DE102018216949A1 - Method for transmitting at least one useful signal between two transceiver units, transceiver unit and vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung zumindest eines Nutzsignals zwischen zwei Sende-Empfangs-Einheiten (TRX1,TRX2) über ein Übertragungsmedium (TL), wobei durch eine erste der zwei Sende-Empfangs-Einheiten (TRX1) während einer ersten Sendephase (P1) ein erstes Nutzsignal (UTX1) mit einem Nutzspannungspegel (LTX) über das Übertragungsmedium (TL) an eine zweite der zwei Sende-Empfangs-Einheiten (TRX2) versandt wird. Die Erfindung sieht vor, dass durch die zweite Sende-Empfangs-Einheit (TRX2) während der ersten Sendephase (P1) über das Übertragungsmedium (TL) an die erste Sende-Empfangs-Einheit (TRX1) ein erstes Störsignal (UN2) mit einem Störspannungspegel (LN) versandt wird, mit welchem das erste Nutzsignal (UTX1) ganz oder zeitweise überlagert wird.The invention relates to a method for transmitting at least one useful signal between two transceiver units (TRX1, TRX2) via a transmission medium (TL), with a first of the two transceiver units (TRX1) during a first transmission phase (P1). a first useful signal (UTX1) with a useful voltage level (LTX) is sent via the transmission medium (TL) to a second of the two transceiver units (TRX2). The invention provides that the second transmit / receive unit (TRX2) sends a first interference signal (UN2) with an interference voltage level during the first transmit phase (P1) via the transmission medium (TL) to the first transmit / receive unit (TRX1) (LN) is sent, with which the first useful signal (UTX1) is completely or temporarily superimposed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung zumindest eines Nutzsignals zwischen zwei Sende-Empfangs-Einheiten, die Sende-Empfangs-Einheit und ein mit den Sende-Empfangs-Einheiten ausgestattetes Fahrzeug.The invention relates to a method for transmitting at least one useful signal between two transceiver units, the transceiver unit and a vehicle equipped with the transceiver units.
Eine Kraftfahrzeugelektronik kann einer Vielzahl von Manipulationsversuchen ausgesetzt sein. Häufig erfolgen solche Manipulationsversuche zur unautorisierten Anpassung des Kraftfahrzeugverhaltens. Dazu gehört insbesondere das so genannte Chip Tuning, welches ein Fahrverhalten eines Kraftfahrzeugs verbessern soll, jedoch mit einem höheren Verschleiß der Fahrzeugteile einhergeht und somit die ordnungsgemäße Funktionsweise des Kraftfahrzeugs beeinträchtigen kann. Ein Ausgangspunkt eines solchen Manipulationsversuchs ist das Abhören von Signalen, welche über serielle Datenübertragungsnetze des Kraftfahrzeugs wie beispielsweise dem LIN-Bus oder dem CAN-Bus übertragen werden, oder zwischen zugehörigen Speicherchips.Motor vehicle electronics can be subjected to numerous manipulation attempts. Such manipulation attempts are often made for the unauthorized adaptation of motor vehicle behavior. This includes, in particular, the so-called chip tuning, which is intended to improve the driving behavior of a motor vehicle, but is accompanied by greater wear on the vehicle parts and can thus impair the proper functioning of the motor vehicle. A starting point of such a manipulation attempt is to listen to signals which are transmitted via serial data transmission networks of the motor vehicle, such as the LIN bus or the CAN bus, or between associated memory chips.
Eine Gegenmaßnahme zum Unterbinden des Abhörens besteht in einer Bereitstellung einer Möglichkeit zur Durchführung einer abhörsicheren seriellen Datenübertragung. Die abhörsichere serielle Datenübertragung ist bislang nur mittels Verschlüsselungsverfahren wie beispielsweise AES oder RSA möglich.A countermeasure to prevent eavesdropping is to provide a way to perform secure serial data transmission. Secure serial data transmission has so far only been possible using encryption methods such as AES or RSA.
Nachteilig an der Absicherung mittels Verschlüsselungsverfahren ist der Rechenaufwand der Verschlüsselung, welcher eine Erhöhung der Rechenzeit oder einen zusätzlichen Hardwareaufwand verursacht. Ein weiteres Problem besteht in der sicheren Speicherung der für die Verschlüsselungsverfahren benötigten Schlüssel. Insbesondere bei kleineren Mikrocontrollern und externen Komponenten stellt die Verschlüsselung ein rechenaufwändiges Verfahren dar, sodass die Absicherung mittels Verschlüsselungsverfahren für diese nicht möglich ist.A disadvantage of securing by means of encryption methods is the computing effort of the encryption, which causes an increase in the computing time or an additional hardware effort. Another problem is the secure storage of the keys required for the encryption processes. In the case of smaller microcontrollers and external components in particular, encryption is a computationally complex process, so that they cannot be secured using encryption processes.
Es ist somit eine Lösung erforderlich, um eine abhörsichere serielle Datenübertragung ohne aufwändige Verschlüsselungsverfahren zu ermöglichen, damit eine abhörsichere serielle Datenübertragung zwischen kleineren Mikrocontrollern mit externen Komponenten, wie RAM, Flash, die beispielsweise über SPI angeschlossen sein können, ermöglicht wird.A solution is therefore required to enable tap-proof serial data transmission without complex encryption methods, so that tap-proof serial data transmission between smaller microcontrollers with external components, such as RAM, flash, which can be connected via SPI, for example, is made possible.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, welche eine abhörsichere Übertragung auf Leitungen ermöglicht.It is an object of the invention to provide a solution which enables tap-proof transmission on lines.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Übertragung zumindest eines Nutzsignals zwischen zwei Sende-Empfangs-Einheiten über ein Übertragungsmedium bereitgestellt. Durch eine erste der zwei Sende-Empfangs-Einheiten wird während einer ersten Sendephase ein erstes Nutzsignal mit einem Nutzspannungspegel über das Übertragungsmedium an eine zweite der zwei Sende-Empfangs-Einheiten versandt. Während der ersten Sendephase wird durch die zweite Sende-Empfangs-Einheit über das Übertragungsmedium an die erste Sende-Empfangs-Einheit ein erstes Störsignal mit einem Störspannungspegel versandt. Die beiden Übertragungen erfolgen auf derselben Leitung. Mit dem ersten Störsignal wird das erste Nutzsignal ganz oder zeitweise überlagert.According to the invention, a method for transmitting at least one useful signal between two transceiver units via a transmission medium is provided. A first useful signal with a useful voltage level is sent via the transmission medium to a second of the two transmit / receive units by a first of the two transmit / receive units during a first transmit phase. During the first transmission phase, the second transceiver unit sends a first interference signal with an interference voltage level to the first transceiver unit via the transmission medium. The two transmissions take place on the same line. The first useful signal is completely or temporarily superimposed on the first interference signal.
Mit anderen Worten erfolgt während der ersten Sendephase über das Übertragungsmedium der Versand des ersten Nutzsignals von der ersten Sende-Empfangs-Einheit an die zweite Sende-Empfangs-Einheit. Um ein Abhören des ersten Nutzsignals während des Versands über das Übertragungsmedium zu erschweren, wird in der ersten Sendephase das erste Störsignal durch die zweite Sende-Empfangs-Einheit an die erste Sende-Empfangs-Einheit versandt. Das erste Nutzsignal weist den Nutzspannungspegel auf und das erste Störsignal weist den Störspannungspegel auf. In der ersten Sendephase erfolgt eine zumindest zeitweise Überlagerung des ersten Nutzsignals und des ersten Störsignals.In other words, during the first transmission phase, the transmission of the first useful signal from the first transmission / reception unit to the second transmission / reception unit takes place via the transmission medium. In order to make it more difficult to intercept the first useful signal during transmission via the transmission medium, the first interference signal is sent to the first transceiver unit by the second transceiver unit in the first transmission phase. The first useful signal has the useful voltage level and the first interference signal has the interference voltage level. In the first transmission phase, the first useful signal and the first interference signal are at least temporarily superimposed.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass ein Abhören des ersten Nutzsignals aufgrund der Überlagerung des ersten Nutzsignals mit dem ersten Störsignal an der Duplexleitung erschwert wird. Zudem ist der Aufwand gegenüber den klassischen Verschlüsselungsverfahren reduziert, sodass das Verfahren durch Komponenten durchgeführt werden kann, die keine ausreichende Rechenkapazität für Verschlüsselungsverfahren aufweisen.The advantage of the invention is that listening to the first useful signal is made more difficult due to the superposition of the first useful signal with the first interference signal on the duplex line. In addition, the effort is reduced compared to the classic encryption method, so that the method can be carried out by components that do not have sufficient computing capacity for encryption methods.
Bei den Sende-Empfangs-Einheiten kann es sich beispielsweise um kombinierte elektronische Bauteile handeln, welche sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von Signalen eingerichtet sind. Solche Sende-Empfangs-Einheiten sind auch als Transceiver bekannt. Das Verfahren kann durch die zwei Sende-Empfangs-Einheiten durchgeführt werden, die über eine Duplexleitung miteinander verbunden sein können. Während der ersten Sendephase kann ein erstes Eingangssignal mit einem Signalspannungspegel an einem ersten Eingang der ersten Sende-Empfangs-Einheit durch die erste Sende-Empfangs-Einheit entgegengenommen werden. Durch einen ersten Eingangstreiber der ersten Sende-Empfangs-Einheit kann das erste Eingangssignal auf das erste Nutzsignal mit dem Nutzspannungspegel eingeregelt werden. Anschließend kann das erste Nutzsignal über das Übertragungsmedium an die zweite Sende-Empfangs-Einheit versandt werden. Die zweite Sende-Empfangs-Einheit kann das erste Nutzsignal empfangen und mittels eines zweiten Ausgangstreibers auf ein zweites Ausgangssignal mit dem Signalspannungspegel transformieren. Das Nutzsignal kann somit an einem zweiten Ausgang der zweiten Sende-Empfangs-Einheit als das zweite Ausgangssignal ausgegeben werden. Während der ersten Sendephase kann in entgegengesetzter Richtung zum ersten Nutzsignal das erste Störsignal durch die zweite Sende-Empfangs-Einheit an die erste Sende-Empfangs-Einheit über das Übertragungsmedium versandt werden. Zur Generierung des ersten Störsignals kann die zweite Sende-Empfangs-Einheit eine zweite Störspannungsquelle aufweisen. Diese kann ein zufälliges Signal als das erste Störsignal mit dem Störspannungspegel erzeugen. Damit das erste Störsignal nicht an dem zweiten Ausgang der zweiten Sende-Empfangs-Einheit ausgegeben wird, kann die zweite Sende-Empfangs-Einheit eine Gabelschaltung aufweisen, wodurch sich das erste Störsignal an der Zuleitung zum zweiten Ausgang aufheben kann, sodass an dem zweiten Ausgang der zweiten Sende-Empfangs-Einheit nur das aus dem ersten Nutzsignal erzeugte Ausgangssignal bereitgestellt wird.The transceiver units can be combined electronic components, for example, which are set up both for transmitting and for receiving signals. Such transceivers are also known as transceivers. The method can be carried out by the two transceiver units, which can be connected to one another via a duplex line. During the first transmission phase, a first input signal with a signal voltage level at a first input of the first transmission / reception unit can be received by the first transmission / reception unit. The first input signal can be adjusted to the first useful signal with the useful voltage level by a first input driver of the first transceiver unit. The first useful signal can then be sent to the second transceiver unit via the transmission medium. The second transceiver unit can receive the first useful signal and by means of a transform the second output driver to a second output signal with the signal voltage level. The useful signal can thus be output at a second output of the second transceiver unit as the second output signal. During the first transmission phase, the first interference signal can be sent by the second transceiver unit to the first transceiver unit via the transmission medium in the opposite direction to the first useful signal. To generate the first interference signal, the second transceiver unit can have a second interference voltage source. This can generate a random signal as the first interference signal with the interference voltage level. So that the first interference signal is not output at the second output of the second transceiver unit, the second transceiver unit can have a hybrid circuit, as a result of which the first interference signal can be canceled on the feed line to the second output, so that at the second output only the output signal generated from the first useful signal is made available to the second transceiver unit.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes further developments which result in additional advantages.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass durch die zweite der zwei Sende-Empfangs-Einheiten während einer zweiten Sendephase ein zweites Nutzsignal mit dem Nutzspannungspegel über das Übertragungsmedium an die erste der zwei Sende-Empfangs-Einheiten versandt wird. Durch die erste der zwei Sende-Empfangs-Einheiten wird während der zweiten Sendephase ein zweites Störsignal mit dem Störspannungspegel über das Übertragungsmedium an die zweite Sende-Empfangs-Einheit versandt. Mit anderen Worten erfolgt während der zweiten Sendephase die Übertragung des zweiten Nutzsignals von der zweiten Sende-Empfangs-Einheit über das Übertragungsmedium an die erste Sende-Empfangs-Einheit. Zur Überlagerung des zweiten Nutzsignals wird durch die erste Sende-Empfangs-Einheit das zweite Störsignal über das Übertragungsmedium an die zweite Sende-Empfangs-Einheit versandt. Somit wird während der zweiten Sendephase das zweite Nutzsignal ganz oder zweitweise durch das zweite Störsignal überlagert.A further development of the invention provides that the second of the two transmit / receive units sends a second useful signal with the useful voltage level via the transmission medium to the first of the two transmit / receive units during a second transmission phase. During the second transmission phase, the first of the two transmit / receive units sends a second interference signal with the interference voltage level to the second transmit / receive unit via the transmission medium. In other words, the second useful signal is transmitted from the second transceiver unit via the transmission medium to the first transceiver unit during the second transmission phase. In order to superimpose the second useful signal, the first transceiver unit sends the second interference signal to the second transceiver unit via the transmission medium. Thus, during the second transmission phase, the second useful signal is superimposed in whole or in part by the second interference signal.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass auch eine Übertragung von Nutzsignalen von der zweiten Sende-Empfangs-Einheit an die erste Sende-Empfangs-Einheit ermöglicht wird.This has the advantage that transmission of useful signals from the second transceiver unit to the first transceiver unit is also made possible.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in der zweiten Sendephase ein zweites Eingangssignal durch einen zweiten Eingang der zweiten Sende-Empfangs-Einheit empfangen wird. Das zweite Eingangssignal kann durch einen zweiten Eingangstreiber der zweiten Sende-Empfangs-Einheit auf das zweite Nutzsignal mit dem Nutzspannungspegel transformiert werden und über das Übertragungsmedium an die erste der zwei Sende-Empfangs-Einheit versandt werden. Das zweite Nutzsignal kann von der ersten Sende-Empfangs-Einheit empfangen, durch einen ersten Ausgangstreiber auf ein erstes Ausgangssignal mit dem Signalspannungspegel transformiert und an einem ersten Ausgang der ersten Sende-Empfangs-Einheit bereitgestellt werden. Während der zweiten Sendephase kann durch eine erste Störspannungsquelle der ersten Sende-Empfangs-Einheit das zweite Störsignal mit dem Störspannungspegel erzeugt werden und über das Übertragungsmedium an die zweite Sende-Empfangs-Einheit versandt werden. Auf der Duplexleitung können sich das zweite Störsignal und das zweite Nutzsignal zumindest zeitweise überlagern. Damit das zweite Störsignal der ersten Sende-Empfangs-Einheit nicht an dem ersten Ausgang der ersten Sende-Empfangs-Einheit ausgegeben wird, kann die erste Sende-Empfangs-Einheit eine Gabelschaltung aufweisen, wodurch das zweite Störsignal ausgefiltert wird.For example, it can be provided that in the second transmission phase a second input signal is received by a second input of the second transmission / reception unit. The second input signal can be transformed by a second input driver of the second transceiver unit to the second useful signal with the useful voltage level and can be sent to the first of the two transceiver units via the transmission medium. The second useful signal can be received by the first transceiver unit, transformed by a first output driver to a first output signal with the signal voltage level and made available at a first output of the first transceiver unit. During the second transmission phase, the second interference signal with the interference voltage level can be generated by a first interference voltage source of the first transceiver unit and can be sent to the second transceiver unit via the transmission medium. The second interference signal and the second useful signal can at least temporarily overlap on the duplex line. So that the second interference signal of the first transceiver unit is not output at the first output of the first transceiver unit, the first transceiver unit can have a hybrid circuit, as a result of which the second interference signal is filtered out.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass durch die zwei Sende-Empfangs-Einheiten eine Halbduplex-Übertragung der Nutzsignale durchgeführt wird, wobei alternierend eine Übertragung während der ersten Sendephase oder der zweiten Sendephase durchgeführt wird.A further development of the invention provides that a half-duplex transmission of the useful signals is carried out by the two transceiver units, a transmission being carried out alternately during the first transmission phase or the second transmission phase.
Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass sich die erste Sendephase und die zweite Sendephase abwechseln, wobei in der ersten Sendephase das erste Nutzsignal von der ersten Sende-Empfangs-Einheit an die zweite Sende-Empfangs-Einheit versandt wird und in der zweite Sendephase das zweite Nutzsignal von der zweiten Sende-Empfangs-Einheit an die erste Sende-Empfangs-Einheit übertragen wird. Zur Verschleierung der jeweiligen Nutzsignale erfolgt abwechselnd eine Übertragung des jeweiligen Störsignals, wobei während der ersten Sendephase das erste Störsignal von der zweiten Sende-Empfangs-Einheit an die erste Sende-Empfangs-Einheit versandt wird und während der zweiten Sendephase das zweite Störsignal von der ersten Sende-Empfangs-Einheit an die zweite Sende-Empfangs-Einheit versandt wird.In other words, it is provided that the first transmission phase and the second transmission phase alternate, the first useful signal being sent from the first transmission-reception unit to the second transmission-reception unit in the first transmission phase and that in the second transmission phase second useful signal is transmitted from the second transceiver to the first transceiver. To conceal the respective useful signals, the respective interference signal is transmitted alternately, the first interference signal being sent from the second transceiver unit to the first transceiver unit during the first transmission phase and the second interference signal from the first during the second transmission phase Transceiver unit is sent to the second transceiver unit.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine beidseitige Übertragung zwischen den zwei Sende-Empfangs-Einheiten ermöglicht wird.This has the advantage that a two-sided transmission between the two transceiver units is made possible.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die erste Sende-Empfangs-Einheit und die zweite Sende-Empfangs-Einheit zeitlich synchronisiert sind und eine jeweilige Sendephase eine vorbestimmte Dauer aufweist. Die erste Sende-Empfangs-Einheit und die zweite Sende-Empfangs-Einheit können am Ende einer der Sendephasen die jeweils andere Sendephase einleiten, sodass nacheinander ein Wechsel zwischen der ersten und der zweiten Sendephase stattfindet. Somit können abwechselnd Nutzsignale von der ersten Sende-Empfangs-Einheit an die zweite Sende-Empfangs-Einheit und von der zweiten Sende-Empfangs-Einheit an die erste Sende-Empfangs-Einheit übertragen werden.It can be provided, for example, that the first transmission-reception unit and the second transmission-reception unit are synchronized in time and that each transmission phase has a predetermined duration. The first transceiver unit and the second transceiver unit can each at the end of one of the transmission phases initiate another transmission phase, so that one after the other there is a change between the first and the second transmission phase. Useful signals can thus be transmitted alternately from the first transceiver unit to the second transceiver unit and from the second transceiver unit to the first transceiver unit.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das erste Störsignal und/oder das zweite Störsignal zufallsgeneriert erzeugt werden.A further development of the invention provides that the first interference signal and / or the second interference signal are generated randomly.
Mit anderen Worten werden das erste Störsignal und/oder das zweite Störsignal durch eine jeweilige Störspannungsquelle erzeugt, wobei die Störsignale nicht reproduzierbare Spannungsschwankungen aufweisen.In other words, the first interference signal and / or the second interference signal are generated by a respective interference voltage source, the interference signals having non-reproducible voltage fluctuations.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass es nicht möglich ist, das Störsignal aus dem überlagerten Signal herauszurechnen, um an das Nutzsignal zu gelangen.This has the advantage that it is not possible to calculate the interference signal from the superimposed signal in order to access the useful signal.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die jeweilige Sende-Empfangs-Einheit eine elektronische Schaltung aufweist, die beispielsweise ein zufälliges Rauschen erzeugt, welches auf den Störspannungspegel erhöht wird, um das Störsignal zu generieren.It can be provided, for example, that the respective transceiver unit has an electronic circuit which, for example, generates a random noise which is increased to the interference voltage level in order to generate the interference signal.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das erste Störsignal durchgehend während der ersten Sendephase und/oder das zweite Störsignal durchgehend während der zweiten Sendephase übertragen werden.A further development of the invention provides that the first interference signal is transmitted continuously during the first transmission phase and / or the second interference signal is transmitted continuously during the second transmission phase.
Mit anderen Worten wird in der ersten Sendephase kontinuierlich das erste Störsignal übertragen und in der zweiten Sendephase kontinuierlich das zweite Störsignal übertragen.In other words, the first interference signal is continuously transmitted in the first transmission phase and the second interference signal is transmitted continuously in the second transmission phase.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine vollständige Übertragung erfolgt, zudem kann verschleiert werden, ob überhaupt ein Nutzsignal während der jeweiligen Sendephase übertragen wird.This has the advantage that a complete transmission takes place, and it is also possible to disguise whether a useful signal is being transmitted at all during the respective transmission phase.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ab einem Anfang und bis zu einem Ende der jeweiligen Sendephase das jeweilige Störsignal durch die jeweilige Sende-Empfangs-Einheit erzeugt und an die andere Sende-Empf angs-Einheit versandt wird. Dies kann unabhängig davon erfolgen, ob das jeweilige Nutzsignal während der Sendephase versandt wird. Es kann vorgesehen sein, das Störsignal bei Empfang eines ersten Teils des Nutzsignals auszulösen. Dann erfolgt die Erzeugung nur bei Bedarf.It can be provided, for example, that the respective interference signal is generated by the respective transceiver unit and sent to the other transceiver unit from the beginning and to the end of the respective transmission phase. This can take place regardless of whether the respective useful signal is sent during the transmission phase. It can be provided that the interference signal is triggered when a first part of the useful signal is received. Then the generation takes place only when required.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Störspannungspegel um mindestens einen Faktor 10 größer ist als der Nutzspannungspegel. Mit anderen Worten weisen die Störsignale einen Störspannungspegel auf, welcher zumindest zehnmal größer ist als der Nutzspannungspegel der Nutzsignale. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein sehr geringes Signal-Stör-Verhältnis auf der Duplexleitung vorliegt, wodurch ein Abhören der Nutzsignale erschwert wird. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Nutzspannungspegel des Nutzsignals 100 Millivolt oder weniger beträgt, wohingegen der Störspannungspegel des Störsignals beispielsweise 5 Volt oder mehr beträgt.A further development of the invention provides that the interference voltage level is at least a factor 10 larger than the useful voltage level. In other words, the interference signals have an interference voltage level which is at least ten times greater than the useful voltage level of the useful signals. This has the advantage that there is a very low signal-to-noise ratio on the duplex line, which makes it difficult to intercept the useful signals. It can be provided, for example, that the useful voltage level of the useful signal is 100 millivolts or less, whereas the interference voltage level of the interference signal is 5 volts or more, for example.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das erste Störsignal und/oder das zweite Störsignal bei einem Empfang durch eine der Sende-Empfangs-Einheiten verworfen werden. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass das erste Störsignal bei einem Empfang durch die erste Sende-Empfangs-Einheit herausgefiltert oder verworfen wird und/oder das zweite Störsignal bei einem Empfang durch die zweite Sende-Empfangs-Einheit herausgefiltert oder verworfen wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass keine Ausgabe des Störsignals an dem Ausgang der Sende-Empfangs-Einheit erfolgt, welche das Störsignal empfängt. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine jeweilige Sende-Empfangs-Einheit während des Versands des jeweiligen Nutzsignals derart geschaltet ist, dass ein Empfangen des Störsignals über das Übertragungsmedium nicht erfolgt, oder das Störsignal nicht an des Ausgang geleitet wird.A further development of the invention provides that the first interference signal and / or the second interference signal are rejected when received by one of the transmit / receive units. In other words, it is provided that the first interference signal is filtered out or rejected when received by the first transceiver unit and / or the second interference signal is filtered out or rejected when received by the second transceiver unit. This has the advantage that the interference signal is not output at the output of the transceiver unit which receives the interference signal. It can be provided, for example, that a respective transceiver unit is switched during the transmission of the respective useful signal in such a way that the interference signal is not received via the transmission medium, or the interference signal is not routed to the output.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das erste Nutzsignal und/oder das zweite Nutzsignal eine Binärkodierung aufweist. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem ersten Nutzsignal und/oder dem zweiten Nutzsignal um ein binär codiertes Signal. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine digitale Signalübertragung ermöglicht ist. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Nutzsignale entweder einen niederen Spannungswert oder einen höheren Spannungswert aufweisen. Der niedere Spannungswert kann einem Wert 0 zugeordnet sein und der höhere Spannungswert kann einem Wert 1 zugeordnet sein.A further development of the invention provides that the first useful signal and / or the second useful signal has binary coding. In other words, the first useful signal and / or the second useful signal is a binary-coded signal. This has the advantage that digital signal transmission is possible. For example, it can be provided that the useful signals have either a lower voltage value or a higher voltage value. The lower voltage value can be assigned a value 0 and the higher voltage value can be assigned a value 1.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Übertragungsmedium eine Duplexleitung ist oder zumindest Streckenweise umfasst. Mit anderen Worten erfolgt der Versandt der Signale zumindest Streckenweise über eine Duplexleitung. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Abhören einer Duplexleitung erschwert wird. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Sende-Empfangs-Einheiten an der Duplexleitung angeschlossen sind.A further development of the invention provides that the transmission medium is a duplex line or at least includes sections. In other words, the signals are sent at least in sections over a duplex line. This has the advantage that listening to a duplex line is made more difficult. For example, it can be provided that the transceiver units are connected to the duplex line.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Übertragungsmedium eine Luftstrecke ist oder zumindest Streckenweise umfasst. Mit anderen Worten erfolgt das Versenden der Signale über Funk. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein abhören von Funksignalen erschwert wird. Die Sende-Empfangs-Einheiten können beispielsweise zum Funken eingerichtet sein. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass durch die Sende-Empfangs-Einheiten Signale, insbesondere über Nahbereichsfunk, wie NFC versandt werden. Hierbei kann möglicherweise ein Schlüsselaustausch über die Nutzsignale für symmetrische Kryptographie (etwa bei AES) erforderlich sein. Um ein abhören zu verhindern kann eine Sende-Empfangs-Einheit die Störsignale aussenden. Ein unberechtigter Empfänger kann in diesem Fall das überlagerte Signal, umfassend das Nutzsignal und das Störsignal empfangen. Aufgrund der Überlagerung ist das Auslesen des Nutzsignals für ihn erschwert. Eine weitere Möglichkeit wäre die Anwendung des Verfahrens während einer Funkkommunikation zwischen Fahrzeugen (Car-2-Car). Hierbei können Sende-Empfangs-Einheiten hintereinanderfahrender Fahrzeuge Nutzsignale zueinander versenden. Ein Abhören durch Dritte wird durch die Störsignale erschwert.A further development of the invention provides that the transmission medium is an air route or at least includes routes. In other words, the signals are sent via radio. This has the advantage that listening to radio signals is made more difficult. The transceiver units can be set up for sparking, for example. It can be provided, for example, that signals are transmitted by the transceiver units, in particular via short-range radio, such as NFC. In this case, a key exchange via the useful signals for symmetrical cryptography (for example with AES) may be necessary. To prevent eavesdropping, a transceiver can send out the interference signals. In this case, an unauthorized receiver can receive the superimposed signal, including the useful signal and the interference signal. Because of the superimposition, reading out the useful signal is difficult for him. Another possibility would be to use the method during radio communication between vehicles (Car-2-Car). Transceiver units of vehicles traveling in succession can send useful signals to one another. Interception by third parties is made more difficult by the interference signals.
Die Erfindung umfasst auch eine Sende-Empfangs-Einheit, welche zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist.The invention also includes a transceiver unit which is set up to carry out the method.
Mit anderen Worten umfasst die Erfindung auch eine kombinierte Einheit, welche sowohl als Sender als auch als Empfänger eingerichtet ist. Die Sende-Empfangs-Einheit ist dazu eingerichtet, ein Nutzsignal mit einem Nutzspannungspegel über ein Übertragungsmedium während einer Sendephase zu versenden oder zu empfangen. Die Sende-Empfangs-Einheit ist dazu eingerichtet, ein Störsignal mit einem Störspannungspegel mittels einer Störspannungsquelle zu generieren und über das Übertragungsmedium zu versenden.In other words, the invention also comprises a combined unit which is set up both as a transmitter and as a receiver. The transceiver unit is set up to send or receive a useful signal with a useful voltage level via a transmission medium during a transmission phase. The transceiver unit is set up to generate an interference signal with an interference voltage level by means of an interference voltage source and to transmit it via the transmission medium.
Die Sende-Empfangs-Einheit kann beispielsweise als Gabelschaltung eingerichtet sein, welche dazu eingerichtet ist, vor- und rücklaufende Spannungswellen auf der Duplexleitung durch eine Widerstandsspannung zu trennen.The transceiver unit can be set up, for example, as a hybrid circuit, which is set up to separate forward and returning voltage waves on the duplex line by a resistance voltage.
Die Erfindung umfasst auch ein Fahrzeug, welches zumindest eine der Sende-Empfangs-Einheiten aufweist. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Motorrad, ein Fahrrad, oder ein Fahrrad mit Elektroantrieb (e-Bike) sein.The invention also includes a vehicle which has at least one of the transceiver units. The vehicle can be, for example, a passenger car, a truck, a motorcycle, a bicycle, or a bicycle with an electric drive (e-bike).
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Sende-Empfangs-Einheit und des erfindungsgemäßen Fahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Sende-Empfangs-Einheit und des erfindungsgemäßen Fahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes further developments of the transceiver unit according to the invention and the vehicle according to the invention, which have features as have already been described in connection with the further developments of the method according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the transceiver unit according to the invention and the vehicle according to the invention are not described again here.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes combinations of the features of the described embodiments.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
-
1 ein System von zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sende-Empfangs-Einheit, welche über die Duplexleitung miteinander verbunden sind; -
2 mögliche Signalverläufe während einer Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und -
3 ein Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 a system of two embodiments of the transceiver unit according to the invention, which are interconnected via the duplex line; -
2nd possible signal profiles during the execution of an embodiment of the method according to the invention; and -
3rd a sequence of an embodiment of the method according to the invention.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention. In the exemplary embodiment, the described components of the embodiment each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which further develop the invention independently of one another and are therefore also to be regarded individually or in a combination other than the one shown as part of the invention. Furthermore, the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, elements with the same function are each provided with the same reference symbols.
Es kann vorgesehen sein, dass in der ersten Sendephase
Das erste Nutzsignal
Damit ein Abhören des ersten Nutzsignals
Das erste Störsignal
Ein zweites Eingangssignal
Die binären TTL Eingangssignale
Zwischen den Signalen bestehen in dem Beispiel folgende Zusammenhänge:
Erfindungsgemäße Übertragungsstrecke für eine Verbindungsleitung (
In einem zweiten Schritt
In einem Schritt
In einem Schritt
In einem letzten Schritt
- - Vollduplex-Übertragung von rechtsseitigem nach linksseitigem Transceiver
- - Nutzsignal wird von rechts nach links mit reduziertem Spannungspegel übertragen (z.B. 100 mV)
- - Rauschsignal wird von links nach rechts mit vollem Pegel übertragen (z.B. 5 V)
- - Auf der Übertragungsleitung ist nur die Summe beider Signale messbar, mit sehr niedrigem Signal- zu Rauschverhältnis
- - Auf dem linksseitigen Transceiver ist jedoch das Rauschsignal bekannt und kann vom Nutzsignal getrennt werden (z.B. mittels Gabelschaltung)
- - Full duplex transmission from right-hand to left-hand transceiver
- - The useful signal is transmitted from right to left with a reduced voltage level (e.g. 100 mV)
- - Noise signal is transmitted from left to right at full level (e.g. 5 V)
- - Only the sum of both signals can be measured on the transmission line, with a very low signal to noise ratio
- - However, the noise signal is known on the left-hand transceiver and can be separated from the useful signal (e.g. using a hook-up)
Es wird somit eine abhörsichere Übertragung auf Leitungen, ohne den Aufwand für die klassische Verschlüsselung ermöglicht. Es handelt sich um eine reine Hardwarelösung im Transceiver. Die Übertragung kann im Vollduplex oder im Halbduplexbetrieb möglich sein. Das Verfahren kann für peer-to-peer Standard-Übertragungen mit kurzen Leitungen, wie bei SPI oder I2C eingesetzt werden oder bei onboard-Kommunikation auf einer Leiterplatte.This enables tap-proof transmission on lines without the expense of traditional encryption. It is a pure hardware solution in the transceiver. The transmission can be possible in full duplex or half duplex mode. The method can be used for peer-to-peer standard transmissions with short lines, such as with SPI or I2C, or for onboard communication on a circuit board.
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung abhörsichere serielle Duplexdatenübertragung bereitgestellt werden kann.Overall, the example shows how tap-proof serial duplex data transmission can be provided by the invention.
BezugszeichenlisteReference list
- G1G1
- erste Störspannungsquellefirst interference voltage source
- G2G2
- zweite Störspannungsquellesecond interference voltage source
- IN1IN1
- erster Eingangfirst entrance
- IN2IN 2
- zweiter Eingangsecond entrance
- LT1LT1
- erster Eingangstreiberfirst input driver
- LT2LT2
- zweiter Eingangstreibersecond input driver
- LR1LR1
- erster Ausgangstreiberfirst output driver
- LR2LR2
- zweiter Ausgabetreibersecond output driver
- UN1UN1
- zweites Störsignalsecond interference signal
- UN2UN2
- erstes Störsignalfirst interference signal
- P1P1
- erste Sendephasefirst broadcast phase
- P2P2
- zweite Sendephasesecond broadcast phase
- RR
- Widerstandresistance
- RX1RX1
- erstes Ausgangssignalfirst output signal
- RX2RX2
- zweites Ausgangssignalsecond output signal
- OUT1OUT1
- erster Ausgangfirst exit
- OUT2OUT2
- zweiter Ausgangsecond exit
- TLTL
- DuplexleitungDuplex line
- TRX1TRX1
- erste Sende-Empfangs-Einheitfirst transceiver unit
- TRX2TRX2
- zweite Sende-Empfangs-Einheitsecond transceiver unit
- UTX1UTX1
- erstes Nutzsignalfirst useful signal
- UTX2UTX2
- zweites Nutzsignalsecond useful signal
- LNLN
- StörspannungspegelInterference voltage level
- TX1TX1
- erstes Eingangssignalfirst input signal
- TX2TX2
- zweites Eingangssignalsecond input signal
- UTLUTL
- überlagertes Signalsuperimposed signal
- LTXLTX
- NutzspannungspegelUseful voltage level
- LRXLRX
- SignalspannungspegelSignal voltage level
- KfzMotor vehicle
- Fahrzeugvehicle
Claims (12)
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DE102018216949.7A DE102018216949A1 (en) | 2018-10-02 | 2018-10-02 | Method for transmitting at least one useful signal between two transceiver units, transceiver unit and vehicle |
PCT/EP2019/073843 WO2020069818A1 (en) | 2018-10-02 | 2019-09-06 | A method for transmitting at least one useful signal between two send-receive units, send-receive unit and vehicle |
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- 2019-09-06 WO PCT/EP2019/073843 patent/WO2020069818A1/en active Application Filing
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Also Published As
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WO2020069818A1 (en) | 2020-04-09 |
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