KR20160117582A - 단거리 무선 주파수 통신을 위한 보안 메커니즘 - Google Patents

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아프라 마쉬하디
비제이 벤카테스와란
에이단 보란
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알까뗄 루슨트
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Abstract

단거리 무선 주파수(RF) 통신을 보호하기 위한 능력이 제시된다. 단거리 RF 통신을 보호하기 위한 능력은 단지 RF 판독기만이 RF 태그의 존재를 검출할 수 있도록 RF 태그 및 RF 판독기(또는 임의의 다른 적절하게 구성된 RF 판독기)를 구성함으로써 제공될 수 있다. RF 태그는 RF 판독기로부터 신호를 수신하고 잡음 임계치 아래에 있는 단위 주파수당 평균 에너지를 갖는 확산 신호를 형성하기 위해 RF 태그에서 수신된 신호를 스펙트럼으로 확산시키기 위해 후방 산란 확산 변조를 사용하도록 구성되어서, 그에 의해 RF 판독기가 RF 태그의 확산 신호를 정확하게 역-확산시키도록 구성되지 않는 경우, RF 판독기에 의해 (또는 RF 태그의 확산 신호를 정확하게 역-확산시키도록 구성되지 않는 임의의 다른 RF 판독기에 의해) 검출될 수 없는 RF 태그를 렌더링할 수 있다.

Description

단거리 무선 주파수 통신을 위한 보안 메커니즘{SECURITY MECHANISM FOR SHORT RANGE RADIO FREQUENCY COMMUNICATION}
본 개시는 일반적으로 단거리 무선 주파수(RF) 통신들에 관한 것이고, 특히 단거리 RF 통신들의 보안에 관한 것이지만, 그에 독점적인 것은 아니다.
단거리 무선 주파수(RF) 통신은 다양한 환경들에서 및 다양한 목적들을 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, RF 식별(RFID) 표준들에 기초한 단거리 RF 통신들은 자산 추적(예를 들면, 설계 프로세스들을 통한 제품들의 추적, 창고들을 통한 아이템들의 추적, 동물들 및 인간들의 추적, 등), 기반 구조 액세스(예를 들면, 빌딩들 및 다른 장소들에 키리스 액세스(keyless access)), 데이터 교환들, 등을 위해 사용될 수 있다. 유사하게는, 예를 들면, 근접장 통신(NFCs) 표준들에 기초한 단거리 RF 통신들은 접촉 없는 거래들, 데이터 교환들, 더 복잡한 통신들의 간략화된 셋업, 등을 위해 사용될 수 있다.
단거리 RF 통신은 일반적으로 무선 트랜스폰더 및 무선 트랜시버 사이에 수행될 있다. 예를 들면, RFID 애플리케이션들의 경우, 무선 트랜스폰더는 RFID 태그(예를 들면, 물리적 객체, 예컨대 제품, 예술품, 동물, 인간, 등에 부착된)일 수 있고, 무선 트랜시버는 RFID 판독기일 수 있다. 예를 들면, NFC 애플리케이션들의 경우에, 무선 트랜스폰더 및 무선 트랜시버는 RF 태그 및 RF 판독기일 수 있고, RF 태그 및 RF 판독기 중 하나 또는 둘 모두는 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 등일 수 있다.
일반적으로, 이러한 시스템들의 현재 설계 및 사용은 주로 무선 트랜시버가 무선 트랜스폰더에 액세스하기 위한 허가를 갖거나 또는 그를 협의할 수 있다는 가정에 기초한다. 무선 트랜시버가 무선 트랜스폰더에 액세스하기 위한 허가를 갖는 경우들에서, 무선 트랜시버는 무선 트랜스폰더를 발견, 식별 및 그와 통신할 수 있다. 유사하게, 심지어 무선 트랜시버가 무선 트랜스폰더에 액세스하기 위한 허가를 갖지 않는 경우들에서조차(몇몇 형태의 인증을 적어도 수행하지 않고), 무선 트랜시버는 여전히 적어도 무선 트랜스폰더를 발견하고, 몇몇 경우들에서 그를 식별할 수 있다. 따라서, 단거리 RF 통신에 대한 기존 메커니즘들은 무선 트랜스폰더들, 예컨대 RF 태그들, 무선 트랜스폰더들로서 동작하도록 구성된 디바이스들, 등의 허가되지 않은 발견, 추적, 및 보유 기록 조사에 취약할 것이 예상된다.
종래 기술의 다양한 결점들이 단거리 무선 통신을 보호하기 위한 실시예들에 의해 처리된다.
적어도 몇몇 실시예들에서, 장치는 안테나 및 안테나에 통신가능하게 연결된 후방 산란 확산 변조기를 포함한다. 안테나는 제 1 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 신호 에너지를 갖는 신호를 수신하도록 구성된다. 후방 산란 확산 변조기는 수신된 신호의 신호 에너지가 제 1 범위의 주파수들보다 큰 제 2 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 확산 신호를 형성하기 위해 수신된 신호를 확산시키도록 구성되고, 제 2 범위의 주파수들은 확산 신호에 대해 잡음 임계치보다 적은 단위 주파수당 평균 신호 에너지를 제공하도록 구성된다.
적어도 몇몇 실시예들에서, 방법은, 안테나를 통해, 제 1 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 신호 에너지를 갖는 신호를 수신하는 단계, 및 수신된 신호의 신호 에너지가 제 1 범위의 주파수들보다 큰 제 2 범위의 주파수들에 걸쳐 확산되는 확산 신호를 형성하기 위해 안테나에 통신 가능하게 연결된 후방 산란 확산 변조기를 사용하여 수신된 신호를 확산시키는 단계를 포함하고, 제 2 범위의 주파수들은 확산 신호에 대해 잡음 임계치보다 적은 단위 주파수당 평균 신호 에너지를 제공하도록 구성된다.
적어도 몇몇 실시예들에서, 장치는 신호원 및 역-확산기를 포함한다. 신호원은 제 1 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 제 1 신호 에너지를 갖는 제 1 신호를 송신하도록 구성된다. 역-확산기는 제 1 범위의 주파수들보다 큰 제 2 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 제 2 신호 에너지를 갖는 제 2 신호를 수신하도록 구성되고, 제 2 신호는 제 1 신호의 확산 버전을 포함한다. 역-확산기는 또한 제 1 범위의 주파수들 내에 제 2 신호의 제 2 신호 에너지를 집중시키기 위한 방식으로 제 2 신호를 역-확산시켜서 그에 의해 제 1 신호를 복구하도록 구성된다.
적어도 몇몇 실시예들에서, 방법은 제 1 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 제 1 신호 에너지를 갖는 제 1 신호를 송신하는 단계, 제 1 범위의 주파수들보다 큰 제 2 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 제 2 신호 에너지를 갖는 제 2 신호를 수신하는 단계로서, 제 2 신호는 제 1 신호의 확산 버전을 포함하는, 상기 제 2 신호를 수신하는 단계, 및 제 1 범위의 주파수들 내에 제 2 신호의 제 2 신호 에너지를 집중시키기 위한 방식으로 제 2 신호를 역-확산시키는 단계로서, 그에 의해 제 1 신호를 복구하는, 상기 제 2 신호를 역-확산시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 단거리 무선 통신을 보호하기 위한 개선된 방법 및 장치를 제공한다.
도 1은 판독기와 태그 사이의 무선 주파수 통신을 위한 일 예시적인 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 태그의 후방 산란 확산 변조기의 일 예시적인 실시예를 도시하는 도면.
도 3은 판독기와 태그 사이의 무선 주파수 통신을 보호하기 위한 방법의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 여기에 제시된 기능들을 수행할 때 사용에 적합한 컴퓨터의 고레벨 블록도.
여기에서의 교시들은 첨부 도면들과 함께 상세한 설명을 고려함으로써 쉽게 이해될 수 있다.
이해를 용이하게 하기 위해, 동일한 참조 번호들은, 가능한 경우, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지정하기 위해 사용되었다.
단거리 무선 주파수(RF) 통신을 보호하기 위한 능력이 여기에 제시된다. 적어도 몇몇 실시예들에서, 단거리 RF 통신을 보호하기 위한 능력은 RF 판독기(또는 임의의 다른 적절하게 구성된 RF 판독기)만이 RF 태그의 존재를 검출할 수 있도록 RF 태그 및 RF 판독기를 구성함으로 제공된다. 적어도 몇몇 실시예들에서, RF 태그는 RF 판독기로부터 신호를 수신하고, 잡음 임계치 아래에 있는 평균 에너지를 갖는 확산 신호를 형성하기 위해 RF 태그에서 수신된 신호를 스펙트럼으로 확산시키기 위해 후방 산란 확산 변조를 사용하도록 구성되어, 그에 의해 RF 판독기가 RF 태그의 확산 신호를 정확하게 역-확산시키도록 구성되지 않는 경우, RF 판독기에 의해(또는 RF 태그의 확산 신호를 정확하게 역-확산시키도록 구성되지 않는 임의의 다른 RF 판독기에 의해) 검출될 수 없는 RF 태그를 렌더링한다. 이러한 방식으로, RF 태그는 RF 태그가 단지 RF 태그를 검출하도록 적절하게 구성된 허가된 RF 판독기(들)에 의해서 검출될 수 있도록 구성될 수 있어서, 그에 의해 임의의 RF 판독기가 임의의 RF 태그를 신뢰할 수 있게 검출한다는 기존 가정들을 제거하고, 따라서 RF 태그에 대한 개선된 보안을 제공한다. 단거리 RF 통신을 보호하기 위한 능력의 이들 및 다양한 다른 실시예들은 도 1을 참조하는 방식으로 더 양호하게 이해될 수 있다.
도 1은 판독기와 태그 사이의 무선 주파수 통신을 위한 일 예시적인 시스템을 도시한다.
예시적인 시스템(100)은 무선 주파수 판독기(판독기)(110) 및 무선 주파수 태그(태그)(120)를 포함한다. 판독기(110) 및 태그(120)는 무선 주파수 식별(RFID) 표준들(예를 들면, RFID 판독기 및 RFID 태그), NFC 표준들, 등에 기초할 수 있다. 단거리 RF 통신을 보호하기 위한 능력의 실시예들을 기술하는 데 명확성의 목적들을 위해, 예시적인 시스템(100)은 태그(120)가 수동 태그이고, 판독기(110)가, 태그(120)에 전력을 공급하고, 태그(120)가 태그(120)로부터 판독기(110)로 태그 데이터(예를 들면, 태그(120)의 아이덴티티, 태그(120)의 상태, 또는 태그(120)상에 저장될 수 있는 임의의 다른 데이터)를 송신하게 하기 위한 RF 에너지를 방출하도록 구성되는 수동 태그 시스템인 것이 가정된다. 그러나, 이하에 추가의 상세에 논의되는 바와 같이, 단거리 RF 통신을 보호하기 위한 능력의 실시예들이 수동 태그들(예를 들면, 반-수동 태그들, 능동 태그들, 등)에 추가하여 다양한 형태들의 태그들에 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
판독기(110) 및 태그(120)는 판독기(110)가 태그(120)의 존재를 검출할 수 있고 태그(120)와 통신할 수 있도록(태그(120) 등에 의해 저장된 태그 데이터를 수신) 구성된다. 다시 말해서, 판독기(110) 및 태그(120)는 판독기(110)가 태그(120)의 존재를 검출하고 태그(120)와 통신할 수 있도록(및, 그와 같이 허가되도록) 구성된다(태그(120)의 존재를 검출하도록 구성되지 않는 경우, 태그(120)의 존재를 검출하도록 허가되지 않은, 명확성의 목적들을 위해 생략된, 다른 판독기들과 반대로서).
판독기(110)는 도 1에 도시되는 것으로 구성될 수 있다. 즉, 판독기(110)는 안테나(112), 신호원(114), 및 역-확산기(116)를 포함할 수 있다. 판독기(110)의 다양한 요소들은 신호 경로들(119)을 통해 연결된다. 판독기(110)가 더 적거나 더 많은 요소들, 뿐만 아니라 다양한 다른 요소들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 판독기가 자기 유도, 후방 산란 전파, 등, 뿐만 아니라 그의 다양한 조합들을 사용하여 동작하도록 구성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 판독기(110)가 RFID 판독기이거나 또는 임의의 다른 적절한 형태의 판독기일 수 있다는 것이 이해될 것이다.
태그(120)는 또한 도 1에 도시되는 것으로 구성될 수 있다. 즉, 태그(120)는 안테나(121), 매칭 네트워크(122), 전압 레귤레이터(123), 복조기(124), 태그 데이터(127)를 저장하는 메모리(126)를 포함하는 디지털 칩(125), 및 후방 산란 확산 변조기(128)를 포함할 수 있다. 태그(120)의 다양한 요소들은 이하에 추가의 상세로 기술되는 신호 경로들(129)의 일 세트를 통해 연결된다. 태그(120)가 더 적거나 더 많은 요소들, 뿐만 아니라 다양한 다른 요소들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 태그(120)가 RFID 태그 또는 임의의 다른 적절한 형태의 태그일 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 판독기(110)는 협대역 RF 신호(131)를 송신한다. 송신된 협대역 RF 신호(131)는 신호원(114)에 의해 생성될 수 있고 안테나(112)를 통해 송신될 수 있다. 송신된 협대역 RF 신호(131)는 송신된 협대역 RF 신호(131)의 대역폭 범위 내에 포함되는 신호 에너지를 갖는다. 송신된 협대역 RF 신호(131)는 비교적 좁은 범위의 대역폭들로 집중된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 태그(120)는 협대역 RF 신호(132)를 수신한다. 태그(129)는 안테나(121)를 통해 수신된 협대역 RF 신호(132)를 수신한다. 태그(120)에 의해 수신되는 수신된 협대역 RF 신호(132)는 잡음에 의해 변경된 송신된 협대역 RF 신호(131)의 변경된 버전이다. 수신된 협대역 RF 신호(132)는 송신된 협대역 RF 신호(131)가 판독기(110)에 의해 생성 및 송신되는 동일한 비교적 좁은 범위의 대역폭들에 집중된다(즉, 또, 수신된 협대역 RF 신호(132)의 신호 에너지는 수신된 협대역 RF 신호(132)의 대역폭 범위 내에 포함된다). 수신된 협대역 RF 신호(132)는 안테나(121)로부터 두 개의 신호 경로들(예시적으로, 신호 경로들(1291, 1299))로 분할되는 신호 경로(1290)로 전파해서 수신된 협대역 RF 신호(132)의 신호 에너지 중 적어도 일 부분은 신호 경로(1291)를 통해 전파하고, 수신된 협대역 RF 신호(132)의 신호 에너지 중 적어도 일 부분은 신호 경로(1299)를 통해 전파한다.
수신된 협대역 RF 신호(132)에 응답하여, 태그(120)는 확산 신호(133)를 생성한다. 확산 신호(133)는 수신된 협대역 RF 신호(132)의 스펙트럼 확산 버전 및 수신된 협대역 RF 신호(132)의 에너지에 의한 디지털 칩(125)의 전력 공급에 응답하여 (디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는) 디지털 칩(125)에 의해 생성된 데이터 신호의 스펙트럼 확산 버전의 조합을 포함한다. 이러한 방식으로, 수신된 협대역 RF 신호(132)에 응답하여 태그(120)에 의해 출력된 신호 구성 요소들의 스펙트럼 확산은 태그(120)에 의해 출력된 스펙트럼 확산 신호를 정확하게 역-확산시키도록 구성되지 않는 임의의 판독기에 의해 검출가능하지 않은 태그(120)를 렌더링하도록 적응된다. 수신된 협대역 RF 신호(132)에 응답하여 태그(120)에 의해 출력된 신호 구성 요소들의 스펙트럼 확산(즉, 수신된 협대역 RF 신호(132) 및 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호의 스펙트럼 확산)는 이하에 추가의 상세로 논의되는 후방 산란 확산 변조기(128)에 의해 수행된다.
수신된 협대역 RF 신호(132)는 디지털 칩(125)에 전력 공급하는 것과 같은 기능들을 제공하고, 판독기(110)를 향해 태그 데이터(127)를 전파하도록 디지털 칩(125)을 트리거링하는 것, 등의 목적들을 위해 신호 경로(1291)를 통해 전파된다. 수신된 협대역 RF 신호(132)는 신호 경로(1291)를 통해 매칭 네트워크(122)에 의해 수신된다. 매칭 네트워크(122)는 전력 전송을 최대화하고 정재파 비를 최소화하도록 구성된다. 매칭 네트워크(122)의 출력은 (신호 경로들(1292, 1293)을 통해) 전압 레귤레이터(123)에 대한 입력 및 (신호 경로들(1292, 1294)을 통해) 복조기(124)에 대한 입력에 결합된다. 전압 레귤레이터(123)는 수신된 협대역 RF 신호(132)의 에너지를 태그(120)의 태그 데이터(127)의 판독기(110)로의 송신을 가능하게 하기 위해 디지털 칩(125)에 전력을 공급하기 위해 사용되는 전압(예시적으로, Vref)으로 변환한다. 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)는 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호로서 디지털 칩(125)으로부터 출력된다. 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호는 신호 경로(1297)를 통해 후방 산란 확산 변조기(128)에 제공된다. 후방 산란 확산 변조기(128)는 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호를 스펙트럼으로 확산시키도록 구성된다. 후방 산란 확산 변조기(128)는 데이터 신호의 단위 주파수당 신호 에너지를 잡음 플로어 아래에 있는 값으로 감소시키기에 충분한 주파수들의 범위에 걸쳐 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호를 스펙트럼으로 확산시키도록 구성되어, 그에 의해 태그(120)의 안테나(121)를 통해 출력되는 확산 신호(133)가 단지 판독기(110)(또는 확산 신호(133)를 정확하게 역-확산시키도록 구성된 임의의 다른 판독기)에 의해 검출가능한 것을 보장한다. 잡음과 다른 신호가 검출 가능할 수 있는 임계치를 나타낼 수 있기 때문에(예를 들면, 잡음 플로어 위에 있는 대역폭 또는 단위 주파수당 연관된 신호 에너지를 갖는 신호는 잡음과 다른 신호로서 검출될 수 있다), 잡음 플로어는 또한 여기에서 잡음 임계치로서 불릴 수 있다는 것이 주의된다. 확산 신호(133)의 부분을 형성하기 위해 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호의 확산은 또한, 비교적 좁은 범위의 주파수들을, 단위 주파수당 신호 에너지(또는 주파수들의 범위가 그와 연관된 대역폭을 갖는 것을 고려하면, 대역폭)를 잡음 플로어 아래에 있는 값으로 감소시키기에 충분한 더 넓은 범위의 주파수들로 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 디지털 신호의 스펙트럼 분포가 되도록 생각될 수 있다. 다시 말해서, 후방 산란 확산 변조기(128)는 (신호가 제 1 범위의 주파수들에 걸쳐 분포되는 제 1 세트의 스펙트럼 속성들을 갖는) 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호를 (신호가 제 1 범위의 주파수들보다 큰 제 2 범위의 주파수들에 걸쳐 분포되고 단위 주파수당 신호 에너지를 잡음 플로어 아래에 있는 값으로 감소시키도록 적응되는, 제 2 세트의 스펙트럼 속성들을 갖는) 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호의 스펙트럼 확산 버전으로 변조 또는 변환하도록 구성되어서, 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호의 스펙트럼 확산 버전의 SNR이 태그(120)에 의해 출력된 스펙트럼 신호(133)를 역-확산시키도록 구성되지 않는 임의의 판독기에 의해 판독 불가능한 확산 신호(133)를 렌더링하기에 충분히 작다. 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호는 태그(120)의 안테나(12)에서 임피던스를 변조하고, 그에 의해 태그(120)가 (이하에 추가의 상세로 논의되는 후방 산란 확산 변조기(128)에 의해 수신된 협대역 RF 신호(132)의 스펙트럼 확산에 기초하여 변경된) 태그(120)의 안테나(121)에서 수신된 협대역 RF 신호(132)의 변경된 버전을 반향 및 방사하게 하는 태그(120)의 안테나(121)에서 임피던스 미스매치에 기여한다.
수신된 협대역 RF 신호(132)는 후방 산란 확산 변조기(128)가 수신된 협대역 RF 신호(132)를 스펙트럼으로 확산시키게 하는 목적들을 위해 신호 경로(1299)를 통해 전파된다. 후방 산란 확산 변조기(128)는 신호 경로(1299)를 통해 안테나(121)로부터 수신된 협대역 RF 신호(132)를 수신한다. 후방 산란 확산 변조기(128)는 단위 주파수당 신호 에너지를 잡음 플로어 아래에 있는 값으로 감소시키기에 충분한 주파수들의 범위에 걸쳐 수신된 협대역 RF 신호(132)를 스펙트럼으로 확산시키도록 구성되어, 그에 의해 태그(120)의 안테나(121)를 통해 출력되는 확산 신호(133)가 단지 판독기(110)(또는 확산 신호(133)를 정확하게 역-확산시키도록 구성된 임의의 다른 판독기)에 의해서만 검출가능하다는 것을 보장한다. 수신된 협대역 RF 신호(132)의 스펙트럼 확산 버전을 형성하기 위한 수신된 협대역 RF 신호(132)의 확산은 또한 비교적 좁은 범위의 주파수들로부터 단위 주파수당 신호 에너지를 잡음 플로어 아래에 있는 값으로 감소시키기에 충분한 더 넓은 범위의 주파수들로의 수신된 협대역 RF 신호(132)의 스펙트럼 분포가 되는 것으로 생각될 수 있다. 다시 말해서, 후방 산란 확산 변조기(128)는 (신호가 제 1 범위의 주파수들에 걸쳐 분포되는 제 1 세트의 스펙트럼 속성들을 갖는) 수신된 협대역 RF 신호(132)를 (신호가 제 1 범위의 주파수들보다 큰 제 2 범위의 주파수들에 걸쳐 분산되고 단위 주파수당 신호 에너지를 잡음 플로어 아래에 있는 값으로 감소시키도록 적응되는 제 2 세트의 스펙트럼 속성들을 갖는) 수신된 협대역 RF 신호(132)의 스펙트럼 확산 버전으로 변조 또는 변환하도록 구성되어서, 수신된 협대역 RF 신호(132)의 스펙트럼 확산 버전의 SNR이 태그(120)에 의해 반향된 스펙트럼 신호(133)를 역-확산시키도록 구성되지 않은 임의의 판독기에 의해 검출 불가능한 확산 신호(133)를 렌더링하기에 충분히 작다. 수신된 협대역 RF 신호(132)는 태그(120)의 안테나(121)에서 임피던스를 변조하고, 그에 의해 태그(120)가 태그(120)의 안테나(121)에서 수신된, 수신된 협대역 RF 신호(132)의 스펙트럼 확산 버전을 반향 및 방사하게 하는 태그(120)의 안테나(121)에서 임피던스 미스매치에 기여한다.
후방 산란 확산 변조기(128)는 태그(120)의 안테나(121)에서 임피던스 미스매치에 기여하도록 수신된 신호들을 변경함으로써 수신된 신호들(예시적으로, 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호 및 협대역 RF 신호(132))을 스펙트럼 확산시킬 수 있다. 상기에 논의되는 바와 같이, 태그(120)의 안테나(121)에서 생성된 임피던스 미스매치가 (1) (신호 경로(1297)를 통해 디지털 칩(125)으로부터 후방 산란 확산 변조기(128)로 제공된) 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호 및 (2) (디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호의 스펙트럼 확산 버전 및 후방 산란 확산 변조기(128)에 의한 수신된 협대역 RF 신호(132)의 스펙트럼 확산 버전을 포함하는) 후방 산란 확산 변조기(128)에 의해 생성된 확산 신호(133) 둘 모두의 함수이다. 안테나(121)(출력)와 디지털 칩(125)(입력) 사이의 전송 함수가 총 임피던스이고 확산 신호 전송 함수와 동등하게 동작한다는 것이 주의된다. 결과로서, 태그(120)의 안테나(121)로부터 출력되는 확산 신호(133)는 또한 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호의 스펙트럼 확산 버전 및 후방 산란 확산 변조기(128)에 의해 수신된 협대역 RF 신호(132)의 스펙트럼 확산 버전을 포함한다. 심지어, 활성 구성 요소들이 존재하지 않더라도, 후방 산란 확산 변조기(128)에 의해 제공된 스펙트럼 확산은 단위 주파수당 신호 에너지를 감소시켜서, 태그(120)가 태그(120)의 안테나(121)로부터 출력되는 확산 신호(133)를 적절하게 역-확산시키도록 구성되지 않은 임의의 판독기에 가시적이지 않는다는 것이 주의된다.
후방 산란 확산 변조기(128)는 여기에 논의되는 후방 산란 확산 변조기(128)의 함수들을 제공하도록 구성된 임의의 RF 회로를 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들면, 후방 산란 확산 변조기(128)는 RF 필터-뱅크, 다상 필터들의 일 세트, 주파수-선택 RF 회로, 등, 뿐만 아니라 그의 다양한 조합들로서 구현될 수 있다. RF 필터 뱅크로서 구현된 후방 산란 확산 변조기의 일 예시적인 실시예가 도 2에 도시된다.
도 2는 도 1의 태그의 후방 산란 확산 변조기의 일 예시적인 실시예를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 태그(120)의 후방 산란 확산 변조기(128)는 RF 필터들(2101 내지 210F)의 뱅크(집합적으로, RF 필터들(210) 또는 RF 필터-뱅크(210))로서 구현될 수 있다. RF 필터들(2101 내지 210F)은 여기에 논의되는 스펙트럼 확산을 제공하도록 구성될 수 있는 구성 요소들(2111-211F)의 각각의 세트들을 포함하는 회로들이다. RF 필터들(210)의 구성 요소들(2111-211F)의 세트들은 하나 이상의 주파수 선택 구성 요소들(예를 들면, 캐패시터들, 인덕터들, 등, 뿐만 아니라 그의 다양한 조합들)을 포함할 수 있다. 도 2의 예시적인 RF 필터들(210)에서, 예를 들면, 주파수 선택 구성 요소들은 인덕터들이다. 더 구체적으로, 도 2의 예시적인 RF 필터들(210) 각각은 제 1 저항기(Ra), 제 2 저항기(RL), 및 인덕터(XL)(jXL의 반응성 인덕턴스를 갖는)를 포함하고, 제 2 저항기(RL) 및 인덕터(XL)는 서로 병렬이고, 제 1 저항기(Ra)는 제 2 저항기(RL) 및 인덕터(XL)의 병렬 조합과 직렬이다. 구성 요소들(주파수 선택 구성 요소들을 포함하는)의 다양한 다른 형태들, 숫자들, 또는 정렬들이 후방 산란 확산 변조기(128)의 RF 필터들을 제공하기 위해 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 필터를 제공하기 위해 사용될 때, 주파수 선택 구성 요소들이 하나의 특정 주파수에서 공진을 제공하도록 일반적으로 설계되지만; 여기서, RF 필터들(210)의 주파수 선택 구성 요소들은 후방 산란 확산 변조기(128)에 의해 수신된 신호들(예를 들면, 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호 및 협대역 RF 신호(132))이 RF 필터들(210)이 공진되지 않을 때 방사된 손실들의 결과로서 다수의 주파수들을 향해 확산되어, 그에 의해 후방 산란 확산 변조기(128)에 의해 제공되는 것으로 기술된 스펙트럼 신호 확산을 생성하도록 설계될 수 있다는 것이 주의된다. RF 필터들(210)의 뱅크에서 구성 요소들(211)의 각각의 임피던스는 서로의 정적 위상 시프트로서 변경될 수 있다. RF 필터들(210)의 뱅크는, 안테나(121)로부터 디지털 칩(125)으로 보여지는 등가 회로가 그의 임피던스에 기초하여 신호들을 반향 또는 흡수할 수 있는 송신선 또는 필터로서 모델링될 수 있다는 사실에 기초할 수 있다는 것이 주의된다. RF 필터들(210)의 뱅크는 RF 필터들(210)의 뱅크의 구성 요소들(211)의 각각의 임피던스가 RF 필터들(210)의 뱅크의 다른 구성 요소들(211)과의 상대적인 위상 시프트를 갖도록 설계된 후에 고정되는 것으로 생각될 수 있다. RF 필터들(210)의 뱅크는 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호의 스펙트럼 확산 버전을 형성하기 위해 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호를 변조한다. RF 필터들(210)의 뱅크는 또한 수신된 협대역 RF 신호(132)의 스펙트럼 확산 버전을 형성하기 위해 수신된 협대역 RF 신호(132)를 변조한다. 따라서, 상기에 논의된 바와 같이, 안테나(121)(출력)와 디지털 칩(125)(입력) 사이의 전송 함수는 전체 임피던스이고, 확산 신호 전송 함수와 동등하게 동작해서, 태그(120)의 안테나(121)로부터 출력되는 확산 신호(133)는 디지털 칩(125)의 태그 데이터(127)를 전달하는 데이터 신호의 스펙트럼 확산 버전 및 수신된 협대역 RF 신호(132)의 스펙트럼 확산 버전의 조합을 포함한다.
도 1로 다시 돌아가서, 후방 산란 확산 변조기(128)를 사용하여 태그(120)에 의해 출력된 총 신호 에너지가 후방 산란 확산 변조기(128)의 부재시 태그(120)에 의해 출력되는 총 신호 에너지와 동일하거나 실질적으로 유사한 동안, 후방 산란 확산 변조기(128)의 확산 팩터는 단위 주파수당 신호 에너지를 상당히 감소시켜서 태그(120)에 의해 출력되는 확산 신호(133)가 잡음 플로어 아래에 있어서, 그에 의해 허가되지 않은 판독기들이 심지어 태그(120)를 검출하는 것을 방지해서, 태그(120)로부터 데이터(예를 들면, 태그 데이터(127))를 훨씬 적게 획득한다는 것이 이해될 것이다. 이러한 방식으로, 후방 산란 확산 변조기(128)는 태그(120)에 의해 반향된 확산 신호(133)를 정확하게 역-확산시키도록 구성되지 않은 임의의 판독기에 의해 검출 불가능한 반향된 신호(133)(및 그와 같은 태그(120))를 렌더링한다.
태그(120)와 반대로, 기존 태그들은 일반적으로, (1) 임피던스 미스매치가 단지 기존 태그의 디지털 칩으로부터의 정보 시퀀스의 함수이고, (2) 기존 태그에 의해 수신된 수신된 협대역 RF 신호가 임의의 확산 없이 반향되어, 일반적인 태그로부터 판독기에 의해 수신된 반향된 RF 신호의 대부분은, 송신된 협대역 RF 신호(131) 및 수신된 협대역 RF 신호(132)와 유사하게, 상대적으로 좁은 범위의 대역폭들에 집중되도록(즉, 반향된 RF 신호는 잡음 플로어 위에 있고, 따라서, 판독기가 기존 태그를 검출하도록 허가되는지의 여부에 관계없이 기존 태그의 범위 내에서 임의의 판독기에 의해 검출 가능하다) 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 판독기(110)는 태그(120)에 의해 출력되는 확산 신호(133)를 수신한다. 판독기(110)는 안테나(111)를 통해 확산 신호(133)를 수신한다. 확산 신호(133)는 단위 주파수당 신호 에너지가 잡음 플로어 아래에 있는 주파수들의 범위에 걸쳐 확산되고, 따라서, 판독기(110)에서 확산 신호(133)의 정확한 역-확산의 부재시, 판독기(110)에 의해 검출되지 않는다.
판독기(110)는 태그(120)에서 후방 산란 확산 변조기(128)에 의해 수행된 신호 확산의 지식에 기초하여 구성되어서, 판독기(110)는 태그(120)로부터 수신된 확산 신호(133)를 역-확산시킬 수 있다. 더 구체적으로, 판독기(110)의 역-확산기(116)는 태그(120)로부터 수신된 확산 신호(133)를 역-확산시키도록 구성되어 그에 의해 도 1에 도시된 역-확산 신호(134)를 형성한다. 역-확산기(116)는 태그(120)의 후방 산란 확산 변조기(128)에 의해 수행된 스펙트럼 확산의 지식에 기초하여(예를 들면, 태그(120)에 의해 사용된 확산 시퀀스의 지식에 기초하여) 역-확산 신호(134)를 형성하기 위해 확산 신호(133)의 역-확산을 수행하도록 구성된다. 예를 들면, 역-확산기(116)는 레이크-수신기(rake-receiver), 등화기, 등일 수 있다. 따라서, 역-확산 신호(134)는 송신된 협대역 RF 신호(131) 및 수신된 협대역 RF 신호(132)의 것과 유사한 협대역 RF 신호일 수 있다(예를 들면, 판독기(110)에서 수신된 확산 신호(133)의 신호 에너지는 송신된 협대역 RF 신호(131) 및 수신된 협대역 RF 신호(132)의 상대적으로 좁은 범위의 주파수들로 리턴된다).
판독기(110)는 역-확산 신호(134)의 정보 시퀀스를 추정하도록 또한 구성될 수 있다(예를 들면, 확산 신호(133)의 부분으로서 태그(120)에 의해 제공된 태그 데이터(127)를 복구하기 위해). 판독기(110)는 전력 요건들 또는 회로 복잡성에 의해 제한되는 것으로 예상되지 않고, 따라서, 판독기(110)는 역-확산 신호(134)의 정보 시퀀스를 결정하도록(예를 들면, 태그(120)에 의해 제공된 태그 데이터(127)를 확산 신호(133)의 부분으로서 복구하도록) 구성된 비-가간섭성 복조기를 포함할 수 있다. 판독기는 임의의 다른 적절한 방식으로 역-확산 신호(134)의 정보 시퀀스를 결정할 수 있다.
이러한 방식으로, 판독기(110) 및 태그(120)는 단지 판독기(110)(또는 확산 신호(133)를 역-확산시키도록 유사하게 구성된 판독기(들))만이 태그(120)의 존재를 검출할 수 있고, 따라서, 단지 판독기(110)(또는, 또한, 확산 신호(133)를 역-확산시키도록 유사하게 구성된 판독기(들))만이 태그(120)로부터 데이터를 판독할 수 있다는 것을 보장하도록 구성된다. 즉, 태그(120)의 주파수 범위에서 방송하고 있는 판독기는 판독기가 태그(120)에 의해 수행된 스펙트럼 확산에 기초하여 태그(120)로부터 수신된 확산 신호(133)를 정확하게 역-확산시키도록 구성되지 않으면 태그(120)를 검출할 수 없을 것이다(다시 말해서, 판독기가 태그(120)의 후방 산란 확산 변조기(128)에 의해 스펙트럼 확산의 지식에 기초하여 구성되지 않은 경우, 판독기에서 관찰된 SNR 레벨들은 잡음 플로어, 또는 심지어 태그(120)의 존재를 검출할 필요가 있는 임계치 아래에 있을 것이다). 따라서, 악의적인 판독기(들)는 태그(120)의 존재를 검출할 수 없을 것이고, 그에 의해 임의의 악의적인 판독기들에게 비가시적인 태그(120)를 렌더링한다.
일 특정한 형태의 수동 태그에 대해 보안을 제공하기 위한 실시예들(즉, 태그(120)가 동작을 위해 전압 미스매치를 사용하는 수동 태그인 실시예들)에 관하여 주로 도시 및 기술되었지만, 보안을 제공하기 위한 다양한 실시예들이 다른 방식들로 동작하도록 구성된 수동 태그들(예를 들면, 안테나 코일들에 기초한 수동 태그들)에 대한 보안을 제공하도록 적응될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 수동 태그는 임피던스 코일들의 하나보다 많은 세트를 포함할 수 있고, 임피던스 코일들의 설계는 수동 태그의 안테나로부터 방사되는 확산 신호를 형성하기 위해 수신된 협대역 RF 신호를 확산시키는 방식으로 임피던스 미스매치를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
일 특정한 형태의 태그에 대해 보안을 제공하기 위한 실시예들(즉, 태그(120)가 수동 태그인 실시예들)에 관하여 주로 도시 및 기술되었지만, 보안을 제공하기 위한 다양한 실시예들은 다른 형태들의 태그들(예를 들면, 반-수동 태그들, 능동 태그들, 등)에 대해 보안을 제공하도록 적응될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
적어도 몇몇 실시예들에서, 보안은 능동 태그에 대해 제공될 수 있다. 일반적으로, 능동 태그는 능동 태그가 변조된 시퀀스를 동기화하게 하는 전원(예를 들면, 소형 배터리)을 포함한다. 적어도 몇몇 실시예들에서, 능동 태그의 변조된 시퀀스는 후방 산란 확산 변조기를 통해 능동 태그에 의해 반향되는 임피던스 미스매치를 생성하도록 프로그래밍되고 사용될 수 있다. 변조된 시퀀스는 하드-코딩되거나, 초저 복잡성을 갖는 M-시퀀스 생성 다항식들에 기초하여 확산 시퀀스로서 프로그램밍되거나, 또는 임의의 다른 적절한 방식으로 제공될 수 있다. 안테나가 임의의 신호를 방사하지 않고, 따라서, (전력 소비에서 바람직하지 않은 증가를 초래하는) 임의의 증폭기를 포함할 필요가 없는 것이 이해될 것이다.
태그의 동작 모드에 관계없이 보안을 제공하기 위한 실시예들에 관하여 주로 도시 및 기술되었지만(예를 들면, 근접장 동작 대 원방 동작), 보안을 제공하기 위한 실시예들은 임의의 적절한 태그 동작 모드들과 함께 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 보안을 제공하기 위한 실시예들은 근접장 태그들(예를 들면, 자기 유도 원리들에 기초한 것들), 원방 태그들(예를 들면, 전자기(EM)파 캡처에 기초한 것들), 등, 뿐만 아니라 그의 다양한 조합들과 함께 이용될 수 있다.
판독기(110)가 단일 안테나(111)를 포함하고(송신된 협대역 RF 신호(131)는 안테나(111)를 통해 송신되고 확산 신호(133)는 안테나(111)를 통해 수신됨) 태그(120)는 단일 안테나(112)를 포함하는(수신된 협대역 RF 신호(132)는 안테나(112)를 통해 수신되고 확산 신호(133)는 안테나(112)를 통해 송신됨) 실시예들에 관하여 주로 도시 및 기술되지만, 적어도 몇몇 실시예들에서, 판독기(110)는 다수의 안테나들을 포함할 수 있고 태그(120)는 다수의 안테나들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 적어도 몇몇 이러한 실시예들에서, 판독기(110)는 판독기 송신 안테나를 통해 송신된 협대역 RF 신호(131)를 송신할 수 있고, 태그(120)는 태그 수신 안테나를 통해 수신된 협대역 RF 신호(132)를 수신할 수 있고, 태그(120)는 태그 송신 안테나를 통해 확산 신호(133)를 출력할 수 있고, 판독기(110)는 판독기 수신 안테나를 통해 확산 신호(133)를 수신할 수 있다.
도 3은 판독기와 태그 사이의 안전한 무선 주파수 통신을 위한 방법의 일 실시예를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 방법(300)의 단계들의 일 부분은 판독기에 의해 수행되고, 방법(300)의 단계들 중 일 부분은 태그에 의해 수행된다. 단계(301)에서, 방법(300)이 시작된다. 단계(310)에서, 판독기는 협대역 RF 신호를 생성한다. 단계(320)에서, 판독기는 협대역 RF 신호를 송신한다. 단계(330)에서, 태그는 협대역 RF 신호를 수신한다. 단계(340)에서, 태그는 확산 신호를 생성하기 위해 협대역 RF 신호 및 협대역 RF 신호에 응답하여 생성된 데이터 신호를 스펙트럼으로 확산시킨다. 단계(350)에서, 태그는 확산 신호를 송신한다. 단계(360)에서, 판독기는 확산 신호를 수신한다. 단계(370)에서, 판독기는 확산 신호를 역-확산시킨다. 단계(399)에서, 방법(300)이 종료된다.
단거리 RF 통신을 보호하기 위한 능력의 실시예들이 (1) 태그에 대한 정확한 판독기 없이 태그를 검출 및 문의하기 매우 어렵다는 것이 예상되고(예를 들면, 사용될 수 있는 RF 신호 변조의 극도로 큰 수의 잠재적인 조합들이 제공됨) (2) 보안이 상대적으로 짧은 거리의 무선 주파수 통신들에 대해 제공되는 것을 고려하면, 태그를 검출하도록 시도하기 위해 사용되는 임의의 장기간 도청에 대해 불가능하거나 실행할 수 없다고 예상되는 점에서 중대한 보안 및 프라이버시를 제공한다는 것이 주의된다. 이러한 암호화 기술들이 태그로부터 신호들의 암호화를 가능하게 할 수 있는 동안, 이러한 암호화 기술들은 태그를 허가되지 않은 판독기들에 대해 비가시적으로 만들지 않기 때문에(오히려, 최소한, 태그들은 검출될 수 있고 가능하게는 추적될 수 있고, 따라서 정보는 손상될 수 있다), 키-기반 또는 비밀-기반 암호화 기술들에 기초하는(예를 들면, 디지털 서명 트랜스폰더들(DSTs) 또는 다른 유사한 기술들의 사용) 보안을 통해 개선들을 제공한다는 것이 주의된다. 보안 능력들의 실시예들이 제로-비용 또는 제로에 근접한 비용 방식으로 중대한 보안 및 프라이버시를 제공할 수 있다는 것이 주의된다. 보안 능력의 실시예들이, 허가되지 않은 판독기들이 태그들을 검출하거나 그에 액세스하기를 시도할 때, 태그들이 데이터를 웨이크-업 및 송신하는 것을 방지함으로써 임의의 형태들의 태그들(예를 들면, 반-수동 태그들, 능동 태그들, 등)에 에너지 절약을 또한 제공할 수 있다는 것이 주의된다.
단거리 RF 통신(예를 들면, 판독기와 태그 사이의 통신)의 특정 형태들에 대해 개선된 보안을 제공하는 것에 관하여 여기에 주로 도시되고 기술되었지만, 여기에 도시 및 기술된 다양한 실시예들은 단거리 RF 통신들의 다른 형태들에 대해 개선된 제어를 제공하기 위해 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 여기에 도시 및 기술된 다양한 실시예들은 사용자 디바이스들 사에 비접촉식 거래들, 머신-대-머신(M2M) 통신에 기초하여 디바이스들간 RF-기반 데이터 교환들, 등, 뿐만 아니라 그의 다양한 조합들에 대해 개선된 보안을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
RFID 판독기와 RFID 태그 사이의 단거리 RF 통신들을 보호하는 환경 내에서 주로 도시되고 기술되었지만, 여기에 도시 및 기술된 다양한 실시예들은 다양한 다른 형태들의 디바이스들 사이의 단거리 RF 통신들을 보호하기 위해 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 여기에 도시 및 기술된 다양한 실시예들은 다른 형태들의 무선 트랜시버들과 무선 트랜스폰더들 사이의 단거리 RF 통신들을 보호하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 여기에 도시 및 기술된 다양한 실시예들은, 스마트폰들 사이의 비접촉식 데이터 송신들, 통신 디바이스들 사이의 데이터 교환들, 더 복잡한 통신들의 간략화된 셋업, 등, 뿐만 아니라 그의 다양한 조합들에 대해서와 같이 NFC 표준들에 기초하여 동작하는 디바이스들 사이의 단거리 RF 통신들을 보호하기 위해 사용될 수 있다. (타깃 디바이스들의 존재를 이러한 타깃 디바이스들의 존재를 검출하기 위해 허가되지 않은 디바이스들로부터 숨기는 것을 포함하여) 무선 통신들을 보호하기 위한 다양한 다른 애플리케이션들이 생각된다.
단거리 RF 통신을 보호하는 것에 관해 주로 도시 및 기술되었지만, 여기에 도시 및 기술된 다양한 실시예들은 또한 RF 간섭 및 잡음의 존재시 견고한 신호 검출을 제공하기 위해, RF 간섭 및 잡음의 존재시 강화된 RF 범위(예를 들면, RFID 범위)를 제공하기 위해, 등, 뿐만 아니라 그의 다양한 조합들을 제공하기 위해 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 후방 산란 변조를 통해 신호를 확산시키고 레이크 수신기를 사용하여 신호를 역-확산시키는 것의 조합은 RF 간섭 및 잡음의 존재시 하나 이상의 이러한 이익들을 제공할 수 있다.
도 4는 여기에 기술된 기능들을 수행할 때 사용에 적합한 컴퓨터의 고레벨 블록도를 도시한다.
컴퓨터(400)는 프로세서(402)(예를 들면, 중앙 처리 장치(CPU) 및/또는 다른 적절한 프로세서(들)) 및 메모리(404)(예를 들면, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 등)를 포함한다.
컴퓨터(400)는 또한 협력 모듈/프로세스(405)를 포함할 수 있다. 협력 프로세서(405)는 여기서 논의되는 기능들을 수행하기 위해 메모리(404)로 로딩되고 프로세서(402)에 의해 실행될 수 있고, 따라서, (연관된 데이터 구조들을 포함하는) 협력 프로세스(405)는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체, 예를 들면, RAM 메모리, 자기 또는 광 드라이브 또는 디스켓, 등에 저장될 수 있다.
컴퓨터(400)는 하나 이상의 입력/출력 디바이스들(406)(예를 들면, 사용자 입력 디바이스(예컨대 키보드, 키패드, 마우스, 등), 사용자 출력 디바이스(예컨대 디스플레이, 스피커, 등), 입력 포트, 출력 포트, 수신기, 송신기, 하나 이상의 저장 디바이스들(예를 들면, 테이프 드라이브, 플로피 드라이브, 하드 디스크 드라이브, 컴팩트 디스크 드라이브, 등), 등, 뿐만 아니라 그의 다양한 조합들)을 또한 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 컴퓨터(400)가 여기에 기술된 기능 요소들 및/또는 여기에 기술된 기능 요소들의 부분들을 실행하기에 적절한 일반적인 아키텍처 및 기능을 제공하는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 컴퓨터(400)는 하나 이상의 판독기(110) 또는 판독기(110)의 일 부분, 태그(120), 또는 태그(120)의 일 부분(예를 들면, 디지털 칩(127)), 등을 구현하기에 적절한 일반 아키텍처 및 기능을 나타낼 수 있다.
여기에 도시되고 기술된 기능들이 (특수 목적을 수행하기 위해 (예를 들면, 하나 이상의 프로세서들에 의한 실행을 통해) 범용 컴퓨터상에 실행하기 위해, 하나 이상의 프로세서들에 대해 소프트웨어의 구현을 통해) 소프트웨어에서 구현될 수 있고, 및/또는 하드웨어(예를 들면, 범용 컴퓨터를 사용하여, 하나 이상의 주문형 집적 회로들(ASICs), 및/또는 임의의 다른 하드웨어 균등물들)에서 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
소프트웨어 방법들로서 여기에 논의된 단계들 중 일부가 예를 들면, 다양한 방법 단계들을 수행하기 위해 프로세서와 협력하는 회로로서 하드웨어 내에서 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 여기에 기술된 기능들/요소들의 부분들은 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있고, 컴퓨터에 의해 처리될 때, 컴퓨터 명령들은 여기에 기술된 방법들 및/또는 기술들이 호출되거나 그렇지 않으면 제공되도록 컴퓨터의 동작을 적응시킨다. 기술된 방법들을 호출하기 위한 명령들은 고정되거나 제거 가능한 매체에 저장되고, 방송으로 데이터 스트림 또는 다른 신호를 지닌 매체를 통해 송신되고, 및/또는 명령들에 따라 동작하는 컴퓨팅 디바이스 내 메모리 내에 저장될 수 있다.
여기에 사용되는 용어 "또는"이 달리 나타내지 않으면(예를 들면, "그렇지 않으면" 또는 "또는 대안적으로"의 사용) 비배타적인 "또는"을 말하는 것이 이해될 것이다.
다양한 실시예들의 양태들이 청구항들에 명시된다. 다양한 실시예들의 이들 및 다른 양태들은 다음의 넘버링된 조항들에 명시된다:
1. 장치에 있어서,
제 1 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 신호 에너지를 갖는 신호를 수신하도록 구성된 안테나; 및
안테나에 통신 가능하게 연결된 후방 산란 확산 변조기로서, 후방 산란 확산 변조기는 수신된 신호의 신호 에너지가 상기 제 1 범위의 주파수들보다 큰 제 2 범위의 주파수들에 걸쳐 확산되는 확산 신호를 형성하기 위해 수신된 신호를 확산시키도록 구성되고, 제 2 범위의 주파수들은 확산 신호에 대해 잡음 임계치보다 적은 단위 주파수당 평균 신호 에너지를 제공하도록 구성되는, 상기 후방 산란 확산 변조기를 포함한다.
2. 제 1 조항에 있어서,
후방 산란 확산 변조기는 안테나를 통한 송신을 위한 안테나를 향해 확산 신호를 반향시키도록 구성된다.
3. 제 1 조항에 있어서,
후방 산란 확산 변조기는 제 2 안테나를 통한 송신을 위해 제 2 안테나를 향해 확산 신호를 지향시키도록 구성된다.
4. 제 1 조항에 있어서,
장치와 연관된 데이터를 저장하도록 구성된 칩을 추가로 포함한다.
5. 제 4 조항에 있어서,
장치와 연관된 데이터는 장치의 아이덴티티 또는 장치의 상태 중 적어도 하나를 포함한다.
6. 제 4 조항에 있어서,
칩에 전력을 공급하도록 구성된 전원을 추가로 포함한다.
7. 제 4 조항에 있어서,
칩에 전력을 공급하기 위해 수신된 신호의 신호 에너지의 적어도 일 부분을 전압으로 변환하도록 구성된 전압 레귤레이터를 추가로 포함한다.
8. 제 4 조항에 있어서,
칩은, 후방 산란 확산 변조기를 향해, 칩에 의해 저장된 데이터를 전달하는 데이터 신호를 전파하도록 구성된다.
9. 제 8 조항에 있어서,
데이터 신호는 제 2 신호 에너지를 포함하고, 후방 산란 확산 변조기는:
데이터 신호의 제 2 신호 에너지가 확산된 데이터 신호에 대해 잡음 임계치보다 적은 단위 주파수당 평균 신호 에너지를 제공하도록 구성된 주파수들의 범위에 걸쳐 확산되는 확산된 데이터 신호를 형성하도록 데이터 신호를 스펙트럼으로 확산시키도록 구성된다.
10. 제 1 조항에 있어서,
후방 산란 확산 변조기는 안테나에서 임피던스 미스매치에 기여하는 방식으로 수신된 신호를 변경함으로써 확산 신호를 형성하기 위해 수신된 신호를 확산시키도록 구성된다.
11. 제 1 조항에 있어서,
후방 산란 확산 변조기는 RF 필터 뱅크, 다상 필터들의 일 세트, 또는 주파수 선택 RF 회로를 포함함다.
12. 제 1 조항에 있어서,
후방 산란 확산 변조기는 RF 필터들의 일 세트를 포함하는 RF 필터 뱅크를 포함하고, RF 필터들의 각각은 적어도 하나의 주파수 선택 구성 요소를 포함하고, RF 필터 뱅크의 주파수 선택 구성 요소들은 RF 필터들이 공진하지 않을 때 방사되는 손실들에 기초하여 제 2 범위의 주파수들쪽으로 수신된 신호를 확산시키도록 구성된다.
13. 제 1 조항에 있어서,
장치는 수동 태그, 능동 태그, 근접장 태그, 원방 태그, 또는 RF 트랜스폰더이다.
14. 방법에 있어서,
안테나를 통해, 제 1 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 신호 에너지를 갖는 신호를 수신하는 단계; 및
수신된 신호의 신호 에너지가 제 1 범위의 주파수들보다 큰 제 2 범위의 주파수들에 걸쳐 확산되는 확산 신호를 형성하기 위해 안테나에 통신 가능하게 연결된 후방 산란 확산 변조기를 사용하여 수신된 신호를 확산시키는 단계로서, 제 2 범위의 주파수들은 확산 신호에 대해 잡음 임계치보다 적은 단위 주파수당 평균 신호 에너지를 제공하도록 구성되는, 상기 수신된 신호를 확산시키는 단계를 포함한다.
15. 장치에 있어서,
제 1 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 제 1 신호 에너지를 갖는 제 1 신호를 송신하도록 구성된 신호원; 및
역-확산기로서:
제 1 범위의 주파수들보다 큰 제 2 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 제 2 신호 에너지를 갖는 제 2 신호를 수신하고, 제 2 범위의 주파수들은 제 2 신호에 대해 잡음 임계치보다 적은 단위 주파수당 평균 신호 에너지를 제공하도록 구성되고, 제 2 신호는 제 1 신호의 확산 버전을 포함하고;
제 1 범위의 주파수들 내 제 2 신호의 제 2 신호 에너지를 집중시키기 위한 방식으로 제 2 신호를 역-확산시켜서 그에 의해 제 1 신호를 복구하도록 구성되는, 상기 역-확산기를 포함한다.
16. 제 15 조항에 있어서,
제 2 신호는 데이터 신호의 확산 버전을 추가로 포함하고, 데이터 신호의 확산 버전의 신호 에너지는 제 2 범위의 주파수들에 걸쳐 확산되고, 역-확산기는 데이터 신호의 확산 버전을 역-확산시키도록 구성된다.
17. 제 15 조항에 있어서,
역-확산기는 레이크 수신기 또는 등화기를 포함한다.
18. 제 15 조항에 있어서,
신호원 및 역-확산기에 통신 가능하게 연결되는 안테나를 추가로 포함한다.
19. 제 15 조항에 있어서,
장치는 판독기 또는 RF 트랜시버이다.
20. 방법에 있어서,
제 1 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 제 1 신호 에너지를 갖는 제 1 신호를 송신하는 단계;
제 1 범위의 주파수들보다 큰 제 2 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 제 2 신호 에너지를 갖는 제 2 신호를 수신하는 단계로서, 제 2 범위의 주파수들은 제 2 신호에 대해 잡음 임계치보다 적은 단위 주파수당 신호 에너지를 제공하도록 구성되고, 제 2 신호는 제 1 신호의 확산 버전을 포함하는, 상기 제 2 신호를 수신하는 단계; 및
제 1 범위의 주파수들 내에 제 2 신호의 제 2 신호 에너지를 집중시키기 위한 방식으로 제 2 신호를 역-확산시켜서 그에 의해 제 1 신호를 복구하는 단계를 포함한다.
여기에 제시된 교시들을 통합하는 다양한 실시예들이 여기에 상세히 도시 및 기술되었지만, 당업자는 이들 교시들을 여전히 통합하는 많은 다른 변경된 실시예들을 쉽게 생각할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
110 : 판독기 112, 121 : 안테나
114 : 신호원 116 : 역-확산기
120 : 태그 122 : 매칭 네트워크
123 : 전압 레귤레이터 124 : 복조기
125 : 디지털 칩 126 : 메모리
128 : 후방 산란 확산 변조기

Claims (10)

  1. 장치에 있어서,
    제 1 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 신호 에너지를 갖는 신호를 수신하도록 구성된 안테나; 및
    상기 안테나에 통신 가능하게 연결된 후방 산란 확산 변조기로서, 상기 후방 산란 확산 변조기는 상기 수신된 신호의 신호 에너지가 상기 제 1 범위의 주파수들보다 큰 제 2 범위의 주파수들에 걸쳐 확산되는 확산 신호를 형성하기 위해 상기 수신된 신호를 확산시키도록 구성되고, 상기 제 2 범위의 주파수들은 상기 확산 신호에 대해 잡음 임계치보다 적은 단위 주파수당 평균 신호 에너지를 제공하도록 구성되는, 상기 후방 산란 확산 변조기를 포함하는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 후방 산란 확산 변조기는 안테나를 통한 송신을 위해 안테나를 향해 상기 확산 신호를 반향시키거나 제 2 안테나를 통한 송신을 위해 상기 제 2 안테나를 향해 상기 확산 신호를 지향시키도록 구성되는, 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치와 연관된 데이터를 저장하도록 구성된 칩을 추가로 포함하는, 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 칩에 전력을 공급하도록 구성된 전원; 및
    상기 칩에 전력을 공급하기 위해 상기 수신된 신호의 상기 신호 에너지의 적어도 일 부분을 전압으로 변환하도록 구성된 전압 레귤레이터를 추가로 포함하는, 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 칩은 상기 후방 산란 확산 변조기를 향해 상기 칩에 저장된 데이터를 전달하는 데이터 신호를 전파시키도록 구성되는, 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 데이터 신호는 제 2 신호 에너지를 포함하고,
    상기 후방 산란 확산 변조기는:
    확산 데이터 신호를 형성하기 위해 상기 데이터 신호를 스펙트럼으로 확산시키도록 구성되고, 상기 데이터 신호의 상기 제 2 신호 에너지는 상기 확산 데이터 신호에 대해 상기 잡음 임계치보다 적은 단위 주파수당 평균 신호 에너지를 제공하도록 구성된 주파수들의 범위에 걸쳐 확산되는, 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 후방 산란 확산 변조기는 상기 안테나에서 임피던스 미스매치에 기여하는 방식으로 상기 수신된 신호를 변경함으로써 상기 확산 신호를 형성하기 위해 상기 수신된 신호를 확산시키도록 구성되는, 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 후방 산란 확산 변조기는 RF 필터들의 일 세트를 포함하는 RF 필터 뱅크를 포함하고, 상기 RF 필터들의 각각은 적어도 하나의 주파수 선택 구성 요소를 포함하고, 상기 RF 필터 뱅크의 상기 주파수 선택 구성 요소들은 상기 RF 필터들이 공진하지 않을 때 방사된 손실들에 기초하여 상기 제 2 범위의 주파수들을 향해 상기 수신된 신호를 확산시키도록 구성되는, 장치.
  9. 방법에 있어서,
    안테나를 통해, 제 1 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 신호 에너지를 갖는 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 신호의 상기 신호 에너지가 상기 제 1 범위의 주파수들보다 큰 제 2 범위의 주파수들에 걸쳐 확산되는 확산 신호를 형성하기 위해 상기 안테나에 통신 가능하게 연결되는 후방 산란 확산 변조기를 사용하여 상기 수신된 신호를 확산시키는 단계로서, 상기 제 2 범위의 주파수들은 상기 확산 신호에 대해 잡음 임계치보다 적은 단위 주파수당 평균 신호 에너지를 제공하도록 구성되는, 상기 수신된 신호를 확산시키는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 장치에 있어서,
    제 1 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 제 1 신호 에너지를 갖는 제 1 신호를 송신하도록 구성된 신호원; 및
    역-확산기로서:
    상기 제 1 범위의 주파수들보다 큰 제 2 범위의 주파수들에 걸쳐 확산된 제 2 신호 에너지를 갖는 제 2 신호로서, 상기 제 2 범위의 주파수들은 상기 제 2 신호에 대해 잡음 임계치보다 적은 단위 주파수당 평균 신호 에너지를 제공하도록 구성되고, 상기 제 2 신호는 상기 제 1 신호의 확산 버전을 포함하는, 상기 제 2 신호를 수신하고,
    상기 제 1 범위의 주파수들 내에 상기 제 2 신호의 상기 제 2 신호 에너지를 집중시키는 방식으로 상기 제 2 신호를 역-확산시켜서 그에 의해 상기 제 1 신호를 복구하도록 구성되는, 상기 역-확산기를 포함하는, 장치.
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