestimmt werden. In einem Schritt 303 wird ein Ähnlichkeitsmaß bestimmt durch Vergleich des Fingerabdrucks mit einem (z.B. vorgegebenen) Referenz-Fingerabdruck. In einem Schritt 304 wird ein Vergleich durchgeführt, ob das ermittelte Ähnlichkeitsmaß einen vorgegebenen Schwellwert (erreicht oder) überschreitet. Ist dies der Fall, d.h. weist das Empfangssignal die erwarteten Störungen auf, so wird zu einem Schritt 306 verzweigt, das Empfangssignal wird dekodiert und in einem nachfolgenden Schritt 307 wird das dekodierte Empfangssignal verarbeitet oder bearbeitet. In one step 301 a signal is received and in one step 302 a fingerprint of the received signal is determined. For this purpose, channel-dependent or transmission-dependent properties and / or parameters of the received signal can be determined. In one step 303 For example, a similarity measure is determined by comparing the fingerprint with a (eg predetermined) reference fingerprint. In one step 304 a comparison is made as to whether the determined similarity measure exceeds (reaches or exceeds) a predetermined threshold. If this is the case, ie if the received signal has the expected interference, then it becomes a step 306 branches, the received signal is decoded and in a subsequent step 307 the decoded received signal is processed or processed.

Wird in dem Abfrageschritt 304 festgestellt, dass die Bedingung nicht erfüllt ist, also das Ähnlichkeitsmaß anzeigt, dass der ermittelte Fingerabdruck des Empfangssignals und der Referenz-Fingerabdruck nicht hinreichend übereinstimmen, so wird zu einem Schritt 305 verzweigt und das Empfangssignal wird verworfen. In diesem Fall ist also der Fingerabdruck des Empfangssignals mehr als um den zulässigen Schwellwert schlechter oder besser als der Referenz-Fingerabdruck und ist von daher als ungültig klassifiziert. Im vorliegenden Beispiel wird das als ungültig eingestufte Empfangssignal verworfen, alternativ sind eine andere Art der oder auch keine Verarbeitung möglich. Will in the query step 304 If it is determined that the condition is not met, ie the similarity measure indicates that the determined fingerprint of the received signal and the reference fingerprint do not match sufficiently, then it becomes a step 305 branches and the received signal is discarded. In this case, therefore, the fingerprint of the received signal is worse than or better than the reference fingerprint more than the allowable threshold value and is therefore classified as invalid. In the present example, the received signal classified as invalid is discarded, alternatively another type of processing or no processing is possible.

Eine Alternative zu der in 3 gezeigten Variante besteht darin, dass das Empfangssignal nicht in Abhängigkeit von dem in Schritt 303 ermittelten Ähnlichkeitsmaß weiter verarbeitet (oder ggf. verworfen) wird, sondern es kann (ggf. auch zusätzlich) ein Vertrauenswert bestimmt werden. Dieser kann z.B. einem Benutzer angezeigt werden, um ihn zu informieren, ob das Empfangssignal ein plausibles gültiges Signal ist. An alternative to the in 3 variant shown is that the received signal is not dependent on the in step 303 the similarity measure determined is further processed (or possibly discarded), but it can (if necessary also in addition) a confidence value be determined. This can be displayed to a user, for example, in order to inform him whether the received signal is a valid, plausible signal.

Eine andere Variante besteht darin, dass der Empfänger mehrere Signale parallel (z.B. bei einem Satellitennavigationssystem) empfängt. Vorzugsweise werden nur diejenigen Empfangssignale bearbeitet, deren Ähnlichkeitsmaß den vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Auch ist es möglich, dass diejenigen Signale mit dem höchsten Ähnlichkeitsmaß weiterverarbeitet, z.B. dekodiert, werden, um einen Referenzwert z.B. für die Position und Uhrzeit zu ermitteln. Die weiteren Signale mit einem niedrigeren Ähnlichkeitsmaß werden daraufhin nur bearbeitet, wenn sie konsistent (d.h. innerhalb eines zulässigen Bereichs) mit der bereits ermittelten Position und Uhrzeit sind. Another variant is that the receiver receives several signals in parallel (e.g., in a satellite navigation system). Preferably, only those received signals are processed whose similarity measure exceeds the predetermined threshold. It is also possible for those signals with the highest similarity measure to be further processed, e.g. are decoded to produce a reference value e.g. to determine the position and time. The further signals with a lower similarity measure are then processed only if they are consistent (i.e., within a permissible range) with the already determined position and time.

Bei mehreren Empfangssignalen können solche Empfangssignale, für die ein höherer Vertrauenswert ermittelt wurde, stärker gewichtet werden. With several received signals, those received signals for which a higher confidence value has been determined can be weighted more heavily.

Dies kann z.B. derart erfolgen, dass beim Anpassen der Schätzwerte auf höher vertrauenswürdigen Funksignalen basierende Messungen stärker gewichtet werden als Messungen, die auf weniger vertrauenswürdigen Funksignalen basieren. Ein Satellitensignalempfängers kann zur Bestimmung von Position, Zeit und Geschwindigkeit mehrere Satellitenempfangssignalen empfangen und aus der Laufzeitschätzung eines Satellitensignals jeweils eine Entfernung (eine sogenannte "Pseudo-Range") ermitteln. Durch die Entfernungsschätzung zu mehreren Satelliten, deren Position im Orbit bekannt ist, kann die Position, Geschwindigkeit und Zeit, die sogenannte "PVT-Information" (P: Position; V: Velocity; T: Time) ermittelt werden. Dabei kann z.B. ein Kalmann-Filter eingesetzt werden. Eingangsgrößen sind die ermittelten Entfernungs-Schätzwerte zu den einzelnen Satelliten. Es ist möglich, eine jeweilige statistische Unsicherheit (z.B. Varianz und/oder Standardabweichung) der mehreren Eingangsgrößen ("Pseudo-Ranges") bei der Schätzung der PVT-Information zu berücksichtigen, d.h. diejenigen Eingangsgrößen mit einer geringen statistischen Unsicherheit gehen stärker gewichtet in die PVT-Schätzung ein als andere mit einer größeren statistischen Unsicherheit. This can be done, for example, such that measurements that are based on higher trustworthy radio signals are weighted more heavily when adjusting the estimates than measurements based on less trusted radio signals. A satellite signal receiver may receive a plurality of satellite receive signals to determine position, time and speed, and determine a distance (a so-called "pseudo-range") from the runtime estimate of a satellite signal, respectively. By estimating the distance to several satellites whose position is known in orbit, the position, velocity and time, the so-called "PVT information" (P: Position, V: Velocity, T: Time) can be determined. In this case, for example, a Kalmann filter can be used. Input variables are the determined distance estimates for the individual satellites. It is possible to calculate a respective statistical uncertainty (eg variance and / or standard deviation) of the several input variables (" Pseudo-Ranges ") are taken into account when estimating the PVT information, ie those input variables with a low statistical uncertainty are weighted more heavily in the PVT estimate than others with greater statistical uncertainty.

Nun ist es möglich, abhängig von dem bestimmten Vertrauensmaß eines Empfangssignals der verwendete Wert der statistischen Unsicherheit zu erhöhen bzw. zu verringern. Falls z.B. ein Vertrauensmaß mit den diskreten Stufen "hoch", "mittel", "niedrig" verwendet wird, so kann der Wert für die statische Unsicherheit eines Signals bei "mittel" unverändert bleiben, bei "hoch" durch einen Faktor 2 dividiert werden, und bei "niedrig" mit einem Faktor 2 multipliziert werden. Entsprechend können auch andere Faktoren, z.B. "3" oder "5" oder "1,5", verwendet werden. It is now possible to increase or decrease the value of the statistical uncertainty used, depending on the specific confidence measure of a received signal. If e.g. a measure of confidence with the discrete levels "high", "medium", "low" is used, the value for the static uncertainty of a signal can remain unchanged for "medium", divided by a factor of 2 for "high", and at "low" multiplied by a factor of 2. Similarly, other factors, e.g. "3" or "5" or "1.5".

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • http://de.wikipedia.org/wiki/Receiver_Autonomous_Integrity_Monitoring [0005] http://en.wikipedia.org/wiki/Receiver_Autonomous_Integrity_Monitoring [0005]

Claims (15)

Verfahren zur Bestimmung einer Authentizität eines Empfangssignals, – bei dem ein Qualitätswert eines Empfangssignals bestimmt wird und – bei dem das Empfangssignal als ungültiges Empfangssignal erkannt wird, wenn der Qualitätswert oberhalb eines Schwellwerts liegt. Method for determining an authenticity of a received signal, - In which a quality value of a received signal is determined and - In which the received signal is recognized as an invalid received signal when the quality value is above a threshold value. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein das Empfangssignal aussendender Sender als unzulässiger Sender erkannt wird, wenn von diesem mindestens ein als ungültig erkanntes Empfangssignal stammt. Method according to Claim 1, in which a transmitter emitting the received signal is recognized as an inadmissible transmitter if at least one received signal, which is recognized as invalid, originates from said receiver. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem das als ungültig erkannte Empfangssignal verworfen oder überschrieben wird. Method according to one of Claims 1 or 2, in which the received signal recognized as invalid is rejected or overwritten. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Qualitätswert anhand eines Fingerabdrucks bestimmt wird. Method according to Claim 1 or 2, in which the quality value is determined on the basis of a fingerprint. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Fingerabdruck mindestens eine Kanaleigenschaft eines Übertragungskanals des Empfangssignals umfasst. The method of claim 4, wherein the fingerprint comprises at least one channel characteristic of a transmission channel of the received signal. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei dem der Fingerabdruck mindestens einen der folgenden Parameter umfasst oder auf einem der folgenden Effekte basiert: – eine Dopplerverschiebung; – eine Phasendrehung; – eine Polarisation; – eine Dämpfung; – ein Rauschen. Method according to one of Claims 4 or 5, in which the fingerprint comprises at least one of the following parameters or is based on one of the following effects: - a Doppler shift; A phase rotation; - a polarization; - a damping; - a noise. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem der Fingerabdruck pro Parameter – mindestens einen Momentanwert, – mindestens eine abgeleitete Größe, – mindestens eine statistische Größe und/oder – mindestens einen zeitlichen Verlauf umfasst. Method according to one of claims 4 to 6, wherein the fingerprint per parameter - at least one instantaneous value, At least one derived variable, - at least one statistical variable and / or - at least one time course includes. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem ein Ähnlichkeitsmaß bestimmt wird anhand eines Vergleichs des Fingerabdrucks mit mindestens einem Referenzwert. Method according to one of claims 4 to 7, wherein a similarity measure is determined based on a comparison of the fingerprint with at least one reference value. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Empfangssignal als ungültiges Empfangssignal erkannt wird, wenn das Ähnlichkeitsmaß eine vorgegebene Mindestabweichung aufweist. The method of claim 8, wherein the received signal is recognized as an invalid received signal when the similarity measure has a predetermined minimum deviation. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem das Ähnlichkeitsmaß einem Vertrauenswert zugeordnet wird, anhand dessen bestimmt wird, ob und ggf. mit welcher Sicherheit das Empfangssignal ein gültiges oder ein ungültiges Empfangssignal ist. Method according to one of Claims 8 or 9, in which the similarity measure is assigned to a trust value, by means of which it is determined whether and, if so, with what certainty the received signal is a valid or an invalid received signal. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem der Referenzwert mindestens eine zu erwartende Kanaleigenschaft umfasst. Method according to one of claims 8 to 10, wherein the reference value comprises at least one expected channel property. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem der Referenzwert bestimmt wird – basierend auf mindestens einem fest gespeicherten Referenzwert, der insbesondere statisch oder anhand eine Vorhersagemodells zeit- und/oder ortsabhängig bestimmt wird oder wurde; – basierend auf mindestens einem Wert eines Online-Dienstes; – basierend auf mindestens einem zuvor als gültig erkannten Empfangssignal. Method according to one of claims 8 to 11, wherein the reference value is determined Based on at least one fixed reference value, which is or was determined to be time-dependent and / or location-dependent, in particular, statically or on the basis of a predictive model; - based on at least one value of an online service; - Based on at least one previously recognized as received signal. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Empfangssignal als gültig erkannt wird, wenn der Qualitätswert in einem vorgegebenen Bereich liegt. Method according to one of the preceding claims, in which the received signal is recognized as valid if the quality value is within a predetermined range. Vorrichtung (102) zur Bestimmung einer Vertraulichkeit eines Empfangssignals mit einer Verarbeitungseinheit, die derart eingerichtet ist, dass – ein Qualitätswert eines Empfangssignals bestimmbar ist und – das Empfangssignal als ungültiges Empfangssignal erkennbar ist, wenn der Qualitätswert oberhalb eines Schwellwerts liegt. Contraption ( 102 ) for determining a confidentiality of a received signal with a processing unit which is set up in such a way that - a quality value of a received signal can be determined and - the received signal is recognizable as an invalid received signal if the quality value is above a threshold value. System, insbesondere Funksystem, mit mindestens einer Vorrichtung nach Anspruch 14. System, in particular radio system, with at least one device according to claim 14.
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