JP6686074B2 - 宇宙ベースの認証を改善するサーバアルゴリズム - Google Patents
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Description
真正であることを確認する認証システムの能力低下あるいは最小化する場合がある。
提供する。
ードと未知の低レートコードの積を含む暗号化Yコード(P(Y)コード)のような未知の高レート暗号化コードを使用する。しかし、開示の実施形態はそのような既知のPコード、未知のWコード、および暗号化Yコードに限定されず、本明細書に記載される技術は
、他の用途でも利用することができる。例えば、実施形態は他の既知の高レートコード、他の未知の低レートコード、および他の未知の高レート暗号化コードに適用可能である。
星、BeiDouナビゲーションシステム(COMPASS(商標))衛星、ガリレオ(商標)衛星、イリジウム(商標)衛星、グローバルスター(商標)衛星、イリジウム(商標)NEXT衛星、または他の衛星を含むことができるが、それらに限定されない。衛星102〜106の各々は、例えば低地球軌道(LEO)、中地球軌道(MEO)、地球静止軌道(GEO)、モルニヤ軌道、極軌道、楕円軌道、または他の軌道で運用することができるが、それらに限定されない。
ることがますます増えているため、なりすましは一般の関心事になってきている。
域を補償して、クライアント装置108から受信したクライアント受信コード化衛星信号138の無線サンプルに基づいて、屋内または市街地に位置するクライアント装置108の性能を向上するように構成される。クライアント受信コード化衛星信号138、クライアント署名138、およびクライアント署名セット138は本明細書では互換的に使用される。
ルタ204を通過するときに失われる。GPSの場合、未知のYコード信号によって変調された信号は10MHzの雑音等価帯域幅を有する一方、民生用C/Aコード信号(C/Aコード)の雑音等価帯域幅は約1MHzである。民生用C/Aコード信号は、セルホンのようなクライアント装置108内のクライアント受信器200によって利用されるが、未知のYコード信号は一般的に利用されない。したがって、セルホンのバンドパスフィルタ204は一般的にわずか数MHzの帯域幅を有し、したがって未知のYコードを含む信号の信号パワーのかなりの部分が失われる。信号パワーの損失は低信号対雑音比(SNR)環境における性能を低下させる。性能の低下は、全地球位置計算または全地球位置に基づくアサーションが真正であることを確認する認証サーバ112の能力を妨げ、あるいは最小化する。
02を含み、それは、一般的に「粗/捕捉(Coarse/Acquisition)」(C/A)コード404(スペクトル拡散コード404)と呼ばれる符号分割多元接続(CDMA)コードのような拡散コードにより変調されるデータ信号を変調するために、搬送波(同相搬送波402)として使用される。GPSシステムの場合、C/Aコードは「粗/捕捉」、「クリア/アクセス(Clear/Access)」、および「民生用/アクセス(Civil/Access)」として様々な形で知られている。各々の衛星102〜106は、90度シフトした搬送波周波数を使用した少なくとももう1つの信号―直交信号406を搬送する。
を持つ高速スペクトル拡散コードである。Pコード412は、これもまた約10×106
チップ/秒(10Mcps)のチッピングレートを持つ、別の高速スペクトル拡散コードである。未知のWコード410は、約0.5×106チップ/秒(0.5Mcps)のチ
ッピングレートを持つ比較的遅いスペクトル拡散コードである。比較として、暗号化Yコード408およびPコード412は、約1×106チップ/秒(1.023Mcps)の
チッピングレートを有する最もよく使用される既知のC/Aコード404(スペクトル拡散コード404)の10倍の速度である。対照的に、未知のWコード410は、既知のC/Aコード404のチッピングレートの半分のチッピングレートを有する。
不正な位置を算出するようになりすまし攻撃を受けるかもしれず、そのなりすまし攻撃により、敵意ある者が既存の衛星受信器に算出させたい位置を算出するかもしれない。Yコードは公には知られてはいないため、真正のようにみえる信号を敵意ある者が作成することはできないはずなので、なりすましは、Yコードを使用することのできる衛星受信器には有効でない。
で、未知のWコード410の推定値が得られる。Wコードの帯域幅はYコード408または既知のPコード412の帯域幅の20分の1であるので、この操作は有益である。この帯域幅の減少は2つの利点を可能にする。第一に、未知のWコード410は、20分の1の大きさのデータフィールドでクライアント装置108からサーバ112に送信することができる。第二に、Wコードの帯域幅はYコードの帯域幅より小さいので、W×Wの雑音積はY×Yの雑音積より小さい。
信号506はデジタル化され、次いでサンプルデータモジュール508である期間(例えば数マイクロ秒、数ミリ秒、数秒)サンプリングされ、クライアント受信コード化衛星信号138(クライアント署名138)を供給する。クライアント署名138は次いで、プロセッサモジュール512を介してサーバ112に送信される。
均)とを含む。
構成される。サーバP×Y乗算器558は、サーバ受信暗号化P(Y)コード衛星信号の暗号化P(Y)コードから推定サーバ既知(P)コードを除去して、推定サーバ未知(W)コード信号を供給する。
域をバンドパス濾波するように構成される。この濾波は、サーバWコード乗算器568におけるW×W乗算の前に実行される。こうして、W×W乗算における雑音は、積分器572における平均化および認証応答モジュール576の前に、大幅に低減される。この雑音低減は、先述の二乗損失を軽減する。
ライアント装置の位置が有効である場合、クライアント装置は保護リソースへのアクセスを許可され、クライアント装置の位置が無効である場合、クライアント装置は保護リソースへのアクセスを許可されない。
。この積は自然雑音および他の衛星信号からの干渉による悪影響を受ける。
パスフィルタBPFW592と、クライアント遅延部598とを含む。
ド信号590の1MHz以下の帯域をバンドパス濾波するように構成される。この濾波は、サーバWコード乗算器568によるW×W乗算の前に実行される。こうしてW×W乗算の雑音は、積分器572における平均化および認証応答モジュール576における認証の前に、大幅に低減される。
し、次の積すなわちP×Y=P×(W×P)=P2×W=Wが存在する。この積もまた自
然雑音および他の衛星信号からの干渉による悪影響を受けるが、本来の目的は明確である。すなわち、クライアントP×Y乗算器588が、推定クライアント既知(P)コード594に基づいてクライアント受信コード化衛星信号138から推定クライアント未知(W)コード信号590を抽出することである。
92およびクライアントバンドパスフィルタBPFW564は1MHz以下の帯域幅を持
つだけでよい。この濾波はサーバW×W乗算568の前に実行される。こうして、サーバWコード乗算器568におけるW×W乗算の雑音は、積分器572における平均化および認証応答モジュール576の前に、大幅に低減される。
4/540は、プロセッサモジュール512/538によって実行される命令の実行中に、一時的変数または他の中間情報を格納するためのキャッシュメモリを含むことができる。メモリモジュール514/540はまた、プロセッサモジュール512/538によって実行される命令を格納するための不揮発性メモリを含むこともできる。
FW564は1MHz以下の帯域幅を有するだけでよい。この濾波は、サーバWコード乗
算器568におけるW×W乗算の雑音の前に実行される。
詳述しない追加的な機能性を有するもっと包括的な手順またはプロセスに組み込むことができる。一部の実施形態では、プロセス700の一部分は、システム500および600の様々な要素、例えばクライアント装置108、認証サーバ112等によって実行することができる。プロセス700は、図1〜図12に示す実施形態と同様の機能、材料、および構造を有する。したがって、共通の特徴、機能、および要素についてここでは説明を繰り返さない。
812は、乗算器802でサーバ未知(W)コード信号560/562に生成既知(P)コード信号554を乗算することによって推定される。このプロセスは、推定サーバ暗号化P(Y)コード信号812を、サーバ112の認証プロセスで使用される低雑音Yコードレプリカとして形成する。
提供する(タスク908)。
ク上のリソース、現場では制御されることのない1個のハードウェアのようなリソース、または他のリソースを含むことができるが、それらに限定されない。一部の実施形態では、無効の結果の場合、クライアント装置108に法の執行、ハニーポット(honeypot)、または他の措置について注意喚起することができる。
ライアント装置108の位置122が無効であれば保護リソースへのアクセスを許可されない。保護リソースは、例えばネットワーク、ネットワーク上のリソース、現場では制御されることのない1個のハードウェアのようなリソース、または他のリソースを含むことができるが、それらに限定されない。一部の実施形態では、無効の結果の場合、クライアント装置108に法の執行、ハニーポット、または他の措置について注意喚起することができる。
4に示された、この濾波によるパワー損失を定量化する。図13に示す通り、クライアント帯域幅が20MHz以上である場合、フィルタ損失は約0dBである。しかし、(セルホンをはじめ)消費者装置におけるGPS受信器用の典型的な帯域幅はC/Aコード帯域幅によって設定される。したがって、その範囲は2MHzないし8MHzである。図13に示す通り、2MHzのクライアント帯域幅は7dBの信号パワー損失を導く。8MHzの帯域幅は約2dBの損失を導く。開示の実施形態は、狭いクライアント帯域の影響を低減しかつこの損失信号パワーの一部を復元するために、サーバアルゴリズムを含む。
る場合には、依然として入力チップのシーケンスに応答する。
が8MHz以上である場合、略矩形の出力波形1416ともほどほどによく整合する。しかし、矩形のシーケンスは、2MHzのBPF1204からの出力波形1420とはあまりよく整合しない。
、加算性白色ガウス雑音(additive white Gaussian noise)の可能な限り最良の性能を追
求する場合、整合波形との相関を要求する。
を指定している。この場合、サーバ112は、クライアント装置108からのクライアント署名138の離散フーリエ変換(DFT:discrete Fourier transform)を計算する。
既知のサンプリングレートと合わせて、サーバ112はクライアント処理連鎖の伝達関数を近似化することができる。このデータは、サーバ112が利用できる、可能な限り最良の適応を選択するために使用される。
信号を比較して、信号比較結果を提供する(タスク1816)。
るためのソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、およびこれらの要素の任意の組合せを指すものである。加えて、説明のために、様々なモジュールは個別モジュールとして記載されているが、当業者なら理解できるように、2つ以上のモジュールを組み合わせて、本開示の実施形態に係る関連機能を実行する単独のモジュールを形成してもよい。
ド/特徴に直接接合(directly joined)される(または直接連絡(directly communicates with)している)ことを意味する。同様に、別途明確に記載しない限り、「連結される」(coupled)とは、1つの要素/ノード/特徴が、必ずしも機械的にではないが、別の要素/ノード/特徴に直接または間接的に接合される(あるいは、直接または間接的に連絡している)ことを意味する。こうして、図1、図5、図6、図8、図10、図16、および図17は要素の例示的構成を示しているが、開示の実施形態では追加的な介在要素、装置、特徴、またはコンポーネントが存在してよい。
Claims (10)
- クライアント装置の位置認証のための方法であって、
推定サーバ未知低レートコード信号および生成既知高レートコード信号に基づいて、推定サーバ未知高レート暗号化コード信号を形成することと、
前記クライアント装置からクライアント受信未知高レート暗号化コード衛星信号を受信することと、
前記クライアント受信未知高レート暗号化コード衛星信号を前記推定サーバ未知高レート暗号化コード信号と比較して、コード比較結果を提供することと、
を含む、クライアント装置の位置認証のための方法。 - 前記コード比較結果に基づいて前記クライアント装置の位置を認証することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記クライアント装置の前記位置が有効である場合、前記クライアント装置は保護リソースへのアクセスを許可され、
前記クライアント装置の前記位置が無効である場合、前記クライアント装置は保護リソースへのアクセスを許可されない、請求項2に記載の方法。 - 公開コードと、衛星受信装置からの暗号化コードであって、未知の低レートコードと前記公開コードに同期する既知の高レートコードとの積を含む暗号化コードとを含む、サーバ受信未知高レートコード化衛星信号を受信することと、
前記公開コードの時間同期を推定して推定コード時間同期を提供することと、
前記推定コード時間同期に基づいて前記既知の高レートコードを生成して、推定サーバ既知高レートコードを提供することと、
前記サーバ受信未知高レートコード化衛星信号の前記暗号化コードから前記推定サーバ既知高レートコードを除去して、前記推定サーバ未知低レートコード信号を提供することと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記推定サーバ既知高レートコードを含む前記生成既知高レートコード信号をさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 前記公開コードはGPS C/Aコードを含み、前記暗号化コードはGPS P(Y)コードを含み、前記未知の低レートコードはGPS Wコードを含み、前記既知の高レートコードはGPS Pコードを含む、請求項4に記載の方法。
- 前記サーバ受信未知高レートコード化衛星信号は、LEO衛星、MEO衛星、GEO衛星、全地球ナビゲーション衛星システム(GNSS)衛星、全地球測位システム(GPS(商標))衛星、Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema(GLONASS(商標))衛星、BeiDouナビゲーションシステム(COMPASS(商標))衛星、ガリレオ(商標)衛星、イリジウム(商標)衛星、およびイリジウム(商標)NEXTから成る群のうちの少なくとも1つから送信される、請求項4に記載の方法。
- 前記推定サーバ未知高レート暗号化コード信号を濾波することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記推定サーバ未知高レート暗号化コード信号を前記クライアント受信未知高レート暗号化コード衛星信号に同期させることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記推定サーバ未知低レートコード信号および前記クライアント受信未知高レート暗号化コード衛星信号に基づいて、粗未知低レートコード時間同期を推定することと、
前記粗未知低レートコード時間同期および前記クライアント受信未知高レート暗号化コード衛星信号に基づいて、精密未知低レートコード時間同期を推定することと、
前記精密未知低レートコード時間同期に基づいて生成既知高レートコード信号を形成することと、
さらに前記精密未知低レートコード時間同期に基づいて前記推定サーバ未知高レート暗号化コード信号を形成することと、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
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