JP7060853B2 - 耐リレーアタック通信 - Google Patents

Description

本願は、リレーされた信号を受信することが意図されるデバイスに近接する送信エンティティをだますような方式で、一つのワイヤレスデバイスから別のワイヤレスデバイスへリレーされる信号に関与するリレーアタックを防止することに関連する。

「リレーアタック」と称される脅威を経験し得る一つの例示のワイヤレス通信システムは、最近の車両に関与する。最近の車両は、概して、車両へのアクセスを得るためにユーザに任意のボタンを押す必要をなくす、パッシブキーレスエントリー（ＰＫＥ）、パッシブエントリーシステム（ＰＥＳ）、又はパッシブエントリーパッシブスタート（ＰＥＰＳ）と称され得る遠隔エントリーシステムをサポートし、これらは、本願において用いられる用語であり得る。ＰＥＰＳシステムは、変調された無線周波数（ＲＦ）を介して又は赤外信号を介して送信する信号を用いる。通常、キーフォブと呼ばれるフォブは、この目的のために用いられる無線デバイスであり、これは、車両内のＰＥＰＳコントローラを含む別の無線デバイスとワイヤレスに通信する小さなセキュリティハードウェアデバイスを含む。ＰＥＰＳは、通常、無線デバイスを含む電子的アクセス制御キーフォブ（キーフォブ）を有するユーザが車両に十分近くまで動くとき、下記が生じるように構成される：（ａ）車両は（ユーザが車両のドアの取っ手に触れたときなど）ユーザの存在を検出する、（ｂ）車両の無線デバイスが、ユーザのキーフォブとのＲＦベースの通信リンクの確立を試み始める、（ｃ）キーフォブが範囲内にある場合、車両の無線デバイス及びキーフォブがセキュリティ情報を交換する、及び、（ｄ）工程（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）が全て成功裏に終了した場合、ドアの解錠又はエンジン始動など、車両へのアクセスが認められる。しかし、典型的に、エンジン始動（ＰＥＰＳにおけるパッシブスタート）は、概して、キーフォブ又は認証デバイスが車両内部にあることを確実にするための工程を含む、付加的な工程に関与する。

オートモーティブキーレスエントリーシステム、特にＰＥＰＳシステムは、リレーアタックに直面しており、リレーアタックは、所有者に気づかれることなく、車両が開けられ、及び場合によって、始動され、そのため盗まれることを可能にする。リレーアタックは、概して、互いに共同して働く二人の泥棒に関与する。二人の泥棒の各々は、車両又は車両のキーフォブから信号を受信し、受信した信号を増幅した後、他方の泥棒に転送することが可能なワイヤレスデバイス（アタックキットと称される）を所持している。一つのシナリオにおいて、泥棒らは、車両及びその運転手についていく。一例において、運転手は店舗やレストランで停止する。泥棒１は、駐車した車両に近接して立ち、泥棒２は、後についていき、車両の所有者の隣に立つ（これは、店舗やレストランの内部であり得る）。泥棒１は、ドア開錠オペレーションを開始するため車両のドア上のボタンを押し、ドア開錠オペレーションには、通常、有効なキーフォブがドアから１、２フィート内にあることが要求される。ドアボタンを押すと、車両は、有効な近傍のキーフォブによる受信のために意図されるワイヤレス信号をブロードキャストする。

泥棒１により所持されるワイヤレスデバイスは、車両によりブロードキャストされているワイヤレス信号をピックアップし、（場合によっては、異なる電力レベル又は周波数ではあるが）泥棒１のアタックキットを介して泥棒２のアタックキットに信号を中継する。泥棒１から信号を受信すると、泥棒２は、キーフォブに対応するフォーマットで信号を複製し、複製されたキーフォブ準拠信号を、車両の所有者により所持されるキーフォブ（これは、恐らく、泥棒２から充分な範囲内にある）に送信し、それにより、キーフォブを起動する。キーフォブ（これは、ワイヤレス信号を受信するが、泥棒２のアタックキットを車両自体と区別することができない）は、泥棒２により所持されるアタックキットを車両と考え、それがそうするよう構成されるため、キーフォブを認証するためのワイヤレス応答信号を車両に送信する。この応答信号は、その後、泥棒２のアタックキットにより受信され、これは、信号を泥棒１のアタックキットに中継する。泥棒１は、応答を受信し、車両との互換性があるワイヤレス信号を複製する。車両のワイヤレス通信システムは、ワイヤレス信号をキーフォブ自体からの泥棒１のアタックキットから区別することができず、そのため、指定されたオペレーション（例えば、ドア開錠）を実施する。

この同じ「泥棒１ 泥棒２」論構想（argumentation lines）に従う別のワイヤレスリレーアタック例は、住居に関連付けられるなどの「財産（property）エントリーシステム」に対して成される恐れがある。このようなアタックでは、泥棒１及び泥棒２は、財産所有者が家を出るまで待機するよう協調する。所有者が家を出ると、泥棒１が、目立たぬように所有者についていく一方、泥棒２は、リレーアタックを可能にすることによりエントリーシステムにアクセスする。

ワイヤレス通信システムにおける耐リレーアタック通信の方法の記載される例において、マスターワイヤレスデバイス（Ｍａｓｔｅｒ）が、同期化信号をスレーブワイヤレスデバイス（Ｓｌａｖｅ）に送る。同期化信号はタイミング情報を含み、タイミング情報は、Ｍａｓｔｅｒ及びＳｌａｖｅ通信時間スロットに対して、Ｍａｓｔｅｒ通信時間スロットを連動するための共通時間基準及びタイムスロット期間を含み、そのため、交互のＴＸ及びＲＸロールパターンが提供されるようにする。マスター及びスレーブパケットデータからの伝送の重なりを識別するため、Ｍａｓｔｅｒは、Ｓｌａｖｅから受信したスレーブパケットデータを分析し、重なりを検出する場合、リレーアタックを防止するため、ＭａｓｔｅｒからＳｌａｖｅへの通信を中断する。

例示の一実施例に従った、マスターワイヤレスデバイス（Ｍａｓｔｅｒ）及びスレーブワイヤレスデバイス（Ｓｌａｖｅ）間の説明される連動されたＴｘ／ＲＸ通信のためのそれぞれの無線デバイスのための右へのタイミング図メカニズムと共に、ワイヤレス通信システムを示す。

例示の一実施例に従った、説明される連動されたＴｘ／ＲＸ通信を可能にする例示の無線アーキテクチャ（無線）を示す。

例示の一実施例に従った、耐リレーアタックの連動されたＴｘ／ＲＸ通信の例示の方法における工程を示すフローチャートである。

例示の一実施例に従った、Ｍａｓｔｅｒ及びＳｌａｖｅからの送信が、各々、その連動された伝送ウィンドウＴ２内で起こる、説明される連動されたＴｘ／ＲＸ通信プロトコルを示す。

例示の一実施例に従った、半二重配置のための、（Ｓｌａｖｅから受信した）例示の実際の測定された捕捉されたＩＱマスターサンプル及び（Ｍａｓｔｅｒから受信した）スレーブサンプルを示す。

半二重配置に対してＭａｓｔｅｒ及びＳｌａｖｅ間が１．５ｍ距離のＳｌａｖｅにおける復調された周波数変調された（ＦＭ）サンプルからの実際の測定された結果が衝突なしを示し、Ｍａｓｔｅｒ及びＳｌａｖｅ間が４５ｍ距離が衝突を示すことを示す。

測定された距離（Ｍａｓｔｅｒ及びＳｌａｖｅ間の）に対する実際の測定された％エラーパケットの結果を示す。

図面は必ずしも一定の縮尺で描いてはいない。図面において、同様の参照番号は、同様の又は等価の要素を示す。幾つかの例示された行為又は事象は、異なる順及び／又は他の行為又は事象と同時に起こり得る。また、本記載に従った方法論を実装するために幾つかの例示された行為又は事象は必要とされない可能性がある。

更なる制限なしに本記載において用いられる場合、「に結合される」又は「と結合する」という用語（及び同様のもの）は、間接的又は直接的電気的接続を述べている。そのため、第１のデバイスが第２のデバイスに「結合する」場合、その接続は、その経路に寄生成分のみ存在する直接的電気的接続を介し得、又は他のデバイス及び接続を含む介在するアイテムを介する間接的電気的接続を介し得る。間接的結合では、介在するアイテムは、概して信号の情報を改変しないが、その電流レベル、電圧レベル、及び／又は電力レベルを調節し得る。

上述したものなど、リレーアタックの影響を受け易いワイヤレス通信システムに関する基本的な問題は、標準ワイヤレス通信プロトコルが、概して、比較的短い伝送遅延に鈍感であることである。例えば、パッシブエントリーパッシブスタート（ＰＥＰＳ）システムは、約≦２の不確定性（uncertainty）を有し得る。このような標準の通信プロトコルは、「送信及び受信」パラダイムで構築され、このようなパラダイムでは、ＰＥＰＳ通信において関与されるキーフォブ及び他の無線デバイスが、通常、ＴＸ及びＲＸロールを数回切り替える。他の無線デバイスが車両の一部である実施例において、本明細書において用いられるように、「車両」という用語は、車両、トラック、バス、ボート、ジェットスキー、スノーモービル、及びワイヤレスキーフォブと共に動作し得る他のタイプの輸送手段など、駆動され得る任意のタイプの車両を含み得る。

ワイヤレスバイスの物理的特性は、高電力（０ｄＢｍ又はそれ以上）でワイヤレス信号を送信し、同時に、弱いワイヤレス信号（－８０ｄＢｍ又はそれ以下）を受信することを困難にする。そのため、事実上、既知の低電力及び低コストワイヤレス伝送プロトコルの大部分は、本質的に半二重（又はセミデュプレクス）であり、これは、それぞれの無線デバイスは伝送媒体の共有を交互にするため交替することを意味する。

送信及び受信間でロールを切り替えるそれぞれの無線デバイスとして、それぞれの無線（ＰＡ、ＬＮＡ、ミキサ、ＲＥ ＰＬＬなど）において異なるアナログ回路要素をオン及びオフに切り替えるために、固有の無線デバイス不確定性が存在する。従来の通信プロトコルは、データパケットに対する予期される応答が到来し得る或る時間ウィンドウを可能にすることにより、このような不確定性に対処する（account for）。これらの時間ウィンドウは、通常、マイクロ秒（μｓ）範囲である。例えば、広く用いられるブルートゥース低エネルギープロトコルは、最大２の不確定性を許容する。

従って、例示のブルートゥース低エネルギーシステム信号に対して、３．３３ｎｓ／メートル（又は３００メートル／μｓ）で進む光の速度で進む電磁無線信号は、悪意ある中継システムに、その情報を、車両のデジタル無線デバイスから測定して最大約３００メートル離れた地点から前に及び後ろに（往復）中継させ得る。ここで、２の不確定性は、悪意ある中継機器を所持する、車両に近いアタッカーに、車から最大３００メートル離れたところにあるキーフォブに信号を送信させ、車両に対する応答を中継させ得る。全てのこれらの通信は２μｓ内で起こり得る。これは、概して、車両の無線デバイスにより真正の通信として受けとられ得る。そのため、リレーアタックは、最近の車両ＰＥＰＳシステムなどのワイヤレスエントリーシステムに対して深刻な脅威となる。

ワイヤレス通信システムの記載される例において、通信デバイス（キーフォブ及び車両のデジタル無線デバイス）の送信（Ｔｘ）及び受信（Ｒｘ）ロール間の切り替えは、時間制限されるように互いに連動され、これが、リレーアタックを防止する。これを行うことにより、時間不確定性は一桁低減され得、これは、潜在的に成功するリレーアタックの範囲を約１０倍低減することを可能にする。説明される通信システムは、トランスミッタ及びレシーバ間の時間遅延が少なくとも約１００ｎｓ～２００ｎｓの範囲である場合、衝突が存在し、これは、そのため、通信デバイス間の伝送時間を制限し、その結果、あり得るリレーアタックの物理的範囲を最大約２０又は３０メートルまで制限することを証明するように構成される。このような短距離では、キーフォブ所有者が実際に第１の場所においてこのような短い範囲にいることを要するため、リレーアタックが無効となり、そのため、このような短距離でのキーフォブの法的所有者により検出されるリスクにさらされ得るので、悪意あるアタッカーに、任意の悪意あるリレーアタック行為を思いとどまらせる。例えば、人Ａ（法的所有者）が車両の２０～３０メートル内にいる必要があり、人Ｂ（アタッカー）は、自身が恐らく容易に検出され法務当局に報告されるので、あえて攻撃をしない可能性がある。

説明される解決策は、任意の特定の又は従来とは異なる送信アーキテクチャを必要とせず、そのため、デジタル無線が、これ以降に記載されるフォーマットで情報搬送信号を生成し得、情報搬送信号と同期化されるようにＰＡ及びＲＸミキサを制御し得る限り、容易に標準ＣＭＯＳ統合無線に適用され得る。説明されるデジタル無線をサポートする説明される通信方法が、送信の両エンドにおいて（他の無線（例えば、車両の無線）及びキーフォブ両方において）用いられる。

図１は、例示の一実施例に従った、マスター１１０及びスレーブ１２０間の説明される連動されたＴＸ／ＲＸ通信のためのそれぞれの無線デバイスのための右へのタイミング図メカニズムと共に、ワイヤレス通信システム１００を示す。スレーブ１２０は、アクセスを許可することが可能な、キーフォブ又は有効な証明書を備える任意の無線デバイスである。マスター１１０（概して、通信を開始するもの、認証クエリの発信元）は、スレーブ１２０（即ち、リスニングデバイス、キーフォブのオーナー）が存在する場合にのみなされる行為を実施するために検証を必要とするリソースに位置する。

通信システム１００は、概して、車両内に含まれるＰＥＰＳシステムのリレーアタックを防止することに関して説明されるが、説明される実施例は、車両ＰＥＰＳでリレーアタックを防止することに限定されず、アタックを受け易い任意のシステムの影響に対するリレーアタックを断念させるために同様に用いられ得、そういったシステムでは、リレーされた信号を受信することが意図されるデバイスに近接する送信エンティティをだまそうとして一つのデバイスから別のデバイスへ信号を単に中継することによりアクセスが得られ得る。例えば、ホームセキュリティシステム、商業ビルバッジアクセスシステム、クレジットカード、ガレージ扉のオープナー、及びホテルのルームドアのキーレスエントリーデバイスはすべて、説明される実施例から利点を得ることができる。

説明されるシステムは、時間に厳密であり、そのため、距離の制約がある連動されたＴＸ及びＲＸ通信プロトコルを定義する。通信システム１００において、マスター１１０及びスレーブ１２０は、互いにデータパケットの形式で情報を通信及び交換する。マスター１１０は、スレーブ１２０がＭａｓｔｅｒの初期要求に応答するように通信を開始し得る。しかし、別のアプローチは、開始デバイス（マスター１１０）が、その同期化ワード（ＳＷ）シーケンスを送信し、通信の連動されたセクションに入る（図１の上側部分を実行する周期的に実行する）ときであり得る。マスター１１０は、後に、それがスレーブ１２０からの何らかの応答を捕捉したかをチェックし得る。このような周期的自動手法は、スレーブ１２０（スキャニング又はリスニングデバイス）の近接を、自動で検出し得る。

Ｔ１として示される第１の時間間隔の間の開始状態においてマスター１１０は、伝送モード（ＴＸ）に示され、一方、スレーブ１２０は受信モード（ＲＸ）にある。ｔ=０として示されるマスター１１０からのＳＷ ＴＸである第１のシステム伝送の時間は、通信システム１００におけるマスター１１０及びスレーブ１２０両方からの送信のための絶対的アンカーポイント及び（共通時間）基準として用いられる。時間は、マスター１１０及びスレーブ１２０間の同期化が必要とされるため、通信システム１００内で共通に保たれる。しかし、マスター１１０のための時間及びスレーブ１２０のための時間が絶対的に同一であることは決してない（即ち、絶対時刻に対する基準はない）。マスター１１０及びスレーブ１２０は、それらが物理的に離れているので、異なるクロックを用い、それらは完全に同期化されることはない。マスター１１０は、そのタイミンググリッド（そのローカルクロックにより与えられる）を有する。

一つの特定の実施例においてＳＷは、３２ビットワードである。しかし、ＳＷは、概して、有効同期化ワードを提供するため少なくとも１６ビットを、又は３２ビットそれ以上（例えば、６４ビット）有し得る。ＳＷは、この特定のビットパターンに対して正確にスキャンするように、及びノイズが存在する場合にこのパターンを認識することが可能であるように、スレーブ１２０により用いられるレシーバとしてスレーブ１２０に対して既知のデジタルワードを含む。ＳＷは本質的に情報を含まない（その内容が既にスレーブ１２０により既知であるので）が、その受信が、図１に示される説明される連動されたＴｘ／ＲＸ通信のチェーンシーケンスをトリガする。

通信が短距離で起こるとき（≦０．１ビット期間など、ビット期間よりずっと短いとき）ＳＷのための伝搬時間は無視し得、そのため、ＳＷは、大抵、時間的に整合される。この点で、ＳＷは、スレーブ１２０にそれ自体をマスター１１０のタイミングに同期化させる。通信が（ビット期間に比して）比較的長い距離でなされるとき、マスター１１０及びスレーブ１２０間の時間整合はずらされ、説明される連動メカニズムは、他のデバイスから到来するサンプルが、デバイスが受信しているその同じ時間にデバイスにより送信されている（一層強い）ローカル信号により摂動がかけられるという衝突により、失敗することが明白である。

Ｔ２は、「連動された伝送ウィンドウ」と称され得る。短距離についてのみでは、マスター１１０及びスレーブ１２０の送信ウィンドウ（Ｔ２）が、衝突を避けるために時間的に整合され得る。上述したように、整合は、概してto最も近いローカルタイミングの瞬間（tick）のみで起こる。

そのため、スレーブ１２０はＳＷを検出する。マスター１１０からのＳＷの検出の際、スレーブ１２０は、これ以降に記載される図２におけるＴｘチェーン２３０など、その伝送チェーンをオンにし得る。このプロトコルは、特定のレシーバに、その伝送チェーンに効率的に電力供給し、プロトコルの第２の部分のための準備させるようにこのプロトコルを実装させるため、図１においてＳＷに続く「ガード」として示されるガード時間に対処する。マスター１１０では、その送信の開始（ＳＷの）とスレーブ１２０から送信された第１のビットの到来との間の時間がＴ１値により固定されるように見える。

Ｔ１の後、マスター１１０及びスレーブ１２０は、説明される連動されたＴｘ／ＲＸ送信に入る。マスター１１０及びスレーブ１２０は各々、それらのＴｘ／ＲＸロールのスワップをＴ２毎に交替し、マスター１１０及びスレーブ１２０は、常に、送信又は受信ビット（例えば、ＩＱサンプル）である。受信の際の捕捉されたビットは、交換が完了した後、両エンドにおいて利用可能である。マスター１１０及びスレーブ１２０のための各送信又は受信ロールは、Ｔ２の期間の間続く。ロールのスワップは、本質的に瞬時であり、間のそれぞれのデバイスが各々、Ｔ１＋ｉ×Ｔ２時間インスタント（ｉ＝０．．．整数のスワップ）で同時に起こるようにマスター１１０及びスレーブ１２０により同期される。

システム構築により、通信システム１００における伝送遅延は、厳密なインターリーブを壊し、衝突（マスター１１０及びスレーブ１２０両方においてＴｘ信号に重なる時間）をつくる。伝送遅延が、図１の下側部分を右に向かって（時間的に後に）シフトする。スレーブ１２０からの伝送の終わりは、（次の送信ウィンドウにおいて）マスター１１０の伝送の開始と衝突する。マスター１１０にとって、これは、スレーブ１２０からの受信したパケットの終わりが歪むことを意味する。これは、本明細書における例において説明される図５において、周波数サンプルが歪むように示される。一つの特定の実施例において、Ｔ２＝８μｓ、Ｔ１＝３２μｓ、ビットレート＝２Ｍｂ／ｓ、及び周波数偏差（Ｆｄｅｖ）＝５００ｋＨｚである。Ｆｄｅｖは、キャリア周波数に対する差に対応する。ビット０の伝送は、通常、その周波数がキャリア周波数よりＦｄｅｖ小さい信号（負の周波数偏差）を送信することによって達成され、一方、バイナリ１のビットの伝送は、その周波数がキャリア周波数よりＦｄｅｖ高い信号（正の周波数偏差）を送信することによって達成される。

説明される連動されたＴｘ／ＲＸ通信モードを可能にするため、例示の無線アーキテクチャ（Ｒａｄｉｏ）２００を図２に示す。概してアンテナを除いて、プロセッサ、メモリ、及びアナログ構成要素（ＲＦ）を含む無線２００の全てが、１チップ（例えば、シリコン）上にあり得、又は通常、ＭＣＵ又はその他のプロセッサ及び無線コンボデバイスとしてのシステムオンチップ（ＳＯＣ）であり得る。無線２００は、そのＴｘチェーン２３０経路及びそのＲｘチェーン２４０経路を同時に動作可能とするように構成されるデジタル無線２１０を含む。デジタル無線２１０は、関連するメモリ２１０ｃを備えるプロセッサ２１０ａを含む。

プロセッサ２１０ａはコントローラとして機能し、これは、金属酸化物半導体電界効果トランジスタスイッチのゲートになど、Ｓ１及びＳ２に結合されて示されるスイッチ制御信号を提供する。プロセッサ２１０ａは、Ｓ１及びＳ２において到来するスイッチ制御信号が情報搬送ＴＸ信号と精密に整合される（同期化される）ことを確実にする。説明される連動されたＴＸ／ＲＸ通信が適切に機能するには、ＲＦ ＰＬＬ２３１により及びＳ１及びＳ２におけるそれぞれのスイッチ制御信号により生成される信号の到来が、可能な限り精密に整合されるべきである。ｒ（ｔ）＝ｃｏｓ（２πｆ_ｃｔ＋Θ（ｔ））であるとき、Ｓ１が閉じられ、そのため、パワー増幅器（ＰＡ）２３７がアクティブ（送信状態）となり、一方、ｒ（ｔ）＝ｃｏｓ（２πｆ_ｃｔ）（Θ（ｔ）＝０）であるとき、Ｓ２が閉じられ、Ｒｘチェーン２４０がアクティブ状態（受信状態）となる。送信及び受信状態間の切り替えは、２つの成分、Θ（ｔ）及びＳ１／Ｓ２スイッチの状態、に関与する。スイッチＳ１／Ｓ２の状態は、Ｓ１及びＳ２のその状態（開又は閉）を制御する、プロセッサ２１０ａからの制御信号の直接的機能である。それぞれの無線デバイスに対する送信及び受信状態間の切り替えは、同時に又は概して少なくとも、ビットの期間の約１０分の１より小さい不確定性で上述したように起こる。

例えば、デジタル無線２１０は、テキサス・インスツルメンツ・インコーポレーテッドにより提供されるＣＣ２６５０及びＣＣ１３５０無線において実装され得る。発振器として機能するＴｘチェーン２３０におけるＲＦ位相ロックループ（ＲＦ ＰＬＬ）２３１が、デジタル無線２１０から受信したベースバンドＴＸ信号を取り得、正弦波に対して下記数式により説明されるようにＩＱ変調されたＲＦ信号を生成し得る。
ｒ（ｔ）＝ｃｏｓ（２πｆ_ｃｔ＋Θ（ｔ））

信号変調は、情報を符号化するため正弦波（ｃｏｓとして示される）を変える。振幅項（上記の式において１ではなく定数）が、任意選択で、ｃｏｓ項に先行し得る。ここで、ｆ_ｃはＲＦキャリア周波数であり、２πｆ_ｃｔは周波数項であり、Θ（ｔ）は変調項（位相）、情報搬送信号である。Ｔｘチェーン２３０は、ＰＡ２３７と直列のバッファ（又はプリアンプ）２３６を含む。ＰＡ２３７及びバッファ２３６は、示されるスイッチＳ１によりイネーブルされて、Ｓ１スイッチがイネーブルされる（閉じられる）とき、ＲＦ ＰＬＬ２３１の出力がＰＡ２３７に向かって事前増幅されるようにする。ＰＡ２３７の出力は、増幅されたＲＦ信号（例えば、>０ｄＢm）をアンテナ２５０に向かって送る。

Ｒｘチェーン２４０は、Ｒｘミキサ２４１及びバッファ（又はプリアンプ）２４６を含む。Ｒｘミキサ２４１は、示されるスイッチＳ２によりイネーブルされて、Ｓ２スイッチがイネーブルされる（閉じられる）とき、ＲＦ ＰＬＬ２３１の出力がＲｘミキサ２４１にフィードされるようにする。ＬＮＡ２４７が、アンテナ２５０（例えば、＜－８０ｄＢｍの弱いＲＦ信号）から入力を受信し、それをＲｘミキサ２４１に向けて増幅するためである。Ｒｘミキサ２４１は、（Ｓ２が閉じられるとき）ＲＦ ＰＬＬ２３１の出力及びＬＮＡ２４７の出力をとり、そのミックスダウンされたバージョンを生成する。

デバイス（マスター１１０又はスレーブ１２０）がＴｘロールにあるとき、Θ（ｔ）が情報搬送信号を含み、Ｓ１が閉じられ、Ｓ２が開かれて、ＰＡ２３７が、ＲＦ ＰＬＬ２３１からのＲＦ ＰＬＬ信号を得るようにする。デバイスがＲＸロールにあるとき、Θ（t）がゼロであり、そのため、ＲＦ ＰＬＬ２３１のみがキャリア信号を生成するようにし、Ｓ１が開かれ、Ｓ２が閉じられ、そのため、Ｒｘミキサ２４１が、ＲＦ ＰＬＬ２３１からＲＦ ＰＬＬ信号を受信するようにする。

説明される連動されたＴＸ／ＲＸ通信方法を可能にするため、ＰＡ２３７及びＬＮＡ２４７が常に通電されたままである場合、マスター１１０及びスレーブ１２０のためのＴＸ及びＲＸロール間のスイッチングは、連動された通信が継続中である間、ほぼ瞬時になされ得、連動された通信が継続中である間、ＲＦ ＰＬＬ２３１が通電されたままで、変調している。これは、上述したオペレーションを可能にする。デバイスがＴＸロールにあるとき、Θ（t）が情報搬送信号を含み、Ｓ１が接続され、及びＳ２が開かれる（ＰＡ２３７がＲＦ ＰＬＬ２３１信号を得る）。デバイスがＲＸロールにあるとき、Θ（t）がゼロであり、そのため、ＲＦ ＰＬＬ２３１のみがキャリア信号を生成するようにし、Ｓ１が開かれ、Ｓ２が接続され、そのため、Ｒｘミキサ２４１がＲＦ ＰＬＬ２３１信号を得るようにする。

図３は、例示の一実施例に従った、耐リレーアタックの連動されたＴＸ／ＲＸ通信の例示の方法３００における工程を示すフローチャートである。工程３０１が、マスターワイヤレスデバイス（Ｍａｓｔｅｒ）が同期化信号をスレーブワイヤレスデバイス（Ｓｌａｖｅ）に送ることを含み、同期化信号は、Ｍａｓｔｅｒ及びＳｌａｖｅ通信時間スロットを連動するための共通時間基準及びタイムスロット期間を含むタイミング情報を含み、そのため、Ｍａｓｔｅｒのため及びＳｌａｖｅのための交互のＴＸ及びＲＸロールパターンが提供されるようにする。工程３０２が、Ｍａｓｔｅｒが、パケットエラーとなる、マスター及びスレーブパケットデータからの伝送のオーバーラップを識別するために、Ｓｌａｖｅから受信したスレーブパケットデータを分析することを含む。工程３０３が、パケットエラーの場合に、リレーアタックを防止するためにＭａｓｔｅｒからＳｌａｖｅへの通信を中断することを含む。遠隔ＰＥＰＳシステムワイヤレスカーアクセスシステム、又はワイヤレスドアロックシステムにおいて含まれる種々のシステムにおいて方法３００を用いることができる。

上述したように、タイミング情報は、Ｓｌａｖｅによってもストアされる特定のビットパターンを有するデジタルワードを含み得、Ｓｌａｖｅは、特定のビットパターンに対して、及びＳｌａｖｅのＴｘチェーンをパワーオンにする特定のビットパターンを検証することに応答して、同期化信号をスキャンし得る。タイミング情報は、更に、Ｓｌａｖｅに、ＳｌａｖｅのＴｘチェーンをパワーオンにした後、定常状態に安定化することを含むＴｘモードに遷移させるための時間を可能にするデジタルワード後のガード時間を含み得る。
例

説明される実施例は、下記特定の例により更に図示され、これは、本記載の範囲又は内容をいかなる方式でも制限するように解釈されるべきではない。これらの例において説明される及び対応する図面における全ての数（例えば、８、４８、３２、１６など）は全て単に例示の値である。

図４は、フルデュプレクス配置での説明されるプロトコルを示し、これは、マスター１１０及びスレーブ１２０からの送信が各々、Ｔ２により定義される時間である「連動された伝送ウィンドウ」内に起こる、より高次の層（データリンク層）から見たものである。プロトコルは、単に見かけ上、フルデュプレクスであるように振舞うが、それは実際は、物理層でのきめ細かに連動／インターリーブされたセミデュプレクス通信である。スレーブ１２０が（従来の通信方法のように）送信する時間スロットが後に続く、マスター１１０が送信する時間スロット（スケジュールにおいて定義された時間間隔）は存在せず、代わりに、連動された様式でマスター１１０及びスレーブ１２０間でデータが交換される、単一の組み合わされた時間スロットが存在する。図４は更に、交換内で、マスター１１０からの（スレーブ１２０に向かう）データ、及びスレーブ１２０からの（マスター１１０に向かう）データを示す。物理層において、各送信が、他のデバイスにより残されたギャップを埋める。

データリンク層では、情報交換が同じ時間スロットにおいて生じ、そのため、プロトコルが、ほぼ、完全に同期しているように見える。これは、非常に細かいインターリーブを備える紙上の微細ラインとして描かれているように仮定され得る。「距離」において、それは、ラインが単一のブロックであるように見える。同様に、より高次の層から、通信は同時に両方向に進むように見えるが、実際は、それらは代わりに、ロールを急速に切り替え、そのため、別個の時間スロットを占める。

８つの情報交換（０～７として示される）の各々において、情報の４８×２総ビットは、マスター１１０及びスレーブ１２０間でパスされる。６つのＴ２期間が示されており、送信するためＭＳＴ１１０に対して割り当てられる３つ、及び送信するためのＳＬＶ１２０に対する３つを含む。これらのＴ２期間の各々の間、１６ビットが搬送される（各方向に１６×３＝４８総ビット）。各方向の４８ビットは、一実施例において、データの３２ビット、及び、巡回冗長検査（ＣＲＣ）の１６ビットを含み得る。ＣＲＣは、生データに対する不慮の変更を検出するためにデジタルネットワーク及びストレージデバイスにおいて一般的に用いられるエラー検出コードである。そのため、マスター１１０及びスレーブ１２０は、通信ブロック毎に２つのチャレンジ応答（各方向に一つ）を同時に交換し得る。また、この説明される手法は、レコードリプレイアタックを無効にする。より高次のレベルプロトコルがこの構造の頂部上に構築され得る。

図５は、半二重配置のための、（スレーブ１２０から受信した）例示の捕捉されたＩＱマスターサンプル、及び（マスター１１０から受信した）Ｓｌａｖｅサンプルを示す。ｘ軸はサンプルカウントであり、これは、サンプリング期間で乗算された時間に等しい。０距離又は非常に短い距離（例えば、＜１０ｍ）において、伝搬遅延は、ビット期間よりずっと小さい（例えば、＜０．１ビット）。時間はｎｓｅｃ単位であり、ｙ軸は信号振幅である。０（ゼロ）距離又は非常に短い距離において、信号伝搬遅延はビット期間より著しく小さい。マスター１１０からのＳＷは、時間スケールで約４０ｎｓｅｃ～１００ｎｓｅｃの間送信される。Ｉは実数部（Ｒｅ）であり、Ｑは虚数（Ｉｍ）部である。図２におけるプロセッサ２１０ａは、これらの変調されたサンプルに基づいてオフライン復調を実行し得る。

図６は、半二重配置に対するマスター１１０及びスレーブ１２０間の１．５ｍ距離でのスレーブ１２０からのマスター１１０において捕捉された復調されたＦＭサンプルからの結果が衝突なしを示し、マスター１１０及びスレーブ１２０間の４５ｍ距離では衝突を示すことを示す。ｘ軸はサンプルカウントであり、これは、時間に等しい（サンプリング期間で乗算されたとき）。衝突の場合、パケットの終わりにおいて大きなスパイクが生じ、これは、復調アルゴリズムが、他のデバイスから到来する捕捉されたサンプルが、その同じ時間においてデバイスを去る（送信されている）ローカル信号（一層強い）により摂動がかけられるために、失敗することを反映する。

説明される連動された通信プロトコルのタイトに連動された性質に起因して、伝送遅延が急速に破壊的となる。上述したように、伝送遅延が、ＳｌａｖｅＴＸ／ＲＸタイミングを右に（時間的に後に）シフトし、マスター１１０及びスレーブ１２０間の距離が充分に大きい（例えば、≧２０ｍ）ことにより、ＳｌａｖｅＴＸのタイミングにおけるシフトとなり、マスター１１０の割り当てられた時間スロットとの衝突を起こす（そのため、上述されるように、マスター１１０における衝突の間、マスター１１０が送信している一方で、スレーブ１２０からパケットを受信する）。衝突ではなく、スレーブ１２０は、誤ったサンプリングインスタントを経験し得る。Ｓｌａｖｅ１２０受信ウィンドウは、マスター１２０からのビットが誤ったインスタントにおいてサンプリングされ得るようにシフトされ得る。また、これは送信エラーにつながり得る。シンプルな例では、マスター１１０が、０１０１ビットパターンを送るが、スレーブ１２０が単に第２のビットのすぐ前のそのＲＸウィンドウを開く場合、スレーブ１２０は１０１ｘ（ｘ＝ノイズ）を受信する。

図７は、デバイスが２Ｍｂ／ｓ（５００ｎｓのビット時間）で通信していた、測定された％エラーとなったパケット対距離（マスター１１０及びスレーブ１２０間）の結果を示す。データ交換は、８パケットの集まりである（総計で３８４ビット、２５６ビットの情報）。最大１５メートル（１００ｎｓの往復遅延）の距離において、遅延は、通信と著しく干渉しないように見える。３０メートル（２００ｎｓの往復遅延）において、マスター１１０は、５５％のデータ交換がエラーを有することを観測する。１ビット又はそれ以上が正しくない場合、パケットエラーが生成される。４５メートル（３００ｎｓの往復遅延）において、マスター１１０は、１００％のエラーを、及びスレーブ１２０では５５％のエラーを観測する。マスター１１０は、説明されるタイミングがＭａｓｔｅｒの第１のビットの送信（ＳＷでの）の開始に対して参照されるので、スレーブ１２０に比して遅延に対してより感度がある。これは、マスター１１０により受信されたスレーブ１２０から来るデータが２倍の遅延（往復）を観測する一方、スレーブ１２０におけるデータは単一のトリップ遅延のみを観測するためである。

別の特定の例として、ワイヤレスデバイスのビット時間を０．５（２Ｍｂ／s）に、及びＴ２が８（各Ｔｘ間隔において１６ビットが送信される）となるように設定し得る。ちょうど２５０ｎｓの伝送遅延は、ＴＸ／ＲＸスイッチングインスタントでハーフビット（２５０ｎｓ／０．５μｓ）の重なり（衝突）をつくり、そのため、ビットエラーの可能性を劇的に増大させ、最終的に、少なくとも一つの破損ビットを有するパケットエラーにつながる。２５０ｎｓの往復時間は、最大で３７メートルの距離を可能にし得、（真空での光の速度＝３×１０^８ｍ／ｓｅｃ）、これが、単に信号伝搬時間をカウントする。このプロセスに付加される如何なる悪意ある電子回路（ＰＡ、ミキサ、ＬＮＡ）も、伝搬遅延を更に増大させ得、そのため、あり得る成功するリレーアタックの範囲が低減される。

本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に改変が成され得、他の実施例が可能である。

Claims (15)

1. 方法であって、
   無線デバイスから同期化信号を送信することであって、前記無線デバイスに対して交互のＴＸ及びＲＸロールパターンが提供されるように、前記同期化信号が通信時間スロットを連動するための共通時間基準と時間スロット期間とを含む、前記送信することと、
   前記ＲＸロールの期間に前記無線デバイスで第１のパケットデータを受信することと、
   前記無線デバイスによって、前記ＴＸロールの期間に第２のパケットデータを送信する間に前記第１のパケットデータの受信のオーバーラップを識別することと、
   前記無線デバイスによって、前記第１のパケットデータを識別することに応答して通信を中断することと、
   を含む、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記同期化信号がビットパターンを有するデジタルワードを更に含む、方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、
   前記同期化信号が前記デジタルワードの後にガード時間を更に含む、方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、
   前記第１のパケットデータを受信することが、複数のデータビットと複数の巡回冗長検査（ＣＲＣ）ビットとを受信することを含む、方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、
   前記無線デバイスが、遠隔キーレスパッシブエントリーパッシブスタート（ＰＥＰＳ）システムにおいて用いられる、方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、
   前記無線デバイスが、無線カーアクセスデバイスである、方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、
   前記無線デバイスが、無線ドアロックデバイスである、方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、
   前記共通時間基準を用いて前記第１のパケットデータをサンプリングすることを更に含む、方法。
9. 請求項１に記載の方法であって、
   前記無線デバイスが第１の無線デバイスであり、前記方法が、
   前記第１の無線デバイスから同期化信号を送信するときに第２の無線デバイスのチェーンシーケンスをトリガーすることであって、前記チェーンシーケンスが前記第１の無線デバイスと第２の無線デバイスとの通信時間スロットを連動する、前記トリガーすることを更に含む、方法。
10. 装置であって、
    プロセッサと、
    命令を格納するメモリであって、実行されるときに前記命令がプロセッサに、
    前記装置に対して交互のＴＸ及びＲＸロールパターンが提供されるように、通信時間スロットを連結するための共通時間基準と通信時間スロットとを含む同期化信号を送信し、
    前記ＲＸロールの期間に第１のパケットデータを受信し、
    前記ＴＸロールの期間に第２のパケットデータを送信する間に前記第１のパケットデータの第２のパケットデータとの重複を識別し、
    前記第１のパケットデータの前記第２のパケットデータとの重複の識別に応答して通信を中断する、
    ようにさせる、前記メモリと、
    を含む、装置。
11. 請求項１０に記載の装置であって、
    前記同期化信号がビットパターンを有するデジタルワードを更に含む、装置。
12. 請求項１１に記載の装置であって、
    前記同期化信号が前記デジタルワードの後にガード時間を更に含む、装置。
13. 請求項１０に記載の装置であって、
    実行されるときに前記命令が前記プロセッサに、前記第１のパケットデータに対応する複数のデータビットと複数の巡回冗長検査（ＣＲＣ）ビットとを受信するようにさせる、装置。
14. 請求項１０に記載の装置であって、
    実行されるときに前記命令が前記プロセッサに、前記共通時間基準を利用して前記第１のパケットデータをサンプリングするようにさせる、装置。
15. 請求項１０に記載の装置であって、
    実行されるときに前記命令が前記プロセッサに、同期化信号を送信するときに２つの装置の通信時間スロットを連動するチェーンシーケンスを前記２つの装置の間でトリガーするようにさせる、装置。

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