JP2002271304A - データ伝送中の転送の検知方法 - Google Patents
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Abstract
る。自動車の解錠用認証工程において、不正な信号の転
送による解錠を防止する。 【解決手段】 双方向非接触式データ送信の間の転送な
いし傍受の検知方法において、往路上の振幅の減衰(A
1)が復路上の振幅の減衰(A2)と比較される。往路
上の振幅の減衰(A1)は符号化された形式で返答信号
とともに送信される。それにより決定された減衰値の大
きさが等しければ、転送プロセスの可能性が排除でき
る。このシステムの確実性をさらに増大するために、問
い掛け信号の搬送周波数(F2)もまた返答信号の搬送
周波数(F21)と比較される。信号にはIDコードも
内蔵できる。
Description
rection)ないし傍受(interception)の検知に関し、
特に双方向非接触式データ送信の間の転送プロセスの検
知方法に関する。
好ましくは識別システムにおいて使用される。一般にこ
れらのシステムは基地局とトランスポンダから構成され
る。これらのシステムは主たる利用分野として自動車の
分野における認証のために使用される。いわゆる「受動
的乗車」すなわちドアの把手を引くことによって車両を
開く(解錠する)システムの場合には、認証プロセスに
対する高いレベルの確実性を達成するために、通信が行
われる距離は数メートルに制限される。識別システムに
おいては、認証プロセスに必要な時間が短く保たれるこ
とが重要である。自動車の分野で認証プロセスの総時間
は、一般的に50msecから130msecの間である。転送
プロセスによる許可されていない認証を防止するため
に、例えば変造を検知するための、また必要な場合には
認証プロセスを終了させるための方法が開発されてい
る。
最初の方法は、ドイツ特許公開公報DE1000550
3に開示されているが、そこでは送信された電磁波の少
なくとも一つの特性のパラメータが可逆的な方法で変更
されている。このために、例えば、第2の送受信器(ト
ランスポンダ)内で問い掛け信号に対して周波数を変更
された返答信号が、第1の送受信器に転送される。第1
の送受信器(基地局)においては、返答信号の周波数
が、再び戻されて、最初に送信された問い掛け信号の周
波数と比較される。それにより検知された値が、所定の
範囲内にある場合には、転送が起こった可能性を実質的
に排除できる。
法は、ドイツ特許公報DE19827 722に開示さ
れている。自動車を許可なく開くことを防止するため
に、送信された問い掛け信号の電力と返答信号の電力が
ビット変調されている。変調プロセスで用いられている
マスクは、秘密鍵によって生成され、その秘密鍵は基地
局とトランスポンダの両者に与えられている。転送を行
なう場合、送信された電力の変調を見定めねばならない
であろう、それにより問い掛け信号の送信と返答信号の
受信との間に追加の時間遅延が発生するとの想定に基づ
いて、最大許容時間が定められている。問い掛け信号と
返答信号の間の時間差が所定の最長時間より大きい場合
には、転送が生じたとみなされ、認証プロセスが終了す
る。
いた場合に転送が妨げられない、または十分困難にされ
ないことである。周波数の可逆的な変換により、転送プ
ロセスにおいて一般に遂行される周波数変換プロセスを
いっそう困難にすることは確かである。しかしこれに伴
う困難の度合いは、転送装置内の周波数変換プロセスの
正確さのみにより決定される。転送装置内で精度の高い
周波数の変換と再変換を行う可能性がある限り、認証プ
ロセスが遂行され、例えば自動車の無許可アクセスが実
現される可能性がある。送信器の電力の変調を符号化す
ることで転送を検知しようとする他の公知の方法の場合
には、これはすでに現在の公知の装置(トランシーバ)
で行うことができて、転送のために利用されている。そ
れゆえ、公知のトランシーバでは、転送プロセスの間の
信号路がより長いことで生じている追加の減衰による損
失を補償しており、信号を線形増幅してそれにより送信
器の出力の相対的変調を変更することがない。しかしな
がら、送信器の出力の変調がデコードされる必要はない
ので、本方法で要求される時間の損失は発生せず、転送
は検知できない。二つ方法のいずれもが、認証プロセス
における無許可アクセスにたいして十分な保護を提供で
きない。
の転送を検知する方法を提供することである。
送受信器と第2の送受信器との間の双方向非接触式デー
タ送信間の転送の検知方法が提供され、その方法では第
1の送受信器が問い掛け信号を送信し、受信された問い
掛け信号の振幅値(A1)が第2の送受信器により測定
され、振幅測定値(A1)が返答信号の中で返送され、
また受信された返答信号の振幅値(A2)が第1の送受
信器により測定され、返送された振幅値(A1)と比較
される。
データ送信の間に、第1の送受信器と第2の送受信器と
の間の伝送路(複数)の減衰特性の比較によって、転送
が生じたかいなかが決定される。このために、第1の送
受信器により送信された問い掛け信号は、その振幅につ
いて第2の送受信器内で測定される。
れた形式で、返答信号の中で第1の送受信器へと返送さ
れる。さらに、受信された返答信号の振幅が、第1の送
受信器の中で決定され、また返送された振幅値と比較さ
れる。その後、比較に基づいて転送指示器に対してある
値が割り当てられる。振幅値の比較の結果が所定の範囲
内に入る場合には、転送プロセスが起きた可能性を排除
できる。
信器が、信号の送受信のためにそれぞれ単一のアンテナ
を用いるので、転送を受けない通信プロセスの場合に
は、送信路の往路と復路はその減衰挙動に関して対称で
ある、すなわち、往路と復路とは同じ減衰特性を有す
る。信号が転送装置によって延長された場合には、転送
装置が送信と受信のために異なるアンテナを用い、また
生じた追加の減衰を補償するために転送装置によって信
号を増幅する。複数の送受信器のアンテナと転送装置の
アンテナとの間の異なる結合係数が、転送装置内で送信
と受信のために用いられる異なるアンテナと協働し、こ
れらの異なる結合係数が、送信路の往路と復路の対称性
を失わせ、返答信号の振幅と比較して、問い掛け信号の
振幅を、異なる様式で、大きく減衰させる。
れた振幅値から推定できる信号路の減衰特性に関する情
報を、無許可のアクセスから保護する。このために、デ
ジタル化された振幅値が符号化された形式で返答信号中
に挿入される。符号化されたIDコードを確認すること
で許可がチェックされる認証プロセスについて、それぞ
れの送受信器のIDコードを送信の前に符号化するとき
と同じ鍵を用いて振幅値を符号化することができよう。
このような符号化プロセスのおかげで、実用可能な手段
の使用では、減衰情報の推定が不可能となる。
所定の時間枠の内で遂行され、それにより返答信号が時
間的に問い掛け信号に直ちに追随するかいなかのチェッ
クが行われる。その結果、第1の送受信器と第2の送受
信器との間の通信プロセスの間に2つの送受信器のいず
れかの位置が変化しても、両送信路の対称性が失われる
ことが防止される。転送プロセスが行われたか否かが、
結果として生じる振幅の減衰の相違によって指示される
であろう。さらに、転送装置がその信号増幅率を繰り返
し変更しようと試みることにより減衰特性の非対称性を
補償しようとすることから防止されるであろう。
周波数を返答信号の周波数と比較することによって、転
送が検知され、これは第1の送受信器により行われる振
幅の比較に追加して行われる。周波数比較のために使用
される範囲をできる限り小さくするために、第1の送受
信器によって送信された問い掛け信号の周波数で、第2
の送受信器が周波数結合プロセスを遂行することが有利
である。それにより返答信号中のデータを変調するため
に、搬送周波数を再生成することができる。返答信号の
周波数と搬送波信号の周波数が同一なので、搬送周波数
のごく僅かな偏差も検知可能である。それにより、同じ
周波数での転送プロセスが非常に困難にされる。なぜな
ら、転送装置の作用はフィードバックによって悪影響を
受けるからである。転送装置によって転送路内で行われ
る周波数変換プロセスにより、搬送周波数に周波数の偏
りが生じる。周波数比較の結果が所定の範囲内にあるな
らば、転送プロセスの可能性を排除することができる。
器はまた、振幅と周波数に関して行われる比較に加え
て、問い掛け信号の送信の間のフィールド・ギッャプと
は別に、返答信号の受信まで、搬送波信号が傍受されず
にいるかいなかについてチェックを行う。その結果とし
て、第1の送受信器によって検知されることなく、転送
装置が送信の転送のために搬送周波数の変換を行うこと
が非常に困難となる。信号路の延長によって生じた追加
の減衰を補償する信号増幅が、転送装置によって搬送波
の周波数で実行されねばならない。しかしながら、そう
することにおいて、転送装置はその信号増幅率がその送
受信アンテナ間のデカップリング値より低くとどまる限
り、追加の減衰損失の補償しかできない。他方、転送装
置の内部の回路の増幅率が1よりも大きければ、これは
フィードバックをもたらすので、転送装置の作用は非常
に悪影響を受けるであろう。
中で、IDコードによって許可のチェックをする間に、
振幅値の比較と周波数の比較を行うならば有利であるこ
とが示された。それゆえ、これらの方法は転送プロセス
の検知のために追加の時間を何ら必要とせず、かつ自動
車の分野への適用を有利に行うことができる。さらに、
自動車分野への適用において、認証プロセスのために許
される50−130msecの時間は、非現実的な経費をか
けずに、返答信号とともに返送された振幅値を復号する
には短すぎるし、また何らかの他の方法によって、往路
と復路の異なる減衰特性を補償するためにも短すぎる。
その結果、転送プロセスによる無許可の認証の可能性を
確実に排除できる。
図面を参照して、以下に説明する。但し、実施例は、本
発明に対して、何ら制限的な意味は持たない。
受信器と第2の送受信器との間でデータの交換を行う間
に、往路と復路の振幅の減衰を比較することにより、デ
ータの転送(redirection)ないし傍受(interceptio
n)を検知することである。このタイプの配列は、自動
車分野のシステムでの認証のために、例えば転送プロセ
スを検知するために、使用できる。図示されたシステム
は、以下で基地局とよばれる第1の送受信器RXTX2
と以下でトランスポンダと呼ばれる第2の送受信器RX
TX1から構成される。さらに、転送装置WLが図示さ
れている。転送装置は、基地局RXTX2とトランスポ
ンダRXTX1の間の通信路を延長させる。基地局から
トランスポンダへの通信路はアップリンクと呼ばれ、逆
方向の通信路はダウンリンクと呼ばれる。個々の装置の
構成を以下に説明する。
変調するために使用される搬送周波数F2を生成する発
振器OSC2を有している。データ処理部DP2から送
られたデータを用いて、出力増幅器TX2は、変調され
た出力信号F2OUTを生成し、F2OUTは送信電力
P2OUTを有する問い掛け信号の形式で送受信アンテ
ナAN2によって送信される。さらに、送受信アンテナ
AN2は、入力増幅器RX2に接続され、入力電力P2
INを有する入力信号F2INを増幅して、それを信号
処理器SP2に送る。信号処理器SP2は入力信号F2
INの振幅の大きさを測定して、測定値A2をデータ処
理部DP2に送る。さらに信号処理器SP2は入力信号
F2INを復調して、搬送波信号から取り出したデータ
をデータ処理部DP2に送る。
の延長に関して、基地局RXTX2により送信された問
い掛け信号は、第1の受信アンテナE1から第1の増幅
器RY1に送られる。第1の増幅器RY1は、この問い
掛け信号を増幅し、増幅率G1で増幅されたこの問い掛
け信号を第1の送信アンテナS1により再送信する。転
送装置WLによるダウンリンクの伝送路の延長に関し
て、トランスポンダRXTX1により送信された返答信
号は、第2の受信アンテナE2から第2の増幅器RY2
に送られる。第2の増幅器RY2は、この返答信号を増
幅し、増幅率G2で増幅されたこの返答信号を第2の送
信アンテナS2により再送信する。
TX1で変調のために使用される搬送周波数F1を生成
する発振器OSC1を有している。データ処理部DP1
から送られたデータを用いて、出力増幅器TX1は、変
調された出力信号F1OUTを生成し、F1OUTは送
信電力P1OUTを有する返答信号の形式で送受信アン
テナAN1によって送信される。さらに、送受信アンテ
ナAN1は、入力増幅器RX1に接続され、受信電力P
1INを有する入力信号F1INを増幅して、それを信
号処理器SP1に送る。信号処理器SP1は入力信号F
1INの振幅の大きさを測定して、測定値A1をデータ
処理部DP1に送る。さらに信号処理器SP1は入力信
号F1INを復調して、搬送波信号から得られたデータ
をデータ処理部DP1に伝送する。
と転送装置WLとの間の減衰の大きさは、結合係数U2
1によって定義され、また転送装置とトランスポンダと
の間の減衰は、結合係数U11によって定義される。こ
れに対応して、ダウンリンクについては、トランスポン
ダRXTX1と転送装置WLとの間の減衰は、結合係数
K12によって定義され、また転送装置WLと基地局R
XTX2との間の減衰は、結合係数K22によって定義
される。さらに、アンテナE1とS2の間の結合は結合
係数KRY21によって定義され、またアンテナS1と
E2の間の結合は結合係数KRY12によって定義され
る。
る。アップリンクにおいて、通信路は転送装置WLによ
り延長され、転送装置WLは基地局RXTX2が送信し
た問い掛け信号を受信して、増幅した後にそれを再送信
する。問い掛け信号はトランスポンダRXTX1によっ
て復調され、問い掛け信号の振幅A1の測定値は、ダウ
ンリンクの返答信号中のデータの形式で再送信される。
その後、ダウンリンクにおいて、通信路は転送装置WL
によって延長され、受信された返答信号は増幅されて基
地局RXTX2へと送信される。基地局RXTX2は受
信した返答信号を復調して、データ処理部内で返答信号
とともに再送信された振幅A1の値と返答信号の振幅A
2の測定値とを比較する。測定された振幅の2つの値
(減衰率)が異なる場合には、データ処理部DP2によ
り内部メモリに数字1が記憶される。比較の結果が所定
の範囲内に収まる場合には、数字0がメモリに記憶され
て、転送が生じなかったと結論できることを示す。
X1において、送信電力P2OUTとP1OUTが所定
の値であり、入力信号P2INとP1INの増幅が所定
の値である場合には、問い掛け信号と返答信号の振幅A
1とA2の値は、アップリンク及びダウンリンクの結合
係数と転送装置WL内の増幅率G1とG2に依存する。
本例では、アップリンクにおける転送の場合の結合係数
KULについては下記の関係が成り立つ。
られる。 KDL=K12+G2+K22 アップリンクとダウンリンクの送信路の間の非対称性の
結果、2つの結合係数KDLとKUL、また振幅A1と
A2の減衰は相違する。
た場合には、通信路は対称的な減衰特性を示すであろ
う。この場合に、アップリンクとダウンリンクにおける
2つの結合係数KDLとKULについて下記の関係が存
在する。
まれる追加の結合係数と自由空間の減衰によって、転送
のない場合より大きいであろう。
Lが存在しない場合とを比較した、減衰特性における相
違に基づいて、振幅A1とA2を比較するプロセスによ
り、信頼できる転送検知法が得られる。これはまた転送
装置WLが増幅プロセスG1とG2とによって、減衰特
性の非対称性を補償しようとする場合にも当てはまる。
何故ならば、通信の行われる距離を知らずに、または結
合係数U11とK22を知らずに、これを遂行すること
は、不当な経費をかけずにできないからである。転送装
置WLが搬送周波数F1の振幅A1とA2の増幅を行う
限り、結合係数KRY12とKRY21が増幅度G1お
よびG2の最大許容度を決定する。フィードバックによ
って転送装置WL内で発振が起こることを防ぐために、
転送装置内の回路の増幅率は1未満に維持しなければな
らない。
基地局RXTX2とトランスポンダRXTX1との間の
通信の場合に、図1を参照してすでに説明した振幅の比
較に加えて、問い掛け信号と返答信号の搬送周波数の比
較が遂行される。したがって以下に説明する基地局RX
TX2とトランスポンダRXTX1の機能的な構成は、
前記の拡張を除いて、図1で図示される機能と同一であ
る。さらに、図示された実施例においては、基地局RX
TX2とトランスポンダRXTX1との間の通信は、転
送プロセスが行われることなく実施される。それゆえア
ップリンクの結合係数KULはダウンリンクの結合係数
KDLと同一である。認証プロセス内での本実施例の好
ましい利用は、図3に関連して行われる説明とともに説
明される。
によって生成された搬送波信号F2は、さらに周波数比
較部FCに供給され、その出力はデータ処理部DP2に
接続される。さらに、受信増幅器RX2によって増幅さ
れ、またその搬送波が回路CLK2によって再生成され
た返答信号が、周波数比較部FCに供給される。トラン
スポンダRXTX1において、発振器OSC1は、回路
CLK1で置き換えられている。入力増幅器RX1によ
って増幅された問い掛け信号は、搬送波の再生成のため
に回路CLK1に供給されて、搬送波が再生成される。
再生成プロセスに続いて、搬送波は周波数F21で出力
増幅器TX1に供給され、新しい変調プロセスを経てそ
の後送信される。
る。問い掛け信号の送信の開始時に、変調されていない
搬送波信号F2が、周波数比較部FCに供給される。ト
ランスポンダRXTX1が問い掛け信号を受信すると直
ちに、回路CLK1の助けによって搬送波信号が再生成
され、周波数F21を有する無変調搬送波が得られる。
そしてこれはその後、送信増幅器TX1に供給され、新
しい変調プロセスを受けて、返答信号の形で基地局RX
TX2に再送信される。このようにして、確実な周波数
結合プロセスが遂行される。返答信号が基地局RXTX
2に受信されるや否や、回路CLK2によって返答信号
から得られた周波数F21を有する搬送波が、問い掛け
信号と返答信号の周波数の比較のために周波数比較部F
Cに供給される。その結果、発振回路OSC2の周波数
F2と返答信号から得られた周波数F21が回路FCに
印加される。周波数比較部FCは、2つの周波数が等し
い限りデータ処理部DP2に信号を供給する。データ処
理部DP2で同時に遂行される振幅の評価もまた振幅A
1とA2の2つの値が等しい結果になれば、転送プロセ
スの可能性を排除することができる。
スのフローチャートを図3に関連して説明する。例え
ば、車両のドアのハンドルを作動させることにより、認
証プロセスを開始した後で、最初の「SN2を送信」ス
テップの間に、基地局RXTX2内の出力増幅器TX2
が問い掛け信号SN2を送信する。SN2は符号化され
たデータを内蔵することが好ましい。それに続く「SN
2を受信」ステップで、問い掛け信号はトランスポンダ
RXTX1内の入力増幅器RX1で増幅され、その後処
理回路に送られる。「F2を抽出」ステップにおいてC
LK1回路が問い掛け信号から搬送波を生成する一方、
並行して行われる「AM1を測定」ステップと「データ
を抽出」ステップにおいて信号処理回路SP1内で振幅
A1の値が測定され、また搬送波からデータが分離され
る。データが符号化されている場合は、データが復号さ
れ、質問ステップ「IDコード」において内蔵されたコ
ードと合致するかチェックされる。IDコードが有効で
なければ、認証ステップは終了し、返答信号は返送され
ない。IDコードが有効であれば、振幅A1の測定値が
次の「符号化」ステップにおいて符号化され、その後の
「SN1送信」ステップにおいて出力増幅器TX1によ
り返答信号の形で再送信される。「SN1受信」ステッ
プと呼ばれる、基地局RXTX2における返答信号の受
信の後で、「F21を抽出」ステップと同時に並行して
行われる「AM2を測定」ステップと「データを抽出」
ステップにおいて信号処理回路SP2内で振幅A2の値
が測定され、また搬送波からデータが分離される。「F
21を抽出」ステップにおいてはCLK2回路が周波数
比較ステップのための搬送波を再生成する。次の「デー
タを復号」ステップにおいて、データが復号され、質問
ステップ「IDコード」の間に再送信されたコードが内
蔵されたコードに合致するかチェックが行われる。コー
ドが有効でなければ認証プロセスは終了する。コードが
有効であれば、それは2つの継続する質問ステップ「F
?」と「A?」において、周波数F2が周波数F21と
合致するか、また振幅A1とA2の比が所定の値に合致
するかチェックされる。これらの質問のひとつの結果が
否定的であれば、認証ステップは終了する。両方の質問
の結果が肯定的であれば、認証ステップは成功裏に完了
し、すなわちそれに続く「解錠」ステップで車両のドア
は解錠される。
が、本発明はこれらに制限されるものではない。例え
ば、さまざまな修正、改良、変更、改造、組合わせ等が
可能なことは、当業者にとって自明であると理解される
であろう。
る転送が行われた場合それを検知することができる。
送を検出し、対策を行うことができる。
システムにおいて、振幅の減衰を決定する方法の形態に
よる本発明の実施例を示す。
送がない場合に搬送周波数を同時に比較する方法の形態
による本発明の実施例を示す。
証プロセスのフローチャートを示す。
Claims (8)
- 【請求項1】 第1の送受信器と第2の送受信器との間
の双方向非接触式データ送信間の転送の検知方法におい
て、第1の送受信器が問い掛け信号を送信し、受信され
た問い掛け信号の振幅値(A1)が第2の送受信器によ
り測定され、振幅測定値(A1)が返答信号の中で返送
され、かつ受信された返答信号の振幅値(A2)が第1
の送受信器により測定され、かつ返送された振幅値(A
1)と比較される検知方法。 - 【請求項2】 比較の結果に基づいて、転送指示器に所
定の値を割り当てる請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 振幅測定値(A1)が返答信号とともに
符号化された形式で送信される請求項1または2記載の
方法。 - 【請求項4】 問い掛け信号の送信の開始から始まる所
定の時間内に比較が遂行される請求項3記載の方法。 - 【請求項5】 第1の送受信器が問い掛け信号の周波数
(F2)と返答信号の周波数(F21)とを追加して比
較する請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項6】 問い掛け信号の送信から返答信号の受信
まで搬送波信号が転送されることなく存在するかいなか
について第1の送受信器がチェックを行う請求項5に記
載の方法。 - 【請求項7】 振幅値(A1、A2)の比較と周波数
(F2、F21)の比較が識別コードのチェックと同時
に行われる請求項5または6記載の方法。 - 【請求項8】 自動車分野で利用される認証プロセスの
無許可の転送を検知するための請求項1〜7のいずれか
1項に記載する方法の使用。
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