DE112020001498T5 - Upsampling and cross-correlation for arrival time determinations in passive access/passive start systems - Google Patents

Upsampling and cross-correlation for arrival time determinations in passive access/passive start systems Download PDF

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Raymond Michael Stitt
John Videtich
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Denso Corp
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Abstract

Ein Zugangssystem für ein Fahrzeug umfasst einen Empfänger und ein Zugangsmodul. Der Empfänger ist konfiguriert zum Empfangen eines Signals, das von einer tragbaren Zugangsvorrichtung an das Fahrzeug übertragen wird. Das Zugangsmodul ist konfiguriert zum: Erzeugen eines differenzierten Signals basierend auf dem empfangenen Signal; Aufwärtsabtasten des differenzierten Signals zum Erzeugen eines ersten Aufwärtsabtastungssignals; Erhalten oder Erzeugen eines erwarteten Signals; Aufwärtsabtasten des erwarteten Signals zum Erzeugen eines zweiten Aufwärtsabtastungssignals; Kreuzkorrelieren des ersten Aufwärtsabtastungssignals und des zweiten Aufwärtsabtastungssignals zum Erzeugen eines Kreuzkorrelationssignals; Bestimmen, basierend auf dem Kreuzkorrelationssignal, einer Phasendifferenz zwischen dem ersten Aufwärtsabtastungssignal und dem zweiten Aufwärtsabtastungssignal; Bestimmen einer Umlaufzeit des durch den Empfänger empfangenen Signals; und Zulassen von Zugang zu dem Fahrzeug basierend auf der Umlaufzeit.An entry system for a vehicle includes a receiver and an entry module. The receiver is configured to receive a signal transmitted from a portable entry device to the vehicle. The access module is configured to: generate a differentiated signal based on the received signal; upsampling the differentiated signal to generate a first upsampled signal; obtaining or generating an expected signal; upsampling the expected signal to generate a second upsampling signal; cross-correlating the first upsampled signal and the second upsampled signal to generate a cross-correlation signal; determining, based on the cross-correlation signal, a phase difference between the first upsampled signal and the second upsampled signal; determining a round trip time of the signal received by the receiver; and allowing access to the vehicle based on the round trip time.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität von der am 19. März 2020 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 16/824,280 , die eine Teilfortsetzungsanmeldung von der am 10. Oktober 2019 eingereichten US-Anmeldung Nr. 16/598,191 ist, die den Prioritätsvorteil von der am 12. Oktober 2018 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/744,814 , der am 5. Februar 2019 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/801,392 und der am 29. März 2019 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/826,212 beansprucht. Diese Anmeldung beansprucht auch die Priorität von der am 25. März 2019 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/823,210 und der am 29. März 2019 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/826,239 .This application claims priority from U.S. Patent Application No. 16/824,280 , which is a continuation-in-part of U.S. Application No. 16/598,191 which received the priority benefit of U.S. Provisional Application No. 62/744,814 , U.S. Provisional Application No. 62/801,392 and U.S. Provisional Application No. 62/826,212 claimed. This application also claims priority from US Provisional Application No. 62/823,210 and U.S. Provisional Application No. 62/826,239 .

GEBIETAREA

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Passivzugang/Passivstart-Systeme.The present disclosure relates to passive entry/passive start systems.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Die hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Arbeit der vorliegend genannten Erfinder, in dem Umfang, wie sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, ebenso wie Aspekte der Beschreibung, die sich nicht anderweitig als Stand der Technik zum Anmeldezeitpunkt qualifizieren, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.The background description provided herein is for the purpose of generally presenting the context of the disclosure. Work of the present inventors, to the extent described in this Background section, as well as aspects of the specification that do not otherwise qualify as prior art at the time of filing, are not admitted as prior art to the present disclosure, either express or implied .

Herkömmliche Passivzugang/Passivstart-(PEPS-)Systeme ermöglichen einen schlüssellosen Zugang, einschließlich Bereitstellung eines Benutzerzugangs/ -zugriffs zu/auf verschiedene/n Fahrzeugfunktionen, wenn der Benutzer einen Schlüsselanhänger besitzt, der mit einer fahrzeugbasierten PEPS-Elektroniksteuereinheit (oder PEPS-Modul) gepaart wurde. Als ein Beispiel kann der Benutzer, der im Besitz des Schlüsselanhängers ist, sich einem Fahrzeug nähern, das das PEPS-Modul aufweist. Der Schlüsselanhänger kommuniziert mit dem PEPS-Modul, und, wenn der Schlüsselanhänger authentisiert wird/ist, kann das PEPS-Modul Türen des Fahrzeugs entriegeln. Das PEPS-Modul (i) führt einen Authentisierungsprozess durch, um zu bestimmen, ob der Schlüsselanhänger zum Zugang zu dem Fahrzeug autorisiert ist, und (ii) bestimmt einen Ort des Schlüsselanhängers relativ zu dem Fahrzeug. Der Authentisierungsprozess kann den Austausch eines verschlüsselten Passworts oder einer verschlüsselten Signatur umfassen. Wenn das Passwort oder die Signatur korrekt ist, wird dann bestimmt, dass der Schlüsselanhänger autorisiert ist. Ein Ort des Schlüsselanhängers kann zum Beispiel basierend auf einer Stärke eines Signals bestimmt werden, das von dem Schlüsselanhänger empfangen wird. Wenn der Schlüsselanhänger authentisiert wird/ist und sich innerhalb einer autorisierten Zone des Fahrzeugs befindet, wird dann Zugang zu dem Innenraum des Fahrzeugs ohne Verwendung eines traditionellen Schlüssels erlaubt.Conventional passive entry/passive start (PEPS) systems enable keyless entry, including providing user entry/access to various vehicle functions when the user has a key fob that is connected to a vehicle-based PEPS electronic control unit (or PEPS module). was paired. As an example, the user in possession of the key fob may approach a vehicle having the PEPS module. The key fob communicates with the PEPS module and, if the key fob is authenticated, the PEPS module can unlock doors of the vehicle. The PEPS module (i) performs an authentication process to determine whether the key fob is authorized for access to the vehicle and (ii) determines a location of the key fob relative to the vehicle. The authentication process may involve the exchange of an encrypted password or an encrypted signature. If the password or signature is correct, it is then determined that the fob is authorized. A location of the key fob may be determined based on a strength of a signal received from the key fob, for example. If the key fob is authenticated and is within an authorized zone of the vehicle, then access to the interior of the vehicle is allowed without using a traditional key.

Als ein weiteres Beispiel kann der Benutzer, der im Besitz des Schlüsselanhängers ist, eine Fahrzeugfunktion durch Drücken eines Knopfs bzw. einer Taste an dem Schlüsselanhänger aktivieren. In Erwiderung auf ein Drücken des Knopfs bzw. der Taste kommuniziert der Schlüsselanhänger mit dem PEPS-Modul, und, wenn der Schlüsselanhänger authentisiert wird/ist und sich innerhalb einer vorbestimmten Distanz zu/von dem Fahrzeug befindet, führt das PEPS-Modul die genannte Funktion durch, die mit dem bzw. der an dem Schlüsselanhänger gedrückten Knopf bzw. Taste in Zusammenhang steht (z.B. startet es das Fahrzeug, öffnet es eine Tür, stellt es einen Alarm aus, usw.). Die für die zwei Beispiele durchgeführte Kommunikation kann umfassen, dass der Schlüsselanhänger und das PEPS-Modul eine Einweg-Niederfrequenz-(LF-) Aufweckfunktion und eine Einweg- oder Zweiwege-Hoch-/Radiofrequenz-(RF-) Authentisierungsfunktion durchführen.As another example, the user in possession of the key fob can activate a vehicle feature by pressing a button on the key fob. In response to a button press, the key fob communicates with the PEPS module and, if the key fob is authenticated and is within a predetermined distance of/from the vehicle, the PEPS module performs the aforesaid function associated with the button or key pressed on the key fob (e.g., starts the vehicle, opens a door, sets an alarm, etc.). The communication performed for the two examples may include the fob and PEPS module performing a one-way low frequency (LF) wake-up function and a one-way or two-way radio frequency (RF) authentication function.

Ein Phone-as-a-Key-(PAK-)Fahrzeugzugangssystem kann ähnlich wie das genannte PEPS-System arbeiten, mit der Ausnahme, dass Zugang zu dem Fahrzeug unter Verwendung eines Mobiltelefons anstatt eines Schlüsselanhängers erfolgt. Als ein Beispiel kann das Mobiltelefon mit einem PAK-Modul oder einer Telematiksteuereinheit (TCU: „Telematics Control Unit“) in dem Fahrzeug kommunizieren, um einen Zugangspaarungsprozess zu beginnen. Das Mobiltelefon und entweder das PAK-Modul oder die TCU führen den Zugangspaarungsprozess durch, um ein Vertrauensverhältnis herzustellen. Der Paarungsprozess kann BluetoothⓇ-Paarung umfassen, wodurch: Sicherheitsinformationen zwischen dem Mobiltelefon und dem Fahrzeug direkt ausgetauscht werden; eine Mobiltelefonadresse, ein Mobiltelefonidentitätsauflösungsschlüssel, ein Reservierungsidentifikator und/oder ein Verschlüsselungsschlüssel über ein Cloud-basiertes Netzwerk ausgetauscht werden; und/oder das Mobiltelefon dem Fahrzeug ein Zertifikat präsentiert, wobei das Zertifikat durch (i) das Mobiltelefon, (ii) eine vertrauenswürdige Sicherheitssignaturautorität bzw. -stelle wie etwa einen Hersteller des Fahrzeugs und/oder (iii) einen vertrauenswürdigen Dritten signiert wird/ist. In dem Fall eines Zertifikats kann das Zertifikat einen Identifikator einer Person, die zum Zugang zu einem Fahrzeug autorisiert ist, einen Identifikator eines Cloud-basierten Netzwerks, das zum Übermitteln des Zertifikats autorisiert ist, einen Identifikator eines Miet- oder Leasingvertrags des Fahrzeugs, einen Identifikator des Fahrzeugs, ein Datum und eine Zeitdauer, während derer das Fahrzeug zur Verwendung durch die autorisierte Person zugelassen ist, und/oder andere Einschränkungen und/oder Zugangs-/Lizenzinformationen umfassen.A Phone-as-a-Key (PAK) vehicle access system can operate similarly to the noted PEPS system, except that the vehicle is accessed using a cellular phone instead of a key fob. As an example, the cellular phone may communicate with a PAK module or Telematics Control Unit (TCU) in the vehicle to begin an access pairing process. The mobile phone and either the PAK module or the TCU perform the access pairing process to establish a trust relationship. The pairing process may include BluetoothⓇ pairing, whereby: security information is exchanged between the mobile phone and the vehicle directly; a mobile phone address, a mobile phone identity resolution key, a reservation identifier and/or an encryption key is exchanged over a cloud-based network; and/or the mobile phone presents a certificate to the vehicle, the certificate being signed by (i) the mobile phone, (ii) a trusted security signing authority such as a manufacturer of the vehicle, and/or (iii) a trusted third party . In the case of a certificate, the certificate may include an identifier of a person authorized to access a vehicle, an identifier of a cloud-based network authorized to transmit the certificate, an identifier of a rental or lease agreement of the vehicle, an identifier of the vehicle, a date and length of time that the vehicle is authorized for use by the authorized individual and/or other restrictions and/or access/license information.

Für einen passiven Zugang ist typischerweise eine gewisse Benutzeraktion notwendig, um einen Prozess zum Aufwecken eines Schlüsselanhängers oder eines Mobiltelefons (die als tragbare Zugangsvorrichtungen bezeichnet werden) einzuleiten. Zum Beispiel kann dies umfassen, dass sich ein Benutzer dem Fahrzeug mit einer tragbaren Zugangsvorrichtung nähert und/oder einen Türgriff berührt und/oder an einem Türgriff zieht. Wenn ein PEPS-Modul oder ein PAK-Modul, die als Zugangsmodule bezeichnet werden, dieses Verhalten detektiert, führt das Zugangsmodul einen Lokalisierungsprozess durch, um ein Suchen nach und Aufwecken von dem Schlüsselanhänger zu beginnen. Bei einem Einweg-RF-System wird ein LF-Abwärtsstrecke-Signal (z.B. ein Signal mit 125 Kilohertz (kHz)) von dem Zugangsmodul an den Schlüsselanhänger übertragen, um den Schlüsselanhänger aufzuwecken, um Befehle und Daten zu Authentisierungszwecken an den Schlüsselanhänger zu senden. Der Schlüsselanhänger überträgt dann ein Antwortsignal über eine RF-Aufwärtsstrecke an das Zugangsmodul. Das Antwortsignal kann eine Ultrahochfrequenz sein (z.B. 315 Megahertz (MHz) oder 433 MHz). Bei einem Zweiwege-RF-System wird ein LF-Abwärtsstreckensignal von dem Zugangsmodul an den Schlüsselanhänger übertragen, um den Schlüsselanhänger aufzuwecken und eine bidirektionale RF-Strecke zwischen dem Zugangsmodul und dem Schlüsselanhänger herzustellen. Die bidirektionale RF-Strecke kann Signale auf einer UHF-Frequenz (z.B. 315 MHz, 422 MHz, 868 MHz oder 915 MHz) übertragen. Die bidirektionale RF-Strecke wird dann verwendet, um den Schlüsselanhänger zu authentisieren. Der Schlüsselanhänger umfasst einen Mikrocontroller, der in einem Ruhemodus (oder einem Niedrigleistung-Lauschmodus) bleibt, der ständig auf ein gültiges LF-Signal prüft. Sobald ein gültiges LF-Signal vorliegt, das einen korrekten fahrzeugspezifischen Aufweckidentifikator enthält, erzeugt der Mikrocontroller ein Signal zum Aufwecken einer PEPS-Steuereinheit, um mit dem Zugangsmodul des Fahrzeugs zu kommunizieren.Passive entry typically requires some user action to initiate a process of waking up a key fob or cellular phone (referred to as portable entry devices). For example, this may include a user approaching the vehicle with a portable entry device and/or touching and/or pulling a door handle. When a PEPS module or a PAK module, referred to as access modules, detects this behavior, the access module performs a location process to begin searching for and waking up from the keyfob. In a one-way RF system, an LF downlink signal (e.g., a 125 kilohertz (kHz) signal) is transmitted from the access module to the fob to wake up the fob to send commands and data to the fob for authentication purposes. The fob then transmits a response signal to the access module via an RF uplink. The response signal may be an ultra high frequency (e.g. 315 megahertz (MHz) or 433 MHz). In a two-way RF system, a downlink LF signal is transmitted from the access module to the fob to wake up the fob and establish a bi-directional RF link between the access module and the fob. The bi-directional RF link can transmit signals at a UHF frequency (e.g. 315 MHz, 422 MHz, 868 MHz or 915 MHz). The bi-directional RF link is then used to authenticate the keyfob. The fob includes a microcontroller that stays in a sleep mode (or a low power listen mode) that constantly checks for a valid LF signal. Given a valid LF signal containing a correct vehicle-specific wake-up identifier, the microcontroller generates a signal to wake-up a PEPS controller to communicate with the vehicle's access module.

Ein Fahrzeug kann zum Beispiel 4-6 LF-Antennen haben, die ein LF-Magnetfeld erzeugen. Eine Steuereinheit des Schlüsselanhängers misst einen LF-Signalpegel während einer Kommunikation mit dem Zugangsmodul. Die Steuereinheit bestimmt einen Empfangssignalstärkeindikator (RSSI) und liefert den RSSI an das Zugangsmodul. Das Zugangsmodul bestimmt dann einen Ort des Schlüsselanhängers basierend auf dem RSSI. Der Schlüsselanhänger umfasst drei diskrete Antennenspulen oder eine 3D-Spule, die zum Bestimmen von x-, y- und z-Achsenwerten verwendet werden oder wird, die für einen Ort des Schlüsselanhängers bezeichnend sind.For example, a vehicle may have 4-6 LF antennas that generate an LF magnetic field. A controller of the key fob measures an LF signal level during communication with the access module. The control unit determines a received signal strength indicator (RSSI) and provides the RSSI to the access module. The access module then determines a location of the fob based on the RSSI. The key fob includes three discrete antenna coils or a 3D coil that are used to determine x, y, and z axis values indicative of a location of the key fob.

Ein Smartphone, eine tragbare Vorrichtung bzw. ein Wearable und/oder eine andere intelligente tragbare Netzwerkvorrichtung kann/können als Schlüsselanhänger fungieren. Die intelligenten tragbaren Netzwerkvorrichtungen können verschiedene Fahrzeugfunktionen und Langstreckendistanzmerkmale ermöglichen, wie etwa eine passive Willkommens- bzw. Begrüßungsbeleuchtung, eine Distanzbindung/-begrenzung auf Fernparkanwendungen, usw.A smartphone, wearable, and/or other intelligent network wearable device may function as a key fob. The intelligent portable network devices can enable various vehicle functions and long-distance distance features, such as passive welcome lighting, distance binding/limiting to remote parking applications, etc.

KURZFASSUNGSHORT VERSION

Es wird ein Zugangssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Zugangssystem umfasst einen Empfänger und ein Zugangsmodul. Der Empfänger ist konfiguriert zum Empfangen eines Signals, das von einer tragbaren Zugangsvorrichtung an das Fahrzeug übertragen wird. Das Zugangsmodul ist konfiguriert zum: Erzeugen eines differenzierten Signals basierend auf dem empfangenen Signal; Aufwärtsabtasten des differenzierten Signals zum Erzeugen eines ersten Aufwärtsabtastungssignals bzw. eines ersten einem Aufwärtsabtasten bzw. Upsampling unterzogenen Signals; Erhalten oder Erzeugen eines erwarteten Signals; Aufwärtsabtasten des erwarteten Signals zum Erzeugen eines zweiten Aufwärtsabtastungssignals bzw. eines zweiten einem Aufwärtsabtasten bzw. Upsampling unterzogenen Signals; Kreuzkorrelieren des ersten Aufwärtsabtastungssignals und des zweiten Aufwärtsabtastungssignals zum Erzeugen eines Kreuzkorrelationssignals; Bestimmen, basierend auf dem Kreuzkorrelationssignal, einer Phasendifferenz zwischen dem ersten Aufwärtsabtastungssignal und dem zweiten Aufwärtsabtastungssignal; Bestimmen einer Umlaufzeit des durch den Empfänger empfangenen Signals; und Zulassen von Zugang zu dem Fahrzeug basierend auf der Umlaufzeit.An access system for a vehicle is provided. The access system includes a receiver and an access module. The receiver is configured to receive a signal transmitted from a portable entry device to the vehicle. The access module is configured to: generate a differentiated signal based on the received signal; upsampling the differentiated signal to generate a first upsampled signal or a first upsampled signal; obtaining or generating an expected signal; upsampling the expected signal to produce a second upsampled signal; cross-correlating the first upsampled signal and the second upsampled signal to generate a cross-correlation signal; determining, based on the cross-correlation signal, a phase difference between the first upsampled signal and the second upsampled signal; Determining an orbital period of the signal received by the receiver; and allowing access to the vehicle based on the round trip time.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum: Abwärtswandeln des Signals zum Erzeugen eines Abwärtswandlungssignals; Abtasten des Abwärtswandlungssignals zum Erzeugen eines abgetasteten Signals; Durchführen bzw. Nehmen von Arkustangens des bzw. bezüglich des abgetasteten Signals zum Erzeugen eines Arkustangenssignals; und Differenzieren des Arkustangenssignals zum Erzeugen des differenzierten Signals.In further features, the access module is configured to: down-convert the signal to generate a down-converted signal; sampling the down-converted signal to generate a sampled signal; taking arctangents of the sampled signal to produce an arctangent signal; and differentiating the arctangent signal to generate the differentiated signal.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum: Bestimmen von zumindest einem von einem Ort oder einer Distanz der tragbaren Zugangsvorrichtung relativ zu dem Fahrzeug basierend auf der Umlaufzeit; und Zulassen von Zugang zu dem Fahrzeug basierend auf dem zumindest einen von dem Ort oder der Distanz.In further features, the access module is configured to: determine at least one of a location or a distance of the portable access device relative to the vehicle based on the round trip time; and allowing access to the vehicle based on the at least one of the location and the distance.

In weiteren Merkmalen umfasst das Zugangsmodul: einen ersten Aufwärtsabtaster bzw. Upsampler, der konfiguriert ist zum Aufwärtsabtasten des differenzierten Signals zum Erzeugen des ersten Aufwärtsabtastungssignals; und einen zweiten Aufwärtsabtaster bzw. Upsampler, der konfiguriert ist zum Aufwärtsabtasten des erwarteten Signals zum Erzeugen des zweiten Aufwärtsabtastungssignals. Eine Aufwärtsabtastrate des ersten Aufwärtsabtasters bzw. Upsamplers ist eine gleiche Abtastrate wie des zweiten Aufwärtsabtasters bzw. Upsamplers.In further features, the access module includes: a first upsampler configured to upsample the differentiated signal to generate the first upsampled signal; and a second upsampler configured to upsample the expected signal to generate the second upsampled signal. An upsampling rate of the first upsampler is a same sampling rate as that of the second upsampler.

In weiteren Merkmalen umfasst das Zugangsmodul: ein Vorzeichenmodul, das konfiguriert ist zum Bestimmen eines Vorzeichens des differenzierten Signals; und ein Bitmustermodul, das konfiguriert ist zum Erzeugen des erwarteten Signals basierend auf dem Vorzeichen des differenzierten Signals.In further features, the access module includes: a sign module configured to determine a sign of the differentiated signal; and a bit pattern module configured to generate the expected signal based on the sign of the differentiated signal.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum: Erhalten des erwarteten Signals; und ist das erwartete Signal ein vorbestimmtes Signal, das durch das Zugangsmodul vor Empfang des empfangenen Signals erhalten wird.In further features, the access module is configured to: receive the expected signal; and the expected signal is a predetermined signal obtained by the access module prior to receipt of the received signal.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum Durchführen eines iterativen Prozesses, umfassend: Multiplizieren von Bits des ersten Aufwärtsabtastungssignals und des zweiten Aufwärtsabtastungssignals zum Erzeugen von resultierenden Produkten; Summieren der resultierenden Produkte zum Erzeugen eines Produktsummenwerts; und Verschieben des zweiten Aufwärtsabtastungssignals relativ zu dem ersten Aufwärtsabtastungssignal. Der iterative Prozess stellt Produktsummenwerte bereit. Das Zugangsmodul ist konfiguriert zum Bestimmen der Phasendifferenz basierend auf den Produktsummenwerten.In further features, the access module is configured to perform an iterative process comprising: multiplying bits of the first upsampling signal and the second upsampling signal to generate resultant products; summing the resulting products to produce a product sum value; and shifting the second upsampling signal relative to the first upsampling signal. The iterative process provides sum-of-products values. The access module is configured to determine the phase difference based on the product sum values.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum Rekonstruieren des Signals, das von der tragbaren Zugangsvorrichtung an das Fahrzeug übertragen wird, basierend auf Nulldurchgängen von einem Teil des Kreuzkorrelationssignals in Zusammenhang mit einem Maximum von den Produktsummenwerten.In further features, the access module is configured to reconstruct the signal transmitted from the portable access device to the vehicle based on zero crossings of a portion of the cross-correlation signal associated with a maximum of the product sum values.

In weiteren Merkmalen umfasst das Zugangsmodul: einen Aufwärtsabtaster bzw. Upsampler, der konfiguriert ist zum Aufwärtsabtasten des differenzierten Signals zum Erzeugen des ersten Aufwärtsabtastungssignals; ein Vorzeichenmodul, das konfiguriert ist zum Bestimmen eines Vorzeichens des ersten Aufwärtsabtastungssignals; und ein Bitmustermodul, das konfiguriert ist zum Erzeugen des erwarteten Signals basierend auf dem Vorzeichen des ersten Aufwärtsabtastungssignals.In further features, the access module includes: an upsampler configured to upsample the differentiated signal to generate the first upsampled signal; a sign module configured to determine a sign of the first upsampled signal; and a bit pattern module configured to generate the expected signal based on the sign of the first upsampling signal.

In weiteren Merkmalen wird eine tragbare Zugangsvorrichtung für ein Zugangssystem eines Fahrzeugs bereitgestellt. Die tragbare Zugangsvorrichtung umfasst einen Empfänger und ein Steuermodul. Der Empfänger ist konfiguriert zum Empfangen eines Signals, das von einem Zugangsmodul eines Fahrzeugs an die tragbare Zugangsvorrichtung übertragen wird. Das Steuermodul ist konfiguriert zum: Erzeugen eines differenzierten Signals basierend auf dem empfangenen Signal; Aufwärtsabtasten des differenzierten Signals zum Erzeugen eines ersten Aufwärtsabtastungssignals bzw. eines ersten einem Aufwärtsabtasten bzw. Upsampling unterzogenen Signals; Erhalten oder Erzeugen eines erwarteten Signals; Aufwärtsabtasten des erwarteten Signals zum Erzeugen eines zweiten Aufwärtsabtastungssignals bzw. eines zweiten einem Aufwärtsabtasten bzw. Upsampling unterzogenen Signals; Kreuzkorrelieren des ersten Aufwärtsabtastungssignals und des zweiten Aufwärtsabtastungssignals zum Erzeugen eines Kreuzkorrelationssignals; Bestimmen, basierend auf dem Kreuzkorrelationssignal, einer Phasendifferenz zwischen dem ersten Aufwärtsabtastungssignal und dem zweiten Aufwärtsabtastungssignal; Bestimmen einer Umlaufzeit des durch den Empfänger empfangenen Signals; und entweder Übertragen der Umlaufzeit an das Fahrzeug, um Zugang zu dem Fahrzeug basierend auf der Umlaufzeit zu erhalten, oder Bestimmen von zumindest einem von einem Ort oder einer Distanz zwischen der tragbaren Zugangsvorrichtung und dem Fahrzeug und Übertragen von zumindest einem von dem Ort und der Distanz an das Fahrzeug, um Zugang zu dem Fahrzeug zu erhalten.In further features, a portable entry device for an entry system of a vehicle is provided. The portable access device includes a receiver and a control module. The receiver is configured to receive a signal transmitted from an entry module of a vehicle to the portable entry device. The control module is configured to: generate a differentiated signal based on the received signal; upsampling the differentiated signal to generate a first upsampled signal or a first upsampled signal; obtaining or generating an expected signal; upsampling the expected signal to produce a second upsampled signal; cross-correlating the first upsampled signal and the second upsampled signal to generate a cross-correlation signal; determining, based on the cross-correlation signal, a phase difference between the first upsampled signal and the second upsampled signal; determining a round trip time of the by the receiver received signal; and either transmitting the round trip time to the vehicle to gain access to the vehicle based on the round trip time, or determining at least one of a location or a distance between the portable access device and the vehicle and transmitting at least one of the location and the distance to the vehicle to gain access to the vehicle.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum: Abwärtswandeln des Signals zum Erzeugen eines Abwärtswandlungssignals; Abtasten des Abwärtswandlungssignals zum Erzeugen eines abgetasteten Signals; Durchführen bzw. Nehmen von Arkustangens des bzw. bezüglich des abgetasteten Signals zum Erzeugen eines Arkustangenssignals; und Differenzieren des Arkustangenssignals zum Erzeugen des differenzierten Signals.In further features, the control module is configured to: down-convert the signal to generate a down-converted signal; sampling the down-converted signal to generate a sampled signal; taking arctangents of the sampled signal to produce an arctangent signal; and differentiating the arctangent signal to generate the differentiated signal.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum: Bestimmen von zumindest einem von einem Ort oder einer Distanz der tragbaren Zugangsvorrichtung relativ zu dem Fahrzeug basierend auf der Umlaufzeit; und Übertragen von dem zumindest einen von dem Ort oder der Distanz an das Fahrzeug, um Zugang zu dem Fahrzeug basierend auf dem zumindest einen von dem Ort oder der Distanz zu erhalten.In further features, the control module is configured to: determine at least one of a location or a distance of the portable access device relative to the vehicle based on the round trip time; and transmitting the at least one of the location or the distance to the vehicle to access the vehicle based on the at least one of the location or the distance.

In weiteren Merkmalen umfasst das Steuermodul: einen ersten Aufwärtsabtaster bzw. Upsampler, der konfiguriert ist zum Aufwärtsabtasten des differenzierten Signals zum Erzeugen des ersten Aufwärtsabtastungssignals; und einen zweiten Aufwärtsabtaster bzw. Upsampler, der konfiguriert ist zum Aufwärtsabtasten des erwarteten Signals zum Erzeugen des zweiten Aufwärtsabtastungssignals, wobei eine Aufwärtsabtastrate des ersten Aufwärtsabtasters bzw. Upsamplers gleich einer Abtastrate wie des zweiten Aufwärtsabtasters bzw. Upsamplers ist.In further features, the control module includes: a first upsampler configured to upsample the differentiated signal to generate the first upsampled signal; and a second upsampler configured to upsample the expected signal to generate the second upsampled signal, wherein an upsampling rate of the first upsampler is equal to a sampling rate of the second upsampler.

In weiteren Merkmalen umfasst das Steuermodul: ein Vorzeichenmodul, das konfiguriert ist zum Bestimmen eines Vorzeichens des differenzierten Signals; und ein Bitmustermodul, das konfiguriert ist zum Erzeugen des erwarteten Signals basierend auf dem Vorzeichen des differenzierten Signals.In further features, the control module includes: a sign module configured to determine a sign of the differentiated signal; and a bit pattern module configured to generate the expected signal based on the sign of the differentiated signal.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum: Erhalten des erwarteten Signals; und ist das erwartete Signal ein vorbestimmtes Signal, das durch das Steuermodul vor Empfang des empfangenen Signals erhalten wird.In further features, the control module is configured to: receive the expected signal; and the expected signal is a predetermined signal obtained by the control module prior to receipt of the received signal.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum Durchführen eines iterativen Prozesses, umfassend: Multiplizieren von Bits des ersten Aufwärtsabtastungssignals und des zweiten Aufwärtsabtastungssignals zum Erzeugen von resultierenden Produkten; Summieren der resultierenden Produkte zum Erzeugen eines Produktsummenwerts; und Verschieben des zweiten Aufwärtsabtastungssignals relativ zu dem ersten Aufwärtsabtastungssignal. Der iterative Prozess stellt Produktsummenwerte bereit. Das Steuermodul ist konfiguriert zum Bestimmen der Phasendifferenz basierend auf den Produktsummenwerten.In further features, the control module is configured to perform an iterative process comprising: multiplying bits of the first upsampling signal and the second upsampling signal to generate resultant products; summing the resulting products to produce a product sum value; and shifting the second upsampling signal relative to the first upsampling signal. The iterative process provides sum-of-products values. The control module is configured to determine the phase difference based on the product sum values.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum Rekonstruieren des Signals, das von dem Zugangsmodul des Fahrzeugs an die tragbare Zugangsvorrichtung übertragen wird, basierend auf Nulldurchgängen von einem Teil des Kreuzkorrelationssignals in Zusammenhang mit einem Maximum von den Produktsummenwerten.In further features, the control module is configured to reconstruct the signal transmitted from the vehicle's access module to the portable access device based on zero crossings of a portion of the cross-correlation signal associated with a maximum of the product sum values.

In weiteren Merkmalen umfasst das Steuermodul: einen Aufwärtsabtaster bzw. Upsampler, der konfiguriert ist zum Aufwärtsabtasten des differenzierten Signals zum Erzeugen des ersten Aufwärtsabtastungssignals; ein Vorzeichenmodul, das konfiguriert ist zum Bestimmen eines Vorzeichens des ersten Aufwärtsabtastungssignals; und ein Bitmustermodul, das konfiguriert ist zum Erzeugen des erwarteten Signals basierend auf dem Vorzeichen des ersten Aufwärtsabtastungssignals.In further features, the control module includes: an upsampler configured to upsample the differentiated signal to generate the first upsampled signal; a sign module configured to determine a sign of the first upsampled signal; and a bit pattern module configured to generate the expected signal based on the sign of the first upsampling signal.

Ein Zugangssystem für ein Fahrzeug wird bereitgestellt und umfasst Antennen und ein Zugangsmodul. Die Antennen sind konfiguriert zum jeweiligen Empfangen eines Signals, das von einer tragbaren Zugangsvorrichtung an das Fahrzeug übertragen wird. Eine der Antennen ist eine zirkular polarisierte Antenne. Das Zugangsmodul ist konfiguriert zum: Abwärtswandeln des empfangenen Signals zum Erzeugen eines In-Phase-Signals und eines Quadraturphase-Signals; Ausführen eines Music-Algorithmus zum Bestimmen von Ankunftswinkeln des empfangenen Signals, wie es an den Antennen empfangen wird; Bestimmen einer Distanz zwischen der tragbaren Zugangsvorrichtung und dem Fahrzeug basierend auf den Ankunftswinkeln; und Zulassen von Zugang zu dem Fahrzeug basierend auf der Distanz.An entry system for a vehicle is provided and includes antennas and an entry module. The antennas are configured to each receive a signal transmitted from a portable entry device to the vehicle. One of the antennas is a circularly polarized antenna. The access module is configured to: down-convert the received signal to generate an in-phase signal and a quadrature-phase signal; running a music algorithm to determine angles of arrival of the received signal as received at the antennas; determining a distance between the portable entry device and the vehicle based on the angles of arrival; and allowing access to the vehicle based on the distance.

In weiteren Merkmalen umfassen Antennen: die zirkular polarisierte Antenne mit einem leitfähigen ringförmigen Körper mit einem Innenloch; einen kreisförmigen Isolator, der mit dem leitfähigen ringförmigen Körper verbunden ist; und eine linear polarisierte Antenne, die mit der zirkular polarisierten Antenne und dem kreisförmigen Isolator verbunden ist und sich von dem kreisförmigen Isolator nach außen erstreckt. Die linear polarisierte Antenne umfasst eine Hülle und ein leitfähiges Element, das sich durch die Hülle erstreckt. Die linear polarisierte Antenne erstreckt sich orthogonal zu einem Radius der zirkular polarisierten Antenne.In further features, antennas include: the circularly polarized antenna having a conductive annular body with an inner hole; a circular insulator connected to the conductive annular body connected; and a linearly polarized antenna connected to the circularly polarized antenna and the circular insulator and extending outwardly from the circular insulator. The linearly polarized antenna includes a shell and a conductive element extending through the shell. The linearly polarized antenna extends orthogonally to a radius of the circularly polarized antenna.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert, während/bei Ausführung des Music-Algorithmus, zum: Sammeln bzw. Erfassen von analytischen Signalabtastungen des Signals, das an jeder der Antennen empfangen wird, zum Erzeugen einer Empfangsdatenmatrix; Schätzen einer Datenkovarianzmatrix basierend auf der Empfangsdatenmatrix; Verwenden eines Eigenwertzerlegungsprozesses zum Bestimmen einer MxM-Matrix basierend auf der Kovarianzmatrix, wobei M eine Ganzzahl größer oder gleich 2 ist; Bestimmen einer Anzahl von einfallenden/auftreffende Signalen; Aufspalten der MxM-Matrix in mehrere Matrizen; Berechnen eines Music-Spektrums basierend auf einer der Matrizen; und Durchführen einer Spitzensuche auf dem Music-Spektrum zum Bestimmen der Ankunftswinkel.In further features, the access module is configured during execution of the music algorithm to: collect analytical signal samples of the signal received at each of the antennas to generate a received data matrix; estimating a data covariance matrix based on the received data matrix; using an eigenvalue decomposition process to determine an MxM matrix based on the covariance matrix, where M is an integer greater than or equal to 2; determining a number of incoming signals; splitting the MxM matrix into multiple matrices; calculating a music spectrum based on one of the matrices; and performing a peak search on the music spectrum to determine the angles of arrival.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum: Durchführen eines Kovarianzglättungsverfahrens zum Erzeugen einer modifizierten Kovarianzmatrix; und Verwenden des Eigenwertzerlegungsprozesses zum Bestimmen der MxM-Matrix basierend auf der modifizierten Kovarianzmatrix.In further features, the access module is configured to: perform a covariance smoothing process to generate a modified covariance matrix; and using the eigenvalue decomposition process to determine the MxM matrix based on the modified covariance matrix.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert, während/bei Erzeugung der Empfangsdatenmatrix, zum: Wandeln eines In-Phase- und Quadraturphase-Abtastungsvektors in einen Phasenwinkelvektor; Erzeugen, basierend auf dem Phasenwinkelvektor, eines neu erzeugten In-Phase- und Quadraturphase-Abtastungsvektors für jede der Antennen; und Erzeugen der Empfangsdatenmatrix basierend auf dem neu erzeugten In-Phase- und Quadraturphase-Abtastungsvektor für jede der Antennen.In further features, the access module is configured during/upon generation of the receive data matrix to: convert an in-phase and quadrature-phase sample vector to a phase angle vector; generating, based on the phase angle vector, a newly generated in-phase and quadrature phase sample vector for each of the antennas; and generating the received data matrix based on the newly generated in-phase and quadrature-phase sample vector for each of the antennas.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum: Erzeugen eines Zeitvektors entsprechend dem In-Phase- und Quadraturphase-Abtastungsvektor; Verwerfen von einigen der analytischen Signalabtastungen, die in der Nähe von Antennenumschaltzeiten genommen werden/sind; Auswickeln von jedem Wiederholungsteil von verbleibenden Abtastungen mit einer Schrittgröße π; Mitteln einer Frequenz von Sinuskurven der verbleibenden Abtastungen; Finden einer Durchschnittssteigung der verbleibenden Abtastungen; Messen einer Standardabweichung der Durchschnittssteigung; Bestimmen, welche der Antennen falsch ausgerichtet fehlausgerichtet ist, basierend auf der gemessenen Standardabweichung; und Interpolieren, für jede der Antennen, einer geraden Linie von Punkten auf einem Zeitvektor zum Erzeugen eines rekonstruierten Phasenwinkelvektors.In further features, the access module is configured to: generate a time vector corresponding to the in-phase and quadrature-phase sample vector; discarding some of the analytical signal samples taken near antenna switching times; unwrapping each repeat portion of remaining samples with a step size π; averaging a frequency of sinusoids of the remaining samples; finding an average slope of the remaining samples; measuring a standard deviation of the mean slope; determining which of the misaligned antennas is misaligned based on the measured standard deviation; and interpolating, for each of the antennas, a straight line of points on a time vector to produce a reconstructed phase angle vector.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum: wenn die Standardabweichung größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, Prüfen, welche der Antennen eine ungenaue Ausrichtung aufweist; und Neu-/ Nachmessen der Standardabweichung der Durchschnittssteigung für die eine der Antennen.In further features, the access module is configured to: if the standard deviation is greater than a predetermined threshold, checking which of the antennas have an inaccurate pointing; and re-measuring the standard deviation of the average slope for the one of the antennas.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum Durchführen eines Reinigungs-/Säuberungsverfahrens, umfassend: Durchführen eines iterativen Prozesses, umfassend: Beseitigen bzw. Entfernen von Quellensignalen, eines nach dem anderen, unter Verwendung einer kalibrierten Anordnungsmannigfaltigkeit umfassend die Antennen; und Zwingen einer Position eines Quellensignals an eine Versatzstelle und Neuberechnen einer Ankunftswinkelrichtung eines verbleibenden Signals. Während/bei Durchführung des iterativen Prozesses konvergiert das Zugangsmodul zu einem neuen Satz von einfallenden/auftreffende Ankunftswinkeln.In further features, the access module is configured to perform a cleaning/cleaning method comprising: performing an iterative process comprising: removing source signals, one at a time, using a calibrated array manifold comprising the antennas; and forcing a position of a source signal to an offset location and recalculating an angle of arrival direction of a remaining signal. During/in performance of the iterative process, the access module converges to a new set of incident/incident arrival angles.

In weiteren Merkmalen wird ein Fahrzeug bereitgestellt und umfasst es: einen Körper; und ein Dach, eine Mittelkonsole, einen Boden oder eine zumindest teilweise ge-/umschlossene Metallstruktur. Die Antennen sind in zumindest einem von dem Dach, der Mittelkonsole, dem Boden oder der zumindest teilweise ge-/umschlossene Metallstruktur implementiert.In further features, a vehicle is provided and includes: a body; and a roof, center console, floor, or at least partially enclosed metal structure. The antennas are implemented in at least one of the roof, the center console, the floor, or the at least partially enclosed metal structure.

In weiteren Merkmalen umfassen die Antennen eine mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung, wobei die mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung die zirkular polarisierte Antenne umfasst und in dem Dach orientiert ist.In further features, the antennas include a multi-axis polarized RF antenna assembly, wherein the multi-axis polarized RF antenna assembly includes the circularly polarized antenna and is oriented in the roof.

In weiteren Merkmalen wird ein Verfahren bereitgestellt und umfasst es: Empfangen eines Signals, das von einer tragbaren Zugangsvorrichtung an das Fahrzeug übertragen wird, an jeder von mehreren Antennen, wobei eine der Antennen eine zirkular polarisierte Antenne ist; Abwärtswandeln des empfangenen Signals zum Erzeugen eines In-Phase-Signals und eines Quadraturphase-Signals; Ausführen eines Music-Algorithmus zum Bestimmen von Ankunftswinkeln des empfangenen Signals, wie es an den Antennen empfangen wird; Bestimmen einer Distanz zwischen der tragbaren Zugangsvorrichtung und dem Fahrzeug basierend auf den Ankunftswinkeln; und Zulassen von Zugang zu dem Fahrzeug basierend auf der Distanz.In further features, a method is provided and includes: receiving a signal transmitted from a portable entry device to the vehicle at each of a plurality of antennas, one of the antennas being a circularly polarized antenna; down-converting the received signal to generate an in-phase signal and a quadrature-phase signal; Running a music algorithm to determine angles of arrival of the received signal as it appears at the antennas Will be received; determining a distance between the portable entry device and the vehicle based on the angles of arrival; and allowing access to the vehicle based on the distance.

In weiteren Merkmalen umfasst Ausführen des Music-Algorithmus: Sammeln bzw. Erfassen von analytischen Signalabtastungen des Signals, das an jeder der Antennen empfangen wird, zum Erzeugen einer Empfangsdatenmatrix; Schätzen einer Datenkovarianzmatrix basierend auf der Empfangsdatenmatrix; Verwenden eines Eigenwertzerlegungsprozesses zum Bestimmen einer MxM-Matrix basierend auf der Kovarianzmatrix, wobei M eine Ganzzahl größer oder gleich 2 ist; Bestimmen einer Anzahl von einfallenden/auftreffende Signalen; Aufspalten der MxM-Matrix in mehrere Matrizen; Berechnen eines Music-Spektrums basierend auf einer der Matrizen; und Durchführen einer Spitzensuche auf dem Music-Spektrum zum Bestimmen der Ankunftswinkel.In further features, executing the music algorithm includes: collecting analytical signal samples of the signal received at each of the antennas to generate a received data matrix; estimating a data covariance matrix based on the received data matrix; using an eigenvalue decomposition process to determine an MxM matrix based on the covariance matrix, where M is an integer greater than or equal to 2; determining a number of incoming signals; splitting the MxM matrix into multiple matrices; calculating a music spectrum based on one of the matrices; and performing a peak search on the music spectrum to determine the angles of arrival.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Durchführen eines Kovarianzglättungsverfahrens zum Erzeugen einer modifizierten Kovarianzmatrix; und Verwenden des Eigenwertzerlegungsprozesses zum Bestimmen der MxM-Matrix basierend auf der modifizierten Kovarianzmatrix.In further features, the method additionally comprises: performing a covariance smoothing method to generate a modified covariance matrix; and using the eigenvalue decomposition process to determine the MxM matrix based on the modified covariance matrix.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren während/bei Erzeugung der Empfangsdatenmatrix: Wandeln eines In-Phase- und Quadraturphase-Abtastungsvektors in einen Phasenwinkelvektor; Erzeugen, basierend auf dem Phasenwinkelvektor, eines neu erzeugten In-Phase- und Quadraturphase-Abtastungsvektors für jede der Antennen; und Erzeugen der Empfangsdatenmatrix basierend auf dem neu erzeugten In-Phase- und Quadraturphase-Abtastungsvektor für jede der Antennen.In further features, the method comprises during/when generating the receive data matrix: converting an in-phase and quadrature-phase sample vector into a phase angle vector; generating, based on the phase angle vector, a newly generated in-phase and quadrature phase sample vector for each of the antennas; and generating the received data matrix based on the newly generated in-phase and quadrature-phase sample vector for each of the antennas.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Erzeugen eines Zeitvektors entsprechend dem In-Phase- und Quadraturphase-Abtastungsvektor; Verwerfen von einigen der analytischen Signalabtastungen, die in der Nähe von Antennenumschaltzeiten genommen werden/sind; Auswickeln von jedem Wiederholungsteil von verbleibenden Abtastungen mit einer Schrittgröße π; Mitteln einer Frequenz von Sinuskurven der verbleibenden Abtastungen; Bestimmen einer Durchschnittssteigung der verbleibenden Abtastungen; Messen einer Standardabweichung der Durchschnittssteigung; Bestimmen, welche der Antennen falsch ausgerichtet bzw. fehlausgerichtet ist, basierend auf der gemessenen Standardabweichung; und Interpolieren, für jede der Antennen, einer geraden Linie von Punkten auf einem Zeitvektor zum Erzeugen eines rekonstruierten Phasenwinkelvektors.In further features, the method additionally comprises: generating a time vector corresponding to the in-phase and quadrature-phase sample vectors; discarding some of the analytical signal samples taken near antenna switching times; unwrapping each repeat portion of remaining samples with a step size π; averaging a frequency of sinusoids of the remaining samples; determining an average slope of the remaining samples; measuring a standard deviation of the mean slope; determining which of the antennas is misaligned based on the measured standard deviation; and interpolating, for each of the antennas, a straight line of points on a time vector to produce a reconstructed phase angle vector.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: wenn die Standardabweichung größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, Prüfen, welche der Antennen eine ungenaue Ausrichtung aufweist; und Neu-/ Nachmessen der Standardabweichung der Durchschnittssteigung für die eine der Antennen.In further features, the method additionally comprises: if the standard deviation is greater than a predetermined threshold, checking which of the antennas has an inaccurate pointing; and re-measuring the standard deviation of the average slope for the one of the antennas.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich Durchführen eines Reinigungs-/Säuberungsverfahrens, umfassend: Durchführen eines iterativen Prozesses, umfassend Beseitigen bzw. Entfernen von Quellensignalen, eines nach dem anderen, unter Verwendung einer kalibrierten Anordnungsmannigfaltigkeit umfassend die Antennen, und Zwingen einer Position eines Quellensignals an eine Versatzstelle und Neuberechnen einer Ankunftswinkelrichtung eines verbleibenden Signals; und Konvergieren zu einem neuen Satz von einfallenden/auftreffenden Ankunftswinkeln während/bei Durchführung des iterativen Prozesses.In further features, the method additionally comprises performing a cleaning/cleaning method comprising: performing an iterative process comprising removing source signals, one at a time, using a calibrated array manifold comprising the antennas, and forcing a position of a source signal an offset location and recalculating an arrival angle direction of a remaining signal; and converging to a new set of incident arrival angles during performance of the iterative process.

In weiteren Merkmalen umfasst das Fahrzeug (i) einen Körper bzw. eine Karosserie und (ii) ein Dach, eine Mittelkonsole, einen Boden oder eine zumindest teilweise ge-/umschlossene Metallstruktur. Die Antennen sind in zumindest einem von dem Dach, der Mittelkonsole, dem Boden oder der zumindest teilweise ge-/umschlossenen Metallstruktur implementiert.In other features, the vehicle includes (i) a body and (ii) a roof, center console, floor, or at least partially enclosed metal structure. The antennas are implemented in at least one of the roof, the center console, the floor, or the at least partially enclosed metal structure.

In weiteren Merkmalen umfassen die Antennen eine mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung. Die mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung umfasst die zirkular polarisierte Antenne und ist in dem Dach orientiert.In further features, the antennas include a multi-axis polarized RF antenna array. The multi-axis polarized RF antenna assembly includes the circularly polarized antenna and is oriented in the roof.

Es wird ein Zugangssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Zugangssystem umfasst Antennen und ein Zugangsmodul. Die Antennen sind konfiguriert zum jeweiligen Empfangen eines Signals, das von einer tragbaren Zugangsvorrichtung an das Fahrzeug übertragen wird. Das Signal wird auf einer 2,4 Gigahertz-Frequenz übertragen. Das Zugangsmodul ist konfiguriert zum: Abwärtswandeln des empfangenen Signals zum Erzeugen eines In-Phase-Signals und eines Quadraturphase-Signals; Durchführen einer Trägerphase-basierten Entfernungsmessung, umfassend Implementieren eines Music-Algorithmus zum (i) Bestimmen einer Distanz zwischen der tragbaren Zugangsvorrichtung und dem Fahrzeug, und (ii) Bestimmen von Ankunftswinkeln des empfangenen Signals, wie es an den Antennen empfangen wird; Bestimmen eines Orts der tragbaren Zugangsvorrichtung relativ zu dem Fahrzeug basierend auf der Distanz und den Ankunftswinkeln; und Zulassen von Zugang zu dem Fahrzeug basierend auf dem Ort.An access system for a vehicle is provided. The access system includes antennas and an access module. The antennas are configured to each receive a signal transmitted from a portable entry device to the vehicle. The signal is transmitted on a 2.4 gigahertz frequency. The access module is configured to: down-convert the received signal to generate an in-phase signal and a quadrature-phase signal; Performing a carrier phase-based ranging, comprising implementing a music algorithm to (i) determine a distance between the portable access device and the vehicle, and (ii) determine angles of arrival of the received signal as received at the antennas; determining a location of the portable entry device relative to the vehicle based on the distance and the angles of arrival; and allowing access to the vehicle based on the location.

In weiteren Merkmalen sind die Antennen in dem Fahrzeug derart eingerichtet, dass das empfangene Signal mehrere entsprechende Abprallwege zwischen der tragbaren Zugangsvorrichtung und den Antennen aufweist.In further features, the antennas in the vehicle are configured such that the received signal has multiple corresponding bounce paths between the portable access device and the antennas.

In weiteren Merkmalen sind die Antennen in einer Metallstruktur des Fahrzeugs eingerichtet.In other features, the antennas are installed in a metal structure of the vehicle.

In weiteren Merkmalen sind die Antennen derart positioniert, dass keine Sichtlinie bzw. -verbindung zwischen den Antennen und der tragbaren Zugangsvorrichtung besteht.In further features, the antennas are positioned such that there is no line of sight between the antennas and the portable access device.

In weiteren Merkmalen umfasst das Zugangssystem zusätzlich Sensoren, wobei jeder der Sensoren zwei oder mehr der Antennen umfasst, und wobei die Sensoren in dem Fahrzeug derart eingerichtet sind, dass das empfangene Signal mehrere entsprechende Abprallwege zwischen der tragbaren Zugangsvorrichtung und jedem der Sensoren aufweist.In further features, the entry system additionally includes sensors, each of the sensors including two or more of the antennas, and wherein the sensors are configured in the vehicle such that the received signal has multiple corresponding bounce paths between the portable entry device and each of the sensors.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum: Überwachen des empfangenen Signals und Erzeugen eines Empfangssignalstärkeindikators basierend auf dem empfangenen Signal; Bestimmen, ob die tragbare Zugangsvorrichtung innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs ist, basierend auf dem Empfangssignalstärkeindikator; und Bestimmen der Distanz zwischen der tragbaren Zugangsvorrichtung und dem Fahrzeug, wenn die tragbare Zugangsvorrichtung außerhalb des Fahrzeugs ist.In further features, the access module is configured to: monitor the received signal and generate a received signal strength indicator based on the received signal; determining whether the portable entry device is inside or outside the vehicle based on the received signal strength indicator; and determining the distance between the portable entry device and the vehicle when the portable entry device is outside the vehicle.

In weiteren Merkmalen ist zumindest eine der Antennen eine zirkular polarisierte Antenne.In further features, at least one of the antennas is a circularly polarized antenna.

In weiteren Merkmalen umfassen die Antennen: eine zirkular polarisierte Antenne mit einem leitfähigen ringförmigen Körper mit einem Innenloch; einen kreisförmigen Isolator, der mit dem leitfähigen ringförmigen Körper verbunden ist; und eine linear polarisierte Antenne, die mit der zirkular polarisierten Antenne und dem kreisförmigen Isolator verbunden ist und sich von dem kreisförmigen Isolator nach außen erstreckt. Die linear polarisierte Antenne umfasst eine Hülle und ein leitfähiges Element, das sich durch die Hülle erstreckt. Die linear polarisierte Antenne erstreckt sich orthogonal zu einem Radius der zirkular polarisierten Antenne.In further features, the antennas include: a circularly polarized antenna having a conductive annular body with an inner hole; a circular insulator connected to the conductive annular body; and a linearly polarized antenna connected to the circularly polarized antenna and the circular insulator and extending outwardly from the circular insulator. The linearly polarized antenna includes a shell and a conductive element extending through the shell. The linearly polarized antenna extends orthogonally to a radius of the circularly polarized antenna.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert, während/bei Implementierung des Music-Algorithmus, zum: Sammeln bzw. Erfassen von analytischen Signalabtastungen des Signals, das an jeder der Antennen empfangen wird, zum Erzeugen einer Empfangsdatenmatrix; Schätzen einer Datenkovarianzmatrix basierend auf der Empfangsdatenmatrix; Verwenden eines Eigenwertzerlegungsprozesses zum Bestimmen einer MxM-Matrix basierend auf der Kovarianzmatrix, wobei M eine Ganzzahl größer oder gleich 2 ist; Bestimmen einer Anzahl von einfallenden/auftreffenden Signalen; Aufspalten der MxM-Matrix in Matrizen; Berechnen eines Music-Spektrums basierend auf einer der Matrizen; und Durchführen einer Spitzensuche auf dem Music-Spektrum zum Bestimmen der Ankunftswinkel.In further features, the access module is configured during/at implementation of the music algorithm to: collect analytical signal samples of the signal received at each of the antennas to generate a received data matrix; estimating a data covariance matrix based on the received data matrix; using an eigenvalue decomposition process to determine an MxM matrix based on the covariance matrix, where M is an integer greater than or equal to 2; determining a number of incoming/arriving signals; splitting the MxM matrix into matrices; calculating a music spectrum based on one of the matrices; and performing a peak search on the music spectrum to determine the angles of arrival.

In weiteren Merkmalen umfasst der Empfänger eine Phasenregelschleife, und ist er mit einem Sender der tragbaren Zugangsvorrichtung phasenstarr/-verriegelt. Das Zugangsmodul ist konfiguriert zum Durchführen von Tonaustauschen mit dem Sender und Bestimmen von zumindest einem von der Distanz oder den Ankunftswinkeln basierend auf den Tonaustauschen.In further features, the receiver includes a phase locked loop and is phase locked to a transmitter of the portable access device. The access module is configured to perform tone exchanges with the transmitter and determine at least one of the distance and the angles of arrival based on the tone exchanges.

In weiteren Merkmalen umfasst der Empfänger eine Phasenregelschleife, und ist er mit einem Sender der tragbaren Zugangsvorrichtung phasenstarr/-verriegelt. Das Zugangsmodul ist konfiguriert zum: Durchführen von Tonaustauschen mit dem Sender und Bestimmen einer Umlaufzeit von Fluginformationen basierend auf den Tonaustauschen; und Bestimmen der Distanz basierend auf der Umlaufzeit von Fluginformationen.In further features, the receiver includes a phase locked loop and is phase locked to a transmitter of the portable access device. The access module is configured to: perform tone exchanges with the transmitter and determine a round trip time of flight information based on the tone exchanges; and determining the distance based on the round trip time of flight information.

In weiteren Merkmalen wird ein Fahrzeug bereitgestellt und umfasst es: das Zugangssystem; einen Körper bzw. eine Karosserie; und ein Dach, eine Mittelkonsole, einen Boden oder eine zumindest teilweise ge-/umschlossene Metallstruktur. Die Antennen sind in zumindest einem von dem Dach, der Mittelkonsole, dem Boden oder der zumindest teilweise ge-/umschlossenen Metallstruktur implementiert.In further features, a vehicle is provided and includes: the entry system; a body; and a roof, center console, floor, or at least partially enclosed metal structure. The antennas are implemented in at least one of the roof, the center console, the floor, or the at least partially enclosed metal structure.

In weiteren Merkmalen wird ein Verfahren bereitgestellt und umfasst es: Empfangen eines Signals, das von einer tragbaren Zugangsvorrichtung an das Fahrzeug übertragen wird, an jeder von mehreren Antennen, wobei das Signal auf einer 2,4 Gigahertz-Frequenz übertragen wird; Abwärtswandeln des empfangen Signals zum Erzeugen eines In-Phase-Signals und eines Quadraturphase-Signals; Durchführen einer Trägerphase-basierten Entfernungsmessung, umfassend Implementieren eines Music-Algorithmus zum (i) Bestimmen einer Distanz zwischen der tragbaren Zugangsvorrichtung und dem Fahrzeug, und (ii) Bestimmen von Ankunftswinkeln des empfangenen Signals, wie es an den Antennen empfangen wird; Bestimmen eines Orts der tragbaren Zugangsvorrichtung relativ zu dem Fahrzeug basierend auf der Distanz und den Ankunftswinkeln; und Zulassen von Zugang zu dem Fahrzeug basierend auf dem Ort.In further features, a method is provided and includes: receiving at each of a plurality of antennas a signal transmitted from a portable access device to the vehicle, the signal being transmitted at a 2.4 gigahertz frequency; downconversion of the receiv gene signal for generating an in-phase signal and a quadrature-phase signal; performing a carrier phase-based ranging including implementing a music algorithm to (i) determine a distance between the portable access device and the vehicle, and (ii) determine angles of arrival of the received signal as received at the antennas; determining a location of the portable entry device relative to the vehicle based on the distance and the angles of arrival; and allowing access to the vehicle based on the location.

In weiteren Merkmalen sind die Antennen in dem Fahrzeug derart eingerichtet, dass das empfangene Signal mehrere entsprechende Abprallwege zwischen der tragbaren Zugangsvorrichtung und den Antennen aufweist.In further features, the antennas in the vehicle are configured such that the received signal has multiple corresponding bounce paths between the portable access device and the antennas.

In weiteren Merkmalen sind die Antennen derart positioniert, dass keine Sichtlinie bzw. -verbindung zwischen den Antennen und der tragbaren Zugangsvorrichtung besteht.In further features, the antennas are positioned such that there is no line of sight between the antennas and the portable access device.

In weiteren Merkmalen sind die Paare der Antennen als Teil von jeweiligen Sensoren implementiert. Die Sensoren sind in dem Fahrzeug derart eingerichtet, dass das empfangene Signal mehrere entsprechende Abprallwege zwischen der tragbaren Zugangsvorrichtung und jedem der Sensoren aufweist.In further features, the pairs of antennas are implemented as part of respective sensors. The sensors are configured in the vehicle such that the received signal has multiple corresponding bounce paths between the portable access device and each of the sensors.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Überwachen des empfangenen Signals und Erzeugen eines Empfangssignalstärkeindikators basierend auf dem empfangenen Signal; Bestimmen, ob die tragbare Zugangsvorrichtung innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs ist, basierend auf dem Empfangssignalstärkeindikator; und Bestimmen der Distanz zwischen der tragbaren Zugangsvorrichtung und dem Fahrzeug, wenn die tragbare Zugangsvorrichtung außerhalb des Fahrzeugs ist.In further features, the method additionally comprises: monitoring the received signal and generating a received signal strength indicator based on the received signal; determining whether the portable entry device is inside or outside the vehicle based on the received signal strength indicator; and determining the distance between the portable entry device and the vehicle when the portable entry device is outside the vehicle.

In weiteren Merkmalen ist zumindest eine der Antennen eine zirkular polarisierte Antenne.In further features, at least one of the antennas is a circularly polarized antenna.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren, während/bei Implementierung des Music-Algorithmus: Sammeln bzw. Erfassen von analytischen Signalabtastungen des Signals, das an jeder der Antennen empfangen wird, zum Erzeugen einer Empfangsdatenmatrix; Schätzen einer Datenkovarianzmatrix basierend auf der Empfangsdatenmatrix; Verwenden eines Eigenwertzerlegungsprozesses zum Bestimmen einer MxM-Matrix basierend auf der Kovarianzmatrix, wobei M eine Ganzzahl größer oder gleich 2 ist; Bestimmen einer Anzahl von einfallenden/Auftreffenden Signalen; Aufspalten der MxM-Matrix in mehrere Matrizen; Berechnen eines Music-Spektrums basierend auf einer der Matrizen; und Durchführen einer Spitzensuche auf dem Music-Spektrum zum Bestimmen der Ankunftswinkel.In further features, the method includes, during implementation of the music algorithm: collecting analytical signal samples of the signal received at each of the antennas to generate a received data matrix; estimating a data covariance matrix based on the received data matrix; using an eigenvalue decomposition process to determine an MxM matrix based on the covariance matrix, where M is an integer greater than or equal to 2; determining a number of incoming/impinging signals; splitting the MxM matrix into multiple matrices; calculating a music spectrum based on one of the matrices; and performing a peak search on the music spectrum to determine the angles of arrival.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Durchführen von Tonaustauschen mit einem Sender der tragbaren Zugangsvorrichtung; undBestimmen von zumindest einem von der Distanz oder den Ankunftswinkeln basierend auf den Tonaustauschen. Ein Empfänger der tragbaren Zugangsvorrichtung, der die Tonaustausche durchführt, umfasst eine Phasenregelschleife und ist mit einem Sender der tragbaren Zugangsvorrichtung phasenstarr/-verriegelt.In further features, the method additionally comprises: performing tone exchanges with a transmitter of the portable access device; anddetermining at least one of the distance and the angles of arrival based on the tone exchanges. A receiver of the portable access device that performs the tone exchanges includes a phase locked loop and is phase-locked to a transmitter of the portable access device.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Durchführen von Tonaustauschen mit dem Sender und Bestimmen einer Umlaufzeit von Fluginformationen basierend auf den Tonaustauschen; und Bestimmen der Distanz basierend auf der Umlaufzeit von Fluginformationen. Ein Empfänger der tragbaren Zugangsvorrichtung, der die Tonaustausche durchführt, umfasst eine Phasenregelschleife und ist mit einem Sender der tragbaren Zugangsvorrichtung phasenstarr/-verriegelt.In further features, the method additionally comprises: performing tone exchanges with the transmitter and determining a round trip time of flight information based on the tone exchanges; and determining the distance based on the round trip time of flight information. A receiver of the portable access device that performs the tone exchanges includes a phase locked loop and is phase-locked to a transmitter of the portable access device.

Eine mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung wird bereitgestellt und umfasst eine zirkular polarisierte Antenne, einen kreisförmigen Isolator und eine linear polarisierte Antenne. Die zirkular polarisierte Antenne umfasst einen leitfähigen ringförmigen Körper mit einem Innenloch. Der kreisförmige Isolator ist mit dem leitfähigen ringförmigen Körper verbunden. Die linear polarisierte Antenne ist mit der zirkular polarisierten Antenne und dem kreisförmigen Isolator verbunden und erstreckt sich von dem kreisförmigen Isolator nach außen. Die linear polarisierte Antenne umfasst eine Hülle und ein leitfähiges Element, das sich durch die Hülle erstreckt. Die linear polarisierte Antenne erstreckt sich orthogonal zu einem Radius der zirkular polarisierten Antenne.A multi-axis polarized RF antenna assembly is provided and includes a circularly polarized antenna, a circular isolator, and a linearly polarized antenna. The circularly polarized antenna includes a conductive annular body with an inner hole. The circular insulator is connected to the conductive annular body. The linearly polarized antenna is connected to the circularly polarized antenna and the circular insulator and extends outwardly from the circular insulator. The linearly polarized antenna includes a shell and a conductive element extending through the shell. The linearly polarized antenna extends orthogonally to a radius of the circularly polarized antenna.

In weiteren Merkmalen ist das leitfähige Element ein Draht. In weiteren Merkmalen ist die Hülle aus Polytetrafluorethylen gebildet. Das leitfähige Element ist aus Kupfer gebildet.In further features, the conductive element is a wire. In further features, the shell is formed from polytetrafluoroethylene. The conductive element is made of copper.

In weiteren Merkmalen ist die linear polarisierte Antenne so konfiguriert, dass sie sich bei/in Verwendung von der zirkular polarisierten Antenne nach unten erstreckt.In further features, the linearly polarized antenna is configured to extend downwardly from the circularly polarized antenna in use.

In weiteren Merkmalen ist die zirkular polarisierte Antenne eine 2-Achsen-Antenne. Die linear polarisierte Antenne ist eine Einzelachse-Antenne.In other features, the circularly polarized antenna is a 2-axis antenna. The linear polarized antenna is a single axis antenna.

In weiteren Merkmalen umfasst die mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung zusätzlich eine Bodenebene. Der kreisförmige Isolator ist auf der Bodenebene, zwischen dem leitfähigen Element und der Bodenebene, und zwischen der zirkular polarisierten Antenne und der Bodenebene eingerichtet.In further features, the multi-axis polarized RF antenna arrangement additionally includes a ground plane. The circular insulator is installed on the ground plane, between the conductive element and the ground plane, and between the circularly polarized antenna and the ground plane.

In weiteren Merkmalen umfasst die zirkular polarisierte Antenne zwei Speisepunkte, die 90° Phasenversatz aufweisen und konfiguriert sind zum Empfangen von Signalen, die um 90° phasenverschoben gegeneinander sind.In further features, the circularly polarized antenna includes two feed points that are quadrature and configured to receive signals that are quadrature with each other.

In weiteren Merkmalen wird ein Fahrzeug bereitgestellt und umfasst es einen Körper bzw. eine Karosserie und ein Dach. Das Dach umfasst die mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung. Die mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung ist in dem Dach derart orientiert, dass sich die linear polarisierte Antenne von der zirkular polarisierten Antenne nach unten erstreckt.In further features, a vehicle is provided and includes a body and a roof. The roof includes the multi-axis polarized RF antenna array. The multi-axis polarized RF antenna assembly is oriented in the roof such that the linearly polarized antenna extends downward from the circularly polarized antenna.

In weiteren Merkmalen wird ein Fahrzeugsystem bereitgestellt und umfasst es die mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung, eine zweite mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung und ein Zugangsmodul. Die mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung ist eine erste mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung und so konfiguriert, dass sie in einem Fahrzeug implementiert ist. Die zweite mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung ist so konfiguriert, dass sie in dem Fahrzeug implementiert ist, und umfasst: eine zweite zirkular polarisierte Antenne mit einem zweiten leitfähigen ringförmigen Körper mit einem zweiten Innenloch; einen zweiten kreisförmigen Isolator, der mit dem zweiten leitfähigen ringförmigen Körper verbunden ist; und eine zweite linear polarisierte Antenne, die mit dem zweiten kreisförmigen Isolator verbunden ist und sich von dem zweiten kreisförmigen Isolator nach außen erstreckt. Die zweite linear polarisierte Antenne umfasst eine Hülle und ein leitfähiges Element, das sich durch die Hülle der zweiten linear polarisierten Antenne erstreckt. Die zweite linear polarisierte Antenne erstreckt sich orthogonal zu einem Radius der zweiten zirkular polarisierten Antenne. Das Zugangsmodul ist mit der ersten mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnung und der zweiten mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnung verbunden und konfiguriert zum Kommunizieren mit einer tragbaren Zugangsvorrichtung über die erste mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung und die zweite mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung.In further features, a vehicle system is provided and includes the multi-axis polarized RF antenna assembly, a second multi-axis polarized RF antenna assembly, and an access module. The multi-axis polarized RF antenna assembly is a first multi-axis polarized RF antenna assembly and is configured to be implemented in a vehicle. The second multi-axis polarized RF antenna assembly is configured to be implemented in the vehicle and includes: a second circularly polarized antenna having a second conductive annular body with a second inner hole; a second circular insulator connected to the second conductive annular body; and a second linearly polarized antenna connected to the second circular insulator and extending outwardly from the second circular insulator. The second linearly polarized antenna includes a shell and a conductive element extending through the shell of the second linearly polarized antenna. The second linearly polarized antenna extends orthogonally to a radius of the second circularly polarized antenna. The access module is coupled to the first multi-axis polarized RF antenna assembly and the second multi-axis polarized RF antenna assembly and configured to communicate with a portable access device via the first multi-axis polarized RF antenna assembly and the second multi-axis polarized RF antenna assembly.

In weiteren Merkmalen ist, zu jedem Zeitpunkt, zumindest eine von der linear polarisierten Antenne oder der ersten mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnung nicht mit einer Antenne der zweiten mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnung kreuzpolarisiert.In further features, at all times, at least one of the linearly polarized antenna or the first multi-axis polarized RF antenna assembly is not cross-polarized with an antenna of the second multi-axis polarized RF antenna assembly.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum Durchführen von Passivzugang/Passivstart-Betriebsvorgängen oder Phone-as-a-Key-Betriebsvorgängen, umfassend Übertragen und Empfangen von Hoch-/ Funkfrequenzsignalen über die erste der mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnungen und die zweite der mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnungen.In further features, the access module is configured to perform passive access/passive start operations or phone-as-a-key operations including transmitting and receiving radio frequency/radio frequency signals via the first of the multi-axis polarized RF antenna arrays and the second of the multi-axis polarized ones RF antenna arrays.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum Zulassen von Zugang zu dem Fahrzeug basierend auf den Hoch-/Radiofrequenzsignalen.In further features, the access module is configured to allow access to the vehicle based on the radio frequency signals.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum Ausführen eines Algorithmus zum Bestimmen, welches Antennenpaar von der ersten der mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnungen und der zweiten der mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnungen zur Kommunikation mit der tragbaren Zugangsvorrichtung zu verwenden ist. In weiteren Merkmalen ist die tragbare Zugangsvorrichtung ein Schlüsselanhänger oder ein Zellular-/ Mobilmobiltelefon.In further features, the access module is configured to execute an algorithm to determine which antenna pair of the first of the multi-axis polarized RF antenna arrays and the second of the multi-axis polarized RF antenna arrays to use for communicating with the portable access device. In other features, the portable entry device is a key fob or a cellular/mobile phone.

In weiteren Merkmalen wird ein Verfahren zum Kommunizieren mit einer tragbaren Zugangsvorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst iteratives Durchführen eines Algorithmus über ein Zugangsmodul eines Fahrzeugs, wobei der Algorithmus eine Aufeinanderfolge von Betriebsvorgängen umfasst, umfassend: Auswählen einer Frequenz aus Frequenzen; Auswählen eines Antennenpaars aus möglichen Antennenpaaren; wobei Antennen der möglichen Antennenpaare Antennen mit unterschiedlichen polarisierten Achsen umfassen; Übertragen eines Pakets an die tragbare Zugangsvorrichtung über das ausgewählte Antennenpaar; Empfangen eines ersten Empfangssignalstärkeindikators (RSSI) und eines Antwortsignals von der tragbaren Zugangsvorrichtung, wobei der erste RSSI der Übertragung des Pakets entspricht; und Messen eines zweiten RSSI des Antwortsignals. Basierend auf den ersten RSSIs und den zweiten RSSIs werden eine beste der Frequenzen und ein bestes Antennenpaar der möglichen Antennenpaare ausgewählt. Ein oder mehr zusätzliche Pakete werden unter Verwendung der ausgewählten besten Frequenz und des ausgewählten besten Antennenpaars übertragen.In further features, a method of communicating with a portable access device is provided. The method includes iteratively running an algorithm over an access module of a vehicle, the algorithm including a sequence of operations comprising: selecting a frequency from frequencies; selecting an antenna pair from possible antenna pairs; wherein antennas of the possible antenna pairs comprise antennas with different polarized axes; transmitting a packet to the portable access device over the selected pair of antennas; receiving a first received signal strength indicator (RSSI) and a response signal from the trag bare access device, wherein the first RSSI corresponds to transmission of the packet; and measuring a second RSSI of the response signal. Based on the first RSSIs and the second RSSIs, a best of the frequencies and a best antenna pair of the possible antenna pairs are selected. One or more additional packets are transmitted using the selected best frequency and antenna pair.

In weiteren Merkmalen umfasst jedes ausgewählte Antennenpaar eine der linear polarisierten Antennen und eine der zirkular polarisierten Antennen.In further features, each selected pair of antennas includes one of the linearly polarized antennas and one of the circularly polarized antennas.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Übertragen von den ein oder mehr zusätzlichen Paketen zum Autorisieren der tragbaren Zugangsvorrichtung; Bestimmen, ob die tragbare Zugangsvorrichtung zum Zugang zu einem Innenraum des Fahrzeugs autorisiert ist; und Zulassen von Zugang zu einem Innenraum des Fahrzeugs, wenn die tragbare Zugangsvorrichtung autorisiert ist.In further features, the method additionally comprises: transmitting the one or more additional packets for authorizing the portable access device; determining whether the portable entry device is authorized to access an interior of the vehicle; and permitting access to an interior of the vehicle if the portable entry device is authorized.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Messen einer Flugzeit von den ein oder mehr zusätzlichen Paketen, umfassend eine Zeit zum Übertragen von den ein oder mehr zusätzlichen Paketen an die tragbare Zugangsvorrichtung und eine Zeit zum Empfangen von ein oder mehr Antworten von der tragbaren Zugangsvorrichtung; und Schätzen einer Distanz zwischen dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung basierend auf der gemessenen Flugzeit.In further features, the method additionally comprises: measuring a flight time of the one or more additional packets, including a time to transmit the one or more additional packets to the portable access device and a time to receive one or more responses from the portable access device; and estimating a distance between the vehicle and the portable access device based on the measured flight time.

In weiteren Merkmalen wird die geschätzte Distanz verwendet zum Detektieren, ob eine andere Vorrichtung versucht, einen Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff durchzuführen. In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich, wenn die andere Vorrichtung versucht, einen Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff durchzuführen, Durchführen einer Gegenmaßnahme, umfassend Verhindern von Zugang zu dem Innenraum des Fahrzeugs. In weiteren Merkmalen umfasst die Gegenmaßnahme Benachrichtigen eines Besitzers des Fahrzeugs über den Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff.In further features, the estimated distance is used to detect whether another device is attempting a range extender type relay station attack. In further features, the method additionally includes, when the other device attempts to perform a range extender-type relay station attack, performing a countermeasure comprising preventing access to the interior of the vehicle. In further features, the countermeasure includes notifying an owner of the vehicle of the range extender-type relay station attack.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Austauschen von mehreren Paaren von unmodulierten Trägertönen mit der tragbaren Zugangsvorrichtung auf mehreren Frequenzen, wobei die Paare von unmodulierten Trägertönen empfangene Töne und übertragene Töne umfassen; Messen einer Phase von empfangenen Tönen relativ zu übertragenen Tönen und Erfassen bzw. Gewinnen von Frequenzdaten; und Schätzen einer Distanz zwischen dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung basierend auf den gemessenen Phasen und den Frequenzdaten.In further features, the method additionally comprises: exchanging multiple pairs of unmodulated carrier tones with the portable access device at multiple frequencies, the pairs of unmodulated carrier tones including received tones and transmitted tones; measuring a phase of received tones relative to transmitted tones and acquiring frequency data; and estimating a distance between the vehicle and the portable access device based on the measured phases and the frequency data.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich Bestimmen, ob eine andere Vorrichtung versucht, einen Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff durchzuführen, basierend auf der geschätzten Distanz. In weiteren Merkmalen umfasst jedes ausgewählte Antennenpaar linear polarisierte Antennen.In further features, the method additionally includes determining whether another device is attempting a range extender-type relay station attack based on the estimated distance. In further features, each selected pair of antennas includes linearly polarized antennas.

In weiteren Merkmalen umfasst der Algorithmus Umschalten zwischen den möglichen Antennenpaaren zwischen nacheinander übertragenen Paketen. In weiteren Merkmalen umfasst der Algorithmus Umschalten zwischen den möglichen Antennenpaaren während einer Übertragung eines Teils eines Pakets. In weiteren Merkmalen ist der Teil des Pakets ein Kontinuierliche-Welle-Ton.In further features, the algorithm includes switching between the possible antenna pairs between successively transmitted packets. In further features, the algorithm includes switching between the possible antenna pairs during transmission of a portion of a packet. In other features, part of the package is a continuous wave tone.

In weiteren Merkmalen umfassen gewisse der möglichen Antennenpaare zwei Antennen, die kollokiert bzw. gemeinsam angeordnet sind.In further features, certain of the possible antenna pairs include two antennas that are collocated.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Übertragen von Paketen an die tragbare Zugangsvorrichtung; Messen von Flugzeitwerten für die Pakete basierend auf Antwortsignalen, die von der tragbaren Zugangsvorrichtung empfangen werden, wobei die Antwortsignale basierend auf den Paketen übertragen werden; Bestimmen, ob die andere Vorrichtung einen Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff durchführt, basierend auf den Flugzeitwerten; und Verhindern von Zugang zu einem Innenraum des Fahrzeugs in Erwiderung auf Detektion des Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriffs.In further features, the method additionally comprises: transmitting packets to the portable access device; measuring time-of-flight values for the packets based on response signals received from the portable access device, the response signals being transmitted based on the packets; determining whether the other device is performing a range extender-type relay station attack based on the time-of-flight values; and preventing access to an interior of the vehicle in response to detection of the range extender-type relay station attack.

In weiteren Merkmalen ist die tragbare Zugangsvorrichtung ein Schlüsselanhänger oder ein Zellular-/Mobiltelefon. In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich Verschlüsseln eines Identifikators des besten Antennenpaars. Die Übertragung von den ein oder mehr zusätzlichen Paketen umfasst den verschlüsselten Identifikator des besten Antennenpaars.In other features, the portable entry device is a key fob or a cellular/mobile phone. In further features, the method additionally includes encrypting an identifier of the best antenna pair. The transmission of the one or more additional packets includes the encrypted identifier of the best antenna pair.

In weiteren Merkmalen wird ein Fahrzeugsystem zum Kommunizieren mit einer tragbaren Zugangsvorrichtung bereitgestellt. Das Fahrzeugsystem umfasst Antennen mit unterschiedlichen polarisierten Achsen und ein Zugangsmodul. Das Zugangsmodul ist konfiguriert zum iterativen Durchführen eines Algorithmus. Der Algorithmus umfasst eine Aufeinanderfolge von Betriebsvorgängen, umfassend: Auswählen einer Frequenz aus mehreren Frequenzen; Auswählen eines Antennenpaars aus den Antennen mit unterschiedlichen polarisierten Achsen; Übertragen eines Pakets an die tragbare Zugangsvorrichtung über das ausgewählte Antennenpaar; Empfangen eines ersten RSSI und eines Antwortsignals von der tragbaren Zugangsvorrichtung, wobei der erste RSSI der Übertragung des Pakets entspricht; und Messen eines zweiten RSSI des Antwortsignals. Das Zugangsmodul ist konfiguriert zum: Auswählen einer besten der Frequenzen und eines besten Antennenpaars der Antennenpaare basierend auf den ersten RSSIs und den zweiten RSSIs; und Übertragen von ein oder mehr zusätzlichen Paketen unter Verwendung der ausgewählten besten Frequenz und des ausgewählten besten Antennenpaars.In further features, a vehicle system for communicating with a portable entry device is provided. The vehicle system includes antennas with different polarized axes and an access module. The access module is configured to iteratively perform an algorithm. The algorithm comprises a sequence of operations including: selecting a frequency from a plurality of frequencies; selecting an antenna pair from the antennas with different polarized axes; transmitting a packet to the portable access device over the selected pair of antennas; receiving a first RSSI and a response signal from the portable access device, the first RSSI corresponding to transmission of the packet; and measuring a second RSSI of the response signal. The access module is configured to: select a best one of the frequencies and a best antenna pair of the antenna pairs based on the first RSSIs and the second RSSIs; and transmitting one or more additional packets using the selected best frequency and selected best antenna pair.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum: Messen einer Flugzeit von den ein oder mehr zusätzlichen Paketen, umfassend eine Zeit zum Übertragen von den ein oder mehr zusätzlichen Paketen an die tragbare Zugangsvorrichtung und eine Zeit zum Empfangen von ein oder mehr Antworten von der tragbaren Zugangsvorrichtung; und Schätzen einer Distanz zwischen dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung basierend auf der gemessenen Flugzeit.In further features, the access module is configured to: measure a flight time of the one or more additional packets, including a time to transmit the one or more additional packets to the portable access device and a time to receive one or more responses from the portable access device ; and estimating a distance between the vehicle and the portable access device based on the measured flight time.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum: Austauschen von mehreren Paaren von unmodulierten Trägertönen mit der tragbaren Zugangsvorrichtung auf mehreren Frequenzen, wobei die unmodulierten Trägertöne empfangene Töne und übertragene Töne umfassen; Messen der Phasen der empfangenen Töne relativ zu den übertragenen Tönen; Erfassen bzw. Gewinnen von den gemessenen Phasen und Frequenzdaten; und Schätzen einer Distanz zwischen dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung unter Verwendung von den gemessenen Phasen und der Frequenzdaten.In further features, the access module is configured to: exchange multiple pairs of unmodulated carrier tones with the portable access device at multiple frequencies, the unmodulated carrier tones including received tones and transmitted tones; measuring the phases of the received tones relative to the transmitted tones; acquiring the measured phase and frequency data; and estimating a distance between the vehicle and the portable access device using the measured phase and frequency data.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum Detektieren, ob die tragbare Zugangsvorrichtung versucht, einen Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff durchzuführen, basierend auf der geschätzten Distanz.In further features, the access module is configured to detect whether the portable access device attempts to perform a range extender-type relay station attack based on the estimated distance.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert zum Detektieren, ob eine Vorrichtung versucht, einen Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff durchzuführen, basierend auf der geschätzten Distanz.In further features, the access module is configured to detect whether a device is attempting to perform a range extender-type relay station attack based on the estimated distance.

In weiteren Merkmalen ist das Zugangsmodul konfiguriert, wenn die tragbare Zugangsvorrichtung versucht, einen Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff durchzuführen, zum Durchführen einer Gegenmaßnahme, umfassend Verhindern von Zugang zu dem Innenraum des Fahrzeugs.In further features, when the portable entry device attempts to perform a range extender-type relay station attack, the entry module is configured to perform a countermeasure comprising preventing access to the interior of the vehicle.

In weiteren Merkmalen umfasst die Gegenmaßnahme Benachrichtigen eines Besitzers des Fahrzeugs über den Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff. In weiteren Merkmalen ist die tragbare Zugangsvorrichtung ein Schlüsselanhänger oder ein Zellular-/Mobiltelefon.In further features, the countermeasure includes notifying an owner of the vehicle of the range extender-type relay station attack. In other features, the portable entry device is a key fob or a cellular/mobile phone.

In weiteren Merkmalen ist die tragbare Zugangsvorrichtung konfiguriert zum Verschlüsseln eines Identifikators des besten Antennenpaars. Die Übertragung von den ein oder mehr zusätzlichen Paketen umfasst den verschlüsselten Identifikator des besten Antennenpaars.In further features, the portable access device is configured to encrypt a best antenna pair identifier. The transmission of the one or more additional packets includes the encrypted identifier of the best antenna pair.

In weiteren Merkmalen wird ein System zum Detektieren eines Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs bereitgestellt. Das System umfasst einen ersten Sender, einen Empfänger und ein erstes Modul. Der erste Sender ist konfiguriert zum Übertragen eines ersten Hoch-/Radiofrequenzsignals von einem von einem Fahrzeug und einer tragbaren Zugangsvorrichtung an das andere von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung. Der Empfänger ist konfiguriert zum Empfangen eines ersten Antwortsignals von einem von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung in Erwiderung auf das erste Hoch-/Radiofrequenzsignal. Das erste Modul ist konfiguriert zum: Überwachen oder Erzeugen von ein oder mehr Parametern, die mit der Übertragung des ersten Hoch-/Radiofrequenzsignals und dem Empfang des ersten Antwortsignals in Zusammenhang stehen; Detektieren, basierend auf den ein oder mehr Parametern, des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs, der durch eine angreifende Vorrichtung durchgeführt wird, um zumindest eines von Zugang zu oder betriebliche Steuerung von dem Fahrzeug zu erhalten, wobei zumindest eines gilt/erfolgt von: (i) das erste Hoch-/Radiofrequenzsignal wird über die angreifende Vorrichtung von dem Fahrzeug zu der tragbaren Zugangsvorrichtung weitergeleitet, oder (ii) das erste Antwortsignal wird über die angreifende Vorrichtung von der tragbaren Zugangsvorrichtung zu dem Fahrzeug weitergeleitet; und Durchführen einer Gegenmaßnahme in Erwiderung auf Detektion des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs.In further features, a system for detecting a range-extending-type relay attack is provided. The system includes a first transmitter, a receiver, and a first module. The first transmitter is configured to transmit a first radio frequency signal from one of a vehicle and a portable access device to the other of the vehicle and the portable access device. The receiver is configured to receive a first response signal from one of the vehicle and the portable access device in response to the first radio frequency signal. The first module is configured to: monitor or generate one or more parameters associated with transmission of the first radio frequency signal and receipt of the first response signal; detecting, based on the one or more parameters, the range-extending-type relay attack performed by an attacking device to gain at least one of access to or operational control of the vehicle, wherein at least one of: (i) the the first radio frequency signal is relayed from the vehicle to the portable access device via the offending device, or (ii) the first response signal is relayed from the portable access device to the vehicle via the offending device; and performing a countermeasure in response to detection of the range-extending type relay attack.

In weiteren Merkmalen ist das erste Modul an dem Fahrzeug implementiert. In weiteren Merkmalen ist das erste Modul an der tragbaren Zugangsvorrichtung implementiert.In further features, the first module is implemented on the vehicle. In further features, the first module is implemented on the portable entry device.

In weiteren Merkmalen ist das erste Modul konfiguriert zum: Messen einer Umlaufzeit des ersten Hoch-/Radiofrequenzsignals; und Detektieren des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs basierend auf der Umlaufzeit.In further features, the first module is configured to: measure a round trip time of the first radio frequency signal; and detecting the range extension type relay attack based on the round trip time.

In weiteren Merkmalen ist das erste Modul konfiguriert zum: Übertragen eines zweiten Hoch-/Radiofrequenzsignals und Empfangen eines zweiten Antwortsignals vor Übertragung des ersten Hoch-/Radiofrequenzsignals und Empfang des ersten Antwortsignals; Überwachen von zumindest einem von einem ersten Empfangssignalstärkeindikator des zweiten Hoch-/ Radiofrequenzsignals oder einem zweiten Empfangssignalstärkeindikator des zweiten Antwortsignals; und Bestimmen, basierend auf zumindest einem von dem ersten Empfangssignalstärkeindikator oder dem zweiten Empfangssignalstärkeindikator, von zumindest einem von einem Weg, einer Frequenz, einem Kanal oder einem Antennenpaar zur Übertragung des ersten Hoch-/Radiofrequenzsignals und zum Empfang des ersten Antwortsignals.In further features, the first module is configured to: transmit a second radio frequency/radio frequency signal and receive a second response signal prior to transmitting the first radio frequency/radio frequency signal and receiving the first response signal; monitoring at least one of a first received signal strength indicator of the second radio frequency signal or a second received signal strength indicator of the second response signal; and determining, based on at least one of the first received signal strength indicator or the second received signal strength indicator, at least one of a path, frequency, channel, or antenna pair for transmitting the first radio frequency signal and for receiving the first response signal.

In weiteren Merkmalen ist das erste Modul konfiguriert zum: Übertragen eines zweiten Hoch-/Radiofrequenzsignals und Empfangen eines zweiten Antwortsignals vor Übertragung des ersten Hoch-/Radiofrequenzsignals und Empfang des ersten Antwortsignals; Überwachen eines Antennenpolarisationszustands entsprechend zumindest einem von dem zweiten Hoch-/Radiofrequenzsignal oder dem zweiten Antwortsignal; und Bestimmen, basierend auf dem Antennenpolarisationszustand von dem zumindest einen von dem ersten Hoch-/Radiofrequenzsignal oder dem ersten Antwortsignal, von zumindest einem von einem Weg, einer Frequenz, einem Kanal oder einem Antennenpaar zur Übertragung des ersten Hoch-/Radiofrequenzsignals und zum Empfang des ersten Antwortsignals.In further features, the first module is configured to: transmit a second radio frequency/radio frequency signal and receive a second response signal prior to transmitting the first radio frequency/radio frequency signal and receiving the first response signal; monitoring an antenna polarization state according to at least one of the second radio frequency signal and the second response signal; and determining, based on the antenna polarization state of the at least one of the first radio frequency/radio frequency signal or the first response signal, at least one of a path, frequency, channel, or antenna pair for transmitting the first radio frequency/radio frequency signal and for receiving the first response signal.

In weiteren Merkmalen ist das erste Modul konfiguriert zum Übertragen des ersten Hoch-/Radiofrequenzsignals, während das erste Antwortsignal oder ein zweites Hoch-/Radiofrequenzsignal von einem von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung empfangen wird.In further features, the first module is configured to transmit the first radio frequency/radio frequency signal while receiving the first response signal or a second radio frequency/radio frequency signal from one of the vehicle and the portable entry device.

In weiteren Merkmalen ist das erste Modul konfiguriert zum Empfangen des ersten Antwortsignals, während ein zweites Hoch-/Radiofrequenzsignal von einem von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung empfangen wird.In further features, the first module is configured to receive the first response signal while receiving a second radio frequency signal from one of the vehicle and the portable entry device.

In weiteren Merkmalen ist das erste Modul konfiguriert zum: Bestimmen einer Aufeinanderfolge von zufällig ausgewählten Frequenzen oder Kanälen; Teilen der Aufeinanderfolge von zufällig ausgewählten Frequenzen oder Kanälen mit einem von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung; und Übertragen des ersten Hoch-/Radiofrequenzsignals und Empfangen des ersten Antwortsignals basierend auf den zufällig ausgewählten Frequenzen oder Kanälen.In further features, the first module is configured to: determine a succession of randomly selected frequencies or channels; sharing the succession of randomly selected frequencies or channels with one of the vehicle and the portable access device; and transmitting the first radio frequency signal and receiving the first response signal based on the randomly selected frequencies or channels.

In weiteren Merkmalen ist das erste Modul konfiguriert zum: Randomisieren von Zugangsadressen für das Fahrzeug oder die tragbare Zugangsvorrichtung; Teilen der randomisierten Zugangsadressen mit der tragbaren Zugangsvorrichtung; und Erzeugen des ersten Hoch-/Radiofrequenzsignals, sodass er eine der Zugangsadressen umfasst.In further features, the first module is configured to: randomize access addresses for the vehicle or portable access device; sharing the randomized access address with the portable access device; and generating the first radio frequency signal to include one of the access addresses.

In weiteren Merkmalen ist das erste Modul konfiguriert zum: Messen einer Länge von zumindest einem Bit des ersten Antwortsignals; und Detektieren des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs basierend auf der Länge des zumindest einen Bits.In further features, the first module is configured to: measure a length of at least one bit of the first response signal; and detecting the range extension type relay attack based on the length of the at least one bit.

In weiteren Merkmalen ist das erste Modul konfiguriert zum: Überwachen von Steigungen der steigenden und fallenden Flanken des ersten Antwortsignals; und Detektieren des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs basierend auf den Steigungen.In further features, the first module is configured to: monitor slopes of the rising and falling edges of the first response signal; and detecting the range extension type relay attack based on the slopes.

In weiteren Merkmalen ist das erste Modul konfiguriert zum: Verwenden einer gleitenden Korrelationsfunktion zum Ausrichten bzw. Angleichen des ersten Antwortsignals mit einer idealisierten Gaußschen Verlaufsform für ein bekanntes Bitmuster und eine bekannte Bitrate, umfassend Skalieren von Spitzen bzw. Spitzenwerten und Ausrichten bzw. Angleichen von Nullpunktverschiebungen; und Detektieren des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs basierend auf der Ausrichtung bzw. Angleichung.In further features, the first module is configured to: use a sliding correlation function to align the first response signal with an idealized Gaussian waveform for a known bit pattern and bit rate, including peak scaling and zero offset alignment ; and detecting the range-extending-type relay attack based on the alignment.

In weiteren Merkmalen ist das erste Modul konfiguriert zum: Akkumulieren von Teilen des ersten Antwortsignals, die früh nach einem Nulldurchgang und vor einer nächsten Spitze einer vorbestimmten Verlaufsform sind/liegen; Bestimmen eines Durchschnitts basierend auf den akkumulierten Teilen; und Detektieren des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs basierend auf dem Durchschnitt.In further features, the first module is configured to: accumulate portions of the first response signal that are early after a zero crossing and before a next peak of a predetermined history shape are/are; determining an average based on the accumulated parts; and detecting the range extension type relay attack based on the average.

In weiteren Merkmalen ist das erste Modul konfiguriert zum: Akkumulieren von Teilen des ersten Antwortsignals, die spät nach einer Spitze und vor einem nächsten Nulldurchgang einer vorbestimmten Verlaufsform sind/liegen; Bestimmen eines Durchschnitts basierend auf den akkumulierten Teilen; und Detektieren des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs basierend auf dem Durchschnitt.In further features, the first module is configured to: accumulate portions of the first response signal that are late after a peak and before a next zero crossing of a predetermined waveform; determining an average based on the accumulated parts; and detecting the range extension type relay attack based on the average.

In weiteren Merkmalen ist das erste Modul konfiguriert zum Randomisieren einer Ausbreitungsrichtung des ersten Hoch-/Radiofrequenzsignals, was umfasst, ob das erste Hoch-/Radiofrequenzsignal von dem Fahrzeug an die tragbare Zugangsvorrichtung oder von der tragbaren Zugangsvorrichtung an das Fahrzeug übertragen wird.In further features, the first module is configured to randomize a direction of propagation of the first radio frequency signal, including whether the first radio frequency signal is transmitted from the vehicle to the portable access device or from the portable access device to the vehicle.

In weiteren Merkmalen umfasst die Gegenmaßnahme Verhindern von zumindest einem von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug.In further features, the countermeasure includes preventing at least one of access to or operational control of the vehicle.

In weiteren Merkmalen umfasst das System zusätzlich einen zweiten Sender, der konfiguriert ist zum Übertragen eines Dummy-Signals, während der erste Sender das erste Hoch-/Radiofrequenzsignal überträgt oder der Empfänger das erste Antwortsignal empfängt.In further features, the system additionally includes a second transmitter configured to transmit a dummy signal while the first transmitter is transmitting the first radio frequency signal or the receiver is receiving the first response signal.

In weiteren Merkmalen umfasst das System: das erste Modul, das an dem Fahrzeug implementiert ist; und die tragbare Zugangsvorrichtung, die ein zweites Modul umfasst. Das erste Modul ist konfiguriert zum Übertragen des ersten Hoch-/Radiofrequenzsignals an die tragbare Zugangsvorrichtung und Empfangen des ersten Antwortsignals von der tragbaren Zugangsvorrichtung. Das zweite Modul ist konfiguriert zum Übertragen eines zweiten Hoch-/ Radiofrequenzsignals an das Fahrzeug und Empfangen eines zweiten Antwortsignals von dem Fahrzeug. Zumindest eines gilt/erfolgt von: das erste Modul überträgt das erste Hoch-/Radiofrequenzsignal, während das zweite Modul das erste Antwortsignal oder das zweite Hoch-/Radiofrequenzsignal überträgt, oder das erste Modul empfängt das erste Antwortsignal, während das zweite Modul das zweite Hoch-/Radiofrequenzsignal überträgt.In further features, the system includes: the first module implemented on the vehicle; and the portable access device comprising a second module. The first module is configured to transmit the first radio frequency signal to the portable access device and receive the first response signal from the portable access device. The second module is configured to transmit a second radio frequency signal to the vehicle and receive a second response signal from the vehicle. At least one applies/takes place from: the first module transmits the first radio frequency/radio frequency signal while the second module transmits the first response signal or the second radio/radio frequency signal, or the first module receives the first response signal while the second module transmits the second high -/radio frequency signal transmits.

In weiteren Merkmalen sind das erste Modul und das zweite Modul konfiguriert zum: Austauschen von zumindest drei Paaren von Funksignalen, die Abschnitte von unmodulierten Trägertönen enthalten, wobei die unmodulierten Trägertöne empfangene Töne und übertragene Töne umfassen; und Messen von Phasen der empfangenen Töne relativ zu den übertragenen Tönen. Ein oder mehr von dem ersten Modul und dem zweiten Modul ist konfiguriert zum: Erfassen bzw. Gewinnen von Frequenz- und Phaseninformationen; und Schätzen der Distanz zwischen dem ersten Modul und dem zweiten Modul basierend auf den Phasen- und Frequenzinformationen.In further features, the first module and the second module are configured to: exchange at least three pairs of radio signals that include portions of unmodulated carrier tones, the unmodulated carrier tones including received tones and transmitted tones; and measuring phases of the received tones relative to the transmitted tones. One or more of the first module and the second module is configured to: acquire frequency and phase information; and estimating the distance between the first module and the second module based on the phase and frequency information.

In weiteren Merkmalen ist das eine oder mehr von dem ersten Modul und dem zweiten Modul konfiguriert zum Verwenden der geschätzten Distanz zum Detektieren eines Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs.In further features, the one or more of the first module and the second module is configured to use the estimated distance to detect a range-extending-type relay attack.

In weiteren Merkmalen wird ein Verfahren zum Detektieren eines Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: Übertragen, über einen Sender, eines Hoch-/Radiofrequenzsignals von einem von einem Fahrzeug und einer tragbaren Zugangsvorrichtung an das andere von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung; Empfangen, über einen Empfänger, eines Antwortsignals von einem von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung in Erwiderung auf das Hoch-/Radiofrequenzsignal; Überwachen oder Erzeugen von ein oder mehr Parametern, die mit der Übertragung des Hoch-/Radiofrequenzsignals und dem Empfang des Antwortsignals in Zusammenhang stehen; und Detektieren, basierend auf den ein oder mehr Parametern, des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs, der durch eine angreifende Vorrichtung durchgeführt wird, um zumindest eines von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug zu erhalten. Es gilt/erfolgt zumindest eines von: (i) das Hoch-/Radiofrequenzsignal wird über die angreifende Vorrichtung von dem Fahrzeug zu der tragbaren Zugangsvorrichtung weitergeleitet, oder (ii) das Antwortsignal wird über die angreifende Vorrichtung von der tragbaren Zugangsvorrichtung zu dem Fahrzeug weitergeleitet. Das Verfahren umfasst zusätzlich: Durchführen einer Gegenmaßnahme in Erwiderung auf Detektion des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs; Messen einer Umlaufzeit des Hoch-/Radiofrequenzsignals; Überwachen von zumindest einem von einem ersten Empfangssignalstärkeindikator des Hoch-/Radiofrequenzsignals oder einem zweiten Empfangssignalstärkeindikator des Antwortsignals; und Detektieren des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs basierend auf der Umlaufzeit.In further features, a method for detecting a range-extending-type relay attack is provided. The method includes: transmitting, via a transmitter, a radio frequency signal from one of a vehicle and a portable access device to the other of the vehicle and the portable access device; receiving, via a receiver, a response signal from one of the vehicle and the portable access device in response to the radio frequency signal; monitoring or generating one or more parameters associated with transmission of the radio frequency signal and receipt of the response signal; and detecting, based on the one or more parameters, the range-extending-type relay attack performed by an attacking device to gain at least one of access to or operational control of the vehicle. At least one of: (i) the radio frequency signal is relayed from the vehicle to the portable access device via the offending device, or (ii) the response signal is relayed from the portable access device to the vehicle via the offending device. The method additionally includes: performing a countermeasure in response to detection of the range-extending-type relay attack; measuring a round trip time of the radio frequency signal; monitoring at least one of a first received signal strength indicator of the radio frequency signal or a second received signal strength indicator of the response signal; and detecting the range extension type relay attack based on the round trip time.

In weiteren Merkmalen wird ein System zum Zugang zu oder Bereitstellung von Betriebssteuerung von einem Fahrzeug bereitgestellt. Das System umfasst eine Master-Vorrichtung, umfassend: ein erstes Antennenmodul mit ersten Antennen mit unterschiedlichen polarisierten Achsen; einen Sender, der konfiguriert ist zum Übertragen eines Herausforderungssignals über das erste Antennenmodul von dem Fahrzeug an eine Slave-Vorrichtung, wobei die Slave-Vorrichtung eine tragbare Zugangsvorrichtung ist; und einen ersten Empfänger, der konfiguriert ist zum Empfangen eines Antwortsignals in Erwiderung auf das Herausforderungssignal von der Slave-Vorrichtung. Das System umfasst zusätzlich eine erste Sniffer- bzw. Schnüfflervorrichtung, umfassend: ein zweites Antennenmodul mit zweiten Antennen mit unterschiedlichen polarisierten Achsen; und einen zweiten Empfänger, der konfiguriert ist zum Empfangen, über das zweite Antennenmodul, des Herausforderungssignals von dem Sender und des Antwortsignals von der Slave-Vorrichtung. Die erste Sniffer-Vorrichtung ist konfiguriert zum Messen, wann das Herausforderungssignal und das Antwortsignal an der ersten Sniffer-Vorrichtung ankommen, um Ankunftszeiten bereitzustellen. Die Master-Vorrichtung oder die erste Sniffer-Vorrichtung ist konfiguriert zum (i) Schätzen von zumindest einem von einer Distanz von dem Fahrzeug zu der Slave-Vorrichtung oder einem Ort der Slave-Vorrichtung relativ zu dem Fahrzeug basierend auf den Ankunftszeiten, und (ii) Verhindern von zumindest einem von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug basierend auf dem geschätzten einen von der Distanz oder dem Ort.In further features, a system for accessing or providing operational control from a vehicle is provided. The system includes a master device comprising: a first antenna module having first antennas with different polarized axes; a transmitter configured to transmit a challenge signal via the first antenna module from the vehicle to a slave device, the slave device being a portable access device; and a first receiver configured to receive a response signal in response to the challenge signal from the slave device. The system additionally includes a first sniffer device comprising: a second antenna module having second antennas with different polarized axes; and a second receiver configured to receive, via the second antenna module, the challenge signal from the transmitter and the response signal from the slave device. The first sniffer device is configured to measure when the challenge signal and the response signal arrive at the first sniffer device to provide arrival times. The master device or the first sniffer device is configured to (i) estimate at least one of a distance from the vehicle to the slave device or a location of the slave device relative to the vehicle based on the arrival times, and (ii ) Preventing at least one of access to or operational control of the vehicle based on the estimated one of distance or location.

In weiteren Merkmalen ist die Master-Vorrichtung oder die erste Sniffer-Vorrichtung konfiguriert zum: Bestimmen einer Umlaufzeit, die mit der Übertragung des Herausforderungssignals in Zusammenhang steht, basierend auf den Ankunftszeiten; und Detektieren, basierend auf der Umlaufzeit, eines Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs, der durch eine angreifende Vorrichtung durchgeführt wird, um zumindest eines von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug zu erhalten. Das Antwortsignal wird durch die angreifende Vorrichtung von der Slave-Vorrichtung zu dem Fahrzeug weitergeleitet und durch die angreifende Vorrichtung verändert. Die Master-Vorrichtung ist konfiguriert zum Durchführen einer Gegenmaßnahme in Erwiderung auf Detektion des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs.In further features, the master device or the first sniffer device is configured to: determine a round trip time associated with transmission of the challenge signal based on the arrival times; and detecting, based on the round-trip time, a range-extending-type relay attack performed by an attacking device to gain at least one of access to or operational control of the vehicle. The response signal is relayed from the slave device to the vehicle by the attacking device and modified by the attacking device. The master device is configured to perform a countermeasure in response to detection of the range extension type relay attack.

In weiteren Merkmalen und zu jedem Zeitpunkt ist zumindest eine der ersten Antennen des ersten Antennenmoduls nicht mit zumindest einer der zweiten Antennen des zweiten Antennenmoduls kreuzpolarisiert.In further features and at all times at least one of the first antennas of the first antenna module is not cross-polarized with at least one of the second antennas of the second antenna module.

In weiteren Merkmalen und zu jedem Zeitpunkt ist zumindest eine der ersten Antennen des ersten Antennenmoduls nicht mit einer Antenne der Slave-Vorrichtung kreuzpolarisiert.In further features and at all times, at least one of the first antennas of the first antenna module is not cross-polarized with an antenna of the slave device.

In weiteren Merkmalen ist die Master-Vorrichtung oder die erste Sniffer-Vorrichtung konfiguriert zum: Bestimmen eines ersten Zeitbetrags für die erste Sniffer-Vorrichtung zum Empfangen des Herausforderungssignals und eines zweiten Zeitbetrags für die Sniffer-Vorrichtung zum Empfangen des Antwortsignals; und Schätzen der Distanz basierend auf dem ersten Zeitbetrag und dem zweiten Zeitbetrag.In further features, the master device or the first sniffer device is configured to: determine a first amount of time for the first sniffer device to receive the challenge signal and a second amount of time for the sniffer device to receive the response signal; and estimating the distance based on the first amount of time and the second amount of time.

In weiteren Merkmalen umfasst das System zusätzlich einen zweiten Sniffer bzw. Schnüffler und einen dritten Sniffer bzw. Schnüffler. Die zweite Sniffer-Vorrichtung umfasst ein drittes Antennenmodul mit dritten Antennen und einen dritten Empfänger, der konfiguriert ist zum Empfangen, über das dritte Antennenmodul, des Herausforderungssignals von dem Sender und des Antwortsignals von der Slave-Vorrichtung. Die dritte Sniffer-Vorrichtung umfasst ein viertes Antennenmodul mit vierten Antennen und einen vierten Empfänger, der konfiguriert ist zum Empfangen, über das vierte Antennenmodul, des Herausforderungssignals von dem Sender und des Antwortsignals von der Slave-Vorrichtung. Die zweite Sniffer-Vorrichtung ist konfiguriert zum Messen, wann das Herausforderungssignal und das Antwortsignal an der zweiten Sniffer-Vorrichtung ankommen, um Ankunftszeiten bereitzustellen. Die dritte Sniffer-Vorrichtung ist konfiguriert zum Messen, wann das Herausforderungssignal und das Antwortsignal an der dritten Sniffer-Vorrichtung ankommen, um Ankunftszeiten bereitzustellen. Die Master-Vorrichtung, die erste Sniffer-Vorrichtung, die zweite Sniffer-Vorrichtung oder die dritte Sniffer-Vorrichtung ist konfiguriert zum Schätzen des Orts basierend auf den durch die erste Sniffer-Vorrichtung bereitgestellten Ankunftszeiten, den durch die zweite Sniffer-Vorrichtung bereitgestellten Ankunftszeiten und den durch die dritte Sniffer-Vorrichtung bereitgestellten Ankunftszeiten.In further features, the system additionally includes a second sniffer and a third sniffer. The second sniffer device includes a third antenna module having third antennas and a third receiver configured to receive, via the third antenna module, the challenge signal from the transmitter and the response signal from the slave device. The third sniffer device includes a fourth antenna module having fourth antennas and a fourth receiver configured to receive, via the fourth antenna module, the challenge signal from the transmitter and the response signal from the slave device. The second sniffer device is configured to measure when the challenge signal and the response signal arrive at the second sniffer device to provide arrival times. The third sniffer device is configured to measure when the challenge signal and the response signal arrive at the third sniffer device to provide arrival times. The master device, the first sniffer device, the second sniffer device, or the third sniffer device is configured to estimate the location based on the arrival times provided by the first sniffer device, the arrival times provided by the second sniffer device, and the arrival times provided by the third sniffer device.

In weiteren Merkmalen ist die erste Sniffer-Vorrichtung konfiguriert zum Bestimmen eines ersten Zeitbetrags für die erste Sniffer-Vorrichtung zum Empfangen des Antwortsignals. Die zweite Sniffer-Vorrichtung ist konfiguriert zum Bestimmen eines zweiten Zeitbetrags für die zweite Sniffer-Vorrichtung zum Empfangen des Antwortsignals. Die dritte Sniffer-Vorrichtung ist konfiguriert zum Bestimmen eines dritten Zeitbetrags für die dritte Sniffer-Vorrichtung zum Empfangen des Antwortsignals. Die Master-Vorrichtung, die erste Sniffer-Vorrichtung, die zweite Sniffer-Vorrichtung oder die dritte Sniffer-Vorrichtung ist konfiguriert zum Schätzen des Orts basierend auf dem ersten Zeitbetrag, dem zweiten Zeitbetrag und dem dritten Zeitbetrag.In further features, the first sniffer device is configured to determine a first amount of time for the first sniffer device to receive the response signal. The second sniffer device is configured to determine a second amount of time for the second sniffer device to receive the response signal. The third sniffer device is configured to determine a third amount of time for the third sniffer device to receive the response signal. The master device, the first sniffer device, the second sniffer device, or the third sniffer device is configured to estimate the location based on the first amount of time, the second amount of time, and the third amount of time.

In weiteren Merkmalen ist die Master-Vorrichtung konfiguriert zum periodischen Senden des Herausforderungssignals oder weiterer Herausforderungssignale an die Slave-Vorrichtung und Empfangen jeweiliger Antwortsignale von der Slave-Vorrichtung. Die erste Sniffer-Vorrichtung ist konfiguriert zum Messen, wann die Herausforderungssignale und die Antwortsignale an der ersten Sniffer-Vorrichtung ankommen, um entsprechende Ankunftszeiten bereitzustellen. Die Master-Vorrichtung oder die erste Sniffer-Vorrichtung ist konfiguriert zum (i) Aktualisieren von dem zumindest einen von der Distanz oder dem Ort basierend auf den Ankunftszeiten, die mit den Herausforderungssignalen und den Antwortsignalen in Zusammenhang stehen, und (ii) Verhindern von zumindest einem von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug basierend auf dem zumindest einen von der aktualisierten Distanz oder dem aktualisierten Ort.In further features, the master device is configured to periodically transmit the challenge signal or further challenge signals to the slave device and receive respective response signals from the slave device. The first sniffer device is configured to measure when the challenge signals and the response signals arrive at the first sniffer device to provide corresponding arrival times. The master device or the first sniffer device is configured to (i) update the at least one of the distance or the location based on the arrival times associated with the challenge signals and the response signals, and (ii) prevent at least one of the one of accessing or controlling operation of the vehicle based on the at least one of the updated distance or the updated location.

In weiteren Merkmalen wird ein Verfahren zum Zugang zu oder Bereitstellung von Betriebssteuerung von einem Fahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: Übertragen eines Herausforderungssignals über ein erstes Antennenmodul von einer Master-Vorrichtung des Fahrzeugs an eine Slave-Vorrichtung, wobei das erste Antennenmodul erste Antennen mit unterschiedlichen polarisierten Achsen umfasst; Empfangen, an einem ersten Empfänger, eines Antwortsignals in Erwiderung auf das Herausforderungssignal von der Slave-Vorrichtung; Empfangen, an einer ersten Sniffer-Vorrichtung, über ein zweites Antennenmodul und einen zweiten Empfänger, des Herausforderungssignals von der Master-Vorrichtung und des Antwortsignals von der Slave-Vorrichtung, wobei das zweite Antennenmodul zweite Antennen mit unterschiedlichen polarisierten Achsen umfasst; Messen, wann das Herausforderungssignal und das Antwortsignal an der ersten Sniffer-Vorrichtung empfangen werden, um Ankunftszeiten über die erste Sniffer-Vorrichtung bereitzustellen; Schätzen von zumindest einem von einer Distanz von dem Fahrzeug zu der Slave-Vorrichtung oder einem Ort der Slave-Vorrichtung relativ zu dem Fahrzeug basierend auf den Ankunftszeiten; und Verhindern von zumindest einem von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug basierend auf dem geschätzten einen von der Distanz oder dem Ort.In other features, a method of accessing or providing operational control from a vehicle is provided. The method includes: transmitting a challenge signal from a master device of the vehicle to a slave device via a first antenna module, the first antenna module including first antennas with different polarized axes; receiving, at a first receiver, a response signal in response to the challenge signal from the slave device; receiving, at a first sniffer device, via a second antenna module and a second receiver, the challenge signal from the master device and the response signal from the slave device, the second antenna module comprising second antennas with different polarized axes; measuring when the challenge signal and the response signal are received at the first sniffer device to provide times of arrival across the first sniffer device; estimating at least one of a distance from the vehicle to the slave device or a location of the slave device relative to the vehicle based on the arrival times; and preventing at least one of access to or operational control of the vehicle based on the estimated one of the distance and the location.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren: Bestimmen einer Umlaufzeit, die mit der Übertragung des Herausforderungssignals in Zusammenhang steht, basierend auf den Ankunftszeiten; Detektieren, basierend auf der Umlaufzeit, eines Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs, der durch eine angreifende Vorrichtung durchgeführt wird, um zumindest eines von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug zu erhalten, wobei das Antwortsignal über die angreifende Vorrichtung von der Slave-Vorrichtung zu dem Fahrzeug weitergeleitet und durch die angreifende Vorrichtung verändert wird; und Durchführen einer Gegenmaßnahme in Erwiderung auf Detektion des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs.In further features, the method includes: determining a round trip time associated with transmission of the challenge signal based on the arrival times; Detecting, based on the round-trip time, a range-extending-type relay attack performed by an attacking device to gain at least one of access to or operational control of the vehicle, wherein the response signal is relayed via the attacking device from the slave device to the vehicle and is altered by the attacking device; and performing a countermeasure in response to detection of the range-extending type relay attack.

In weiteren Merkmalen und zu jedem Zeitpunkt ist zumindest eine von den ersten Antennen des ersten Antennenmoduls nicht mit zumindest einer der zweiten Antennen des zweiten Antennenmoduls kreuzpolarisiert.In further features and at all times at least one of the first antennas of the first antenna module is not cross polarized with at least one of the second antennas of the second antenna module.

In weiteren Merkmalen und zu jedem Zeitpunkt ist zumindest eine der ersten Antennen des ersten Antennenmoduls nicht mit einer Antenne der Slave-Vorrichtung kreuzpolarisiert.In further features and at all times, at least one of the first antennas of the first antenna module is not cross-polarized with an antenna of the slave device.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Bestimmen eines ersten Zeitbetrags für die erste Sniffer-Vorrichtung zum Empfangen des Herausforderungssignals und eines zweiten Zeitbetrags für die Sniffer-Vorrichtung zum Empfangen des Antwortsignals; und Schätzen der Distanz basierend auf dem ersten Zeitbetrag und dem zweiten Zeitbetrag.In further features, the method additionally comprises: determining a first amount of time for the first sniffer device to receive the challenge signal and a second amount of time for the sniffer device to receive the response signal; and estimating the distance based on the first amount of time and the second amount of time.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Empfangen, an einem dritten Empfänger einer zweiten Sniffer-Vorrichtung, über ein drittes Antennenmodul, des Herausforderungssignals von dem Sender und des Antwortsignals von der Slave-Vorrichtung, wobei das dritte Antennenmodul dritte Antennen mit unterschiedlichen polarisierten Achsen umfasst; und Empfangen, an einem vierten Empfänger einer dritten Sniffer-Vorrichtung, über ein viertes Antennenmodul, des Herausforderungssignals von dem Sender und des Antwortsignals von der Slave-Vorrichtung. Das vierte Antennenmodul umfasst vierte Antennen mit unterschiedlichen polarisierten Achsen. Das Verfahren umfasst zusätzlich: Messen, wann das Herausforderungssignal und das Antwortsignal an der zweiten Sniffer-Vorrichtung ankommen, um Ankunftszeiten über die zweite Sniffer-Vorrichtung bereitzustellen; Messen, wann das Herausforderungssignal und das Antwortsignal an der dritten Sniffer-Vorrichtung ankommen, um Ankunftszeiten über die dritte Sniffer-Vorrichtung bereitzustellen; und Schätzen des Orts basierend auf den durch die erste Sniffer-Vorrichtung bereitgestellten Ankunftszeiten, den durch die zweite Sniffer-Vorrichtung bereitgestellten Ankunftszeiten und den durch die dritte Sniffer-Vorrichtung bereitgestellten Ankunftszeiten.In further features, the method additionally comprises: receiving, at a third receiver of a second sniffer device, via a third antenna module, the challenge signal from the transmitter and the response signal from the slave device, wherein the third antenna module comprises third antennas with different polarized axes ; and receiving, at a fourth receiver of a third sniffer device, via a fourth antenna module, the challenge signal from the transmitter and the response signal from the slave device. The fourth antenna module includes fourth antennas with different polarized axes. The method additionally includes: measuring when the challenge signal and the response signal arrive at the second sniffer device to provide arrival times via the second sniffer device; measuring when the challenge signal and the response signal arrive at the third sniffer device to provide arrival times across the third sniffer device; and estimating the location based on the arrival times provided by the first sniffer device, the arrival times provided by the second sniffer device, and the arrival times provided by the third sniffer device.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Bestimmen eines ersten Zeitbetrags für die erste Sniffer-Vorrichtung zum Empfangen des Antwortsignals; Bestimmen eines zweiten Zeitbetrags für die zweite Sniffer-Vorrichtung zum Empfangen des Antwortsignals; Bestimmen eines dritten Zeitbetrags für die dritte Sniffer-Vorrichtung zum Empfangen des Antwortsignals; und Schätzen des Orts basierend auf dem ersten Zeitbetrag, dem zweiten Zeitbetrag und dem dritten Zeitbetrag.In further features, the method additionally comprises: determining a first amount of time for the first sniffer device to receive the response signal; determining a second amount of time for the second sniffer device to receive the response signal; determining a third amount of time for the third sniffer device to receive the response signal; and estimating the location based on the first amount of time, the second amount of time, and the third amount of time.

In weiteren Merkmalen erfolgt periodisches Senden des Herausforderungssignals oder weiterer Herausforderungssignale von der Master-Vorrichtung an die Slave-Vorrichtung und Empfangen jeweiliger Antwortsignale von der Slave-Vorrichtung; Messen, an der ersten Sniffer-Vorrichtung, wann die Herausforderungssignale und die Antwortsignale an der ersten Sniffer-Vorrichtung ankommen, um entsprechende Ankunftszeiten bereitzustellen; Aktualisieren von dem zumindest einen von der Distanz oder dem Ort basierend auf den Ankunftszeiten, die mit den Herausforderungssignalen und den Antwortsignalen in Zusammenhang stehen; und Verhindern von zumindest einem von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug basierend auf dem zumindest einen von der aktualisierten Distanz oder dem aktualisierten Ort.In further features, the master device periodically transmits the challenge signal or further challenge signals to the slave device and receives respective response signals from the slave device; measuring, at the first sniffer device, when the challenge signals and the response signals arrive at the first sniffer device to provide corresponding arrival times; updating the at least one of the distance and the location based on the arrival times associated with the challenge signals and the response signals; and preventing at least one of access to or operational control of the vehicle based on the at least one of the updated distance or the updated location.

In weiteren Merkmalen wird ein System zum Zugang zu oder Bereitstellung von Betriebssteuerung von einem Fahrzeug bereitgestellt. Das System umfasst eine erste Netzwerkvorrichtung und ein Steuermodul. Die erste Netzwerkvorrichtung umfasst ein erstes Antennenmodul, einen Sender und einen Empfänger. Das erste Antennenmodul umfasst Antennen mit unterschiedlichen polarisierten Achsen. Der Sender ist konfiguriert zum Übertragen einer Aufeinanderfolge von Tönen über das erste Antennenmodul von dem Fahrzeug an eine zweite Netzwerkvorrichtung und Ändern der Frequenzen der Töne während/bei der Übertragung der Aufeinanderfolge von Tönen. Zu jedem Zeitpunkt ist zumindest eine der Antennen des ersten Antennenmoduls nicht mit einer Antenne der zweiten Netzwerkvorrichtung kreuzpolarisiert. Der Empfänger ist konfiguriert zum Empfangen der Aufeinanderfolge von Tönen von der zweiten Netzwerkvorrichtung. Das Steuermodul ist konfiguriert zum (i) Bestimmen von Differenzen von Phasen der Aufeinanderfolge von Tönen gegenüber Differenzen von Frequenzen der Aufeinanderfolge von Tönen, (ii) Bestimmen einer Distanz zwischen der ersten Netzwerkvorrichtung und der zweiten Netzwerkvorrichtung basierend auf den Differenzen der Phasen und den Differenzen der Frequenzen, und (iii) Verhindern von zumindest einem von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug basierend auf der Distanz.In further features, a system for accessing or providing operational control from a vehicle is provided. The system includes a first network device and a control module. The first network device includes a first antenna module, a transmitter, and a receiver. The first antenna module includes antennas with different polarized axes. The transmitter is configured to transmit a sequence of tones via the first antenna module from the vehicle to a second network device and change the frequencies of the tones during the transmission of the sequence of tones. At any point in time, at least one of the antennas of the first antenna module is not cross-polarized with an antenna of the second network device. The receiver is configured to receive the sequence of tones from the second network device. The control module is configured to (i) determine differences in phases of the succession of tones versus differences in frequencies of the succession of tones, (ii) determine a distance between the first network device and the second network device based on the differences in the phases and the differences in the frequencies, and (iii) preventing at least one of access to or operational control of the vehicle based on distance.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum: Ändern, für jeden der Töne, einer entsprechenden Frequenz während/bei Übertragung desjenigen Tons; Erzeugen von Kurven jeweils für die Töne, die Änderungen von Phasen von jedem der Töne mit Änderungen von Frequenzen in Beziehung bringen; Bestimmen von Steigungen der Kurven; und Bestimmen der Distanz basierend auf den Steigungen der Kurven.In further features, the control module is configured to: change, for each of the tones, a corresponding frequency during/on transmission of that tone; generating curves, respectively for the tones, relating changes in phases of each of the tones to changes in frequencies; determining slopes of the curves; and determining the distance based on the slopes of the curves.

In weiteren Merkmalen randomisiert das Steuermodul einen für die Übertragung der Aufeinanderfolge von Tönen ausgewählten Kanal.In further features, the control module randomizes a channel selected for transmission of the sequence of tones.

In weiteren Merkmalen randomisiert das Steuermodul eine Richtung, in der Töne zwischen der ersten Netzwerkvorrichtung und der zweiten Netzwerkvorrichtung übertragen werden. Die Töne umfassen ein oder mehr der Töne in der Aufeinanderfolge von Tönen.In further features, the control module randomizes a direction in which tones are transmitted between the first network device and the second network device. The tones include one or more of the tones in the sequence of tones.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum: Übertragen und Empfangen einer Aufeinanderfolge von Tönen über den Sender und den Empfänger; und Bestimmen der Distanz basierend auf Differenzen von Phasen und entsprechenden Differenzen von Frequenzen der Aufeinanderfolge von Tönen.In further features, the control module is configured to: transmit and receive a sequence of tones via the transmitter and the receiver; and determining the distance based on differences in phases and corresponding differences in frequencies of the succession of tones.

In weiteren Merkmalen umfasst das System zusätzlich die zweite Netzwerkvorrichtung. Die erste Netzwerkvorrichtung umfasst einen ersten Tonaustausch-Responder und einen ersten Tonaustausch-Initiator. Der erste Tonaustausch-Initiator umfasst den Sender. Der erste Tonaustausch-Responder umfasst den Empfänger. Die zweite Netzwerkvorrichtung umfasst einen zweiten Tonaustausch-Responder und einen zweiten Tonaustausch-Initiator. Der zweite Tonaustausch-Responder antwortet auf die Aufeinanderfolge von Tönen durch Übertragen der Aufeinanderfolge von Tönen oder einer zweiten Aufeinanderfolge von Tönen zurück an den ersten Tonaustausch-Initiator. Der zweite Tonaustausch-Initiator überträgt eine dritte Aufeinanderfolge von Tönen an den ersten Tonaustausch-Responder.In further features, the system additionally includes the second network device. The first network device includes a first tone exchange responder and a first tone exchange initiator. The first tone exchange initiator includes the transmitter. The first tone exchange responder includes the receiver. The second network device includes a second tone exchange responder and a second tone exchange initiator. The second tone exchange responder responds to the burst of tones by transmitting the burst of tones or a second burst of tones back to the first tone exchange initiator. The second tone exchange initiator transmits a third sequence of tones to the first tone exchange responder.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum Bestimmen der Distanz basierend auf zumindest einem von (i) Differenzen von Phasen der zweiten Aufeinanderfolge von Tönen gegenüber Differenzen von Frequenzen der zweiten Aufeinanderfolge von Tönen oder (ii) Differenzen von Phasen der dritten Aufeinanderfolge von Tönen gegenüber Differenzen von Frequenzen der dritten Aufeinanderfolge von Tönen.In further features, the control module is configured to determine the distance based on at least one of (i) differences in phases of the second succession of tones versus differences in frequencies of the second succession of tones or (ii) differences in phases of the third succession of tones versus differences of frequencies of the third succession of tones.

In weiteren Merkmalen ist die erste Netzwerkvorrichtung innerhalb des Fahrzeugs implementiert. Die zweite Netzwerkvorrichtung ist eine tragbare Zugangsvorrichtung.In further features, the first network device is implemented within the vehicle. The second network device is a portable access device.

In weiteren Merkmalen überträgt die erste Netzwerkvorrichtung gleichzeitig zwei Symbole auf zwei unterschiedlichen Frequenzen an die zweite Netzwerkvorrichtung. Die zwei Symbole sind in der Länge jeweils kleiner oder gleich 1 µs, um einen erfolgreichen Angriff zu verhindern.In further features, the first network device simultaneously transmits two symbols on two different frequencies to the second network device. The two symbols are each less than or equal to 1 µs in length to prevent a successful attack.

In weiteren Merkmalen sind Taktzeitzeiten/-gebungen der ersten Netzwerkvorrichtung und der zweiten Netzwerkvorrichtung synchronisiert. Die erste Netzwerkvorrichtung überträgt ein erstes Symbol an die zweite Netzwerkvorrichtung auf einer ersten Frequenz. Die zweite Netzwerkvorrichtung überträgt ein zweites Symbol an die erste Netzwerkvorrichtung gleichzeitig zu der Übertragung des ersten Symbols durch die erste Netzwerkvorrichtung an die zweite Netzwerkvorrichtung. Das erste Symbol und das zweite Symbol sind in der Länge jeweils kleiner oder gleich 1 µs, um einen erfolgreichen Angriff zu verhindern.In further features, clock timings/timings of the first network device and the second network device are synchronized. The first network device transmits a first symbol to the second network device on a first frequency. The second network device transmits a second symbol to the first network device concurrently with the transmission of the first symbol by the first network device to the second network device. The first symbol and the second symbol are each less than or equal to 1 µs in length to prevent a successful attack.

In weiteren Merkmalen wird ein Verfahren zum Zugang zu und Bereitstellen von Betriebssteuerung von einem Fahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: Übertragen einer Aufeinanderfolge von Tönen von einer ersten Netzwerkvorrichtung über einen Sender und ein erstes Antennenmodul an eine zweite Netzwerkvorrichtung und Ändern der Frequenzen der Töne während/bei der Übertragung der Aufeinanderfolge von Tönen, wobei das erste Antennenmodul Antennen umfasst, und wobei zu jedem Zeitpunkt zumindest eine der Antennen des ersten Antennenmoduls nicht mit einer Antenne der zweiten Netzwerkvorrichtung kreuzpolarisiert ist; Empfangen, an einem Empfänger in dem Fahrzeug, der Aufeinanderfolge von Tönen von der zweiten Netzwerkvorrichtung; Bestimmen von Differenzen von Phasen der Aufeinanderfolge von Tönen gegenüber Differenzen von Frequenzen der Aufeinanderfolge von Tönen; Bestimmen einer Distanz zwischen der ersten Netzwerkvorrichtung und der zweiten Netzwerkvorrichtung basierend auf den Differenzen der Phasen und den Differenzen der Frequenzen; und Verhindern von zumindest einem von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug basierend auf der Distanz.In further features, a method of accessing and providing operational control from a vehicle is provided. The method comprises: transmitting a sequence of tones from a first network device via a transmitter and a first antenna module to a second network device and changing the frequencies of the tones during the transmission of the sequence of tones, wherein the first antenna module comprises antennas, and wherein to at any time at least one of the antennas of the first antenna module is not cross-polarized with an antenna of the second network device; receiving, at a receiver in the vehicle, the sequence of tones from the second network device; determining differences in phases of the succession of tones versus differences in frequencies of the succession of tones; determining a distance between the first network device and the second network device based on the difference in phase and the difference in frequency; and preventing at least one of access to or operational control of the vehicle based on the distance.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Ändern, für jeden der Töne, einer entsprechenden Frequenz während/bei Übertragung desjenigen Tons; Erzeugen von Kurven jeweils für die Töne, die Änderungen von Phasen von jedem der Töne mit Änderungen von Frequenzen in Beziehung bringen; Bestimmen von Steigungen der Kurven; und Bestimmen der Distanz basierend auf den Steigungen der Kurven.In further features, the method additionally comprises: changing, for each of the tones, a corresponding frequency during/on transmission of that tone; generating curves, respectively for the tones, relating changes in phases of each of the tones to changes in frequencies; determining slopes of the curves; and determining the distance based on the slopes of the curves.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich Randomisieren eines für die Übertragung der Aufeinanderfolge von Tönen ausgewählten Kanals.In further features, the method additionally includes randomizing a channel selected for transmission of the sequence of tones.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich Randomisieren einer Richtung, in der Töne zwischen der ersten Netzwerkvorrichtung und der zweiten Netzwerkvorrichtung übertragen werden. Die Töne umfassen ein oder mehr der Töne in der Aufeinanderfolge von Tönen.In further features, the method additionally includes randomizing a direction in which tones are transmitted between the first network device and the second network device. The tones include one or more of the tones in the sequence of tones.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Übertragen und Empfangen einer Aufeinanderfolge von Tönen über den Sender und den Empfänger; und Bestimmen der Distanz basierend auf Differenzen von Phasen und entsprechenden Differenzen von Frequenzen der Aufeinanderfolge von Tönen.In further features, the method additionally comprises: transmitting and receiving a sequence of tones via the transmitter and the receiver; and determining the distance based on differences in phases and corresponding differences in frequencies of the succession of tones.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Antworten auf die Aufeinanderfolge von Tönen über einen zweiten Tonaustausch-Responder der zweiten Netzwerkvorrichtung durch Übertragen der Aufeinanderfolge von Tönen oder einer zweiten Aufeinanderfolge von Tönen zurück an einen ersten Tonaustausch-Initiator der ersten Netzwerkvorrichtung, wobei der erste Tonaustausch-Initiator den Sender umfasst; und Übertragen einer dritten Aufeinanderfolge von Tönen über einen zweiten Tonaustausch-Initiator der zweiten Netzwerkvorrichtung an einen ersten Tonaustausch-Responder der ersten Netzwerkvorrichtung, wobei der erste Tonaustausch-Responder den Empfänger umfasst.In further features, the method additionally comprises: responding to the sequence of tones via a second tone exchange responder of the second network device by transmitting the sequence of tones or a second sequence of tones back to a first tone exchange initiator of the first network device, the first tone exchange -Initiator includes the transmitter; and transmitting a third sequence of tones via a second tone exchange initiator of the second network device to a first tone exchange responder of the first network device, the first tone exchange responder comprising the receiver.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich Bestimmen der Distanz basierend auf zumindest einem von (i) Differenzen von Phasen der zweiten Aufeinanderfolge von Tönen gegenüber Differenzen von Frequenzen der zweiten Aufeinanderfolge von Tönen oder (ii) Differenzen von Phasen der dritten Aufeinanderfolge von Tönen gegenüber Differenzen von Frequenzen der dritten Aufeinanderfolge von Tönen.In further features, the method additionally comprises determining the distance based on at least one of (i) differences in phases of the second succession of tones versus differences in frequencies of the second succession of tones or (ii) differences in phases of the third succession of tones versus differences of Frequencies of the third sequence of tones.

In weiteren Merkmalen ist die erste Netzwerkvorrichtung in dem Fahrzeug implementiert. Die zweite Netzwerkvorrichtung ist eine tragbare Zugangsvorrichtung.In further features, the first network device is implemented in the vehicle. The second network device is a portable access device.

In weiteren Merkmalen wird ein System zum Zugang zu oder Bereitstellung von Betriebssteuerung von einem Fahrzeug bereitgestellt. Das System umfasst eine Initiator-Vorrichtung und eine Sniffer- bzw. Schnüfflervorrichtung. Die Initiator-Vorrichtung umfasst: ein erstes Antennenmodul mit mehreren bzw. mehrfach polarisierten Antennen; einen Sender, der konfiguriert ist zum Übertragen eines ersten Tonsignals über das erste Antennenmodul von dem Fahrzeug an eine Responder-Vorrichtung, wobei die Responder-Vorrichtung eine tragbare Zugangsvorrichtung ist; einen ersten Empfänger, der konfiguriert ist zum Empfangen eines zweiten Tonsignals von der Responder-Vorrichtung in Erwiderung auf das erste Tonsignal. Die Sniffer-Vorrichtung umfasst: ein zweites Antennenmodul mit mehreren bzw. mehrfach polarisierten Antennen; und einen zweiten Empfänger, der konfiguriert ist zum Empfangen, über das zweite Antennenmodul, des ersten Tonsignals von dem Sender und des zweiten Tonsignals von der Responder-Vorrichtung. Die Sniffer-Vorrichtung ist konfiguriert zum Bestimmen von Zuständen des ersten Tonsignals und des zweiten Tonsignals, umfassend jeweilige Phasenverzögerungen. Die Initiator-Vorrichtung oder die Sniffer-Vorrichtung ist konfiguriert zum (i) Schätzen von zumindest einer von einer ersten Distanz von dem Fahrzeug zu der Responder-Vorrichtung oder einer zweiten Distanz von der Responder-Vorrichtung zu der Sniffer-Vorrichtung basierend auf den Zuständen des ersten Tonsignals und des zweiten Tonsignals, umfassend jeweilige Phasenverzögerungen, und (ii) Verhindern von zumindest einem von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug basierend auf der geschätzten einen von der ersten Distanz oder der zweiten Distanz.In further features, a system for accessing or providing operational control from a vehicle is provided. The system includes an initiator device and a sniffer device. The initiator device includes: a first antenna module having multiple polarized antennas; a transmitter configured to transmit a first audio signal via the first antenna module from the vehicle to a responder device, the responder device being a portable entry device; a first receiver configured to receive a second audio signal from the responder device in response to the first audio signal. The sniffer device includes: a second antenna module having multiple polarized antennas; and a second receiver configured to receive, via the second antenna module, the first audio signal from the transmitter and the second audio signal from the responder device. The sniffer device is configured to determine states of the first audio signal and the second audio signal including respective phase delays. The initiator device or the sniffer device is configured to (i) estimate at least one of a first distance from the vehicle to the responder device or a second distance from the responder device to the sniffer device based on the states of the the first audio signal and the second audio signal comprising respective phase delays, and (ii) preventing at least one of access to or operational control of the vehicle based on the estimated one of the first distance and the second distance.

In weiteren Merkmalen ist die Initiator-Vorrichtung oder die Sniffer-Vorrichtung konfiguriert zum Schätzen der ersten Distanz und der zweiten Distanz und Verhindern von zumindest einem von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug basierend auf der ersten Distanz und der zweiten Distanz.In further features, the initiator device or the sniffer device is configured to estimate the first distance and the second distance and prevent at least one of access to or operational control of the vehicle based on the first distance and the second distance.

In weiteren Merkmalen ist die Initiator-Vorrichtung oder die Sniffer-Vorrichtung konfiguriert zum Detektieren, basierend auf zumindest einer der ersten Distanz oder der zweiten Distanz, eines Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs, der durch eine angreifende Vorrichtung durchgeführt wird, um zumindest eines von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug zu erhalten. Das zweite Tonsignal wird von der Responder-Vorrichtung zum dem Fahrzeug weitergeleitet und durch die angreifende Vorrichtung verändert. Die Initiator-Vorrichtung ist konfiguriert zum Durchführen einer Gegenmaßnahme in Erwiderung auf Detektion des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs.In further features, the initiator device or the sniffer device is configured to detect, based on at least one of the first distance or the second distance, a range-extending-type relay attack performed by an attacking device to at least one of access to or operational control obtained from the vehicle. The second audio signal is relayed from the responder device to the vehicle and modified by the offending device. The initiator device is configured to perform a countermeasure in response to detection of the range extension type relay attack.

In weiteren Merkmalen und zu jedem Zeitpunkt ist zumindest eine der mehreren bzw. mehrfach polarisierten Antennen des ersten Antennenmoduls nicht mit zumindest einer der mehreren bzw. mehrfach polarisierten Antennen des zweiten Antennenmoduls kreuzpolarisiert.In further features and at all times, at least one of the plurality or multi-polarized antennas of the first antenna module is not cross-polarized with at least one of the plurality or multi-polarized antennas of the second antenna module.

In weiteren Merkmalen und zu jedem Zeitpunkt ist zumindest eine der mehreren bzw. mehrfach polarisierten Antennen des ersten Antennenmoduls nicht mit einer Antenne der Responder-Vorrichtung kreuzpolarisiert.In other features, and at all times, at least one of the multiple or multi-polarized antennas of the first antenna module is not cross-polarized with an antenna of the responder device.

In weiteren Merkmalen ist die Initiator-Vorrichtung oder die Sniffer-Vorrichtung konfiguriert zum: Bestimmen, basierend auf dem Zustand des ersten Tonsignals, wenn es an der Responder-Vorrichtung empfangen wird, eines ersten Zeitbetrags für das erste Tonsignal zur Ausbreitung von der Initiator-Vorrichtung an die Responder-Vorrichtung; Bestimmen, basierend auf dem Zustand des zweiten Tonsignals, wenn es an der Sniffer-Vorrichtung empfangen wird, eines zweiten Zeitbetrags für das zweite Tonsignal zur Ausbreitung von der Responder-Vorrichtung an die Sniffer-Vorrichtung; und Schätzen der ersten Distanz und der zweiten Distanz basierend auf dem ersten Zeitbetrag und dem zweiten Zeitbetrag.In further features, the initiator device or the sniffer device is configured to: determine, based on the state of the first tone signal when received at the responder device, a first amount of time for the first tone signal to propagate from the initiator device to the responder device; determining, based on the state of the second tone signal when received at the sniffer device, a second amount of time for the second tone signal to propagate from the responder device to the sniffer device; and estimating the first distance and the second distance based on the first amount of time and the second amount of time.

In weiteren Merkmalen ist die Initiator-Vorrichtung oder die Sniffer-Vorrichtung konfiguriert zum: Erzeugen einer ersten Darstellung des ersten Tonsignals, wenn es an der Responder-Vorrichtung empfangen wird, in Form eines natürlichen Logarithmus; Erzeugen einer zweiten Darstellung des ersten Tonsignals, wenn es an der Sniffer-Vorrichtung empfangen wird, in Form eines natürlichen Logarithmus; Erzeugen einer dritten Darstellung des zweiten Tonsignals, wenn es an der Sniffer-Vorrichtung empfangen wird, in Form eines natürlichen Logarithmus; und Schätzen der ersten Distanz und der zweiten Distanz basierend auf der ersten Darstellung, der zweiten Darstellung und der dritten Darstellung.In further features, the initiator device or the sniffer device is configured to: generate a first representation of the first audio signal when received at the responder device in the form of a natural logarithm; generating a second representation of the first audio signal as received at the sniffer device in the form of a natural logarithm; generating a third representation of the second audio signal when received at the sniffer device in the form of a natural logarithm; and estimating the first distance and the second distance based on the first representation, the second representation, and the third representation.

In weiteren Merkmalen wird ein Verfahren zum Zugang zu oder Bereitstellung von Betriebssteuerung von einem Fahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: Übertragen eines ersten Tonsignals über ein erstes Antennenmodul von einer Initiator-Vorrichtung des Fahrzeugs an eine Responder-Vorrichtung, wobei das erste Antennenmodul mehrere bzw. mehrfach polarisierte Antennen umfasst, und wobei die Responder-Vorrichtung eine tragbare Zugangsvorrichtung ist; Empfangen, an der Initiator-Vorrichtung, eines zweiten Tonsignals von der Responder-Vorrichtung in Erwiderung auf das erste Tonsignal; Empfangen, an einer Sniffer-Vorrichtung und über ein zweites Antennenmodul, des ersten Tonsignals von dem Sender und des zweiten Tonsignals von der Responder-Vorrichtung, wobei das zweite Antennenmodul mehrere bzw. mehrfach polarisierte Antennen umfasst; Bestimmen, an der Sniffer-Vorrichtung, von Zuständen des ersten Tonsignals und des zweiten Tonsignals, umfassend jeweilige Phasenverzögerungen; Schätzen von zumindest einer von einer ersten Distanz von dem Fahrzeug zu der Responder-Vorrichtung oder einer zweiten Distanz von der Responder-Vorrichtung zu der Sniffer-Vorrichtung basierend auf den Zuständen des ersten Tonsignals und des zweiten Tonsignals, umfassend jeweilige Phasenverzögerungen; und Verhindern von zumindest einem von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug basierend auf der geschätzten zumindest einen von der ersten Distanz oder der zweiten Distanz.In further features, a method of accessing or providing operational control from a vehicle is provided. The method comprises: transmitting a first audio signal via a first antenna module from an initiator device of the vehicle to a responder device, wherein the first antenna module comprises multiple antennas and wherein the responder device is a portable entry device; receiving, at the initiator device, a second tone signal from the responder device in response to the first tone signal; Received on a Sniffer-Vor direction and via a second antenna module, the first audio signal from the transmitter and the second audio signal from the responder device, wherein the second antenna module comprises multiple or multi-polarized antennas; determining, at the sniffer device, states of the first audio signal and the second audio signal including respective phase delays; estimating at least one of a first distance from the vehicle to the responder device and a second distance from the responder device to the sniffer device based on the states of the first audio signal and the second audio signal including respective phase delays; and preventing at least one of access to or operational control of the vehicle based on the estimated at least one of the first distance and the second distance.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren: Schätzen der ersten Distanz und der zweiten Distanz; und Verhindern von zumindest einem von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug basierend auf der ersten Distanz und der zweiten Distanz.In further features, the method includes: estimating the first distance and the second distance; and preventing at least one of access to or operational control of the vehicle based on the first distance and the second distance.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Detektieren, basierend auf zumindest einer der ersten Distanz oder der zweiten Distanz, eines Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs, der durch eine angreifende Vorrichtung durchgeführt wird, um zumindest eines von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug zu erhalten, wobei das zweite Tonsignal von der Responder-Vorrichtung zu dem Fahrzeug weitergeleitet und durch die angreifende Vorrichtung verändert wird; und Durchführen einer Gegenmaßnahme in Erwiderung auf Detektion des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs.In further features, the method additionally includes: detecting, based on at least one of the first distance and the second distance, a range-extending-type relay attack performed by an attacking device to gain at least one of access to or operational control of the vehicle, wherein the second audio signal is relayed from the responder device to the vehicle and modified by the offending device; and performing a countermeasure in response to detection of the range-extending type relay attack.

In weiteren Merkmalen und zu jedem Zielbetriebspunkt ist zumindest eine der mehreren bzw. mehrfach polarisierten Antennen des ersten Antennenmoduls nicht mit zumindest einer der linear polarisierten Antenne oder der mehreren bzw. mehrfach polarisierten Antennen kreuzpolarisiert.In further features and for each target operating point, at least one of the multiple or multiply polarized antennas of the first antenna module is not cross-polarized with at least one of the linearly polarized antenna or the multiple or multiply polarized antennas.

In weiteren Merkmalen und zu jedem Zeitpunkt ist zumindest eine der mehreren bzw. mehrfach polarisierten Antennen des ersten Antennenmoduls nicht mit einer Antenne der Responder-Vorrichtung kreuzpolarisiert.In other features, and at all times, at least one of the multiple or multi-polarized antennas of the first antenna module is not cross-polarized with an antenna of the responder device.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Bestimmen, basierend auf dem Zustand des ersten Tonsignals, wenn es an der Responder-Vorrichtung empfangen wird, eines ersten Zeitbetrags für das erste Tonsignal zur Ausbreitung von der Initiator-Vorrichtung an die Responder-Vorrichtung; Bestimmen, basierend auf dem Zustand des zweiten Tonsignals, wenn es an der Sniffer-Vorrichtung empfangen wird, eines zweiten Zeitbetrags für das zweite Tonsignal zur Ausbreitung von der Responder-Vorrichtung an die Sniffer-Vorrichtung; und Schätzen der ersten Distanz und der zweiten Distanz basierend auf dem ersten Zeitbetrag und dem zweiten Zeitbetrag.In further features, the method additionally comprises: determining, based on the state of the first tone signal when received at the responder device, a first amount of time for the first tone signal to propagate from the initiator device to the responder device; determining, based on the state of the second tone signal when received at the sniffer device, a second amount of time for the second tone signal to propagate from the responder device to the sniffer device; and estimating the first distance and the second distance based on the first amount of time and the second amount of time.

In weiteren Merkmalen wird ein System zum Zugang zu oder Bereitstellung von Betriebssteuerung von einem Fahrzeug bereitgestellt. Das System umfasst eine erste Netzwerkvorrichtung und ein Steuermodul. Die erste Netzwerkvorrichtung umfasst ein erstes Antennenmodul und ein Steuermodul. Das erste Antennenmodul umfasst mehrere bzw. mehrfach polarisierte Antennen; einen Sender, der konfiguriert ist zum Übertragen eines Initiator-Pakets über das erste Antennenmodul von dem Fahrzeug an die zweite Netzwerkvorrichtung, wobei das Initiator-Paket ein Synchronisationszugangswort und einen ersten Kontinuierliche-Welle-(CW-)Ton umfasst, wobei eine von der ersten Netzwerkvorrichtung und der zweiten Netzwerkvorrichtung innerhalb des Fahrzeugs implementiert ist, und wobei die andere der ersten Netzwerkvorrichtung und der zweiten Netzwerkvorrichtung eine tragbare Zugangsvorrichtung ist, und wobei zu jedem Zeitpunkt zumindest eine von den mehreren bzw. mehrfach polarisierten Antennen des ersten Antennenmoduls nicht mit einer Antenne der zweiten Netzwerkvorrichtung kreuzpolarisiert ist; und einen Empfänger, der konfiguriert ist zum Empfangen eines Antwortpakets von der zweiten Netzwerkvorrichtung, wobei das Antwortpaket das Synchronisationszugangswort und den ersten CW-Ton umfasst. Das Steuermodul ist konfiguriert zum (i) Bestimmen, dass eine Differenz einer Umlaufzeit zwischen dem Initiator-Paket und dem Antwortpaket größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, (ii) Detektieren, basierend darauf, dass eine Zeitdifferenz größer ist als der vorbestimmte Schwellenwert, eines Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs, der durch eine angreifende Vorrichtung durchgeführt wird, um zumindest eines von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug zu erhalten, und (iii) Verhindern von zumindest einem von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug in Erwiderung auf Detektion des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs.In further features, a system for accessing or providing operational control from a vehicle is provided. The system includes a first network device and a control module. The first network device includes a first antenna module and a control module. The first antenna module includes multiple or multi-polarized antennas; a transmitter configured to transmit an initiator packet via the first antenna module from the vehicle to the second network device, the initiator packet comprising a synchronization access word and a first continuous wave (CW) tone, one of the first Network device and the second network device is implemented within the vehicle, and wherein the other of the first network device and the second network device is a portable access device, and wherein at any time at least one of the plurality or multi-polarized antennas of the first antenna module is not connected to an antenna of second network device is cross polarized; and a receiver configured to receive a response packet from the second network device, the response packet including the synchronization access word and the first CW tone. The control module is configured to (i) determine that a difference in round-trip time between the initiator packet and the response packet is greater than a predetermined threshold, (ii) detect, based on a time difference being greater than the predetermined threshold, a range extension type - relay attack performed by an attacking device to gain at least one of access to or operational control of the vehicle, and (iii) preventing at least one of access to or operational control of the vehicle in response to detection of the range extension type relay attack.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum: Bestimmen, basierend auf dem Initiator-Paket, einer Startzeit und einer Endzeit für das Synchronisationszugangswort; und Detektieren der Zeitdifferenz basierend auf der Startzeit und der Endzeit.In further features, the control module is configured to: determine, based on the initiator packet, a start time and an end time for the synchronization gateword; and detecting the time difference based on the start time and the end time.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum: Bestimmen, basierend auf dem Initiator-Paket, einer Startzeit und einer Endzeit für das Synchronisationszugangswort relativ zu dem ersten CW-Ton des Antwortpakets; Bestimmen, ob eine Startzeit und Endzeit des Synchronisationszugangsworts des Antwortpakets mit der bestimmten Startzeit und Endzeit übereinstimmen; und Detektieren der Zeitdifferenz, wenn die Startzeit und Endzeit des Synchronisationszugangsworts des Antwortpakets nicht mit der bestimmten Startzeit und Endzeit übereinstimmen.In further features, the control module is configured to: determine, based on the initiator packet, a start time and an end time for the synchronization access word relative to the first CW tone of the response packet; determining whether a start time and end time of the synchronization gateword of the response packet match the determined start time and end time; and detecting the time difference when the start time and end time of the synchronization entry word of the response packet do not match the determined start time and end time.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum: Bestimmen einer ersten Länge des Synchronisationszugangsworts des Initiator-Pakets; Vergleichen der ersten Länge mit einer zweiten Länge des Synchronisationszugangsworts des Antwortpakets; und Detektieren des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs, wenn eine Differenz zwischen der ersten Länge größer ist als ein vorbestimmter Betrag, der von der zweiten Länge verschieden ist.In further features, the control module is configured to: determine a first length of the synchronization gateword of the initiator packet; comparing the first length to a second length of the synchronization access word of the response packet; and detecting the range-extending-type relay attack when a difference between the first length is greater than a predetermined amount different from the second length.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum: Bestimmen einer ersten Länge des ersten CW-Tons des Initiator-Pakets; Vergleichen der ersten Länge mit einer zweiten Länge des ersten CW-Tons des Antwortpakets; und Detektieren des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs, wenn eine Differenz zwischen der ersten Länge größer ist als ein vorbestimmter Betrag, der von der zweiten Länge verschieden ist.In further features, the control module is configured to: determine a first length of the first CW tone of the initiator packet; comparing the first length to a second length of the first CW tone of the response packet; and detecting the range-extending-type relay attack when a difference between the first length is greater than a predetermined amount different from the second length.

In weiteren Merkmalen ist/liegt der erste CW-Ton des Initiator-Pakets an einem Ende des Initiator-Pakets; und ist/liegt der erste CW-Ton des Antwortpakets an einem Anfang des Antwortpakets.In further features, the first CW tone of the initiator packet is at an end of the initiator packet; and is/is the first CW tone of the response packet at a beginning of the response packet.

In weiteren Merkmalen umfasst das Initiator-Paket einen zweiten CW-Ton. Das Antwortpaket umfasst den zweiten CW-Ton.In other features, the initiator packet includes a second CW tone. The response packet includes the second CW tone.

In weiteren Merkmalen ist/liegt der erste CW-Ton des Initiator-Pakets an einem Anfang des Initiator-Pakets. Der zweite CW-Ton des Initiator-Pakets ist/liegt an einem Ende des Initiator-Pakets. Der erste CW-Ton des Antwortpakets ist/liegt an einem Anfang des Antwortpakets. Der zweite CW-Ton des Antwortpakets ist/liegt an einem Ende des Antwortpakets.In other features, the first CW tone of the initiator packet is at a beginning of the initiator packet. The second CW tone of the initiator packet is at an end of the initiator packet. The first CW tone of the response packet is at a beginning of the response packet. The second CW tone of the response packet is at an end of the response packet.

In weiteren Merkmalen haben das Initiator-Paket und das Antwortpaket ein gleiches Format.In other features, the initiator packet and the response packet have the same format.

In weiteren Merkmalen bezeichnet das Antwortpaket einen Betrag einer Phasendifferenz zwischen dem zweiten CW-Ton des Initiator-Pakets und dem ersten CW-Ton des Antwortpakets. Der erste CW-Ton des Antwortpakets ist in einer Phasenbeziehung mit einer Phasenregelschleife des Responders.In further features, the response packet indicates an amount of phase difference between the second CW tone of the initiator packet and the first CW tone of the response packet. The first CW tone of the reply packet is in phase relation with a phase locked loop of the responder.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum Bestimmen der Phasendifferenz zwischen dem ersten CW-Ton des Antwortpakets und dem zweiten CW-Ton des Initiator-Pakets. Der zweite CW-Ton des Initiator-Pakets ist in einer Phasenbeziehung mit einer Phasenregelschleife des Initiators. Die erste Vorrichtung und die zweite Vorrichtung sind konfiguriert zum Bestimmen einer Phasendifferenz für eine zweite Frequenz und einer Phasendifferenz für eine dritte Frequenz. Das Steuermodul ist konfiguriert zum Bestimmen einer Distanz zwischen den Vorrichtungen basierend auf (i) der Phasendifferenz zwischen dem ersten CW-Ton und dem zweiten CW-Ton, (ii) der Phasendifferenz für die zweite Frequenz und (iii) der Phasendifferenz für die dritte Frequenz.In further features, the control module is configured to determine the phase difference between the first CW tone of the response packet and the second CW tone of the initiator packet. The second CW tone of the initiator packet is in phase relationship with a phase locked loop of the initiator. The first device and the second device are configured to determine a phase difference for a second frequency and a phase difference for a third frequency. The control module is configured to determine a distance between the devices based on (i) the phase difference between the first CW tone and the second CW tone, (ii) the phase difference for the second frequency, and (iii) the phase difference for the third frequency .

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum Vergleichen von einer Frequenz, Leistungspegeln, Bits und Amplituden von einem Teil eines empfangenen Signals, der das Antwortpaket umfasst, mit einer Frequenz, Leistungspegeln, Bits und Amplituden eines Teils eines übertragenen Signals, der das Initiator-Paket umfasst, und Bestimmen, ob der Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriff aufgetreten ist, basierend auf resultierenden Differenzen.In further features, the control module is configured to compare a frequency, power levels, bits, and amplitudes of a portion of a received signal that includes the response packet to a frequency, power levels, bits, and amplitudes of a portion of a transmitted signal that includes the initiator packet and determining whether the range extension type relay attack has occurred based on resulting differences.

In weiteren Merkmalen wird ein Verfahren zum Zugang zu und Bereitstellung von Betriebssteuerung von einem Fahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: Übertragen eines Initiator-Pakets über ein erstes Antennenmodul einer ersten Netzwerkvorrichtung von dem Fahrzeug an eine zweite Netzwerkvorrichtung, wobei das erste Antennenmodul mehrere bzw. mehrfach polarisierte Antennen umfasst, wobei das Initiator-Paket ein Synchronisationszugangswort und einen ersten Kontinuierliche-Welle-(CW-)Ton umfasst, wobei eine von der ersten Netzwerkvorrichtung und der zweiten Netzwerkvorrichtung innerhalb des Fahrzeugs implementiert ist, und wobei die andere von der ersten Netzwerkvorrichtung und der zweiten Netzwerkvorrichtung eine tragbare Zugangsvorrichtung ist, und wobei zu jedem Zeitpunkt zumindest eine der mehreren bzw. mehrfach polarisierten Antennen des ersten Antennenmoduls nicht mit einer Antenne der zweiten Netzwerkvorrichtung kreuzpolarisiert ist; Empfangen eines Antwortpakets von der zweiten Netzwerkvorrichtung, wobei das Antwortpaket das Synchronisationszugangswort und den ersten CW-Ton umfasst; Bestimmen, dass eine Zeitdifferenz zwischen dem Initiator-Paket und dem Antwortpaket größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert; Detektieren, basierend darauf, dass eine Zeitdifferenz größer ist als der vorbestimmte Schwellenwert, eines Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs, der durch eine angreifende Vorrichtung durchgeführt wird, um zumindest eines von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug zu erhalten; und Verhindern von zumindest einem von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug in Erwiderung auf Detektion des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs.In further features, a method of accessing and providing operational control from a vehicle is provided. The method includes: transmitting an initiator packet via a first antenna module of a first network device from the vehicle to a second network device, the first antenna module comprising multiple or multi-polarized antennas, the initiator packet including a synchronization access word and a first continuous wave (CW) audio, wherein one of the first network device and the second network device is implemented within the vehicle, and wherein the other of the first network device and the second network device is a portable access device, and wherein at any time at least one of the plurality of .Multiple polarized antennas of the first antenna module do not mesh with an antenna of the second movement device is cross-polarized; receiving a response packet from the second network device, the response packet including the synchronization access word and the first CW tone; determining that a time difference between the initiator packet and the response packet is greater than a predetermined threshold; detecting, based on a time difference being greater than the predetermined threshold, a range-extending-type relay attack performed by an attacking device to gain at least one of access to or operational control from the vehicle; and preventing at least one of access to or operational control of the vehicle in response to detection of the range-extending-type relay attack.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Bestimmen, basierend auf dem Initiator-Paket, einer Startzeit und einer Endzeit für das Synchronisationszugangswort; und Detektieren der Zeitdifferenz basierend auf der Startzeit und der Endzeit.In further features, the method additionally comprises: determining, based on the initiator packet, a start time and an end time for the synchronization gateword; and detecting the time difference based on the start time and the end time.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Bestimmen, basierend auf dem Initiator-Paket, einer Startzeit und Endzeit für das Synchronisationszugangswort relativ zu dem ersten CW-Ton des Antwortpakets; Bestimmen, ob eine Startzeit und Endzeit des Synchronisationszugangsworts des Antwortpakets mit der bestimmen Startzeit und Endzeit übereinstimmen; und Detektieren der Zeitdifferenz, wenn die Startzeit und Endzeit des Synchronisationszugangsworts des Antwortpakets nicht mit der bestimmten Startzeit und Endzeit übereinstimmen.In further features, the method additionally comprises: determining, based on the initiator packet, a start time and end time for the synchronization access word relative to the first CW tone of the response packet; determining whether a start time and end time of the synchronization entry word of the response packet match the determined start time and end time; and detecting the time difference when the start time and end time of the synchronization entry word of the response packet do not match the determined start time and end time.

In weiteren Merkmalen ist/liegt der erste CW-Ton des Initiator-Pakets an einem Ende des Initiator-Pakets; und ist/liegt der erste CW-Ton des Antwortpakets an einem Anfang des Antwortpakets.In further features, the first CW tone of the initiator packet is at an end of the initiator packet; and is/is the first CW tone of the response packet at a beginning of the response packet.

In weiteren Merkmalen umfasst das Initiator-Paket einen zweiten CW-Ton. Das Antwortpaket umfasst den zweiten CW-Ton. Der erste CW-Ton des Initiator-Pakets ist/liegt an einem Anfang des Initiator-Pakets. Der zweite CW-Ton des Initiator-Pakets ist/liegt an einem Ende des Initiator-Pakets. Der erste CW-Ton des Antwortpakets ist/liegt an einem Anfang des Antwortpakets. Der zweite CW-Ton des Antwortpakets ist/liegt an einem Ende des Antwortpakets.In other features, the initiator packet includes a second CW tone. The response packet includes the second CW tone. The first CW tone of the initiator packet is at a beginning of the initiator packet. The second CW tone of the initiator packet is at an end of the initiator packet. The first CW tone of the response packet is at a beginning of the response packet. The second CW tone of the response packet is at an end of the response packet.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich Bestimmen einer Umlaufzeit des Initiator-Pakets basierend auf einem Betrag einer Phasenverzögerung. Das Antwortpaket bezeichnet den Betrag einer Phasenverzögerung zwischen dem ersten CW-Ton des Initiator-Pakets und dem ersten CW-Ton des Antwortpakets.In further features, the method additionally includes determining a round trip time of the initiator packet based on an amount of phase delay. The response packet denotes the amount of phase delay between the first CW tone of the initiator packet and the first CW tone of the response packet.

In weiteren Merkmalen wird ein System zum Detektieren eines Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs bereitgestellt. Das System umfasst einen Sender, einen Empfänger und ein Steuermodul. Der Sender ist konfiguriert zum Übertragen eines Hoch-/Radiofrequenzsignals von einem von einem Fahrzeug und einer tragbaren Zugangsvorrichtung an das andere von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung. Der Empfänger ist konfiguriert zum Empfangen eines Antwortsignals von einem von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung in Erwiderung auf das Hoch-/Radiofrequenzsignal. Das Steuermodul ist konfiguriert zum: Wandeln des Antwortsignals in ein In-Phase-Signal und ein Quadraturphase-Signal; Detektieren, basierend auf dem Hoch-/Radiofrequenzsignal, dem In-Phase-Signal und dem Quadraturphase-Signal, des Reichweitenvergrößerungstyp -Relaisangriffs, der durch eine angreifende Vorrichtung durchgeführt wird, um zumindest eines von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug zu erhalten, wobei zumindest eines gilt/erfolgt von: (i) das Hoch-/Radiofrequenzsignal wird über die angreifende Vorrichtung von dem Fahrzeug zu der tragbaren Zugangsvorrichtung weitergeleitet, oder (ii) das Antwortsignal wird über die angreifende Vorrichtung von der tragbaren Zugangsvorrichtung zu dem Fahrzeug weitergeleitet; und Durchführen einer Gegenmaßnahme in Erwiderung auf Detektion des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs.In further features, a system for detecting a range-extending-type relay attack is provided. The system includes a transmitter, a receiver, and a control module. The transmitter is configured to transmit a radio frequency signal from one of a vehicle and a portable entry device to the other of the vehicle and the portable entry device. The receiver is configured to receive a response signal from one of the vehicle and the portable access device in response to the radio frequency signal. The control module is configured to: convert the response signal into an in-phase signal and a quadrature-phase signal; detecting, based on the radio frequency/radio frequency signal, the in-phase signal and the quadrature-phase signal, the range-extending-type relay attack performed by an attacking device to obtain at least one of access to or operational control of the vehicle, wherein at least one of: (i) the radio frequency signal is relayed from the vehicle to the portable access device via the offending device, or (ii) the response signal is relayed from the portable access device to the vehicle via the offending device; and performing a countermeasure in response to detection of the range-extending type relay attack.

In weiteren Merkmalen umfasst das System zusätzlich ein Antennenmodul. Das Antennenmodul ist an dem einem von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung implementiert, wo der Sender und der Empfänger implementiert sind. Das Antennenmodul umfasst mehrere bzw. mehrfach polarisierte Antennen. Zu jedem Zeitpunkt ist zumindest eine der mehreren bzw. mehrfach polarisierten Antennen des Antennenmoduls nicht mit einer Antenne von dem anderen von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung kreuzpolarisiert.In other features, the system also includes an antenna module. The antenna module is implemented on the one of the vehicle and the portable access device where the transmitter and the receiver are implemented. The antenna module includes several or multiply polarized antennas. At any point in time, at least one of the multiple polarized antennas of the antenna module is not cross-polarized with one antenna of the other of the vehicle and the portable entry device.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul an dem Fahrzeug implementiert. In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul an der tragbaren Zugangsvorrichtung implementiert.In other features, the control module is implemented on the vehicle. In other features, the control module is implemented on the portable entry device.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum: Bestimmen einer Phasendifferenz basierend auf dem In-Phase-Signal und dem Quadraturphase-Signal; Messen einer Umlaufzeit des Hoch-/Radiofrequenzsignals basierend auf der Phasendifferenz; und Detektieren des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs basierend auf der Umlaufzeit.In further features, the control module is configured to: determine a phase difference based on the in-phase signal and the quadrature-phase signal; measuring a round trip time of the radio frequency signal based on the phase difference; and detecting the range extension type relay attack based on the round trip time.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum: Abtasten des In-Phase-Signals und des Quadraturphase-Signals; und Bestimmen von empfangenen Bits basierend auf dem In-Phase-Signal und dem Quadraturphase-Signal.In further features, the control module is configured to: sample the in-phase signal and the quadrature-phase signal; and determining received bits based on the in-phase signal and the quadrature-phase signal.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul konfiguriert zum: Aufwärtsabtasten der empfangenen Bits auf dem In-Phase-Signal und dem Quadraturphase-Signal; Aufwärtsabtasten eines anderen Signals; Kreuzkorrelieren von Ergebnissen des Aufwärtsabtastens der empfangenen Bits basierend auf dem In-Phase-Signal und dem Quadraturphase-Signal mit Ergebnissen des Aufwärtsabtastens des anderen Signals; und Bestimmen der Phase basierend auf den Ergebnissen der Kreuzkorrelation.In further features, the control module is configured to: upsample the received bits on the in-phase signal and the quadrature-phase signal; upsampling another signal; cross-correlating results of upsampling the received bits based on the in-phase signal and the quadrature-phase signal with results of upsampling the other signal; and determining the phase based on the results of the cross-correlation.

In weiteren Merkmalen umfasst das andere Signal ein Referenzbitmuster. Das Steuermodul ist konfiguriert zum Bestimmen eines Vorzeichens des differenzierten Arkustangenssignals und Erzeugen des Referenzbitmusters basierend auf dem Vorzeichen. In weiteren Merkmalen umfasst das andere Signal das Hoch-/Radiofrequenzsignal, nachdem es über ein Gaußsches Tiefpassfilter gefiltert ist.In further features, the other signal includes a reference bit pattern. The control module is configured to determine a sign of the differentiated arctangent signal and generate the reference bit pattern based on the sign. In further features, the other signal comprises the radio frequency signal after being filtered via a Gaussian low-pass filter.

In weiteren Merkmalen wird ein Verfahren zum Detektieren eines Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: Übertragen, über einen Sender, eines Hoch-/Radiofrequenzsignals von einem von einem Fahrzeug und einer tragbaren Zugangsvorrichtung an das andere von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung; Empfangen eines Antwortsignals über einen Empfänger von einem von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung in Erwiderung auf das Hoch-/ Radiofrequenzsignal; Wandeln, über ein Steuermodul, des Antwortsignals in ein In-Phase-Signal und ein Quadraturphase-Signal; Detektieren, basierend auf dem Hoch-/Radiofrequenzsignal, dem In-Phase-Signal und dem Quadraturphase-Signal, über das Steuermodul, des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs, der durch eine angreifende Vorrichtung durchgeführt wird, um zumindest eines von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug zu erhalten, wobei zumindest eines gilt/erfolgt von: (i) das Hoch-/Radiofrequenzsignal wird über die angreifende Vorrichtung von dem Fahrzeug zu der tragbaren Zugangsvorrichtung weitergeleitet, oder (ii) das Antwortsignal wird über die angreifende Vorrichtung von der tragbaren Zugangsvorrichtung zu dem Fahrzeug weitergeleitet; und Durchführen einer Gegenmaßnahme in Erwiderung auf Detektion des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs.In further features, a method for detecting a range-extending-type relay attack is provided. The method includes: transmitting, via a transmitter, a radio frequency signal from one of a vehicle and a portable access device to the other of the vehicle and the portable access device; receiving a response signal via a receiver from one of the vehicle and the portable access device in response to the radio frequency signal; converting, via a control module, the response signal into an in-phase signal and a quadrature-phase signal; detecting, based on the radio frequency signal, the in-phase signal and the quadrature phase signal, via the control module, the range-extending-type relay attack performed by an attacking device to at least one of access to or operational control of the vehicle where at least one of: (i) the radio frequency signal is relayed via the offending device from the vehicle to the portable access device, or (ii) the response signal is relayed via the offending device from the portable access device to the Vehicle forwarded; and performing a countermeasure in response to detection of the range-extending type relay attack.

In weiteren Merkmalen ist ein Antennenmodul an dem einen von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung implementiert, wo der Sender und der Empfänger implementiert sind. Das Antennenmodul umfasst mehrere bzw. mehrfach polarisierte Antennen. Zu jedem Zeitpunkt ist zumindest eine der mehreren bzw. mehrfach polarisierten Antennen des Antennenmoduls nicht mit einer Antenne von dem anderen von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung kreuzpolarisiert.In further features, an antenna module is implemented on the one of the vehicle and the portable access device where the transmitter and the receiver are implemented. The antenna module includes several or multiply polarized antennas. At any point in time, at least one of the multiple polarized antennas of the antenna module is not cross-polarized with one antenna of the other of the vehicle and the portable entry device.

In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul an dem Fahrzeug implementiert. In weiteren Merkmalen ist das Steuermodul an der tragbaren Zugangsvorrichtung implementiert.In other features, the control module is implemented on the vehicle. In other features, the control module is implemented on the portable entry device.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Bestimmen einer Phasendifferenz basierend auf dem In-Phase-Signal und dem Quadraturphase-Signal; Messen einer Umlaufzeit des Hoch-/Radiofrequenzsignals basierend auf der Phasendifferenz; und Detektieren des Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs basierend auf der Umlaufzeit.In further features, the method additionally includes: determining a phase difference based on the in-phase signal and the quadrature-phase signal; measuring a round trip time of the radio frequency signal based on the phase difference; and detecting the range extension type relay attack based on the round trip time.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Abtasten des In-Phase-Signals und des Quadraturphase-Signals; und Bestimmen von empfangenen Bits basierend auf dem In-Phase-Signal und dem Quadraturphase-Signal.In further features, the method additionally comprises: sampling the in-phase signal and the quadrature-phase signal; and determining received bits based on the in-phase signal and the quadrature-phase signal.

In weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren zusätzlich: Aufwärtsabtasten der empfangenen Bits basierend auf dem In-Phase-Signal und dem Quadraturphase-Signal; Kreuzkorrelieren von Ergebnissen des Aufwärtsabtastens der empfangenen Bits mit Ergebnissen des Aufwärtsabtastens des anderen Signals; und Bestimmen der Phase basierend auf den Ergebnissen der Kreuzkorrelation. In weiteren Merkmalen umfasst das andere Signal ein Referenzbitmuster. In weiteren Merkmalen umfasst das andere Signal das Hoch-/Radiofrequenzsignal, nachdem es über ein Gaußsches Tiefpassfilter gefiltert ist.In further features, the method additionally comprises: upsampling the received bits based on the in-phase signal and the quadrature-phase signal; cross-correlating results of upsampling the received bits with results of upsampling the other signal; and determining the phase based on the results of the cross-correlation. In further features, the other signal includes a reference bit pattern. In further features, the other signal comprises the radio frequency signal after being filtered via a Gaussian low-pass filter.

Weitere Anwendbarkeitsbereiche der vorliegenden Offenbarung werden aus der ausführlichen Beschreibung, den Patentansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich. Die ausführliche Beschreibung und spezielle Beispiele sind nur zu Veranschaulichungszwecken bestimmt und sind nicht zum Einschränken des Umfangs der Offenbarung bestimmt.Further areas of applicability of the present disclosure will become apparent from the detailed description, claims, and drawings. The detailed description and specific examples are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the disclosure.

Figurenlistecharacter list

Die vorliegende Offenbarung wird aus der ausführlichen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen vollständiger verständlich, wobei gilt:

  • 1 ist eine Seitenansicht eines Objekts, die ein primäres RF-Signal höherer Leistung veranschaulicht, das sich aufgrund einer Kreuzpolarisation von RF-Antennen entlang eines Abprallwegs ausbreitet;
  • 2 ist ein funktionales Blockschaltbild eines Beispiels eines Fahrzeugzugangssystems mit einem Zugangsmodul, RF-Antennen und tragbaren Zugangsvorrichtungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 3 ist ein funktionales Blockschaltbild eines Beispiels eines Fahrzeugs mit dem Zugangsmodul von 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 4 ist ein funktionales Blockschaltbild eines Beispiels des Zugangsmoduls von 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 5 ist ein funktionales Blockschaltbild eines Beispiels eines RF-Antennenmoduls eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 6 ist ein funktionales Blockschaltbild eines Beispiels einer tragbaren Netzwerkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 7 ist ein Beispiel eines Polarisationsachsendiagramms, das ein Beispiel einer Anordnung bzw. Ausgestaltung von/für Polarisationsdiversität gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
  • 8 ist ein Beispiel eines Polarisationsachsendiagramms, das ein weiteres Beispiel einer Anordnung bzw. Ausgestaltung von/für Polarisationsdiversität gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
  • 9 ist ein Beispiel eines elektrischen Felddiagramms und eines Polarkoordinatendiagramms, die elektrische Feldmuster und Nullen bzw. Nullstellen für eine lineare Antenne veranschaulichen;
  • 10 ist ein Beispiel einer Darstellung von Spannung gegenüber elektrischem Feld für eine linear polarisierte Antenne;
  • 11A ist eine perspektivische Draufsicht eines Beispiels von zumindest einem Teil einer mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnung mit einer linear polarisierten Antenne und einer zirkular polarisierten Antenne gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 11B ist eine perspektivische Unteransicht von dem zumindest einen Teil der mehrachsig polarisierten FR-Antennenanordnung von 11A;
  • 12 ist ein Beispiel eines Polarkoordinatendiagramms von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit der linear polarisierten Antenne von 11A-B;
  • 13 ist ein Beispiel eines Polarkoordinatendiagramms von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit der zirkular polarisierten Antenne von 11A-B;
  • 14 ist ein funktionales Blockschaltbild eines Beispiels von RF-Schaltungen und eines Teils einer tragbaren Zugangsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 15 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels eines Teils eines Schlüsselanhängers mit zwei linear polarisierten Schlitzantennen, Metallverkleidung und Ersatz-/ Reserveschlüssel gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 16 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels eines Teils des Schlüsselanhängers von 15 ohne Metallverkleidung und Ersatz-/Reserveschlüssel, der eine hinsichtlich einer x-Achse linear polarisierte Schlitzantenne und eine hinsichtlich einer y-Achse linear polarisierte Schlitzantenne aufweist;
  • 17 ist ein Beispiel eines Polarkoordinatendiagramms von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit einer hinsichtlich einer x-Achse linear polarisierten Schlitzantenne des Teils des Schlüsselanhängers von 16;
  • 18 ist ein Beispiel eines Polarkoordinatendiagramms von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit einer hinsichtlich einer y-Achse linear polarisierten Schlitzantenne des Teils des Schlüsselanhängers von 16;
  • 19 ist ein Beispiel eines Rückflussdämpfung-Frequenz-Diagramms für die linear polarisierten Schlitzantennen von 16;
  • 20 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels eines Teils des Schlüsselanhängers von 15 ohne Metallverkleidung und mit Ersatz-/Reserveschlüssel;
  • 21 ist ein Beispiel eines Polarkoordinatendiagramms von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit einer hinsichtlich einer x-Achse linear polarisierten Schlitzantenne des Teils des Schlüsselanhängers von 20;
  • 22 ist ein Beispiel eines Polarkoordinatendiagramms von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit einer hinsichtlich einer y-Achse linear polarisierten Schlitzantenne des Teils des Schlüsselanhängers von 20;
  • 23 ist ein Beispiel eines Rückflussdämpfung-Frequenz-Diagramms für die linear polarisierten Schlitzantennen von 20;
  • 24 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels eines Teils des Schlüsselanhängers von 15 mit einem Teil der Metallverkleidung und Ersatz-/Reserveschlüssel;
  • 25 ist ein Beispiel eines Polarkoordinatendiagramms von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit einer hinsichtlich einer x-Achse linear polarisierten Schlitzantenne des Teils des Schlüsselanhängers von 24;
  • 26 ist ein Beispiel eines Polarkoordinatendiagramms von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit einer hinsichtlich einer y-Achse linear polarisierten Schlitzantenne des Teils des Schlüsselanhängers von 24;
  • 27 ist ein Beispiel eines Rückflussdämpfung-Frequenz-Diagramms für die linear polarisierten Schlitzantennen von 24;
  • 28 ist ein Beispiel eines Polarkoordinatendiagramms von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit einer hinsichtlich einer x-Achse linear polarisierten Schlitzantenne des Teils des Schlüsselanhängers von 15;
  • 29 ist ein Beispiel eines Polarkoordinatendiagramms von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit einer hinsichtlich einer y-Achse linear polarisierten Schlitzantenne des Teils des Schlüsselanhängers von 15;
  • 30 ist ein Beispiel eines Rückflussdämpfung-Frequenz-Diagramms für die linear polarisierten Schlitzantennen von 15;
  • 31 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels eines Teils eines Schlüsselanhängers mit einer geschlossenen linear polarisierten Schlitzantenne, einer offenen linear polarisierten Schlitzantenne, Metallverkleidung und Ersatz-/Reserveschlüssel gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 32 ist ein Beispiel eines Polarkoordinatendiagramms von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit einer hinsichtlich einer x-Achse linear polarisierten Schlitzantenne des Teils des Schlüsselanhängers von 31;
  • 33 ist ein Beispiel eines Polarkoordinatendiagramms von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit einer hinsichtlich einer y-Achse linear polarisierten Schlitzantenne des Teils des Schlüsselanhängers von 31;
  • 34 ist ein Beispiel eines Rückflussdämpfung-Frequenz-Diagramms für die linear polarisierten Schlitzantennen von 31;
  • 35 veranschaulicht ein Verfahren zum Bestimmen, welche Antennenkombination zum Austauschen von Paketen zwischen RF-Antennenmodulen von einem Fahrzeug und einer tragbaren Zugangsvorrichtung für Umlauf-Flugzeit-Messungen zu verwenden ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 36 veranschaulicht ein weiteres Verfahren zum Bestimmen, welche Antennenkombination zum Austauschen von Pakten zwischen RF-Antennenmodulen von einem Fahrzeug und einer tragbaren Zugangsvorrichtung für Umlauf-Flugzeit-Messungen zu verwenden ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 37 ist ein Diagramm für eine Flugzeitmessung;
  • 38 ist ein funktionales Blockschaltbild eines Beispiels einer BLE-Funkeinheit mit einem Superheterodynempfänger und einem Sender gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 39 ist ein Beispiel eines GFSK-Parameter-Definitionsdiagramms;
  • 40 ist ein funktionales Blockschaltbild eines Systems zum Übertragen von BLE-Paketen;
  • 41 zeigt beispielhafte Präambeln und Zugangsadressen für BLE-Pakete unterschiedlicher Typen;
  • 42 ist ein beispielhaftes Diagramm von BLE-Paketsignalen, das entsprechende Bits veranschaulicht;
  • 43 ist ein weiteres beispielhaftes Diagramm von anderen BLE-Paketsignalen, das entsprechende Bits veranschaulicht;
  • 44 ist ein Überlappungsdiagramm von BLE-Paketsignalen von 44, wobei eines der BLE-Paketsignale relativ zu dem anderen der BLE-Paketsignale verschoben wurde;
  • 45 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren zum Detektieren eines Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 46 ist ein funktionales Blockschaltbild eines Beispiels von einem Fahrzeug und einer tragbaren Zugangsvorrichtung mit jeweiligen Umlaufzeit-Initiatoren und Umlaufzeit-Respondern gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 47 ist ein funktionales Blockschaltbild von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung von 46, das eine Hochfrequenzsignalübertragung über entsprechende Antennen veranschaulicht;
  • 48 ist ein funktionales Blockschaltbild von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung von 46, die einen Angriff durch eine angreifende Relaisvorrichtung des Reichweitenvergrößerungstyps erfahren;
  • 49 ist ein funktionales Blockschaltbild von zwei Beispielen von BLE-Funkeinheiten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 50 ist ein funktionales Blockschaltbild eines beispielhaften Orts- und Distanzbestimmungssystems mit einem Umlaufzeit-Sniffer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 51 ist ein funktionales Blockschaltbild eines beispielhaften Orts- und Distanzbestimmungssystems mit mehreren Umlaufzeit-Sniffern gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 52 ist ein funktionales Blockschaltbild von beispielhaften Netzwerkvorrichtungen, die zum Durchführen eines Tonaustauschs zur Distanzbestimmung und Angriffsdetektion konfiguriert sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 53 ist ein funktionales Blockschaltbild eines beispielhaften Ortsbestimmungssystems mit einem Tonaustausch-Sniffer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 54 veranschaulicht ein Verfahren zum Bestimmen von Distanzen zwischen einem Initiator und einem Responder und zwischen einem Responder und einem Sniffer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 55 ist ein funktionales Blockschaltbild eines beispielhaften passives Tonaustausch- und Phasendifferenzdetektionssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 56 ist ein funktionales Blockschaltbild eines Beispiels eines aktiven Tonaustausch- und Phasendifferenzdetektionssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 57 ist eine Darstellung von beispielhaften Initiator- und Responder-Paketen, die für RSSI- und Flugzeit-Messungen verwendet werden, wobei die Pakete einen Kontinuierliche-Welle-(CW-)Ton und eine Präambel umfassen, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 58 ist eine Darstellung von beispielhaften Initiator- und Responder-Paketen, die für RSSI- und Flugzeit-Messungen verwendet werden, wobei die Pakete einen CW-Ton und keine Präambel umfassen, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 59 ist eine Darstellung von beispielhaften Initiator- und Responder-Paketen, die für RSSI- und Flugzeit-Messungen verwendet werden, wobei die Pakete in dem gleichen Format vorliegen und mehrere CW-Töne und keine Präambel umfassen, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 60 ist eine Darstellung, die beispielhafte Initiator- und Responder-Pakete mit einem gleichen Format gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
  • 61 ist ein funktionales Blockschaltbild eines Antennenweg-Bestimmungssystems für Netzwerkvorrichtungen mit jeweiligen Antennenmodulen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 62 ist beispielhaftes Funkeinheitsmodell entsprechend der Struktur, der Funktion und dem Betrieb der BLE-Funkeinheit von 38;
  • 63 veranschaulicht ein Verfahren zum Austauschen von Paketen zwischen RF-Antennenmodulen von BLE-Funkeinheiten zum Detektieren eines Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 64A ist ein beispielhaftes Diagramm von Signalen, die von einem Abtastungsmodul, einem Gaußschen LPF und einem Integrierer des Modells von 62 ausgegeben werden;
  • 64B ist ein beispielhaftes Diagramm von Signalen, die von einem Neuabtastungsmodul des Modells von 62 ausgegeben werden;
  • 64C ist ein beispielhaftes Diagramm eines Signals, das von einem Arkustangens-Modul des Modells von 62 ausgegeben wird;
  • 64D ist ein beispielhaftes Diagramm eines Signals, das von einem Differenzierer ausgegeben wird, gezeigt über dem Signal, das von dem Gaußschen LPF des Modells von 62 ausgegeben wird;
  • 65 veranschaulicht eine Darstellung von unterschiedlichen Paaren von Antennenachsenanordnungen, wobei jede von diesen zwei linearen Polarisationsantennen umfasst, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 66 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Paars von Antennenachsenanordnungen mit einer gleichen Anzahl von Antennen, wobei eine von diesen in einem Metallkasten und die andere von diesen außerhalb des Metallkastens angeordnet ist, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 67 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines weiteren Paars von Antennenachsenanordnungen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Antennen, wobei eine von diesen in einem Metallkasten und die andere von diesen außerhalb des Metallkastens angeordnet ist, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
  • 68 ist eine Darstellung, die Distanzbindung/-begrenzung während/bei Durchführung eines schnellen Bitaustauschs veranschaulicht, wobei eine Beweisführersequenz kryptographisch sicher und vorbekannt, unabhängig von einer Prüfersequenz sein kann;
  • 69 ist eine Darstellung, die veranschaulicht, dass/wie verhindert wird, dass ein Antwortbit während/bei Durchführung eines eines schnellen Bitaustauschs zu früh ausgesendet wird, wobei eine Beweisführersequenz kryptographisch sicher und abhängig von einer Prüfersequenz sein kann;
  • 70 ist eine Seitenansicht von mehreren Antennen, die einen Ankunftswinkel veranschaulicht;
  • 71 veranschaulicht ein AOA-Verfahren, umfassend Verwendung eines Music-Algorithmus, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
  • 72 ist ein Beispiel eines Diagramms von Kovarianz gemäß der vorliegenden Offenbarung;
  • 73 ist ein Beispiel eines Diagramms von Eigenvektoren und Feldmannigfaltigkeitsantwort gemäß der vorliegenden Offenbarung;
  • 74 ist ein weiteres Beispiel eines Diagramms von Eigenvektoren und Feldmannigfaltigkeitsantwort gemäß der vorliegenden Offenbarung;
  • 75 ist ein Beispiel eines Diagramms eines Music-Leistungsspektrum gemäß der vorliegenden Offenbarung;
  • 76 ist ein funktionales Blockschaltbild eines Antennenauswahlsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung;
  • 77 veranschaulicht ein beispielhaftes Rekonstruktionsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung;
  • 78A ist eine Draufsicht eines Fahrzeugs, die eine beispielhafte Platzierung eines Sensors gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
  • 78B ist eine Seitenansicht des Fahrzeugs von 78A;
  • 78C ist eine Rückansicht des Fahrzeugs von 78A, die Abprallreflexionen und entsprechende Wege eines übertragenen Signals, das an dem Sensor detektiert wird, gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
  • 79A ist eine Draufsicht eines Fahrzeugs, das ein weiteres Beispiel einer Platzierung eines Sensors gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
  • 79B ist eine Seitenansicht des Fahrzeugs von 79A; und
  • 79C ist eine Rückansicht des Fahrzeugs von 79A, die Abprallreflexionen und entsprechende Wege eines übertragenen Signals, das an dem Sensor detektiert wird, gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
The present disclosure will become more fully understood from the detailed description and the accompanying drawings, wherein:
  • 1 Figure 12 is a side view of an object illustrating a higher power primary RF signal propagating along a bounce path due to cross-polarization of RF antennas;
  • 2 12 is a functional block diagram of an example of a vehicle access system including an access module, RF antennas, and portable access devices according to an embodiment of the present disclosure;
  • 3 12 is a functional block diagram of an example vehicle having the access module of FIG 2 according to an embodiment of the present disclosure;
  • 4 12 is a functional block diagram of an example of the access module of FIG 2 according to an embodiment of the present disclosure;
  • 5 12 is a functional block diagram of an example of a vehicle RF antenna module according to an embodiment of the present disclosure;
  • 6 12 is a functional block diagram of an example of a portable network device according to an embodiment of the present disclosure;
  • 7 12 is an example polarization axis diagram illustrating an example arrangement of/for polarization diversity according to an embodiment of the present disclosure;
  • 8th 12 is an example polarization axis diagram illustrating another example arrangement of/for polarization diversity according to an embodiment of the present disclosure;
  • 9 Figure 12 is an example electric field diagram and polar coordinate diagram illustrating electric field patterns and nulls for a linear antenna;
  • 10 Figure 12 is an example of a voltage versus electric field plot for a linearly polarized antenna;
  • 11A 12 is a top perspective view of an example of at least a portion of a multi-axis polarized RF antenna assembly including a linearly polarized antenna and a circularly polarized antenna according to an embodiment of the present disclosure;
  • 11B 12 is a bottom perspective view of at least a portion of the multi-axis polarized FR antenna assembly of FIG 11A ;
  • 12 12 is an example of a polar coordinate diagram of radiated power associated with the linearly polarized antenna of FIG 11A-B ;
  • 13 12 is an example of a polar coordinate diagram of radiant power associated with the circularly polarized antenna of FIG 11A-B ;
  • 14 12 is a functional block diagram of an example of RF circuitry and a portion of a portable access device according to an embodiment of the present disclosure;
  • 15 12 is a block diagram of an example of a portion of a key fob with two linearly polarized slot antennas, metal shroud, and spare/spare keys according to an embodiment of the present disclosure;
  • 16 12 is a block diagram of an example of a portion of the key fob of FIG 15 without metal cladding and spare/spare key having x-axis linearly polarized slot antenna and y-axis linearly polarized slot antenna;
  • 17 12 is an example of a polar coordinate plot of radiated power associated with a slot antenna linearly polarized with respect to an x-axis of the key fob portion of FIG 16 ;
  • 18 12 is an example of a polar coordinate diagram of radiated power associated with a y-axis linearly polarized slot antenna of the key fob portion of FIG 16 ;
  • 19 12 is an example of a return loss versus frequency plot for the linearly polarized slot antennas of FIG 16 ;
  • 20 12 is a block diagram of an example of a portion of the key fob of FIG 15 without metal paneling and with spare/spare key;
  • 21 12 is an example of a polar coordinate plot of radiated power associated with a slot antenna linearly polarized with respect to an x-axis of the key fob portion of FIG 20 ;
  • 22 12 is an example of a polar coordinate diagram of radiated power associated with a y-axis linearly polarized slot antenna of the key fob portion of FIG 20 ;
  • 23 12 is an example of a return loss versus frequency plot for the linearly polarized slot antennas of FIG 20 ;
  • 24 12 is a block diagram of an example of a portion of the key fob of FIG 15 with part of the metal cladding and spare/spare key;
  • 25 12 is an example of a polar coordinate plot of radiated power associated with a slot antenna linearly polarized with respect to an x-axis of the key fob portion of FIG 24 ;
  • 26 12 is an example of a polar coordinate diagram of radiated power associated with a y-axis linearly polarized slot antenna of the key fob portion of FIG 24 ;
  • 27 12 is an example of a return loss versus frequency plot for the linearly polarized slot antennas of FIG 24 ;
  • 28 12 is an example of a polar coordinate plot of radiated power associated with a slot antenna linearly polarized with respect to an x-axis of the key fob portion of FIG 15 ;
  • 29 12 is an example of a polar coordinate diagram of radiated power associated with a y-axis linearly polarized slot antenna of the key fob portion of FIG 15 ;
  • 30 12 is an example of a return loss versus frequency plot for the linearly polarized slot antennas of FIG 15 ;
  • 31 12 is a block diagram of an example of a portion of a key fob with a closed linearly polarized slot antenna, an open linearly polarized slot antenna, metal shroud, and spare/spare keys according to an embodiment of the present disclosure;
  • 32 12 is an example of a polar coordinate plot of radiated power associated with a slot antenna linearly polarized with respect to an x-axis of the key fob portion of FIG 31 ;
  • 33 12 is an example of a polar coordinate diagram of radiated power associated with a y-axis linearly polarized slot antenna of the key fob portion of FIG 31 ;
  • 34 12 is an example of a return loss versus frequency plot for the linearly polarized slot antennas of FIG 31 ;
  • 35 12 illustrates a method for determining which antenna combination to use for exchanging packets between RF antenna modules from a vehicle and a portable access device for round-trip time-of-flight measurements, according to an embodiment of the present disclosure;
  • 36 FIG. 11 illustrates another method of determining which antenna combination to use for exchanging packets between RF antenna modules from a vehicle and a portable access device for orbital time-of-flight measurements, according to an embodiment of the present disclosure;
  • 37 Fig. 12 is a flight time measurement diagram;
  • 38 12 is a functional block diagram of an example of a BLE radio having a superheterodyne receiver and a transmitter according to an embodiment of the present disclosure;
  • 39 Fig. 12 is an example of a GFSK parameter definition diagram;
  • 40 Figure 12 is a functional block diagram of a system for transmitting BLE packets;
  • 41 shows example preambles and access addresses for BLE packets of different types;
  • 42 Figure 12 is an example diagram of BLE packet signals illustrating corresponding bits;
  • 43 Figure 12 is another exemplary diagram of other BLE packet signals, illustrating corresponding bits;
  • 44 FIG. 12 is an overlap diagram of BLE packet signals from FIG 44 , wherein one of the BLE packet signals has been shifted relative to the other of the BLE packet signals;
  • 45 illustrates an exemplary method for detecting a range-extending-type relay attack, according to an embodiment of the present disclosure;
  • 46 12 is a functional block diagram of an example of a vehicle and a portable access device with respective round-trip time initiators and round-trip time responders according to an embodiment of the present disclosure;
  • 47 12 is a functional block diagram of the vehicle and portable entry device of FIG 46 Figure 12, which illustrates radio frequency signal transmission via respective antennas;
  • 48 12 is a functional block diagram of the vehicle and portable entry device of FIG 46 who are attacked by an attacking range-extending type relay device;
  • 49 12 is a functional block diagram of two example BLE radios according to an embodiment of the present disclosure;
  • 50 12 is a functional block diagram of an example location and distance determination system with a round-trip time sniffer, according to an embodiment of the present disclosure;
  • 51 12 is a functional block diagram of an exemplary location and distance determination system having multiple round-trip time sniffers, according to an embodiment of the present disclosure;
  • 52 12 is a functional block diagram of example network devices configured to perform a tone exchange for distance determination and attack detection, according to an embodiment of the present disclosure;
  • 53 12 is a functional block diagram of an example location determination system with a tone exchange sniffer, according to an embodiment of the present disclosure;
  • 54 FIG. 11 illustrates a method for determining distances between an initiator and a responder and between a responder and a sniffer, according to an embodiment of the present disclosure;
  • 55 12 is a functional block diagram of an exemplary passive tone exchange and phase difference detection system according to an embodiment of the present disclosure;
  • 56 12 is a functional block diagram of an example of an active tone exchange and phase difference detection system according to an embodiment of the present disclosure;
  • 57 12 is an illustration of exemplary initiator and responder packets used for RSSI and time-of-flight measurements, the packets including a continuous wave (CW) tone and a preamble, according to an embodiment of the present disclosure;
  • 58 12 is an illustration of example initiator and responder packets used for RSSI and time-of-flight measurements, the packets including a CW tone and no preamble, according to an embodiment of the present disclosure;
  • 59 12 is an illustration of exemplary initiator and responder packets used for RSSI and time-of-flight measurements, where the packets are in the same format and include multiple CW tones and no preamble, according to an embodiment of the present disclosure;
  • 60 12 is a diagram illustrating example initiator and responder packets having a same format, according to another embodiment of the present disclosure;
  • 61 12 is a functional block diagram of an antenna route determination system for network devices having respective antenna modules according to another embodiment of the present disclosure;
  • 62 FIG. 12 is an example radio unit model corresponding to the structure, function and operation of the BLE radio unit of FIG 38 ;
  • 63 12 illustrates a method for exchanging packets between RF antenna modules of BLE radio units for detecting a range extension type relay attack according to another embodiment of the present disclosure;
  • 64A FIG. 14 is an exemplary plot of signals generated by a sampling module, a Gaussian LPF, and an integrator of the model of FIG 62 be issued;
  • 64B FIG. 14 is an example diagram of signals generated by a resampling module of the model of FIG 62 be issued;
  • 64C FIG. 12 is an example plot of a signal generated by an arctangent module of the model of FIG 62 is issued;
  • 64D FIG. 14 is an exemplary plot of a signal output from a differentiator shown versus the signal derived from the Gaussian LPF of the model of FIG 62 is issued;
  • 65 12 illustrates an illustration of different pairs of antenna axis arrays, each of which includes two linear polarization antennas, according to another embodiment of the present disclosure;
  • 66 12 illustrates a perspective view of a pair of antenna axis assemblies having an equal number of antennas, one of which is placed in a metal box and the other of which is placed outside of the metal box, according to another embodiment of the present disclosure;
  • 67 12 illustrates a perspective view of another pair of antenna axis assemblies having a different number of antennas, one of which is placed in a metal box and the other of which is placed outside of the metal box, according to another embodiment of the present disclosure;
  • 68 Figure 12 is a diagram illustrating distance binding/limiting during/when performing a fast bit swap, where a prover sequence may be cryptographically secure and a priori known, independent of a prover sequence;
  • 69 Fig. 12 is a diagram illustrating how to prevent a response bit from being sent out too early during/when performing a fast bit swap where a prover sequence may be cryptographically secure and dependent on a prover sequence;
  • 70 Fig. 12 is a side view of multiple antennas illustrating an angle of arrival;
  • 71 illustrates an AOA method including use of a music algorithm, in accordance with the present disclosure;
  • 72 Figure 12 is an example of a plot of covariance, in accordance with the present disclosure;
  • 73 Figure 12 is an example of a diagram of eigenvectors and field manifold response in accordance with the present disclosure;
  • 74 Figure 13 is another example of a diagram of eigenvectors and field manifold response in accordance with the present disclosure;
  • 75 Figure 12 is an example of a music power spectrum diagram, in accordance with the present disclosure;
  • 76 12 is a functional block diagram of an antenna selection system according to the present disclosure;
  • 77 illustrates an exemplary reconstruction method in accordance with the present disclosure;
  • 78A 12 is a plan view of a vehicle illustrating an example placement of a sensor in accordance with the present disclosure;
  • 78B 12 is a side view of the vehicle of FIG 78A ;
  • 78C 12 is a rear view of the vehicle of FIG 78A 14, which illustrates ricochet reflections and corresponding paths of a transmitted signal detected at the sensor, in accordance with the present disclosure;
  • 79A 12 is a top view of a vehicle illustrating another example of placement of a sensor according to the present disclosure;
  • 79B 12 is a side view of the vehicle of FIG 79A ; and
  • 79C 12 is a rear view of the vehicle of FIG 79A 10, which illustrates bounce reflections and corresponding paths of a transmitted signal detected at the sensor, in accordance with the present disclosure.

In den Zeichnungen können Bezugszeichen wiederverwendet werden/sein, um ähnliche und/oder identische Elemente zu bezeichnen.In the drawings, reference numbers may be reused to designate similar and/or identical elements.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

RF-Vorrichtungen können Distanzen durch unmodulierten Trägertonaustausch messen. Zum Beispiel werden in US-Patent Nr. 8,644,768 B2 , das hierin mittels Bezugnahme eingebunden wird, ein System und ein Verfahren zur Distanzmessung zwischen zwei Knoten eines Funknetzwerks bereitgestellt, die unmodulierten Trägertonaustausch verwenden.RF devices can measure distances through unmodulated carrier tone exchange. For example, in U.S. Patent No. 8,644,768 B2 , which is incorporated herein by reference, provides a system and method for distance measurement between two nodes of a radio network using unmodulated carrier tone exchange.

RF-Vorrichtungen können Distanzen durch Umlaufzeit/-nahme eines schnellen Austauschs von kryptographisch sicheren Nachrichten messen oder binden/begrenzen. Zum Beispiel werden in „Distance-Bounding Protocols (Extended abstract)“ von Brands and Chaum in Workshop on the theory and application of cryptographic techniques on Advances in cryptology (EUROCRYPT '93), was hierin auch durch Bezugnahme eingebunden wird, Sequenzen von schnellen Bitaustauschen zwischen einem Prüfer bzw. Verifizierer und einem Beweisführer verwendet. Die Beweisführersequenz kann kryptographisch sicher und vorbekannt, unabhängig von der Verifizierersequenz sein, wie es durch 68 veranschaulicht wird. Die Beweisführersequenz kann kryptographisch sicher und abhängig von der Verifizierersequenz sein, wie es durch 69 veranschaulicht wird.RF devices can measure or bind/limit distances by round trip time/acceptance of fast exchange of cryptographically secure messages. For example, Brands and Chaum's "Distance-Bounding Protocols (Extended abstract)" in Workshop on the theory and application of cryptographic techniques on Advances in cryptology (EUROCRYPT '93), which is also incorporated herein by reference, describes sequences of fast bit exchanges used between a prover or verifier and a prover. The prover sequence may be cryptographically secure and prior art, independent of the verifier sequence, as required by 68 is illustrated. The prover sequence may be cryptographically secure and dependent on the verifier sequence as determined by 69 is illustrated.

RF-Vorrichtungen, die eine Distanz durch Umlaufzeit/-nahme messen, können Angriffe von früher Detektion und späterer/späterem Bekenntnis/Einsatz unterliegen, wie es in „Attacks on Time-of-Flight Distance Bounding Channels“ von Hancke und Kuhn in Proceedings of the first ACM conference on Wireless network security (WiSec '08) beschrieben ist, was hierin auch mittels Bezugnahme eingebunden wird. RF-Vorrichtungen, die eine Distanz durch unmodulierten Trägertonaustausch messen, können Signalverzögerungsverlängerungsangriffen unterliegen, die in „On the Security of Carrier Phase-based Ranging“ von Olafsdotter, Ranganathan und Capkun aus IACR Cyptology ePrint Archive 2016 beschrieben sind, was hierin auch mittels Bezugnahme eingebunden wird.RF devices that measure distance by orbital time/acquisition may be subject to early detection and later confession/deployment attacks, as described in "Attacks on Time-of-Flight Distance Bounding Channels" by Hancke and Kuhn in Proceedings of the first ACM conference on Wireless network security (WiSec '08), which is also incorporated herein by reference. RF devices that measure distance through unmodulated carrier tone exchange may be subject to signal delay extension attacks described in "On the Security of Carrier Phase-based Ranging" by Olafsdotter, Ranganathan and Capkun from IACR Cyptology ePrint Archive 2016, which is also incorporated herein by reference will.

Obwohl herkömmliche PEPS-Systeme schlüssellosen Zugang und schlüsselloses Starten eines Fahrzeugs ermöglichen, können die traditionellen PEPS-Systeme für Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriffe anfällig sein. Ein Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff kann sich auf einen Angreifer beziehen, der eine Relaisvorrichtung verwendet, um Signale zwischen einem Schlüsselanhänger (oder einer anderen intelligenten tragbaren Netzwerkvorrichtung) und einem Fahrzeug zu detektieren, zu verstärken und weiterzuleiten, so dass ein Zugangsmodul des Fahrzeugs arbeitet, als ob sich der Schlüsselanhänger genähert hat und sich in großer Nähe zu dem Fahrzeug befindet. Wenn der Angreifer zum Beispiel einen Türgriff des Fahrzeugs mit der Hand und/oder mit der Relaisvorrichtung berührt, kann das Zugangsmodul ein LF-Aufwecksignal erzeugen und übertragen. Als Folge hiervon wird in der Tat die Relaisvorrichtung detektiert und überträgt das Zugangsmodul das LF-Aufwecksignal an den Schlüsselanhänger, welches an der Relaisvorrichtung empfangen wird. Die Relaisvorrichtung empfängt, verstärkt und weiterleitet (oder neuausstrahlt) das LF-Aufwecksignal an den eigentlichen Schlüsselanhänger. Der Schlüsselanhänger kann sich zum Beispiel innerhalb eines Wohnhauses befinden, während das Fahrzeug außerhalb oder vor dem Wohnhaus geparkt sein kann. Der Schlüsselanhänger kann das verstärkte Aufwecksignal empfangen und ein Antwortsignal erzeugen und/oder eine Kommunikation auf einer RF-Strecke beginnen. Das Antwortsignal und/oder RF-Kommunikationssignale werden zwischen Antennen an dem Fahrzeug und ein oder mehr Antennen des Schlüsselanhängers verstärkt und weitergeleitet. Dies kann über die Relaisvorrichtung erfolgen. Als Folge hiervon wird die Relaisvorrichtung durch das Zugangsmodul als der Schlüsselanhänger betrachtet, und „täuscht“ sie das Zugangsmodul dahingehend, dass es so arbeitet, als ob der Schlüsselanhänger am Ort der Relaisvorrichtung wäre, was bewirkt, dass das Zugangsmodul unautorisierten Zugang zu dem Innenraum des Fahrzeugs bereitstellt.Although traditional PEPS systems allow for keyless entry and starting of a vehicle, the traditional PEPS systems can be vulnerable to range extender-type relay station attacks. A range extender-type relay station attack may refer to an attacker using a relay device to detect, amplify, and relay signals between a key fob (or other intelligent portable network device) and a vehicle so that an access module of the vehicle operates as if the key fob has approached and is in close proximity to the vehicle. For example, if the attacker touches a door handle of the vehicle with their hand and/or with the relay device, the access module can LF-Up generate and transmit wake-up signal. As a result, the relay device is indeed detected and the access module transmits the LF wake-up signal to the key fob, which is received at the relay device. The relay device receives, amplifies, and relays (or re-broadcasts) the LF wake-up signal to the actual fob. For example, the key fob may be inside a home while the vehicle may be parked outside or in front of the home. The fob can receive the amplified wake-up signal and generate a response signal and/or begin communication on an RF link. The response signal and/or RF communication signals are amplified and relayed between antennas on the vehicle and one or more antennas on the key fob. This can be done via the relay device. As a result, the relay device is viewed by the access module as the key fob and "tricks" the access module into operating as if the key fob were at the location of the relay device, causing the access module to allow unauthorized access to the interior of the Vehicle provides.

Außerdem können Antennensysteme von aktuellen PEPS-Systemen verhindern, dass das PEPS-System die Distanz zwischen dem Schlüsselanhänger und dem Fahrzeug genau schätzt und den Ort des Schlüsselanhängers relativ zu dem Fahrzeug genau schätzt, wie es nachstehend weitergehend beschrieben ist. Die Distanz und der Ort können basierend auf einer Flugzeitmessung bestimmt werden. Flugzeit und entsprechende Empfangssignalstärken werden gemessen. Ein Empfangssignalstärkeindikator (RSSI) mit dem größten Wert entspricht typischerweise einer direkten oder kürzesten Distanz zwischen dem Schlüsselanhänger und dem Fahrzeug. Eine mit dem größten RSSI in Zusammenhang stehende Flugzeit-Messung wird verwendet, um die Distanz zwischen dem Schlüsselanhänger und dem Fahrzeug zu berechnen.Additionally, antenna systems of current PEPS systems may prevent the PEPS system from accurately estimating the distance between the key fob and the vehicle and from accurately estimating the location of the key fob relative to the vehicle, as further described below. The distance and location can be determined based on a flight time measurement. Flight time and corresponding received signal strengths are measured. A received signal strength indicator (RSSI) with the largest value typically corresponds to a direct or shortest distance between the key fob and the vehicle. A time-of-flight measurement associated with the largest RSSI is used to calculate the distance between the key fob and the vehicle.

Die hierin dargelegten Beispiele umfassen einen kombinierten LF- und RF-PEPS-Schlüsselanhänger, der RF-Umlaufzeit-(RTT-)Messungen verwendet, um Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriffe zu verhindern. Weitere Beispiele umfassen RTT-Messungen, Trägerphase-basierte Entfernungsmessung und eine Kombination von RTT-Messungen und Trägerphase-basierter Entfernungsmessung in PEPS-Systemen. Die Beispiele legen auch zahlreiche weitere Merkmale dar, die nachstehend weitergehend beschrieben sind.The examples set forth herein include a combined LF and RF PEPS key fob that uses RF Round Trip Time (RTT) measurements to prevent range extender type relay station attacks. Other examples include RTT measurements, carrier phase-based ranging, and a combination of RTT measurements and carrier phase-based ranging in PEPS systems. The examples also demonstrate numerous other features, which are further described below.

1 zeigt ein Beispiel dafür, wenn/wie eine Kreuzpolarisation von Antennen eine ungenaue Distanzbestimmung zwischen einer ersten RF-Antenne von einem Schlüsselanhänger und einer zweiten RF-Antenne von einem Fahrzeug verursachen kann. Wenn die erste RF-Antenne von dem Schlüsselanhänger relativ zu der zweiten RF-Antenne von dem Fahrzeug angeordnet ist, so dass die erste RF-Antenne mit der zweiten RF-Antenne kreuzpolarisiert ist, entspricht die bestimmte Distanz einem Abprallweg anstelle eines direkten Wegs bzw. Pfads. Die Antennen sind zum Beispiel kreuzpolarisiert, wenn Polarisationen der Antennen senkrecht zueinander sind. Ein Beispiel davon ist in 1 gezeigt. 1 Figure 12 shows an example of when/how cross polarization of antennas may cause inaccurate distance determination between a first RF antenna from a key fob and a second RF antenna from a vehicle. If the first RF antenna from the key fob is positioned relative to the second RF antenna from the vehicle such that the first RF antenna is cross-polarized with the second RF antenna, the determined distance corresponds to a bounce path rather than a direct path. path. For example, the antennas are cross-polarized when polarizations of the antennas are perpendicular to each other. An example of this is in 1 shown.

1 zeigt ein Objekt 10 und Polarisationsachsen 12, 14 von jeweiligen RF-Antennen. Die Antennen sind linear polarisierte Antennen. Die erste RF-Antenne hat eine erste Polarisationsachse 12 und befindet sich in einem Fahrzeug. Die zweite RF-Antenne hat die zweite Polarisationsachse 14 und befindet sich in einem Schlüsselanhänger. Aufgrund von relativen Positionen der ersten RF-Antenne, der zweiten RF-Antenne und des Objekts 10, können von den Antennen übertragene RF-Signale 16 an dem Objekt 10 abprallen. Signalenergie (oder - spannung), die dem Abprallweg entspricht, ist größer als Signalenergie (oder - spannung), die einem direkten Weg 18 zwischen den Antennen entspricht. Dies ist so aufgrund einer Kreuzpolarisation von RF-Antennen. Ein Zugangsmodul, das eine Distanz zwischen den Antennen basierend auf einem Signalweg bestimmt, der die meiste/größte Signalenergie oder -spannung aufweist, kann die Distanz zwischen den Antennen ungenau als die Länge des Abprallwegs 16 anstelle einer Länge des direkten Wegs 18 bestimmen. 1 Figure 1 shows an object 10 and polarization axes 12, 14 of respective RF antennas. The antennas are linearly polarized antennas. The first RF antenna has a first polarization axis 12 and is located in a vehicle. The second RF antenna has the second polarization axis 14 and is located in a key fob. Due to relative positions of the first RF antenna, the second RF antenna, and the object 10, RF signals 16 transmitted by the antennas may bounce off the object 10. Signal energy (or voltage) corresponding to the ricochet path is greater than signal energy (or voltage) corresponding to a direct path 18 between the antennas. This is due to cross-polarization of RF antennas. An access module that determines a distance between the antennas based on a signal path having the most/greatest signal energy or voltage may inaccurately determine the distance between the antennas as the bounce path 16 length instead of a direct path 18 length.

Auch ein Ausrichten bzw. Abgleichen der Nullen bzw. Nullstellen in einer kopolarisierten Antennenanordnung verursacht, dass ein Abprallweg verwendet wird. Dies tritt auf, wenn die erste und die zweite RF-Antenne in die gleiche Richtung zeigen. Die Antennen können derart positioniert sein, dass sich eine Linie longitudinal durch die Antennen erstreckt. Dies ist mit Bezug auf 9 bis 10 weitergehend beschrieben.Also, aligning the nulls in a co-polarized antenna array causes a ricochet path to be used. This occurs when the first and second RF antennas point in the same direction. The antennas may be positioned such that a line extends longitudinally through the antennas. This is with reference to 9 until 10 further described.

Hierin dargelegte Beispiele umfassen Polarisationsdiversität für RF-Signalübertragung zwischen RF-Antennen von einem Fahrzeug und RF-Antennen von tragbaren Zugangsvorrichtungen (z.B. Schlüsselanhängern, Mobiltelefonen, Wearables, usw.). Außerdem umfassen die Beispiele pseudozufällige bidirektionale Datenaustausche. Polarisationsdiversität wird bereitgestellt, um zu gewährleisten, dass zu jedem Zeitpunkt zumindest eine Sendeantenne zumindest eine Polarisationsachse aufweist, die nicht kreuzpolarisiert ist, aber einigermaßen mit einer Polarisationsachse von zumindest einer Empfangsantenne kopolarisiert ist, kopolarisiert ohne kollineare Nullen bzw. Nullstellen. Wie hierin verwendet meint/bedeutet die Formulierung „zu jedem Zeitpunkt“ zu allen Zeiten, während die entsprechenden Vorrichtungen in Kommunikation miteinander stehen, und/oder zu allen Zeiten, während ein oder mehr Signale zwischen den Vorrichtungen übertragen werden, und während ein oder mehr Signale durch ein oder mehr der Vorrichtungen empfangen werden. Zusätzlich zum Ermöglichen von genauen Distanzbestimmungen hilft dies auch beim Verhindern von Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriffen. Pseudozufällige bidirektionale Datenaustausche, wie nachstehend beschrieben, helfen auch beim Verhindern von Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriffen.Examples set forth herein include polarization diversity for RF signal transmission between RF antennas of a vehicle and RF antennas of portable access devices (eg, key fobs, cell phones, wearables, etc.). In addition, the examples include pseudo-random bi-directional data exchanges. Polarization diversity is provided to ensure that at all times at least one transmit antenna has at least one polarization axis that is not cross-polarized but is reasonably co-polarized with a polarization axis of at least one receive antenna, co-polarized without collinear zeros or zeros. As used herein, the phrase “at all times” means all times while the respective devices are in communication with each other and/or all times while one or more signals are being transmitted between the devices and while one or more signals are being transmitted received by one or more of the devices. In addition to enabling accurate distance determinations, this also helps prevent range extender type relay station attacks. Pseudo-random bi-directional data exchanges, as described below, also help prevent range extender-type relay station attacks.

Beispielhafte Ausführungsbeispiele werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vollständiger beschrieben.Exemplary embodiments will now be described more fully with reference to the accompanying drawings.

2 zeigt ein Fahrzeugzugangssystem 28, das als ein PEPS-System und ein PAK-System arbeitet. Das Fahrzeugzugangssystem 28 umfasst ein Fahrzeug 30 und kann einen Schlüsselanhänger 32, ein Mobiltelefon 34 und/oder andere tragbare Zugangsvorrichtungen umfassen, wie etwa ein Wearable, einen Laptopcomputer oder eine andere tragbare Netzwerkvorrichtung. Die tragbaren Zugangsvorrichtungen können zum Beispiel eine Bluetooth@-fähige Kommunikationsvorrichtung sein, wie etwa ein Smartphone, eine Smartwatch, eine tragbare elektronische Vorrichtung, ein Schlüsselanhänger, eine Tabletvorrichtung oder eine andere Vorrichtung, die mit einem Benutzer des Fahrzeugs 30 in Zusammenhang steht. Der Benutzer kann ein Besitzer, Fahrer oder Passagier des Fahrzeugs 30 und/oder ein Techniker für das Fahrzeug 30 sein. 2 Figure 12 shows a vehicle access system 28 operating as a PEPS system and a PAK system. The vehicle access system 28 includes a vehicle 30 and may include a key fob 32, a cellular phone 34, and/or other portable access devices, such as a wearable, laptop computer, or other portable network device. The portable access devices may be, for example, a Bluetooth@ enabled communication device, such as a smartphone, smart watch, wearable electronic device, key fob, tablet device, or other device associated with a user of the vehicle 30 . The user may be an owner, driver, or passenger of the vehicle 30 and/or a vehicle 30 technician.

Das Fahrzeug 30 umfasst ein Zugangsmodul 36, LF-Antennenmodule 38 und RF-Antennenmodule 40. Das Zugangsmodul 36 kann LF-Signale über die LF-Antennenmodule 38 an die tragbaren Netzwerkvorrichtungen drahtlos übertragen bzw. senden und mit den tragbaren Zugangsvorrichtungen über die RF-Antennenmodule 40 drahtlos kommunizieren. Die RF-Antennenmodule 40 stellen Polarisationsdiversität zwischen jeder der Antennen der tragbaren Netzwerkvorrichtungen und der Antennen der RF-Antennenmodule 40 bereit. Polarisationsdiversität, wie nachstehend weitergehend beschrieben, stellt eine minimale Anzahl, Kombination und Anordnung von Polarisationsachsen an den tragbaren Netzwerkvorrichtungen und dem Fahrzeug 30 bereit, um zu gewährleisten, dass zu jedem Zeitpunkt zumindest eine Sendeantenne zumindest eine Polarisationsachse aufweist, die nicht mit einer Polarisationsachse von zumindest einer Empfangsantenne kreuzpolarisiert ist. Mit anderen Worten hat zu jedem Zeitpunkt zumindest eine RF-Antenne des Fahrzeugs zumindest eine Polarisationsachse, die nicht mit einer Polarisationsachse von zumindest einer RF-Antenne von jeder der tragbaren Zugangsvorrichtungen kreuzpolarisiert ist. Obgleich bestimmte Zahlen von LF-Antennenmodulen und RF-Antennenmodulen gezeigt sind, kann jede beliebige Zahl von jedem von diesen genutzt werden.The vehicle 30 includes an access module 36, LF antenna modules 38, and RF antenna modules 40. The access module 36 can wirelessly transmit LF signals to the portable network devices via the LF antenna modules 38 and to the portable access devices via the RF antenna modules 40 communicate wirelessly. The RF antenna modules 40 provide polarization diversity between each of the antennas of the portable network devices and the antennas of the RF antenna modules 40 . Polarization diversity, as further described below, provides a minimum number, combination, and arrangement of polarization axes on the portable network devices and vehicle 30 to ensure that at all times at least one transmit antenna has at least one polarization axis that is not compatible with a polarization axis of at least a receiving antenna is cross-polarized. In other words, at all times, at least one RF antenna of the vehicle has at least one polarization axis that is not cross-polarized with a polarization axis of at least one RF antenna of each of the portable access devices. Although specific numbers of LF antenna modules and RF antenna modules are shown, any number of any of these can be used.

Das Zugangsmodul 36 kann mit den LF-Antennenmodulen 38 und den RF-Antennenmodulen 40 drahtlos und/oder über eine Fahrzeugschnittstelle 45 kommunizieren. Als ein Beispiel kann die Fahrzeugschnittstelle 45 einen Controller-Area-Network-(CAN-)Bus, ein Local-Interconnect-Network (LIN) zur Kommunikation mit niedrigerer Datenrate, einen Clock-Extension-Peripheral-Interface-(CXPI-)Bus und/oder ein oder mehr andere Fahrzeugschnittstellen umfassen.The access module 36 can communicate with the LF antenna modules 38 and the RF antenna modules 40 wirelessly and/or via a vehicle interface 45 . As an example, the vehicle interface 45 may include a Controller Area Network (CAN) bus, a Local Interconnect Network (LIN) for lower data rate communication, a Clock Extension Peripheral Interface (CXPI) bus, and /or include one or more other vehicle interfaces.

Die LF-Antennenmodule 38 können an verschiedenen Stellen an dem Fahrzeug sein und Niederfrequenzsignale (z.B. 125 kHz-Signale) übertragen. Jedes der LF-Antennenmodule umfasst eine LF-Antenne und kann ein Steuermodul und/oder eine andere Schaltung zur LF-Signalübertragung umfassen. Die RF-Antennenmodule 40 können sich auch an verschiedenen Stellen an dem Fahrzeug befinden und RF-Signale übertragen, wie etwa Bluetooth-Low-Energy-(BLE-)Signale gemäß BLE-Kommunikationsprotokollen. Alternativ können die RF-Antennenmodule 40 gemäß anderen Drahtloskommunikationsprotokollen kommunizieren, wie etwa Wireless Fidelity (Wi-Fi). Ein Beispiel der Antennen ist in 11 (die kollektiv auf 11A und 11B Bezug nimmt) gezeigt.The LF antenna modules 38 can be located at various locations on the vehicle and transmit low frequency signals (eg, 125 kHz signals). Each of the LF antenna modules includes an LF antenna and may include a control module and/or other circuitry for LF signal transmission. The RF antenna modules 40 can also be located at various locations on the vehicle and transmit RF signals, such as Bluetooth Low Energy (BLE) signals according to BLE communication protocols. Alternatively, the RF antenna modules 40 may communicate according to other wireless communication protocols, such as Wireless Fidelity (Wi-Fi). An example of the antennas is in 11 (the collective on 11A and 11B reference) shown.

Bei einem Ausführungsbeispiel und zum Verbessern einer Signalabdeckung relativ zu dem Fahrzeug und Verbessern von Übertragungs- und Empfangseigenschaften befinden sich die RF-Antennenmodule 40 in einem Dach 46 des Fahrzeugs 30. Als ein Beispiel kann jedes der RF-Antennenmodule 40 ein Paar von RF-Antennen, eine linear polarisierte Antenne und eine zirkular polarisierte Antenne, umfassen. Die Anzahl und Stellen der RF-Antennenmodule können basierend auf der Größe und der Form des Fahrzeugs 30 vorausgewählt werden/sein. Bei einem Ausführungsbeispiel sind zwei RF-Antennenmodule umfasst und voneinander beabstandet, wie es in 2 gezeigt ist, so dass sich die entsprechenden elektrischen Felder gegenseitig überlappen, um sich in einem Muster von 360° rund um das Fahrzeug und über einen äußeren Umfang des Fahrzeugs hinaus zu erstrecken. Die elektrischen Felder stellen ein resultierendes elektrisches Feld bereit, wie es in 1 gezeigt ist, was durch gestrichelte Kreise 48 dargestellt ist. Die gestrichelten Kreise stellen eine Gesamtform bereit, die „rechteckartig“ ist. In größeren Fahrzeugen können mehr Antennenmodule 40 hinzugefügt werden/sein, um die Form mehr „rechteckartig“ zu machen. In einem kleinen Fahrzeug kann nur eines der RF-Antennenmodule 40 umfasst sein.In one embodiment, and to improve signal coverage relative to the vehicle and improve transmission and reception characteristics, the RF antenna modules 40 are located in a roof 46 of the vehicle 30. As an example, each of the RF antenna modules 40 can be a pair of RF antennas , a linearly polarized antenna and a circularly polarized antenna. The number and locations of the RF antenna modules may be preselected based on the size and shape of the vehicle 30 . In one embodiment, two RF antenna modules are included and spaced apart as shown in FIG 2 is shown such that the respective electric fields overlap each other to extend in a 360° pattern around the vehicle and beyond an outer perimeter of the vehicle. The electric fields represent a resultant electric box ready as is in 1 what is represented by dashed circles 48 is shown. The dashed circles provide an overall shape that is "rectangular". In larger vehicles, more antenna modules 40 can be added to make the shape more "rectangular". In a small vehicle, only one of the RF antenna modules 40 may be included.

Es kann eine andere Anzahl von Antennen mit einer anderen Anzahl von Antennenpolarisationen genutzt werden. 65 bis 67 veranschaulichen einige weitere beispielhafte Antennenimplementierungen. 65 bis 67 umfassen weniger Antennen und Antennenpolarisierungen, die zum Messen oder Begrenzen von Distanzen verwendet werden, wenn eine diverse Menge von Frequenzen und/oder RF-Kanälen zum Messen oder Begrenzen von Distanzen und/oder Reflexionen von Metall in einem Fahrzeug verwendet werden. Dies erfolgt, um eine virtuelle Polarisationsdiversität zu erzeugen. Die Antennensysteme sind imstande, eine gewisse Rate bzw. ein gewisses Grad an Falschmessung aufgrund von Kreuzpolarisation und/oder Ausrichtung bzw. Angleichung von Nullen zu tolerieren. In 65 bis 67 beziehen sich 7100A-J auf Antennenachsenanordnungen, beziehen sich 7100A-7100I auf Antennenachsenanordnungen mit zwei polarisierten Achsen, und bezieht sich 7100J auf eine Antennenachsenanordnung von/mit einer polarisierten Achse. Die numerischen Bezeichner 7101A-7101I und 7102A-7102I beziehen sich auf polarisierte Antennenachsen von Anordnungen mit zwei polarisierten Antennenachsen. Der numerische Bezeichner 7101J bezieht sich auf eine einzelne bzw. einfach polarisierte Achse von 7100J. Numerische Bezeichner 7103AB, 7103CD, 7103EF, 7103GH und 7103JI beziehen sich auf RF-Wege zwischen einem Paar von Antennenanordnungen. Zwischen den Antennenachsen bestehen viele RF-Wege, einige mit mehr Strecken- bzw. Verbindungsreserve bzw. -spielraum, einige mit weniger, einige mit mehr Phasendrehungszeitverzögerung, und einige mit weniger. Unterschiedliche Umlaufzeit- und Unmodulierter-Trägertonaustausch-Entfernungsmessalgorithmen, die hierin offenbart, beschrieben und/oder in Bezug genommen sind, haben die Fähigkeit zum Finden oder Messen kürzester Wege, die in der Streckenreserve einige Dezibel (dB) höher oder niedriger im Vergleich zu dem Weg mit der höchsten Streckenreserve sind, der nicht der kürzeste sein kann. Je größer die Anzahl von Umlaufzeit- oder Tonaustauschmessungen ist, die, über mehr Frequenzen (oder Kanäle) hinweg, durchgeführt werden, und je mathematisch komplexer und zeitaufwändiger der Algorithmus ist, desto kleiner kann die Streckenreserve auf dem kürzesten indirekten Weg sein, der gefunden wird.A different number of antennas with a different number of antenna polarizations can be used. 65 until 67 illustrate some other example antenna implementations. 65 until 67 include fewer antennas and antenna polarizations used to measure or limit distances when a diverse set of frequencies and/or RF channels are used to measure or limit distances and/or reflections from metal in a vehicle. This is done to create virtual polarization diversity. The antenna systems are able to tolerate a certain rate or degree of false measurement due to cross-polarization and/or alignment of nulls. In 65 until 67 7100A-J refer to antenna axis arrangements, 7100A-7100I refer to antenna axis arrangements with two polarized axes, and 7100J refers to antenna axis arrangement of/with one polarized axis. The numerical designators 7101A-7101I and 7102A-7102I refer to polarized antenna axes of dual polarized antenna axis arrays. The numeric designator 7101J refers to a single or single polarized axis of 7100J. Numerical designators 7103AB, 7103CD, 7103EF, 7103GH, and 7103JI refer to RF paths between a pair of antenna arrays. Many RF paths exist between antenna axes, some with more link margin, some with less, some with more phase rotation time delay, and some with less. Various round trip time and unmodulated carrier tone exchange ranging algorithms disclosed, described and/or referenced herein have the ability to find or measure shortest paths that are a few decibels (dB) higher or lower in path margin compared to the path with the highest range reserve, which cannot be the shortest. The larger the number of round-trip time or tone exchange measurements that are performed, across more frequencies (or channels), and the more mathematically complex and time-consuming the algorithm, the smaller the margin margin can be on the shortest indirect path found .

Die zusätzlichen Antennenachsen stellen Polarisationsdiversität auf RF-Wegen zwischen den Antennenachsenanordnungen bereit, die Weg- bzw. Pfaddiversität bereitstellen. Numerischer Bezeichner 7200 bezieht sich auf einen offenen dreiseitigen Metallkasten bzw. -behälter und/oder eine vereinfachte Darstellung eines Fahrzeugkörpers bzw. einer Fahrzeugkarosserie für RF-Funkwellen in einem Gigahertz- oder Multigigahertz-Bereich. Numerischer Bezeichner 7201 bezieht sich auf eine Metallplatte und/oder einen Deckel für den Behälter und/oder eine vereinfachte Darstellung des Dachs eines Fahrzeugs für RF-Funkwellen in einem Gigahertz- oder Multigigahertz-Bereich. 66 und 67 können auch auf dem Kopf stehend betrachtet werden, wobei 7200 eine vereinfachte Darstellung der offenen konkaven Form des Dachs eines Fahrzeugs ist und 7201 eine vereinfachte Darstellung des Bodens eines Fahrzeugs ist.The additional antenna axes provide polarization diversity on RF paths between the antenna axis arrays that provide path diversity. Numerical identifier 7200 refers to an open three-sided metal box and/or simplified representation of a vehicle body for RF radio waves in a gigahertz or multi-gigahertz range. Numerical designator 7201 refers to a metal plate and/or lid for the container and/or a simplified representation of the roof of a vehicle for RF radio waves in a gigahertz or multi-gigahertz range. 66 and 67 can also be viewed upside down, where 7200 is a simplified representation of the open concave shape of the roof of a vehicle and 7201 is a simplified representation of the bottom of a vehicle.

Die RF-Verbindung entlang RF-Weg 7101AB, zwischen 7100A und 7100B, ist stark, weil beide Paare von Antennenachsen zwischen den Antennenachsenanordnungen kopolarisiert sind. Für beliebig orientierte Paare von Zweiachsenantennen bzw. zwei Antennenachsen ist diese Bedingung selten, selbst wenn die kopolarisierten Zonen weit/breit sind, etwa 5 Grad außerhalb von 90 Grad einer Drehung, bei etwa 6 dB höher in der Streckenreserve von der Median-Streckenreserve. Dies ist deshalb so, da es drei Winkeldrehungen braucht, um ein beliebig orientiertes Antennenachsenanordnungspaar in diese Konfiguration zu manipulieren/bringen, und da die Antennenachsen alle 90 Grad symmetrisch sind, was zu einem zeitlichen Anteil von ungefähr (5/90)*(5/90)*(5/90) oder 1,71E-4 beliebig/willkürlich vorkommen wird. Die RF-Verbindung entlang RF-Weg 7101CD, zwischen 7100C und 7100D, ist nicht so stark wie 7101AB, aber ist gut, da kein Antennenweg/-pfad kopolarisiert oder kreuzpolarisiert ist und die Nullen nicht ausgerichtet bzw. abgeglichen sind. Die RF-Verbindung entlang RF-Weg 7101EF, zwischen 7100E und 7100F, ist schwach, da jeder Antennenweg/-pfad zwischen einzelnen Antennenachsen entweder kreuzpolarisiert ist oder die Null von zumindest einer Antenne involviert. Diese Bedingung ist selten, da es erneut 3 Winkeldrehungen braucht, um ein Paar von beliebig orientierten Antennenachsenpaaren in diese Konfiguration zu manipulieren/bringen. Wieder braucht es, für beliebig orientierte Antennenpaare von zweiachsigen Antennenpaaren, mit zum Beispiel Zonen von 5 Grad für Kreuzpolarisation und Nullausrichtung bzw. -angleichung, bei zum Beispiel 20 dB oder pow2db(sin(pi*5/180)^2) niedriger in der Streckenreserve, drei Winkeldrehungen, um ein beliebig orientiertes Antennenpaar in diese Konfiguration zu manipulieren/bringen, und sind die Antennenahsen alle 90 Grad symmetrisch, was zu einem zeitlichen Anteil von ungefähr (5/90)*(5/90)*(5/90) oder 1,71E-4 beliebig/willkürlich vorkommen wird.The RF link along RF path 7101AB, between 7100A and 7100B, is strong because both pairs of antenna axes are co-polarized between the antenna axis assemblies. For arbitrarily oriented dual axis antenna pairs, this condition is rare, even when the co-polarized zones are wide, about 5 degrees outside of 90 degrees of rotation, at about 6 dB higher in range margin from median range margin. This is because it takes three angular rotations to manipulate/bring an arbitrarily oriented antenna axis array pair into this configuration, and because the antenna axes are symmetrical every 90 degrees, resulting in a time fraction of about (5/90)*(5/ 90)*(5/90) or 1.71E-4 will occur randomly. The RF link along RF path 7101CD, between 7100C and 7100D, is not as strong as 7101AB, but is good as no antenna path/path is co-polarized or cross-polarized and the nulls are not aligned. The RF link along RF path 7101EF, between 7100E and 7100F, is weak because each antenna path/path between individual antenna axes is either cross polarized or involves the null of at least one antenna. This condition is rare because again it takes 3 angular rotations to manipulate/bring a pair of arbitrarily oriented pairs of antenna axes into this configuration. Again, for arbitrarily oriented antenna pairs of dual axis antenna pairs, with for example zones of 5 degrees for cross polarization and null alignment, at for example 20 dB or pow2db(sin(pi*5/180)^2) lower in the Range reserve, three angular rotations to manipulate/bring an arbitrarily oriented pair of antennas into this configuration, and the antenna axes are symmetrical every 90 degrees, resulting in a time fraction of approximately (5/90)*(5/90)*(5/90 ) or 1.71E-4 will occur randomly.

Bei Betrachtung von 7-8 ist es deutlich, dass es, mit drei größtenteils orthogonalen Achsen von Polarisationen auf einer Seite und zwei größtenteils orthogonalen Achsen von Polarisationen auf der anderen Seite, unmöglich ist, dass die Nullen ausgerichtet bzw. anglichen werden/sind, wenn/während sie kreuzpolarisiert sind. Mit drei größtenteils orthogonalen Achsen von Polarisationen auf einer Seite und einer polarisierten Achse auf der anderen Seite können Nullen über zwei Drehungen ausgerichtet bzw. angeglichen werden/sein, sodass erreicht wird, dass dies beliebbig/willkürlich passiert.When viewing from 7-8 it is clear that, with three mostly orthogonal axes of polarizations on one side and two mostly orthogonal axes of polarizations on the other side, it is impossible for the nulls to be aligned when/while cross-polarized. With three largely orthogonal axes of polarizations on one side and one polarized axis on the other, nulls can be aligned over two rotations, making this happen arbitrarily.

Generell ist, je mehr Antennenachsen auf jeder Seite einer Verbindung sind, die Wahrscheinlichkeit umso geringer, dass ein direkter Weg mit niedriger Streckenreserve auftritt. Ein Verhindern oder Reduzieren der Wahrscheinlichkeit von direkten Wegen mit niedrigerer Streckenreserve ist vorteilhaft, da eine Umlaufzeit-Entfernungsmessung und eine Unmodulierter-Trägertonaustausch-Entfernungsmessung dazu tendieren, den direkten Weg zu messen, je größer die Streckenreserve auf dem direkten Weg relativ zu reflektierten Wegen ist. Umgekehrt ist es umso wahrscheinlicher, dass die Entfernungsmesstechniken die Distanz entlang des reflektierten Wegs messen, je niedriger die Streckenreserve auf dem direkten Weg relativ zu den reflektierten Wegen ist.In general, the more antenna axes there are on each side of a link, the less likely it is that a direct path with low link margin will occur. Preventing or reducing the likelihood of direct paths with lower path margin is advantageous because round-trip time ranging and unmodulated carrier exchange ranging will tend to measure the direct path the greater the path margin on the direct path relative to reflected paths. Conversely, the lower the path margin on the direct path relative to the reflected paths, the more likely it is that the ranging techniques will measure distance along the reflected path.

In 66 gilt, wenn: die Größe des Metallkastens relativ zu der Entscheidungsgrenze bezüglich der gemessenen Entfernungen hinreichend groß ist; die Veränderung von Distanzen basierend auf den unterschiedlichen reflektierten Wegen innerhalb des Metallkastens gemessen wird; und eine Seite der Entfernungsmessverbindung innerhalb des Metallkastens platziert ist, kann eine Planung von/bezüglich wenigen direkten Wegen die Anzahl von polarisierten Achsen reduzieren, die zum Erhalten vernünftiger Messergebnisse notwendig sind. Wenn eine der Antennenachsen von 7100G derart orientiert ist, dass die Null entlang des stärksten und/oder kürzesten reflektierten Wegs in Richtung 7100H zeigt, findet die andere Antennenachse in 7100G einen Abprallweg, der eine starke Streckenreserve aufweist, zu einer der Antennenachsen 7101H oder 7102H. Dies gilt insbesondere dann, wenn über mehrere Kanäle wie die 37 Datenkanäle innerhalb einer BLE-Datenstrecke gemittelt wird. Einige der Kanal- und Antennenachsenwegkombinationen können aufgrund von Mehrwegeverhalten/-ausbreitung schnell schwächer werden, aber nicht der Großteil von diesen. In jeder beliebigen Orientierung des Antennenachsenpaars 7100G ist die Streckenreserve zu einem Antennenachsenpaar 7100H ungefähr gleich, und werden die Distanzen, die entlang der reflektierten Wege 7103IJ gemessen werden, ungefähr gleich sein. Wie die reflektierten Wege 7103GH von dem Dach 7201 oder den Seitenwänden von 7200 abprallen, wird sich ändern, aber die Gesamtwegveränderung wird durch die Größe und die Position der Komponenten 7200 und 7201 begrenzt sein. Diese Wegveränderungsgrenze wird sich ändern, wenn 7100G auf eine Höhe angehoben wird, wo es einen direkten Weg gibt, der die gemessene Distanz verkürzen wird, und zwar durch die Beseitigung der Reflexionen aus dem Weg 7103GH. Die Entfernung, die zwischen 7100G und 7100H entlang der reflektierten Wege oder kürzerer direkter Wege gemessen wird, wird eine Vergleichsgrenze setzen, die bezeichnet, dass 7100G, was ein Teil der tragbaren Vorrichtung sein kann, innerhalb eines Entfernungsschwellenwerts von 7100H ist. 7100H kann ein Teil des PEPS-Moduls 211 oder des PAKM-Moduls 212 sein. Diese Entfernungsmessungen zwischen einem Paar von 7100-Modulen können vorgenommen werden und können verglichen werden, dass sie kleiner als eine Grenze sind. Die Messungen, die Distanz und/oder die Ergebnisse der Vergleiche können als Teil von „Wenn-Dann-Sonst“-Vergleichen in einem Softwareentscheidungsbaum verwendet werden, um zu bezeichnen, dass die tragbare Zugangsvorrichtung 400 innerhalb einer Annäherungszone, einer Entriegelungszone und/oder einer Mobilisierungszone eines Fahrzeugs ist.In 66 applies when: the size of the metal box is sufficiently large relative to the decision limit on the measured distances; measuring the change of distances based on the different reflected paths inside the metal box; and one side of the distance measuring connection is placed inside the metal box, planning of few direct paths can reduce the number of polarized axes needed to get reasonable measurement results. If one of the antenna axes of 7100G is oriented such that the null points along the strongest and/or shortest reflected path in the direction of 7100H, the other antenna axis in 7100G will find a bounce path, which has a strong margin, to one of the antenna axes 7101H or 7102H. This applies in particular when averaging over several channels such as the 37 data channels within a BLE data path. Some of the channel and antenna axis path combinations can quickly fade due to multipath/propagation, but not the majority of these. In any orientation of antenna axis pair 7100G, the range margin to antenna axis pair 7100H is approximately equal, and distances measured along reflected paths 7103IJ will be approximately equal. How the reflected paths 7103GH bounce off the roof 7201 or sidewalls of 7200 will vary, but the overall path variation will be limited by the size and location of components 7200 and 7201. This path change limit will change when 7100G is raised to an altitude where there is a direct path that will shorten the measured distance by eliminating the reflections from path 7103GH. The distance measured between 7100G and 7100H along the reflected paths or shorter direct paths will set a comparison limit denoting that 7100G, which may be part of the portable device, is within a distance threshold of 7100H. 7100H may be part of the PEPS module 211 or the PAKM module 212. These distance measurements between a pair of 7100 modules can be made and compared to be less than a limit. The measurements, distance, and/or results of the comparisons may be used as part of "if-then-else" comparisons in a software decision tree to indicate that the portable entry device 400 is within an approach zone, an unlock zone, and/or a mobilization zone of a vehicle.

67 ist ähnlich zu 66, mit der Ausnahme, dass die Antennenachsenanordnung 7100J eine einzelne bzw. einfach polarisierte Antennenachse 7101J umfasst. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Antennenachsenanordnung 7100J nur eine einzelne bzw. einfach polarisierte Antennenachse. Es ist möglich, 7101J so zu orientieren, dass die Null entlang des stärksten und/oder kürzesten reflektierten Wegs in Richtung 7100H orientiert ist. In diesem Fall würden die Umlaufzeit- und Unmodulierter-Trägertonaustausch-Techniken dazu tendieren, eine Distanz entlang eines (nicht gezeigten) Wegs zu messen, der abseits des Kastens 7200 liegt und dann in Richtung des Kastens zurückprallt. Es braucht zwei Drehungen, um eine beliebig orientierte Antennenachse in diese Orientierung zu orientieren, mit zum Beispiel einer Zone für Nullausrichtung bzw. -angleichung mit einer Breite von 5 Grad, bei zum Beispiel 20 dB oder pow2db(sin(pi*5/180)^2) niedriger in der Streckenreserve, da es zwei Winkeldrehungen braucht, um ein beliebig orientiertes Antennenpaar in diese Konfiguration zu manipulieren/bringen, und da die Antennen alle 90 Grad symmetrisch sind. Die Orientierung kommt zu einem zeitlichen Anteil von ungefähr (5/90)*(5/90) oder 3E-3 beliebig/willkürlich vor. Abgesehen von einem erhöhten zeitlichen Anteil, in dem aufgrund eines Wegs höherer Leistung, der an einem entfernten Objekt reflektiert wird, ein völlig anderer indirekter Weg gemessen wird, kann diese Konfiguration verwendet werden, um Entfernungsmessungen zwischen einem Paar von 7100-Modulen vorzunehmen und zu vergleichen, dass eine Messung kleiner als eine Grenze ist. Die Messungen, die Distanz und/oder die Ergebnisse des Vergleichs können als Teil von ein oder mehr „Wenn-Dann-Sonst“-Vergleichen in einem Softwareentscheidungsbaum verwendet werden, um zu bezeichnen, dass die tragbare Zugangsvorrichtung 400 innerhalb der Näherungszone, der Entriegelungszone und/oder der Mobilisierungszone eines Fahrzeugs ist. 67 is similar to 66 , except that antenna axis assembly 7100J includes a single polarized antenna axis 7101J. In one embodiment, the antenna axis assembly 7100J includes only a single or single polarized antenna axis. It is possible to orient 7101J so that the null is oriented towards 7100H along the strongest and/or shortest reflected path. In this case, the round-trip time and unmodulated carrier tone exchange techniques would tend to measure a distance along a path (not shown) that lies off the box 7200 and then bounces back towards the box. It takes two rotations to orient an arbitrarily oriented antenna axis into this orientation, with for example a zone for null alignment with a width of 5 degrees, at for example 20 dB or pow2db(sin(pi*5/180) ^2) lower in range margin since it takes two angular rotations to manipulate/bring an arbitrarily oriented pair of antennas into this configuration and since the antennas are all 90 degrees symmetrical. The orientation occurs randomly at a time fraction of about (5/90)*(5/90) or 3E-3. Apart from an increased proportion of time when a completely different indirect path is measured due to a higher power path reflected off a distant object, this configuration can be used to make and compare distance measurements between a pair of 7100 modules that a measurement is less than a limit. the mes Solutions, the distance, and/or the results of the comparison may be used as part of one or more "if-then-else" comparisons in a software decision tree to denote that the portable entry device 400 is within the proximity zone, the unlocking zone, and/or or the mobilization zone of a vehicle.

Unterschiedliche Polarisierungen von Antennen können verwendet werden, um Polarisationsdiversität zu erzeugen. Mehrere polarisierte Antennen (oder Antennenachsen) erzeugen Polarisationsdiversität. Eine lineare Achse und eine weitere lineare Achse, eine lineare Achse und zwei lineare Achsen, die eine zirkular polarisierte Antenne umfassen, oder drei unabhängige lineare Achsen (linear polarisierte Antennen) sind alle möglich. Vor allem, wenn nahe gelegenes Metall vorliegt, um virtuelle Polarisationsdiversität zu erzeugen.Different polarizations of antennas can be used to create polarization diversity. Multiple polarized antennas (or antenna axes) create polarization diversity. One linear axis and another linear axis, one linear axis and two linear axes comprising a circularly polarized antenna, or three independent linear axes (linearly polarized antennas) are all possible. Especially when there is nearby metal to create virtual polarization diversity.

Das Antennenachsenpaar 7101H oder 7101J kann tief bzw. unten in einem Metallkasten, der der Fahrzeugkörper bzw. die Fahrzeugkarosserie ist, oder hoch bzw. oben in dem Metallkasten, der das Dach des Fahrzeugs ist, platziert werden, um diese virtuellen Antennenachsenanordnungseffekte zu erzielen.The antenna axis pair 7101H or 7101J can be placed low in a metal box that is the vehicle body or high in the metal box that is the roof of the vehicle to achieve these virtual antenna axis array effects.

3 zeigt ein Fahrzeug 200, das ein Beispiel der Fahrzeuge 108 von 1 ist. Das Fahrzeug 200 umfasst ein PAK-System 202, das ein Fahrzeugsteuermodul 204, ein Infotainmentmodul 206 und andere Steuermodule 208 (z.B. ein Körper- bzw. Karosseriesteuermodul) umfasst. Die Module 204, 206, 208 können über einen Controller-Area-Network-(CAN-)Bus 209 und/oder eine andere Fahrzeugschnittstelle (z.B. die Fahrzeugschnittstelle 45 von 2) miteinander kommunizieren. Das Fahrzeugsteuermodul 204 kann einen Betrieb von Fahrzeugsystemen steuern. Das Fahrzeugsteuermodul 204 kann ein PEPS-Modul 211, ein PAK-Modul 212 und ein Parameteranpassungsmodul 213, ebenso wie andere Module, die in 4 nicht gezeigt sind, umfassen. Das Fahrzeugsteuermodul 204 kann auch ein oder mehr Prozessoren umfassen, die konfiguriert sind zum Ausführen von Anweisungen, die in/auf einem nichtvorübergehenden computerlesbaren Medium gespeichert sind, wie etwa dem Speicher 218, der einen Festwertspeicher (ROM) und/oder einen Direktzugriffsspeicher (RAM) umfassen kann. 3 12 shows a vehicle 200, which is an example of the vehicles 108 of FIG 1 is. The vehicle 200 includes a PAK system 202 that includes a vehicle control module 204, an infotainment module 206, and other control modules 208 (eg, a body control module). The modules 204, 206, 208 can be connected via a controller area network (CAN) bus 209 and/or another vehicle interface (e.g. the vehicle interface 45 of 2 ) communicate with each other. The vehicle control module 204 may control operation of vehicle systems. The vehicle control module 204 may include a PEPS module 211, a PAK module 212, and a parameter adjustment module 213, as well as other modules described in 4 are not shown include. The vehicle control module 204 may also include one or more processors configured to execute instructions stored in/on a non-transitory computer-readable medium, such as the memory 218, which may be read-only memory (ROM) and/or random access memory (RAM). may include.

Das PEPS-Modul 211 kann PEPS-Betriebsvorgänge durchführen, um Zugang zu einem Innenraum des Fahrzeugs bereitzustellen und Start und/oder Betrieb des Fahrzeugs erlauben. Das PAK-Modul 212 arbeitet in Kooperation mit dem PEPS-Modul 211 und führt PAK-Betriebsvorgänge durch, wie sie hierin beschrieben sind. Das PEPS-Modul 211 kann das PAK-Modul 212 umfassen, oder die Module 211, 212 können als einzelnes Modul implementiert werden/sein. Das Parameteranpassungsmodul 213 kann verwendet werden, um Parameter des Fahrzeugs 200 anzupassen bzw. einzustellen.The PEPS module 211 may perform PEPS operations to provide access to an interior of the vehicle and allow vehicle launch and/or operation. The PAK module 212 works in cooperation with the PEPS module 211 and performs PAK operations as described herein. The PEPS module 211 may include the PAK module 212, or the modules 211, 212 may be implemented as a single module. The parameter adjustment module 213 may be used to adjust vehicle 200 parameters.

Das PAK-System 202 kann zusätzlich umfassen: einen Speicher 218; eine Anzeige 220; ein Audiosystem 221; und ein oder mehr Sendeempfänger 222, die die LF-Antennenmodule 38 und die RF-Antennenmodule 40 umfassen. Die RF-Antennenmodule 40 können RF-Schaltungen 223 umfassen und/oder mit solchen verbunden sein. Das PAK-System 202 kann zusätzlich umfassen: ein Telematikmodul 225; Sensoren 226; und ein Navigationssystem 227, das einen Globalpositionierungssystem-(GPS-)Empfänger 228 umfasst. Die RF-Schaltungen 223 können verwendet werden, um mit einer mobilen Vorrichtung (z.B. der mobilen Vorrichtung 102 von 1) zu kommunizieren, umfassend eine Übertragung von Bluetooth®-Signalen auf 2,4 Gigahertz (GHz). Die RF-Schaltungen 223 können BLE-Funkeinheiten, Sender, Empfänger, usw. zum Übertragen und Empfangen von RF-Signalen umfassen.The PAK system 202 may additionally include: a memory 218; a display 220; an audio system 221; and one or more transceivers 222 comprising LF antenna modules 38 and RF antenna modules 40. The RF antenna modules 40 may include and/or be connected to RF circuitry 223 . The PAK system 202 may additionally include: a telematics module 225; sensors 226; and a navigation system 227 including a global positioning system (GPS) receiver 228 . RF circuitry 223 may be used to communicate with a mobile device (e.g., mobile device 102 of 1 ) comprising transmission of Bluetooth® signals at 2.4 gigahertz (GHz). The RF circuitry 223 may include BLE radios, transmitters, receivers, etc. for transmitting and receiving RF signals.

Die ein oder mehr Sendeempfänger 222 können einen RF-Sendeempfänger umfassen, der die RF-Schaltungen 223 umfasst, und eine Zugangsanwendung mit einem Code zum Prüfen von zeitgestempelten Daten implementieren, die durch die RF-Antennenmodule 40 empfangen und übertragen werden. Die Zugangsanwendung kann bestätigen bzw. verifizieren, ob die RF-Antennenmodule zum Beispiel korrekte Daten zu der korrekten Zeit empfangen haben. Die Zugangsanwendung kann in dem Speicher 218 gespeichert und durch das PEPS-Modul 211 und/oder das PAK-Modul 212 implementiert werden/sein. Andere beispielhafte Betriebsvorgänge der Zugangsanwendung sind nachstehend weitergehend beschrieben.The one or more transceivers 222 may comprise an RF transceiver comprising the RF circuitry 223 and implement an access application having code for verifying time-stamped data received and transmitted by the RF antenna modules 40 . The gateway application can confirm or verify whether the RF antenna modules received correct data at the correct time, for example. The access application may be stored in memory 218 and implemented by PEPS module 211 and/or PAK module 212 . Other example operations of the gateway application are described further below.

Die Zugangsanwendung kann einen Bluetooth®-Protokollstapel implementieren, der konfiguriert ist zum Bereitstellen einer Kanalkarte, eines Zugangsidentifikators bzw. -bezeichners, eines nächsten Kanals und einer Zeit für einen nächsten Kanal. Die Zugangsanwendung ist konfiguriert zum Ausgeben von Zeitsignalen für Zeitstempel für Signale, die über die RF-Antennenmodule 40 übertragen und empfangen werden. Die Zugangsanwendung kann Kanalkarteninformationen und Zeitinformationen erhalten und diese Informationen mit anderen Modulen in dem Fahrzeug teilen bzw. gemeinsam benutzen.The access application may implement a Bluetooth® protocol stack configured to provide a channel map, an access identifier, a next channel, and a time for a next channel. The gateway application is configured to output time signals for time stamps for signals transmitted and received via the RF antenna modules 40. The access application can obtain channel map information and time information and share this information with other modules in the vehicle.

Das Telematikmodul 225 kann über eine Zellular-/Mobilfunkmaststation mit einem Server kommunizieren. Dies kann die Übermittlung von Zertifikaten, Lizenzinformationen und/oder Zeitinformationen, umfassend Globaltaktzeitinformationen, umfassen. Das Telematikmodul 225 ist konfiguriert zum Erzeugen von Ortsinformationen und/oder einem Fehler von Ortsinformationen in Zusammenhang mit dem Fahrzeug 200. Das Telematikmodul 225 kann durch ein Navigationssystem 227 implementiert werden/sein.The telematics module 225 may communicate with a server via a cellular/mobile tower station. This can include the transmission of certificates, license information and/or time information, including global clock time information. The telematics module 225 is configured to generate location information and/or an error of location information associated with the vehicle 200 . The telematics module 225 may be implemented by a navigation system 227 .

Die Sensoren 226 können Sensoren, die für PEPS- und PAK-Betriebsvorgänge verwendet werden, Kameras, Objektdetektionssensoren, Temperatursensoren, Beschleunigungssensoren, Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren und/oder andere Sensoren umfassen. Die Sensoren 226 können einen Berührungssensor umfassen, um zum Beispiel zu detektieren, dass eine Person einen Türgriff berührt, um einen Prozess zum Aufwecken einer tragbaren Zugangsvorrichtung einzuleiten. Die Sensoren 226 können mit den anderen Steuermodulen 208, wie etwa dem Körper- bzw. Karosseriesteuermodul, verbunden sein, die in Kommunikation mit LF- und RF-Antennenschaltungen und/oder -modulen stehen können, die hierin offenbart sind. Der GPS-Empfänger 228 kann Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder -richtung (oder -ausrichtung bzw. -kurs) des Fahrzeugs und/oder Globaltaktzeitinformationen bereitstellen.Sensors 226 may include sensors used for PEPS and PAK operations, cameras, object detection sensors, temperature sensors, acceleration sensors, vehicle speed sensors, and/or other sensors. Sensors 226 may include a touch sensor to detect, for example, a person touching a door handle to initiate a process of waking up a portable entry device. The sensors 226 may be connected to the other control modules 208, such as the body control module, which may be in communication with LF and RF antenna circuits and/or modules disclosed herein. The GPS receiver 228 may provide vehicle speed and/or vehicle direction (or heading) and/or global clock time information.

Der Speicher 218 kann Sensordaten und/oder Parameter 230, Zertifikate 232, Verbindungsinformationen 234, Zeitinformationen 236, Tokens 237, Schlüssel 238 und Anwendungen 239 speichern. Die Anwendungen 239 können Anwendungen umfassen, die durch die Module 38, 40, 204, 206, 208, 210, 211, 212, 223 und/oder Sendeempfänger 222 ausgeführt werden. Als ein Beispiel können die Anwendungen die Zugangsanwendung, eine PEPS-Anwendung und/oder eine PAK-Anwendung umfassen, die durch die Sendeempfänger 222 und die Module 210, 211 und/oder 212 ausgeführt werden. Obwohl der Speicher 218 und das Fahrzeugsteuermodul 204 als separate Vorrichtungen gezeigt sind, können der Speicher 218 und das Fahrzeugsteuermodul 204 als eine einzelne Vorrichtung implementiert werden/sein. Die einzelne Vorrichtung kann ein oder mehr andere Vorrichtungen umfassen, die in 2 gezeigt sind.The memory 218 can store sensor data and/or parameters 230, certificates 232, connection information 234, time information 236, tokens 237, keys 238 and applications 239. Applications 239 may include applications executed by modules 38, 40, 204, 206, 208, 210, 211, 212, 223 and/or transceiver 222. As an example, the applications may include the gateway application, a PEPS application, and/or a PAK application executed by transceivers 222 and modules 210, 211, and/or 212. Although memory 218 and vehicle control module 204 are shown as separate devices, memory 218 and vehicle control module 204 may be implemented as a single device. The single device may include one or more other devices listed in 2 are shown.

Das Fahrzeugsteuermodul 204 kann einen Betrieb von einer Maschine bzw. Brennkraftmaschine 240, einem Konverter/Generator 242, einem Getriebe 244, einem Fenster-/Türsystem 250, einem Beleuchtungssystem 252, einem Sitzsystem 254, einem Spiegelsystem 256, einem Bremssystem 258, Elektromotoren 260 und/oder einem Lenksystem 262 gemäß Parametern steuern, die durch die Module 204, 206, 208, 210, 211, 212, 213 eingestellt werden. Das Fahrzeugsteuermodul 204 kann PEPS- und/oder PAK-Betriebsvorgänge durchführen, die ein Einstellen von einigen der Parameter umfassen können. Die PEPS- und PAK-Betriebsvorgänge können auf Signalen basieren, die von den Sensoren 226 und/oder den Sendeempfängern 222 empfangen werden. Das Fahrzeugsteuermodul 204 kann Leistung von einer Leistungsquelle 264 empfangen bzw. aufnehmen, die an die Maschine bzw. Brennkraftmaschine 240, den Konverter/Generator 242, das Getriebe 244, das Fenster-/Türsystem 250, das Beleuchtungssystem 252, das Sitzsystem 254, das Spiegelsystem 256, das Bremssystem 258, die Elektromotoren 260 und/oder das Lenksystem 262, usw. bereitgestellt werden kann. Einige der PEPS- und PAK-Betriebsvorgänge können ein Entriegeln von Türen des Fenster-/Türsystems 250, ein Ermöglichen von einer Kraftstoffversorgung und Zündung der Maschine bzw. Brennkraftmaschine 240, ein Starten der Elektromotoren 260, eine Leistungsversorgung von irgendeinem der Systeme 250, 252, 254, 256, 258, 262 und/oder ein Durchführen anderer Betriebsvorgänge umfassen, wie sie hierin weitergehend beschrieben sind.The vehicle control module 204 may enable operation of an engine 240, a converter/generator 242, a transmission 244, a window/door system 250, a lighting system 252, a seating system 254, a mirror system 256, a braking system 258, electric motors 260, and /or a steering system 262 according to parameters set by the modules 204, 206, 208, 210, 211, 212, 213. The vehicle control module 204 may perform PEPS and/or PAK operations, which may include adjusting some of the parameters. The PEPS and PAK operations may be based on signals received from the sensors 226 and/or the transceivers 222. The vehicle control module 204 may receive power from a power source 264 that is coupled to the engine 240, the converter/generator 242, the transmission 244, the window/door system 250, the lighting system 252, the seating system 254, the mirror system 256, the braking system 258, the electric motors 260 and/or the steering system 262, etc. can be provided. Some of the PEPS and PAK operations may include unlocking doors of the window/door system 250, enabling engine 240 fueling and ignition, starting the electric motors 260, powering any of the systems 250, 252, 254, 256, 258, 262 and/or performing other operations as further described herein.

Die Maschine bzw. Brennkraftmaschine 240, der Konverter/Generator 242, das Getriebe 244, das Fenster-/Türsystem 250, das Beleuchtungssystem 252, das Sitzsystem 254, das Spiegelsystem 256, das Bremssystem 258, die Elektromotoren 260 und/oder das Lenksystem 262 können Aktoren bzw. Stellglieder umfassen, die durch das Fahrzeugsteuermodul 204 gesteuert werden, um zum Beispiel Kraftstoffversorgung, Zündung, Luftstrom/-strömung, Lenkradwinkel, Drosselposition, Pedalposition, Türschlösser, Fensterposition, Sitzwinkel, usw. anzupassen bzw. einzustellen. Diese Steuerung kann auf den Ausgaben der Sensoren 226, des Navigationssystems 227, des GPS 228 und den vorgenannten Daten und Informationen, die in dem Speicher 218 gespeichert sind, basieren.The engine 240, the converter/generator 242, the transmission 244, the window/door system 250, the lighting system 252, the seating system 254, the mirror system 256, the braking system 258, the electric motors 260 and/or the steering system 262 Include actuators controlled by the vehicle control module 204 to adjust, for example, fueling, ignition, air flow, steering wheel angle, throttle position, pedal position, door locks, window position, seat angle, etc. This control may be based on the outputs of sensors 226, navigation system 227, GPS 228, and the aforementioned data and information stored in memory 218.

4 zeigt das Zugangsmodul 210. Das Zugangsmodul 210 umfasst das PEPS-Modul 211, das PAK-Modul 212, das Parameteranpassungsmodul 213 und kann zusätzlich ein Strecken- bzw. Linkauthentisierungsmodul 300, ein Verbindungsinformationsverteilungsmodul 302, ein Zeitsteuerungsmodul 304, ein Sensorverarbeitungs- und Lokalisierungsmodul 306, ein Datenverwaltungsmodul 308 und ein Sicherheitsfilterungsmodul 310 umfassen. Das PAK-Modul 212 kann einen RTC 312 umfassen, der eine lokale Taktzeit hält. 4 shows the access module 210. The access module 210 comprises the PEPS module 211, the PAK module 212, the parameter adaptation module 213 and can additionally include a route or link authentication module 300, a connection information distribution module 302, a timing module 304, a sensor processing and localization module 306, a data management module 308 and a security filtering module 310 . The PAK module 212 may include an RTC 312 that maintains a local clock time.

Das Streckenauthentisierungsmodul 300 kann die tragbaren Zugangsvorrichtungen von 2 authentisieren und die sichere Kommunikationsstrecke herstellen. Zum Beispiel kann das Streckenauthentisierungsmodul 300 konfiguriert sein zum Implementieren einer Challenge-Response- bzw. Herausforderung-Antwort-Authentisierung oder anderer kryptographischer Verifikationsalgorithmen, um die tragbaren Zugangsvorrichtungen zu authentisieren.The route authentication module 300 can use the portable access devices of FIG 2 authenticate and establish the secure communication path. For example, the route authentici Configuration module 300 may be configured to implement challenge-response authentication or other cryptographic verification algorithms to authenticate the portable access devices.

Das Verbindungsinformationsverteilungsmodul 302 ist konfiguriert zum Kommunizieren mit einigen der Sensoren 226 von 3 und zum Versorgen der Sensoren mit Kommunikationsinformationen, die für die Sensoren notwendig sind, um die sichere Kommunikationsstrecke zu finden und dann zu verfolgen oder abzuhören bzw. zu belauschen. Dies kann erfolgen, sobald die Sensoren mit einem Kommunikationsgateway synchronisiert sind, das in einem der Sendeempfänger 222 umfasst oder durch einen der Sendeempfänger 222 implementiert sein kann. Als ein Beispiel können das Fahrzeug 200 und/oder das PAK-System 202 eine beliebige Anzahl von Sensoren, die irgendwo an dem Fahrzeug 200 eingerichtet sind, zum Detektieren und Überwachen von mobilen Vorrichtungen umfassen. Das Verbindungsinformationsverteilungsmodul 302 ist konfiguriert zum Erhalten von Informationen entsprechend Kommunikationskanälen und Kanalumschaltparametern einer Kommunikationsstrecke und zum Übertragen der Informationen an die Sensoren 226. In Erwiderung darauf, dass die Sensoren 226 die Informationen von dem Verbindungsinformationsverteilungsmodul 302 über die Fahrzeugschnittstelle 45 empfangen und die Sensoren 226 mit dem Kommunikationsgateway synchronisiert sind, können die Sensoren 226 die Kommunikationsstrecke lokalisieren und verfolgen oder abhören bzw. belauschen.The connection information distribution module 302 is configured to communicate with some of the sensors 226 of FIG 3 and for providing the sensors with communications information necessary for the sensors to find and then track or eavesdrop on the secure communications route. This may occur once the sensors are synchronized with a communication gateway, which may be included in or implemented by one of the transceivers 222 . As an example, vehicle 200 and/or PAK system 202 may include any number of sensors installed anywhere on vehicle 200 for detecting and monitoring mobile devices. The connection information distribution module 302 is configured to obtain information corresponding to communication channels and channel switching parameters of a communication route and to transmit the information to the sensors 226. In response to the sensors 226 receiving the information from the connection information distribution module 302 via the vehicle interface 45 and the sensors 226 with the Communication gateway synchronized, the sensors 226 can locate and track or eavesdrop on the communication link.

Das Zeitsteuerungsmodul 304 kann: den RTC und/oder ein aktuell gespeichertes Datum bzw. einen aktuell gespeicherten Zeitpunkt halten, wenn dies nicht durch das PAK-Modul 212 gehandhabt wird; aktuelle Zeitinformationen mit den Sensoren verbreiten; Zeitstempel für eingehende und ausgehende Nachrichten, Anforderungen, Signale, Zertifikate und/oder andere Elemente erzeugen; Umlaufzeiten berechnen; usw. Eine Umlaufzeit kann sich auf den Betrag bzw. die Dauer zwischen einem Zeitpunkt, zu dem eine Anforderung erzeugt und/oder übertragen wird, und einem Zeitpunkt, zu dem eine Antwort auf die Anforderung empfangen wird, beziehen. Das Zeitsteuerungsmodul 304 kann Zeitinformationen erhalten, die einer Kommunikationsstrecke entsprechen, wenn das Streckenauthentisierungsmodul 300 eine Challenge-Response- bzw. Herausforderung-Antwort-Authentisierung ausführt. Das Zeitsteuerungsmodul 302 ist auch konfiguriert zum Bereitstellen der Zeitinformationen an die Sensoren 226 über die Fahrzeugschnittstelle 209.The timing module 304 may: hold the RTC and/or a currently stored date or time when not handled by the PAK module 212; disseminate current time information with the sensors; generate timestamps for incoming and outgoing messages, requests, signals, certificates and/or other items; calculate turnaround times; etc. A round trip time may refer to the amount or duration between a time a request is generated and/or transmitted and a time a response to the request is received. The timing control module 304 may obtain timing information corresponding to a communication route when the route authentication module 300 performs challenge-response authentication. The timing module 302 is also configured to provide the timing information to the sensors 226 via the vehicle interface 209.

Nachdem eine Streckenauthentisierung hergestellt ist, sammelt bzw. erfasst das Datenverwaltungsmodul 308 den aktuellen Ort des Fahrzeugs 108 von dem Telematikmodul 225, und teilt es den Ort mit den tragbaren Zugangsvorrichtungen. Die tragbaren Zugangsvorrichtungen umfassen optional GPS-Module und Anwendungssoftware, die, wenn sie ausgeführt wird, die geschätzten relativen Orte der tragbaren Zugangsvorrichtungen zu dem Fahrzeug 108 vergleicht. Basierend auf den geschätzten Positionen der tragbaren Zugangsvorrichtungen relativ zu dem Fahrzeug 108 können die tragbaren Zugangsvorrichtungen Signale an einen der Sendeempfänger 222 senden, um anzufordern, dass das Fahrzeug bestimmte Aktionen durchführt. Als ein Beispiel ist die Datenverwaltungsschicht 308 konfiguriert zum Erhalten von Fahrzeuginformationen, die durch eines der Module erhalten werden (z.B. durch ein Telematikmodul 225 erhaltene Ortsinformationen), und Übertragen der Fahrzeuginformationen an die tragbaren Zugangsvorrichtungen.After route authentication is established, the data management module 308 collects the current location of the vehicle 108 from the telematics module 225, and shares the location with the portable entry devices. The portable entry devices optionally include GPS modules and application software that, when executed, compares the estimated relative locations of the portable entry devices to the vehicle 108 . Based on the estimated positions of the portable access devices relative to the vehicle 108, the portable access devices may send signals to one of the transceivers 222 to request that the vehicle perform certain actions. As an example, the data management layer 308 is configured to receive vehicle information obtained by one of the modules (e.g., location information obtained by a telematics module 225) and transmit the vehicle information to the portable access devices.

Das Sicherheitsfilterungsmodul 310 detektiert Verstöße einer physikalischen Schicht und eines Protokolls und filtert Daten dementsprechend vor Bereitstellung von Informationen an das Sensorverarbeitungs- und Lokalisierungsmodul 306. Das Sicherheitsfilterungsmodul 310 kennzeichnet bzw. markiert Daten als injiziert bzw. eingespeist/-geimpft, so dass das Sensorverarbeitungs- und Lokalisierungsmodul 306 in der Lage ist, Daten zu verwerfen und das PEPS-Modul 211 zu alarmieren. Die Daten von dem Sensorverarbeitungs- und Lokalisierungsmodul 306 werden weiter/zusammen zu dem PEPS-Modul 211 weitergegeben, wodurch das PEPS-Modul 211 konfiguriert ist zum Lesen von Fahrzeugzustandsinformationen von den Sensoren, um eine Benutzerabsicht zum Zugreifen auf ein Merkmal zu detektieren und den Ort der mobilen Vorrichtung 102 mit einer Menge von Orten zu vergleichen, die bestimmte Fahrzeugmerkmale autorisieren, wie etwa ein Entriegeln einer Tür oder eines Kofferraums des Fahrzeugs und/oder ein Starten des Fahrzeugs.The security filtering module 310 detects physical layer and protocol violations and filters data accordingly before providing information to the sensor processing and location module 306. The security filtering module 310 marks data as injected so that the sensor processing and Locating module 306 is able to discard data and alert the PEPS module 211. The data from the sensor processing and location module 306 is passed further/together to the PEPS module 211 whereby the PEPS module 211 is configured to read vehicle status information from the sensors to detect a user's intent to access a feature and location of the mobile device 102 to a set of locations that authorize certain vehicle features, such as unlocking a door or trunk of the vehicle and/or starting the vehicle.

5 ist ein funktionales Blockschaltbild des RF-Antennenmoduls 40, das ein Steuermodul 350 umfasst, das mit einer mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnung bzw. -baugruppe 352 verbunden ist. Die mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung 352 kann eine linear polarisierte Antenne, weitere linear polarisierte Antennen und/oder eine zirkular polarisierte Antenne (z.B. eine rechtsdrehend/-seitig zirkular polarisierte Antenne oder eine linksdrehend/-seitig zirkular polarisierte Antenne) umfassen. Ein Beispiel der mehrachsig polarisierten RF-Antennen ist in 11 gezeigt. Das Steuermodul 350 kann einen BLE-Kommunikationschipsatz umfassen oder ein Teil von einem solchen sein. Alternativ kann das Steuermodul 350 einen Wi-Fi- oder einen Wi-Fi-Direct-Kommunikationschipsatz umfassen oder ein Teil von einem solchen sein. Die mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung 352 kann als Teil des RF-Antennenmoduls 40 umfasst sein oder kann sich entfernt von dem Steuermodul 350 befinden. Einige oder alle der Betriebsvorgänge des Steuermoduls 350 können durch ein oder mehr der Module 204, 210, 211, 212 von 3 implementiert werden. 5 FIG. 3 is a functional block diagram of the RF antenna module 40, which includes a control module 350 connected to a multi-axis polarized RF antenna assembly 352. FIG. The multi-axis polarized RF antenna assembly 352 may include a linearly polarized antenna, other linearly polarized antennas, and/or a circularly polarized antenna (eg, a right-hand/side circularly polarized antenna or a left-hand/side circularly polarized antenna). An example of the multi-axis polarized RF antennas is in 11 shown. The control module 350 may include or be part of a BLE communication chipset. Alternatively, the control module 350 may include, or be a part of, a Wi-Fi or Wi-Fi Direct communication chipset being. The multi-axis polarized RF antenna assembly 352 may be included as part of the RF antenna module 40 or may be remote from the control module 350 . Some or all of the operations of control module 350 may be performed by one or more of modules 204, 210, 211, 212 of 3 to be implemented.

Das Steuermodul 350 (oder ein oder mehr der Module 204, 210, 211, 212 von 3) kann eine sichere Kommunikationsverbindung mit einer tragbaren Zugangsvorrichtung (z.B. einer der tragbaren Zugangsvorrichtungen 32, 34 von 2) herstellen. Zum Beispiel kann das Steuermodul 350 eine sichere Kommunikationsverbindung unter Verwendung des BLE-Kommunikationsprotokolls herstellen, wobei dies Übertragen und/oder Empfangen von Zeit- und Synchronisationsinformationen umfassen kann. Die Zeit- und Synchronisationsinformationen können Informationen umfassen, die auf die sichere Kommunikationsverbindung gerichtet sind, wie etwa Zeit von nächsten Kommunikationsverbindungsereignissen, Zeitintervalle zwischen Kommunikationsverbindungsereignissen, Kommunikationskanäle für nächste Kommunikationsverbindungsereignisse, eine Kanalkarte, ein Kanalsprungintervall oder einen -versatz, Kommunikationslatenzinformationen, Kommunikationsfluktuationsinformationen, usw. Das Steuermodul 350 kann Pakete, die durch die tragbare Zugangsvorrichtung an das Fahrzeugsteuermodul 204 gesendet werden, detektieren (oder „abhören“) und Signalinformationen der von der tragbaren Zugangsvorrichtung empfangenen Signale messen. Das Kanalsprungintervall oder der -versatz kann verwendet werden, um einen Kanal für ein nachfolgendes Kommunikationsverbindungsereignis zu berechnen.The control module 350 (or one or more of the modules 204, 210, 211, 212 of 3 ) may establish a secure communications link with a portable access device (e.g., any of portable access devices 32, 34 of 2 ) produce. For example, the control module 350 may establish a secure communication link using the BLE communication protocol, which may include transmitting and/or receiving timing and synchronization information. The timing and synchronization information may include information directed to the secure communications link, such as time of next communications link events, time intervals between communications link events, communications channels for next communications link events, a channel map, a channel hop interval or offset, communications latency information, communications fluctuation information, etc. The Control module 350 may detect (or “listen to”) packets sent by the portable entry device to the vehicle control module 204 and measure signal information of the signals received by the portable entry device. The channel hop interval or offset can be used to calculate a channel for a subsequent communication link event.

Das Steuermodul 350 kann eine Empfangssignalstärke eines von der tragbaren Zugangsvorrichtung empfangenen Signals messen und einen entsprechenden RSSI-Wert erzeugen. Zusätzlich oder alternativ kann das Steuermodul 350 andere Messungen von empfangenen Signalen von der tragbaren Zugangsvorrichtung durchführen, wie etwa Ankunfts- bzw. Einfallswinkel, Ankunfts- bzw. Einfallszeit, Ankunfts- bzw. Einfallszeitdifferenz, usw. Das Steuermodul 350 kann dann die gemessenen Informationen an das Fahrzeugsteuermodul 204 senden, das dann einen Ort von und/oder eine Distanz zu der tragbaren Zugangsvorrichtung relativ zu dem Fahrzeug 30 basierend auf den gemessenen Informationen bestimmen kann. Die Orts- und Distanzinformationen können auf ähnlichen Informationen basieren, die von ein oder mehr anderen RF-Antennenmodulen und/oder anderen Sensoren empfangen werden.The control module 350 can measure a received signal strength of a signal received by the portable access device and generate a corresponding RSSI value. Additionally or alternatively, the control module 350 may perform other measurements of received signals from the portable access device, such as angle of arrival, time of arrival, delta of arrival, etc. The control module 350 may then transmit the measured information to the Vehicle control module 204, which can then determine a location of and/or a distance to the portable access device relative to the vehicle 30 based on the measured information. The location and distance information may be based on similar information received from one or more other RF antenna modules and/or other sensors.

Als ein Beispiel kann das Fahrzeugsteuermodul 204 den Ort der tragbaren Zugangsvorrichtung zum Beispiel basierend auf den Mustern der RSSI-Werte bestimmen, die Signalen entsprechen, die durch die RF-Antennenmodule 40 von der tragbaren Zugangsvorrichtung empfangen werden. Ein starker (oder hoher) RSSI-Wert bezeichnet, dass sich die tragbare Zugangsvorrichtung in der Nähe des Fahrzeug 30 befindet, und ein schwacher (oder niedriger) RSSI-Wert bezeichnet, dass sich die tragbare Zugangsvorrichtung weiter von dem Fahrzeug 30 entfernt befindet. Durch Analysieren der RSSI-Werte kann das Steuermodul 204 einen Ort von und/oder eine Distanz zu der tragbaren Zugangsvorrichtung relativ zu dem Fahrzeug 30 bestimmen. Zusätzlich oder alternativ können auch Ankunfts- bzw. Einfallswinkel, Austrittswinkel, Umlaufzeit, unmodulierter Trägertonaustausch oder Zeitdifferenz von Ankunfts- bzw. Einfallsmessungen für die Signale, die zwischen der tragbaren Zugangsvorrichtung und dem Steuermodul 204 gesendet werden, durch das Steuermodul 204 oder die tragbare Zugangsvorrichtung verwendet werden, um den Ort der tragbaren Zugangsvorrichtung zu bestimmen. Zusätzlich oder alternativ können die RF-Antennenmodule 40 den Ort von und/oder die Distanz zu der tragbaren Zugangsvorrichtung basierend auf den gemessenen Informationen bestimmen und den Ort oder die Distanz an das Steuermodul 204 kommunizieren.As an example, the vehicle control module 204 may determine the location of the portable entry device based, for example, on the patterns of RSSI values corresponding to signals received by the RF antenna modules 40 from the portable entry device. A strong (or high) RSSI value indicates that the portable entry device is close to the vehicle 30 and a weak (or low) RSSI value indicates that the portable entry device is farther from the vehicle 30 . By analyzing the RSSI values, the control module 204 can determine a location of and/or a distance to the portable entry device relative to the vehicle 30 . Additionally or alternatively, angles of arrival, angles of exit, round trip time, unmodulated carrier tone exchange, or time difference of arrival measurements for the signals sent between the portable access device and the control module 204 may also be used by the control module 204 or the portable access device be used to determine the location of the portable access device. Additionally or alternatively, the RF antenna modules 40 may determine the location of and/or distance to the portable access device based on the measured information and communicate the location or distance to the control module 204 .

Basierend auf dem bestimmen Ort von oder der bestimmten Distanz zu der tragbaren Zugangsvorrichtung relativ zu dem Fahrzeug 30 können die Module 211, 212 von 3 dann eine Fahrzeugfunktion autorisieren und/oder durchführen, wie etwa ein Entriegeln einer Tür des Fahrzeugs 30, ein Entriegeln eines Kofferraums des Fahrzeugs 30, ein Starten des Fahrzeugs 30 und/oder ein Erlauben, dass das Fahrzeug 30 gestartet wird. Als ein weiteres Beispiel können die Module 211, 212, wenn die tragbare Zugangsvorrichtung weniger als eine erste vorbestimmte Distanz von dem Fahrzeug 30 entfernt ist, Innen- oder Außenlichter des Fahrzeugs 30 aktivieren. Wenn die tragbare Zugangsvorrichtung weniger als eine zweite vorbestimmte Distanz von dem Fahrzeug 30 entfernt ist, können die Module 211, 212 Türen oder einen Kofferraum des Fahrzeugs 30 entriegeln. Wenn sich die tragbare Zugangsvorrichtung innerhalb des Fahrzeugs 30 befindet, können die Module 211, 212 erlauben, dass das Fahrzeug 30 gestartet wird.Based on the determined location of or distance to the portable entry device relative to the vehicle 30, the modules 211, 212 of 3 then authorize and/or perform a vehicle function, such as unlocking a door of the vehicle 30, unlocking a trunk of the vehicle 30, starting the vehicle 30, and/or allowing the vehicle 30 to start. As another example, when the portable entry device is less than a first predetermined distance from the vehicle 30 , the modules 211 , 212 may activate interior or exterior lights of the vehicle 30 . When the portable entry device is less than a second predetermined distance from the vehicle 30, the modules 211, 212 can unlock doors or a trunk of the vehicle 30. When the portable entry device is within the vehicle 30, the modules 211, 212 may allow the vehicle 30 to be started.

Erneut bezugnehmend auf 5 kann das Steuermodul 350 ein Physikalische-Schicht-(PHY-)Modul 356, ein Medienzugangssteuerung-(MAC-)Modul 358, ein Zeitsynchronisationsmodul 360 und ein Kanalkartenrekonstruktionsmodul 362 umfassen. Das PHY-Modul 356 empfängt BLE-Signale über die mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung 352. Das Steuermodul 350 kann empfangene BLE-Nachrichten der physikalischen Schicht überwachen und Messungen von physikalischen Eigenschaften der entsprechenden Signale erhalten, umfassend zum Beispiel die Empfangssignalstärken unter Verwendung einer Kanalkarte, die durch das Kanalkartenrekonstruktionsmodul 362 erzeugt wird. Das Steuermodul 350 kann mit den Steuermodulen von anderen RF-Antennenmodulen und/oder den Modulen 204, 210, 211, 212 über die Fahrzeugschnittstelle 45 kommunizieren, um Ankunfts- bzw. Einfallszeitdifferenzen, Ankunfts- bzw. Einfallszeit, Ankunfts- bzw. Einfallswinkel und/oder andere Zeitinformationen zu bestimmen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Steuermodul 350 einen Teil der RF-Schaltungen 223 von 3.Referring again to 5 For example, the control module 350 may include a physical layer (PHY) module 356, a media access control (MAC) module 358, a time synchronization module 360, and a channel map reconstruction module 362. The PHY module 356 receives BLE signals via the multi-axis polarized RF antenna array 352. The control module 350 may receive BLE messages of the phy physical layer and obtain measurements of physical properties of the corresponding signals, including, for example, received signal strengths, using a channel map generated by channel map reconstruction module 362 . The control module 350 can communicate with the control modules of other RF antenna modules and/or the modules 204, 210, 211, 212 via the vehicle interface 45 to calculate arrival or arrival time differences, arrival or arrival time, arrival or arrival angle and/or or to determine other time information. In one embodiment, the control module 350 includes a portion of the RF circuitry 223 of FIG 3 .

Ein Zeitsynchronisationsmodul 360 ist konfiguriert zum genauen Messen der Empfangszeiten von Signalen/Nachrichten an der Fahrzeugschnittstelle 45. Das Steuermodul 350 kann das PHY-Modul 356 basierend auf den Kanalkarteninformationen und den Empfangszeiten und/oder anderen Zeitinformationen zu einer speziellen Zeit auf einen speziellen Kanal ab-/ einstimmen. Außerdem kann das Steuermodul empfangene PHY-Nachrichten und Daten überwachen, die einer Bluetooth®-Physikalische-Schicht-Spezifikation, wie etwa Bluetooth® Specification Version 5.1, entsprechen bzw. genügen. Die Daten, Zeitstempel und gemessene Signalstärken können durch das Steuermodul 350 über die Fahrzeugschnittstelle 45 an das Steuermodul 204 berichtet bzw. gemeldet werden.A time synchronization module 360 is configured to accurately measure the reception times of signals/messages at the vehicle interface 45. The control module 350 may direct the PHY module 356 to a particular channel at a particular time based on the channel map information and the reception times and/or other timing information. / tune in. In addition, the control module may monitor received PHY messages and data that conform to a Bluetooth® physical layer specification, such as Bluetooth® Specification Version 5.1. The data, time stamp, and measured signal strengths may be reported by the control module 350 to the control module 204 via the vehicle interface 45 .

6 zeigt ein Beispiel einer tragbaren Zugangsvorrichtung 400, die ein Beispiel von einer der tragbaren Zugangsvorrichtungen 32, 34 von 2 ist. Die tragbare Zugangsvorrichtung 400 kann ein Steuermodul 402, eine Benutzerschnittstelle 404, einen Speicher 406, Sensoren 407 und einen Sendeempfänger 408 umfassen. Der Sendeempfänger 408 kann ein MAC-Modul 410, ein PHY-Modul 412 und mehrere linear polarisierte Antennen 414 umfassen. 6 FIG. 12 shows an example of a portable access device 400, which is an example of one of the portable access devices 32, 34 of FIG 2 is. Portable access device 400 may include control module 402 , user interface 404 , memory 406 , sensors 407 , and transceiver 408 . The transceiver 408 may include a MAC module 410, a PHY module 412, and a plurality of linearly polarized antennas 414.

Das Steuermodul 402 kann einen BLE-Kommunikationschipsatz umfassen oder ein Teil von einem solchen sein. Alternativ kann das Steuermodul 402 einen Wi-Fi- oder Wi-Fi-Direct-Kommunikationschipsatz umfassen oder ein Teil von einem solchen sein. Der Speicher 406 kann Anwendungscode speichern, der durch das Steuermodul 402 ausführbar ist. Der Speicher 406 kann ein nichtvorübergehendes computerlesbares Medium sein, umfassend einen Festwertspeicher (ROM) und/oder einen Direktzugriffsspeicher (RAM).The control module 402 may include or be part of a BLE communication chipset. Alternatively, the control module 402 may include or be part of a Wi-Fi or Wi-Fi Direct communication chipset. Memory 406 may store application code executable by control module 402 . Memory 406 may be a non-transitory computer-readable medium including read-only memory (ROM) and/or random access memory (RAM).

Das Steuermodul 402 kommuniziert mit den Modulen 204 und 350 des Fahrzeugs und führt eine Authentisierung und andere Betriebsvorgänge durch, wie sie nachstehend weitergehend beschrieben sind. Das Steuermodul 402 kann Informationen hinsichtlich der tragbaren Zugangsvorrichtung 400 übertragen, wie etwa Orts- und/oder Geschwindigkeitsinformationen, die von ein oder mehr der Sensoren 407 erhalten werden (z.B. einem Globalnavigationssatellitensystem-(z.B. GPS-)Sensor, einem Beschleunigungssensor und/oder einem Winkelgeschwindigkeitssensor). Die Benutzerschnittstelle 404 kann ein Tastenfeld, einen Berührungsbildschirm, eine sprachaktivierte Schnittstelle und/oder eine andere Benutzerschnittstelle umfassen.The control module 402 communicates with the vehicle's modules 204 and 350 and performs authentication and other operations as further described below. The control module 402 may transmit information regarding the portable access device 400, such as location and/or speed information obtained from one or more of the sensors 407 (e.g., a global navigation satellite system (e.g., GPS) sensor, an acceleration sensor, and/or an angular rate sensor ). User interface 404 may include a keypad, touch screen, voice-activated interface, and/or other user interface.

7 zeigt ein Polarisationsachsendiagramm, das ein Beispiel einer Anordnung bzw. Ausgestaltung von/für Polarisationsdiversität veranschaulicht. In dem gezeigten Beispiel stehen zwei 3-Achsen-Antennen, die sich innerhalb eines Fahrzeugs befinden, in Kommunikation mit einer 2-Achsen-Antenne, die sich in einer tragbaren Zugangsvorrichtung (oder einer mobilen Zugangsnetzwerkvorrichtung) befindet. Mit ausreichend Antennenachsen kann diese Antennentopologie verhindern, dass eine Situation auftritt, dass eine Kreuzpolarisation zwischen einer der 3-Achsen-Antennen und der 2-Achsen-Antenne besteht. Auch kann das System mit ausreichend Antennenachsen so konfiguriert sein, dass es zumindest ein Paar von Antennen gibt, wo eine Null nicht in/auf einem direkten Signalweg existiert (oder nicht dorthin gerichtet ist). Heuristische Messungen von RSSI auf Kontinuierliche-Welle-(CW-)Tonabschnitten von Paketen können durchgeführt werden, während Umlaufzeit und Phasenverzögerungen der Pakete gemessen werden. Dies kann über mehrere Frequenzen hinweg wiederholt werden. Dies kann an einem Fahrzeugzugangsmodul und/oder an der tragbaren Zugangsvorrichtung vorgenommen werden. Umlaufzeit und/oder unmodulierter Trägertonaustausch können verwendet werden, um eine Entfernungsmessung zu gewährleisten bzw. sicherzustellen. RSSI und Änderungs-(oder Delta-)Phase pro Frequenz können verwendet werden. 7 12 shows a polarization axis diagram illustrating an example of an arrangement of/for polarization diversity. In the example shown, two 3-axis antennas located within a vehicle are in communication with a 2-axis antenna located in a portable access device (or a mobile access network device). With sufficient antenna axes, this antenna topology can prevent a situation that there is cross-polarization between one of the 3-axis antennas and the 2-axis antenna. Also, with sufficient antenna axes, the system can be configured such that there is at least one pair of antennas where a null does not exist in (or is not directed to) a direct signal path. Heuristic measurements of RSSI on continuous wave (CW) audio portions of packets can be performed while measuring round trip time and phase delays of the packets. This can be repeated over multiple frequencies. This can be done at a vehicle entry module and/or at the portable entry device. Round trip time and/or unmodulated carrier tone exchange can be used to ensure distance measurement. RSSI and change (or delta) phase per frequency can be used.

8 zeigt ein Polarisationsachsendiagramm, das ein weiteres Beispiel einer Anordnung bzw. Ausgestaltung von/für Polarisationsdiversität veranschaulicht. In dem gezeigten Beispiel stehen zwei Einzelachse-Antennen, die sich innerhalb eines Fahrzeugs befinden, in Kommunikation mit einer 3-Achsen-Antenne, die sich in einer tragbaren Zugangsvorrichtung (oder einer mobilen Zugangsnetzwerkvorrichtung) befindet. Mit ausreichend Antennenachsen kann diese Antennentopologie auch verhindern, dass eine Situation auftritt, dass eine Kreuzpolarisation zwischen einer der Einzelachse-Antennen und der 3-Achsen-Antenne besteht. Auch kann das System mit ausreichend Antennenachsen so konfiguriert sein, dass es zumindest ein Paar von Antennen gibt, wo eine Null nicht in/auf einem direkten Signalweg existiert (oder nicht darauf gerichtet ist). Heuristische Messungen von RSSI auf Kontinuierliche-Welle-(CW-)Tonabschnitten von Paketen können durchgeführt werden, während Umlaufzeit und Phasenverzögerungen der Pakete gemessen werden. Dies kann über mehrere Frequenzen hinweg wiederholt werden. Dies kann an einem Fahrzeugzugangsmodul und/oder an der tragbaren Zugangsvorrichtung vorgenommen werden. Umlaufzeit wird verwendet, um eine Entfernungsmessung zu gewährleisten bzw. sicherzustellen. RSSI und Änderungs-(oder Delta-)Phase pro Frequenz können verwendet werden. Das Beispiel von 7 kann praktikabler sein als das Beispiel von 8. Dies ist deshalb so, da es schwierig sein kann, eine 3-Achsen-Antenne in bestimmten tragbaren Zugangsvorrichtungen, wie etwa in einem Schlüsselanhänger, einzubauen bzw. aufzunehmen. 8th Figure 12 shows a polarization axis diagram illustrating another example of an arrangement of/for polarization diversity. In the example shown, two single-axis antennas located within a vehicle are in communication with a 3-axis antenna located in a portable access device (or a mobile access network device). With sufficient antenna axes, this antenna topology can also prevent a situation from occurring that there is cross-polarization between one of the single-axis antennas and the 3-axis antenna. Also, with sufficient antenna axes, the system can be configured to have at least one pair of antennas where a null does not exist in (or is not directed towards) a direct signal path. Heuristic measurements of RSSI on continuous wave (CW) audio portions of packets can be performed while measuring round trip time and phase delays of the packets. This can be repeated over multiple frequencies. This can be done at a vehicle entry module and/or at the portable entry device. Round trip time is used to ensure or ensure a distance measurement. RSSI and change (or delta) phase per frequency can be used. The example of 7 may be more workable than the example of 8th . This is because it can be difficult to incorporate a 3-axis antenna into certain portable access devices, such as a key fob.

9 zeigt ein elektrisches Felddiagramm 900 und ein Polarkoordinatendiagramm 902, die elektrische Feldmuster und Nullen 906 für eine lineare Antenne veranschaulichen. Die lineare Antenne ist entlang der vertikalen Achse 908 positioniert. Die lineare Antenne hat ein Strahlungsmuster in „Doughnut“- bzw. Ringform. Wenn Nullen zwischen Sende- und Empfangsantenne ausgerichtet sind bzw. in Linie stehen (kopolarisierte Antennen mit kollinearen oder nahezu kollinearen Nullen), wird der Abprallweg eines übertragenen Signals gemessen. Die hierin dargelegten Beispiele verhindern, dass diese Situation zwischen zumindest einer Sendeantenne und zumindest einer Empfangsantenne besteht, zu jedem Zeitpunkt. Hierin wird ein Algorithmus zum Bestimmen dargelegt, welche Sende- und Empfangsantennen zu jedem Zeitpunkt zu verwenden sind, um eine Verwendung von Antennen zu verhindern, die kreuzpolarisiert und/oder kopolarisiert sind. Sobald das geeignete Antennenpaar ausgewählt ist, wird eine Flugzeit-Messung durchgeführt, um eine Distanz zwischen dem Sender und dem Empfänger und/oder zwischen dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung zu bestimmen. 10 zeigt ein Diagramm 1000 von Spannung gegenüber elektrischem Feld für eine linear polarisierte Antenne 1002. 9 Fig. 9 shows an electric field diagram 900 and a polar coordinate diagram 902 illustrating electric field patterns and nulls 906 for a linear antenna. The linear antenna is positioned along vertical axis 908 . The linear antenna has a “donut” or ring shaped radiation pattern. When nulls are aligned or in line between the transmit and receive antennas (co-polarized antennas with collinear or nearly collinear nulls), the bounce path of a transmitted signal is measured. The examples set forth herein prevent this situation from existing between at least one transmit antenna and at least one receive antenna at all times. Set forth herein is an algorithm for determining which transmit and receive antennas to use at any point in time to prevent use of antennas that are cross-polarized and/or co-polarized. Once the appropriate antenna pair is selected, a time-of-flight measurement is performed to determine a distance between the transmitter and the receiver and/or between the vehicle and the portable access device. 10 Figure 1000 shows a voltage versus electric field plot 1000 for a linearly polarized antenna 1002.

11A-B zeigen zumindest einen Teil eines Beispiels einer mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnung bzw. -baugruppe 1100 mit einer linear polarisierten Antenne 1102 und einer zirkular polarisierten Antenne 1104. Die Antennen 1102, 1104 sind kollokiert bzw. gemeinsam angeordnet. Die linear polarisierte Antenne 1102 erstreckt sich linear von einer Mitte der zirkular polarisierten Antenne 1104 aus axial nach außen von der zirkular polarisierten Antenne 1104 weg. Die Antennen 1102, 1104 können 90° phasenversetzt voneinander übertragen. Die linear polarisierte Antenne 1102 kann ein leitfähiges Element (z.B. einen geraden Draht oder eine Spirale bzw. Wendel) 1110 umfassen, das sich innerhalb einer Hülle 1112 erstreckt. Die zirkular polarisierte Antenne 1104 kann ringförmig sein. 11A-B 12 shows at least a portion of an example of a multi-axis polarized RF antenna assembly 1100 having a linearly polarized antenna 1102 and a circularly polarized antenna 1104. The antennas 1102, 1104 are collocated. The linearly polarized antenna 1102 extends linearly from a center of the circularly polarized antenna 1104 axially outwardly away from the circularly polarized antenna 1104 . The antennas 1102, 1104 can transmit 90° out of phase with one another. The linearly polarized antenna 1102 may include a conductive element (eg, a straight wire or coil) 1110 extending within a sheath 1112 . The circularly polarized antenna 1104 may be annular.

Die linear polarisierte Antenne 1102 ist eine Monopolantenne. Die Hülle 1112 ist aus einem dielektrischen Material gebildet, wie etwa Teflon. Beide Antennen 1102, 1104 sind konzentrisch zu einem scheibenförmigen Nichtleiter bzw. Dämmstoff (oder Isolator) 1106 und einer scheibenförmigen Grundplatte 1108. Der ringförmige Isolator 1106 ist als oberste Schicht auf der Grundplatte 1108 (oder der unteren bzw. Bodenschicht) gestapelt bzw. geschichtet. Die zirkular polarisierte Antenne 1104 ist auf/in der Grundplatte 1108 im Inneren eines inneren vertieften Bereichs 1114 des Isolators 1106 eingerichtet. Der innere vertiefte Bereich 1114 des Isolators ist zwischen der zirkular polarisierten Antenne 1104 und der Grundplatte 1108 eingerichtet.The linearly polarized antenna 1102 is a monopole antenna. Shell 1112 is formed from a dielectric material, such as Teflon. Both antennas 1102, 1104 are concentric with a disk-shaped dielectric (or insulator) 1106 and a disk-shaped base plate 1108. The ring-shaped insulator 1106 is stacked as the top layer on the base plate 1108 (or bottom layer). The circularly polarized antenna 1104 is installed on the ground plane 1108 inside an inner recessed area 1114 of the insulator 1106 . The inner recessed area 1114 of the insulator is located between the circularly polarized antenna 1104 and the ground plane 1108 .

Die zirkular polarisierte Antenne hat zwei Speisepunkte 1120, 1122, und die linear polarisierte Antenne 1102 hat einen einzigen Speisepunkt 1124. Die RF-Signale werden über die Speisepunkte 1120, 1122, 1124 übertragen und/oder empfangen. Die RF-Signale werden zwischen den Antennen 1102, 1104 und der RF-Schaltung 1114 über Koaxkabel übermittelt. Die Koaxkabel umfassen innere Leiter 1130, 1132, 1134 und äußere Masseabschirmungen (die nicht gezeigt sind). Die Masseabschirmungen sind mit der Grundplatte 1108 verbunden. Die Leiter 1130, 1132, 1134 sind mit den Speisepunkten 1120, 1122, 1124 verbunden.The circularly polarized antenna has two feed points 1120,1122 and the linear polarized antenna 1102 has a single feed point 1124. The RF signals are transmitted and/or received via the feed points 1120,1122,1124. The RF signals are communicated between the antennas 1102, 1104 and the RF circuitry 1114 via coax cables. The coax cables include inner conductors 1130, 1132, 1134 and outer ground shields (not shown). The ground shields are connected to the ground plane 1108. Conductors 1130,1132,1134 are connected to feed points 1120,1122,1124.

Während einer Übertragung wird ein Signal oder eine Spannung zwischen der Grundplatte 1108 und dem leitfähigen Element 1110 über den Speisepunkt 1124 bereitgestellt, der mit dem leitfähigen Element 1110 und über ein weiteres leitfähiges Element 1140 mit der Grundplatte 1108 verbunden ist. Ein oder mehr RF-Signale oder Spannungen werden auch zwischen der Grundplatte 1108 und den Speisepunkten 1120, 1122 für die zirkular polarisierte Antenne 1104 angelegt. Die Speisepunkte 1120, 1122 befinden sich mit einer Verschiebung bzw. einem Versatz von 90° auf einer Fläche der Antenne 1104 und sind 90° phasenversetzt gegeneinander. Die elektrische Phasenverschiebung von 90° kombiniert mit der geometrischen Phasenverschiebung von 90° bewirkt, dass die zirkular polarisierte Antenne 1104 zirkular polarisierte Signale ausstrahlt. Die Speisepunkte 1120, 1122 sind von der Grundplatte 1108 über den Isolator 1106 mit der zirkular polarisierten Antenne 1104 verbunden. Ein Loch 1142 in der Mitte der Grundplatte 1108 und ein Loch 1144 in einer Mitte der zirkular polarisierten Antenne 1104 sind groß genug, um zu ermöglichen, dass die linear polarisierte Antenne 1102 ohne einen Kurzschluss zu/mit der Grundplatte 1108 ausstrahlt.During transmission, a signal or voltage is provided between the ground plane 1108 and the conductive element 1110 via the feeding point 1124 which is connected to the conductive element 1110 and via another conductive element 1140 to the ground plane 1108 . One or more RF signals or voltages are also applied between the ground plane 1108 and the feed points 1120, 1122 for the circularly polarized antenna 1104. The feed points 1120, 1122 are offset by 90° on a surface of the antenna 1104 and are 90° out of phase with one another. The electrical phase shift of 90° combined with the geometric phase shift of 90° causes the circularly polarized antenna 1104 to radiate circularly polarized signals. The feed points 1120, 1122 are connected to the circularly polarized antenna 1104 from the ground plane 1108 via the insulator 1106. A hole 1142 in the middle of the base plate 1108 and a hole 1144 at a center of circularly polarized antenna 1104 are large enough to allow linearly polarized antenna 1102 to radiate without shorting to ground plane 1108 .

Die Antennen 1102, 1104 können aus einem leitfähigen Material gebildet sein, während der zirkulare bzw. kreisförmige Isolator 1106 aus einem nichtleitfähigen (oder elektrisch isolierenden) Material gebildet sein kann. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die linear polarisierte Antenne 1102 als ein gerader Draht implementiert sein, während die Hülle 1112 aus Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet sein kann und das leitfähige Element 1110 aus Kupfer gebildet sein kann. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die linear polarisierte Antenne 1102 als eine Spirale bzw. Wendel implementiert, während der Draht um ein zylindrisch geformtes Objekt, das aus PTFE gebildet ist, herumgewickelt bzw. gewunden ist. 12 zeigt ein Polarkoordinatendiagramm 1200 von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit der linear polarisierten Antenne 1102 von 11. 13 zeigt ein Polarkoordinatendiagramm von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit der zirkular polarisierten Antenne 1104 von 11. Die Antennen 1102, 1104 können mit einer RF-Schaltung 1114, wie etwa einer der RF-Schaltungen 223 von 3, verbunden sein, und können konfiguriert sein, in einem Dach eines Fahrzeugs installiert zu werden/sein. Die Antennen 1102, 1104 können für Flugzeit-Messungen zwischen einem Fahrzeug und einer tragbaren Zugangsvorrichtung verwendet werden, während andere LF-Antennen in einem Fahrzeug zur Authentisierung von tragbaren Zugangsvorrichtungen verwendet werden können.The antennas 1102, 1104 may be formed from a conductive material, while the circular insulator 1106 may be formed from a non-conductive (or electrically insulating) material. In one embodiment, the linearly polarized antenna 1102 may be implemented as a straight wire, while the sheath 1112 may be formed from polytetrafluoroethylene (PTFE) and the conductive element 1110 may be formed from copper. In another embodiment, the linearly polarized antenna 1102 is implemented as a helix while the wire is wrapped around a cylindrically shaped object formed of PTFE. 12 FIG. 12 shows a polar coordinate diagram 1200 of radiated power associated with the linearly polarized antenna 1102 of FIG 11 . 13 FIG. 12 shows a polar coordinate diagram of radiated power associated with the circularly polarized antenna 1104 of FIG 11 . The antennas 1102, 1104 can be connected to an RF circuit 1114, such as one of the RF circuits 223 of FIG 3 , connected and may be configured to be installed in a roof of a vehicle. The antennas 1102, 1104 can be used for time-of-flight measurements between a vehicle and a portable access device, while other LF antennas can be used in a vehicle for authentication of portable access devices.

Obgleich Antennenanordnungen bzw. -baugruppen hauptsächlich dahingehend beschrieben sind, dass sie eine zirkular polarisierte Antenne und eine linear polarisierte Antenne aufweisen, welche zum Beispiel in einem Dach eines Fahrzeugs eingerichtet bzw. angeordnet werden/sein können, können stattdessen zwei linear polarisierte Antennen verwendet werden. Dies gilt für jedes der hierin offenbarten Beispiele. Die zwei linear polarisierten Antennen können sich tiefer in dem Fahrzeug befinden, wie etwa in dem Boden, dem Armaturenbrett oder der Mittelkonsole des Fahrzeugs.Although antenna assemblies are primarily described as having a circularly polarized antenna and a linearly polarized antenna, which may be installed in a roof of a vehicle, for example, two linearly polarized antennas may be used instead. This applies to each of the examples disclosed herein. The two linearly polarized antennas may be located deeper in the vehicle, such as in the floor, dashboard, or center console of the vehicle.

14 zeigt eine erste RF-Schaltung 1400, eine zweite RF-Schaltung 1401 und einen Teil 1403 von einer tragbaren Zugangsvorrichtung (z.B. einer der vorstehend beschriebenen tragbaren Zugangsvorrichtungen). Obgleich eine bestimmte Zahl von RF-Schaltungen gezeigt ist, kann eine beliebige Zahl von RF-Schaltungen umfasst sein und mit der tragbaren Zugangsvorrichtung kommunizieren. Die erste RF-Schaltung 1400 umfasst ein Serielle-Übertragung-Modul 1402, ein RF-Sendeempfänger-Modul 1404, einen Schalter bzw. Switch 1406, einen Splitter bzw. eine Spalt-/Trenneinrichtung 1408, eine einachsig polarisierte (oder Monopol-) Antenne 1410, ein Verzögerungsmodul 1412 und eine zirkular polarisierte Antennenanordnung 1414. Die Antennen 1410, 1414 können als die mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung von 11 implementiert sein. Obgleich die RF-Schaltungen jeweils dahingehend gezeigt sind, dass sie eine Einzelachse-Antenne und eine zirkular polarisierte Antenne aufweisen, um 3 Polarisationsachsen bereitzustellen, können die RF-Schaltungen jeweils nur zwei einachsig polarisierte Antennen umfassen. Viele Permutationen von linear und zirkular polarisierten Antennenachsen sind möglich, um Polarisationsdiversität in einem Modul zu erzielen, was Kreuzpolarisation und/oder kollineare Ausrichtung von Nullen verhindert. Wenn die RF-Schaltungen zwei Einzelachse-Antennen umfassen, umfasst die tragbare Zugangsvorrichtung dann eine Drei-Achsen-Antenne oder drei Einzelachse-Antennen, die relativ zueinander orthogonal sind, so dass sie x-, y- und z-Achsen entsprechen. 14 Figure 14 shows a first RF circuit 1400, a second RF circuit 1401 and a portion 1403 of a portable access device (eg one of the portable access devices described above). Although a specific number of RF circuits are shown, any number of RF circuits may be included and communicate with the portable access device. The first RF circuitry 1400 includes a serial transmission module 1402, an RF transceiver module 1404, a switch 1406, a splitter 1408, a uniaxially polarized (or monopole) antenna 1410, a delay module 1412, and a circularly polarized antenna array 1414. The antennas 1410, 1414 can be configured as the multi-axis polarized RF antenna array of FIG 11 be implemented. Although the RF circuits are each shown as having a single axis antenna and a circularly polarized antenna to provide 3 polarization axes, the RF circuits may each include only two single axis polarized antennas. Many permutations of linearly and circularly polarized antenna axes are possible to achieve polarization diversity in a module, preventing cross polarization and/or collinear alignment of nulls. If the RF circuitry includes two single-axis antennas, then the portable access device includes a three-axis antenna or three single-axis antennas that are orthogonal relative to each other so that they correspond to x, y, and z axes.

Das Serielle-Übertragung-Modul 1402 kann mit ein oder mehr Fahrzeugmodulen (z.B. dem Fahrzeugsteuermodul oder dem Zugangsmodul, die vorstehend offenbart sind) über einen seriellen Bus gemäß einem Serial-Peripheral-Interconnect-(SPI-)Protokoll kommunizieren. Diskrete Signale (oder universelle I/O- bzw. E/A-Signale) können zwischen den Modulen 1402, 1404 und zwischen dem RF-Sendeempfänger-Modul 1404 und dem Schalter bzw. Switch 1406 übertragen werden. Das RF-Sendempfänger-Modul 1404 kann mit dem PEPS-Modul 211 (von 3) kommunizieren. Der Schalter bzw. Switch 1406 schaltet zwischen den Antennen 1410, 1414 um. Der Splitter 1408 kann ein von dem RF-Sendeempfänger-Modul 1404 empfangenes Signal aufspalten und das Signal an die Antenne 1410 und die Antenne 1414 bereitstellen und/oder von der Antenne 1410 und der Antenne 1414 empfangene Signale kombinieren. Der Splitter 1408 kann ein 90°-Splitter sein und ein einzelnes Signal in zwei um 90° phasenversetzte Signale aufspalten und die Signale an zwei Speisepunkte (z.B. die Speisepunkte 1120, 1122 von 11) an der zirkular polarisierten Antenne bereitstellen. Der Splitter 1408 kann Signale über das Verzögerungsmodul 1412 an die Antenne 1414 bereitstellen oder von dieser empfangen.The serial communications module 1402 may communicate with one or more vehicle modules (eg, the vehicle control module or the access module disclosed above) over a serial bus according to a Serial Peripheral Interconnect (SPI) protocol. Discrete signals (or general purpose I/O or I/O signals) can be transmitted between the modules 1402, 1404 and between the RF transceiver module 1404 and the switch or switch 1406. The RF transceiver module 1404 can be combined with the PEPS module 211 (from 3 ) communicate. The switch 1406 toggles between the antennas 1410,1414. Splitter 1408 may split a signal received from RF transceiver module 1404 and provide the signal to antenna 1410 and antenna 1414 and/or combine signals received from antenna 1410 and antenna 1414 . The splitter 1408 can be a 90° splitter and can split a single signal into two signals that are 90° out of phase and feed the signals to two feed points (e.g. feed points 1120, 1122 of 11 ) at the circularly polarized antenna. The splitter 1408 may provide signals to or receive signals from the antenna 1414 via the delay module 1412 .

Die zweite RF-Schaltung 1401 umfasst einen Schalter bzw. Switch 1420, einen Splitter bzw. eine Spalt-/Trenneinrichtung 1422, eine einachsig polarisierte (oder Monopol-) Antenne 1424, ein Verzögerungsmodul 1426 und eine zirkular polarisierte Antenne 1428. Die Antennen 1424, 1428 können als die mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung von 11 implementiert sein. Die Vorrichtungen 1420, 1422, 1424, 1426, 1428 können ähnlich arbeiten wie die Vorrichtungen 1406, 1408, 1410, 1412, 1414. Der Schalter 1420 kann mit dem RF-Sendeempfänger-Modul 1404 kommunizieren. Der Schalter 1406 kann auch den Splitter 1408, die einachsig polarisierte Antenne 1410 und/oder den Schalter 1420 mit dem RF-Sendeempfänger-Modul 1404 verbinden. Der Schalter 1420 kann die einachsig polarisierte Antenne 1424 oder den Splitter mit dem Schalter 1406 oder dem RF-Sendeempfänger-Modul 1404 verbinden.The second RF circuit 1401 includes a switch 1420, a splitter 1422, a uniaxially polarized (or monopole) antenna 1424, a delay module 1426 and a circularly polarized antenna 1428. The antennas 1424, 1428 can more than that sig polarized RF antenna array from 11 be implemented. Devices 1420, 1422, 1424, 1426, 1428 may operate similarly to devices 1406, 1408, 1410, 1412, 1414. Switch 1420 may communicate with RF transceiver module 1404. Switch 1406 may also connect splitter 1408, uniaxially polarized antenna 1410, and/or switch 1420 to RF transceiver module 1404. Switch 1420 may connect uniaxially polarized antenna 1424 or splitter to switch 1406 or RF transceiver module 1404 .

Der Teil 1403 umfasst eine 3-Achsen-LF-Antenne 1430, ein LF-Modul 1432, ein RF-Modul 1434, eine Benutzerschnittstelle 1436, eine erste einachsig polarisierte Antenne 1438, eine zweite einachsig polarisierte Antenne 1440 und einen Schalter bzw. Switch 1442. Das LF-Modul 1432 überträgt und empfängt LF-Signale über die 3-Achsen-LF-Antenne 1430. Das RF-Modul 1434 überträgt und empfängt RF-Signale über den Schalter 1442 und die Antennen 1438, 1440. Der Schalter 1442 verbindet ein oder mehr der Antennen 1438, 1440 mit dem RF-Modul 1434. Diskrete Signale und Serial-Peripheral-Interconnect-(SPI-)Signale können zwischen dem LF-Modul 1432 und dem RF-Modul 1434 übertragen werden. Diskrete Signale können zwischen dem RF-Modul 1434 und dem Schalter 1442 übertragen werden.Part 1403 includes a 3-axis LF antenna 1430, an LF module 1432, an RF module 1434, a user interface 1436, a first uniaxially polarized antenna 1438, a second uniaxially polarized antenna 1440 and a switch 1442 LF module 1432 transmits and receives LF signals via 3-axis LF antenna 1430. RF module 1434 transmits and receives RF signals via switch 1442 and antennas 1438, 1440. Switch 1442 connects a or more of the antennas 1438, 1440 with the RF module 1434. Discrete signals and Serial Peripheral Interconnect (SPI) signals can be transmitted between the LF module 1432 and the RF module 1434. Discrete signals can be transmitted between the RF module 1434 and the switch 1442.

RF-Signale werden zwischen (i) den Antennen 1410, 1414, 1424, 1428 und (ii) den Antennen 1438, 1440 übertragen. Als ein Beispiel können die Antennen 1410, 1424 mit einer z-Achse in Zusammenhang stehen, während die Antennen 1414, 1428 jeweils mit x- und y-Achsen in Zusammenhang stehen können. Die Antennen 1438, 1440 können zum Beispiel Schlitzantennen sein, die mit x- und y-Achsen in Zusammenhang stehen. Die 3-Achsen-LF-Antenne 1430 kann mit den LF-Antennen an dem entsprechenden Fahrzeug kommunizieren, wie es vorstehend beschrieben ist. Die LF-Antennen können zum Aufwecken von Abwärtsstreckenzwecken bzw. -verwendungen verwendet werden. Die RF-Antennen können zur Authentisierung und Kommunikation verwendet werden.RF signals are transmitted between (i) antennas 1410,1414,1424,1428 and (ii) antennas 1438,1440. As an example, antennas 1410, 1424 may be associated with a z-axis, while antennas 1414, 1428 may be associated with x- and y-axes, respectively. The antennas 1438, 1440 may be, for example, slot antennas associated with x and y axes. The 3-axis LF antenna 1430 can communicate with the LF antennas on the corresponding vehicle as described above. The LF antennas can be used for wake-up downlink purposes. The RF antennas can be used for authentication and communication.

Die Antennen 1410, 1414 können zum Kommunizieren mit den Antennen 1438, 1440 verwendet werden, oder die Antennen 1424, 1428 können zum Kommunizieren mit den Antennen 1438, 1440 verwendet werden. Als Alternative können eine der Antennen 1410, 1424 und/oder eine der Antennen 1414, 1428 zum Kommunizieren mit den Antennen 1438, 1440 verwendet werden. Ein oder mehr der Antennen in der Schaltung 1400 können verwendet werden, während ein oder mehr der Antennen in der Schaltung 1401 verwendet werden. Durch Verwendung einer Monopol- (oder linear polarisierten) RF-Antenne und einer Dipol- (oder mehrachsig polarisierten) RF-Antenne, wie etwa einer zirkular polarisierten Antenne, wird die Anzahl von RF-Umschaltspuren zur Abfrage von 3 herunter auf 2 reduziert. Heuristische Messungen von RSSI auf Kontinuierliche-Welle-Tönen von Paketen können durchgeführt werden, während Umlaufzeiten und Phasenverzögerungen der Pakete gemessen werden. Dies kann über mehrere Frequenzen hinweg wiederholt werden.Antennas 1410,1414 can be used to communicate with antennas 1438,1440, or antennas 1424,1428 can be used to communicate with antennas 1438,1440. Alternatively, one of antennas 1410,1424 and/or one of antennas 1414,1428 can be used to communicate with antennas 1438,1440. One or more of the antennas in circuit 1400 may be used while one or more of the antennas in circuit 1401 are used. By using a monopole (or linearly polarized) RF antenna and a dipole (or multiaxially polarized) RF antenna, such as a circularly polarized antenna, the number of RF switching lanes for interrogation is reduced from 3 down to 2. Heuristic measurements of RSSI on continuous-wave tones of packets can be performed while measuring packet round-trip times and phase delays. This can be repeated over multiple frequencies.

15 zeigt einen Teil 1500 eines Schlüsselanhängers mit zwei linear polarisierten Schlitzantennen 1502, 1504, einer Metallverkleidung 1506 und einem Ersatz-/Reserveschlüssel 1508. Das Metall in einem Schlüsselanhänger kann Felder kurzschließen, die ansonsten sich entlang einer Längsdimension (oder Y-Dimension) des Schlüsselanhängers stabilisieren würden. Als Ergebnis hiervon kann es schwierig sein, einen effizienten Strahler mit Strukturen zu entwerfen, die ansonsten ordnungsgemäß arbeitende Antennen umfassen würden. Die Antenne 1502 ist eine hinsichtlich einer x-Achse linear polarisierte Schlitzantenne. Die Antenne 1504 ist eine hinsichtlich einer y-Achse linear polarisierte Schlitzantenne. Die Metallverkleidung 1506 kann eine gegossene dekorative Verkleidung sein. Der Schlüsselanhänger kann auch eine LF-Spulenantenne 1510, einen (nicht gezeigten) Prozessor, eine Batterie 1512 und eine Metallplatte (oder eine leitfähige Schicht) 1514 umfassen. Ein RF-Signal wird an die Metallplatte 1514 zugeführt, und die Öffnungen der Schlitzantennen 1502, 1504 strahlen elektromagnetische Wellen ab. 15 Figure 15 shows a portion 1500 of a key fob with two linearly polarized slot antennas 1502, 1504, a metal shroud 1506, and a spare/spare key 1508. The metal in a key fob can short out fields that would otherwise stabilize along a longitudinal (or Y) dimension of the key fob would. As a result, it can be difficult to design an efficient radiator with structures that would otherwise include properly working antennas. The antenna 1502 is a slot antenna linearly polarized with respect to an x-axis. The antenna 1504 is a y-axis linearly polarized slot antenna. The metal panel 1506 may be a cast decorative panel. The key fob may also include an LF coil antenna 1510, a processor (not shown), a battery 1512, and a metal plate (or conductive layer) 1514. An RF signal is supplied to the metal plate 1514, and the openings of the slot antennas 1502, 1504 radiate electromagnetic waves.

16 zeigt einen Teil 1600 des Schlüsselanhängers von 15 ohne die Metallverkleidung 1506 und den Ersatz-/Reserveschlüssel 1508. Der Teil 1600 umfasst die hinsichtlich einer x-Achse linear polarisierte Schlitzantenne 1502 und die hinsichtlich einer y-Achse linear polarisierte Schlitzantenne 1504. Ein Beseitigen der Metallverkleidung 1506 und des Ersatzschlüssels 1508 unterstützt bzw. fördert eine Ausstrahlung von den Schlitzantennen 1502, 1504. Obgleich diese Ausgestaltung so konfiguriert ist, dass sie mit nahegelegenem Metall arbeitet, wie etwa der Metallverkleidung und dem Ersatzschlüssel, sind die Diagramme von 17 und 18 gezeigt, die gegenüber den Diagrammen verdreht bzw. verzerrt sind, wenn die Metallverkleidung und der Ersatz-/ Reserveschlüssel umfasst sind. 17 zeigt ein Polarkoordinatendiagramm von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit der hinsichtlich einer x-Achse linear polarisierten Schlitzantenne 1502 des Teils 1600 des Schlüsselanhängers von 16. 18 zeigt ein beispielhaftes Polarkoordinatendiagramm von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit der hinsichtlich einer y-Achse linear polarisierten Schlitzantenne 1504 des Teils 1600 des Schlüsselanhängers von 16. 19 zeigt ein Diagramm von Rückflussdämpfung bzw. Reflexionsdämpfung (in Dezibel (dB)) gegenüber Frequenz für die linear polarisierten Schlitzantennen 1502, 1504 von 16, wobei die Kurve S1,1 reflektive Leistung bzw. Reflexionsleistung/-verlust für den ersten Port oder die erste Antenne 1502 einer ersten Funkeinheit (oder eines ersten Senders) ist und S2,2 reflektive Leistung bzw. Reflexionsleistung für den zweiten Port oder die zweite Antenne 1504 einer zweiten Funkeinheit (oder eines zweiten Senders) ist. Die Struktur eines Schlüsselanhängers kann so bereitgestellt sein, dass sie S1,1- oder S2,2-Diagramme bereitstellt, wobei die „Senke“ oder die minimale Rückflussdämpfung für die S1,1- und S2,2-Kurven bei einer gleichen Frequenz oder innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von-/zueinander liegt, um eine verbesserte Leistungsfähigkeit bereitzustellen. 16 1600 shows part 1600 of the key fob of FIG 15 without the metal shroud 1506 and spare/spare key 1508. Part 1600 includes slot antenna 1502 linearly polarized with respect to an x-axis and slot antenna 1504 linearly polarized with respect to a y-axis. encourages radiation from the slot antennas 1502, 1504. Although this embodiment is configured to work with nearby metal, such as the metal trim and spare key, the diagrams of FIG 17 and 18 shown skewed from the diagrams when the metal shroud and spare/spare key are included. 17 FIG. 14 shows a polar coordinate diagram of radiated power associated with the slot antenna 1502 linearly polarized with respect to an x-axis of the part 1600 of the key fob of FIG 16 . 18 14 shows an exemplary polar coordinate plot of radiated power associated with the y-axis linearly polarized slot antenna 1504 of the key fob portion 1600 of FIG 16 . 19 indicates FIG. 14 shows a plot of return loss (in decibels (dB)) versus frequency for the linearly polarized slot antennas 1502, 1504 of FIG 16 , where the curve S1,1 is reflective power for the first port or antenna 1502 of a first radio unit (or a first transmitter) and S2,2 is reflective power for the second port or second antenna 1504 of a second radio unit (or a second transmitter). The structure of a key fob can be provided to provide S1,1 or S2,2 plots, where the "dip" or minimum return loss for the S1,1 and S2,2 plots is at an equal frequency or within a predetermined range from/to each other to provide improved performance.

Rückflussdämpfung ist eine Art zum Messen, wie gut eine Antenne eine elektrische Spannung an Anschlüssen der Antenne in ein elektrisches Feld im Raum umwandelt, oder wie gut die Antenne das elektrische Feld im Raum in eine elektrische Spannung an den Anschlüssen umwandelt. Rückflussdämpfung ist eine Dezibel-Maß dafür, wieviel Leistung an den Anschlüssen reflektiert wird. Zum Beispiel, wenn die Rückflussdämpfung 0 dB ist, wird die gesamte Leistung reflektiert, und wird keine Leistung an die Anschlüsse übermittelt. Als ein weiteres Beispiel bedeutet eine Rückflussdämpfung von - 10 dB, dass ungefähr 10% der Leistung reflektiert wird und 90% der Leistung übermittelt wird. Wenn ein Rückflussdämpfungsdiagramm eine Kurve umfasst, die bei einer Betriebsfrequenz auf einen vernünftigen bzw. akzeptablen Pegel (z.B. -6 dB) absinkt, arbeitet die entsprechende Antenne gut. Wenn die Rückflussdämpfung auf -10 dB absinkt, wird die Antenne dann als eine gut arbeitende Antenne betrachtet. Eine Rückflussdämpfung wird als ein S-Parameter gemessen. S1,1 ist die Rückflussdämpfung von Port 1. S2,2 ist die Rückflussdämpfung von Port 2.Return loss is a way of measuring how well an antenna converts an electrical voltage at terminals of the antenna into an electric field in space, or how well the antenna converts the electric field in space into an electrical voltage at the terminals. Return loss is a decibel measure of how much power is reflected at the ports. For example, if the return loss is 0 dB, all power is reflected and no power is transmitted to the ports. As another example, a return loss of -10 dB means that approximately 10% of the power is reflected and 90% of the power is transmitted. If a return loss plot includes a curve that drops to a reasonable or acceptable level (e.g. -6 dB) at an operating frequency, the corresponding antenna is performing well. If the return loss drops to -10 dB, then the antenna is considered a good working antenna. Return loss is measured as an S-parameter. S1,1 is the return loss of port 1. S2,2 is the return loss of port 2.

20 zeigt einen Teil 2000 des Schlüsselanhängers von 15 ohne die Metallverkleidung 1506 und mit dem Ersatz-/Reserveschlüssel 1508. 21 zeigt ein Polarkoordinatendiagramm von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit der hinsichtlich einer x-Achse linear polarisierten Schlitzantenne 1502 des Teils 2000 des Schlüsselanhängers von 20. 22 zeigt ein Polarkoordinatendiagramm von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit der hinsichtlich einer y-Achse linear polarisierten Schlitzantenne 1504 des Teils 2000 des Schlüsselanhängers von 20. Ein Hinzufügen des Ersatzschlüssels kann die y-Polarisation negativ beeinflussen, aber ist für einen Betrieb akzeptabel. 23 zeigt ein Diagramm von Rückflussdämpfung gegenüber Frequenz für die linear polarisierten Schlitzantennen 1502, 1504 von 20, wobei S1,1 für die Antenne 1502 steht und S2,2 für die Antenne 1504 steht. 20 shows part 2000 of the key fob from 15 without the metal cover 1506 and with the spare/spare key 1508. 21 FIG. 14 shows a polar coordinate diagram of radiated power associated with the slot antenna 1502 linearly polarized with respect to an x-axis of the part 2000 of the key fob of FIG 20 . 22 FIG. 14 shows a polar coordinate diagram of radiated power associated with the y-axis linearly polarized slot antenna 1504 of the key fob portion 2000 of FIG 20 . Adding the spare key can negatively affect the y-polarization, but is acceptable for operation. 23 FIG. 12 shows a plot of return loss versus frequency for the linearly polarized slot antennas 1502, 1504 of FIG 20 , where S1,1 stands for antenna 1502 and S2,2 stands for antenna 1504.

24 zeigt einen Teil 2400 des Schlüsselanhängers von 15 mit einem Teil der Metallverkleidung 2402 und dem Ersatz-/Reserveschlüssel 1508. Ein Hinzufügen der Metallverkleidung 2402 nahe des Ersatzschlüssels 1508 kann einen Betrieb negativ beeinflussen, wie es durch die Diagramme und Kurven von 25 bis 27 gezeigt ist. 25 zeigt ein Polarkoordinatendiagramm von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit der hinsichtlich einer x-Achse linear polarisierten Schlitzantenne 1502 des Teils 2400 des Schlüsselanhängers von 24. 26 zeigt ein Polarkoordinatendiagramm von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit der hinsichtlich einer y-Achse linear polarisierten Schlitzantenne 1504 des Teils des Schlüsselanhängers von 24. 27 zeigt ein Diagramm von Rückflussdämpfung gegenüber Frequenz für die linear polarisierten Schlitzantennen von 24, wobei S1,1 für die Antenne 1502 steht und S2,2 für die Antenne 1504 steht. 19, 23 und 27 zeigen, dass die Antennen in dem Frequenzbereich von Interesse (z.B. 2,4-2,8 GHz) angemessen gut arbeiten. 24 shows a part 2400 of the key fob of FIG 15 with a portion of the metal shroud 2402 and the spare/spare key 1508. Adding the metal shroud 2402 near the spare key 1508 can adversely affect operation as illustrated by the graphs and curves of FIG 25 until 27 is shown. 25 FIG. 12 shows a polar coordinate diagram of radiated power associated with the slot antenna 1502 linearly polarized with respect to an x-axis of the part 2400 of the key fob of FIG 24 . 26 FIG. 14 shows a polar coordinate diagram of radiated power associated with the y-axis linearly polarized slot antenna 1504 of the key fob portion of FIG 24 . 27 FIG. 12 shows a plot of return loss versus frequency for the linearly polarized slot antennas of FIG 24 , where S1,1 stands for antenna 1502 and S2,2 stands for antenna 1504. 19 , 23 and 27 show that the antennas work reasonably well in the frequency range of interest (e.g. 2.4-2.8 GHz).

Bezugnehmend auf das Teil 1500 von 15, bei dem die volle Metallverkleidung 1506 vorhanden ist, wird der Betrieb der Antennen zusätzlich negativ beeinflusst, wie es in Figuren, Diagrammen und Kurven von 28 bis 30 gezeigt ist. 28 zeigt ein Polarkoordinatendiagramm von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit der hinsichtlich einer x-Achse linear polarisierten Schlitzantenne 1502 des Teils 1500. 29 zeigt ein Polarkoordinatendiagramm von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit der hinsichtlich einer y-Achse linear polarisierten Schlitzantenne 1504 des Teils 1500. 30 zeigt ein Diagramm von Rückflussdämpfung gegenüber Frequenz für die linear polarisierten Antennen 1502, 1504, wobei S1,1 für die Antenne 1502 steht und S2,2 für die Antenne 1504 steht.Referring to part 1500 of 15 , in which the full metal cladding 1506 is present, the operation of the antennas is additionally adversely affected, as shown in the figures, diagrams and curves of FIG 28 until 30 is shown. 28 Figure 12 shows a polar coordinate diagram of radiated power associated with the x-axis linearly polarized slot antenna 1502 of part 1500. 29 Figure 12 shows a polar coordinate diagram of radiated power associated with the y-axis linearly polarized slot antenna 1504 of part 1500. 30 FIG. 14 is a plot of return loss versus frequency for linearly polarized antennas 1502, 1504, where S1,1 represents antenna 1502 and S2,2 represents antenna 1504. FIG.

Die hinsichtlich einer y-Achse linear polarisierten Schlitzantennen 1502, 1504 sind offene Schlitzantennen, da jede der Antennen 1502, 1504 ein offenes Ende aufweist. 31 zeigt einen Teil 3100 eines Schlüsselanhängers mit einer offenen linear polarisierten Schlitzantenne 3102, einer geschlossenen linear polarisierten Schlitzantenne 3104, einer Metallverkleidung 3106 und einem Ersatz-/Reserveschlüssel 3108. 32 zeigt ein Polarkoordinatendiagramm von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit der hinsichtlich einer x-Achse linear polarisierten Schlitzantenne 3102 des Teils 3100. 33 zeigt ein Polarkoordinatendiagramm von Strahlungsleistung in Zusammenhang mit der hinsichtlich einer y-Achse linear polarisierten Schlitzantenne 3104 des Teils 3100. 34 zeigt ein Diagramm von Rückflussdämpfung gegenüber Frequenz für die linear polarisierten Schlitzantennen 3102, 3104 von 31. 34 zeigt, dass die an Port S2,2 gemessene Antenne schlecht arbeitet.The y-axis linearly polarized slot antennas 1502, 1504 are open slot antennas since each of the antennas 1502, 1504 has an open end. 31 Figure 12 shows a portion 3100 of a key fob with an open linearly polarized slot antenna 3102, a closed linearly polarized slot antenna 3104, a metal shroud 3106, and a spare/spare key 3108. 32 Figure 12 shows a polar coordinate diagram of radiated power associated with slot antenna 3102 linearly polarized with respect to an x-axis of part 3100. 33 Fig. 12 shows a polar coordinate diagram of radiant power in relation to that linearly polarized with respect to a y-axis Part 3100 slot antenna 3104. 34 12 shows a plot of return loss versus frequency for the linearly polarized slot antennas 3102, 3104 of FIG 31 . 34 shows that the antenna measured at port S2,2 is working poorly.

Wenn eine tragbare Zugangsvorrichtung mehrere orthogonale Antennen aufweist, wie es vorstehend beschrieben ist, stellt eine Beseitigung bzw. Entfernung einer dekorativen Metallverkleidung eine verbesserte Umlaufzeit-Leistungsfähigkeit bereit, je größer die tragbare Zugangsvorrichtung im Vergleich zu einem entsprechenden physikalischen Metallschlüssel ist und je größer die tragbare Zugangsvorrichtung im Vergleich zu einer Handfläche einer Hand ist. Eine verbesserte Umlaufzeit-Leistungsfähigkeit verbessert eine Genauigkeit von Distanzbestimmungen.When a portable entry device has multiple orthogonal antennas as described above, elimination of decorative metal trim provides improved round-trip time performance the larger the portable entry device is compared to a corresponding physical metal key and the larger the portable entry device compared to a palm of a hand. Improved round trip time performance improves accuracy of distance determinations.

Die hierin offenbarten Systeme können unter Verwendung von zahlreichen Verfahren bzw. Methoden betrieben werden, die hierin beschrieben sind. Ein paar beispielhafte Verfahren bzw. Methoden zum Bestimmen, welche Antennenkombination zu verwenden ist, sind in 35 und 36 veranschaulicht. 35 und 36 veranschaulichen Verfahren bzw. Methoden zum Bestimmen, welche Antennenkombination zum Austauschen von Paketen zwischen RF-Antennenmodulen (oder RF-Schaltungen) eines Fahrzeugs und einer tragbaren Zugangsvorrichtung für Umlauf-Flugzeit-Messungen zu verwenden ist. 35 und 37 stellen das Verfahren aus Sicht des Initiators bzw. der einleitenden Vorrichtung der Umlauf-Flugzeit-Messungen dar. Bei einem Ausführungsbeispiel ist dies das Fahrzeug. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist dies die tragbare Zugangsvorrichtung. Der Reflektor/Responder bzw. die reflektierende/antwortende Vorrichtung würde die offensichtlichen Schritte durchführen, die Initiator-Schritten in dem Prozess entsprechen. Umlauf-Flugzeit-Messungen können verwendet werden, um Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriffe zu verhindern, wie es nachstehend weitergehend beschrieben ist. 35 veranschaulicht einen Ansatz zur Umschaltung von Antennen zwischen Paketen. 36 veranschaulicht einen Ansatz zur Umschaltung von Antennen während einer Übertragung von Paketen und/oder Kontinuierliche-Welle-(CW-)Tönen.The systems disclosed herein may be operated using numerous methods described herein. A few example methods for determining which antenna combination to use are given in 35 and 36 illustrated. 35 and 36 illustrate methods for determining which antenna combination to use to exchange packets between RF antenna modules (or RF circuitry) of a vehicle and a portable access device for round-trip time-of-flight measurements. 35 and 37 Figure 12 illustrates the process from the point of view of the initiator or initiating device of the orbital time-of-flight measurements. In one embodiment, this is the vehicle. In another embodiment, this is the portable access device. The reflector/responder or reflective/responsive device would perform the obvious steps that correspond to initiator steps in the process. Round-trip time-of-flight measurements can be used to prevent range extender-type relay station attacks, as further described below. 35 illustrates an approach to switching antennas between packets. 36 FIG. 11 illustrates an approach for switching antennas during transmission of packets and/or continuous wave (CW) tones.

Obgleich die folgenden Betriebsvorgänge hauptsächlich unter Bezugnahme auf die Implementierungen von 2-6, 11 und 14 beschrieben sind, können die Betriebsvorgänge einfach modifiziert werden, um für andere Implementierungen der vorliegenden Offenbarung zuzutreffen. Die Betriebsvorgänge können iterativ durchgeführt werden.Although the following operations mainly refer to the implementations of 2-6 , 11 and 14 are described, the operations may be easily modified to apply to other implementations of the present disclosure. The operations can be performed iteratively.

Das Verfahren kann bei 3500 beginnen. Die folgenden Betriebsvorgänge können generell durch das Steuermodul 402 in einer tragbaren Zugangsvorrichtung 400 und durch sich an dem Fahrzeug befindliche Module, zum Beispiel durch das Zugangsmodul 210, das PEPS-Modul 211 und/oder das PAK-Modul 212 von 4, gleichzeitig durchgeführt werden. Es kann viele Arten geben, wie die Frequenzen und Antennenkombinationen, die probiert werden, ausgewählt werden können, um dann die besten Frequenzen (oder Kanäle) und Antennenachsen zu identifizieren bzw. zu ermitteln/erkennen. Optional ver-/ aushandeln die Module bei 3501 die anfänglichen Frequenzen (oder Kanäle) und Antennenkombinationen zur Verwendung für die Frequenz- und Antennensondierung. Dieser Schritt kann auf einer apriorischen Vereinbarung beruhen, zwischen den Modulen basierend auf aposteriorischen Daten ver-/ ausgehandelt werden, und/oder durch ein Modul basierend auf aposteriorischen Daten angewiesen werden. Bei 3502 wird eine Frequenz (oder ein Kanal) ausgewählt, auf der (oder dem) ein erstes (oder nächstes) Paket zu übertragen ist.The procedure can start at 3500. The following operations may generally be performed by the control module 402 in a portable entry device 400 and by on-vehicle modules, such as the entry module 210, the PEPS module 211, and/or the PAK module 212 of FIG 4 , to be carried out simultaneously. There can be many ways in which the frequencies and antenna combinations to be tried can be selected, and then to identify the best frequencies (or channels) and antenna axes. Optionally, at 3501, the modules negotiate the initial frequencies (or channels) and antenna combinations to be used for frequency and antenna probing. This step may be based on an a priori agreement, negotiated between the modules based on a posteriori data, and/or instructed by a module based on a posteriori data. At 3502, a frequency (or channel) is selected on which (or) a first (or next) packet is to be transmitted.

Bei 3504 wird ein Antennenpaar ausgewählt, an dem das Paket zu übertragen und zu empfangen ist. Wie etwa zwei der Antennen der RF-Schaltungen des Fahrzeugs von 11. Bei 3506 wird das Paket von einer ersten (oder Sende-) Antenne auf der ausgewählten Frequenz an eine tragbare Zugangsvorrichtung übertragen. Die tragbare Zugangsvorrichtung misst den RSSI der Übertragung und überträgt das Paket und einen ersten RSSI zurück an die zweite (oder Empfangs-) Antenne des ausgewählten Antennenpaars.At 3504, an antenna pair is selected on which to transmit and receive the packet. Such as two of the antennas of the vehicle's RF circuits from 11 . At 3506, the packet is transmitted from a first (or transmit) antenna to a portable access device on the selected frequency. The portable access device measures the RSSI of the transmission and retransmits the packet and a first RSSI to the second (or receiving) antenna of the selected antenna pair.

Bei 3508 empfängt die zweite Antenne das Paket und/oder eine Antwort auf die Übertragung des Pakets und den ersten RSSI. Bei 3512 wird ein zweiter RSSI für die zweite Übertragung des Pakets gemessen. Bei 3514 werden der erste RSSI und der zweite RSSI in einem Speicher in Zusammenhang mit dem Paket, der ausgewählten Frequenz und dem ausgewählten Antennenpaar gespeichert.At 3508, the second antenna receives the packet and/or a response to transmission of the packet and the first RSSI. At 3512, a second RSSI is measured for the second transmission of the packet. At 3514, the first RSSI and the second RSSI are stored in memory associated with the packet, the selected frequency, and the selected antenna pair.

Bei 3516 wird, wenn ein weiteres Antennenpaar auszuwählen ist, Betriebsvorgang 3504 durchgeführt, und wird ansonsten Betriebsvorgang 3518 durchgeführt. Dies ermöglicht, dass jede Antennenpaarpermutation für jede ausgewählte Frequenz zyklisch durchgegangen wird. Die Antennenpaarpermutationen können in einer pseudozufälligen und/oder vordefinierten Reihenfolge zyklisch durchgegangen werden.At 3516, if another antenna pair is to be selected, operation 3504 is performed, and otherwise operation 3518 is performed. This allows each antenna pair permutation to be cycled through for each selected frequency. The antenna pair permutations may be cycled through in a pseudo-random and/or predefined order.

Bei 3518 wird, wenn eine weitere Frequenz (oder ein weiterer Kanal) auszuwählen ist, Betriebsvorgang 3502 durchgeführt, und wird anonsten Betriebsvorgang 3520 durchgeführt. Dies ermöglicht, dass jede Frequenz (oder jeder Kanal) zyklisch durchgegangen wird. Dies ermöglicht, dass die RSSIs von jeder der Frequenzen (oder jedem der Kanäle) bestimmt werden. Ein schneller Mehrwegeausbreitungsschwund kann bewirken, dass einige Frequenzen niedrigere Leistungspegel (oder RSSI-Werte) haben. Als ein Beispiel können die Frequenzen von 37 BLE-Datenkanälen in einer pseudozufälligen und/oder vordefinierten Reihenfolge zyklisch durchgegangen werden, um die beste Frequenz und/oder den besten Kanal und das beste Antennenpaar zur Übertragung von weiteren Paketen zu bestimmen.At 3518, if another frequency (or channel) is to be selected, operation 3502 is performed, and operation 3520 is otherwise performed. This allows each frequency (or channel) to be cycled through. This allows the RSSIs of each of the frequencies (or each of the channels) to be determined. Fast multipath fading can cause some frequencies to have lower power levels (or RSSI values). As an example, the frequencies of 37 BLE data channels may be cycled in a pseudo-random and/or predefined order to determine the best frequency and/or channel and antenna pair for transmission of further packets.

Optional kann der Algorithmus bei 3519, nach einem zyklischen Durchgehen eines vorbestimmten, ausge-/verhandelten und/oder vereinbarten Satzes der Frequenzen und der Antennenachsenpaare, aufweisen, dass die Knoten (Steuermodule) optional Antennen- und/oder Kanal-RSSI-Ergebnisse austauschen. Aufgrund von RF-Kanal-Reziprozität können die Module eine Heuristik verwenden, die die durch die Module verwendeten Antennenachsen auswählt, ohne dass Antenne-RSSI-Messungen, die durch die Module durchgeführt werden, geteilt werden. Aufgrund von RF-Kanal-Reziprozität können die Module eine Heuristik verwenden, um die Kanäle (Frequenzen) ohne Ergebnisse von den anderen Kanälen auszuwählen, aber können die Module einen Algorithmus verwenden, der die Kanäle basierend auf Ergebnissen von dem Kanal auswählt. In diesem Fall sind der Algorithmus und das System unempfindlicher gegenüber Interferenz von anderen nahegelegenen Sendern.Optionally, at 3519, after cycling through a predetermined, negotiated, and/or agreed upon set of the frequencies and the antenna axis pairs, the algorithm may include the nodes (control modules) optionally exchanging antenna and/or channel RSSI results. Due to RF channel reciprocity, the modules can use a heuristic that selects the antenna axes used by the modules without sharing antenna RSSI measurements performed by the modules. Due to RF channel reciprocity, the modules can use a heuristic to select the channels (frequencies) without results from the other channels, but the modules can use an algorithm that selects the channels based on results from the channel. In this case the algorithm and system are less sensitive to interference from other nearby transmitters.

Bei 3520 werden, nach einem zyklischen Durchgehen einer vorbestimmten Anzahl der Frequenzen und der Antennenpaare, die Antennenachsenkombination und/oder die Frequenzen (Kanäle) mit den besten RSSIs zur Übertragung von verbleibenden Paketen ausgewählt. Am besten sind dabei die Antennenachsenkombinationen mit dem höchsten RSSI. Für Frequenzen (oder Kanäle) sind dabei diejenigen am besten, die keine niedrigen RSSIs haben und/oder keine hohen RSSIs haben. Bei 3522 kann ein Identifikator bzw. Bezeichner des ausgewählten Antennenpaars und/oder der ausgewählten Frequenzen (Kanäle) verschlüsselt werden. Bei 3524 können das ausgewählte Antennenachsenpaar und/oder die ausgewählten Frequenzen (Kanäle), die verschlüsselt sind, an den anderen Knoten übertragen werden. Bei 3526 werden unter Verwendung der ausgewählten Frequenzen (Kanäle) und des ausgewählten Antennenpaars die Pakete übertragen und Antworten empfangen. Das Verfahren kann bei 3528 enden.At 3520, after cycling a predetermined number of the frequencies and the antenna pairs, the antenna axis combination and/or the frequencies (channels) with the best RSSIs are selected for transmission of remaining packets. The antenna axis combinations with the highest RSSI are best. The best frequencies (or channels) are those that do not have low RSSIs and/or do not have high RSSIs. At 3522, an identifier of the selected antenna pair and/or selected frequencies (channels) may be encrypted. At 3524, the selected antenna axis pair and/or frequencies (channels) that are scrambled may be transmitted to the other node. At 3526, using the selected frequencies (channels) and antenna pair, the packets are transmitted and responses are received. The method may end at 3528.

Obgleich die folgenden Betriebsvorgänge von 36 hauptsächlich unter Bezugnahme auf die Implementierungen von 2-6, 11 und 14 beschrieben sind, können die Betriebsvorgänge einfach modifiziert werden, um auf andere Implementierungen der vorliegenden Offenbarung zuzutreffen. Die Betriebsvorgänge können iterativ durchgeführt werden.Although the following operations of 36 mainly referring to the implementations of 2-6 , 11 and 14 are described, the operations may be easily modified to apply to other implementations of the present disclosure. The operations can be performed iteratively.

Das Verfahren kann bei 3700 beginnen. Die folgenden Betriebsvorgänge können generell durch das Steuermodul 402 in einer tragbaren Zugangsvorrichtung 400 und durch sich an dem Fahrzeug befindliche Module, zum Beispiel das PEPS-Modul 211 und/oder das PAK-Modul 212 von 4, gleichzeitig durchgeführt werden. Mehrere unterschiedliche Techniken können verwendet werden, um die Frequenzen und Antennenkombinationen auszuwählen, die probiert werden, um dann die besten Frequenzen (oder Kanäle) und Antennenachsen zu identifizieren bzw. zu ermitteln/erkennen. Optional aus-/verhandeln die Module bei 3701 die anfänglichen Frequenzen (oder den anfänglichen Kanal) und Antennenkombinationen zur Verwendung für die Frequenz- und Antennensondierung. Dieser Schritt kann auf einer apriorischen Vereinbarung beruhen oder zwischen den Modulen basierend auf aposteriorischen Daten aus-/ verhandelt werden oder durch ein Modul basierend auf aposteriorischen Daten angewiesen werden. Bei 3702 wird eine Frequenz (oder ein Kanal) ausgewählt, auf der (oder dem) ein erstes (oder nächstes) Paket zu übertragen ist.The procedure can start at 3700. The following operations can generally be performed by the control module 402 in a portable entry device 400 and by on-vehicle modules, for example the PEPS module 211 and/or the PAK module 212 of FIG 4 , to be carried out simultaneously. Several different techniques can be used to select the frequencies and antenna combinations to try and then identify the best frequencies (or channels) and antenna axes. Optionally, at 3701, the modules negotiate the initial frequencies (or initial channel) and antenna combinations to use for frequency and antenna probing. This step can be based on an a priori agreement or negotiated between the modules based on a posteriori data or instructed by a module based on a posteriori data. At 3702, a frequency (or channel) is selected on which (or) a first (or next) packet is to be transmitted.

Bei 3704 wird ein Antennenpaar ausgewählt, an dem das Paket zu übertragen und zu empfangen ist. Wie etwa zwei der Antennen der RF-Schaltungen des Fahrzeugs von 11. Bei 3706 wird das Paket von einer ersten (oder Sende-) Antenne auf der ausgewählten Frequenz an eine tragbare Zugangsvorrichtung übertragen. Das Fahrzeug schaltet zwischen einem ausge-/verhandelten Satz von Antennenachsen mit Verweil-/Haltezeiten während des CW-Tonabschnitts des Pakets um. Die tragbare Zugangsvorrichtung schaltet zwischen einem ausge-/verhandelten Satz von Antennenachsen mit Verweil-/Haltezeiten innerhalb jeder von „Umschaltung und Verweil-/Haltezeiten“ einer Fahrzeugantennenachse für Perioden innerhalb des CW-Tons um, misst die RSSIs einer Sende- und Empfangsantennenachsenpermutation während des Empfangs, und überträgt das Paket und einen ersten Satz von gemessenen RSSIs zurück an das Fahrzeug und schaltet dann zwischen einem ausge-/ verhandelten Satz von Antennenachsen mit Verweil-/Haltezeiten während des CW-Tonabschnitts des Pakets ein ausgewähltes Antennenpaar um.At 3704, an antenna pair is selected on which to transmit and receive the packet. Such as two of the antennas of the vehicle's RF circuits from 11 . At 3706, the packet is transmitted from a first (or transmit) antenna to a portable access device on the selected frequency. The vehicle switches between a negotiated set of antenna axes with dwell/hold times during the CW audio portion of the packet. The portable access device switches between a negotiated set of antenna axes with dwell/hold times within each of "Switching and dwell/hold times" of a vehicle antenna axis for periods within the CW tone, measures the RSSIs of a transmit and receive antenna axis permutation during the Receive, and transmits the packet and a first set of measured RSSIs back to the vehicle, and then switches a selected pair of antennas between a negotiated set of antenna axes with dwell/hold times during the CW audio portion of the packet.

Bei 3708 empfängt das Fahrzeug das Paket und/oder eine Antwort auf die Übertragung des Pakets und den ersten Satz von RSSIs. Bei 3712 wird ein zweiter RSSI für die zweite Übertragung des Pakets gemessen. Bei 3714 werden der erste RSSI und der zweite RSSI in einem Speicher in Zusammenhang mit dem Paket, der ausgewählten Frequenz und dem ausgewählten Antennenpaar gespeichert.At 3708, the vehicle receives the packet and/or a response to transmission of the packet and the first set of RSSIs. At 3712, a second RSSI is measured for the second transmission of the packet. At 3714, the first RSSI and the second RSSI are stored in memory associated with the packet, the selected frequency, and the selected antenna pair.

Bei 3716 wird, wenn ein weiteres Paket zu übertragen ist, Betriebsvorgang 3718 durchgeführt, und kann ansonsten Betriebsvorgang 3726 durchgeführt werden. Bei 3718 wird, wenn ein weiteres Antennenpaar auszuwählen ist, Betriebsvorgang 3720 durchgeführt, und wird ansonsten Betriebsvorgang 3724 durchgeführt. Dies ermöglicht, dass jede Antennenpaarpermutation für jede ausgewählte Frequenz zyklisch durchgegangen wird. Die Antennenpaarpermutationen können in einer pseudozufälligen und/oder vordefinierten Reihenfolge zyklisch durchgegangen werden.At 3716, if there is another packet to transmit, operation 3718 is performed, and otherwise operation 3726 may be performed. At 3718, if another antenna pair is to be selected, operation 3720 is performed, and otherwise operation 3724 is performed. This allows each antenna pair permutation to be cycled through for each selected frequency. The antenna pair permutations may be cycled through in a pseudo-random and/or predefined order.

Bei 3720 wird eine erste Übertragung eines nächsten Pakets unter Verwendung der vorherigen Sendeantenne des vorher ausgewählten Antennenpaars gestartet.At 3720, a first transmission of a next packet is started using the previous transmit antenna of the previously selected antenna pair.

Bei 3722 erfolgt eine Umschaltung zwischen dem vorherigen Antennenpaar und einem nächsten ausgewählten Antennenpaar. Dies kann während eines CW-Tons des aktuell übertragenen Pakets oder während eines anderen Abschnitts des aktuell übertragenen Pakets erfolgen, so dass ein Rest des Pakets über die Sendeantenne des nächsten ausgewählten Antennenpaars übertragen wird. Betriebsvorgang 3708 kann anschließend an Betriebsvorgang 3722 durchgeführt werden.At 3722 a switch occurs between the previous antenna pair and a next selected antenna pair. This can be done during a CW tone of the packet currently being transmitted or during another portion of the packet currently being transmitted so that a remainder of the packet is transmitted over the transmit antenna of the next selected antenna pair. Operation 3708 may be performed subsequent to operation 3722.

Bei 3724 wird, wenn eine weitere Frequenz (oder ein weiterer Kanal) auszuwählen ist, Betriebsvorgang 3704 durchgeführt, und wird ansonsten Betriebsvorgang 3718 durchgeführt. Dies ermöglicht, dass jede Frequenz (oder jeder Kanal) zyklisch durchgegangen wird. Dies ermöglicht, dass die RSSIs von jeder der Frequenzen (oder jedem der Kanäle) bestimmt werden. Ein schneller Mehrwegeausbreitungsschwund kann bewirken, dass einige Frequenzen niedrigere Leistungspegel (oder RSSI-Werte) aufweisen. Als ein Beispiel können Frequenzen von 37 BLE-Datenkanälen in einer pseudozufälligen und/oder vordefinierten Reihenfolge zyklisch durchgegangen werden, um die beste Frequenz und/oder den besten Kanal und das beste Antennenpaar zur Übertragung weiterer Pakete zu bestimmen. Bei 3725 können Antennen- und RSSI-Ergebniswerte ausgetauscht werden, wie es vorstehend bei 3519 beschrieben ist.At 3724, if another frequency (or channel) is to be selected, operation 3704 is performed, and otherwise operation 3718 is performed. This allows each frequency (or channel) to be cycled through. This allows the RSSIs of each of the frequencies (or each of the channels) to be determined. Fast multipath fading can cause some frequencies to have lower power levels (or RSSI values). As an example, frequencies of 37 BLE data channels may be cycled through in a pseudo-random and/or predefined order to determine the best frequency and/or channel and antenna pair to transmit further packets. At 3725, antenna and RSSI result values may be exchanged as described at 3519 above.

Bei 3726 werden, nach einem zyklischen Durchgehen einer vorbestimmten Anzahl der Frequenzen und der Antennenpaare, die Antennenkombination und die Frequenz und/oder der Kanal mit den besten RSSIs zur Übertragung von verbleibenden Paketen ausgewählt.At 3726, after cycling a predetermined number of the frequencies and the antenna pairs, the antenna combination and the frequency and/or channel with the best RSSIs are selected for transmission of remaining packets.

Bei 3728 kann ein Identifikator bzw. Bezeichner des ausgewählten Antennenpaars verschlüsselt werden. Bei 3730 kann jedes verbleibende Paket einge-/verkapselt werden, um den verschlüsselten Identifikator bzw. Bezeichner zu umfassen, oder modifiziert werden, um den verschlüsselten Identifikator bzw. Bezeichner zu umfassen. Bei 3732 werden unter Verwendung der ausgewählten Frequenz, des ausgewählten Kanals und des ausgewählten Antennenpaars die einge-/verkapselten oder modifizierten Pakete übertragen und Antworten empfangen. Das Verfahren kann bei 3734 enden.At 3728, an identifier of the selected antenna pair may be encrypted. At 3730, each remaining packet may be encapsulated to include the encrypted identifier or modified to include the encrypted identifier. At 3732, the encapsulated or modified packets are transmitted and replies are received using the selected frequency, channel, and antenna pair. The method may end at 3734.

In den vorstehend beschriebenen Verfahren können die Pakete, die zum Bestimmen der besten Frequenz, des besten Kanals und des besten Antennenpaars übertragen werden, verworfen werden. Die verworfenen Pakete werden lediglich zum Messen der RSSI-Werte verwendet. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden/sind CW-Töne am Ende von Paketen aufgenommen, und erfolgt eine Antennenumschaltung während dieser Töne. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine vorbestimmte Zeitdauer (z.B. 4 µs) für jede Antennenpermutation zugewiesen, werden/sind CW-Töne an Enden von Paketen aufgenommen, und wird das Antennenpaar mit dem besten RSSI (oder den besten Leistungswerten) ausgewählt. Die ausgewählte Frequenz, der ausgewählte Kanal und/oder das ausgewählte Antennenpaar können geändert werden, wenn eine andere naheliegende Netzwerkvorrichtung Daten in einem gleichen Frequenzbereich überträgt und/oder empfängt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Muster, in dem Frequenzen während der Verfahren von 35 und 36 ausgewählt werden, vorbekannt und zwischen dem Zugangsmodul des Fahrzeugs und der tragbaren Zugangsvorrichtung geteilt bzw. gemeinsam benutzt.In the methods described above, the packets transmitted to determine the best frequency, channel and antenna pair can be discarded. The dropped packets are only used to measure the RSSI values. In another embodiment, CW tones are/are picked up at the end of packets and antenna switching occurs during these tones. In another embodiment, a predetermined amount of time (eg, 4 µs) is allocated for each antenna permutation, CW tones are/are picked up at the ends of packets, and the antenna pair with the best RSSI (or best performance values) is selected. The selected frequency, channel, and/or antenna pair may be changed if another nearby network device is transmitting and/or receiving data in a same frequency range. In one embodiment, the pattern in which frequencies during the processes of 35 and 36 are previously known and shared between the vehicle's entry module and the portable entry device.

Die Betriebsvorgänge 3526 und 3732 können durchgeführt werden, um eine tragbare Zugangsvorrichtung zu autorisieren, Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriffe durch die tragbare Zugangsvorrichtung zu detektieren, Zugang zu einem Innenraum eines Fahrzeugs bereitzustellen und/oder andere PEPS-System- und/oder PAK-System-Betriebsvorgänge durchzuführen. Als ein Beispiel können die Pakete übertragen werden, um die tragbare Zugangsvorrichtung zu autorisieren, und kann Zugang zu dem Innenraum des Fahrzeugs bereitgestellt werden, wenn die tragbare Zugangsvorrichtung und/oder ein entsprechender Benutzer als zum Zugang zu dem Fahrzeug autorisiert bestimmt wird. Dies kann ein Zulassen eines Betriebs des Fahrzeugs umfassen. Die Pakete können übertragen werden, um Flugzeit-Messungen durchzuführen, umfassend eine Zeit zum Übertragen der Pakete an die tragbare Zugangsvorrichtung und eine Zeit zum Antworten und Empfangen von entsprechenden Antworten von der tragbaren Zugangsvorrichtung. Basierend auf den gemessenen Flugzeitwerten kann das Zugangsmodul (z.B. das PEPS-Modul oder das PAK-Modul) des Fahrzeugs bestimmen, ob die tragbare Zugangsvorrichtung versucht, einen Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff durchzuführen. Wenn die tragbare Zugangsvorrichtung versucht, einen Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff durchzuführen, führt das Zugangsmodul ein oder mehr Gegenmaßnahmen durch, umfassend Verhindern von Zugang zu dem Innenraum des Fahrzeugs. Die Gegenmaßnahmen können ein Benachrichtigen eines Besitzers des Fahrzeugs über den Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff umfassen. Dies kann zum Beispiel über eine Textnachricht oder eine E-Mail erfolgen, die von dem Zugangsmodul an ein oder mehr Netzwerkvorrichtungen des Besitzers übertragen wird. Ein oder mehr Alarmsignale können erzeugt werden, und eine zentrale Überwachungsstation und/oder Behörden bzw. Stellen können über den Angriff benachrichtigt werden.Operations 3526 and 3732 may be performed to authorize a portable entry device, detect range extender-type relay station attacks by the portable entry device, provide access to an interior of a vehicle, and/or perform other PEPS system and/or PAK system operations . As an example, the packets can be transmitted to authorize the portable access device and can access the inside space of the vehicle if the portable entry device and/or a corresponding user is determined to be authorized to access the vehicle. This may include allowing operation of the vehicle. The packets may be transmitted to perform time-of-flight measurements, including a time to transmit the packets to the portable access device and a time to respond and receive corresponding responses from the portable access device. Based on the measured time-of-flight values, the vehicle's access module (eg, the PEPS module or the PAK module) may determine whether the portable access device is attempting to perform a range extender-type relay station attack. When the portable entry device attempts to perform a range extender-type relay station attack, the entry module performs one or more countermeasures including preventing access to the interior of the vehicle. The countermeasures may include notifying an owner of the vehicle of the range extender type relay station attack. This can be done, for example, via a text message or email transmitted from the access module to one or more of the owner's network devices. One or more alerts can be generated and a central monitoring station and/or government agencies can be notified of the attack.

37 zeigt ein Diagramm 3800 einer Flugzeit-Messung, das eine initiierende und messende Vorrichtung bzw. Initiations- und Messvorrichtung 3802 und eine reflektierende (oder antwortende) Vorrichtung bzw. eine Reflexions- (oder Antwort-) Vorrichtung 3804 umfasst. Die initiierende und messende Vorrichtung 3802 überträgt eine Funknachricht (z.B. ein Paket) an die reflektierende Vorrichtung 3804, die dann antwortet und die Funknachricht an die initiierende und messende Vorrichtung 3802 zurücksendet. Die Flugzeit bzw. Laufzeit (oder Gesamtzeit zum Übertragen und Empfangen dieser Signale) ist gleich einer Summe von (T2-T1), (T3-T2) und (T4-T3), wobei gilt: T2-T1 ist der Betrag bzw. die Menge von Zeit für die Funknachricht zur Ausbreitung von der initiierenden und messenden Vorrichtung 3802 an die reflektierende Vorrichtung 3804; T3-T2 ist der Betrag bzw. die Menge von Zeit für die reflektierende Vorrichtung 3804 zum Antworten; und T4-T3 ist der Betrag bzw. die Menge von Zeit für die Funknachricht zur Ausbreitung von der reflektierenden Vorrichtung 3804 an die initiierende und messende Vorrichtung 3802. Beispielhafte Durchschnittsflugzeit- und Distanzberechnungen können gemäß Gleichungen 1-4 durchgeführt werden, wobei sich die Distanz auf die Distanz zwischen der initiierenden und messenden Vorrichtung 3802 und der reflektierenden Vorrichtung 3804 bezieht. D u r c h s c h n i t t s f l u g z e i t = ( G e s a m t z e i t - A n t w o r t z e i t ) 2

Figure DE112020001498T5_0001
D u r c h s c h n i t t s f l u g z e i t = ( T 4 T 1 ) + ( T 3 T 2 ) 2
Figure DE112020001498T5_0002
D i s t a n z = ( R a t e ) ( Z e i t )
Figure DE112020001498T5_0003
D i s t a n z = ( c ) ( T 4 T 1 ) + ( T 3 T 2 ) 2
Figure DE112020001498T5_0004
37 FIG. 38 shows a diagram 3800 of a time-of-flight measurement comprising an initiating and measuring device 3802 and a reflecting (or responding) device 3804 . The initiating and measuring device 3802 transmits a radio message (eg, a packet) to the reflecting device 3804, which then responds and retransmits the radio message to the initiating and measuring device 3802. The flight time (or total time to transmit and receive these signals) is equal to a sum of (T 2 -T 1 ), (T 3 -T 2 ) and (T 4 -T 3 ), where: T 2 - T 1 is the amount of time for the radio message to propagate from the initiating and measuring device 3802 to the reflecting device 3804; T 3 -T 2 is the amount of time for reflective device 3804 to respond; and T 4 -T 3 is the amount of time for the radio message to propagate from the reflecting device 3804 to the initiating and measuring device 3802. Exemplary average flight time and distance calculations can be made according to Equations 1-4, where the Distance refers to the distance between the initiating and measuring device 3802 and the reflecting device 3804. D and right c H s c H n i t t s f l and G e.g e i t = ( G e s a m t e.g e i t - A n t w O right t e.g e i t ) 2
Figure DE112020001498T5_0001
D and right c H s c H n i t t s f l and G e.g e i t = ( T 4 T 1 ) + ( T 3 T 2 ) 2
Figure DE112020001498T5_0002
D i s t a n e.g = ( R a t e ) ( Z e i t )
Figure DE112020001498T5_0003
D i s t a n e.g = ( c ) ( T 4 T 1 ) + ( T 3 T 2 ) 2
Figure DE112020001498T5_0004

Wenn ein Zeitgeber zum Timen bzw. Stoppen der Antwortzeit T3-T2 verwendet wird, kann der Betrag von Zeitinformationen reduziert werden, um Feinabstimmungsinformationen anzupassen, die gemessen werden/sind und mit der Antwortzeit in Zusammenhang stehen. Die Zeit T3-T2 kann zurück an einen Initiator berichtet bzw. gemeldet werden, wenn der Initiator keine Kenntnis von diesem Zeitbetrag hat.If a timer is used to time the response time T 3 -T 2 , the amount of timing information can be reduced to accommodate fine-tuning information that is/is measured and is related to the response time. The time T 3 -T 2 can be reported back to an initiator if the initiator has no knowledge of this amount of time.

38 zeigt ein Beispiel einer BLE-Funkeinheit 3900 mit einem Superheterodynempfänger 3902 und einem Sender 3904. Die BLE-Funkeinheit 3900 kann zum Beispiel als einer der Sendeempfänger 222 von 3 verwendet werden und eines der RF-Antennenmodule 40 und der RF-Schaltungen 223 umfassen oder ein Teil von solchen sein. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die BLE-Funkeinheit 3900 als ein Sendeempfänger in einer tragbaren Zugangsvorrichtung verwendet, wie etwa der Sendeempfänger 410 der tragbaren Zugangsvorrichtung 400 von 6. Der Superheterodynempfänger 3902 verwendet ein Frequenzmischen zum Wandeln eines empfangenen Signals in/auf eine feste Zwischenfrequenz (IF: „Intermediate Frequency“). Der Superheterodynempfänger 3902 umfasst ein RF-(z.B. Bandpass-)Filter 3906, einen Schalter und Balun 3908, einen rauscharmen Verstärker bzw. Kleinsignalverstärker 3910, einen Abwärtswandler 3912, ein Bandpassfilter und einen Verstärker 3914, einen Analog-Digital-Wandler 3916, einen Demodulator 3918 und ein Korrelations- und Protokollmodul 3920. Der Sender 3904 umfasst ein Verarbeitungsmodul 3922, ein Protokollmodul 3924, einen Gaußsche-Frequenzumtastung-(GFSK-)Modulator 3926, einen Digital-Analog-Wandler und Tiefpassfilter 3928, einen Aufwärtswandler 3930 und einen Leistungsverstärker 3932. Ein oder mehr Kristalloszillatoren 3934 können ein oder mehr Taktsignale erzeugen, die an die Vorrichtungen 3914, 3916, 3918, 3920, 3922, 3924, 3936, 3938 und Phasenregelschleifen 3940, 3942 verteilt werden können. Als ein Beispiel können das Verarbeitungsmodul 3922 und das Korrelations- und Protokollmodul 3920 als ein einzelnes Modul oder als Teil von ein oder mehr der Module 204, 210, 211, 212 von 3 implementiert werden/sein. Durch die Module 3922 und 3920 durchgeführte Betriebsvorgänge können durch eines/jedes der Module 204, 210, 211, 212 von 3-4 implementiert werden. Ein oder mehr der Vorrichtungen 3906, 3908, 3910, 3912, 3914, 3916, 3918, 3920, 3924, 3926, 3928, 3930, 3932, 3934, 3936, 3938, 3940 und 3942 können als Teil der RF-Schaltungen 223 und/oder als Teil von ein oder mehr der Module 204, 210, 211, 212 implementiert werden/sein. 38 12 shows an example of a BLE radio 3900 having a superheterodyne receiver 3902 and a transmitter 3904. The BLE radio 3900 can be used, for example, as one of the transceivers 222 of FIG 3 are used and comprise or be part of one of the RF antenna modules 40 and the RF circuitry 223 . In another embodiment, BLE radio unit 3900 is used as a transceiver in a portable access device, such as transceiver 410 of portable access device 400 of FIG 6 . The 3902 superheterodyne receiver uses frequency mixing to convert a received signal to a fixed Intermediate Frequency (IF). Superheterodyne receiver 3902 includes RF (e.g. bandpass) filter 3906, switch and balun 3908, low noise amplifier 3910, downconverter 3912, bandpass filter and amplifier 3914, analog to digital converter 3916, demodulator 3918 and a correlation and protocol module 3920. The transmitter 3904 includes a processing module 3922, a protocol module 3924, a Gaussian Frequency Shift Keying (GFSK) modulator 3926, a digital to analog converter and low pass filter 3928, an upconverter 3930 and a power ver stronger 3932. One or more crystal oscillators 3934 can generate one or more clock signals that can be distributed to devices 3914, 3916, 3918, 3920, 3922, 3924, 3936, 3938 and phase locked loops 3940, 3942. As an example, the processing module 3922 and the correlation and logging module 3920 may be implemented as a single module or as part of one or more of the modules 204, 210, 211, 212 of 3 to be implemented. Operations performed by modules 3922 and 3920 may be performed by any one of modules 204, 210, 211, 212 of 3-4 to be implemented. One or more of devices 3906, 3908, 3910, 3912, 3914, 3916, 3918, 3920, 3924, 3926, 3928, 3930, 3932, 3934, 3936, 3938, 3940 and 3942 may be part of RF circuitry 223 and/or or implemented as part of one or more of the modules 204, 210, 211, 212.

Das Bandpassfilter 3906 kann mit einer linear polarisierten Antenne und/oder einer zirkular polarisierten Antenne (bezeichnet mit 3907) verbunden sein. Der Abwärtswandler 3912 wandelt empfangene Signale von einer RF-Frequenz herunter auf eine IF-Frequenz basierend auf einem Signal von der Phasenregelschleife 3942. Der Aufwärtswandler 3930 wandelt IF-Signale herauf auf RF-Signale basierend auf einem Signal von der Phasenregelschleife 3940.Bandpass filter 3906 may be connected to a linearly polarized antenna and/or a circularly polarized antenna (designated 3907). Downconverter 3912 downconverts received signals from an RF frequency to an IF frequency based on a signal from phase locked loop 3942. Upconverter 3930 upconverts IF signals to RF signals based on a signal from phase locked loop 3940.

Der GFSK-Modulator 3926 und der Demodulator 3918 können Bits von Signalen gemäß GFSK-Protokollen modulieren und demodulieren. 39 zeigt ein beispielhaftes GFSK-Parameter-Definitionsdiagramm mit einem Diagramm einer Sendeträgerfrequenz Fc, das Nulldurchgangspunkte und -fehler veranschaulicht. Als ein Beispiel kann die Sendeträgerfrequenz Fc gleich ± 250 kHz oder ± 500 kHz mit einer Symbolzeit von 1 µs oder 0,5 µs und einem Nulldurchgangsfehler von 1/8-tel 1 µs (1 Mbps) oder 1/8-tel 0,5 µs (2 Mbps) sein.GFSK modulator 3926 and demodulator 3918 can modulate and demodulate bits of signals according to GFSK protocols. 39 shows an exemplary GFSK-parameter definition diagram showing a diagram of a transmission carrier frequency F c, the zero-crossing points and errors are illustrated. As an example, the transmit carrier frequency F c may be equal to ± 250 kHz or ± 500 kHz with a symbol time of 1 µs or 0.5 µs and a zero crossing error of 1/8th 1 µs (1 Mbps) or 1/8th 0, 5 µs (2 Mbps).

40 zeigt ein funktionales Blockschaltbild eines Systems 4100 zum Übertragen von BLE-Paketen. Ein beispielhaftes Format der BLE-Pakete 4101 ist gezeigt, das ein Präambel-, ein Zugangsadresse-, ein Protokolldateneinheit-(PDU-) und ein Zyklische-Redundanzprüfung-(CRC-)Bit-Feld umfasst. Dies ist ein Beispiel von Paketen, die durch das Korrelations- und Protokollmodul 3940 von 38 empfangen und/oder durch das Verarbeitungsmodul 3922 und/oder das Protokollmodul 3924 erzeugt werden können. 40 FIG. 4 shows a functional block diagram of a system 4100 for transmitting BLE packets. An example format of the BLE packets 4101 is shown, which includes a preamble, an access address, a protocol data unit (PDU), and a cyclic redundancy check (CRC) bit field. This is an example of packets processed by the Correlation and Logging Module 3940 from 38 received and/or generated by processing module 3922 and/or protocol module 3924.

Die Präambeln der Pakete sind AA oder 55, so dass das letzte Bit der Präambel verschieden von dem ersten Bit der Zugangsadresse ist. Die Zugangsadressen für die peripheren und zentralen Vorrichtungen 4102, 4104 sind gleich. Sensoren 4106 können zur Überwachung von Paketen verwendet werden. Für jedes Paket und jedes Verbindungsintervall sind die Zugangsadressen gleich. Die Zugangsadresse folgt BLE-Zugangsadresse-Regeln. Die Pakete innerhalb des gleichen Verbindungsintervalls liegen innerhalb des gleichen RF-Kanals. 41 zeigt beispielhafte Präambeln und Zugangsadressen für BLE-1M-Pakete und BLE-2M-Pakete. Die Präambeln sind A's und 5en (AA oder 55 bei 1 MBit/s, AAAA oder 5555 bei 2 MBit/s), so dass das letzte Bit der Präambel verschieden von dem ersten Bit der Zugangsadresse ist. Dies ist durch die Bits in den Kreisen 4200 veranschaulicht.The preambles of the packets are AA or 55, so the last bit of the preamble is different from the first bit of the port address. The access addresses for the peripheral and central devices 4102, 4104 are the same. Sensors 4106 can be used to monitor packets. The access addresses are the same for every packet and connection interval. The access address follows BLE access address rules. The packets within the same connection interval are within the same RF channel. 41 shows example preambles and access addresses for BLE-1M packets and BLE-2M packets. The preambles are A's and 5's (AA or 55 at 1 Mbit/s, AAAA or 5555 at 2 Mbit/s), so the last bit of the preamble is different from the first bit of the port address. This is illustrated by the bits in circles 4200.

Zugangsadressen zum Ankündigen von Kanalpaketen können 10001110100010011011111011010110b (0x8E89BED6) sein. Jede Link-Layer- bzw. Sicherungs-/Verbindungsschicht-Verbindung zwischen beliebigen zwei Vorrichtungen und jede periodische Ankündigung hat eine andere Zugangsadresse. Die Zugangsadressen können 32-Bit-Werte sein. Jedes Mal, wenn eine neue Zugangsadresse erforderlich ist, kann die Link-Layer- bzw. die Sicherungs-/Verbindungsschicht einen neuen Zufallswert erzeugen, der die folgenden Regeln erfüllt. Die Zugangsadresse ist keine Adresse für eine bestehende Link-Layer-Verbindung an der entsprechenden Netzwerkvorrichtung. Access addresses for advertising channel packets can be 10001110100010011011111011010110b (0x8E89BED6). Each link layer connection between any two devices and each periodic advertisement has a different gateway address. The access addresses can be 32-bit values. Each time a new access address is required, the link or data link layer can generate a new random value that satisfies the following rules. The access address is not an address for an existing link layer connection at the corresponding network device.

Die Zugangsadresse: ist keine Adresse für eine freigegebene bzw. aktivierte periodische Ankündigung; hat keine sechs aufeinanderfolgenden Nullen oder Einsen; ist keine Ankündigungskanalpaket-Zugangsadresse; ist keine Sequenz, die sich von einer Ankündigungskanalpaket-Zugangsadresse nur durch ein Bit unterscheidet; und umfasst keine vier gleichen Oktette. Die Zugangsadresse hat nicht mehr als 24 Übergänge bzw. Wechsel. Die Saat bzw. der Ausgangswert/Startwert für den Zufallszahlengenerator stammt von einer physikalischen Entropiequelle und hat zumindest 20 Bits Entropie. Wenn die Zufallszahl der Zugangsadresse nicht die vorgenannten Regeln erfüllt, werden neue Zufallszahlen erzeugt, bis die Regeln erfüllt sind. Für eine Implementierung, die auch eine BLE-codierte physikalische Schicht (PHY) unterstützt, kann die Zugangsadresse auch zumindest drei Einsen in den niederwertigsten 8 Bits haben und nicht mehr als elf Übergänge bzw. Wechsel in den niederwertigsten 16 Bits haben. In normalen BLE-Paketen verrät die Präambel das erste Bit der Zugangsadresse, und verraten dann die Zugangsregeln mitunter das nächste Bit der Zugangsadresse (z.B. nicht mehr als 6 aufeinanderfolgende 0en oder 1en). Dies kann Entfernungsmessungssicherheitsprobleme verursachen, da ein Angreifer die Bits vorhersagen kann, was durch die hierin offenbarten Implementierungen abgemildert oder beseitigt bzw. unterbunden wird.The gateway address: is not an address for an enabled periodic announcement; does not have six consecutive zeros or ones; is not an advertisement channel packet access address; is not a sequence that differs from an advertisement channel packet access address by only one bit; and does not include four equal octets. The access address has no more than 24 transitions or changes. The seed for the random number generator comes from a physical source of entropy and has at least 20 bits of entropy. If the random number of the gateway address does not satisfy the above rules, new random numbers are generated until the rules are satisfied. For an implementation that also supports a BLE encoded physical layer (PHY), the access address can also have at least three ones in the least significant 8 bits and no more than eleven transitions in the least significant 16 bits. In normal BLE packets, the preamble reveals the first bit of the access address, and then the access rules sometimes reveal the next bit of the access address (e.g. no more than 6 consecutive 0s or 1s). This can measure distance cause security security issues because an attacker can predict the bits, which is mitigated or eliminated by the implementations disclosed herein.

42 zeigt ein beispielhaftes Diagramm von BLE-Paketsignalen, das entsprechende Bits veranschaulicht. Ein erstes BLE-Signal 4300 stellt einen Bitstrom aus dem Protokollmodul 3924 von 38 dar. Normale BLE-Pakete kehren nicht zu einem Träger (oder Mittelpunktspegel) zurück, wenn die Bits auf einem gleichen Wert ver-/bleiben. Dies wird als Non-Return-to-Zero-Aufzeichnung/Protokollierung bezeichnet. Die entsprechenden Bits für die erste Kurve sind über dem Diagramm gezeigt. Ein zweites BLE-Signal 4302 stellt einen Bitstrom aus dem GFSK-Modulator (oder einem Gaußschen Filter) 3926 dar. Das Gaußsche Filter fügt eine Zeitverzögerung/-verschiebung von 1/2 Bit hinzu und verschenkt etwas Zeit während Übergängen bzw. Wechseln. Die entsprechenden Bits für die zweite BLE-Kurve sind unter der zweiten BLE-Kurve gezeigt. Als ein Beispiel kann die Trägerfrequenz 2,402 GHz sein, und können die BLE-Paketsignale in der Frequenz zwischen 2,402250 GHz und 2,401750 GHz variieren bzw. schwanken. 42 FIG. 12 shows an example diagram of BLE packet signals illustrating corresponding bits. A first BLE signal 4300 represents a bit stream from the protocol module 3924 of 38 Normal BLE packets will not return to a carrier (or mid-point level) if the bits remain at the same value. This is referred to as non-return-to-zero recording/logging. The corresponding bits for the first curve are shown above the diagram. A second BLE signal 4302 represents a bit stream from the GFSK modulator (or a Gaussian filter) 3926. The Gaussian filter adds a 1/2 bit time delay/shift and squanders some time during transitions. The corresponding bits for the second BLE curve are shown below the second BLE curve. As an example, the carrier frequency may be 2.402 GHz and the BLE packet signals may vary in frequency between 2.402250 GHz and 2.401750 GHz.

43 zeigt ein beispielhaftes Diagramm von BLE-Paketsignalen, das entsprechende Bits eines stärkeren BLE-Paketsignals (z.B. eines BLE-Paketsignals mit größerem RSSI) nach Steigende-Flanke-Erfassung und Übertragung mit schnelleren Flanken veranschaulicht. Ein erstes BLE-Signal 4400 stellt einen Bitstrom aus dem Protokollmodul 3924 von 38 dar. Ein zweites BLE-Signal 4402 stellt einen Bitstrom aus dem GFSK-Modulator (oder einem Gaußschen Filter) 3926 dar. Ein drittes BLE-Signal 4404 stellt das stärkere BLE-Paketsignal nach Steigende-Flanke-Erfassung von Gaußschen Bits und anschließendem Übertragen mit schnelleren Flanken dar. Das dritte BLE-Signal 4404 kann durch eine angreifende Vorrichtung erzeugt werden. Wie es ersichtlich ist, sind die Flanken schräg bzw. abgeschrägt und ist der Übergang bzw. Wechsel schneller als die Übergänge bzw. Wechsel der zweiten BLE-Kurve 4402. Dies bewirkt, dass die entsprechenden Bits früher sind/auftreten als die Bits der zweiten Kurve (oder eine Ausgabe des GFSK-Modulators 3924). Bereiche, wo Unterschiede detektiert werden können, sind durch Ovale 4406 bezeichnet. Die entsprechenden Bits für die erste BLE-Kurve 4400 sind über der ersten BLE-Kurve 4400 gezeigt. Die entsprechenden Bits für die zweite BLE-Kurve 4402 sind unter der zweiten BLE-Kurve 4402 gezeigt. Die entsprechenden Bits für die dritte BLE-Kurve 4404 sind unter den Bits für die zweite BLE-Kurve 4402 gezeigt und relativ zu den Bits der zweiten BLE-Kurve 4402 nach links verschoben. 43 FIG. 12 shows an example diagram of BLE packet signals illustrating corresponding bits of a stronger BLE packet signal (eg, a BLE packet signal with larger RSSI) after rising edge detection and transmission with faster edges. A first BLE signal 4400 represents a bit stream from the protocol module 3924 of 38 A second BLE signal 4402 represents a bit stream from the GFSK modulator (or a Gaussian filter) 3926. A third BLE signal 4404 represents the stronger BLE packet signal after rising edge detection of Gaussian bits and then transmitting with faster edges. The third BLE signal 4404 may be generated by an attacking device. As can be seen, the edges are slanted and the transition is faster than the transitions of the second BLE curve 4402. This causes the corresponding bits to be earlier/occur than the bits of the second curve (or an output of the GFSK modulator 3924). Areas where differences can be detected are indicated by ovals 4406. The corresponding bits for the first BLE curve 4400 are shown above the first BLE curve 4400. FIG. The corresponding bits for the second BLE curve 4402 are shown below the second BLE curve 4402 . The corresponding bits for the third BLE curve 4404 are shown below the bits for the second BLE curve 4402 and shifted to the left relative to the bits of the second BLE curve 4402.

44 zeigt die zweite und die dritte BLE-Kurve 4402, 4404 von 43, wobei die dritte BLE-Kurve 4404 relativ zu der zweiten BLE-Kurve 4402 verschoben wurde. Die folgenden Betriebsvorgänge können durchgeführt werden, um sich gegen einen Bitbeschleunigungsangriff zu verteidigen. Ein Bitbeschleunigungsangriff kann sich darauf beziehen, wenn eine angreifende Vorrichtung eine Übertragung eines BLE-Signals beschleunigt bzw. vorzieht, um Verzögerungen zu berücksichtigen bzw. auszugleichen, die damit in Zusammenhang stehen, dass die angreifende Vorrichtung das BLE-Signal, wie etwa ein BLE-Signal, das von einem Schlüsselanhänger und/oder einer anderen tragbaren Zugangsvorrichtung übertragen wird, empfängt, verarbeitet und/oder modifiziert und weiterleitet. 45 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Detektieren eines Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs. Obgleich die folgenden Betriebsvorgänge von 45 hauptsächlich unter Bezugnahme auf die Implementierungen von 2-6, 11 und 14 beschrieben sind, können die Betriebsvorgänge einfach modifiziert werden, um auf andere Implementierungen der vorliegenden Offenbarung zuzutreffen. Die Betriebsvorgänge können iterativ durchgeführt werden. Die folgenden Betriebsvorgänge können zum Beispiel durch ein oder mehr der Module 210, 211, 212 durchgeführt werden. 44 shows the second and third BLE curves 4402, 4404 of FIG 43 , where the third BLE curve 4404 has been shifted relative to the second BLE curve 4402. The following operations can be performed to defend against a bit acceleration attack. A bit acceleration attack may refer to when an attacking device accelerates or prefers transmission of a BLE signal to account for delays associated with the attacking device transmitting the BLE signal, such as a BLE Receives, processes and/or modifies and forwards signal transmitted by a key fob and/or other portable access device. 45 FIG. 12 shows an exemplary method for detecting a range-extending-type relay attack. Although the following operations of 45 mainly referring to the implementations of 2-6 , 11 and 14 are described, the operations may be easily modified to apply to other implementations of the present disclosure. The operations can be performed iteratively. The following operations may be performed by one or more of the modules 210, 211, 212, for example.

Das Verfahren kann bei 4600 beginnen. Bei 4602 wird eine gleitende Korrelationsfunktion verwendet, um eine empfangene Eingangswellenform mit einer idealisierten Gaußschen Wellenform (oder einer anderen geeigneten vorbestimmten Wellenform) für ein bekanntes Bitmuster und eine bekannte Bitrate auszurichten bzw. an-/abzugleichen, was Skalieren von Spitzen und Ausrichten bzw. An-/Abgleichenvon Nullpunktverschiebungen der empfangenen Eingangswellenform und der vorbestimmten Wellenform umfasst. Dies kann durch das Korrelations- und Protokollmodul 3920 von 38 vorgenommen werden. Dies kann vorgenommen werden, um zum Beispiel ein Synchronisationszugangswort zu identifizieren bzw. zu ermitteln/erkennen. Ein Beispiel dafür ist in 44 gezeigt.The procedure can start at 4600. At 4602, a sliding correlation function is used to align a received input waveform with an idealized Gaussian waveform (or other suitable predetermined waveform) for a known bit pattern and bit rate, resulting in peak scaling and aligning -/aligning zero offsets of the received input waveform and the predetermined waveform. This can be done by the Correlation and Logging Module 3920 of 38 be made. This can be done, for example, to identify or determine/recognize a synchronization access word. An example of this is in 44 shown.

Bei 4604 werden Teile (oder Abschnitte) 4605 der empfangenen Wellenform, die zeitlich früh, nach einem Nulldurchgang, und vor einer nächsten Spitze der vorbestimmten Wellenform auftreten, integriert und akkumuliert (oder summiert). Dies wird als positive Akkumulation bezeichnet.At 4604, portions (or portions) 4605 of the received waveform that occur early in time, after a zero crossing, and before a next peak of the predetermined waveform are integrated and accumulated (or summed). This is called positive accumulation.

Bei 4606 werden Teile (oder Abschnitte) 4607 der empfangenen Wellenform, die zeitlich spät, nach einer Spitze, und vor einem nächsten Nulldurchgang auftreten, integriert und akkumuliert. Dies wird auch als positive Akkumulation bezeichnet.At 4606, portions (or portions) 4607 of the received waveform that occur late in time, after a peak, and before a next zero crossing are integrated and accumulated. This is also known as positive accumulation.

Bei 4608 werden die resultierenden Akkumulationswerte, die bei 4604 und 4606 bestimmt werden, über die Anzahl von Übergängen bzw. Wechseln gemittelt, die verwendet werden, um einen Hinweis von einer Stufe eines Bitbeschleunigungsangriffs bereitzustellen. Die akkumulierten Werte können separat gemittelt werden, um zwei Mittelwerte bereitzustellen, oder können summiert und dann gemittelt werden, um einen einzelnen Mittelwert bereitzustellen.At 4608, the resulting accumulation values determined at 4604 and 4606 are averaged over the number of transitions used to provide an indication of a level of bit acceleration attack. The accumulated values can be averaged separately to provide two averages, or summed and then averaged to provide a single average.

Bei 4610 wird basierend auf den ein oder mehr Mittelwerten und ein oder mehr vorbestimmten Schwellenwerten bestimmt, ob ein Angriff aufgetreten ist und/oder wahrscheinlich aufgetreten ist. Bei 4612 wird, wenn ein Angriff aufgetreten ist und/oder wahrscheinlich aufgetreten ist, Betriebsvorgang 4614 durchgeführt, und wird ansonsten Betriebsvorgang 4616 durchgeführt. Bei 4614 wird eine Gegenmaßnahme durchgeführt, wie etwa eine der vorgenannten Gegenmaßnahmen, umfassend Verhindern von Zugang zu und/oder Betrieb von dem entsprechenden Fahrzeug. Es können ein oder mehr Alarme erzeugt werden. Als eine weitere beispielhafte Gegenmaßnahme können Daten in Zusammenhang mit dem Angriff in einem Speicher gespeichert und/oder an eine Netzwerkvorrichtung eines Besitzers des Fahrzeugs und/oder eine zentrale Überwachungsstation übertragen werden. Bei 4616 werden Zugang zu und/oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug zugelassen, wenn ein Angriff nicht aufgetreten ist und/oder wahrscheinlich nicht aufgetreten ist. Eine Betriebssteuerung kann zum Beispiel ein Entriegeln oder Verriegeln von Türen des Fahrzeugs, ein Fernstarten einer Maschine bzw. Brennkraftmaschine des Fahrzeugs, eine Innenklimatisierungsanpassung des Fahrzeugs, usw. umfassen. Bei 4618 können die ein oder mehr Mittelwerte verworfen werden und/oder können alte integrierte und akkumulierte Daten verworfen werden. Wenn ein Gleit- bzw. Schiebefenster verwendet wird, um empfangene Signale zu überwachen, können alte Teile der Daten verworfen werden, während aktuellere/jüngere Teile für Zwecke einer nachfolgenden Integration, Akkumulation und Mittelung mit neu empfangenen Daten beibehalten werden können.At 4610, it is determined whether an attack has occurred and/or is likely to have occurred based on the one or more average values and one or more predetermined threshold values. At 4612, if an attack has occurred and/or is likely to have occurred, operation 4614 is performed, and otherwise operation 4616 is performed. At 4614, a countermeasure is performed, such as any of the foregoing countermeasures, including preventing access to and/or operation of the corresponding vehicle. One or more alarms can be generated. As another example countermeasure, data related to the attack may be stored in memory and/or transmitted to a vehicle owner's network device and/or a central monitoring station. At 4616, access to and/or operational control of the vehicle is permitted if an attack has not occurred and/or is unlikely to have occurred. Operational control may include, for example, unlocking or locking doors of the vehicle, remote starting an engine of the vehicle, interior air conditioning adjustment of the vehicle, and so on. At 4618, the one or more averages may be discarded and/or old integrated and accumulated data may be discarded. When a sliding window is used to monitor received signals, old parts of the data can be discarded while more recent/younger parts can be retained for purposes of subsequent integration, accumulation, and averaging with newly received data.

46 zeigt ein Fahrzeug 5200, das einen Umlaufzeit-(RTT:„Round Trip Time‟)Responder 5202 und einen RTT-Initiator 5204 umfasst, und eine tragbare Zugangsvorrichtung 5206, die einen RTT-Initiator 5208 und einen RTT-Responder 5210 umfasst. Wie hierin verwendet, kann sich ein „Initiator“ auf eine Netzwerkvorrichtung beziehen, die eine BLE-Funkeinheit, einen Sender und/oder einen Empfänger umfasst, und einen Signal- oder Tonaustausch initiiert bzw. einleitet. Wie hierin verwendet, kann sich ein „Responder“ auf eine Netzwerkvorrichtung beziehen, die eine BLE-Funkeinheit, einen Sender und/oder einen Empfänger umfasst und auf ein Signal und/oder einen Ton antwortet bzw. erwidert, das/der von einem Initiator empfangen wird. Die RTT-Responder 5202, 5210 und die RTT-Initiatoren 5204, 5208 können zum Beispiel durch die RF-Antennenmodule 40, die RF-Schaltungen 223 und/oder die Module 210, 211, 212 von 3 implementiert werden/sein und eine entsprechende Übertragungs- und Empfangsschaltung umfassen. Das Fahrzeug 5200 kann Antennenmodule mit einfach und zirkular polarisierten Antennen umfassen, wie es vorstehend beschrieben ist. Der RTT-Responder 5202 und der RTT-Initiator 5204 können unter Verwendung der Antennen übertragen und empfangen. Die Antennen stellen Polarisationsdiversität mit Antennen (z.B. einfach polarisierten Antennen) bereit, die durch den RTT-Initiator 5208 und den RTT-Responder 5210 verwendet werden, so dass zu jedem Zeitpunkt zumindest eine der genannten Antennen des Fahrzeugs 5200 zumindest eine Polarisationsachse aufweist, die mit einer Polarisationsachse von zumindest einer der Antennen der tragbaren Zugangsvorrichtung 5206 nicht kreuzpolarisiert und nicht kopolarisiert ist. 46 12 shows a vehicle 5200 that includes a round trip time (RTT) responder 5202 and an RTT initiator 5204, and a portable access device 5206 that includes an RTT initiator 5208 and an RTT responder 5210. As used herein, an “initiator” may refer to a network device that includes a BLE radio, a transmitter, and/or a receiver, and initiates a signal or tone exchange. As used herein, a “responder” may refer to a network device, including a BLE radio, a transmitter, and/or a receiver, that responds to a signal and/or tone received from an initiator will. The RTT Responders 5202, 5210 and the RTT Initiators 5204, 5208 can be implemented, for example, by the RF antenna modules 40, the RF circuits 223 and/or the modules 210, 211, 212 of 3 be implemented and include corresponding transmit and receive circuitry. The vehicle 5200 may include antenna modules with single and circular polarized antennas as described above. The RTT responder 5202 and the RTT initiator 5204 can transmit and receive using the antennas. The antennas provide polarization diversity with antennas (e.g. single polarized antennas) used by the RTT initiator 5208 and the RTT responder 5210 such that at any time at least one of said vehicle antennas 5200 has at least one polarization axis aligned with a polarization axis of at least one of the antennas of the portable access device 5206 is non-cross-polarized and non-co-polarized.

Die Vorrichtungen 5202, 5204, 5208, 5210 können jeweils ein Steuermodul umfassen, wie es vorstehend beschrieben ist, um einen/jeden der beschriebenen Betriebsvorgänge durchzuführen. Die Vorrichtungen 5202, 5204, 5208, 5210 können RF-Signale auf Zufallskanälen (z.B. 40 BLE-Kanälen über ein Spektrum von 80 MHz) übertragen und empfangen. Die Vorrichtungen 5202, 5208 können miteinander kommunizieren, umfassend Übertragen und Empfangen von Signalen, während die Vorrichtungen 5204, 5210 miteinander kommunizieren können, umfassend Übertragen und Empfangen von Signalen. Die Kommunikation zwischen den Vorrichtungen 5202, 5208 kann gleichzeitig mit der Kommunikation zwischen den Vorrichtungen 5204, 5210 sein. Eine Übertragung von Signalen zum Bestimmen von RTTs kann aus Sicherheitsgründen und zum Detektieren eines Angriffs gleichzeitig und in einer bidirektionalen Art und Weise übertragen werden. Die Vorrichtungen 5202, 5204 können die Frequenzen, auf denen zu kommunizieren ist, mit der tragbaren Zugangsvorrichtung 5206 teilen. Die Frequenzen können in einer vorbestimmten Reihenfolge bezeichnet und durch die Vorrichtungen 5202, 5204, 5208, 5210 gefolgt werden. Wenn ein Bandpassfilter verwendet wird, um zwei Kanäle gleichzeitig zu überwachen, führt das Filter eine Ausbreitungs- bzw. Laufzeitverzögerung ein.Devices 5202, 5204, 5208, 5210 may each include a control module as described above to perform any of the described operations. The devices 5202, 5204, 5208, 5210 can transmit and receive RF signals on random channels (e.g. 40 BLE channels over an 80 MHz spectrum). Devices 5202, 5208 can communicate with each other, including transmitting and receiving signals, while devices 5204, 5210 can communicate with each other, including transmitting and receiving signals. Communication between devices 5202, 5208 may be concurrent with communication between devices 5204, 5210. Transmission of signals for determining RTTs can be transmitted simultaneously and in a bi-directional manner for security reasons and for detecting an attack. Devices 5202, 5204 may share with portable access device 5206 the frequencies on which to communicate. The frequencies may be designated and followed by devices 5202, 5204, 5208, 5210 in a predetermined order. When a bandpass filter is used to monitor two channels simultaneously, the filter introduces a propagation delay.

Eine typische Bandpassfilterverzögerung ist 0,5 pro Bandbreite (oder 0,5/Bandbreite). Der Kanalabstand von einem Protokoll, Zufälligkeit in Kanalauswahl, Zufälligkeit in Senderichtung über Zeit und gleichzeitige Übertragungen zwingen Bandpassfilter zum Detektieren der Bits, die Gruppenverzögerungen aufweisen, die im Vergleich zu der messbaren Umlaufzeitverzögerung groß sind. Dies erhöht weiter eine Schwierigkeit dafür, dass eine angreifende Vorrichtung einen Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriff durchführt. Das Fahrzeug 5200 und die tragbare Zugangsvorrichtung 5206 können jeweils Sendeleistungsstufen und Sendekanalabstände derart einstellen, dass es zum Beispiel für eine angreifende Vorrichtung unpraktisch bzw. unmöglich ist, einen Filter zu haben, der weit/breit genug ist, um die Signale mit einer ausreichend kurzen Verzögerung zur Weiterleitung zu empfangen, aber schmal genug ist, um die Signale zu analysieren.A typical bandpass filter delay is 0.5 per bandwidth (or 0.5/bandwidth). The channel spacing of a protocol, randomness in channel selection, randomness in transmit direction over time, and simultaneous transmissions force bandpass filters to detect bits that have group delays that are large compared to the round trip delay that can be measured. This further increases difficulty for an attacking device to perform a range-extending-type relay attack. The vehicle 5200 and the portable access device 5206 may each adjust transmit power levels and transmit channel spacing such that it is impractical or impossible, for example, for an attacking device to have a filter that is wide/wide enough to transmit the signals with a short enough delay for transmission, but narrow enough to analyze the signals.

Bei einem Ausführungsbeispiel werden Signale übertragen, um direkte Flugzeitzeiten zu messen und zu bestimmen, ob ein vorbestimmter Verzögerungsbetrag vorliegt (z.B. 10-500 Nanosekunden (ns)), der häufig mit einer angreifenden Vorrichtung des Reichweitenvergrößerungstyps in Zusammenhang steht. Eine angreifende Vorrichtung des Reichweitenvergrößerungstyps kann, wenn sie Signale zwischen dem Fahrzeug 5200 und der tragbaren Zugangsvorrichtung 5206 weiterleitet, übertragene Signale um den vorbestimmten Betrag verzögern. Das genannte bidirektionale und gleichzeitige Übertragen und Empfangen macht es für eine angreifende Vorrichtung schwierig, die Frequenz, den Kanal und die Richtung von Signalen zu bestimmen, die zu jedem Zeitpunkt übertragen werden. Es ist für die angreifende Vorrichtung auch schwierig, ein Weiterleiten von Signalen ohne den vorbestimmten Verzögerungsbetrag zu vermeiden. In one embodiment, signals are transmitted to measure direct time-of-flight times and to determine whether a predetermined amount of delay (e.g., 10-500 nanoseconds (ns)) is present, which is often associated with an attacking range-extending type device. A range-extending-type attacking device, when relaying signals between the vehicle 5200 and the portable access device 5206, may delay transmitted signals by the predetermined amount. Said bi-directional and simultaneous transmission and reception makes it difficult for an attacking device to determine the frequency, channel and direction of signals being transmitted at any given time. It is also difficult for the offending device to avoid relaying signals without the predetermined amount of delay.

47 zeigt das Fahrzeug 5200, umfassend den RTT-Responder 5202 und den RTT-Initiator 5204, und die tragbare Zugangsvorrichtung 5206, umfassend den RTT-Initiator 5208 und den RTT-Responder 5210. 47 zeigt Signalwege über entsprechende Antennen 5300, 5302, 5304, 5306. Bei einem Ausführungsbeispiel haben die Antennen 5300, 5302 eine Gesamtzahl von drei Polarisierungen und haben die Antennen 5304, 5306 eine Gesamtzahl von zwei Polarisierungen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel haben die Antennen 5300, 5302 eine Gesamtzahl von zwei Polarisierungen und haben die Antennen 5304, 5306 eine Gesamtzahl von drei Polarisierungen. 47 Figure 5 shows vehicle 5200, comprising RTT Responder 5202 and RTT Initiator 5204, and portable access device 5206, comprising RTT Initiator 5208 and RTT Responder 5210. 47 12 shows signal paths through respective antennas 5300, 5302, 5304, 5306. In one embodiment, antennas 5300, 5302 have a total of three polarizations and antennas 5304, 5306 have a total of two polarizations. In another embodiment, antennas 5300, 5302 have a total of two polarizations and antennas 5304, 5306 have a total of three polarizations.

48 zeigt das Fahrzeug 5200, umfassend den RTT-Responder 5202 und den RTT-Initiator 5204, die tragbare Zugangsvorrichtung 5206, umfassend den RTT-Initiator 5208 und den RTT-Responder 5210, und eine angreifende Vorrichtung des Reichweitenvergrößerungstyps 5400. Die Reichweitenvergrößerungsangriffsvorrichtung 5400 umfasst ein Steuermodul 5402, das ein Bandpassfilter 5404, einen Bitsignalrichtungsdetektor 5406 und ein Bitbeschleunigungsangriffsmodul 5408 umfasst. Das Bandpassfilter 5404 wird verwendet zum Detektieren von ankommenden Bits, aber hat eine entsprechende Verzögerungszeit. Der Bitsignalrichtungsdetektor 5406 bestimmt eine Richtung, in der sich die Bits ausbreiten (z.B. von einem Fahrzeug zu einer tragbaren Zugangsvorrichtung oder von der tragbaren Zugangsvorrichtung zu dem Fahrzeug). Das Bitbeschleunigungsangriffsmodul 5408 ist nicht imstande, die Bits zu beschleunigen, ohne eine Verzögerungszeit in Teilen von Symbolen (oder Bits) einzuführen, die durch Verwendung einer gleitenden Korrelationsfunktion, die mit einer idealen Wellenform ausgerichtet bzw. an-/ abgeglichen ist, und Mitteln von Symbol-(oder Bit-)Formen über mehrere Symbole (oder Bits) detektiert werden kann. Die genannte Verzögerungszeit kann durch ein Zugangsmodul eines Fahrzeugs detektiert werden, wenn es bestimmt, ob ein Angriff auftritt. 48 12 shows vehicle 5200 comprising RTT responder 5202 and RTT initiator 5204, portable entry device 5206 comprising RTT initiator 5208 and RTT responder 5210, and a range-extending-type attacking device 5400. The range-extending attacking device 5400 includes a control module 5402, which includes a bandpass filter 5404, a bit signal direction detector 5406, and a bit acceleration attack module 5408. Bandpass filter 5404 is used to detect incoming bits, but has a corresponding delay time. The bit signal direction detector 5406 determines a direction in which the bits are propagating (eg, from a vehicle to a portable access device or from the portable access device to the vehicle). The bit acceleration attack module 5408 is unable to accelerate the bits without introducing a delay time in parts of symbols (or bits) obtained by using a sliding correlation function aligned with an ideal waveform and averaging symbol -(or bit) forms can be detected over multiple symbols (or bits). Said delay time can be detected by an access module of a vehicle when determining whether an attack is occurring.

Wie gezeigt umfasst die Reichweitenvergrößerungsangriffsvorrichtung 5400 Verstärker 5410, wie etwa rauscharme Verstärker bzw. Kleinsignalverstärker (LNA) und Leistungsverstärker, zu Empfangs- und Übertragungszwecken. Die Reichweitenvergrößerungsangriffsvorrichtung 5400 kann auch Mischer zu Abwärtswandlungs- und Aufwärtswandlungszwecken umfassen. Die Verstärker 5410 sind mit Antennen 5412 verbunden.As shown, the range extension attack device 5400 includes amplifiers 5410, such as low noise amplifiers (LNA) and power amplifiers, for reception and transmission purposes. The range extension attack device 5400 may also include mixers for down-conversion and up-conversion purposes. The amplifiers 5410 are connected to antennas 5412 .

Zusätzlich zum gleichzeitigen Durchführen der genannten Kommunikation können Kanäle pseudozufällig ausgewählt werden, und können Zugangsadressen auch pseudozufällig ausgewählt werden. Diese zufällige Auswahl kann an dem Fahrzeug erfolgen und im Vorhinein mit der tragbaren Zugangsvorrichtung geteilt werden. Umgekehrt kann die Auswahl an der tragbaren Zugangsvorrichtung erfolgen. Umgekehrt kann die Auswahl über sichere kryptographische Techniken mit Schlüsselmaterial von einer oder beiden der Vorrichtungen erfolgen, die zu der pseudozufällig ausgewählten Kanalsequenz und/oder Zugangsadresssequenz beitragen. In diesem Fall dienen die pseudozufälligen Sequenzen von Zugangsadressen als die kryptographisch sichere Sequenz von Bits, die für Umlaufzeitmessungen ausgetauscht werden. Dadurch, dass gleichzeitige Übertragungs- und Empfangsbetriebsvorgänge auf zufälligen Kanälen mit zufällig ausgewählten Zugangsadressen durchgeführt werden, wobei Antworten auf einem gleichen Kanal wie ein Initiator liegen und die Antwortzugangsadresse nicht gleich der Initiator-Zugangsadresse ist, haben Reichweitenvergrößerungsangriffsvorrichtungen Schwierigkeit beim Durchführen eines Angriffs, ohne durch ein Zugangsmodul des Fahrzeugs und/oder Steuermodule von ein oder mehr tragbaren Zugangsvorrichtungen detektiert zu werden. Die Reichweitenvergrößerungsangriffsvorrichtungen müssen: alle Kanäle in beiden Richtungen gleichzeitig mit-/abhören; bestimmen, in welche Richtung die Nachrichten über die Reichweitenvergrößerungsangriffsvorrichtung verlaufen; und die Bits frühzeitig detektieren und die Bits mit dem richtigen Zeitbetrag frühzeitig in beide Richtungen senden, um die Initiatoren von dem Fahrzeug und den ein oder mehr tragbaren Zugangsvorrichtungen zu überzeugen. Die Reichweitenvergrößerungsangriffsvorrichtungen müssen die Initiatoren von dem Fahrzeug und den ein oder mehr tragbaren Zugangsvorrichtungen überzeugen, dass sich die tragbaren Zugangsvorrichtungen näher befinden, als sich die tragbaren Zugangsvorrichtungen tatsächlich befinden, und sich in den richtigen Distanzen von dem Fahrzeug befinden, um Zugang zu und/oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug zu erlauben. Auch hat die Angriffsvorrichtung, mit einem Gaußschen Filter auf BLE-Bits, ein kleines Fenster von weniger als ungefähr 10-100 ns einer frühen Bitdetektionszeit zur Verfügung, um die Bits zu detektieren und das Bit frühzeitig zu übertragen.In addition to performing said communication simultaneously, channels can be selected pseudo-randomly, and access addresses can also be selected pseudo-randomly. This random selection can be made at the vehicle and shared with the portable entry device in advance. Conversely, the selection can be made at the portable access device. Conversely, the selection can be made via secure cryptographic techniques using key material from either or both of the devices contributing to the pseudo-randomly selected channel sequence and/or access address sequence. In this case, the pseudo-random sequences of access addresses serve as the cryptographically secure sequence of bits exchanged for round trip time measurements. By performing simultaneous transmit and receive operations on random channels with randomly selected access addresses, where replies are on a same channel as an initiator and the reply access address is not the same as the initiator access address, range is increased Attacking Attack Devices Difficulty performing an attack without being detected by an access module of the vehicle and/or control modules of one or more portable access devices. The range-extending attack devices must: listen on all channels in both directions simultaneously; determine in which direction the messages are traveling via the range-extending attack device; and detect the bits early and send the bits in both directions early with the correct amount of time to convince the initiators of the vehicle and the one or more portable entry devices. The range-extending attack devices must convince the initiators of the vehicle and the one or more portable entry devices that the portable entry devices are closer than the portable entry devices actually are and are at the proper distances from the vehicle to access and/or allow operational control of the vehicle. Also, with a Gaussian filter on BLE bits, the attack device has a small window of less than about 10-100 ns of early bit detection time available to detect the bits and transmit the bit early.

Bei einem Ausführungsbeispiel werden die RF-Signale, die mit der vorstehend beschriebenen gleichzeitigen Kommunikation in Zusammenhang stehen, durch die Module 210, 211, 212 von 3 überwacht, und überwachen und/oder bestimmen die genannten Initiatoren und Responder RSSI-Werte und Antennenpolarisationszustände (z.B. Grade einer Polarisation zwischen Sende- und Empfangsantennen) der Signale. Ein oder mehr der Module 210, 211, 212 bestimmen, basierend auf den RSSI-Werten und den Polarisationen, den Weg, die Frequenz, den Kanal und die Antennenpaare, die zur Kommunikation am besten sind. Die Signale, die mit dem kürzesten Weg (oder der geringsten Interferenz), den besten RSSI-Werten, der meisten/größten Polarisation, usw. in Zusammenhang stehen, werden verwendet, um zu bezeichnen, welcher Weg, welche Frequenz, welcher Kanal und welches Antennenpaar zu verwenden ist. Diese Informationen können auch verwendet werden, um für jeden Zeitpunkt zu bestimmen, welche Vorrichtung überträgt bzw. sendet und welche Vorrichtung empfängt. Eine Auswahl von Sendeempfängerchips und Kanälen an jeder Vorrichtung kann randomisiert bzw. zufällig gemacht werden/sein. Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine Vorrichtung (an Fahrzeug oder tragbarer Zugangsvorrichtung) übertragen, während die andere der Vorrichtungen nicht überträgt, sondern vielmehr empfängt. Diese Rolle kann dann getauscht bzw. gewechselt werden, so dass die erste Vorrichtung empfängt, während die zweite Vorrichtung sendet und nicht empfängt.In one embodiment, the RF signals associated with the simultaneous communication described above are processed by modules 210, 211, 212 of 3 monitors, and monitors and/or determines said initiators and responders RSSI values and antenna polarization states (eg, degrees of polarization between transmit and receive antennas) of the signals. One or more of the modules 210, 211, 212 determine, based on the RSSI values and the polarizations, the path, frequency, channel and antenna pairs that are best for communication. The signals associated with shortest path (or least interference), best RSSI values, most/largest polarization, etc. are used to denote which path, which frequency, which channel, and which pair of antennas is to be used. This information can also be used to determine which device is transmitting and which device is receiving for each point in time. A selection of transceiver chips and channels on each device can be randomized. In one embodiment, one device (vehicle or portable access device) may be transmitting while the other of the devices is not transmitting, but rather receiving. This role can then be swapped so that the first device receives while the second device transmits and does not receive.

Obgleich viele der vorstehend und nachstehend beschriebenen Techniken Überwachen, Erzeugen, Empfangen, Übertragen und/oder Messen von verschiedenen Parametern an einem Fahrzeugzugangsmodul und Detektieren eines Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriffs basierend auf diesen Informationen umfassen, können die Techniken derart modifiziert werden, dass einige oder alle dieser Betriebsvorgänge an einem Steuermodul (oder einem anderen Modul) einer tragbaren Zugangsvorrichtung durchgeführt werden, wie etwa irgendeiner der hierin offenbarten tragbaren Zugangsvorrichtungen. Gleichermaßen sind verschiedene Betriebsvorgänge dahingehend beschrieben, dass sie an einer tragbaren Zugangsvorrichtung durchgeführt werden; diese Betriebsvorgänge können an einem Zugangsmodul eines Fahrzeugs durchgeführt werden.Although many of the techniques described above and below involve monitoring, generating, receiving, transmitting and/or measuring various parameters at a vehicle access module and detecting a range-extending-type relay attack based on that information, the techniques may be modified such that some or all of these operations performed on a control module (or other module) of a portable entry device, such as any of the portable entry devices disclosed herein. Likewise, various operations are described as being performed on a portable access device; these operations can be performed on an access module of a vehicle.

Beispiele von unterschiedlichen BLE-RF-Sendefrequenzen sind 2,410 Gigahertz (GHz), 2,412 GHz, 2,408 GHz und 2,414 GHz. Diese und andere Frequenzen können durch die RTT-Initiatoren und -Responder und/oder entsprechende Sender und Empfänger verwendet werden.Examples of different BLE RF transmit frequencies are 2.410 gigahertz (GHz), 2.412 GHz, 2.408 GHz, and 2.414 GHz. These and other frequencies can be used by the RTT initiators and responders and/or corresponding transmitters and receivers.

Bei einem Ausführungsbeispiel werden andere Sender eines Fahrzeugs und/oder einer tragbaren Zugangsvorrichtung verwendet, um ein oder mehr Kanäle leicht zu beladen/-lasten, um eine angreifende Vorrichtung zu zwingen, ein schmales Tiefpassfilter zu haben, um die durch die Initiatoren und Responder übertragenen RF-Signale zu detektieren. Die ein oder mehr Kanäle können Kanäle, die durch die Initiatoren und Responder verwendet werden, umfassen oder in der Nähe von solchen sein. Die auf den ein oder mehr Kanälen übertragenen Signale können Dummy- bzw. Blind-/Pseudosignale sein.In one embodiment, other transmitters of a vehicle and/or portable access device are used to lightly load one or more channels to force an attacking device to have a narrow low-pass filter to filter the RF transmitted by the initiators and responders -Detect signals. The one or more channels may include or be proximate to channels used by the initiators and responders. The signals transmitted on the one or more channels can be dummy or dummy/pseudo signals.

49 zeigt zwei der BLE-Funkeinheiten 3900 (die mit 3900A und 3900B bezeichnet sind). Die erste BLE-Funkeinheit 3900A arbeitet als eine initiierende und messende Vorrichtung bzw. eine Initiations- und Messvorrichtung. Die zweite BLE-Funkeinheit 3900B arbeitet als eine reflektierende (oder antwortende) Vorrichtung bzw. eine Reflexions-(oder Antwort-)Vorrichtung. Die initiierende und messende Vorrichtung 3900A kann eine RTT für ein Paket, das von der ersten BLE-Funkeinheit 3900A an die zweite BLE-Funkeinheit 3900B zu übertragen ist, eine Zeit für die zweite BLE-Funkeinheit zum Antworten, sowie eine Zeit für das Paket, um von der zweiten BLE-Funkeinheit 3900B an die erste BLE-Funkeinheit 3900A übertragen zu werden, messen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die RTT die Zeit zum Übertragen des Pakets von dem Verarbeitungsmodul 3922A der ersten BLE-Funkeinheit 3900A an das Korrelations- und Protokollmodul 3920B der zweiten BLE-Funkeinheit und zurück von dem Verarbeitungsmodul 3922B oder dem Protokollmodul 3924B an den Demodulator 3918a oder das Korrelations- und Protokollmodul 3920A. Dies kann ein Messen von Ausbreitungszeit umfassen: von Verarbeitungsmodul 3922A; über Protokollmodul 3924A, GFSK-Modulator 3926A, D/A und Tiefpassfilter 3928A, Aufwärtswandler 3920A, Leistungsverstärker 3932A, Schalter und Balun 3908A und Bandpassfilter 3906A; an die BLE-Funkeinheit 3900B; über Bandpassfilter 3906B, Schalter und Balun 3908B, rauscharmen Verstärker 3910B, Abwärtswandler 3912B, Bandpassfilter und Verstärker 3914B, A/D 3916B und Demodulator 3918B, an Korrelations- und Protokollmodul 3920B. Die Zeit zur Ausbreitung von dem Demodulator 3918B oder dem Korrelations- und Protokollmodul 3920B an das Protokollmodul 3924B oder das Verarbeitungsmodul 3922B kann auch bestimmt werden. Die Zeit von dem Protokollmodul 3924B oder dem Verarbeitungsmodul 3922B über den GFSK-Modulator 3926B, den D/A und das Tiefpassfilter 3928B, den Aufwärtswandler 3930B, den Leistungsverstärker 3932B, den Schalter und der Balun 3908B, die Bandpassfilter 3906B und 3906A, den Schalter und der Balun 3908A, den rauscharmen Verstärker 3910A, den Abwärtswandler 3912A, das Bandpassfilter und den Verstärker 3914A, den A/D 3916A und den Demodulator 3918A oder das Korrelations- und Protokollmodul 3920A kann auch bestimmt werden. Obgleich BLE-Funkeinheit 3900A als der Initiator beschrieben ist und BLE-Funkeinheit 3900B als der Responder beschrieben ist, können Betriebsrollen vertauscht bzw. gewechselt werden, so dass die BLE-Funkeinheit 3900B der Initiator ist und die BLE-Funkeinheit 3900A der Responder ist. 49 Figure 12 shows two of the BLE radios 3900 (designated 3900A and 3900B). The first BLE radio unit 3900A operates as an initiating and measuring device or an initiating and measuring device. The second BLE radio unit 3900B operates as a reflecting (or responding) device. The initiating and measuring device 3900A can set an RTT for a packet to be transmitted from the first BLE radio 3900A to the second BLE radio 3900B, a time for the second BLE radio to respond, and a time for the packet, to be transmitted from the second BLE radio 3900B to the first BLE radio 3900A. In another embodiment, the RTT includes the time to transmit the packet from the processing module 3922A of the first BLE radio 3900A to the correlation and protocol module 3920B of the second BLE radio unit and back from the processing module 3922B or the protocol module 3924B to the demodulator 3918a or the correlation and protocol module 3920A. This may include measuring propagation time: from processing module 3922A; via Protocol Module 3924A, GFSK Modulator 3926A, D/A and Low Pass Filter 3928A, Upconverter 3920A, Power Amplifier 3932A, Switch and Balun 3908A and Band Pass Filter 3906A; to the BLE radio unit 3900B; via Bandpass Filter 3906B, Switch and Balun 3908B, Low Noise Amplifier 3910B, Down Converter 3912B, Bandpass Filter and Amplifier 3914B, A/D 3916B and Demodulator 3918B, to Correlation and Protocol Module 3920B. The time to propagate from the demodulator 3918B or the correlation and protocol module 3920B to the protocol module 3924B or the processing module 3922B can also be determined. The time from the protocol module 3924B or the processing module 3922B via the GFSK modulator 3926B, the D/A and the low-pass filter 3928B, the up-converter 3930B, the power amplifier 3932B, the switch and the balun 3908B, the band-pass filters 3906B and 3906A, the switch and balun 3908A, low noise amplifier 3910A, downconverter 3912A, bandpass filter and amplifier 3914A, A/D 3916A and demodulator 3918A, or correlation and protocol module 3920A may also be specified. Although BLE radio 3900A is described as the initiator and BLE radio 3900B is described as the responder, operational roles can be switched such that BLE radio 3900B is the initiator and BLE radio 3900A is the responder.

Die folgenden Betriebsvorgänge können durchgeführt werden, um eine RTT zwischen zwei BLE-Funkeinheiten (z.B. den BLE-Funkeinheiten 3900A, 3900B von 49) eines Fahrzeugs und/oder zwischen einer BLE-Funkeinheit eines Fahrzeugs und einer BLE-Funkeinheit einer tragbaren Zugangsvorrichtung präzise zu bestimmen. Die Betriebsvorgänge werden durchgeführt, um einen Angriff zu verhindern und/oder einfach zu detektieren, wann/wenn ein Angriff durchgeführt wird und/oder aufgetreten ist. Die folgenden Betriebsvorgänge können separat oder in einer beliebigen Kombination durchgeführt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine große vorbestimmte Anzahl von Paketen zwischen den BLE-Funkeinheiten hin und her ausgetauscht. Der Initiator kann eine RTT für ein zwischen den BLE-Funkeinheiten übertragenes Signal messen und/oder Schätzungen davon haben. Dies kann Zeit T1, wann das Paket von der ersten BLE-Funkeinheit an die zweite BLE-Funkeinheit übertragen wird, Zeit T2 für die zweite BLE-Funkeinheit zum Antworten, Zeit T3, wann die zweite BLE-Funkeinheit das Paket an die erste BLE-Funkeinheit zurück überträgt, und Zeit T4, wann die erste BLE-Funkeinheit das Paket von der zweiten BLE-Funkeinheit empfängt, umfassen.The following operations can be performed to establish an RTT between two BLE radios (e.g. the BLE radios 3900A, 3900B of 49 ) of a vehicle and/or between a BLE radio unit of a vehicle and a BLE radio unit of a portable access device. The operations are performed to prevent an attack and/or simply to detect when/if an attack is being performed and/or has occurred. The following operations can be performed separately or in any combination. In one embodiment, a large predetermined number of packets are exchanged back and forth between the BLE radios. The initiator may measure and/or have estimates of an RTT for a signal transmitted between the BLE radios. This may be time T1 when the packet is transmitted from the first BLE radio to the second BLE radio, time T2 for the second BLE radio to respond, time T3 when the second BLE radio transmits the packet to the first BLE radio radio unit transmits back, and time T4 when the first BLE radio unit receives the packet from the second BLE radio unit.

Bei einem Ausführungsbeispiel werden/sind A/D- und D/A-Takte der BLE-Funkeinheiten und/oder Phasenregelschleifen zwischen Paketen zum Zittern bzw. Schwanken gebracht. Zusätzlich zum Dithering der Takte kann, soweit möglich, eine kryptographisch zufällige Veränderung, die den BLE-Funkeinheiten bekannt ist, dafür hinzugefügt werden, wenn durch einen digitalen Zeitgeber erzeugte niederwertigste Bits (LSBs) übertragen werden. Die kryptographisch zufällige Veränderung wird derart verwendet, dass eine angreifende Vorrichtung nicht in der Lage ist, einen präzisen Zeitpunkt vorherzusagen, wann eine Übertragung erfolgen wird.In one embodiment, A/D and D/A clocks of the BLE radios and/or phase locked loops are dithered between packets. In addition to the dithering of the clocks, a cryptographically random variation known to the BLE radio units can be added for when transmitting least significant bits (LSBs) generated by a digital clock, where possible. Cryptographic randomization is used in such a way that an attacking device is unable to predict a precise time when a transmission will occur.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst jedes der Pakete einen großen vorab vereinbarten kryptographisch zufälligen Identifikator bzw. Bezeichner mit mehreren Bits (PACRMBI: „Pre-agreed to Cryptographically Random Multiple Bit Identifier“) von zum Beispiel 16 bis 256 Bits. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Paketbitinhalte von dem Initiator und dem Responder für eine angreifende Vorrichtung nicht unterscheidbar. Die angreifende Vorrichtung ist basierend auf den Bitinhalten des Pakets nicht in der Lage, zu identifizieren bzw. zu ermitteln/erkennen, aus welcher Richtung ein Paket kommt, oder ob das Paket ein Initiator- oder ein Responder-Paket ist.In one embodiment, each of the packets includes a large pre-agreed to Cryptographically Random Multiple Bit Identifier (PACRMBI) of, for example, 16 to 256 bits. In another embodiment, the packet bit contents are indistinguishable from the initiator and the responder to an attacking device. Based on the bit contents of the packet, the attacking device is unable to identify which direction a packet is coming from, or whether the packet is an initiator or a responder packet.

Bei einem Ausführungsbeispiel werden Kanäle der BLE-Funkeinheiten kryptographisch randomisiert bzw. zufällig gemacht. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine Bestimmung dahingehend, welche der BLE-Funkeinheiten der Initiator oder der Responder ist, kryptographisch randomisiert bzw. zufällig gemacht. Bei einem Ausführungsbeispiel übertragen eine oder beide der BLE-Funkeinheiten Dummy- bzw. Blind-/Pseudopakete, die für die angreifende Vorrichtung von anderen Paketen nicht unterscheidbar sind, die durch die BLE-Funkeinheiten übertragen werden. Eine Auswahl dahingehend, ob die BLE-Funkeinheiten die Dummy-Pakete übertragen, wird kryptographisch randomisiert bzw. zufällig gemacht und kann zufällig umgeschaltet werden. Dies macht es für die angreifende Vorrichtung schwierig, zu bestimmen, welches gültige Pakete sind, und in welcher Richtung die Pakete zwischen den BLE-Funkeinheiten übertragen werden.In one embodiment, channels of the BLE radios are cryptographically randomized. In one embodiment, a determination as to which of the BLE radios is the initiator or the responder is cryptographically randomized. In one embodiment, one or both of the BLE radios transmit dummy packets that are indistinguishable to the offending device from other packets transmitted by the BLE radios. A selection as to whether the BLE radios transmit the dummy packets is cryptographically randomized and can be randomly toggled. This makes it difficult for the attacking device to determine which are valid packets and in which direction the packets are being transmitted between the BLE radio units.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine Polarisation der Antennensätze, die durch die BLE-Funkeinheiten verwendet werden, anfänglich kryptographisch randomisiert bzw. zufällig gemacht. Es wird eine Heuristik zum Auswählen verwendet, welche Antennenpermutationen zwischen den BLE-Funkeinheiten die beste „Antenne-Kanar(-Kombination) über den Satz von Kanälen hinweg bereitstellen. Dies kann umfassen: Verwenden einer Heuristik, die eine höhere Empfangssignalstärke auswählt; Kompensieren von Antennengewinn über Frequenz, Überwachen über mehrere Kanäle; Verwenden einer Antennenkombination mit einer höchsten Durchschnitts- oder Medianleistung; und/oder Verwenden eines Rayleigh-Fading-Schätzers oder eines Kalman-Filter-Schätzers. Dies kann die kryptographisch zufälligen Antennenmuster reduzieren und eine Konzentration auf die „Antenne-Kanale‟(-Kombination) bringen, die die meiste/größte Leistung und die geringste Kreuzpolarisation aufweisen.In one embodiment, polarization of the antenna sets used by the BLE radios is initially cryptographically randomized. It will be a hay ristics are used to select which antenna permutations between the BLE radio units provide the best "antenna channel" (combination) across the set of channels. This may include: using a heuristic that selects a higher received signal strength; Compensating antenna gain over frequency, monitoring over multiple channels; Using an antenna combination with a highest average or median power; and/or using a Rayleigh fading estimator or a Kalman filter estimator. This can reduce the cryptographically random antenna patterns and bring a focus on the "antenna-channels" (combination) that have the most/biggest power and the least cross-polarization.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird der In-Phase- und Quadraturphase-(IQ-) Strom an dem Empfänger vor einem Senden des IQ-Stroms mit einem idealisierten upgesampelten IQ-Strom, der einem PACRMBI entspricht, in das Korrelations- und Protokollmodul der entsprechenden der BLE-Funkeinheiten upgesampelt (oder interpoliert). Als Alternative zur Verwendung von PACKRMBIs können die übertragenen Nachrichten verschlüsselt und, bei Empfang, Bitdecodiert und dann in einen idealisierten upgesampelten IQ-Strom gewandelt werden. Die zwei upgesampelten Ströme können über das Korrelations- und Protokollmodul 3920 gesendet werden, das auf eine upgesampelte Taktflanke prüfen kann, wobei ausreichend Korrelation vorhanden ist, um PACRMBIs zu entsprechen. Das Korrelations- und Protokollmodul 3920 wählt eine maximale Flanke der Taktflanken aus, die einen Treffer darstellen. Andere Taktwiederherstellungs- bzw. Taktwiedergewinnungsmethoden können verwendet werden, um Subbitzeit in Umlaufzeit von Bitströmen auf Kommunikationskanälen zu interpolieren. Dies kann in Kombination mit der Upsamplingkorrelation oder in Kombination mit einer normalen Taktabtastung durchgeführt werden.In one embodiment, the in-phase and quadrature phase (IQ) stream at the receiver is prior to sending the IQ stream with an idealized upsampled IQ stream corresponding to a PACRMBI into the correlation and protocol module of the corresponding one of the BLE -Radio units upsampled (or interpolated). As an alternative to using PACKRMBIs, the transmitted messages can be encrypted and, upon receipt, bit decoded and then converted into an idealized upsampled IQ stream. The two upsampled streams can be sent via the correlation and protocol module 3920, which can check for an upsampled clock edge with sufficient correlation to match PACRMBIs. The correlation and logging module 3920 selects a maximum edge of the clock edges that represents a hit. Other clock recovery techniques can be used to interpolate subbit time to round trip time of bit streams on communication channels. This can be done in combination with upsampling correlation or in combination with normal clock sampling.

Bei einem Ausführungsbeispiel werden Verstärkereinstellungen zwischen den BLE-Funkeinheiten kommuniziert. Die Verstärkereinstellungen sind ausreichend, um jegliche Frequenz- und Verstärkergewinnveränderungen in der Ausbreitungs- bzw. Laufzeitverzögerung zwischen den BLE-Funkeinheiten zu kompensieren.In one embodiment, amplifier settings are communicated between the BLE radios. The amplifier settings are sufficient to compensate for any frequency and amplifier gain changes in the propagation or propagation delay between the BLE radios.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden gemessene Chiptemperaturen innerhalb der BLE-Funkeinheiten zwischen den BLE-Funkeinheiten kommuniziert (oder geteilt), um jegliche temperaturbasierte Frequenz- und Verstärkergewinnveränderungen in der Ausbreitungs- bzw. Laufzeitverzögerung zwischen den BLE-Funkeinheiten zu kompensieren.In another embodiment, measured chip temperatures within the BLE radios are communicated (or shared) between the BLE radios to compensate for any temperature-based frequency and amplifier gain changes in the propagation delay between the BLE radios.

Ein weiterer Betriebsvorgang, der durchgeführt werden kann, besteht darin, Balun-Veränderungen/-Abweichungen zwischen den BLE-Funkeinheiten zu kommunizieren. Ein weiterer Betriebsvorgang besteht darin, einen Kontinuierliche-Welle-Ton einer kurzen (z.B. 6 µs), aber kryptographisch zufälligen Länge (z.B. 4 bis 8 µs) zu Paketpaaren hinzuzufügen, um eine gleichzeitige Tonaustauschentfernungsmessung vorzunehmen, während Umlaufzeitmessungen vorgenommen werden.Another operation that can be performed is to communicate balun changes/variances between the BLE radios. Another operation is to add a short (e.g. 6 µs) but cryptographically random length (e.g. 4 to 8 µs) continuous wave tone to packet pairs to make a simultaneous tone exchange distance measurement while round-trip time measurements are being made.

50 zeigt ein Orts- und Distanzbestimmungssystem 5600 mit einem RTT-Initiator 5602, einen RTT-Responder 5604 und einem RTT-Sniffer 5606. Der RTT-Initiator 5602 und der RTT-Responder 5604 können wie jegliche Initiatoren, Responder, BLE-Funkeinheiten, RF-Schaltungen arbeiten, die hierin offenbart sind. Der RTT-Sniffer 5606 kann sich zusammen mit einer der RTT-Vorrichtungen 5602, 5604 an einem Fahrzeug befinden und eines der Antennenmodule 40 von 2 umfassen, während die RTT-Vorrichtung in dem Fahrzeug das andere der Antennenmodule 40 umfasst. Die Vorrichtungen 5602, 5604, 5606 können jeweils ein Steuermodul umfassen, wie es vorstehend beschrieben ist, um einen/jeden der beschriebenen Betriebsvorgänge durchzuführen. Polarisationsdiversität wie vorstehend beschrieben wird bereitgestellt: zwischen den Antennen der RTT-Vorrichtungen 5602, 5604; und zwischen den Antennen von einer der RTT-Vorrichtungen 5602, 5604, die sich in dem Fahrzeug befindet, und dem RTT-Sniffer 5606. Polarisationsdiversität wird insbesondere genutzt, wenn Umlaufzeitmessungen durchgeführt werden. Jede der RTT-Vorrichtungen 5602, 5604 kann einfach oder zirkular polarisierte Antennen umfassen. 50 shows a location and distance determination system 5600 with an RTT initiator 5602, an RTT responder 5604 and an RTT sniffer 5606. The RTT initiator 5602 and the RTT responder 5604 can be like any initiator, responder, BLE radio units, RF Circuits disclosed herein operate. The RTT sniffer 5606 may be co-located with one of the RTT devices 5602, 5604 on a vehicle and one of the antenna modules 40 of FIG 2 while the RTT device in the vehicle includes the other of the antenna modules 40 . Devices 5602, 5604, 5606 may each include a control module as described above to perform any of the described operations. Polarization diversity as described above is provided: between the antennas of the RTT devices 5602, 5604; and between the antennas of one of the RTT devices 5602, 5604 located in the vehicle and the RTT sniffer 5606. Polarization diversity is particularly exploited when performing round trip time measurements. Each of the RTT devices 5602, 5604 may include single or circularly polarized antennas.

Die eine der RTT-Vorrichtungen 5602, 5604, die sich in dem Fahrzeug befindet, kann als die Master-Vorrichtung bezeichnet werden, wohingegen die andere der RTT-Vorrichtungen 5602, 5604 als die Slave-Vorrichtung bezeichnet wird. Wenn die Master-Vorrichtung ein Herausforderungssignal an die Slave-Vorrichtung überträgt, arbeitet der RTT-Sniffer 5606 als Zu-/Abhörer, und detektiert er (i) wann das Herausforderungssignal zu dem RTT-Sniffer 5606 übertragen und/oder an diesem empfangen wird, und (ii) wann die Slave-Vorrichtung ein Antwortsignal auf das Herausforderungssignal überträgt, und/oder (iii) wann der RTT-Sniffer 5606 das Antwortsignal empfängt. Der RTT-Sniffer 5606 kann dann eine Triangulation basierend auf den Sende- und/oder Empfangszeiten des Herausforderungssignals und den Sende- und/oder Empfangszeiten des Antwortsignals verwenden, um einen Ort der Slave-Vorrichtung zu bestimmen. Die Master-Vorrichtung kann auch die Umlaufzeit messen, die mit dem Herausforderungssignal und dem Antwortsignal in Zusammenhang steht, um direkte Wege zwischen Antennen anstelle eines Abprallwegs zu messen. Dies verhindert, dass Nullen von Antennen ausgerichtet bzw. an-/abgeglichen werden, und eine Kreuzpolarisation.The one of the RTT devices 5602, 5604 that is in the vehicle may be referred to as the master device, while the other of the RTT devices 5602, 5604 is referred to as the slave device. When the master device transmits a challenge signal to the slave device, the RTT Sniffer 5606 acts as a listener and detects (i) when the challenge signal is transmitted to and/or received at the RTT Sniffer 5606, and (ii) when the slave device transmits a response signal to the challenge signal, and/or (iii) when the RTT sniffer 5606 receives the response signal. The RTT sniffer 5606 may then use triangulation based on the challenge signal transmit and/or receive times and the response signal transmit and/or receive times to determine a location of the slave device. The master device can also measure the round-trip time associated with the challenge signal and the response signal to measure direct paths between antennas instead of a ricochet path. This prevents antenna alignment nulls and cross-polarization.

Die Master-Vorrichtung und der RTT-Sniffer 5606 kooperieren, um die Distanz zu der Slave-Vorrichtung zu schätzen. Die folgenden Gleichungen 5-7 können durch die Master-Vorrichtung implementiert werden, um den Zeitbetrag TMS für das Herausforderungssignal zu bestimmen, um von der Master-Vorrichtung an die Slave-Vorrichtung übertragen zu werden, wobei gilt: TSM ist der Zeitbetrag für das Antwortsignal, um von der Slave-Vorrichtung an die Master-Vorrichtung übertragen zu werden; TRX ist die Zeit, wann das Antwortsignal an der Master-Vorrichtung empfangen wird; TTX ist die Zeit, wann das Herausforderungssignal von der Master-Vorrichtung übertragen wird; TSDELAY ist der Zeitverzögerungsbetrag für die Slave-Vorrichtung zum Antworten mit dem Antwortsignal nach Empfang des Herausforderungssignals; und FixedOffset1 ist ein erster Offset-Zeitbetrag, der größer oder gleich 0 sein kann. T MS + T SM = T RX T TX T SDELAY + FixedOffset 1

Figure DE112020001498T5_0005
T MS = T SM
Figure DE112020001498T5_0006
T M S = T R X T T X T S D E L A Y + F i x e d O f f s e t 1 2
Figure DE112020001498T5_0007
The master device and the RTT sniffer 5606 cooperate to estimate the distance to the slave device. The following Equations 5-7 can be implemented by the master device to determine the amount of time T MS for the challenge signal to be transmitted from the master device to the slave device, where: T SM is the amount of time for the response signal to be transmitted from the slave device to the master device; T RX is the time when the response signal is received at the master device; T TX is the time when the challenge signal is transmitted from the master device; TSDELAY is the amount of time delay for the slave device to respond with the response signal after receiving the challenge signal; and FixedOffset 1 is a first offset time amount that may be greater than or equal to zero. T MS + T SM = T RX T TX T SDELAY + FixedOffset 1
Figure DE112020001498T5_0005
T MS = T SM
Figure DE112020001498T5_0006
T M S = T R X T T X T S D E L A Y + f i x e i.e O f f s e t 1 2
Figure DE112020001498T5_0007

Der RTT-Sniffer 5606 weiß: wann das Herausforderungssignal an dem RTT-Sniffer 5606 empfangen wird; wann das Antwortsignal an dem RTT-Sniffer 5606 empfangen wird; und eine Anzahl von Slave-Taktzyklen zwischen einem Zeitpunkt, zu dem die Slave-Vorrichtung das Herausforderungssignal empfangen hat, und einem Zeitpunkt, zu dem die Slave-Vorrichtung das Antwortsignal übertragen hat. Der RTT-Sniffer 5606 (oder Zu-/Abhörer) kann eine Differenz zwischen der Zeit TSLRX, zu der der RTT-Sniffer 5606 das Antwortsignal empfängt, und einer Zeit TMLRX, zu der der RTT-Sniffer 5606 das Herausforderungssignal empfängt, unter Verwendung von Gleichung 8 bestimmen, wobei gilt: TSL ist der Zeitbetrag für den RTT-Sniffer 5606 zum Empfangen des Antwortsignals; FixedOffset2 ist ein zweiter Offset-Zeitbetrag, der größer oder gleich 0 sein kann; TML ist der Zeitbetrag für den RTT-Sniffer 5606 zum Empfangen des Herausforderungssignals; TSLRX ist die Zeit, zu der der RTT-Sniffer 5606 das Antwortsignal empfängt; und TMLRX ist die Zeit, zu der der RTT-Sniffer 5606 das Herausforderungssignal empfängt. T MS + T SDELAY + T SL + FixedOffset 2 T ML = T SLRX T MLRX

Figure DE112020001498T5_0008
The RTT Sniffer 5606 knows: when the challenge signal is received at the RTT Sniffer 5606; when the response signal is received at the RTT sniffer 5606; and a number of slave clock cycles between a time when the slave device received the challenge signal and a time when the slave device transmitted the response signal. The RTT sniffer 5606 (or listener) can see a difference between the time T SLRX at which the RTT sniffer 5606 receives the response signal and a time T MLRX at which the RTT sniffer 5606 receives the challenge signal Determine using Equation 8, where: T SL is the amount of time for the RTT Sniffer 5606 to receive the response signal; FixedOffset 2 is a second offset time amount that can be greater than or equal to 0; T ML is the amount of time for the RTT Sniffer 5606 to receive the challenge signal; T SLRX is the time when the RTT Sniffer 5606 receives the response signal; and T MLRX is the time at which the RTT sniffer 5606 receives the challenge signal. T MS + T SDELAY + T SL + FixedOffset 2 T ML = T SLRX T MLRX
Figure DE112020001498T5_0008

Da die Master-Vorrichtung und der RTT-Sniffer 5606 kooperieren, werden Informationen derart geteilt, dass ein oder mehr dieser Vorrichtungen die Distanz zu der Slave-Vorrichtung basierend auf Gleichungen 9-11 schätzen können. Die Summe von TMS und TSL kann substituiert werden, um Gleichungen 9-11 bereitzustellen. T R X T T X T S D E L A Y + F i x e d O f f s e t 1 2 + T S D E L A Y + T S L + F i x e d O f f s e t 2 T M L = T S L R X T M L R X

Figure DE112020001498T5_0009
T R X T T X T S D E L A Y + F i x e d O f f s e t 1 2 + T S L + F i x e d O f f s e t 2 T M L = T S L R X T M L R X
Figure DE112020001498T5_0010
T S L = T S L R X T M L R X T R X T T X + T S D E L A Y + F i x e d O f f s e t 1 2 T S L F i x e d O f f s e t 2 T M L
Figure DE112020001498T5_0011
As the master device and the RTT Sniffer 5606 cooperate, information is shared such that one or more of these devices can estimate the distance to the slave device based on Equations 9-11. The sum of T MS and T SL can be substituted to provide Equations 9-11. T R X T T X T S D E L A Y + f i x e i.e O f f s e t 1 2 + T S D E L A Y + T S L + f i x e i.e O f f s e t 2 T M L = T S L R X T M L R X
Figure DE112020001498T5_0009
T R X T T X T S D E L A Y + f i x e i.e O f f s e t 1 2 + T S L + f i x e i.e O f f s e t 2 T M L = T S L R X T M L R X
Figure DE112020001498T5_0010
T S L = T S L R X T M L R X T R X T T X + T S D E L A Y + f i x e i.e O f f s e t 1 2 T S L f i x e i.e O f f s e t 2 T M L
Figure DE112020001498T5_0011

Durch Messen der Ankunftszeiten des Herausforderungs- und des Antwortsignals an dem RTT-Sniffer 5606 und Teilen dieser Informationen zwischen dem RTT-Sniffer 5606 und der Master-Vorrichtung kann die Distanz zwischen dem Fahrzeug und der Slave-Vorrichtung geschätzt werden. Die Distanz kann zum Beispiel durch die Master-Vorrichtung unter Verwendung der Ankunftszeiten und der bekannten Zeit TMS und entsprechenden bekannten Signalübertragungsraten geschätzt werden. Die RTT des Herausforderungssignals kann basierend auf den gemessenen Ankunftszeiten bestimmt werden. Die Distanz kann dann basierend auf der RTT und den bekannten Signalübertragungsraten bestimmt werden.By measuring the arrival times of the challenge and response signals at the RTT sniffer 5606 and sharing this information between the RTT sniffer 5606 and the master device, the distance between the vehicle and the slave device can be estimated. For example, the distance can be estimated by the master device using the arrival times and the known time T MS and corresponding known signal transmission rates. The RTT of the challenge signal can be determined based on the measured arrival times. The distance can then be determined based on the RTT and known signal transmission rates.

51 zeigt ein weiteres Orts- und Distanzbestimmungssystem 5700 mit einem RTT-Initiator 5702, einem RTT-Responder 5704 und mehreren RTT-Sniffern 5706. Der RTT-Initiator 5702 und der RTT-Responder 5704 können als eines von jeglichen Initiatoren, Respondern, BLE-Funkeinheiten, RF-Schaltungen arbeiten, die hierin offenbart sind. Die RTT-Sniffer 5706 können sich zusammen mit einer der RTT-Vorrichtungen 5702, 5704 an einem Fahrzeug befinden und ein Antennenmodul (ähnlich den Antennenmodulen 40 von 2) umfassen. Die Vorrichtungen 5702, 5704, 5706 können jeweils ein Steuermodul umfassen, wie es vorstehend beschrieben ist, um einen/jeden der beschriebenen Betriebsvorgänge durchzuführen. Die RTT-Vorrichtung in dem Fahrzeug kann auch ein Antennenmodul umfassen, das ähnlich den Antennenmodulen 40 von 2 ist. Polarisationsdiversität wird bereitgestellt: zwischen den Antennen der RTT-Vorrichtungen 5702, 5704; und zwischen den Antennen von einer der RTT-Vorrichtungen 5702, 5704, die sich in dem Fahrzeug befindet, und den RTT-Sniffern 5706. Polarisationsdiversität wird insbesondere genutzt, wenn Umlaufzeitmessungen durchgeführt werden, um direkte Wege zwischen Antennen anstelle eines Abprallwegs zu messen. Dies verhindert, dass Nullen von Antennen ausgerichtet bzw. an-/abgestimmt werden, und Kreuzpolarisation. 51 Figure 12 shows another location and distance determination system 5700 with an RTT initiator 5702, an RTT responder 5704 and multiple RTT sniffers 5706. The RTT initiator 5702 and the RTT responder 5704 can be any of initiators, responders, BLE radio units , RF circuits disclosed herein operate. The RTT Sniffer 5706 can be paired with any of the RTT devices 5702, 5704 are located on a vehicle and an antenna module (similar to the antenna modules 40 of 2 ) include. Devices 5702, 5704, 5706 may each include a control module as described above to perform any of the described operations. The RTT device in the vehicle may also include an antenna module similar to the antenna modules 40 of FIG 2 is. Polarization diversity is provided: between the antennas of the RTT devices 5702, 5704; and between the antennas of one of the RTT devices 5702, 5704 located in the vehicle and the RTT sniffers 5706. Polarization diversity is particularly exploited when making round trip measurements to measure direct paths between antennas rather than a ricochet path. This prevents antenna nulls from being aligned and cross-polarization.

Die eine der RTT-Vorrichtungen 5702, 5704, die sich in dem Fahrzeug befindet, kann als die Master-Vorrichtung bezeichnet werden, wohingegen die andere der RTT-Vorrichtungen 5702, 5704 als die Slave-Vorrichtung bezeichnet wird. Wenn die Master-Vorrichtung ein Herausforderungssignal an die Slave-Vorrichtung überträgt, arbeiten die RTT-Sniffer 5706 als Zu-/Abhörer, und detektieren sie, wann das Herausforderungssignal übertragen wird, und detektieren sie, wann die Slave-Vorrichtung ein Antwortsignal auf das Herausforderungssignal überträgt. Die RTT-Vorrichtungen 5702, 5704 können ähnlich wie die RTT-Vorrichtungen 5602, 5604 von 50 arbeiten. Jeder der RTT-Sniffer 5706 kann ähnlich wie die RTT-Sniffer 5606 arbeiten.The one of the RTT devices 5702, 5704 that is in the vehicle may be referred to as the master device, while the other of the RTT devices 5702, 5704 is referred to as the slave device. When the master device transmits a challenge signal to the slave device, the RTT sniffers 5706 operate as listeners and detect when the challenge signal is transmitted and detect when the slave device sends a response signal to the challenge signal transmits. The RTT devices 5702, 5704 may be similar to the RTT devices 5602, 5604 of FIG 50 work. Each of the RTT Sniffers 5706 can operate similarly to the RTT Sniffers 5606.

Eine Zeit TAB ist der Zeitbetrag für das Herausforderungssignal, um von dem RTT-Initiator 5702 an den RTT-Responder 5704 übertragen zu werden. Eine Zeit TBA ist der Zeitbetrag für das entsprechende Antwortsignal, um von dem RTT-Responder an den RTT-Initiator übertragen zu werden. Eine Zeit TAC ist der Zeitbetrag für den ersten RTT-Sniffer zum Empfangen des Herausforderungssignals. Eine Zeit TBC ist der Zeitbetrag für den ersten RTT-Sniffer zum Empfangen des Antwortsignals. Eine Zeit TAD ist der Zeitbetrag für den zweiten RTT-Sniffer zum Empfangen des Herausforderungssignals. Eine Zeit TBD ist der Zeitbetrag für den zweiten RTT-Sniffer zum Empfangen des Antwortsignals. Eine Zeit TAE ist der Zeitbetrag für den dritten RTT-Sniffer zum Empfangen des Herausforderungssignals. Eine Zeit TBE ist der Zeitbetrag für den dritten RTT-Sniffer zum Empfangen des Antwortsignals. Wenn TAB und TAC bekannt sind, kann TBC berechnet werden. Wenn TAB und TAD bekannt sind, kann TBD berechnet werden. Wenn TAB und TAE bekannt sind, kann TBE berechnet werden.A time TAB is the amount of time for the challenge signal to be transmitted from the RTT initiator 5702 to the RTT responder 5704 . A time TBA is the amount of time for the corresponding response signal to be transmitted from the RTT responder to the RTT initiator. A time TAC is the amount of time for the first RTT sniffer to receive the challenge signal. A time TBC is the amount of time for the first RTT sniffer to receive the response signal. A time TAD is the amount of time for the second RTT sniffer to receive the challenge signal. A time TBD is the amount of time for the second RTT sniffer to receive the response signal. A time TAE is the amount of time for the third RTT sniffer to receive the challenge signal. A time TBE is the amount of time for the third RTT sniffer to receive the response signal. If TAB and TAC are known, TBC can be calculated. If TAB and TAD are known, TBD can be calculated. If TAB and TAE are known, TBE can be calculated.

Wenn genügend RTT-Sniffer vorhanden sind, kann Zeit TAB berechnet werden. Zum Beispiel, wenn drei RTT-Initiatoren die Orte der RTT-Initiatoren relativ zu der Master-Vorrichtung (oder dem Initiator) kennen, kann die Zeit TAB berechnet werden. Dies kann unter Verwendung von Gleichungen 12-17 mit der Annahme bewerkstelligt werden, dass alle Reflexionen augenblicklich bzw. unverzüglich sind/erfolgen, wobei gilt: TRxAC ist die Zeit, zu der der erste RTT-Sniffer das Herausforderungssignal empfängt; TRxBC ist die Zeit, zu der der erste RTT-Sniffer das Antwortsignal empfängt; TRxAD ist die Zeit, zu der der zweite RTT-Sniffer das Herausforderungssignal empfängt; TRxBD ist die Zeit, zu der der zweite RTT-Sniffer das Antwortsignal empfängt; TRxAE ist die Zeit, zu der der dritte RTT-Sniffer das Herausforderungssignal empfängt; TRxBE ist die Zeit, zu der der dritte RTT-Sniffer das Antwortsignal empfängt; deltaRxAtC ist die Zeitdifferenz zwischen einem Zeitpunkt, zu dem der erste RTT-Sniffer das Antwortsignal empfängt, und einem Zeitpunkt, zu dem der erste RTT-Sniffer das Herausforderungssignal empfängt; deltaRxAtD ist die Zeitdifferenz zwischen einem Zeitpunkt, zu dem der zweite RTT-Sniffer das Antwortsignal empfängt, und einem Zeitpunkt, zu dem der zweite RTT-Sniffer das Herausforderungssignal empfängt; deltaRxAtE ist die Zeitdifferenz zwischen einem Zeitpunkt, zu dem der dritte RTT-Sniffer das Antwortsignal empfängt, und einem Zeitpunkt, zu dem der dritte RTT-Sniffer das Herausforderungssignal empfängt. Der Ort der Slave-Vorrichtung (oder des Responders) kann auch unter Verwendung von Gleichungen 18-25 bestimmt werden, wobei gilt: xa ist die x-Koordinate der Master-Vorrichtung; ya ist die y-Koordinate der Master-Vorrichtung; za ist die z-Koordinate der Master-Vorrichtung; xb ist die x-Koordinate der Slave-Vorrichtung; yb ist die y-Koordinate der Slave-Vorrichtung; zb ist die z-Koordinate der Slave-Vorrichtung; xc ist die x-Koordinate des ersten RTT-Sniffers; yc ist die y-Koordinate des ersten RTT-Sniffers; zc ist die z-Koordinate des ersten RTT-Sniffers; xd ist die x-Koordinate des zweiten RTT-Sniffers; yd ist die y-Koordinate des zweiten RTT-Sniffers; zd ist die z-Koordinate des zweiten RTT-Sniffers; xe ist die x-Koordinate des dritten RTT-Sniffers; ye ist die y-Koordinate des dritten RTT-Sniffers; ze ist die z-Koordinate des dritten RTT-Sniffers. Die x-, y-, z-Koordinaten der Master-Vorrichtung und der Slave-Vorrichtung sind bekannt, und die x-, y-, z-Koordinaten der Slave-Vorrichtung werden bestimmt. TBC, TBD und TBE können in einer ähnlichen Art und Weise bestimmt werden, wie es vorstehend beschrieben ist. TAB + TBC TAC = TR × BC TR × AC = deltaR × AtC

Figure DE112020001498T5_0012
TAB + TBD TAD = TR × BD TR × AD = deltaR × AtD
Figure DE112020001498T5_0013
TAB + TBE TAE = TR × BE TR × AE = deltaR × AtE
Figure DE112020001498T5_0014
TBC = deltaR × AtC + TAC TAB
Figure DE112020001498T5_0015
TBD = deltaR × AtD + TAD TAB
Figure DE112020001498T5_0016
TBE = deltaR × AtE + TAE TAB
Figure DE112020001498T5_0017
If there are enough RTT sniffers, time TAB can be calculated. For example, if three RTT initiators know the locations of the RTT initiators relative to the master device (or initiator), the time TAB can be calculated. This can be accomplished using Equations 12-17 with the assumption that all reflections are instantaneous, where: TRxAC is the time the first RTT sniffer receives the challenge signal; TRxBC is the time when the first RTT sniffer receives the response signal; TRxAD is the time when the second RTT sniffer receives the challenge signal; TRxBD is the time when the second RTT sniffer receives the response signal; TRxAE is the time when the third RTT sniffer received the challenge signal; TRxBE is the time when the third RTT sniffer receives the response signal; deltaRxAtC is the time difference between a time when the first RTT sniffer receives the response signal and a time when the first RTT sniffer receives the challenge signal; deltaRxAtD is the time difference between a time when the second RTT sniffer receives the response signal and a time when the second RTT sniffer receives the challenge signal; deltaRxAtE is the time difference between a time when the third RTT sniffer receives the response signal and a time when the third RTT sniffer receives the challenge signal. The location of the slave device (or responder) can also be determined using Equations 18-25, where: xa is the x-coordinate of the master device; ya is the y coordinate of the master device; za is the z-coordinate of the master device; xb is the x coordinate of the slave device; yb is the y coordinate of the slave device; zb is the z coordinate of the slave device; xc is the x-coordinate of the first RTT sniffer; yc is the y-coordinate of the first RTT sniffer; zc is the z-coordinate of the first RTT sniffer; xd is the x-coordinate of the second RTT sniffer; yd is the y-coordinate of the second RTT sniffer; zd is the z-coordinate of the second RTT sniffer; xe is the x-coordinate of the third RTT sniffer; ye is the y-coordinate of the third RTT sniffer; ze is the z coordinate of the third RTT sniffer. The x,y,z coordinates of the master device and the slave device are known and the x,y,z coordinates of the slave device are determined. TBC, TBD and TBE can be determined in a manner similar to that described above. TAB + TB TAC = TR × B.C TR × AC = deltaR × AtC
Figure DE112020001498T5_0012
TAB + TBD TAD = TR × BD TR × AD = deltaR × AtD
Figure DE112020001498T5_0013
TAB + TBE TAE = TR × BE TR × AE = deltaR × AtE
Figure DE112020001498T5_0014
TB = deltaR × AtC + TAC TAB
Figure DE112020001498T5_0015
TBD = deltaR × AtD + TAD TAB
Figure DE112020001498T5_0016
TBE = deltaR × AtE + TAE TAB
Figure DE112020001498T5_0017

Gleichungen 18-21 sind Trilaterationsgleichungen. ( xb xa ) 2 + ( yb ya ) 2 + ( zb za ) 2 = TAB 2

Figure DE112020001498T5_0018
( xb xc ) 2 + ( yb yc ) 2 + ( zb zc ) 2 = TBC 2
Figure DE112020001498T5_0019
( xb xd ) 2 + ( yb yd ) 2 + ( zb zd ) 2 = TBD 2
Figure DE112020001498T5_0020
( xb xe ) 2 + ( yb ye ) 2 + ( zb ze ) 2 = TBE 2
Figure DE112020001498T5_0021
Equations 18-21 are trilateration equations. ( xb xa ) 2 + ( yb yeah ) 2 + ( eg za ) 2 = TAB 2
Figure DE112020001498T5_0018
( xb xc ) 2 + ( yb yc ) 2 + ( eg eg ) 2 = TB 2
Figure DE112020001498T5_0019
( xb xd ) 2 + ( yb yd ) 2 + ( eg zd ) 2 = TBD 2
Figure DE112020001498T5_0020
( xb xe ) 2 + ( yb ye ) 2 + ( eg ze ) 2 = TBE 2
Figure DE112020001498T5_0021

Durch Substitution von 4 Gleichungen mit 4 Variablen werden Gleichungen 22-25 bereitgestellt. ( xb xa ) 2 + ( yb ya ) 2 + ( zb za ) 2 = TAB 2

Figure DE112020001498T5_0022
( xb xc ) 2 + ( yb yc ) 2 + ( zb zc ) 2 = ( deltaR × AtC + TAC TAB ) 2
Figure DE112020001498T5_0023
( xb xd ) 2 + ( yb yd ) 2 + ( zb zd ) 2 = ( deltaR × AtD + TAD TAB ) 2
Figure DE112020001498T5_0024
( xb xe ) 2 + ( yb ye ) 2 + ( zb ze ) 2 = ( deltaR × AtD + TAD TAB ) 2
Figure DE112020001498T5_0025
Equations 22-25 are provided by substituting 4 equations with 4 variables. ( xb xa ) 2 + ( yb yeah ) 2 + ( eg za ) 2 = TAB 2
Figure DE112020001498T5_0022
( xb xc ) 2 + ( yb yc ) 2 + ( eg eg ) 2 = ( deltaR × AtC + TAC TAB ) 2
Figure DE112020001498T5_0023
( xb xd ) 2 + ( yb yd ) 2 + ( eg zd ) 2 = ( deltaR × AtD + TAD TAB ) 2
Figure DE112020001498T5_0024
( xb xe ) 2 + ( yb ye ) 2 + ( eg ze ) 2 = ( deltaR × AtD + TAD TAB ) 2
Figure DE112020001498T5_0025

Wenn drei RTT-Sniffer (z.B. die gezeigten RTT-Sniffer 5706) verwendet werden, kann Trilateration unter Verwendung von drei Kreisen durchgeführt werden, um Distanzen zu messen und den Ort der Slave-Vorrichtung relativ zu einer der RTT-Vorrichtungen 5702, 5704 und/oder dem entsprechenden Fahrzeug zu bestimmen. Dies kann an der Master-Vorrichtung und/oder an ein oder mehr der RTT-Sniffer durchgeführt werden. Die Informationen, die an der Master-Vorrichtung und den RTT-Sniffern bestimmt werden, können mit-/untereinander geteilt werden. Die Zeiten, die Distanzen und/oder die Orte können periodisch bestimmt und somit aktualisiert werden.If three RTT sniffers (e.g. RTT sniffers 5706 shown) are used, trilateration can be performed using three circles to measure distances and the location of the slave device relative to one of the RTT devices 5702, 5704 and/or or to determine the corresponding vehicle. This can be done at the master device and/or at one or more of the RTT sniffers. The information determined at the master device and the RTT sniffers can be shared with each other. The times, the distances and/or the locations can be determined periodically and thus updated.

In dem Fahrzeug, wenn ein Objekt (z.B. ein Kopf eines Fahrzeuginsassen) in der Nähe von und/oder zwischen den Antennenmodulen der Master-Vorrichtung und ein oder mehr der RTT-Sniffer vorhanden ist, so dass das Objekt mit dem durch die Master-Vorrichtung übertragenen Signalen interferiert, können dann die Umlaufzeitmaße bzw. -messwerte periodisch aktualisiert werden. Dies kann durchgeführt werden, um die Distanz zwischen der Master-Vorrichtung und dem RTT-Sniffer zu messen, um zu detektieren, wann sich die/das entsprechende physikalische Umgebung/System geändert hat.In the vehicle, if an object (e.g., a vehicle occupant's head) is present near and/or between the antenna modules of the master device and one or more of the RTT sniffers, such that the object is detected by the master device transmitted signals, the round trip time dimensions or measured values can then be periodically updated. This can be done to measure the distance between the master device and the RTT sniffer to detect when the corresponding physical environment/system has changed.

52 zeigt eine erste Netzwerkvorrichtung (oder ein Fahrzeug) 5800 und eine zweite Netzwerkvorrichtung (oder eine tragbare Netzwerkvorrichtung) 5802. Die erste Netzwerkvorrichtung 5800 umfasst einen Tonaustausch-Responder 5804 und einen Tonaustausch-Initiator 5806. Ein Tonaustausch wird auch als ein unmodulierter Trägertonaustausch bzw. ein Austausch eines unmodulierten Trägertons bezeichnet. Die zweite Netzwerkvorrichtung 5802 umfasst einen Tonaustauch-Initiator 5808 und einen Tonaustausch-Responder 5810. Die Vorrichtungen 5804, 5806, 5808, 5810 können als jegliches von den anderen BLE-Funkeinheiten, RF-Schaltungen, Initiatoren, Respondern, usw. implementiert sein, die hierin offenbart sind. Zumindest eine der Vorrichtungen 5804, 5808 und zumindest eine der Vorrichtungen 5806, 5808 kann eine einfach polarisierte Antenne und eine zirkular polarisierte Antenne umfassen oder mit einer solchen verbunden sein. Die Vorrichtungen 5804, 5806, 5808, 5810 können jeweils das Antennenmodul 40 von 2 und/oder die in 11 gezeigten Antennen umfassen. 52 Figure 12 shows a first network device (or vehicle) 5800 and a second network device (or portable network device) 5802. The first network device 5800 includes a tone exchange responder 5804 and a tone exchange initiator 5806. A tone exchange is also referred to as an unmodulated carrier tone exchange or a Exchange of an unmodulated carrier called. The second network device 5802 comprises a tone exchange initiator 5808 and a tone exchange responder 5810. The devices 5804, 5806, 5808, 5810 can be implemented as any of the other BLE radio units, RF circuits, initiators, responders, etc. that are disclosed herein. At least one of the devices 5804, 5808 and at least one of the devices 5806, 5808 may include or be connected to a singly polarized antenna and a circularly polarized antenna. The devices 5804, 5806, 5808, 5810 can each use the antenna module 40 of 2 and/or the in 11 include antennas shown.

Tonaustausch kann zwischen dem Responder 5804 und dem Initiator 5808 und dem Initiator 5806 und dem Responder 5810 durchgeführt werden. RTT-Messungen können in den gleichen Paketen wie die ausgetauschten Töne übertragen werden. Die Vorrichtungen 5804, 5806, 5808, 5810 können die für die Übertragung der Pakete verwendeten Kanäle zufällig auswählen. Die Übertragung von Paketen kann gleichzeitig mit dem Empfang von Paketen erfolgen. Zum Beispiel kann der Initiator 5808 einen Ton an den Responder 5804 auf einem ersten Kanal übertragen, während der Initiator 5808 einen Ton von dem Responder 5804 auf einem zweiten Kanal empfängt. Der Initiator 5806 kann Töne übertragen und/oder empfangen, während der Initiator 5804 Töne überträgt und/oder empfängt.Tone exchange can be performed between the 5804 responder and the 5808 initiator and the 5806 initiator and the 5810 responder. RTT measurements can be transmitted in the same packets as the tones exchanged. The devices 5804, 5806, 5808, 5810 can randomly select the channels used to transmit the packets. The transmission of packets can occur simultaneously with the receipt of packets. For example, initiator 5808 may transmit tone to responder 5804 on a first channel, while initiator 5808 receives tone from responder 5804 on a second channel. Initiator 5806 may transmit and/or receive tones while initiator 5804 transmits and/or receives tones.

Die Netzwerkvorrichtungen 5800, 5802 können im Voraus zum Beispiel durch einen Sequenzsignalaustausch (oder ein Handshake) synchronisiert werden/sein, um Takte der Netzwerkvorrichtungen 5800, 5802 zu synchronisieren. Diese Synchronisation kann durchgeführt werden, um den Netzwerkvorrichtungen zu ermöglichen, Signale gleichzeitig aneinander zu übertragen. Als ein Beispiel können zwei 1 MHz-Signale, die Daten jeweils mit 1 Mbps übertragen, übertragen werden. Die Signale können 2 MHz voneinander entfernt sein. Dies verhindert, dass eine angreifende Vorrichtung in der Lage ist, einen Angriff durchzuführen, wie etwa einen Reichweitenvergrößerungsangriff oder einen Angriff mit einer aktiven Manipulation von Tönen. Wenn der Angreifer ein Bandpassfilter verwendet, das eine Breite von 1 MHz aufweist, würde das Bandpassfilter eine große Verzögerungszeit haben, und würde es somit nicht schnell genug antworten, um zu ermöglichen, dass ein Angriff erfolgt. Wenn der Angreifer ein breitbandiges Bandpassfilter verwendet, wie etwa ein 4 MHz-Bandpassfilter, würde dann das entsprechende Signalaugendiagramm zu viel Rauschen aufweisen, um die durch die Netzwerkvorrichtungen 5800, 5802 übertragenen Signale auszumachen bzw. zu erkennen. Als ein weiteres Beispiel können die Signale von den Netzwerkvorrichtungen mit einer Symbolübertragungsrate von kleiner oder gleich einem vorbestimmten Zeitbetrag (z.B. 1 µs pro Symbol) übertragen werden. Dies stellt eine schnelle Übertragung bereit, die einen Angriff verhindert. Auch verhindert die Gleichzeitigkeit von dualen Signalen zusätzlich, dass ein Angreifer erfolgreich ist, da der Angreifer beide Signale detektieren und beeinflussen müsste. Beide Signale können auf unterschiedlichen Frequenzen, durch die gleiche Netzwerkvorrichtung oder durch unterschiedliche Netzwerkvorrichtungen, übertragen werden, wie es vorstehend beschrieben ist.The network devices 5800, 5802 may be synchronized in advance, for example, by a sequence signal exchange (or handshake) to synchronize clocks of the network devices 5800, 5802. This synchronization can be performed to allow the network devices to transmit signals to each other simultaneously. As an example, two 1MHz signals each carrying data at 1Mbps may be transmitted. The signals can be 2MHz apart. This prevents an attacking device from being able to perform an attack, such as a range extension attack or an attack with active manipulation of sounds. If the attacker used a bandpass filter that was 1MHz wide, the bandpass filter would have a large delay time, and thus would not respond fast enough to allow an attack to occur. If the attacker uses a broadband bandpass filter, such as a 4MHz bandpass filter, then the corresponding signal eye diagram would have too much noise to discern the signals transmitted by network devices 5800, 5802, respectively. As another example, the signals may be transmitted by the network devices at a symbol transmission rate less than or equal to a predetermined amount of time (e.g., 1 µs per symbol). This provides fast transmission that prevents attack. The simultaneity of dual signals also prevents an attacker from being successful, since the attacker would have to detect and influence both signals. Both signals can be transmitted on different frequencies, through the same network device or through different network devices, as described above.

Die Vorrichtungen 5804, 5806, 5808, 5810 können die Frequenzen der übertragenen Töne ändern, Phasenänderungen aufgrund von Änderungen von Frequenzen überwachen und eine Distanz zwischen den Netzwerkvorrichtungen 5800, 5802 basierend auf den Phasenänderungen bestimmen. Dies kann als Trägerphase-basierte Entfernungsmessung bezeichnet werden. Als Alternative kann, wenn ein Signal als Ergebnis dessen übertragen und empfangen wird, dass das Signal an die Quelle zurückreflektiert wird, eine Phasendifferenz zwischen dem übertragenen Signal und dem empfangenen Signal verwendet werden, um ein Modulo bzw. einen Teilungsrest einer Distanz zwischen der Quelle und dem Reflektor zu bestimmen. Gleichermaßen kann ein Initiator ein Modulo bzw. einen Teilungsrest einer Distanz zwischen dem Initiator und einem Responder bestimmen basierend auf einer Phasendifferenz zwischen (i) einem Signal, das von dem Initiator an den Responder übertragen wird, und (ii) einem entsprechenden Antwortsignal, das von dem Responder zurück an den Initiator übertragen wird. Eine Steigung einer Phasendifferenz für einen Frequenzänderungsbetrag entspricht oder ist gleich einer Distanz mit einer Frequenzschrittgrößenbegrenzung. Je kleiner die Frequenzschritte sind, desto größer ist die Modulo- bzw. Teilungsrest-Verlängerungsdistanz (siehe „On the Security of Carrier Phase-based Ranging“ von Olafsdotter, Ranganathan und Capkun, was hierin mittels Bezugnahme eingebunden wird).The devices 5804, 5806, 5808, 5810 can change the frequencies of the transmitted tones, monitor phase changes due to changes in frequencies, and determine a distance between the network devices 5800, 5802 based on the phase changes. This can be referred to as carrier phase based ranging. Alternatively, when a signal is transmitted and received as a result of the signal being reflected back to the source, a phase difference between the transmitted signal and the received signal can be used to calculate a modulus of a distance between the source and to determine the reflector. Likewise, an initiator can determine a modulo of a distance between the initiator and a responder based on a phase difference between (i) a signal transmitted from the initiator to the responder and (ii) a corresponding response signal transmitted by transmitted back to the initiator by the responder. A slope of a phase difference for a frequency change amount is equal to or equal to a distance with a frequency step size limitation. The smaller the frequency steps, the greater the modulus extension distance (see "On the Security of Carrier Phase-based Ranging" by Olafsdotter, Ranganathan, and Capkun, which is incorporated herein by reference).

Als ein weiteres Beispiel kann ein Empfangssignalstärkeindikator-(RSSI-) Parameter überwacht werden, um zu bestimmen, ob eine Netzwerkvorrichtung in der Nähe eines Fahrzeugs ist, und dann eine Aufeinanderfolge von Tonaustauschen durchzuführen, um eine Distanz zu messen. Basierend auf einer Türgriffberührung eines Benutzers können Tonaustausche vorgenommen werden, um sicherzustellen, dass kein Angriff vorliegt. Es können mehrere Umlaufzeitmessungen durchgeführt werden, um eine Distanz der Netzwerkvorrichtung relativ zu dem Fahrzeug zu bestimmen.As another example, a received signal strength indicator (RSSI) parameter can be monitored to determine whether a network device is in the vicinity of a vehicle and then perform a series of tone exchanges to measure a distance. Based on a user's door handle touch, tone exchanges can be made to ensure there is no attack. Multiple round trip time measurements may be performed to determine a distance of the network device relative to the vehicle.

Die vorgenannten Distanzbestimmungstechniken können in Kombination mit anderen Techniken verwendet werden, die hierin zur Bestimmung von RTT-Werten offenbart sind. Die Richtung einer Ausbreitung der Töne zwischen den Vorrichtungen 5804, 5806, 5808, 5810 kann randomisiert bzw. zufällig gemacht werden.The foregoing distance determination techniques may be used in combination with other techniques disclosed herein for determining RTT values. The direction of propagation of the tones between the devices 5804, 5806, 5808, 5810 can be randomized.

Bei einem Ausführungsbeispiel trägt ein Steuermodul der ersten Netzwerkvorrichtung 5800 Phasenänderungen gegenüber Frequenzänderungen für jeden von mehreren Tönen auf, die ausgetauscht werden, um mehrere lineare Kurven zu erzeugen. Das Steuermodul bestimmt die Steigungen der Kurven, die Verhältnisse der Phasenänderungen gegenüber den Frequenzänderungen bereitstellen. Die Steigungen werden dann verwendet, um die Distanzen zwischen den benachbarten der Kurven zu bestimmen, die mit der Distanz zwischen der ersten und der zweiten Netzwerkvorrichtung 5800, 5802 in Beziehung stehen.In one embodiment, a control module of the first network device 5800 plots phase changes versus frequency changes for each of multiple tones that are exchanged to generate multiple linear curves. The control module determines the slopes of the curves that behave provide metrics of phase changes versus frequency changes. The slopes are then used to determine the distances between adjacent ones of the curves that are related to the distance between the first and second network devices 5800, 5802.

53 zeigt ein Ortsbestimmungssystem 5900 mit einem Tonaustausch-Initiator 5902, einem Tonaustausch-Responder 5904 und einem Tonaustausch-Sniffer 5906. Der Tonaustausch-Initiator 5902 und der Tonaustausch-Responder 5904 können wie jegliches von den Initiatoren, Respondern, BLE-Funkeinheiten, RF-Schaltungen, die hierin offenbart sind, arbeiten. Der Tonaustausch-Sniffer 5906 kann ähnlich dem RTT-Sniffer 5606 von 50 arbeiten und sich zusammen mit einer der Tonaustausch-Vorrichtungen 5902, 5904 an einem Fahrzeug befinden und eines der Antennenmodule 40 von 2 umfassen, während die Tonaustausch-Vorrichtung in dem Fahrzeug das andere der Antennenmodule 40 umfasst. Die Vorrichtungen 5902, 5904, 5906 können jeweils ein Steuermodul umfassen, wie es vorstehend beschrieben ist, um einen/jeden der beschriebenen Betriebsvorgänge durchzuführen. Polarisationsdiversität wird bereitgestellt: zwischen den Antennen der Tonaustausch-Vorrichtungen 5902, 5904; und zwischen den Antennen von einer der Tonaustausch-Vorrichtungen 5902, 5904, die sich in dem Fahrzeug befindet, und dem Tonaustausch-Sniffer 5906. Polarisationsdiversität wird insbesondere genutzt, wenn Umlaufzeitmessungen durchgeführt werden. 53 Figure 12 shows a location determination system 5900 with a tone exchange initiator 5902, a tone exchange responder 5904 and a tone exchange sniffer 5906. The tone exchange initiator 5902 and the tone exchange responder 5904 can be any of the initiators, responders, BLE radio units, RF circuits disclosed herein work. The Tone Exchange Sniffer 5906 can be used similar to the RTT Sniffer 5606 from 50 work and are on a vehicle together with one of the sound exchange devices 5902, 5904 and one of the antenna modules 40 of FIG 2 include while the in-vehicle sound exchange device includes the other of the antenna modules 40 . Devices 5902, 5904, 5906 may each include a control module as described above to perform any of the described operations. Polarization diversity is provided: between the antennas of the tone exchange devices 5902, 5904; and between the antennas of one of the tone exchange devices 5902, 5904 located in the vehicle and the tone exchange sniffer 5906. Polarization diversity is particularly exploited when making round trip time measurements.

Die eine der Tonaustausch-Vorrichtungen 5902, 5904, die sich in dem Fahrzeug befindet, kann als die Master-Vorrichtung bezeichnet werden, wohingegen die andere der Tonaustausch-Vorrichtungen 5902, 5904 als die Slave-Vorrichtung bezeichnet wird. Wenn die Master-Vorrichtung Töne an die Slave-Vorrichtung überträgt und umgekehrt, arbeitet der Tonaustausch-Sniffer 5906 als ein Zu-/ Abhörer, und detektiert er (i) wann die Töne an den Tonaustausch-Sniffer 5906 übertragen und/oder an diesem empfangen werden, (ii) wann die Slave-Vorrichtung Töne an die Master-Vorrichtung überträgt, und/oder (iii) wann der Tonaustausch-Sniffer 5906 durch die Slave-Vorrichtung übertragene Töne empfängt. Die Slave-Vorrichtung kann als ein Reflektor arbeiten und von der Master-Vorrichtung empfangene Töne zurück an die Master-Vorrichtung übertragen. Die Master-Vorrichtung und/oder die Sniffer-Vorrichtung können zumindest eines von Zugang zu oder Betriebssteuerung von dem Fahrzeug basierend auf den Ankunftszeiten der Töne, Umlaufzeitmessungen und/oder geschätzten Distanzen zwischen den Vorrichtungen verhindern.The one of the tone exchange devices 5902, 5904 located in the vehicle may be referred to as the master device, while the other of the tone exchange devices 5902, 5904 is referred to as the slave device. When the master device transmits tones to the slave device and vice versa, the tone exchange sniffer 5906 acts as a listener and detects (i) when the tones are transmitted to and/or received by the tone exchange sniffer 5906 (ii) when the slave device transmits tones to the master device, and/or (iii) when tone exchange sniffer 5906 receives tones transmitted by the slave device. The slave device can act as a reflector and transmit sounds received from the master device back to the master device. The master device and/or the sniffer device may prevent at least one of access to or operational control of the vehicle based on the arrival times of the tones, round-trip time measurements, and/or estimated distances between the devices.

54 zeigt ein Verfahren zum Bestimmen von Distanzen zwischen einem Initiator und einem Responder und zwischen einem Responder und einem Sniffer. Obgleich die folgenden Betriebsvorgänge von 54 hauptsächlich unter Bezugnahme auf die Implementierungen von 50 und 53 beschrieben sind, können die Betriebsvorgänge einfach modifiziert werden, um für andere Implementierungen der vorliegenden Offenbarung zuzutreffen, wie etwa die Implementierungen von 2-6, 11, 14, 39 und 46-49. Die Betriebsvorgänge können iterativ durchgeführt werden. Obgleich das Verfahren hauptsächlich unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel von 53 beschrieben ist, kann das Verfahren auf andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung angewandt werden. 54 shows a method for determining distances between an initiator and a responder and between a responder and a sniffer. Although the following operations of 54 mainly referring to the implementations of 50 and 53 are described, the operations can be easily modified to apply to other implementations of the present disclosure, such as the implementations of FIG 2-6 , 11 , 14 , 39 and 46-49 . The operations can be performed iteratively. Although the method mainly refers to the embodiment of FIG 53 is described, the method can be applied to other embodiments of the present invention.

Das Verfahren kann bei 6000 beginnen. Bei 6002 überträgt der Tonaustausch-Initiator 5902 ein Tonsignal mit einem Ton an den Tonaustausch-Responder 5904. Der Ton kann ausgedrückt werden als e(jωt+ϕA)-τAB , wobei A der Tonaustausch-Initiator 5902 ist, B der Tonaustausch-Responder 5904 ist, τAB eine Ausbreitungszeit von A zu B ist und direkt mit der Distanz zwischen dem Tonaustausch-Initiator 5902 und dem Tonaustausch-Responder 5904 in Beziehung steht, ω eine Frequenz ist, ϕA, die Phase des Tons an dem Tonaustausch-Initiator 5902 ist, t die Zeit ist.The procedure can start at 6000. At 6002, tone exchange initiator 5902 transmits a tone signal having a tone to tone exchange responder 5904. The tone can be expressed as e (jωt+ϕ A )-τ AWAY , where A is the tone exchange initiator 5902, B is the tone exchange responder 5904, τ AB is a propagation time from A to B and is directly related to the distance between the tone exchange initiator 5902 and the tone exchange responder 5904, ω a is frequency, φ A is the phase of the tone at tone exchange initiator 5902, t is time.

Bei 6004 wird der Ton an dem Tonaustausch-Responder 5904 mit Verzögerung ϕB und dem Tonaustausch-Sniffer 5906 mit Verzögerung ϕC empfangen. An dem Tonaustausch-Responder 5904 wird das empfangene Tonsignal in das Basisband heruntergewandelt, was ausgedrückt werden kann durch Gleichung 26. e ( j ( ω t + ϕ A ) ) e ( j ω τ A B ) e ( j ( ω t + ϕ B ) ) = e ( j ω τ A B + ϕ A ϕ B )

Figure DE112020001498T5_0026
At 6004, the tone is received at tone exchange responder 5904 with delay φ B and tone exchange sniffer 5906 with delay φ C . At the Tone Exchange Responder 5904, the received tone signal is downconverted to baseband, which can be expressed by Equation 26. e ( j ( ω t + ϕ A ) ) e ( j ω τ A B ) e ( j ( ω t + ϕ B ) ) = e ( j ω τ A B + ϕ A ϕ B )
Figure DE112020001498T5_0026

An dem Tonaustausch-Sniffer 5906 wird das empfangene Tonsignal in das Basisband heruntergewandelt, was ausgedrückt werden kann durch Gleichung 27. e ( j ( ω t + ϕ A ) ) e ( j ω τ A C ) e ( j ( ω t + ϕ C ) ) = e ( j ω τ A C + ϕ A ϕ C )

Figure DE112020001498T5_0027
At the Tone Exchange Sniffer 5906, the received tone signal is downconverted to baseband, which can be expressed by Equation 27. e ( j ( ω t + ϕ A ) ) e ( j ω τ A C ) e ( j ( ω t + ϕ C ) ) = e ( j ω τ A C + ϕ A ϕ C )
Figure DE112020001498T5_0027

Bei 6006 empfängt der Tonaustausch-Initiator 5902 den Ton von dem Tonaustausch-Responder 5904, der das Tonsignal als ein zweites Tonsignal zurück an den Tonaustausch-Initiator 5902 neu-/zurücküberträgt. Der Ton kann ausgedrückt werden als e(jωt+ϕA)·τAB . Das empfangene zweite Tonsignal kann durch Gleichung 28 dargestellt werden. Der Tonaustausch-Sniffer 5906 empfängt auch das zweite Tonsignal, was durch Gleichung 29 dargestellt werden kann. e ( j ( ω t + ϕ B ) ) e ( j ω τ B A ) e ( j ( ω t + ϕ A ) ) = e ( j ( ω t + ϕ A ) )

Figure DE112020001498T5_0028
e ( j ( ω t+ ϕ B ) ) e ( j ω τ BC ) e ( j ( ωτ+ ϕ C ) ) = e ( j ω τ BC + ϕ B ϕ C )
Figure DE112020001498T5_0029
At 6006, the tone exchange initiator 5902 receives the tone from the tone exchange responder 5904, which retransmits the tone signal back to the tone exchange initiator 5902 as a second tone signal. The tone can be expressed as e (jωt+ϕ A ) τ AWAY . The received second audio signal can through Equation 28 can be presented. The tone exchange sniffer 5906 also receives the second tone signal, which can be represented by equation 29. e ( j ( ω t + ϕ B ) ) e ( j ω τ B A ) e ( j ( ω t + ϕ A ) ) = e ( j ( ω t + ϕ A ) )
Figure DE112020001498T5_0028
e ( j ( ω t+ ϕ B ) ) e ( j ω τ B.C ) e ( j ( ωτ+ ϕ C ) ) = e ( j ω τ B.C + ϕ B ϕ C )
Figure DE112020001498T5_0029

Bei 6008 empfängt der Tonaustausch-Initiator 5902 ein Phasensignal von dem Tonaustausch-Responder 5904, das einen Tonwert eines natürlichen Logarithmus mit einer Phasendifferenz des Tons bezeichnet, wenn er an dem Tonaustausch-Responder 5904 empfangen wird. Der Tonaustausch-Responder 5904 sendet somit eine gemessene Phase an den Tonaustausch-Initiator 5902, wobei Werte multipliziert werden/sind, wie es durch Gleichung 30 dargestellt wird. e ( j ω τ AB + ϕ A ϕ B ) e ( j ω τ BA + ϕ B ϕ A ) = e ( 2 j ω τ AB )

Figure DE112020001498T5_0030
At 6008 , the tone exchange initiator 5902 receives a phase signal from the tone exchange responder 5904 indicating a tone value of a natural logarithm with a phase difference of the tone when received at the tone exchange responder 5904 . The Tone Exchange Responder 5904 thus sends a measured phase to the Tone Exchange Initiator 5902 where values are/are multiplied as represented by Equation 30. e ( j ω τ AWAY + ϕ A ϕ B ) e ( j ω τ B.A + ϕ B ϕ A ) = e ( 2 j ω τ AWAY )
Figure DE112020001498T5_0030

Bei 6010 bestimmt der Tonaustausch-Sniffer 5906, basierend auf den empfangenen Tonsignalen, Tonwerte, die in Zusammenhang stehen mit: einer Phasendifferenz des Tons zwischen einem Zeitpunkt, zu dem er von dem Tonaustausch-Initiator übertragen wird, zu einem Zeitpunkt, zu dem er an dem Tonaustausch-Sniffer empfangen wird; und einer Phasendifferenz des Tons zwischen einem Zeitpunkt, zu dem er von dem Tonaustausch-Responder übertragen wird, zu einem Zeitpunkt, zu dem er an dem Tonaustausch-Sniffer empfangen wird. Die Tonwerte können dargestellt werden e(jωτBCBC) und e(jωτACAC).At 6010, based on the received tone signals, the tone exchange sniffer 5906 determines tone values associated with: a phase difference of the tone between a time when it is transmitted from the tone exchange initiator and a time when it is on the tone exchange sniffer is received; and a phase difference of the tone between a time when it is transmitted from the tone exchange responder and a time when it is received at the tone exchange sniffer. The tonal values can be represented e (jωτ B.C B C ) and e (jωτ AC A C ) .

Bei 6012 bestimmen der Initiator 5902 und/oder der Sniffer 5906 die Distanzen zwischen dem Initiator 5902 und dem Responder 5904 und zwischen dem Initiator 5902 und dem Sniffer 5906. Die Distanzwerte können in einer ähnlichen Art und Weise wie vorstehend dargelegt bestimmt werden, wenn eine Umlaufzeit aufgespürt wird, siehe zum Beispiel Gleichungen 12 und 15 und entsprechende Beschreibung. Anstelle einer Umlaufzeit wird eine Phase verwendet. Diese Berechnung kann eine Verwendung von Gleichung 31 umfassen, wobei die Tonwerte e(jωτBCBC) und e(-jωτAC–ϕAC) an dem Sniffer 5906 gemessen oder bestimmt werden, e(jωτAC) a priori bekannt ist, und Tonwert e(jωτABAB)an dem Responder 5904 bestimmt wird. e ( j ω τ BC + θ B θ C ) e ( j ω τ AC θ A + θ C ) e ( j ω τ AC ) e ( j ω τ AB + θ A θ B ) = e ( j ω τ BC + j ω τ AB ) = e j ω ( τ BC + τ AB )

Figure DE112020001498T5_0031
At 6012, the initiator 5902 and/or the sniffer 5906 determine the distances between the initiator 5902 and the responder 5904 and between the initiator 5902 and the sniffer 5906. The distance values may be determined in a manner similar to that set forth above when a round trip time is detected, see for example equations 12 and 15 and corresponding description. A phase is used instead of an orbital period. This calculation may involve using Equation 31, where the tone values e (jωτ B.C B C ) and e (-jωτ AC A C ) are measured or determined at the sniffer 5906, e (jωτAC) is known a priori, and tone value e (jωτ AWAY A B ) at the responder 5904 is determined. e ( j ω τ B.C + θ B θ C ) e ( j ω τ AC θ A + θ C ) e ( j ω τ AC ) e ( j ω τ AWAY + θ A θ B ) = e ( j ω τ B.C + j ω τ AWAY ) = e j ω ( τ B.C + τ AWAY )
Figure DE112020001498T5_0031

Der Initiator 5902 und/oder der Sniffer 5906 können den inversen Logarithmus des Resultats von Gleichung 31 nehmen, um die Zeiten τBC und τAB bereitzustellen. Die Distanzen zwischen dem Responder 5904 und dem Sniffer 5906 und zwischen dem Initiator 5902 und dem Responder 5904 können dann basierend auf diesen Zeiten und den bekannten Übertragungsraten der Tonsignale bestimmt werden. Das Verfahren kann bei 6014 enden. Der Initiator 5902 oder der Sniffer 5906 können basierend auf der zumindest einen der geschätzten Distanzen einen Zugang zu oder eine Betriebssteuerung von dem Fahrzeug verhindern.The initiator 5902 and/or the sniffer 5906 may take the inverse logarithm of the result of Equation 31 to provide the times τ BC and τ AB . The distances between the responder 5904 and the sniffer 5906 and between the initiator 5902 and the responder 5904 can then be determined based on these times and the known transmission rates of the audio signals. The method may end at 6014. The initiator 5902 or the sniffer 5906 may prevent access to or operational control of the vehicle based on the at least one of the estimated distances.

55 zeigt ein Beispiel eines passiven Tonaustausch- und Phasendifferenzdetektionssystems 6100. Das System 6100 umfasst eine Phasenregelschleife (PLL) 6102, ein Phasenmodul 6104, einen Sender 6106, einen Empfänger 6108 und Antennenmodule 6110. Die Antennenmodule 6110 können ähnlich den Antennenmodulen 40 von 2 sein. Der Sender 6106 überträgt einen ersten Ton, der eine Ausgabe von der PLL 6102 sein kann und durch einen Reflektor 6112 an den Empfänger 6108 zurückreflektiert wird. Die Ausgabe von der PLL und das reflektierte Tonsignal werden an das Phasenmodul 6104 bereitgestellt. Das Phasenmodul 6104 bestimmt eine Phasendifferenz zwischen der Ausgabe von der PLL und dem reflektierten Tonsignal. Das Phasenmodul 6104 oder ein anderes hierin offenbartes Modul bestimmen eine Distanz zwischen dem Sender 6106 und dem Reflektor 6112 basierend auf der Phasendifferenz. Das Phasenmodul 6104 oder ein anderes hierin offenbartes Modul können Zugang zu einem Innenraum von und/oder Betriebssteuerung von einem Fahrzeug basierend auf der bestimmten Distanz verhindern. 55 12 shows an example of a passive tone exchange and phase difference detection system 6100. The system 6100 includes a phase locked loop (PLL) 6102, a phase module 6104, a transmitter 6106, a receiver 6108, and antenna modules 6110. The antenna modules 6110 can be similar to the antenna modules 40 of FIG 2 being. The transmitter 6106 transmits a first tone, which may be an output from the PLL 6102 and is reflected back to the receiver 6108 by a reflector 6112 . The output from the PLL and the reflected audio signal are provided to phase module 6104 . The phase module 6104 determines a phase difference between the output from the PLL and the reflected audio signal. The phase module 6104 or other module disclosed herein determines a distance between the transmitter 6106 and the reflector 6112 based on the phase difference. The phasing module 6104 or other module disclosed herein may prevent access to an interior of and/or operational control of a vehicle based on the determined distance.

56 zeigt ein Beispiel eines aktiven Tonaustausch- und Phasendifferenzdetektionssystems 6200. Das System 6200 arbeitet ähnlich wie das System 6100 von 55. Der Sender und der Empfänger 6106, 6108 werden durch Kasten 6202 dargestellt. Der Reflektor 6112 von 55 kann mit Responder-Vorrichtung 6204 für einen aktiven Austausch von Tönen ersetzt werden/sein. Die Responder-Vorrichtung 6204 kann ein erstes Tonsignal mit ersten ein oder mehr Tönen von dem Sender 6106 empfangen und mit einem zweiten Tonsignal antworten. Das zweite Tonsignal kann die ein oder mehr Töne und/oder ein oder mehr andere Töne umfassen. Das zweite Tonsignal wird an den Empfänger 6108 zurück übertragen. 56 12 shows an example of an active tone exchange and phase difference detection system 6200. The system 6200 operates similarly to the system 6100 of FIG 55 . The sender and receiver 6106, 6108 are represented by box 6202. The reflector 6112 from 55 can be replaced with responder device 6204 for an active exchange of tones. Responder device 6204 may receive a first audio signal having first one or more tones from transmitter 6106 and respond with a second audio signal. The second tone signal may include the one or more tones and/or one or more other tones. The second tone signal is transmitted back to the 6108 receiver.

57 zeigt ein Initiator-Paket 6300 und ein Antwortpaket 6302, die für RSSI- und Flugzeit-Messungen verwendet werden. Das Initiator-Paket 6300 kann mehrere Felder umfassen, wie etwa eine Präambel, ein Synchronisationszugangswort (z.B. ein pseudozufälliges Synchronisationszugangswort), ein Datenfeld mit Daten, ein Zyklische-Redundanzprüfung-(CRC-)Feld mit CRC-Bits und ein Kontinuierliche-Welle-(CW-) Ton-Feld mit einem CW-Ton. Das Antwortpaket 6302 kann ein CW-Ton-Feld, eine Präambel, ein Synchronisationszugangswort, ein Datenfeld und ein CRC-Feld umfassen. 57 shows an initiator packet 6300 and a response packet 6302 used for RSSI and time-of-flight measurements. The initiator packet 6300 may include several fields, such as a preamble, a synchronization gateword (e.g., a pseudo-random synchronization gateword), a data field containing data, a cyclic redundancy check (CRC) field containing CRC bits, and a continuous wave ( CW) tone field with a CW tone. Response packet 6302 may include a CW tone field, a preamble, a synchronization access word, a data field, and a CRC field.

Eine Initiator-Vorrichtung kann das Initiator-Paket 6300 übertragen, das an einer Responder-Vorrichtung empfangen werden kann. Die Responder-Vorrichtung kann dann das Antwortpaket 6302 erzeugen und das Antwortpaket zurück an die Initiator-Vorrichtung übertragen. Dies kann für Tonaustausch, Phasendifferenzbestimmung, Umlaufzeitmessungen, usw. vorgenommen werden. Eine Distanz zwischen den Vorrichtungen kann dann bestimmt werden. Diese Messungen und Berechnungen können durchgeführt werden, um einen Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff zu detektieren. Bei einem Ausführungsbeispiel verhandeln der Initiator und der Responder im Voraus, was die Synchronisationszugangswörter sein werden, basierend auf einer vorbestimmten Liste. Die Synchronisationszugangswörter umfassen Zugangsadressen. Der Initiator kann zum Beispiel den Zeitbetrag zum Empfangen (i) des Antwortpakets nach Übertragen des Initiator-Pakets und/oder (ii) des Synchronisationszugangsworts messen. Der Zeitbetrag und das Synchronisationszugangswort können mit vorbestimmten Zeitbeträgen und einem vorbestimmten Synchronisationszugangswort verglichen werden. Wenn die durchgeführten Vergleiche zu Übereinstimmungen bzw. Treffern führen, ist dann ein Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff nicht aufgetreten. Wenn das empfangene Synchronisationszugangswort jedoch nicht übereinstimmt bzw. passt und/oder die Zeitbeträge mehr als ein vorbestimmter Betrag anders als erwartet sind, kann dann ein Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff aufgetreten sein.An initiator device may transmit the initiator packet 6300, which may be received at a responder device. The responder device can then generate the response packet 6302 and transmit the response packet back to the initiator device. This can be done for tone exchange, phase difference determination, round trip time measurements, etc. A distance between the devices can then be determined. These measurements and calculations can be performed to detect a range extender type relay station attack. In one embodiment, the initiator and the responder negotiate in advance what the synchronization gate words will be based on a predetermined list. The synchronization gate words include gate addresses. For example, the initiator may measure the amount of time to receive (i) the response packet after transmitting the initiator packet and/or (ii) the synchronization gateword. The amount of time and the synchronization gateword may be compared to predetermined amounts of time and a predetermined synchronization gateword. If the comparisons made result in matches, then a range extender type relay station attack has not occurred. However, if the received synchronization access word does not match and/or the time amounts are more than a predetermined amount different than expected, then a range extender type relay station attack may have occurred.

Bei einem Ausführungsbeispiel tauschen der Initiator und der Responder einen vorbestimmten Schlüssel, eine Liste von Synchronisationszugangswörtern und Zeiten aus, zu denen jedes der Synchronisationszugangswörter zu übertragen ist. Die Synchronisationszugangswörter können, wenn sie anfänglich erzeugt werden/sind, zufällig ausgewählt werden. Dies ermöglicht es dem Responder, den korrekten Schlüssel und/oder das korrekte Synchronisationszugangswort zu kennen, um damit zu antworten, wenn er ein Initiator-Paket empfängt. Der Schlüssel kann in dem Antwortpaket umfasst sein. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfassen das Initiator- und das Antwortpaket nicht die Präambeln, wie es in 58 gezeigt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die CW-Töne 4-10 µs in der Länge.In one embodiment, the initiator and the responder exchange a predetermined key, a list of synchronization access words, and times at which each of the synchronization access words is to be transmitted. The synchronization gatewords can be randomly selected when they are/are initially generated. This allows the responder to know the correct key and/or synchronization gateword to respond with when receiving an initiator packet. The key can be included in the response packet. In another embodiment, the initiator and response packets do not include the preambles as described in 58 is shown. In one embodiment, the CW tones are 4-10 µs in length.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel haben das Initiator-Paket und das Responder-Paket das gleiche Format, wie es in 59 gezeigt ist. Jedes der Pakete umfasst: als ein erstes Feld einen ersten CW-Ton; ein Synchronisationszugangswort; ein Datenfeld; ein CRC-Feld; und als ein letztes Feld einen zweiten CW-Ton. Ein weiteres Beispiel von Initiator- und Antwortpaketen mit dem gleichen Format ist in 60 gezeigt, wobei jedes Paket umfasst: als ein erstes Feld einen CW-Ton; ein Synchronisationswort mit PACRMBI; ein PDU-Feld mit einer PDU; ein Medienzugangssteuerung-(MAC-) Feld; ein CRC-Feld; und als ein letztes Feld einen zweiten CW-Ton. Die CW-Töne von 57-60 können Töne einer kryptographisch zufälligen Länge sein und können, wenn sie empfangen werden, durch den Initiator untersucht bzw. geprüft werden. Wenn zum Beispiel von einem Responder empfangene CW-Töne nicht korrekt sind, kann dann ein Reichweitenvergrößerertyp-Relaisstationsangriff aufgetreten sein. Mit den Ausführungsbeispielen von 59-60 verhindert eine Synchronisationswortumlaufzeit/-gebung Ein-/Wicklungen eines CW-Tonaustauschs jenseits eines mehrdeutigen Bereichs (z.B. 75 Meter) bei 2 MHz-Kanal-Tonschritten. Die Initiator- und Responder-Pakete, auf die vorstehend Bezug genommen wird, können auf einer gleichen Frequenz übertragen werden. Dadurch, dass die Initiator- und Responder-Pakete in dem gleichen Format vorliegen, ist eine angreifende Vorrichtung nicht in der Lage, zu unterscheiden, welches Pakete das Initiator-Paket und welches Paket das Responder-Paket ist. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die CW-Töne am Ende der Pakete nicht umfasst.In another embodiment, the initiator packet and the responder packet have the same format as defined in 59 is shown. Each of the packets includes: as a first field, a first CW tone; a synchronization gateword; a data field; a CRC field; and as a final field, a second CW tone. Another example of initiator and response packets with the same format is in 60 as shown, each packet comprising: as a first field, a CW tone; a synchronization word with PACRMBI; a PDU field with a PDU; a media access control (MAC) field; a CRC field; and as a final field, a second CW tone. The CW tones of 57-60 may be tones of cryptographically random length and, when received, may be examined by the initiator. For example, if CW tones received from a responder are incorrect, then a range extender type relay station attack may have occurred. With the examples of 59-60 Sync word round-trip time/delivery prevents CW tone exchange wraps beyond an ambiguous range (e.g., 75 meters) at 2 MHz channel tone steps. The initiator and responder packets referred to above may be transmitted on a same frequency. By having the initiator and responder packets in the same format, an attacking device is unable to distinguish which packet is the initiator packet and which packet is the responder packet. In one embodiment, the CW tones at the end of the packets are not included.

Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Zeit/-gebung, die Frequenzen, die Längen, die Leistungspegel, die Amplituden und die Inhalte der CW-Töne und der Synchronisationszugangswörter der Initiator- und Responder-Pakete an dem Initiator und an dem Responder untersucht bzw. geprüft, um zu bestimmen, ob sie korrekt und/oder konsistent sind, und zu identifizieren bzw. zu ermitteln/erkennen, ob ein Angriff aufgetreten ist. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine pseudozufällige Anzahl von Paketen auf einer ersten Frequenz ausgetauscht, bevor auf eine nächste Frequenz gewechselt und eine weitere pseudozufällige Anzahl von Paketen ausgetauscht wird.In one embodiment, the timing, frequencies, lengths, power levels, amplitudes, and contents of the CW tones and synchronization access words of the initiator and responder packets are examined at the initiator and responder, respectively. to determine if they are accurate and/or consistent and to identify or detect/detect if an attack has occurred. In one embodiment, a pseudo-random number of packets are exchanged on a first frequency before switching to a next frequency and another pseudo-random number of packets are exchanged.

Da eine angreifende Vorrichtung typischerweise Filter (z.B. Tiefpass- und Bandpassfilter) und Mischer (z.B. einen Abwärtswandler und einen Aufwärtswandler) umfasst, verursacht eine angreifende Vorrichtung Verzögerungen beim Weiterleiten eines Signals. Damit ein Angriff durch eine angreifende Vorrichtung nicht detektiert wird, muss die angreifende Vorrichtung ein empfangenes Signal ohne detektierbare Verzögerung erneut übertragen. Dies macht es für die angreifende Vorrichtung schwierig, undetektiert zu sein/bleiben. Eine angreifende Vorrichtung kann ein Signal 500 ns verzögern, was das Signal im Raum 500 Fuß (ft) verzögern kann. Damit eine angreifende Vorrichtung eine Übertragung eines Tons oder einen Start einer Übertragung eines Tons zu einer korrekten Zeit vorziehen kann, muss die angreifende Vorrichtung im Voraus wissen, was übertragen wird. Dies ist unwahrscheinlich. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein Heterodynempfänger verwendet wird, um das weitergeleitete Signal zu empfangen. Der Heterodynempfänger übersetzt Pakete/Töne in einen In-Phase-(I-) - Quadraturphase-(Q-)Bereich und erfasst in dem IQ-Bereich. In dem IQ-Bereich werden Phasendifferenzen detektiert. Wenn ein Angriff vorliegt, kann die aus dem Angriff resultierende Verzögerung in dem IQ-Bereich basierend auf Phasendifferenzen detektiert werden. Wenn ein Ton durch eine angreifende Vorrichtung ge-/verkürzt wird/ist, so dass das entsprechende Synchronisationszugangswort zu der korrekten Zeit ankommt, sind dann die Zeit/-gebung und die Länge des CW-Tons nicht korrekt, und wird dies durch den Initiator detektiert.Since an attacking device typically includes filters (eg, low-pass and band-pass filters) and mixers (eg, a down-converter and an up-converter), an attacking device introduces delays in forwarding a signal. In order for an attack by an attacking device not to be detected, the attacking device must retransmit a received signal without a detectable delay. This makes it difficult for the offending device to go undetected. An attacking device can delay a signal 500 ns, which can delay the signal in space 500 feet (ft). In order for an attacking device to prioritize transmission of a tone or start transmission of a tone at a correct time, the attacking device must know in advance what is being transmitted. This is unlikely. This is especially true when a heterodyne receiver is used to receive the relayed signal. The heterodyne receiver translates packets/tones into an in-phase (I) - quadrature-phase (Q) domain and detects in the IQ domain. Phase differences are detected in the IQ domain. When there is an attack, the delay in the IQ domain resulting from the attack can be detected based on phase differences. If a tone is/is shortened/truncated by an attacking device so that the corresponding synchronization gateword arrives at the correct time, then the timing and length of the CW tone is incorrect and this is detected by the initiator .

Bei einem Ausführungsbeispiel untersucht bzw. prüft der Initiator die CW-Töne, die von dem Responder übertragen werden, auf (i) Länge relativ zu einem Start eines übertragenen Synchronisationszugangsworts, (ii) konsistente Leistung (oder Amplitude) vor und relativ zu dem Synchronisationszugangswort, und (iii) konsistenten Ton über das Synchronisationszugangswort hinweg. Konsistenter Ton kann sich auf eine konsistente Frequenz, einen konsistenten Leistungspegel, eine konsistente Amplitude, usw. beziehen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Start- und Endzeiten des Synchronisationszugangsworts relativ zu einem Anfang eines ersten CW-Tons eines übertragenen Pakets innerhalb eines vorbestimmten Zeitbetrags (z.B. einem ± 10 ns-Bereich) bekannt sein. Wenn also die Start- und Endzeiten innerhalb vorbestimmter Bereiche eines Anfangs eines ersten CW-Tons des Pakets liegen, hat es daher dann keinen Angriff gegeben, und anderenfalls ist ein Angriff aufgetreten.In one embodiment, the initiator examines the CW tones transmitted by the responder for (i) length relative to a start of a transmitted synchronization access word, (ii) consistent power (or amplitude) before and relative to the synchronization access word, and (iii) consistent tone across the synchronization gateword. Consistent tone can refer to consistent frequency, consistent power level, consistent amplitude, etc. In another embodiment, the start and end times of the synchronization access word relative to a beginning of a first CW tone of a transmitted packet may be known within a predetermined amount of time (e.g., a ±10 ns range). Thus, if the start and end times are within predetermined ranges of a beginning of a first CW tone of the packet, then there has been no attack, and otherwise an attack has occurred.

Als ein weiteres Beispiel kann eine PLL von einem Initiator, der einen Ton überträgt, auf einem bestimmten Kanal 3 unterschiedliche Töne aufweisen, die die PLL erzeugen kann; einen mittleren Ton, einen hohen Ton auf einer ersten Frequenz (z.B. 250 kHz) und einen niedrigen Ton auf einer zweiten vorbestimmten Frequenz (z.B. -250 kHz). Die übertragenen Töne können gemäß einer vorbestimmten vereinbarten Zufallssequenz und/oder einem vorbestimmten vereinbarten Tonmuster ausgewählt und übertragen werden. Dies kann zwischen dem Initiator und dem Responder vereinbart werden/sein. Die PLLs des Initiators und einer angreifenden Vorrichtung können nicht konsistent zueinander sein. Wenn eine Frequenzdifferenz größer als ein vorbestimmter Schwellenwert zwischen dem von dem Initiator übertragenen Signal und dem in Erwiderung darauf empfangenen Signal vorliegt, kann der Initiator bestimmen, dass ein Angriff aufgetreten ist.As another example, from an initiator transmitting a tone, a PLL may have 3 different tones on a particular channel that the PLL can generate; a medium tone, a high tone at a first frequency (e.g. 250 kHz) and a low tone at a second predetermined frequency (e.g. -250 kHz). The transmitted tones can be selected and transmitted according to a predetermined agreed random sequence and/or a predetermined agreed tone pattern. This can be agreed between the initiator and the responder. The PLLs of the initiator and an attacking device may not be consistent with each other. If there is a frequency difference greater than a predetermined threshold between the signal transmitted by the initiator and the signal received in response thereto, the initiator can determine that an attack has occurred.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Responder in der Lage, für ein empfangenes Signal zu messen, mit welcher Phasenverzögerung der Responder detektiert, und dies in Daten zurück zu antworten. Dies kann auf einem Zeitpunkt basieren, zu dem der Responder einen CW-Ton eines hinteren Endes eines Pakets von einem Initiator empfängt. Der Responder kann eine Phasenverzögerung messen zwischen (i) dem CW-Ton eines hinteren Endes (oder Schlusses) des Pakets, das von dem Initiator empfangen wird, und (ii) einem vorderen Ende (oder einem ersten führenden/vorderen CW-Ton) eines Pakets, das durch den Responder in Erwiderung auf das von dem Initiator empfangenen Paket übertragen wird. Der Initiator kann die gesamte bidirektionale Umlaufzeit des Pakets von dem Initiator an den Responder und dann von dem Responder zurück an den Initiator berechnen.In one embodiment, the responder is able to measure, for a received signal, with what phase delay the responder detects and reply this back in data. This may be based on a time when the responder receives a CW tone of a trailing end of a packet from an initiator. The responder can measure a phase delay between (i) the CW tone of a trailing end (or trailing) of the packet received from the initiator and (ii) a leading end (or a first leading/leading CW tone) of a packet transmitted by the responder in response to the packet received from the initiator. The initiator can calculate the total round trip time of the packet from the initiator to the responder and then from the responder back to the initiator.

Zusätzlich zum Detektieren einer Verzögerung in einem Signal kann ein Initiator auch detektieren, wenn eine angreifende Vorrichtung das Signal (oder den Ton) verstärkt. Das Verstärken eines Signals/Tons kann auch eine Übertragung verzögern, was detektiert werden kann. Während der Weiterleitung von Tönen an einer angreifenden Vorrichtung kann ein Ton verzerrt werden und/oder kann ein anderer Ton anstelle des ursprünglich übertragenen Tons übertragen werden.In addition to detecting a delay in a signal, an initiator can also detect when an offending device amplifies the signal (or tone). Amplifying a signal/sound can also delay transmission, which can be detected. During the relaying of tones at an offending device, a tone may be distorted and/or a different tone may be transmitted in place of the tone originally transmitted.

Die vorgenannten Beispiele ermöglichen genauere Distanzmessungen mit einer geringeren Anzahl von Paketen, die jeweils sowohl ein Synchronisationszugangswort als auch einen CW-Ton aufweisen. Das Synchronisationszugangswort schützt den CW-Ton davor, ohne Detektion durch eine angreifende Vorrichtung modifiziert zu werden, und umgekehrt. Es wird eine bidirektionale Randomisierungskommunikation durchgeführt, die sowohl die Synchronisationszugangswörter als auch die CW-Töne schützt.The above examples allow for more accurate distance measurements with a smaller number of packets, each containing both a sync access word and a CW tone. The synchronization gateword protects the CW tone from being modified without detection by an offending device and vice versa. Two-way randomization communication is performed, protecting both the sync access words and the CW tones.

Eine PLL, wie sie hierin offenbart ist, von einem Initiator kann eine PLL mit vorhersagbarer Phase sein, die es dem Initiator ermöglicht, eine Phase eines Signals vorherzusagen, wenn eine Frequenz des Signals geändert wird. Dies kann eine Notwendigkeit zum Prüfen beseitigen, ob eine Zeit eines durch den Initiator übertragenen CW-Tons und eines durch einen Responder übertragenen CW-Tons korrekt sind. Ein Responder kann messen, wann zum Beispiel ein CW-Ton eines hinteren Endes von einem Initiator empfangen wird, die entsprechende Phasenverzögerung des CW-Tons des hinteren Endes relativ zu einer Erzeugung eines CW-Tons eines vorderen Endes durch den Responder für ein Antwortsignal bestimmen, und diese Information mit dem CW-Ton eines vorderen Endes an den Initiator übertragen. Der Initiator kann dann eine Gesamtumlaufzeit basierend auf der empfangenen Information berechnen.A PLL as disclosed herein by an initiator may be a phase predictable PLL that allows the initiator to predict a phase of a signal when a frequency of the signal is changed. This can eliminate a need for checking whether a time of a CW tone transmitted by the initiator and a CW tone transmitted by a responder are correct. A responder may measure when, for example, a back-end CW tone is received from an initiator, determine the corresponding phase delay of the back-end CW tone relative to a generation of a front-end CW tone by the responder for a response signal, and transmit this information to the initiator with the CW tone of a front end. The initiator can then calculate a total round-trip time based on the information received.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Initiator eines von einem Fahrzeug oder einer tragbaren Zugangsvorrichtung, und ist ein Responder das andere von dem Fahrzeug und der tragbaren Zugangsvorrichtung. Die Reihenfolge, in der das Fahrzeug und die tragbare Zugangsvorrichtung übertragen und antworten, wird pseudozufällig geändert. Auch können ein Paket und/oder ein Tonsignal als eine Antwort gesendet werden und dann als ein Initiator-Paket und/oder ein Initiator-Tonsignal verwendet werden. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Reihenfolge, in der das Fahrzeug und die tragbare Zugangsvorrichtung übertragen und antworten, für kurze Zeitspannen (z.B. Austauschperioden von weniger als einer vorbestimmten Zeitdauer) nicht geändert und für lange Austauschperioden (z.B. Austauschperioden größer oder gleich der vorbestimmten Zeitdauer) geändert. Die Reihenfolge kann periodisch gewechselt werden. In diesen Beispielen werden bidirektionale Daten unter Verwendung von Antennenpolarisationsdiversität ausgetauscht, um korrekte Zeitmessungen bereitzustellen.In one embodiment, an initiator is one of a vehicle or a portable entry device, and a responder is the other of the vehicle and the portable entry device. The order in which the vehicle and the portable entry device transmit and respond is changed pseudo-randomly. Also, a packet and/or tone can be sent as a response and then used as an initiator packet and/or initiator tone. In one embodiment, the order in which the vehicle and portable access device transmit and respond is not changed for short periods of time (e.g., exchange periods less than a predetermined amount of time) and is changed for long exchange periods (e.g., exchange periods greater than or equal to the predetermined amount of time). The order can be changed periodically. In these examples, bi-directional data is exchanged using antenna polarization diversity to provide correct timing measurements.

Es wird eine Verarbeitung implementiert, um genaue Messungen von Start- und Endpunkten von CW-Tönen und Synchronisationszugangswörtern bereitzustellen. Das Korrelations- und Protokollmodul 3920 kann eine kreisförmige bzw. zirkulare Warteschlange von Bits führen und einrasten bzw. arretieren, um einen Vergleich zwischen Start- und Endzeiten und Längen von CW-Tönen und Synchronisationszugangswörtern von übertragenen (Initiator-)Paketen sowie Start- und Endzeiten und Längen von CW-Tönen und Synchronisationszugangswörtern von empfangenen (Responder-)Paketen durchzuführen. Das Korrelations- und Protokollmodul 3920 kann interpolieren, wo sich Nulldurchgangspunkte befinden. Eine Nachverarbeitung auf I- und Q-Daten in Zusammenhang mit einem Synchronisationszugangswort kann zur Taktwiederherstellung bzw. -wiedergewinnung durchgeführt werden, um zu interpolieren, wann das Synchronisationszugangswort angekommen ist. I- und Q-Daten können unterschiedliche Wechsel-/Drehraten aufweisen. Es kann eine Interpolation durchgeführt werden, um zu bestimmen, wo sich Mittelpunkte von Übergängen bzw. Verläufen befinden, um eine präzise Zeit/-gebung zur Taktwiederherstellung bzw. -wiedergewinnung zu erhalten. Zum Ein-/Wählen in der Zeit/-gebung können mehrere Nulldurchgangspunkte detektiert und ausgerichtet werden. Auch können I- und Q-Daten überabgetastet werden, wie es nachstehend weitergehend beschrieben ist, um ein oder mehr Bits am besten an- bzw. einzupassen bzw. auszurichten.Processing is implemented to provide accurate measurements of start and end points of CW tones and sync gatewords. Correlation and logging module 3920 may maintain and lock a circular queue of bits for comparison between start and end times and lengths of CW tones and synchronization access words of transmitted (initiator) packets and start and end times and to perform lengths of CW tones and synchronization access words of received (responder) packets. The correlation and logging module 3920 may interpolate where zero crossing points are located. Post-processing on I and Q data associated with a synchronization gateword can be performed for clock recovery to interpolate when the synchronization gateword arrived. I and Q data can have different rates of change/rotation. Interpolation can be performed to determine where midpoints of transitions are to get precise timing for clock recovery. Multiple zero crossing points can be detected and aligned for dialing in timing. Also, as further described below, I and Q data may be oversampled to best align one or more bits.

61 zeigt ein Antennenwegbestimmungssystem 6700 für Netzwerkvorrichtungen mit jeweiligen Antennenmodulen. Die Antennenmodule zeigen Polarisationsdiversität. In diesem Beispiel sind zwei Polarisationsachsen für jedes Antennenmodul gezeigt. Jedes Antennenmodul umfasst eine vertikal orientierte Antenne und eine horizontal orientierte Antenne. Mögliche Kanalvektoren hVV, hVH, hHV und hHH sind gezeigt. Entfernungsmessmodule 6710 sind gezeigt. Die Entfernungsmessmodule 6710 bestimmen basierend auf einem jeweiligen der Kanalvektoren hVV, hVH, hHV und hHH eine Entfernung (oder Distanz) zwischen den entsprechenden Antennen der Netzwerkvorrichtungen. Die Entfernungsmessmodule können Entfernungsmessalgorithmen ausführen, um Entfernungen r̂VV, r̂VH, r̂HV und r̂HH, zu bestimmen. Die bestimmten Entfernungen r̂VV, r̂VH, r̂HV und r̂HH werden an ein Minimummodul 6712 bereitgestellt, das bestimmt, welche der Entfernungen r̂VV, r̂VH, r̂HV und r̂HH die kürzeste ist. Es kann der Weg ausgewählt werden, der der kürzeste ist. 61 FIG. 6 shows an antenna routing system 6700 for network devices with respective antenna modules. The antenna modules show polarization diversity. In this example, two polarization axes are shown for each antenna module. Each antenna module includes a vertically oriented antenna and a horizontally oriented antenna. Possible channel vectors h VV , h VH , h HV and h HH are shown. Distance measurement modules 6710 are shown. The ranging modules 6710 determine a range (or distance) between the corresponding antennas of the network devices based on a respective one of the channel vectors h VV , h VH , h HV , and h HH . The ranging modules can execute ranging algorithms to determine distances r̂ VV , r̂ VH , r̂ HV and r̂ HH . The determined distances r̂ VV , r̂ VH , r̂ HV and r̂ HH are provided to a minimum module 6712 which determines which of the distances r̂ VV , r̂ VH , r̂ HV and r̂ HH is the shortest. The path that is the shortest can be selected.

Jeder der Kanalvektoren kann für ein oder mehr ausgewählte Frequenzen erzeugt werden/sein. Wenn sie verglichen werden, können die Entfernungen für Kanalvektoren einer gleichen Frequenz oder unterschiedlicher Frequenzen erzeugt werden. Als ein Beispiel können Vektoren für zumindest einige von 80 unterschiedlichen Tönen erzeugt werden, die einen Frequenzschritt von 1 MHz zwischen benachbarten Tönen aufweisen und innerhalb eines 2,4 GHz-ISM-Bands liegen (ISM: „Industrial, Scientific and Medical“). Eine Frequenz in Zusammenhang mit der kürzesten Entfernung kann ausgewählt werden. Andere Faktoren können auch berücksichtigt werden, wenn die Auswahl getroffen wird, wie etwa Signalstärke, Amplitude, Spannung, Parameterkonsistenz, usw. Diese Wegauswahl kann durch jeden von den Initiatoren, den Respondern, den Modulen, den Netzwerkvorrichtungen, usw. durchgeführt werden, die hierin offenbart sind, und für Umlaufzeitmessungen verwendet werden. Dies ermöglicht, dass ein bester Antennenweg für bidirektionalen Paket- und/oder Tonsignalaustausch zum Bestimmen einer Umlaufzeit ausgewählt wird.Each of the channel vectors can be generated for one or more selected frequencies. When compared, the distances for channel vectors of the same frequency or different frequencies can be generated. As an example, vectors can be generated for at least some of 80 different tones that have a 1 MHz frequency step between adjacent tones and are within a 2.4 GHz ISM band (ISM: "Industrial, Scientific and Medical"). A frequency related to the shortest distance can be selected. Other factors may also be considered when making the selection, such as signal strength, amplitude, voltage, parameter consistency, etc. This path selection may be performed by any of the initiators, the responders, the modules, the network devices, etc are disclosed and used for round trip time measurements. This allows a best antenna path to be selected for bi-directional packet and/or tone signal exchange for determining a round trip time.

Nun wird Bezug genommen auf 38 und 62, die ein beispielhaftes Funkeinheitsmodell 6800 zeigt, das mit Struktur, Funktionsweise und Betriebsvorgängen der BLE-Funkeinheit 3900 (und/oder einer modifizierten Version der BLE-Funkeinheit 3900) von 38 und einem RF-Kanal und einer entsprechenden RF-Schaltung korrespondiert. Das Funkeinheitsmodell 6800 kann umfassen: ein erstes Abtastungsmodul 6802, ein Zeitversatzmodul 6804, ein Gaußsches Tiefpassfilter 6806, einen Integrierer 6808, einen ersten Upsampler 6810, einen Verstärker 6812, einen Summierer 6814, einen Modulator 6816, ein zweites Abtastungsmodul 6818, ein Phasen- und Frequenzversatzmodul 6820, einen ersten Mischer 6822, eine Phasenverzögerungsvorrichtung 6823, einen zweiten Mischer 6824, ein Phasenverzögerungsmodul 6826, ein zweites Tiefpassfilter 6828, ein Neuabtastungsmodul 6830, ein Arkustangens-Modul 6832, einen Differenzierer 6834, ein Vorzeichenbestimmungsmodul 6836, ein Bitmustermodul 6838, einen zweiten Upsampler 6840, einen dritten Upsampler 6842, ein Kreuzkorrelationsmodul 6844 und einen Spitzendetektor 6846. Die Vorrichtungen 6802, 6804, 6806, 6808, 6810, 6812 können ein Beispiel des Senderteils bzw. -abschnitts der BLE-Funkeinheit 3900 und einer anderen BLE-Funkeinheit darstellen. Der Summierer 6814 stellt den Kanal zwischen (i) der anderen BLE-Funkeinheit und (ii) der BLE-Funkeinheit 3900 mit den Vorrichtungen 3907, 3906, 3908, 3932 und 3910 dar. Phasen- und Frequenzversatz können zwischen der empfangenen BLE-Funkeinheit und der übertragenden BLE-Funkeinheit existieren, da die empfangende BLE-Funkeinheit nicht phasenstarr/-verriegelt mit der übertragenden BLE-Funkeinheit sein kann. Die Vorrichtungen 6816, 6818, 6820, 6822, 6824, 6828, 6830 entsprechen dem Empfängerteil bzw. -abschnitt der BLE-Funkeinheit und stehen mit einer RF-Abtastrate in Zusammenhang. Die Vorrichtungen 6830, 6832, 6834, 6836, 6838 entsprechen dem Empfängerteil bzw. -abschnitt und führen Betriebsvorgänge auf Basisbandsignalen durch. Das Neuabtastungsmodul 6830 arbeitet als ein Analog-Digital-Wandler. Die Vorrichtungen 6840, 6842, 6844 und 6846 entsprechen auch dem Empfängerteil bzw. -abschnitt und stehen mit einer Interpolation zum Bestimmen einer Phase in Zusammenhang.Now reference is made to 38 and 62 , which shows an exemplary radio unit model 6800 consistent with the structure, functionality, and operations of the BLE radio unit 3900 (and/or a modified version of the BLE radio unit 3900) of FIG 38 and corresponds to an RF channel and a corresponding RF circuit. The radio unit model 6800 may include: a first sampling module 6802, a time offset module 6804, a Gaussian low-pass filter 6806, an integrator 6808, a first upsampler 6810, an amplifier 6812, a summer 6814, a modulator 6816, a second sampling module 6818, a phase and Frequency offset module 6820, a first mixer 6822, a phase delay device 6823, a second mixer 6824, a phase delay module 6826, a second low-pass filter 6828, a resampling module 6830, an arctangent module 6832, a differentiator 6834, a sign determination module 6836, a bit pattern module 6838, a second upsampler 6840, a third upsampler 6842, a cross-correlation module 6844, and a peak detector 6846. Devices 6802, 6804, 6806, 6808, 6810, 6812 may represent an example of the transmitter portion of BLE radio 3900 and another BLE radio . The summer 6814 represents the channel between (i) the other BLE radio and (ii) the BLE radio 3900 with the devices 3907, 3906, 3908, 3932 and 3910. Phase and frequency offset can occur between the received BLE radio and of the transmitting BLE radio exist since the receiving BLE radio cannot be phase-locked to the transmitting BLE radio. Devices 6816, 6818, 6820, 6822, 6824, 6828, 6830 correspond to the receiver portion of the BLE radio unit and are associated with an RF sampling rate. The devices 6830, 6832, 6834, 6836, 6838 correspond to the receiver section and perform operations on baseband signals. The 6830 resampling module operates as an analog to digital converter. Devices 6840, 6842, 6844 and 6846 also correspond to the receiver section and are associated with interpolation to determine phase.

Beim Wiederherstellen eines Bitstroms können Nulldurchgänge eines rekonstruierten Signals aus dem Differenzierer 6834 bestimmt werden. Es kann einen erheblichen Betrag von Jitter bzw. Schwankung an den Nulldurchgängen geben, was Flugzeitbestimmungen negativ beeinträchtigt, die auf einer Zeit der Nulldurchgänge basieren. Ein kleiner Betrag von Jitter bzw. Schwankung beeinträchtigt negativ Sendezeit- und Empfangszeitbestimmungen.When reconstructing a bit stream, zero crossings of a reconstructed signal from the differentiator 6834 can be determined. There can be a significant amount of jitter at the zero crossings, adversely affecting time-of-flight determinations based on a time of zero crossings. A small amount of jitter adversely affects transmit and receive time determinations.

Die Upsampler bzw. Aufwärtsabtaster 6840, 6842 und das Kreuzkorrelationsmodul 6844 sind implementiert, um mit Abtastung und Nulldurchgangsbestimmungen in Zusammenhang stehenden Jitter zu reduzieren. Die Upsampler bzw. Aufwärtsabtaster 6840, 6842 führen eine Signalverarbeitung durch, um Datenpunkte zwischen bestehenden Empfangsdatenpunkten zu interpolieren und einzubringen, um eine feinere Zeitauflösung bereitzustellen.The upsamplers 6840, 6842 and the cross-correlation module 6844 are implemented to reduce jitter associated with sampling and zero-crossing determinations. The upsamplers 6840, 6842 perform signal processing to interpolate and insert data points between existing receive data points to provide finer time resolution.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist der übertragene Bitstrom durch den BLE-Empfänger vorbekannt, und wird er an den Upsampler 6842 bereitgestellt, wie es durch Pfeil 6843 gezeigt ist. In diesem Beispiel sind das Vorzeichenbestimmungsmodul 6836 und das Bitmustermodul 6838 nicht umfasst. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der übertragene Bitstrom nicht bekannt, und sind das Vorzeichenbestimmungsmodul 6836 und das Bitmustermodul 6838 umfasst und stellen sie einen geschätzten Bitstrom an den Upsampler 6842 bereit. Als ein Beispiel kann der übertragene Bitstrom eine Zugangsadresse sein, die bezeichnet, welche Vorrichtung überträgt. Der geschätzte Bitstrom kann basierend auf einer Referenz bestimmt werden. Zum Beispiel kann die Referenz eine Präambel von dem geschätzten Bitstrom und/oder eine Bitfolge sein, die vor dem geschätzten Bitstrom empfangen wird. Die Präambel und/oder die Bitfolge stellen eine zeitliche Referenz bereit, basierend auf welcher der geschätzte Bitstrom erzeugt werden kann. Der geschätzte Bitstrom wird basierend auf einer bekannten Taktfrequenz des Senders und in Zusammenhang mit dem übertragenen Signal und einer Taktfrequenz des Empfängers erzeugt.In one embodiment, the transmitted bit stream is a priori known by the BLE receiver and is provided to the upsampler 6842 as shown by arrow 6843 . In this example, the sign determination module 6836 and the bit pattern module 6838 are not included. In another embodiment, the transmitted bit stream is not known and the sign determination module 6836 and the bit pattern module 6838 are included and provide an estimated bit stream to the upsampler 6842 . As an example, the transmitted bit stream may be a port address identifying which device is transmitting. The estimated bit stream can be determined based on a reference. For example, the reference can be a preamble from the estimated bit stream and/or a bit sequence received before the estimated bit stream. The preamble and/or the bit sequence provide a temporal reference based on which the estimated bit stream can be generated. The estimated bit stream is generated based on a known clock frequency of the transmitter and in relation to the transmitted signal and a clock frequency of the receiver.

Das Kreuzkorrelationsmodul 6844 führt eine Kreuzkorrelation zwischen Ausgaben der Upsampler 6840, 6842 und/oder eine Kreuzkorrelation zwischen den Ausgaben des Upsamplers 6840 und des Bitmustermoduls 6838 durch. Die Kreuzkorrelation wird durchgeführt, um Einhüllende von an den Kreuzkorrelator bereitgestellten Signalen in Übereinstimmung zu bringen und eine Phasendifferenz zu bestimmen. Die Kreuzkorrelation kann Durchführen eines Produkts der Ausgabesignale umfassen, umfassend ein Nehmen von Produkten von entsprechenden Datenpunkten der zwei Ausgabesignale und Summieren der Produkte. Dieser Produkt-und-Summe-Prozess wird iteriert, während eine der Ausgaben zeitlich relativ zu der anderen der Ausgaben für jede Iteration um einen Datenpunkt inkrementell verschoben wird, um mehrere resultierende Produktsummenwerte bereitzustellen. Ein Maximum der Produktsummenwerte bezieht sich auf einen Zeitpunkt, zu dem die zwei Ausgaben in Synchronisation (oder ausgerichtet) sind, so dass die Wellenformen bzw. Verlaufsformen übereinstimmen und zeitlich ausgerichtet bzw. abgestimmt sind. Basierend auf diesen Informationen wird der Phasenversatz (oder die -differenz) zwischen den zwei Ausgaben bestimmt.The cross-correlation module 6844 cross-correlates between upsampler 6840, 6842 outputs and/or cross-correlates between the upsampler 6840 and bitmap module 6838 outputs. The cross-correlation is performed to match envelopes of signals provided to the cross-correlator and to determine a phase difference. The cross-correlation may include performing a product of the output signals, comprising taking products of corresponding data points of the two output signals and summing the products. This product-and-sum process is iterated while incrementally shifting one of the outputs in time relative to the other of the outputs by one data point for each iteration to provide multiple resulting product-sum values. A maximum of the product sum values refers to a point in time when the two outputs are in synchronization (or aligned) so that the waveforms or progression forms match and are time-aligned or coordinated. Based on this information, the phase offset (or difference) between the two outputs is determined.

Die Kreuzkorrelation hat aufgrund der durch die Upsampler 6840, 6842 durchgeführten Aufwärtsabtastung eine verbesserte Auflösung. Das Kreuzkorrelationsmodul 6846 führt eine Korrelation mit Signalen feinerer Auflösung als die ursprünglich empfangenen durch, um eine feinere Interpolation einer Ankunftszeit eines empfangenen Pakets in dem empfangenen Signal zu erhalten. Die höhere Korrelationsauflösung reduziert Signal-Rauschen-Verhältnisse bzw. Rauschabstände und Bitlängen von Nachrichten und kann ein Interpolieren mit einer feineren Auflösung umfassen. Der Phasenversatz kann für Flugzeitbestimmungen verwendet werden, wie es hierin beschrieben ist. Das Spitzendetektionsmodul 6846 bewertet Ergebnisse der Kreuzkorrelation und bezeichnet (i) wann die zeitlich abgestimmte Spitze aufgetreten ist, und/oder (ii) den Phasenversatz. Bei einem Ausführungsbeispiel empfängt das Kreuzkorrelationsmodul 6844 digitale Werte, und bestimmt das Spitzendetektionsmodul 6846, ob die Kreuzkorrelationsausgabe (oder der Produktsummenwert) einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht hat. Wenn der vorbestimmte Schwellenwert erreicht wurde, bezeichnet das Spitzendetektionsmodul dann „Signal gefunden“ und eine Phase bestimmt.The cross-correlation has improved resolution due to the upsampling performed by the upsamplers 6840,6842. The cross-correlation module 6846 performs a correlation with signals of finer resolution than those originally received in order to obtain a finer interpolation of a received packet arrival time in the received signal. The higher correlation resolution reduces signal-to-noise ratios and bit lengths of messages and may include interpolating with a finer resolution. The phase offset can be used for time of flight determinations as described herein. The peak detection module 6846 evaluates cross-correlation results and designates (i) when the timed peak occurred and/or (ii) the phase offset. In one embodiment, the cross-correlation module 6844 receives digital values, and the peak detection module 6846 determines whether the cross-correlation output (or product sum value) has reached a predetermined threshold. When the predetermined threshold has been reached, the peak detection module then designates "signal found" and determines a phase.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Ausgabe des Upsamplers 6840 an das Vorzeichenbestimmungsmodul 6836 und das Kreuzkorrelationsmodul 6844 bereitgestellt, und ist der Upsampler 6842 nicht umfasst. In diesem Beispiel wird die Ausgabe des Bitmustermoduls 6838 direkt an das Kreuzkorrelationsmodul 6844 bereitgestellt.In one embodiment, the output of upsampler 6840 is provided to sign determination module 6836 and cross-correlation module 6844, and upsampler 6842 is not included. In this example, the output of the Bit Pattern Module 6838 is provided directly to the Cross Correlation Module 6844.

Die Vorrichtungen von 38 und 62 werden mit Bezug auf das Verfahren von 63 weitergehend beschrieben. Obgleich die folgenden Betriebsvorgänge von 63 hauptsächlich mit Bezug auf die Implementierungen von 2-6, 11, 14 und 38 beschrieben sind, können die Betriebsvorgänge einfach modifiziert werden, um auf andere Implementierungen der vorliegenden Offenbarung zuzutreffen. Die Betriebsvorgänge können iterativ durchgeführt werden.The devices of 38 and 62 are related to the procedure of 63 further described. Although the following operations of 63 mainly related to the implementations of 2-6 , 11 , 14 and 38 are described, the operations may be easily modified to apply to other implementations of the present disclosure. The operations can be performed iteratively.

Das Verfahren kann bei 6900 beginnen. Bei 6902 empfängt das Abtastungsmodul 6802 einer ersten Netzwerkvorrichtung (z.B. einer Netzwerkvorrichtung, die in einem Fahrzeug als Teil eines Fahrzeugbordsystems oder in einer tragbaren Zugangsvorrichtung implementiert ist) einen Bitstrom, der von dem Verarbeitungsmodul 3922 zu übertragen ist. Das Abtastungsmodul 6802 tastet den Bitstrom ab.The procedure can begin at 6900. At 6902 , the scanning module 6802 of a first network device (e.g., a network device implemented in a vehicle as part of an onboard vehicle system or in a portable access device) receives a bit stream to be transmitted by the processing module 3922 . The sampling module 6802 samples the bit stream.

Bei 6904 empfängt das Zeitversatzmodul 6804 eine Ausgabe des Abtastungsmoduls 6802, und kann es einen Zeitversatz (oder eine Verzögerung) einführen. Das Abtastungsmodul 6802 und das Zeitversatzmodul 6804 können durch das Protokollmodul 3924 implementiert werden. Bei 6906 empfängt das Gaußsche Tiefpassfilter (LPF) 6806 eine Ausgabe des Zeitversatzmoduls 6804, die einen Bitstrom umfassen kann, der gefiltert wird, und wandelt es eine Rechteckwelle in eine sinusförmige Welle um. Ein Betrieb des Gaußschen LPF 6806 kann durch den GFSK-Modulator 3926 implementiert werden. Bei 6908 integriert der Integrierer 6808 eine Ausgabe des Gaußschen LPF 6806, und kann dieser durch den D/A und Tiefpassfilter 3928 implementiert werden. Beispielhafte Signale 7000, 7002, 7004, die von dem Abtastungsmodul 6802, dem Gaußschen LPF 6806 und dem Integrierer 6808 ausgegeben werden, sind in 64A gezeigt.At 6904, the skew module 6804 receives an output of the sampling module 6802 and may introduce a skew (or delay). The sampling module 6802 and the time offset module 6804 can be implemented by the protocol module 3924 . At 6906, the Gaussian Low Pass Filter (LPF) 6806 receives an output of the time shift module 6804, which may include a bit stream that is filtered, and converts it from a square wave to a sinusoidal wave. Operation of the Gaussian LPF 6806 can be implemented by the GFSK modulator 3926 . At 6908, the integrator 6808 integrates an output of the Gaussian LPF 6806, and this can be implemented by the D/A and low-pass filter 3928. Exemplary signals 7000, 7002, 7004 output from sampling module 6802, Gaussian LPF 6806, and integrator 6808 are in FIG 64A shown.

Bei 6910 upsampelt bzw. aufwärtsabtastet der Upsampler 6810 eine Ausgabe des Integrierers 6808, um zusätzliche Punkte pro Abtastung einzubinden. Der Upsampler 6810 kann durch Aufwärtswandler 3930 implementiert werden/sein. Bei 6912 stellt der Verstärker 6812 einen Frequenzabweichungsgewinn bzw. eine -verstärkung bereit. Bei 6914 empfängt das Abtastungsmodul 6818 einen RF-Ton, der durch die PLL 3940 bereitgestellt werden kann. Eine Ausgabe des Abtastungsmoduls 6818 wird sowohl an den Modulator 6816 als auch das Phasen- und Frequenzversatzmodul 6820 bereitgestellt. Bei 6916 moduliert der Modulator 6816 eine Ausgabe des Abtastungsmoduls 6818 basierend auf einer Ausgabe des Verstärkers 6812, um ein Initiator-Signal bereitzustellen. Der Modulator 6816 kann zumindest teilweise durch den Aufwärtswandler 3930 implementiert werden/sein.At 6910, upsampler 6810 upsamples an output of integrator 6808 to include additional points per sample. Upsampler 6810 may be implemented by upconverter 3930. At 6912, the amplifier 6812 provides a frequency deviation gain. At 6914 , sampling module 6818 receives an RF tone that may be provided by PLL 3940 . An output of sampling module 6818 is provided to both modulator 6816 and phase and frequency offset module 6820 . At 6916, modulator 6816 modulates an output of sampling module 6818 based on an output of amplifier 6812 to provide an initiator signal. Modulator 6816 may be implemented at least in part by upconverter 3930 .

Bei 6918 kann das Initiator-Signal aus dem Modulator 6816 an den Leistungsverstärker 3932 bereitgestellt und an eine zweite Netzwerkvorrichtung übertragen werden. Die zweite Netzwerkvorrichtung kann eine Netzwerkvorrichtung sein, die in einem Fahrzeug als Teil eines Fahrzeugbordsystems oder in einer tragbaren Zugangsvorrichtung implementiert ist. Das Initiator-Signal kann eines/jedes von den Initiator-Signalen, initiierten Tonsignalen, von einer Master-Vorrichtung übertragenen Signalen und/oder dergleichen sein, die hierin offenbart sind.At 6918, the initiator signal from the modulator 6816 may be provided to the power amplifier 3932 and transmitted to a second network device. The second network device may be a network device implemented in a vehicle as part of an onboard vehicle system or in a portable access device. The initiator signal may be any of the initiator signals, initiated audio signals, signals transmitted by a master device, and/or the like disclosed herein.

Bei 6920 verstärkt der rauscharme Empfänger 3910 ein Antwortsignal in Erwiderung auf das Initiator-Signal. Das Antwortsignal kann Gaußsches Rauschen umfassen, das in dem empfangenen Antwortsignal umfasst ist, wie es durch den Summierer 6814 dargestellt wird. Bei 6922 empfangen die Mischer 6822, 6824 das Antwortsignal von dem rauscharmen Verstärker 3910, und setzen bzw. wandeln sie das Antwortsignal in In-Phase-(I-) und Quadraturphase-(Q-)Basisbandsignale herab. Das Quadraturphase-Basisbandsignal kann über die Phasenverzögerungsvorrichtung 6823 um 90° phasenverzögert werden/sein. Dies kann an dem Abwärtswandler 3912 implementiert werden.At 6920, the low noise receiver 3910 amplifies a response signal in response to the initiator signal. The response signal may include Gaussian noise included in the received response signal as represented by summer 6814 . At 6922, mixers 6822, 6824 receive the response signal from low noise amplifier 3910 and downconvert the response signal to in-phase (I) and quadrature-phase (Q) baseband signals. The quadrature phase baseband signal may be phase delayed by 90° via the phase delay device 6823 . This can be implemented on the 3912 buck converter.

Bei 6924 filtert das LPF 6828 die Basisbandsignale, und entfernt es Hochfrequenzinhalt. Das LPF 6828 kann mehrere LPFs umfassen; eines für jedes abwärtsgewandelte Signal. Das LPF 6828 kann der Bandpassfilter und Verstärker 3914 ersetzen und/oder dadurch implementiert werden/sein. Bei 6926 tastet das Neuabtastungsmodul 6830 die gefilterten Basisbandsignale mit Abtastjitter ab. Das Neuabtastungsmodul 6830 kann durch den A/D-Wandler 3916 implementiert werden/sein. Beispielhafte Signale 7006, 7008 aus dem Neuabtastungsmodul 6830 sind in 64B gezeigt.At 6924, the LPF 6828 filters the baseband signals, removing high frequency content. LPF 6828 may include multiple LPFs; one for each down-converted signal. The LPF 6828 may replace and/or be implemented by the bandpass filter and amplifier 3914. At 6926, the resampling module 6830 samples the filtered baseband signals with sample jitter. The resampling module 6830 can be implemented by the A/D converter 3916 . Example signals 7006, 7008 from the resampling module 6830 are in 64B shown.

Bei 6928 bestimmt das Arkustangens-Modul 6832 einen Arkustangens der Basisbandsignale, um ein Arkustangenssignal zu erzeugen. Ein beispielhaftes Signal 7010 aus dem Arkustangens-Modul 6832 ist in 64C gezeigt. Bei 6930 differenziert der Differenzierer 6834 das Arkustangenssignal aus dem Arkustangens-Modul 6832. Ein beispielhaftes Signal 7012 aus dem Differenzierer 6834, das über dem ursprünglichen Gauß-gefilterten Signal 7002 gezeigt ist, ist in 64D gezeigt.At 6928, the arctangent module 6832 determines an arctangent of the baseband signals to generate an arctangent signal. An example signal 7010 from the arctangent module 6832 is in 64C shown. At 6930, the differentiator 6834 differentiates the arctangent signal from the arctangent module 6832. An exemplary signal 7012 from the differentiator 6834 shown over the original Gaussian filtered signal 7002 is in FIG 64D shown.

Bei 6932 führt das Vorzeichenmodul 6836 eine Vorzeichenfunktion durch, und bestimmt es ein Vorzeichen der Ausgabe des Differenzierers 6834. Bei 6934 bestimmt das Bitmustermodul 6838 ein idealisiertes (oder Referenz-)Bitmuster basierend auf der Ausgabe des Vorzeichenmoduls 6836. Das idealisierte Bitmuster wird erhalten, um das Bitmuster aus dem Gaußschen LPF 6806 oder andere Bitmuster mit dem empfangenen Bitmuster in Übereinstimmung zu bringen, nachdem die Betriebsvorgänge des Tiefpassfilters 6828 und des Arkustangens-Moduls 6832 angewandt wurden. Dies erfolgt so, dass aufwärtsabgetastete Werte ähnlich zu rauschfreien neuabgetasteten Daten sind.At 6932, the sign module 6836 performs a sign function and determines a sign of the output of the differentiator 6834. At 6934, the bit pattern module 6838 determines an idealized (or reference) bit pattern based on the output of the sign module 6836. The idealized bit pattern is obtained to match the bit pattern from the Gaussian LPF 6806 or other bit pattern to the received bit pattern after applying the operations of the low pass filter 6828 and the arctangent module 6832. This is done so that upsampled values are similar to noise-free resampled data.

Bei 6936 aufwärtsabtasten die Upsampler 6840, 6842 die Ausgaben des Differenzierers 6834 und des Bitmustermoduls 6838. Bei 6938 werden Ausgaben der Upsampler 6840, 6842 durch das Kreuzkorrelationsmodul 6844 korreliert, um ein Korrelationssignal zu erzeugen. Die Vorrichtungen 6832, 6834, 6836, 6838, 6840, 6842 können durch den Demodulator 3918 implementiert werden/sind. Bei 6940 bestimmt der Spitzendetektor 6846 eine Phase des resultierenden korrelierten Signals aus dem Kreuzkorrelationsmodul 6844. Das Kreuzkorrelationsmodul 6844 und der Spitzendetektor 6846 können durch das Korrelations- und Protokollmodul 3920 implementiert werden/sind. Bei einem Ausführungsbeispiel wird/ist der Spitzendetektor 6846 als ein parabolischer 3-Punkt-Spitzeninterpolator auf bzw. zusätzlich zu dem aufwärtsabgetasteten Kreuzkorrelationsmodul 6844 implementiert. Zwei Punkte nahe (innerhalb einer vorbestimmten Distanz von) der detektierten Spitze werden ausgewählt, und eine parabolische 3-Punkt-Interpolation des aufwärtsabgetasteten Resultats wird erhalten.At 6936, upsamplers 6840, 6842 upsample the outputs of differentiator 6834 and bit pattern module 6838. At 6938, outputs of upsamplers 6840, 6842 are correlated by cross-correlation module 6844 to generate a correlation signal. Devices 6832, 6834, 6836, 6838, 6840, 6842 may be implemented by demodulator 3918. At 6940 , the peak detector 6846 determines a phase of the resulting correlated signal from the cross correlation module 6844 . In one embodiment, peak detector 6846 is implemented as a 3-point parabolic peak interpolator on top of upsampled cross-correlation module 6844 . Two points close to (within a predetermined distance from) the detected peak are selected and a 3-point parabolic interpolation of the upsampled result is obtained.

Bei 6942 werden eine Distanz, ein Ort, eine Umlaufzeit und/oder andere Parameter basierend auf der Phase (oder einer parabolischen 3-Punkt-Interpolation des aufwärtsabgetasteten Resultats) bestimmt. Die Distanz kann eine Distanz zwischen der ersten Netzwerkvorrichtung und der zweiten Netzwerkvorrichtung sein. Der Ort kann von der zweiten Netzwerkvorrichtung relativ zu der ersten Netzwerkvorrichtung sein. Die Umlaufzeit kann die Zeit für das Initiator-Signal zur Ausbreitung zu der zweiten Netzwerkvorrichtung und für die erste Netzwerkvorrichtung zum Empfang des Antwortsignals, umfassend eine Zeit für die zweite Netzwerkvorrichtung zur Erzeugung des Antwortsignals nach Empfang des Initiator-Signals, sein.At 6942, a distance, location, round trip time, and/or other parameters are determined based on the phase (or a 3-point parabolic interpolation of the upsampled result). The distance may be a distance between the first network device and the second network device. The location may be of the second network device relative to the first network device. The round trip time may be the time for the initiator signal to propagate to the second network device and for the first network device to receive the response signal, including a time for the second network device to generate the response signal after receiving the initiator signal.

Bei 6944 kann das Verarbeitungsmodul 3922 basierend auf der Phase, der Distanz, dem Ort, der Umlaufzeit und/oder den anderen Parametern, die bei 6942 bestimmt werden, bestimmen, ob ein Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriff aufgetreten ist. Wenn ein Reichweitenvergrößerungstyp-Relaisangriff aufgetreten ist, kann dann Betriebsvorgang 6946 durchgeführt werden, und ansonsten kann das Verfahren bei 6948 enden. Bei 6946 führt das Verarbeitungsmodul 3922 eine Gegenmaßnahme durch, wie etwa irgendeine der hierin offenbarten Gegenmaßnahmen.At 6944, the processing module 3922 may determine whether a range-extending-type relay attack has occurred based on the phase, distance, location, round trip time, and/or other parameters determined at 6942. If a range extension type relay attack has occurred, then operation 6946 may be performed, and otherwise the method may end at 6948. At 6946, the processing module 3922 performs a countermeasure, such as any of the countermeasures disclosed herein.

Die vorstehend beschriebenen Betriebsvorgänge von 35, 36, 45, 54 und 63 sind als veranschaulichende Beispiele gedacht/bestimmt. Die Betriebsvorgänge können abhängig von der Anwendung sequenziell, synchron, gleichzeitig, kontinuierlich, während überlappenden Zeitperioden oder in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden. Auch kann einer der Betriebsvorgänge abhängig von der Implementierung und/oder einer Folge von Ereignissen nicht durchgeführt oder übersprungen werden.The above operations of 35 , 36 , 45 , 54 and 63 are intended/intended as illustrative examples. The operations can be sequential, synchronous, concurrent, continuous, during overlapping time periods, or in be performed in a different order. Also, one of the operations may not be performed or may be skipped depending on the implementation and/or sequence of events.

Es gibt Abweichungen einer Sendezeit zwischen (i) der Zeit, zu der eine Wellen- bzw. Signalverlaufsform, die erzeugt wird, Antennen erreicht, um übertragen zu werden, und (ii) der entsprechenden Zeit, die durch einen Zeitgeber gemessen wird. Faktoren, die dazu beitragen, umfassen Taktbereichsdurchgang/- durchgänge bzw. Taktbereichskreuzung/-kreuzungen, Taktperiodenänderungen, Leistungsverstärkerlaufzeitverzögerung durch eine Verstärkergewinneinstellung, Temperatur- und Prozesslaufzeitverzögerung. Prozess-, Temperatur- und Verstärkergewinneinstellungsschwankungen können aus der Zeitmessung herauskalibriert werden.There are deviations of a transmission time between (i) the time at which a waveform generated reaches antennas to be transmitted and (ii) the corresponding time measured by a timer. Contributing factors include clock domain crossing(s), clock period changes, power amplifier propagation delay through amplifier gain adjustment, temperature and process propagation delay. Process, temperature, and amplifier gain setting variations can be calibrated out of the time measurement.

Eine zweite BLE-Vorrichtung (z.B. die BLE-Vorrichtung (oder -Funkeinheit) 3900B), die ähnlich oder identisch zu einer ersten BLE-Vorrichtung (z.B. der BLE-Vorrichtung (oder -Funkeinheit) 3900A von 38) ist, kann in einem Fahrzeug hinzugefügt und implementiert werden/sein, um eine reflektierende (oder Responder-)Vorrichtung darzustellen, wie es in 49 gezeigt ist. Jede der BLE-Funkeinheiten 3900 kann auf einem separaten System-on-Chip (SoC) implementiert werden/sein. Die erste BLE-Funkeinheit 3900A kann ein Initiator-Signal übertragen, das durch den Empfängerteil bzw. -abschnitt der zweiten BLE-Vorrichtung empfangen werden kann.A second BLE device (e.g., BLE device (or radio) 3900B) that is similar or identical to a first BLE device (e.g., BLE device (or radio) 3900A of 38 ) can be added and implemented in a vehicle to represent a reflective (or responder) device as described in 49 is shown. Each of the BLE radios 3900 may be implemented on a separate system-on-chip (SoC). The first BLE radio unit 3900A can transmit an initiator signal that can be received by the receiver portion of the second BLE device.

Eine Zeit T1 kann für einen Zeitpunkt erzeugt werden, zu dem ein erster Bitstrom erzeugt und/oder an das Protokollmodul 3924A der ersten BLE-Funkeinheit 3900A bereitgestellt wird, um ein Initiator-Signal zu erzeugen, das von der ersten BLE-Funkeinheit 3900A zu übertragen ist, wie sie durch die Zeitgeber 3938A bestimmt wird. Eine Zeit T2 kann ein Zeitpunkt sein, zu dem das Korrelations- und Protokollmodul 3920B der zweiten BLE-Funkeinheit 3900B den ersten Bitstrom empfängt, wie sie durch die Zeitgeber 3938B bestimmt wird. Eine erste Kalibrierungskonstante CAL1 kann gleich einer Differenz zwischen einem Zeitpunkt, zu dem die Zeitgeber 3938A eine Erzeugung des ersten Bitstroms detektieren, und einem Zeitpunkt, zu dem das entsprechende Initiator-Signal von der Antenne 3907A übertragen wird, eingestellt oder basierend auf dieser bestimmt werden. Eine zweite Kalibrierungskonstante CAL2 kann gleich einer Differenz zwischen einem Zeitpunkt, zu dem die Zeitgeber 3938B einen Empfang des ersten Bitstroms an dem Korrelations- und Protokollmodul 3920B detektieren, eingestellt oder basierend darauf bestimmt werden. Die Flugzeit für den ersten Bitstrom von dem Protokollmodul 3924A zu dem Korrelations- und Protokollmodul 3920B ist (T2-CAL2)-(T1-CAL1).A time T1 may be generated for a time when a first bit stream is generated and/or provided to the protocol module 3924A of the first BLE radio 3900A to generate an initiator signal to be transmitted by the first BLE radio 3900A is as determined by timers 3938A. A time T2 may be a point in time when the correlation and protocol module 3920B of the second BLE radio unit 3900B receives the first bit stream as determined by the timers 3938B. A first calibration constant CAL1 may be set equal to or determined based on a difference between a time when the timers 3938A detect generation of the first bit stream and a time when the corresponding initiator signal is transmitted by the antenna 3907A. A second calibration constant CAL2 may be set equal to or determined based on a difference between a time when the timers 3938B detect receipt of the first bitstream at the correlation and logging module 3920B. The time of flight for the first bit stream from protocol module 3924A to correlation and protocol module 3920B is (T2-CAL2)-(T1-CAL1).

Gleichermaßen kann eine Zeit T3 für einen Zeitpunkt erzeugt werden, zu dem ein zweiter Bitstrom, der dem ersten Bitstrom entspricht, erzeugt und/oder an das Protokollmodul 3924B zum Erzeugen eines Antwortsignals bereitgestellt wird, das von der zweiten BLE-Funkeinheit 3900B zu übertragen ist, wie sie durch die Zeitgeber 3938B bestimmt wird. Das Antwortsignal wird in Erwiderung auf das Initiator-Signal erzeugt. Eine Zeit T4 kann ein Zeitpunkt sein, zu dem das Korrelations- und Protokollmodul 3920A den zweiten Bitstrom empfängt, wie sie durch die Zeitgeber 3938A bestimmt wird. Die dritte Kalibrierungskonstante CAL3 kann gleich einer Differenz zwischen einem Zeitpunkt, zu dem die Zeitgeber 3938B eine Erzeugung des zweiten Bitstroms detektieren, und einem Zeitpunkt, zu dem das entsprechende Antwortsignal von der Antenne 3907B übertragen wird, eingestellt oder basierend darauf bestimmt werden. Eine vierte Kalibrierungskonstante CAL4 kann gleich einer Differenz zwischen einem Zeitpunkt, zu dem die Zeitgeber 3938A einen Empfang des zweiten Bitstroms an dem Korrelations- und Protokollmodul 3920A detektieren, eingestellt oder basierend darauf bestimmt werden. Die Flugzeit für den zweiten Bitstrom von dem Protokollmodul 3924B zu dem Korrelations- und Protokollmodul 3920A ist (T4-CAL4)-(T3-CAL3). Eine durchschnittliche Flugzeit, eine Distanz zwischen der ersten und der zweiten BLE-Funkeinheit 3900 kann unter Verwendung von Gleichungen 33-35 bestimmt werden, wobei Gleichung 33 auf Gleichung 32 basiert und die genannten Zeitabweichungen berücksichtigt und daher die entsprechenden Kalibrierungswerte umfasst. D u r c h s c h n i t t s f l u g z e i t = ( T 2 T 1 ) + ( T 4 T 3 ) 2

Figure DE112020001498T5_0032
Likewise, a time T3 can be generated for a point in time at which a second bit stream corresponding to the first bit stream is generated and/or provided to the protocol module 3924B for generating a response signal to be transmitted by the second BLE radio unit 3900B. as determined by timers 3938B. The response signal is generated in response to the initiator signal. A time T4 may be a time when the correlation and logging module 3920A receives the second bit stream as determined by the timers 3938A. The third calibration constant CAL3 may be set equal to or determined based on a difference between a time when the timers 3938B detect generation of the second bit stream and a time when the corresponding response signal is transmitted from the antenna 3907B. A fourth calibration constant CAL4 may be set equal to or determined based on a difference between a time when the timers 3938A detect receipt of the second bitstream at the correlation and logging module 3920A. The time of flight for the second bit stream from protocol module 3924B to correlation and protocol module 3920A is (T4-CAL4)-(T3-CAL3). An average time of flight, a distance between the first and second BLE radio units 3900 can be determined using Equations 33-35, where Equation 33 is based on Equation 32 and accounts for the mentioned time deviations and therefore includes the corresponding calibration values. D and right c H s c H n i t t s f l and G e.g e i t = ( T 2 T 1 ) + ( T 4 T 3 ) 2
Figure DE112020001498T5_0032

Durch Erfassung gleicher Informationen und Hinzufügung von Kalibrierungswerten: Durchschnittsflugzeit = ( T 2 CAL 2 T 1 + CAL 1 ) + ( T 4 CAL 4 T 3 + CAL 3 ) 2

Figure DE112020001498T5_0033
D i s t a n z = ( c ) ( T 4 C A L 4 T 1 + C A L 1 ) + ( T 3 C A L 3 T 2 + C A L 2 ) 2
Figure DE112020001498T5_0034
By collecting the same information and adding calibration values: average flight time = ( T 2 CAL 2 T 1 + CAL 1 ) + ( T 4 CAL 4 T 3 + CAL 3 ) 2
Figure DE112020001498T5_0033
D i s t a n e.g = ( c ) ( T 4 C A L 4 T 1 + C A L 1 ) + ( T 3 C A L 3 T 2 + C A L 2 ) 2
Figure DE112020001498T5_0034

Durchtrennen der Kalibrierung von Zeitwerten: D i s t a n z = ( c ) ( T 4 T 1 ) ( T 3 T 2 ) + ( C A L 1 C A L 4 + C A L 4 + C A L 3 ) 2

Figure DE112020001498T5_0035
Cut the calibration of time values: D i s t a n e.g = ( c ) ( T 4 T 1 ) ( T 3 T 2 ) + ( C A L 1 C A L 4 + C A L 4 + C A L 3 ) 2
Figure DE112020001498T5_0035

Die Zeitgeber 3938B können mit einer Verarbeitungsvereinbarung starten und/oder eine feine Anpassung bzw. Abstimmung der Sendezeit an der zweiten BLE-Funkeinheit 3900B durchführen, um eine Berichterstattung bzw. Meldung über/um T2-T3 zu minimieren.The timers 3938B may start with a processor agreement and/or fine-tune the transmission time at the second BLE radio 3900B to minimize reporting on/around T2-T3.

Die PLLs 3940A, 3942A der ersten BLE-Funkeinheit 3900A können als eine einzelne PLL implementiert werden/sein. Gleichermaßen können die PLLs 3940B, 3942B der zweiten Funkeinheit 3900B als eine einzelne PLL implementiert werden/sein. Zwei PLLs ermöglichen, dass Hardware des Sendeteils bzw. - abschnitts und des Empfangsteils bzw. -abschnitts auf einem gleichen SoC implementiert werden, während eine Erfassung einer Sendezeit des Initiator-Signals unter Verwendung einer gleichen BLE-Schaltung ermöglicht wird, die verwendet wird, um eine Empfangszeit eines Antwortsignals zu erfassen.The PLLs 3940A, 3942A of the first BLE radio unit 3900A can be implemented as a single PLL. Likewise, the PLLs 3940B, 3942B of the second radio unit 3900B can be implemented as a single PLL. Two PLLs enable hardware of the transmission part and the reception part to be implemented on a same SoC while enabling detection of a transmission time of the initiator signal using a same BLE circuit used to to detect a reception time of a response signal.

Gemäß den vorliegenden Lehren umfasst eine mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung bzw. -baugruppe eine zirkular polarisierte Antenne mit einem leitfähigen ringförmigen Körper mit einem Innenloch, einen kreisförmigen Isolator, der mit dem leitfähigen ringförmigen Körper verbunden ist, und eine linear polarisierte Antenne, die mit der zirkular polarisierten Antenne und dem kreisförmigen Isolator verbunden ist und sich von dem kreisförmigen Isolator nach außen erstreckt. Die linear polarisierte Antenne umfasst eine Hülle und ein leitfähiges Element, das sich durch die Hülle erstreckt. Die linear polarisierte Antenne erstreckt sich orthogonal zu einem Radius der zirkular polarisierten Antenne.According to the present teachings, a multi-axis polarized RF antenna assembly includes a circularly polarized antenna having a conductive annular body with an inner hole, a circular insulator connected to the conductive annular body, and a linearly polarized antenna connected to the circularly polarized antenna and the circular insulator and extends outwardly from the circular insulator. The linearly polarized antenna includes a shell and a conductive element extending through the shell. The linearly polarized antenna extends orthogonally to a radius of the circularly polarized antenna.

Gemäß den vorliegenden Lehren kann die mehrachsig polarisierten RF-Antenne das leitfähige Element als Draht bzw. Leitung umfassen.According to the present teachings, the multi-axis polarized RF antenna may include the conductive element as a wire.

Gemäß den vorliegenden Lehren kann die Hülle aus Polytetrafluorethylen gebildet sein und kann das leitfähige Element aus Kupfer gebildet sein.In accordance with the present teachings, the sheath may be formed from polytetrafluoroethylene and the conductive element may be formed from copper.

Gemäß den vorliegenden Lehren kann die linear polarisierte Antenne so konfiguriert sein, dass sie sich in/bei Verwendung von der zirkular polarisierten Antenne nach unten erstreckt.In accordance with the present teachings, the linearly polarized antenna may be configured to extend downwardly from the circularly polarized antenna in/in use.

Gemäß den vorliegenden Lehren kann die zirkular polarisierte Antenne eine 2-Achsen-Antenne sein und kann die linear polarisierte Antenne eine Einzelachse-Antenne sein.In accordance with the present teachings, the circularly polarized antenna can be a 2-axis antenna and the linearly polarized antenna can be a single-axis antenna.

Gemäß den vorliegenden Lehren kann die mehrachsig polarisierte RF-Antenne zusätzlich eine Grundplatte bzw. -ebene umfassen, und kann der kreisförmige Isolator auf der Grundplatte bzw. -ebene, zwischen dem leitfähigen Element und der Grundplatte bzw. -ebene und zwischen der zirkular polarisierten Antenne und der Grundplatte bzw. -ebene, eingerichtet sein.In accordance with the present teachings, the multi-axis polarized RF antenna may additionally include a ground plane, and the circular insulator may be on the ground plane, between the conductive element and the ground plane, and between the circularly polarized antenna and the base plate or plane.

Gemäß den vorliegenden Lehren kann die zirkular polarisierte Antenne zwei Speisepunkte umfassen, die 90°-Phasenversatz aufweisen, und konfiguriert sein zum Empfangen von Signalen, die 90° gegeneinander phasenversetzt sind.In accordance with the present teachings, the circularly polarized antenna may include two feed points that are quadrature and configured to receive signals that are quadrature with each other.

Gemäß den vorliegenden Lehren kann ein Fahrzeug einen Körper bzw. eine Karosserie und ein Dach umfassen, das die mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung umfasst. Die mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung kann in dem Dach derart orientiert sein, dass sich die linear polarisierte Antenne von der zirkular polarisierten Antenne nach unten erstreckt.According to the present teachings, a vehicle may include a body and a roof including the multi-axis polarized RF antenna assembly. The multi-axis polarized RF antenna assembly may be oriented in the roof such that the linearly polarized antenna extends downward from the circularly polarized antenna.

Gemäß den vorliegenden Lehren kann ein Fahrzeug die mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung umfassen. Die mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung kann eine erste mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung, die konfiguriert ist, um in einem Fahrzeug implementiert zu werden/sein, und eine zweite mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung, die konfiguriert ist, um in dem Fahrzeug implementiert zu werden/sein, und eine zweite zirkular polarisierte Antenne mit einem zweiten leitfähigen ringförmigen Körper mit einem zweiten Innenloch, einen zweiten kreisförmigen Isolator, der mit dem zweiten leitfähigen ringförmigen Körper verbunden ist, und eine zweite linear polarisierte Antenne, die mit dem zweiten kreisförmigen Isolator verbunden ist und sich von dem zweiten kreisförmigen Isolator nach außen erstreckt, umfassen. Die zweite linear polarisierte Antenne kann eine Hülle und ein leitfähiges Element umfassen, das sich durch die Hülle der zweiten linear polarisierten Antenne erstreckt. Die zweite linear polarisierte Antenne kann sich orthogonal zu einem Radius der zweiten zirkular polarisierten Antenne erstrecken, und es kann ein Zugangsmodul geben, das mit der ersten mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnung und der zweiten mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnung verbunden ist und konfiguriert ist zum Kommunizieren mit einer tragbaren Zugangsvorrichtung über die erste mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung und die zweite mehrachsig polarisierte RF-Antennenanordnung.According to the present teachings, a vehicle may include the multi-axis polarized RF antenna assembly. The multi-axis polarized RF antenna assembly may be a first multi-axis polarized RF antenna assembly configured to be implemented in a vehicle and a second multi-axis polarized RF antenna assembly configured to be implemented in the vehicle. and a second circularly polarized antenna having a second conductive annular body with a second inner hole, a second circular insulator connected to the second conductive annular body, and a second linearly polarized antenna connected to the second circular insulator and extending outwardly from the second circular insulator. The second linearly polarized antenna may include an envelope and a conductive element extending through the envelope of the second linearly polarized antenna. The second linearly polarized antenna can extend orthogonally to a radius of the second circularly polarized antenna, and there may be an access module connected to the first multi-axis polarized RF antenna array and the second multi-axis polarized RF antenna array and configured to communicate with a portable access device via the first multi-axis polarized RF antenna assembly and the second multi-axis polarized RF antenna assembly.

Gemäß den vorliegenden Lehren ist zu jedem Zeitpunkt zumindest eine der linear polarisierten Antenne oder der ersten mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnung nicht mit einer Antenne der zweiten mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnung kreuzpolarisiert.In accordance with the present teachings, at all times at least one of the linearly polarized antenna or the first multi-axis polarized RF antenna assembly is not cross-polarized with an antenna of the second multi-axis polarized RF antenna assembly.

Gemäß den vorliegenden Lehren kann das Zugangsmodul konfiguriert sein zum Durchführen von Passivzugang/Passivstart-Betriebsvorgängen oder Phone-as-a-Key-Betriebsvorgängen, umfassend Übertragen und Empfangen von Hoch-/ Radio-/Funkfrequenzsignalen über die erste der mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnungen und die zweite der mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnungen.According to the present teachings, the access module may be configured to perform passive access/passive start operations or phone-as-a-key operations including transmitting and receiving radio frequency/radio frequency signals via the first of the multi-axis polarized RF antenna arrays and the second of the multi-axis polarized RF antenna arrays.

Gemäß den vorliegenden Lehren kann das Zugangsmodul konfiguriert sein zum Erlauben von Zugang zu dem Fahrzeug basierend auf den Funkfrequenzsignalen.According to the present teachings, the access module may be configured to allow access to the vehicle based on the radio frequency signals.

Gemäß den vorliegenden Lehren kann das Zugangsmodul konfiguriert sein zum Ausführen eines Algorithmus zum Bestimmen, welches Antennenpaar von der ersten der mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnungen und der zweiten der mehrachsig polarisierten RF-Antennenanordnungen zur Kommunikation mit der tragbaren Zugangsvorrichtung zu verwenden ist.In accordance with the present teachings, the access module may be configured to execute an algorithm to determine which antenna pair of the first of the multi-axis polarized RF antenna arrays and the second of the multi-axis polarized RF antenna arrays to use for communicating with the portable access device.

Gemäß den vorliegenden Lehren kann die tragbare Zugangsvorrichtung ein Schlüsselanhänger oder ein Mobiltelefon sein.In accordance with the present teachings, the portable entry device may be a key fob or a cellular phone.

Bei einem Ausführungsbeispiel verwendet ein Phone-as-a-Key-System, wie es hierin offenbart ist, eine BLE-Funkeinheit eines Mobiltelefons zum Mikrolokalisieren einer Position des Telefons relativ zu einem Satz von Empfangssensoren. Die Sensoren befinden sich innerhalb eines Fahrzeugs. Die Sensoren werden verwendet zum Detektieren, ob sich das Telefon nahe genug an dem Fahrzeug befindet, um einen Zugang zu dem Fahrzeug (z.B. Entriegeln einer Tür und/oder Starten des Fahrzeugs) zu erlauben. Das Zugangsmodul des Fahrzeugs verwendet ein Ankunftswinkel-(AOA-)Prinzip. Durch Kenntnis der Ankunftswinkel des Signals, das von der BLE-Funkeinheit an zumindest zwei separate Sensoren in dem Fahrzeug übertragen wird, kann die Quelle (d.h. die BLE-Funkeinheit) auf einer 2D-Ebene bianguliert werden. In diesen Fall kann ein phasengesteuertes Antennenfeld verwendet werden zum Messen der Ankunftswinkel des einfallenden/auftreffenden Signals. Das phasengesteuerte Antennenfeld umfasst mehrere Antennen, die die übertragenen Signale empfangen. Jeder der Sensoren in dem Fahrzeug umfasst ein oder mehr Antennen. Jeder der Sensoren kann ein phasengesteuerter Feldsensor sein, der umfasst: einen 3-Antennen-Verschachtelung-Zirkulationspolarisation-(CP-) Empfänger mit einem einzigen Funkempfänger, einen 6-Antennen-Verschachtelung-Linearpolarisation-(LP-)Empfänger mit einem einzigen Funkempfänger, einen 3-Antennen-Verschachtelung-CP-Empfänger mit einem einzigen Funkempfänger und einen 3-Antennen-Verschachtelung- Gedruckte-Antenne-CP-Empfänger mit einem einzigen Funkempfänger.In one embodiment, a phone-as-a-key system as disclosed herein uses a cell phone's BLE radio to micro-locate a position of the phone relative to a set of receiving sensors. The sensors are inside a vehicle. The sensors are used to detect whether the phone is close enough to the vehicle to allow access to the vehicle (e.g., unlocking a door and/or starting the vehicle). The vehicle's access module uses an angle of arrival (AOA) principle. By knowing the angles of arrival of the signal transmitted from the BLE radio to at least two separate sensors in the vehicle, the source (i.e. the BLE radio) can be biangulated on a 2D plane. In this case, a phased array antenna can be used to measure the angles of arrival of the incoming signal. The phased array antenna includes multiple antennas that receive the transmitted signals. Each of the sensors in the vehicle includes one or more antennas. Each of the sensors may be a phased array sensor comprising: a 3-antenna interleaved circulating polarization (CP) receiver with a single radio receiver, a 6-antenna interleaved linear polarization (LP) receiver with a single radio receiver, a 3-antenna interleaved CP receiver with a single radio receiver; and a 3-antenna interleaved printed antenna CP receiver with a single radio receiver.

Das Zugangsmodul detektiert die Richtung eines einfallenden/auftreffenden AOA-Signals unter Berücksichtigung von Mehrwegeausbreitungseffekten. Als ein Beispiel werden zwei sinusförmige RF-Signale, die übertragen werden und an einem Sensorfeld ankommen, in den Antennen des Sensorfelds zusammenaddiert. Die Summe von zwei sinusförmigen RF-Signalen ist eine Sinuskurve mit einer anderen Phase und Amplitude, die von Phasenwinkeln und Amplituden der zwei Quellensinuskurven abhängen. Ein mathematisches Modell, das zum Vorhersagen einer AOA-Richtung verwendet wird, kann einen Fehler bezeichnen. Dieser Fehler kann in jeglicher dynamischer Mehrwegeausbreitungsumgebung sehr groß und schwankend bzw. sprunghaft sein. Um diesen Fehler zu vermeiden, kann ein Music-Algorithmus, wie er hierin offenbart ist, verwendet werden, um ein Quellensignal einhergehend mit einem potentiellen starken Mehrwegeausbreitungsreflexionssignal zu identifizieren. Das Signal des direkten Wegs wird von dem Mobiltelefon genau verfolgt. Diese Verfolgung identifiziert jegliches/jegliche zusätzliches/zusätzliche Reflexionssignal/-signale. Reflexionssignale können identifiziert und verworfen werden.The access module detects the direction of an incoming/arriving AOA signal considering multipath propagation effects. As an example, two sinusoidal RF signals transmitted and arriving at a sensor array are added together in the sensor array's antennas. The sum of two sinusoidal RF signals is a sinusoid with a different phase and amplitude depending on the phase angles and amplitudes of the two source sinusoids. A mathematical model used to predict an AOA direction can denote an error. This error can be very large and erratic in any dynamic multipath propagation environment. To avoid this error, a music algorithm as disclosed herein can be used to identify a source signal associated with a potentially strong multipath reflection signal. The direct path signal is closely tracked by the mobile phone. This tracking identifies any additional reflection signal(s). Reflection signals can be identified and discarded.

Die Zugangsmodule und Steuermodule, die hierin offenbart sind, können jeden der Music-Algorithmen implementieren, auf die hierin Bezug genommen wird und/oder die hierin offenbart sind. Peilungs- bzw. Richtungsfindungsmethoden können generell in zwei Kategorien gruppiert werden, die mitunter als klassische und moderne Methoden bezeichnet werden. Klassische Methoden umfassen vielfältige Beamforming-Methoden. Moderne Methoden werden generell als Unterraummethoden bezeichnet. Ein Music-Algorithmus wird als ein Super-/ Hochauflösung-Parameterschätzalgorithmus unter Verwendung einer Unterraumaufteilungsmethode kategorisiert. Eine Unterraummethode kann eine spezifische Feldgeometrie von zwei identischen, aber physikalisch verschobenen bzw. versetzten Feldern bzw. Anordnungen erfordern. Andere Methoden umfassen Größte-Wahrscheinlichkeit-Schätzung und Beamforming.The access modules and control modules disclosed herein may implement any of the music algorithms referenced and/or disclosed herein. Direction finding methods can generally be grouped into two categories, sometimes referred to as classical and modern methods. Classic methods include a variety of beamforming methods. Modern methods are generally referred to as subspace methods. A Music algorithm is categorized as a super/high resolution parameter estimation algorithm using a subspace partitioning method. A subspace method may require a specific array geometry of two identical but physically shifted arrays. Other methods include maximum likelihood estimation and beamforming.

70 zeigt eine Seitenansicht von mehreren Antennen 7000 in einem Feld bzw. einer Anordnung, die einen Einfallswinkel 0 veranschaulicht. Das Feld von Antennen kann als eine Feldmannigfaltigkeit/-vielfältigkeit bzw. ein „Array Manifold“ bezeichnet werden. Jede der Antennen 7000 kann gleich und/oder wie irgendeine der hierin offenbarten Antennen strukturiert sein. Bei einem Ausführungsbeispiel sind ein oder mehr der Antennen quadrifilare Helix- bzw. Wendelantennen. 70 Figure 12 shows a side view of multiple antennas 7000 in an array, illustrating a 0 angle of incidence. The array of antennas may be referred to as an array manifold. Each of the antennas 7000 may be the same and/or structured like any of the antennas disclosed herein. In one embodiment, one or more of the antennas are quadrifilar helix antennas.

Der Music-Algorithmus verwendet ein Modell der Feldmannigfaltigkeit/ -vielfältigkeit bzw. des „Array Manifold“, das eine Antwort der Feldmannigfaltigkeit auf ein oder mehr einfallende/auftreffende AOA-Signale beschreibt. Ein gleichförmiges/-mäßiges lineares Feld (ULA: „Uniform Linear Array“) von Antennen kann definiert sein, wie es in 70 gezeigt ist, wobei m der Antennenindex in dem Feld ist, der bei 1 beginnt, M die Gesamtzahl von Antennen ist, d der Abstand zwischen Antennenelementen ist, und 0 der Winkel eines einfallenden/auftreffenden Signals ist. Die Antwort eines Feldelements m auf ein einfallendes/auftreffendes Signal s kann durch Gleichung 37 dargestellt werden, wobei r das empfangene Signal ist, a die komplexe Feldmannigfaltigkeits-/Feldvielfältigkeitsantwort bzw. „Array Manifold Response“ ist, s das Quellensignal ist, m wie gesagt die Indexnummer des Antennenelements von Interesse ist, 0 wie gesagt der physikalische Winkel des einfallenden/auftreffenden Quellensignals ist, λ die Wellenlänge des Signals ist, und n(t) ein Rauschen bzw. eine Störung in dem Empfängerkanal darstellt. Dies zeigt den Effekt einer Phasenverzögerung als eine Funktion einer physikalischen Position der Elemente des Empfangssensorfelds, mit einer vollen 180°-Phasenverschiebung bei d = λ/2. Es wird auch die Phasenverschiebung als Funktion eines Einfallswinkels 0 gezeigt. r ( t ) = a s ( t ) e j π [ d ( m-1 ) 2 λ ] sin ( 0 ) + n ( t )

Figure DE112020001498T5_0036
The Music algorithm uses an array manifold model that describes a response of the array manifold to one or more incoming AOA signals. A Uniform Linear Array (ULA) of antennas can be defined as shown in 70 where m is the antenna index in the array starting at 1, M is the total number of antennas, d is the distance between antenna elements, and 0 is the angle of an incident/impacting signal. The response of an array element m to an incident signal s can be represented by Equation 37, where r is the received signal, a is the complex array manifold response, s is the source signal, m as stated is the index number of the antenna element of interest, 0 is the physical angle of the incoming/incident source signal as said, λ is the wavelength of the signal, and n(t) represents noise in the receiver channel. This shows the effect of phase lag as a function of physical position of the elements of the receive sensor array, with a full 180° phase shift at d=λ/2. The phase shift as a function of an angle of incidence 0 is also shown. right ( t ) = a s ( t ) e j π [ i.e ( m-1 ) 2 λ ] sin ( 0 ) + n ( t )
Figure DE112020001498T5_0036

Der Feldlenkungs-/Feldsteuervektor am wird/ist durch Gleichung 38 für ein gegebenes Quellensignal n bei Einfallswinkel Θn an Antennenelement m für 1 ≤ m ≤ M Antennen definiert. Dies unterstellt eine Amplitudenantwort von 1 an jeder Antenne und eine ideale Phasenantwort für ein ULA relativ zu Antenne 1. a m ( 0 n ) = e j π [ d* ( m-1 ) * 2 / λ ] sin ( 0 n )

Figure DE112020001498T5_0037
The array steering/array control vector am is/is defined by Equation 38 for a given source signal n at angle of incidence Θ n at antenna element m for 1 ≤ m ≤ M antennas. This assumes an amplitude response of 1 at each antenna and an ideal phase response for a ULA relative to antenna 1. a m ( 0 n ) = e j π [ d* ( m-1 ) * 2 / λ ] sin ( 0 n )
Figure DE112020001498T5_0037

Für N einfallende/auftreffende Signale resultiert das Empfangssignal r(t) in einer Summe der Quellensignale über die Feldmannigfaltigkeit, und kann es durch Gleichung 39 dargestellt werden. r ( t ) = n=1 N a ( Θ n ) s n ( t ) + n ( t )

Figure DE112020001498T5_0038
For N incoming signals, the received signal r(t) results in a sum of the source signals over the array manifold, and it can be represented by Equation 39. right ( t ) = n=1 N a ( θ n ) s n ( t ) + n ( t )
Figure DE112020001498T5_0038

In Vektorschreibweise werden/sind die Feldmannigfaltigkeitsantwortparameter a und A durch Gleichungen 40 und 41 definiert. Vektor a beschreibt die Feldantwort von jedem Element auf ein einzelnes Quellensignal n, und A beschreibt die Antwort von allen M Feldelementen auf alle N Quellensignale und ist eine MxN-Matrix, wobei M und N jeweils Ganzzahlen größer oder gleich 2 sind. Die N Quellensignale, abgetastet zu Zeitpunkt t, werden als Nx1-Vektor S(t) dargestellt, wie es durch Gleichung 42 dargestellt wird. a ( Θ n ) = [ a 1 ( Θ n ) , a 2 ( Θ n ) , a M ( Θ n ) ] T

Figure DE112020001498T5_0039
A = [ a ( Θ 1 ) , a ( Θ 2 ) , a ( Θ N ) ]
Figure DE112020001498T5_0040
S ( t ) = [ s 1 ( t ) , s 2 ( t ) , s N ( t ) ] T
Figure DE112020001498T5_0041
In vector notation, the field manifold response parameters a and A are defined by Equations 40 and 41, respectively. Vector a describes the array response of each element to a single source signal n, and A describes the response of all M array elements to all N source signals and is an MxN matrix, where M and N are integers greater than or equal to 2, respectively. The N source signals sampled at time t are represented as an Nx1 vector S(t) as represented by Equation 42. a ( θ n ) = [ a 1 ( θ n ) , a 2 ( θ n ) , ... a M ( θ n ) ] T
Figure DE112020001498T5_0039
A = [ a ( θ 1 ) , a ( θ 2 ) , ... a ( θ N ) ]
Figure DE112020001498T5_0040
S ( t ) = [ s 1 ( t ) , s 2 ( t ) , ... s N ( t ) ] T
Figure DE112020001498T5_0041

Gleichung 43 kann verwendet werden um N Quellentöne, bei/mit unterschiedlichen Quellenankunftswinkeln, die in Signal S(t) zu einer gegebenen Zeit t dargestellt werden, über ein Antennenfeldantwortmannigfaltigkeitsmodell A auf Empfangs-(Mess-)Datenvektor r(t) mit Kanalrauschen n(t) abzubilden, wobei r(t) ein Mx1-Vektor der empfangenen Daten an jedem Antennenelement ist. r ( t ) = AS ( t ) + n ( t )

Figure DE112020001498T5_0042
Equation 43 can be used to convert N source tones, at/with different source angles of arrival, represented in signal S(t) at a given time t, via an antenna array response manifold model A to received (measured) data vector r(t) with channel noise n( t) where r(t) is an Mx1 vector of the received data at each antenna element. right ( t ) = AS ( t ) + n ( t )
Figure DE112020001498T5_0042

Diese mathematische Struktur des Feldmannigfaltigkeitsmodells wird verwendet, um den Music-Algorithmus herzuleiten, und kann auch zur Simulation und Modellierung einer Testumgebung verwendet werden.This mathematical structure of the field manifold model is used to derive the Music algorithm and can also be used to simulate and model a test environment.

71 zeigt ein beispielhaftes AOA-Verfahren, das eine Verwendung des Music-Algorithmus umfasst. Obgleich Betriebsvorgänge hauptsächlich dahingehend beschrieben sind, dass sie durch ein Zugangsmodul eines Fahrzeugs durchgeführt werden, wie etwa eines der hierin offenbarten Zugangsmodule, können die Betriebsvorgänge durch ein Steuermodul einer tragbaren Zugangsvorrichtung durchgeführt werden. Es ist zu beachten, dass der H-Operator die Hermitesche Transposition- oder Konjugation-Transposition-Operation bezeichnet. Das Verfahren kann bei 7400 beginnen. Bei 7402 sammelt bzw. erfasst das Zugangsmodul T analytische Signalabtastungen gleichzeitig von jeder Antenne, wie es dargestellt wird durch { r ( t ) } t = 1 T .

Figure DE112020001498T5_0043
71 Figure 12 shows an example AOA method that includes use of the Music algorithm. Although operations are described primarily as being performed by an entry module of a vehicle, such as any of the entry modules disclosed herein, the operations may be performed by a control module of a portable entry device. Note that the H operator denotes the Hermitian transposition or conjugation-transposition operation. The procedure can begin at 7400. At 7402, the access module T collects analytic signal samples simultaneously from each antenna as illustrated by FIG { right ( t ) } t = 1 T .
Figure DE112020001498T5_0043

Bei 7404 schätzt das Zugangsmodul die Datenkovarianzmatrix R̂ wie es durch Gleichung 44 dargestellt wird. R ^ = t=1 T r ( t ) r ( t ) H = RR H

Figure DE112020001498T5_0044
At 7404 the access module estimates the data covariance matrix R̂ as represented by equation 44. R ^ = t=1 T right ( t ) right ( t ) H = RR H
Figure DE112020001498T5_0044

Die Kovarianzmatrixschätzung wird über Gleichung 44 berechnet, und ein Beispiel der Kovarianzmatrix ist in 72 gezeigt. Zur Interpretation stellt jeder Pfeil eine Kovarianz zwischen den auf der X- und der Y-Achse am Fuß des Pfeils aufgeführten Antennennummern dar. Der Pfeil oben in der Mitte stellt die Kovarianz (c12) von Antenne Nummer 1 relativ zu Antenne Nummer 2 dar, während der Pfeil links in der Mitte die Kovarianz (c21) von Antenne Nummer 2 relativ zu Antenne Nummer 1 darstellt, was die Komplex-Konjugierte von C12 ist. Die Richtung des Pfeils ist die Komplexe-Ebene-Darstellung von Größe und Richtung (wobei die X-Achse die reale Achse und die Y-Achse die imaginäre Achse ist).The covariance matrix estimate is calculated via Equation 44 and an example of the covariance matrix is in 72 shown. For interpretation, each arrow represents a covariance between the antenna numbers listed on the X and Y axes at the foot of the arrow. The top center arrow represents the covariance (c 12 ) of antenna number 1 relative to antenna number 2, while the center left arrow represents the covariance (c 21 ) of antenna number 2 relative to antenna number 1, which is the complex conjugate of C 12 . The direction of the arrow is the complex plane representation of magnitude and direction (where the x-axis is the real axis and the y-axis is the imaginary axis).

Es ist zu beachten, dass die Diagonale (oben links nach unten rechts) eine Autokovarianz darstellt, die eine Einheitsgröße ist und einen Imaginärwert von 0 aufweist. Es ist auch zu beachten, dass die Matrix hermitesch ist, was bedeutet, dass Cij = c* für alle i und j gilt, wobei * die Komplex-Konjugierte ist. Damit sind alle nützlichen Informationen in (i) C12, C23 und C13 oder (ii) C21, C32 und C31 (die Ecke oben rechts oder unten links ohne die Diagonale von oben links nach unten rechts) enthalten. Dies führt zu potentiellen Einsparungen von Datenspeicher und reduzierter Übertragungsgröße.Note that the diagonal (top left to bottom right) represents an autocovariance that is unity and has an imaginary value of 0. Also note that the matrix is Hermitian, which means that C ij = c* for all i and j, where * is the complex conjugate. So all useful information is contained in (i) C 12 , C 23 and C 13 or (ii) C 21 , C 32 and C 31 (the top right or bottom left corner without the top left to bottom right diagonal). This leads to potential savings in data storage and reduced transmission size.

Bei 7406 verwendet das Zugangsmodul eine Singulärwertzerlegung (SVD: „Singular Value Decomposition“) oder eine andere Eigenwertzerlegungstechnik, und berechnet es die MxM-Matrix U, wie es durch Gleichung 45 dargestellt wird. R ^ = U U H

Figure DE112020001498T5_0045
At 7406, the access module uses a singular value decomposition (SVD) or other eigenvalue decomposition technique and computes the MxM matrix U as represented by equation 45. R ^ = u u H
Figure DE112020001498T5_0045

Nach einer Eigenwertzerlegung der Kovarianzmatrixschätzung R̂ werden resultierende komplexe Eigenvektoren bereitgestellt, wobei Beispiele von diesen in 73 gezeigt sind. 73 zeigt eine Eigenvektorvisualisierung mit einer Feldmannigfaltigkeitsantwort bei 35°. 74 zeigt eine Eigenvektorvisualisierung mit einer Feldmannigfaltigkeitsantwort bei 0°.After an eigenvalue decomposition of the covariance matrix estimate R̂, resulting complex eigenvectors are provided, examples of which are given in 73 are shown. 73 shows an eigenvector visualization with a field manifold response at 35°. 74 shows an eigenvector visualization with a field manifold response at 0°.

Wie in 72 bezeichnen die Größe und die Richtung der Pfeile die Real- und Imaginärkomponenten von jedem Punkt entsprechend einem Realteil auf der X-Achse und einem Imaginärteil auf der Y-Achse. Die durchgezogenen und kurzgestrichelten Pfeile stellen das 3x3-Feld von Eigenvektoren dar. Die Vektorspalten (X-Achse) sind durch die Eigenwerte der Eigenvektoren von groß (auf der linken Seite) zu klein (auf der rechten Seite) sortiert. Somit stellt die Spalte ganz links mit Nummer 1 den Signalunterraum dar, während Spalten 2 und 3 den Rauschunterraum darstellen.As in 72 the magnitude and direction of the arrows denote the real and imaginary components of each point, corresponding to a real part on the x-axis and an imaginary part on the y-axis. The solid and short-dashed arrows represent the 3x3 array of eigenvectors. The vector columns (X-axis) are sorted by the eigenvalues of the eigenvectors from large (on the left) to small (on the right). Thus, the leftmost column numbered 1 represents the signal subspace, while columns 2 and 3 represent the noise subspace.

Bei 7408 schätzt oder anderweitig bestimmt das Zugangsmodul die Anzahl von einfallenden/auftreffenden Signalen N. Bei 7410 spaltet das Zugangsmodul Matrix U in MxN-Signalunterraummatrix Ûs und Rauschunterraumschätzung-Mx(M-N)-Matrix Ûe, auf, so dass Gleichung 46 erfüllt ist. U = [ U ^ s , U ^ e ]

Figure DE112020001498T5_0046
At 7408, the access module estimates or otherwise determines the number of incoming/arriving signals N. At 7410, the access module splits matrix U into MxN signal subspace matrix Û s and noise subspace estimate Mx(MN) matrix Û e , such that equation 46 is satisfied . u = [ u ^ s , u ^ e ]
Figure DE112020001498T5_0046

Zusammen mit den Eigenvektoren ist die Feldmannigfaltigkeitsantwort bei dem Winkel von Interesse (35°) durch die Pfeile mit langen Strichen gezeigt. Dies ergibt sich aus Gleichung 40.Along with the eigenvectors, the field manifold response at the angle of interest (35°) is shown by the long-dash arrows. This follows from Equation 40.

Bei 7412 berechnet das Zugangsmodul das Music-Spektrum P(Θ) für einen Bereich Θ von Interesse bei/mit einer vorbestimmten Auflösung, wie es durch Gleichung 47 dargestellt wird. P ( θ ) = 1 a ( Θ ) H U e 2

Figure DE112020001498T5_0047
At 7412 the access module computes the music spectrum P(θ) for an area θ of interest at a predetermined resolution as represented by equation 47. P ( θ ) = 1 a ( θ ) H u e 2
Figure DE112020001498T5_0047

An diesem Punkt sollten die Rauschunterraumeigenvektoren der Kovarianzmatrixschätzung perfekt orthogonal zu der Feldmannigfaltigkeitsantwort sein. Das Ergebnis des Nenners von Gleichung 47 ist eine kleine Zahl relativ zu Ergebnissen bei anderen Testwinkeln Θ.At this point, the noise subspace eigenvectors of the covariance matrix estimate should be perfectly orthogonal to the field manifold response. The result of the denominator of Equation 47 is a small number relative to results at other test angles θ.

74 stellt die gleichen Informationen wie 73 dar, mit der Ausnahme, dass die Feldmannigfaltigkeitsantwort bei einem AOA von 0° gezeigt ist. Es ist zu beachten, dass die Eigenvektoren gleich bleiben, da die Eigenvektoren aus den gemessenen Daten hergeleitet werden. Die Feldmannigfaltigkeitsantwort ist gedreht und zeigt die erwartet Antwort auf ein direkt einfallendes/auftreffendes Signal, was bedeutet, dass keine Phasenverschiebung an irgendeinem Antennenelement vorliegt. In diesem Fall ist das Ergebnis des Nenners von Gleichung 47 ein viel größerer Wert als derjenige, der in dem Fall von 73 erreicht wird. 74 provides the same information as 73 , except that the field manifold response is shown at 0° AOA. Note that since the eigenvectors are derived from the measured data, the eigenvectors remain the same. The field manifold response is rotated and shows the expected response to a directly incident signal, meaning that there is no phase shift at any antenna element. In this case, the result of the denominator of Equation 47 is a much larger value than that obtained in the case of 73 is reached.

Bei 7414 führt das Zugangsmodul eine Spitzensuche auf P(Θ) durch, um Ankunftswinkel zu bestimmen. Die Werte von Θ an den Maxima von P(Θ) sind die Ankunftswinkel der einfallenden/auftreffenden N Signale.At 7414, the access module performs a peak search on P(θ) to determine angles of arrival. The values of Θ at the maxima of P(Θ) are the angles of arrival of the incoming N signals.

Nach Verarbeitung von Gleichung 47 für/nach Θ über einen Bereich von - 90° bis + 90° ist das resultierende Music-Leistungsspektrum P(Θ) in 76 für ein Quellensignal AOA von 35° gezeigt. Es ist zu beachten, dass eine deutliche Spitze bei dem Test-AOA von 35° besteht. Der tatsächliche Winkel wird durch die vertikal gestrichelte Linie bezeichnet. Die Auflösung von Θ̂ ist 1°.After processing Equation 47 for/after Θ over a range from -90° to +90°, the resulting music power spectrum is P(Θ) in 76 shown for a source signal AOA of 35°. Note that there is a clear peak at the 35° test AOA. The actual angle is denoted by the vertical dashed line. The resolution of Θ̂ is 1°.

Kovarianzglättungsverfahren können verwendet werden. Als ein Beispiel kann ein Vorwärts-Rückwärts-Verfahren verwendet werden. Der Vorwärts-Rückwärts-Ansatz wird unter Verwendung von Gleichungen 48 und 49 implementiert, wobei R die modifizierte Kovarianzmatrixschätzung ist und J eine inverse MxM-Einheitsmatrix (Transfer- bzw. Übertragungsmatrix) ist. R ˜ = R ^ +J R ^ H J

Figure DE112020001498T5_0048
J= [ 0 1 1 0 ]
Figure DE112020001498T5_0049
Covariance smoothing methods can be used. As an example, a forward-backward method can be used. The forward-backward approach is implemented using Equations 48 and 49, where R is the modified covariance matrix estimate and J is an inverse MxM identity matrix (transfer matrix). R ˜ = R ^ +J R ^ H J
Figure DE112020001498T5_0048
J= [ 0 1 1 0 ]
Figure DE112020001498T5_0049

Die effektive Zahl von kohärenten Tönen, die aufgelöst werden können, beträgt N 2 M 3

Figure DE112020001498T5_0050
Quellen. Für ein 3-Antennen-Feld können bis zu 2 kohärente Töne aufgelöst werden. Dieses Verfahren kann für ein phasengesteuertes Feld mit 3 Antennen von einer Empfängerbaugruppe eines phasengesteuerten Antennenfelds verwendet werden. Das Verfahren kann bei 7416 enden.The effective number of coherent tones that can be resolved is N 2 M 3
Figure DE112020001498T5_0050
Sources. Up to 2 coherent tones can be resolved for a 3-antenna field. This method can be used for a phased array with 3 antennas by a phased array antenna receiver assembly. The method may end at 7416.

Als ein weiteres Beispiel kann ein räumliches Glättungsverfahren verwendet werden. Das räumliche Glättungsverfahren ist eine Technik, die Untereilen eines Felds in mehrere Unter-/Teilfelder und Mitteln der Kovarianzmatrixergebnisse der Unter-/Teilfelder umfasst. Dies führt zu einer effektiv reduzierten Anzahl von Antennenfeldelementen.As another example, a spatial smoothing method can be used. The spatial smoothing method is a technique that involves dividing a field into multiple sub/subfields and averaging the covariance matrix results of the sub/subfields. This leads to an effectively reduced number of antenna array elements.

Ein Vorwärts-Rückwärts-Raumglättungs-(FBSS(„Forward-Backward Spatial Smooting“)-)Verfahren kann verwendet werden und kombiniert räumliche Glättung mit dem Vorwärts-Rückwärts-Ansatz. Dies reduziert auch die Anzahl von erforderlichen Antennenelementen. Als noch weiteres Beispiel kann ein Toeplitz-Komplettierungsverfahren verwendet werden, und ist dies für NLAs geeignet.A Forward-Backward Spatial Smooting (FBSS) method can be used and combines spatial smoothing with the forward-backward approach. This also reduces the number of antenna elements required. As yet another example, a Toeplitz completion method can be used, and is this appropriate for NLAs.

Es können Variationen des Music-Algorithmus implementiert werden. Eine Ableitung des Music-Algorithmus, der als Root-MUSIC bezeichnet wird, kann bezüglich ULAs verwendet werden, um den AOA des einfallenden/auftreffenden Signals ohne die Notwendigkeit zum Berechnen von Ergebnissen an jedem potentiellen Winkel zu finden. Dies reduziert die erforderliche Rechenleistung. Die Reduzierung von Rechenkomplexität kommt davon, dass es nicht erforderlich ist, Betriebsvorgänge 7412, 7414 des Music-Algorithmus durchzuführen, umfassend Berechnen des Music-Spektrums über einen großen Satz von Θ̂-Werten und Finden der Spitze bzw. der Spitzen des Ergebnisses.Variations on the Music algorithm can be implemented. A derivation of the Music algorithm, referred to as Root-MUSIC, can be used on ULAs to calculate the AOA of the incoming signal without the need to calculate results at every potential angle. This reduces the computing power required. The reduction in computational complexity comes from not having to perform operations 7412, 7414 of the music algorithm, comprising computing the music spectrum over a large set of Θ̂ values and finding the peak(s) of the result.

Eine weitere beispielhafte Ableitung, die als Spectral-MUSIC bezeichnet wird, ist eine verallgemeinerte Version von Root-MUSIC, die auf beliebige Feldgeometrien angewandt werden kann, aber generell für breitbandige nicht-kohärente Quellen gilt. Eine noch weitere Ableitung, die als Smooth-MUSIC bezeichnet wird, bezieht sich auf eine Vielzahl von Verfahren zum Glätten der Kovarianzmatrix in dem Music-Algorithmus und ist zwischen Betriebsvorgängen 7404 und 7406 von 71 anwendbar.Another example derivation, called Spectral-MUSIC, is a generalized version of Root-MUSIC that can be applied to any field geometries, but is generally valid for broadband non-coherent sources. Yet another derivation, referred to as Smooth-MUSIC, relates to a variety of methods for smoothing the covariance matrix in the Music algorithm and is between operations 7404 and 7406 of FIG 71 applicable.

Eine weitere beispielhafte Ableitung, die als CLEAN-Verfahren bezeichnet wird, umfasst, sobald ein Quellensignal in einer gegebenen Richtung identifiziert wird, Rekonstruieren eines Modells des Quellensignals aus der bekannten Feldmannigfaltigkeit. Dieses rekonstruierte Signalmodell wird von dem gemessenen einfallenden/auftreffenden Signal subtrahiert, um das einfallende Signal zu entfernen, wodurch die gemessenen Daten des ungewünschten Quellensignals „gereinigt“ werden und eine Beobachtung bzw. Beurteilung anderer Quellen ermöglicht wird.Another exemplary derivation, referred to as the CLEAN method, involves once a source signal is identified in a given direction, reconstructing a model of the source signal from the known array manifold. This reconstructed signal model is subtracted from the measured incident/incident signal to remove the incident signal, thereby “cleaning” the measured data of the undesired source signal and allowing observation/assessment of other sources.

Ein Problem, das mit einer Implementierung des Music-Algorithmus bezüglich eines nicht-idealen Antennenfelds auftritt, besteht darin, dass zwei kohärente Quellen mit Vorwärts-Rückwärts-Kovarianzglättung zu fehlerhaften Positionsmessungen führen können. Standardmäßige Feldkalibrierungstechniken lösen dies nicht, da die Kovarianzmatrix selbst zu einer fehlerhaften Unterraumaufspaltung führt. Um dies zu bekämpfen, wird eine Variation des CLEAN-Verfahrens für mehrere kohärente Quellen durchgeführt, und umfasst dies: Identifizieren von Quellensignalen unter Verwendung des Music-Algorithmus; Verwenden des CLEAN-Verfahrens zum Entfernen der Quellensignale nacheinander unter Verwendung der kalibrierten Feldmannigfaltigkeit; Zwingen der Quellensignalposition in einen Versatz bzw. eine Verschiebung (nicht die ursprünglich gemessene Stelle) und Neuberechnen der AOA-Richtung des verbleibenden Signals; Wiederholen von Betriebsvorgängen 7404 und 7406 von 71, um Konvergenz zu einem neuen Satz von einfallenden Ankunftswinkeln zu verifizieren, wenn diese nicht gleich den ursprünglichen Ankunftswinkeln sind; und optionales Ersetzen von Betriebsvorgang 7402 von 71 mit apriorischem Wissen von dem System. Zum Beispiel kann, während die Position des Quellensignals verfolgt wird, angenommen werden, dass sich der AOA zwischen aufeinanderfolgenden Lesungen nicht stark ändert.A problem encountered with a non-ideal antenna array implementation of the Music algorithm is that two coherent sources with forward-backward covariance smoothing can lead to erroneous position measurements. Standard field calibration techniques do not solve this because the covariance matrix itself leads to an erroneous subspace split. To combat this, a variation of the CLEAN method is performed for multiple coherent sources and includes: identifying source signals using the Music algorithm; using the CLEAN method to remove the source signals one by one using the calibrated array manifold; forcing the source signal position to an offset (not the originally measured location) and recalculating the AOA direction of the remaining signal; repeating operations 7404 and 7406 of 71 to verify convergence to a new set of incident arrival angles if they are not equal to the original arrival angles; and optionally replacing operation 7402 of 71 with a priori knowledge of the system. For example, while tracking the position of the source signal, it can be assumed that the AOA does not change much between successive readings.

76 zeigt ein Antennenauswahlsystem 7600, das Antennen 7602, einen Schalter 7604 und einen Funkempfänger 7606 umfasst. Der Funkempfänger 7606 wählt eine der Antennen, von der ein Signal zu empfangen ist, über den Schalter 7604 aus. Das Antennenauswahlsystem 7600 kann in einem/jedem der hierin offenbarten Systeme implementiert werden/sein. Bei einem Ausführungsbeispiel wird/ist das Antennenauswahlsystem 7600 in einem Fahrzeug implementiert, und steuert ein hierin offenbartes Zugangsmodul einen Betrieb des Funkempfängers 7606. 76 12 shows an antenna selection system 7600 that includes antennas 7602, a switch 7604, and a radio receiver 7606. FIG. The radio receiver 7606 selects one of the antennas from which a signal is to be received via the switch 7604. The antenna selection system 7600 can be implemented in any of the systems disclosed herein. In one embodiment, antenna selection system 7600 is implemented in a vehicle, and an access module disclosed herein controls operation of radio receiver 7606.

Das Antennenauswahlsystem 7600 wird/ist in einem PAK-AOA-System implementiert und implementiert BLE-AOA-Datenempfang. Ein Teil eines BLE-Funkpakets, das durch eine der Antennen 7602 empfangen wird, umfasst einen CW-Ton. Der Funkempfänger 7606 tastet den CW-Ton ab, um ein analytisches Quadratursignal bereitzustellen, nämlich zwei Sinuskurven mit einer 90°-Phasendifferenz, die als In-Phase- und Quadraturphase-Signale (I- und Q-Signale) bezeichnet werden. Die I- und Q-Signale werden gleichzeitig abgetastet und können kombiniert werden, um eine komplexe analytische Abtastung r zu bilden, wobei r = iI + Q gilt und i die imaginäre Konstante ist, i = V2. Die Daten, die empfangen werden, werden somit in verschachtelte Abtastungen von jeder der Antennen mit mehreren Wiederholungen zer-/geschnitten.The antenna selection system 7600 is/is implemented in a PAK-AOA system and implements BLE-AOA data reception. A portion of a BLE radio packet received by one of the antennas 7602 includes a CW tone. The 7606 radio receiver samples the CW tone to provide an analytic quadrature signal, namely two sinusoids with a 90° phase difference, referred to as the in-phase and quadrature-phase (I and Q) signals. The I and Q signals are sampled simultaneously and can be combined to form a complex analytic sample r, where r = iI + Q and i is the imaginary constant, i = V2. The data that is received is thus sliced into interleaved samples from each of the antennas with multiple repetitions.

77 veranschaulicht ein Beispiel eines Rekonstruktionsverfahrens zum Rekonstruieren der IQ-Daten. Die verschachtelten Daten werden interpoliert, so dass sie eine Empfangsdatenmatrix r(t) zur Verwendung in dem Music-Algorithmus bilden. Das Rekonstruktionsverfahren kann an einem/jedem der hierin offenbarten Zugangsmodule durchgeführt werden. Das Signalrekonstruktionsverfahren kann bei 7700 beginnen. 77 Figure 12 illustrates an example of a reconstruction method for reconstructing the IQ data. The interleaved data is interpolated to form a receive data matrix r(t) for use in the music algorithm. The reconstruction method can be performed on any of the access modules disclosed herein. The signal reconstruction process can begin at 7700.

Bei 7702 wandelt das Zugangsmodul einen analytischen IQ-Abtastungsvektor r unter Verwendung der Arkustangens-Funktion in einen Phasenwinkelvektor Φ. Bei 7704 erzeugt das Zugangsmodul einen Zeitvektor t entsprechend Abtastungsvektor r basierend auf der Datenabtastrate.At 7702, the access module converts an analytic IQ sample vector r to a phase angle vector Φ using the arctangent function. At 7704, the access module generates a time vector t corresponding to sample vector r based on the data sample rate.

Bei 7706 verwirft das Zugangsmodul Abtastungen, die nahe den Antennenumschaltzeiten genommen werden/sind. Bei 7708 wickelt das Zugangsmodul jeden Wiederholungsteil von Datenpunkten mit einer Schrittgröße π aus. Bei 7710 misst das Zugangsmodul die Durchschnittssteigung. Dies ist die Durchschnittsfrequenz der Sinuskurven.At 7706, the access module discards samples taken near antenna switching times. At 7708, the access module unwraps each repeat portion of data points with a step size π. At 7710, the access module measures the average gradient. This is the average frequency of the sine waves.

Bei 7712 nimmt das Zugangsmodul für jede Antenne vor: a) Finden des Schnittpunkts der ersten Wiederholung von abgetasteten Daten; b) Projizieren der Positionen der nächsten Wiederholung von abgetasteten Daten; c) Bestimmen einer Durchschnittsdifferenz zwischen erwarteten und gemessenen tatsächlichen Positionen; d) Addieren oder Subtrahieren von 2π; e) Wiederholen von Betriebsvorgängen c und d, umfassend Wiederholen des Bestimmens der Durchschnittsdifferenz und des Addierens oder Subtrahierens von 2π, bis die Durchschnittsdifferenz kleiner als π ist; f) Finden der Durchschnittssteigung von allen Punkten, die bereits ausgerichtet bzw. an-/abgeglichen sind; und g) Wiederholen von Betriebsvorgängen b-g unter Verwendung der neuen Steigung für die nächste Signalwiederholung.At 7712, for each antenna, the access module: a) finds the intersection of the first repetition of sampled data; b) projecting the positions of the next repetition of sampled data; c) determining an average difference between expected and measured actual positions; d) adding or subtracting 2π; e) repeating operations c and d comprising repeating determining the average difference and adding or subtracting 2π until the average difference is less than π; f) finding the average slope of all points already aligned; and g) repeating operations b-g using the new slope for the next signal repetition.

Bei 7714 misst das Zugangsmodul die Standardabweichung der Durchschnittssteigung von jeder Antenne.At 7714, the access module measures the standard deviation of the average slope of each antenna.

Bei 7716 prüft das Zugangsmodul, welche Antenne eine ungenaue Ausrichtung aufweisen kann, indem die Antenne i ausgewählt wird, basierend auf Gleichung 50, wenn die Standardabweichung über einem Schwellenwert ist. | f ( i ) Mittelwert ( f ) | > max ( ƒ ) min ( ƒ ) 2

Figure DE112020001498T5_0051
At 7716, the access module checks which antenna may have misalignment by selecting antenna i based on equation 50 if the standard deviation is above a threshold. | f ( i ) Average ( f ) | > Max ( ƒ ) at least ( ƒ ) 2
Figure DE112020001498T5_0051

Bei 7718 wiederholt das Zugangsmodul Betriebsvorgänge 7712-7718 für die bei 7716 ausgewählte Antenne, bis eine niedrige Standardabweichung besteht oder ein Maximal-Neuversuch-Zähler abläuft.At 7718, the access module repeats operations 7712-7718 for the antenna selected at 7716 until there is a low standard deviation or a maximum retry counter expires.

Bei 7720 interpoliert das Zugangsmodul für jede Antenne m eine gerade Linie von Punkten auf dem ursprünglichen Zeitvektor t, um den rekonstruierten Phasenwinkelvektor Φm zu erhalten. Dies kann auf dem bei 7702 bestimmten Phasenwinkelvektor Φ basieren.At 7720, for each antenna m, the access module interpolates a straight line of points on the original time vector t to obtain the reconstructed phase angle vector Φ m . This may be based on the phase angle vector Φ determined at 7702 .

Bei 7722 erzeugt das Zugangsmodul einen IQ-Abtastungsvektor r̂m für jede Antenne m unter Verwendung von Gleichung (51) neu, wobei g die Durchschnittsgröße der gültigen Untermenge von ursprünglichem Abtastungsvektor r ist. Nach Betriebsvorgang 7722 kann das Verfahren bei 7724 enden. r ^ m = g m e j Φ m

Figure DE112020001498T5_0052
At 7722, the access module regenerates an IQ sample vector r̂ m for each antenna m using equation (51), where g is the average magnitude of the valid subset of original sample vector r. After operation 7722, the method may end at 7724. right ^ m = G m e j Φ m
Figure DE112020001498T5_0052

Bei einem Ausführungsbeispiel wird/ist das vorstehend dargelegte Verfahren in einem Fahrzeugzugangssystem und/oder einem PAK-System implementiert, wie es hierin offenbart ist, welches zirkular polarisierte Antennen aufweist. Signale werden an den zirkular polarisierten Antennen empfangen. IQ-Daten werden, wie es vorstehend beschrieben ist, basierend auf den empfangenen Signalen bestimmt, und Ankunftswinkel werden unter Verwendung des Music-Algorithmus bestimmt.In one embodiment, the method set forth above is/is implemented in a vehicle access system and/or a PAK system as disclosed herein having circularly polarized antennas. Signals are received at the circularly polarized antennas. As described above, IQ data is determined based on the received signals, and arrival angles are determined using the Music algorithm.

78A-C zeigen ein Fahrzeug 7800, wobei eine beispielhafte Platzierung eines Sensors 7802 veranschaulicht wird, der als Teil eines/jedes hierin offenbarten PAK-Systems implementiert sein kann und mit einem/jedem hierin offenbarten Zugangsmodul verbunden sein kann. 78C zeigt beispielhafte Abprallreflexionen und entsprechende Wege eines Signals, das von einem Schlüsselanhänger 7804 oder einer anderen tragbaren Zugangsvorrichtung übertragen wird und an dem Sensor 7802 detektiert wird. In diesem Beispiel befindet sich der Sensor 7802 hoch/oben und in einer Mitte des Fahrzeugs 7800. 78A-C 12 show a vehicle 7800 illustrating an example placement of a sensor 7802 that may be implemented as part of any PAK system disclosed herein and connected to any access module disclosed herein. 78C 12 shows example bounce reflections and corresponding paths of a signal transmitted from a key fob 7804 or other portable access device and detected at the sensor 7802. In this example, sensor 7802 is located high/up and in a center of vehicle 7800.

Der Sensor 7802 kann sich zum Beispiel in einem Himmel 7803 des Fahrzeugs 7800 befinden. Der Sensor 7802 wird/ist so platziert, dass mehrere Abprallwege des übertragenen Signals verursacht werden, bevor es an dem Sensor 7802 empfangen wird. Der Schlüsselanhänger 7804 ist zu Veranschaulichungszwecken tief/unten relativ zu dem Fahrzeug gezeigt, aber kann sich an einer höheren Position befinden.The sensor 7802 can be located in a sky 7803 of the vehicle 7800, for example. The sensor 7802 is/is placed such that multiple bounce paths of the transmitted signal are caused before it is received at the sensor 7802. The key fob 7804 is shown low/low relative to the vehicle for illustrative purposes, but may be at a higher position.

79A-C zeigen ein Fahrzeug 7900, wobei eine beispielhafte Platzierung eines Sensors 7902 veranschaulicht wird. 79C zeigt beispielhafte Abprallreflexionen und entsprechende Wege eines Signals, das von einem Schlüsselanhänger 7904 oder einer anderen tragbaren Zugangsvorrichtung übertragen wird und an dem Sensor 7902 detektiert wird. In diesem Beispiel befindet sich der Sensor 7902 unten und in einer Mitte des Fahrzeugs 7900. Der Sensor 7902 kann sich in einem Boden 7903 oder einer Mittelkonsole 7905 des Fahrzeugs befinden. Der Sensor 7902 wird/ist so platziert, dass mehrere Abprallwege des übertragenen Signals verursacht werden, bevor es an dem Sensor 7902 empfangen wird. Der Schlüsselanhänger 7904 ist zu Veranschaulichungszwecken unten relativ zu dem Fahrzeug gezeigt, aber kann sich an einer höheren Position befinden. 79A-C 12 show a vehicle 7900, with an example placement of a sensor 7902 being illustrated. 79C 12 shows example bounce reflections and corresponding paths of a signal transmitted from a key fob 7904 or other portable access device and detected at the sensor 7902. In this example, the sensor 7902 is at the bottom and in a middle of the vehicle 7900. The sensor 7902 can be in a floor 7903 or a center console 7905 of the vehicle. The sensor 7902 is/is placed such that multiple bounce paths of the transmitted signal are caused before it is received at the sensor 7902. The key fob 7904 is shown at the bottom relative to the vehicle for illustrative purposes, but may be at a higher position.

Die Sensoren 7802, 7902 können sich in Metallstrukturen der Fahrzeuge mit wenigen möglichen direkten Wegen aus dem Fahrzeug heraus befinden (d.h., einer geringen Wahrscheinlichkeit, dass eine Sichtverbindung zwischen den Schlüsselanhängern 7804, 7904 und den Sensoren 7802, 7902 existiert). Die Metallstrukturen können Rahmen, Metallgehäuse, teilweise ge-/umschlossene Metallstrukturen, Unibody-Strukturen, usw. umfassen, die zumindest teilweise durch die gestrichelte Linie 7903 dargestellt sein können, da der Boden zumindest einen Teil einer Metallstruktur umfassen kann. Obgleich in jeder von 78A-C und 79A-C ein einziger Sensor gezeigt ist, können zwei oder mehr Sensoren in jedem Fahrzeug umfasst sein. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst jeder Sensor zwei oder mehr Antennen, wie etwa zwei oder mehr der Antennen, die hierin offenbart sind und/oder auf die hierin Bezug genommen wird. Bei einem Ausführungsbeispiel sind zwei Sensoren umfasst, und umfasst jeder Sensor zwei Antennen, so dass vier Antennenwege vorliegen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein einziger Sensor umfasst, und umfasst der Sensor drei oder mehr Antennen. Obgleich es keine direkte Sichtverbindung zwischen den Schlüsselanhängern und den Sensoren geben kann, da es mehrere bis viele Signalwege zwischen den Schlüsselanhängern und den Sensoren gibt, können kurze konsistente Distanzen zwischen den Schlüsselanhängern und dem Fahrzeug unter Verwendung der hierin offenbarten Techniken bestimmt werden. Die Distanzinformationen werden verwendet, um zu bestimmen, ob Zugang zu dem Fahrzeug zu erlauben ist.The sensors 7802, 7902 may be located in metal structures of the vehicles with few possible direct routes out of the vehicle (ie, a low probability that line of sight between the fobs 7804, 7904 and the sensors 7802, 7902 will exist). The metal structures may include frames, metal housings, partially enclosed/enclosed metal structures, unibody structures, etc., which may be at least partially represented by dashed line 7903 as the floor may include at least part of a metal structure. Although in each of 78A-C and 79A-C where a single sensor is shown, two or more sensors may be included in each vehicle. In one embodiment, each sensor includes two or more antennas, such as two or more of the antennas disclosed and/or referenced herein. In one embodiment, two sensors are included and each sensor includes two antennas such that there are four antenna paths. In another embodiment, a single sensor is included, and the sensor includes three or more antennas. Although there may not be a direct line of sight between the fobs and the sensors since there are multiple to many signal paths between the fobs and the sensors, short consistent distances between the fobs and the vehicle can be determined using the techniques disclosed herein. The distance information is used to determine whether to allow access to the vehicle.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird/ist eine Trägerphase-basierte Entfernungsmessung mit Verwendung des Music-Algorithmus oder dergleichen implementiert, um Ankunftswinkel von Signalen zu bestimmen, die durch die Schlüsselanhänger 7804, 7904 übertragen werden. Dies kann eine Eigenwertzerlegung umfassen. Distanzen zwischen den Schlüsselanhängern 7804, 7904 und den Fahrzeugen 7800, 7900 werden basierend auf den Ankunftswinkeln bestimmt. Wenn sich die Schlüsselanhänger 7804, 7904 innerhalb vorbestimmter Distanzen von den Fahrzeugen 7800, 7900 befinden, wird Zugang erlaubt. Obgleich eine geringe Wahrscheinlichkeit einer Sichtverbindung besteht, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die übertragenen Signale mehrere Male abprallen und mehreren Wegen zu jedem der Sensoren 7802, 7902 folgen. Dies ermöglicht den entsprechenden Zugangsmodulen, zu bestimmen, ob die Schlüsselanhänger 7804, 7904 nahe an den Fahrzeugen 7800, 7900 sind. Es wird eine Mehrwegeausbreitung-Signalverarbeitung auf bzw. zusätzlich zu einer Trägerphase-basierten Entfernungsmessung durchgeführt. Dies kann eine Flugzeit-Signalverarbeitung umfassen, wie sie vorstehend zum Beispiel mit Bezug auf 37, 52-56 und 62 beschrieben ist. Als ein Beispiel können, wenn sich die Schlüsselanhänger 7804, 7904 innerhalb vorbestimmter Distanzen von den Fahrzeugen 7800, 7900 befinden, die Zugangsmodule der Fahrzeuge 7800, 7900 Türen der Fahrzeuge 7800, 7900 entriegeln.In one embodiment, a carrier phase based ranging is implemented using the Music algorithm or the like to determine angles of arrival of signals transmitted by the fobs 7804,7904. This may include eigenvalue decomposition. Distances between the key fobs 7804, 7904 and the vehicles 7800, 7900 are determined based on the angles of arrival. When the key fobs 7804, 7904 are within predetermined distances from the vehicles 7800, 7900, access is permitted. Although there is a low probability of line of sight, there is a high probability that the transmitted signals will bounce multiple times and follow multiple paths to each of the sensors 7802,7902. This allows the respective access modules to determine if the key fobs 7804,7904 are close to the vehicles 7800,7900. Multipath propagation signal processing is performed on or in addition to carrier phase based ranging. This may include time-of-flight signal processing such as that described above with reference to FIG 37 , 52-56 and 62 is described. As an example, when the key fobs 7804, 7904 are within predetermined distances from the vehicles 7800, 7900, the entry modules of the vehicles 7800, 7900 can unlock doors of the vehicles 7800, 7900.

Durch Erzwingen von indirekten Signalübertragungswegen und Austauschen einer vorbestimmten Anzahl von eng/dicht übertragenen Tönen und Finden von Eigenwerten ist es möglich, eine Entfernungsmessung über indirekte und reflektierte Wege unter Verwendung einer Trägerphase-basierten BLE-Entfernungsmessung durchzuführen. Systeme mit weniger Sensoren (die als Anker bezeichnet werden) können verwendet werden, indem die Anker derart platziert werden, dass Signale hauptsächlich indirekten Wegen anstelle von direkten Sichtverbindungswegen folgen.By forcing indirect signal transmission paths and exchanging a predetermined number of closely/densely transmitted tones and finding eigenvalues, it is possible to perform ranging via indirect and reflected paths using carrier phase-based BLE ranging. Systems with fewer sensors (referred to as anchors) can be used by placing the anchors such that signals follow primarily indirect paths rather than direct line-of-sight paths.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird RSSI der übertragenen Signale bestimmt, um zu bestimmen, ob sich die Schlüsselanhänger 7804, 7904 innerhalb oder außerhalb der Fahrzeuge 7800, 7900 befinden. Wenn sich die Schlüsselanhänger 7804, 7904 außerhalb der Fahrzeuge befinden, wird dann eine Trägerphase-basierte Entfernungsmessung mit Eigenwertzerlegung durchgeführt, um zu bestimmen, ob sich die Schlüsselanhänger 7804, 7904 innerhalb vorbestimmter Distanzen von den Fahrzeugen 7800, 7900 befinden.In one embodiment, RSSI of the transmitted signals is determined to determine whether the key fobs 7804,7904 are inside or outside the vehicles 7800,7900. If the key fobs 7804, 7904 are outside of the vehicles, then a carrier phase-based ranging with eigenvalue decomposition is performed to determine whether the key fobs 7804, 7904 are within predetermined distances of the vehicles 7800, 7900.

Die vorstehende Beschreibung ist in ihrer Natur lediglich veranschaulichend und ist in keinerlei Hinsicht dazu bestimmt, die Offenbarung, deren Anwendung oder Verwendungen einzuschränken. Die breiten/umfassenden Lehren der Offenbarung können in vielfältigen Ausgestaltungen bzw. Formen implementiert werden. Daher soll, während diese Offenbarung bestimmte Beispiele umfasst, der wahre Umfang der Offenbarung nicht so eingeschränkt sein, da andere Modifikationen beim Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Patentansprüche ersichtlich werden. Es sollte selbstverständlich sein, dass ein oder mehr Schritte in einem Verfahren in einer anderen Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern. Weiterhin kann oder können, obgleich jedes der Ausführungsbeispiele vorstehend als bestimmte Merkmale aufweisend beschrieben ist, beliebige ein mehr dieser Merkmale, die mit Bezug auf irgendein Ausführungsbeispiel der Offenbarung beschrieben sind, in Merkmalen von irgendeinem der anderen Ausführungsbeispiele implementiert und/oder mit diesen kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben ist. Mit anderen Worten schließen sich die beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht gegenseitig aus, und bleiben Permutationen von ein oder mehr Ausführungsbeispielen untereinander innerhalb Inhalt des Umfangs dieser Offenbarung.The foregoing description is merely illustrative in nature and is in no way intended to limit the disclosure, its application, or uses. The broad teachings of the disclosure can be implemented in a variety of forms. Therefore, while this disclosure includes particular examples, the true scope of the disclosure should not be so limited since other modifications will become apparent upon a study of the drawings, the specification, and the following claims. It should be understood that one or more steps in a method may be performed in a different order (or simultaneously) without altering the principles of the present disclosure. Furthermore, may or may, albeit each of the embodiments described above as having certain features, any one more of those features described with reference to any embodiment of the disclosure may be implemented in and/or combined with features of any of the other embodiments, even if that combination is not explicitly described is. In other words, the described embodiments are not mutually exclusive, and permutations of one or more embodiments with one another remain within the scope of this disclosure.

Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (zum Beispiel zwischen Modulen, Schaltungselementen, Halbleiterschichten, usw.) sind unter Verwendung von Begriffen beschrieben, die „verbunden“, „im Eingriff, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „auf“, „über“, „unter“ und „eingerichtet“ umfassen. Sofern sie nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben ist, wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und einem zweiten Element in der vorstehenden Offenbarung beschrieben ist, kann diese Beziehung eine direkte Beziehung sein, bei der keine dazwischenliegenden Elemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element vorhanden sind, aber kann sie auch eine indirekte Beziehung sein, bei der ein oder mehr dazwischenliegende Elemente (entweder räumlich oder funktional) zwischen dem ersten und den zweiten Element vorhanden sind. Wie hierin verwendet, soll die Formulierung zumindest eines von A, B und C so ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A ODER B ODER C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen ODER meint, und soll sie nicht so ausgelegt werden, dass sie „zumindest eines von A, zumindest eines von B und zumindest eines von C“ meint.Spatial and functional relationships between elements (e.g. between modules, circuit elements, semiconductor layers, etc.) are described using terms such as "connected", "engaged", "coupled", "adjacent", "adjacent", "on" , "above," "below," and "furnished." Unless expressly described as "direct," when a relationship between a first and second element is described in the foregoing disclosure, that relationship may be a direct relationship in which there are no intervening elements between the first and second elements , but it can also be an indirect relationship in which there are one or more intervening elements (either spatially or functionally) between the first and second elements. As used herein, the phrase at least one of A, B, and C shall be construed to mean a logical (A OR B OR C) using a non-exclusive logical OR, and shall not be construed to mean " at least one from A, at least one from B and at least one from C”.

In den Figuren zeigt die Richtung eines Pfeils, wie sie durch den Pfeilkopf angegeben ist, generell den Fluss/Lauf von Informationen (wie etwa Daten oder Anweisungen), die für die Veranschaulichung von Interesse sind. Zum Beispiel, wenn Element A und Element B verschiedene Informationen austauschen, aber von Element A an Element B übertragene Informationen für die Veranschaulichung relevant sind, kann der Pfeil von Element A zu Element B zeigen. Dieser unidirektionale Pfeil impliziert nicht, dass keine anderen Informationen von Element B an Element A übertragen werden. Ferner kann, für Informationen, die von Element A an Element B gesendet werden, Element B Anforderungen für die oder Empfangsbestätigungen von den Informationen an Element A senden.In the figures, the direction of an arrow, as indicated by the arrowhead, generally indicates the flow of information (such as data or instructions) of interest to the illustration. For example, if item A and item B exchange different information, but information transmitted from item A to item B is relevant to the illustration, the arrow may point from item A to item B. This unidirectional arrow does not imply that no other information is transmitted from element B to element A. Furthermore, for information sent from element A to element B, element B may send requests for or acknowledgments of receipt of the information to element A.

In dieser Anmeldung, einschließlich der nachstehenden Definitionen, kann der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Steuereinheit“ mit dem Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann sich beziehen auf, ein Teil sein von oder umfassen: einen Application-Specific-Integrated-Circuit (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischte analoge/digitale diskrete Schaltung, eine digitale, analoge oder gemischte analoge/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung, ein Field-Programmable-Gate-Array (FPGA); eine (geteilte, dedizierte oder Gruppen-) Prozessorschaltung, die Code ausführt; eine (geteilte dedizierte oder Gruppen-) Speicherschaltung, die durch die Prozessorschaltung ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigem oder allem des Vorstehenden, wie etwa bei einem System-on-Chip bzw. Ein-Chip-System.In this application, including the definitions below, the term "module" or the term "controller" may be replaced with the term "circuit". The term "module" may refer to, be part of, or include: an Application Specific Integrated Circuit (ASIC); a digital, analog, or mixed analog/digital discrete circuit; a digital, analog, or mixed analog/digital integrated circuit; a combinatorial logic circuit, a Field Programmable Gate Array (FPGA); a (shared, dedicated or group) processor circuit that executes code; a memory circuit (shared dedicated or group) storing code executed by the processor circuit; other suitable hardware components that provide the described functionality; or a combination of some or all of the foregoing, such as in a system-on-chip.

Das Modul kann ein oder mehr Schnittstellenschaltungen umfassen. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen drahtgebundene oder drahtlose Schnittstellen umfassen, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetzwerk (WAN) oder Kombinationen von diesen verbunden sind. Die Funktionalität von irgendeinem gegebenen Modul der vorliegenden Offenbarung kann zwischen/unter mehreren Modulen verteilt werden/sein, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. Zum Beispiel können mehrere Module einen Lastausgleich ermöglichen. In einem weiteren Beispiel kann ein Server-(auch bekannt als Remote- oder Cloud-)Modul eine gewisse Funktionalität im Auftrag von bzw. für ein Client-Modul leisten/erbringen.The module may include one or more interface circuits. In some examples, the interface circuitry may include wired or wireless interfaces that connect to a local area network (LAN), the Internet, a wide area network (WAN), or combinations thereof. The functionality of any given module of the present disclosure may be distributed between/among multiple modules that are connected via interface circuits. For example, multiple modules can enable load balancing. In another example, a server (also known as a remote or cloud) module may perform some functionality on behalf of a client module.

Der Begriff Code, wie vorstehend verwendet, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode umfassen, und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff geteilte Prozessorschaltung umfasst eine einzelne Prozessorschaltung, die einigen oder allen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessorschaltung umfasst eine Prozessorschaltung, die, in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen, einigen oder allen Code von ein oder mehr Modulen ausführt. Bezugnahmen auf mehrere Prozessorschaltungen umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf diskreten Dies bzw. Rohchips oder Mikroplättchen, mehrere Prozessorschaltungen auf einem einzelnen Die bzw. Rohchip oder Mikroplättchen, mehrere Kerne einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination des Vorgenannten. Der Begriff geteilte Speicherschaltung umfasst eine einzelne Speicherschaltung, die einigen oder allen Code von mehreren Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicherschaltung umfasst eine Speicherschaltung, die, in Kombination mit zusätzlichen Speichern, einigen oder allen Code von ein oder mehr Modulen speichert.The term code, as used above, may include software, firmware, and/or microcode, and may refer to programs, routines, functions, classes, data structures, and/or objects. The term shared processor circuit encompasses a single processor circuit that executes some or all code from multiple modules. The term group processor circuit encompasses a processor circuit that, in combination with additional processor circuits, executes some or all code from one or more modules. References to multiple processor circuits include multiple processor circuits on discrete dies or dies, multiple processor circuits on a single die or die, multiple cores of a single processor circuit, multiple threads of a single processor circuit, or a combination of the foregoing. The term shared memory circuit encompasses a single memory circuit containing some or all of the code from multiple ren modules. The term group memory circuit encompasses a memory circuit that, in combination with additional memories, stores some or all code from one or more modules.

Der Begriff Speicherschaltung ist eine Untermenge bzw. ein Unterfall des Begriffs computerlesbares Medium. Der Begriff computerlesbares Medium, wie hierin verwendet, umfasst keine vorübergehenden bzw. temporären/vergänglichen elektrischen oder elektromagnetischen Signale, die sich über ein Medium (wie etwa auf einer Trägerwelle) ausbreiten; der Begriff computerlesbares Medium kann daher als dinglich bzw. greifbar und nicht-vorübergehend betrachtet werden. Nicht einschränkende Beispiele eines nicht-vorübergehenden, dinglichen bzw. greifbaren computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Speicherschaltungen (wie etwa eine Flashspeicherschaltung, eine löschbare programmierbare Festwertspeicherschaltung oder eine Maskenfestwertspeicherschaltung), flüchtige Speicherschaltungen (wie etwa eine statische Direktzugriffspeicherschaltung oder eine dynamische Direktzugriffsspeicherschaltung), Magnetspeichermedien (wie etwa ein analoges oder digitales Magnetband oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (wie etwa eine CD, eine DVD oder eine Blu-ray-Disc).The term memory circuit is a subset of the term computer-readable medium. The term computer-readable medium, as used herein, does not include transient electrical or electromagnetic signals propagated over a medium (such as on a carrier wave); the term computer-readable medium can therefore be considered tangible and non-transitory. Non-limiting examples of a non-transitory, tangible computer-readable medium are non-volatile memory circuits (such as a flash memory circuit, an erasable programmable read-only memory circuit, or a mask read-only memory circuit), volatile memory circuits (such as a static random access memory circuit or a dynamic random access memory circuit), magnetic storage media (such as an analog or digital magnetic tape or hard disk drive) and optical storage media (such as a CD, a DVD, or a Blu-ray Disc).

Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig durch einen Spezialzweckcomputer implementiert werden, der durch Konfiguration eines Universalzweckcomputers zum Ausführen von ein oder mehr bestimmten Funktionen, die in Computerprogrammen verkörpert werden/sind, erzeugt wird. Die vorstehend beschriebenen Funktionsblöcke und Ablaufdiagrammelemente dienen als Softwarespezifikationen, die durch die Routinearbeit eines fachmännischen Technikers oder Programmierers in die Computerprogramme übersetzt werden können.The apparatus and methods described in this application may be implemented in part or in whole by a special purpose computer created by configuring a general purpose computer to perform one or more specific functions embodied in computer programs. The functional blocks and flow chart elements described above serve as software specifications that can be translated into the computer programs through the routine work of a skilled technician or programmer.

Die Computerprogramme umfassen prozessorausführbare Anweisungen, die auf zumindest einem nicht-vorübergehenden, dinglichen bzw. greifbaren computerlesbaren Medium gespeichert werden/sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten erfassen oder auf diesen beruhen. Die Computerprogramme können ein grundlegendes Eingabe-/Ausgabesystem (BIOS), das mit Hardware des Spezialzweckcomputers interagiert, Gerätetreiber, die mit bestimmten Vorrichtungen bzw. Geräten des Spezialzweckcomputers interagieren, ein oder mehr Betriebssysteme, Benutzeranwendungen, Hintergrunddienste, Hintergrundanwendungen, usw. umfassen.The computer programs include processor-executable instructions stored on at least one non-transitory tangible computer-readable medium. The computer programs can also record or be based on stored data. The computer programs may include a basic input/output system (BIOS) that interacts with hardware of the special purpose computer, device drivers that interact with specific devices of the special purpose computer, one or more operating systems, user applications, background services, background applications, etc.

Die Computerprogramme können umfassen: (i) beschreibenden Text, der zu parsen bzw. analysieren ist, wie etwa HTML (Hypertext Markup Language), XML (Extensible Markup Language) oder JSON (JavaScript Object Notation), (ii) Assemblercode, (iii) Objektcode, der durch einen Compiler aus Quellcode erzeugt wird, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Just-In-Time-Compiler, usw. Lediglich als Beispiele kann Quellcode geschrieben werden/sein unter Verwendung von Syntax von/aus Sprachen umfassend C, C++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language 5. Fassung), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext Preprocessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK und Python®.The computer programs may include: (i) descriptive text to be parsed, such as Hypertext Markup Language (HTML), Extensible Markup Language (XML), or JavaScript Object Notation (JSON), (ii) assembly code, (iii) object code produced by a compiler from source code, (iv) source code for execution by an interpreter, (v) source code for compilation and execution by a just-in-time compiler, etc. Source code may be written as examples only using syntax from/from languages including C, C++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (hypertext Markup Language 5th edition), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext Preprocessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK and Python®.

Keines der in den Patentansprüchen aufgeführten Elemente ist dazu bestimmt, ein Mittel-plus-Funktion-Element im Sinne von 35 U.S.C. § 112(f) darzustellen, sofern ein Element nicht ausdrücklich unter Verwendung des Ausdrucks „Mittel/Einrichtung zum“ oder im Fall eines Verfahrensanspruchs unter Verwendung der Ausdrücke „Betrieb/Vorgang zum“ oder „Schritt zum“ formuliert ist.None of the elements recited in the claims are intended to constitute a means-plus-function element within the meaning of 35 U.S.C. §112(f), unless an element is expressly formulated using the phrase "means/means for" or, in the case of a method claim, using the phrases "operation/act for" or "step for."

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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Claims (18)

Zugangssystem für ein Fahrzeug, wobei das Zugangssystem aufweist: einen Empfänger, der konfiguriert ist zum Empfangen eines Signals, das von einer tragbaren Zugangsvorrichtung an das Fahrzeug übertragen wird; und ein Zugangsmodul, das konfiguriert ist zum Erzeugen eines differenzierten Signals basierend auf dem empfangenen Signal, Aufwärtsabtasten des differenzierten Signals zum Erzeugen eines ersten Aufwärtsabtastungssignals, Erhalten oder Erzeugen eines erwarteten Signals, Aufwärtsabtasten des erwarteten Signals zum Erzeugen eines zweiten Aufwärtsabtastungssignals, Kreuzkorrelieren des ersten Aufwärtsabtastungssignals und des zweiten Aufwärtsabtastungssignals zum Erzeugen eines Kreuzkorrelationssignals, Bestimmen, basierend auf dem Kreuzkorrelationssignal, einer Phasendifferenz zwischen dem ersten Aufwärtsabtastungssignal und dem zweiten Aufwärtsabtastungssignal, Bestimmen einer Umlaufzeit des durch den Empfänger empfangenen Signals, und Zulassen von Zugang zu dem Fahrzeug basierend auf der Umlaufzeit.Access system for a vehicle, the access system comprising: a receiver configured to receive a signal transmitted from a portable access device to the vehicle; and an access module configured to generating a differentiated signal based on the received signal, upsampling the differentiated signal to generate a first upsampled signal, receiving or generating an expected signal, upsampling the expected signal to generate a second upsampling signal, cross-correlating the first upsampled signal and the second upsampled signal to generate a cross-correlation signal, determining, based on the cross-correlation signal, a phase difference between the first upsampled signal and the second upsampled signal, determining a round trip time of the signal received by the receiver, and Allowing access to the vehicle based on round trip time. Zugangssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Zugangsmodul konfiguriert ist zum: Abwärtswandeln des Signals zum Erzeugen eines Abwärtswandlungssignals; Abtasten des Abwärtswandlungssignals zum Erzeugen eines abgetasteten Signals; Durchführen von Arkustangens des abgetasteten Signals zum Erzeugen eines Arkustangenssignals; und Differenzieren des Arkustangenssignals zum Erzeugen des differenzierten Signals.Access system according to claim 1 , wherein the access module is configured to: down-convert the signal to generate a down-converted signal; sampling the down-converted signal to generate a sampled signal; performing arctangent of the sampled signal to generate an arctangent signal; and differentiating the arctangent signal to generate the differentiated signal. Zugangssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Zugangsmodul konfiguriert ist zum: Bestimmen von zumindest einem von einem Ort oder einer Distanz der tragbaren Zugangsvorrichtung relativ zu dem Fahrzeug basierend auf der Umlaufzeit; und Zulassen von Zugang zu dem Fahrzeug basierend auf dem zumindest einen von dem Ort oder der Distanz.Access system according to claim 1 wherein the access module is configured to: determine at least one of a location or a distance of the portable access device relative to the vehicle based on the round-trip time; and allowing access to the vehicle based on the at least one of the location and the distance. Zugangssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Zugangsmodul aufweist: einen ersten Aufwärtsabtaster, der konfiguriert ist zum Aufwärtsabtasten des differenzierten Signals zum Erzeugen des ersten Aufwärtsabtastungssignals; und einen zweiten Aufwärtsabtaster, der konfiguriert ist zum Aufwärtsabtasten des erwarteten Signals zum Erzeugen des zweiten Aufwärtsabtastungssignals, wobei eine Aufwärtsabtastrate des ersten Aufwärtsabtasters eine gleiche Abtastrate wie des zweiten Aufwärtsabtasters ist.Access system according to claim 1 wherein the access module comprises: a first upsampler configured to upsample the differentiated signal to generate the first upsampled signal; and a second upsampler configured to upsample the expected signal to generate the second upsampler signal, wherein an upsampling rate of the first upsampler is a same sampling rate as the second upsampler. Zugangssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Zugangsmodul aufweist: ein Vorzeichenmodul, das konfiguriert ist zum Bestimmen eines Vorzeichens des differenzierten Signals; und ein Bitmustermodul, das konfiguriert ist zum Erzeugen des erwarteten Signals basierend auf dem Vorzeichen des differenzierten Signals.Access system according to claim 1 , wherein the access module comprises: a sign module configured to determine a sign of the differentiated signal; and a bit pattern module configured to generate the expected signal based on the sign of the differentiated signal. Zugangssystem gemäß Anspruch 1, wobei: das Zugangsmodul konfiguriert ist zum Erhalten des erwarteten Signals; und das erwartete Signal ein vorbestimmtes Signal ist, das durch das Zugangsmodul vor Empfang des empfangenen Signals erhalten wird.Access system according to claim 1 , wherein: the access module is configured to receive the expected signal; and the expected signal is a predetermined signal obtained by the access module prior to receipt of the received signal. Zugangssystem gemäß Anspruch 1, wobei: das Zugangsmodul konfiguriert ist zum Durchführen eines iterativen Prozesses, umfassend: Multiplizieren von Bits des ersten Aufwärtsabtastungssignals und des zweiten Aufwärtsabtastungssignals zum Erzeugen von resultierenden Produkten, Summieren der resultierenden Produkte zum Erzeugen eines Produktsummenwerts, und Verschieben des zweiten Aufwärtsabtastungssignals relativ zu dem ersten Aufwärtsabtastungssignal; der iterative Prozess eine Vielzahl von Produktsummenwerten bereitstellt; und das Zugangsmodul konfiguriert ist zum Bestimmen der Phasendifferenz basierend auf der Vielzahl von Produktsummenwerten.Access system according to claim 1 wherein: the access module is configured to perform an iterative process comprising: multiplying bits of the first upsampling signal and the second upsampling signal to produce resultant products, summing the resultant products to produce a product sum value, and shifting the second upsampling signal relative to the first upsampling signal ; the iterative process provides a plurality of sum-of-products values; and the access module is configured to determine the phase difference based on the plurality of product sum values. Zugangssystem gemäß Anspruch 7, wobei das Zugangsmodul konfiguriert ist zum Rekonstruieren des Signals, das von der tragbaren Zugangsvorrichtung an das Fahrzeug übertragen wird, basierend auf Nulldurchgängen von einem Teil des Kreuzkorrelationssignals in Zusammenhang mit einem Maximum von der Vielzahl von Produktsummenwerten.Access system according to claim 7 , wherein the entry module is configured to reconstruct the signal transmitted from the portable entry device to the vehicle based on zero crossings of a portion of the cross-correlation signal associated with a maximum of the plurality of product sum values. Zugangssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Zugangsmodul aufweist: einen Aufwärtsabtaster, der konfiguriert ist zum Aufwärtsabtasten des differenzierten Signals zum Erzeugen des ersten Aufwärtsabtastungssignals; ein Vorzeichenmodul, das konfiguriert ist zum Bestimmen eines Vorzeichens des ersten Aufwärtsabtastungssignals; und ein Bitmustermodul, das konfiguriert ist zum Erzeugen des erwarteten Signals basierend auf dem Vorzeichen des ersten Aufwärtsabtastungssignals.Access system according to claim 1 wherein the access module comprises: an upsampler configured to upsample the differentiated signal to generate the first upsampled signal; a sign module configured to determine a sign of the first upsampled signal; and a bit pattern module configured to generate the expected signal based on the sign of the first upsampling signal. Tragbare Zugangsvorrichtung für ein Zugangssystem eines Fahrzeugs, wobei die tragbare Zugangsvorrichtung aufweist: einen Empfänger, der konfiguriert ist zum Empfangen eines Signals, das von einem Zugangsmodul eines Fahrzeugs an die tragbare Zugangsvorrichtung übertragen wird; und ein Steuermodul, das konfiguriert ist zum: Erzeugen eines differenzierten Signals basierend auf dem empfangenen Signal, Aufwärtsabtasten des differenzierten Signals zum Erzeugen eines ersten Aufwärtsabtastungssignals, Erhalten oder Erzeugen eines erwarteten Signals, Aufwärtsabtasten des erwarteten Signals zum Erzeugen eines zweiten Aufwärtsabtastungssignals, Kreuzkorrelieren des ersten Aufwärtsabtastungssignals und des zweiten Aufwärtsabtastungssignals zum Erzeugen eines Kreuzkorrelationssignals, Bestimmen, basierend auf dem Kreuzkorrelationssignal, einer Phasendifferenz zwischen dem ersten Aufwärtsabtastungssignal und dem zweiten Aufwärtsabtastungssignal, Bestimmen einer Umlaufzeit des durch den Empfänger empfangenen Signals, und entweder Übertragen der Umlaufzeit an das Fahrzeug, um Zugang zu dem Fahrzeug basierend auf der Umlaufzeit zu erhalten, oder Bestimmen von zumindest einem von einem Ort oder einer Distanz zwischen der tragbaren Zugangsvorrichtung und dem Fahrzeug und Übertragen von zumindest einem von dem Ort oder der Distanz an das Fahrzeug, um Zugang zu dem Fahrzeug zu erhalten.A portable entry device for an entry system of a vehicle, the portable entry device comprising: a receiver configured to receive a signal transmitted from an entry module of a vehicle to the portable entry device; and a control module configured to: generating a differentiated signal based on the received signal, upsampling the differentiated signal to generate a first upsampled signal, receiving or generating an expected signal, upsampling the expected signal to generate a second upsampling signal, cross-correlating the first upsampled signal and the second upsampled signal to generate a cross-correlation signal, determining, based on the cross-correlation signal, a phase difference between the first upsampled signal and the second upsampled signal, determining a round trip time of the signal received by the receiver, and either transmitting the round trip time to the vehicle to access the vehicle based on the round trip time, or determining at least one of a location or a distance between the portable access device and the vehicle and transmitting at least one of the location or the distance to the vehicle to gain access to the vehicle. Tragbare Zugangsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei das Steuermodul konfiguriert ist zum: Abwärtswandeln des Signals zum Erzeugen eines Abwärtswandlungssignals; Abtasten des Abwärtswandlungssignals zum Erzeugen eines abgetasteten Signals; Durchführen von Arkustangens des abgetasteten Signals zum Erzeugen eines Arkustangenssignals; und Differenzieren des Arkustangenssignals zum Erzeugen des differenzierten Signals.Portable access device according to claim 10 , wherein the control module is configured to: down-convert the signal to generate a down-converted signal; sampling the down-converted signal to generate a sampled signal; performing arctangent of the sampled signal to generate an arctangent signal; and differentiating the arctangent signal to generate the differentiated signal. Tragbare Zugangsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei das Steuermodul konfiguriert ist zum: Bestimmen von zumindest einem von einem Ort oder einer Distanz der tragbaren Zugangsvorrichtung relativ zu dem Fahrzeug basierend auf der Umlaufzeit; und Übertragen von dem zumindest einen von dem Ort oder der Distanz an das Fahrzeug, um Zugang zu dem Fahrzeug basierend auf dem zumindest einen von dem Ort oder der Distanz zu erhalten.Portable access device according to claim 10 , wherein the control module is configured to: determine at least one of a location or a distance of the portable access device relative to the vehicle based on the round-trip time; and transmitting the at least one of the location or the distance to the vehicle to access the vehicle based on the at least one of the location or the distance. Tragbare Zugangsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei das Steuermodul aufweist: einen ersten Aufwärtsabtaster, der konfiguriert ist zum Aufwärtsabtasten des differenzierten Signals zum Erzeugen des ersten Aufwärtsabtastungssignals; und einen zweiten Aufwärtsabtaster, der konfiguriert ist zum Aufwärtsabtasten des erwarteten Signals zum Erzeugen des zweiten Aufwärtsabtastungssignals, wobei eine Aufwärtsabtastrate des ersten Aufwärtsabtasters eine gleiche Abtastrate wie des zweiten Aufwärtsabtasters ist.Portable access device according to claim 10 wherein the control module comprises: a first upsampler configured to upsample the differentiated signal to generate the first upsampled signal; and a second upsampler configured to upsample the expected signal to generate the second upsampler signal, wherein an upsampling rate of the first upsampler is a same sampling rate as the second upsampler. Tragbare Zugangsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei das Steuermodul aufweist: ein Vorzeichenmodul, das konfiguriert ist zum Bestimmen eines Vorzeichens des differenzierten Signals; und ein Bitmustermodul, das konfiguriert ist zum Erzeugen des erwarteten Signals basierend auf dem Vorzeichen des differenzierten Signals.Portable access device according to claim 10 , wherein the control module comprises: a sign module configured to determine a sign of the differentiated signal; and a bit pattern module configured to generate the expected signal based on the sign of the differentiated signal. Tragbare Zugangsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei: das Steuermodul konfiguriert ist zum Erhalten des erwarteten Signals; und das erwartete Signal ein vorbestimmtes Signal ist, das durch das Steuermodul vor Empfang des empfangenen Signals erhalten wird.Portable access device according to claim 10 , wherein: the control module is configured to receive the expected signal; and the expected signal is a predetermined signal obtained by the control module prior to receipt of the received signal. Tragbare Zugangsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei: das Steuermodul konfiguriert ist zum Durchführen eines iterativen Prozesses, umfassend: Multiplizieren von Bits des ersten Aufwärtsabtastungssignals und des zweiten Aufwärtsabtastungssignals zum Erzeugen von resultierenden Produkten, Summieren der resultierenden Produkte zum Erzeugen eines Produktsummenwerts, und Verschieben des zweiten Aufwärtsabtastungssignals relativ zu dem ersten Aufwärtsabtastungssignal; der iterative Prozess eine Vielzahl von Produktsummenwerten bereitstellt; und das Steuermodul konfiguriert ist zum Bestimmen der Phasendifferenz basierend auf der Vielzahl von Produktsummenwerten.Portable access device according to claim 10 wherein: the control module is configured to perform an iterative process comprising: multiplying bits of the first upsampling signal and the second upsampling signal to produce resultant products, summing the resultant products to produce a product sum value, and shifting the second upsampling signal relative to the first upsampling signal ; the iterative process provides a plurality of sum-of-products values; and the control module is configured to determine the phase difference based on the plurality of product sum values. Tragbare Zugangsvorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei das Steuermodul konfiguriert ist zum Rekonstruieren des Signals, das von dem Zugangsmodul des Fahrzeugs an die tragbare Zugangsvorrichtung übertragen wird, basierend auf Nulldurchgängen von einem Teil des Kreuzkorrelationssignals in Zusammenhang mit einem Maximum von der Vielzahl von Produktsummenwerten.Portable access device according to Claim 17 wherein the control module is configured to reconstruct the signal transmitted from the vehicle's access module to the portable access device based on zero crossings of a portion of the cross-correlation signal associated with a maximum of the plurality of sum-of-products values. Tragbare Zugangsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei das Steuermodul aufweist: einen Aufwärtsabtaster, der konfiguriert ist zum Aufwärtsabtasten des differenzierten Signals zum Erzeugen des ersten Aufwärtsabtastungssignals; ein Vorzeichenmodul, das konfiguriert ist zum Bestimmen eines Vorzeichens des ersten Aufwärtsabtastungssignals; und ein Bitmustermodul, das konfiguriert ist zum Erzeugen des erwarteten Signals basierend auf dem Vorzeichen des ersten Aufwärtsabtastungssignals.Portable access device according to claim 10 wherein the control module comprises: an upsampler configured to upsample the differentiated signal to generate the first upsampled signal; a sign module configured to determine a sign of the first upsampled signal; and a bit pattern module configured to generate the expected signal based on the sign of the first upsampling signal.
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