MÉTODO Y APARATO PARA ENCRIPTACION DE COMUNICACIÓN INALÁMBRICA
Campo de la Invención La presente invención se refiere de manera general a sistemas de comunicación inalámbrica, y más específicamente a la encriptación de comunicaciones por aire en un sistema de comunicación inalámbrica.
Antecedentes de la Invención En un sistema de comunicación inalámbrico típico, se distribuye una clave de sesión entre los aparatos de comunicación de transmisión y recepción, cuando se establece una sesión de comunicación. Posteriormente es utilizada la clave de sesión por la comunicación de transmisión para llevar a cabo la encriptación de Capa 2 o Capa 3 en los datos transmitidos por aire. No se lleva a cabo una encriptación de capa física, esto es, la Capa 1, ya que no existe encriptación de la forma de onda modulada. Además, normalmente se encriptan únicamente los datos del usuario y no los símbolos piloto y los símbolos de sincronización, en donde los símbolos deben utilizarse como una referencia para sincronización de temporizaci?n y recuperación de desvanecimiento. El desempeño de la encriptación de Capa 2 o Capa 3
deja los datos vulnerables para des-encriptación a través de un aparato de comunicación de intercepción, el cual ya sea intercepta la clave de sesión o desencripta los datos mediante la aplicación de fuerza bruta. Por con siguiente, existe la necesidad de un método y aparato que haga más segura una interfase de aire contra desencriptacion, por parte de un interceptor no deseado de una comunicación en un sistema de comunicación inalámbrica.
Breve Descripción de las Figuras La figura 1, es un diagrama de bloque de un sistema de comunicación inalámbrica de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La figura 2, es un diagrama de bloque de una arquitectura del sistema de comunicación de la figura 1 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La figura 3, es un diagrama de flujo de lógica que ilustra una operación del aparato de comunicación de transmisión de la figura 2, de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La figura 4, es una ilustración gráfica de una operación del ajustador de amplitud y fase del aparato de comunicación de transmisión de la figura 2, de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La figura 5, es un diagrama de flujo de lógica que
ilustra una operación del aparato de comunicación de recepción de la figura 2 , de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La figura 6, es un diagrama de bloque de una unidad de procesamiento de señal de un aparato de comunicación de transmisión de acuerdo con otra modalidad de la presente invención . La figura 1 , es un diagrama de bloque de una ranura de tiempo de ejemplo acuerdo con otra modalidad de la presente invención. La figura 8, es un diagrama de bloque de una unidad de procesamiento de señal de un aparato de comunicación de recepción de acuerdo con otra modalidad de la presente invención .
Descripción Detallada del Invento Para atender la necesidad de un método y aparato que haga más segura una Inferíase de aire contra desencriptaci?n por parte de un interceptor no deseado de un sistema de comunicación inalámbrica, se proporciona un aparato de comunicación que encripta símbolos en una capa física con el objeto de mejorar la encriptación de los datos transmitidos a través de un enlace inalámbrico. Un mapeador de símbolos del aparato de comunicación, recibe una corriente de bits que comprende bits múltiples y mapea
los bips múltiples para símbolos múltiples. Un ajustador de amplitud y fase del aparato de comunicación, recibe los símbolos múltiples y encripta los símbolos aplicando al menos un desplazamiento de fase y un ajuste de amplitud a cada símbolo de los símbolos múltiples, para producir símbolos encriptados múltiples para transmisión a través de un enlace inalámbrico. En otra modalidad de la presente invención, se proporciona un aparato de comunicación que permite desencriptar los símbolos encriptados, aplicando al menos ya sea un desplazamiento de fase o un ajuste de amplitud a cada símbolo encriptado que corresponda a un desplazamiento de fase o a un ajuste de amplitud aplicado al símbolo a través de un aparato de comunicación de transmisión . Generalmente, una modalidad de la presente invención comprende un método para encriptar una transmisión inalámbrica. El método incluye recibir símbolos múltiples, aplicar al menos ya sea un desplazamiento de fase o un ajuste de amplitud a cada símbolo de los símbolos múltiples, para producir símbolos ajustados múltiples, y transmitir la pluralidad de símbolos ajustados a través de un enlace inalámbrico. Otra modalidad de la presente invención, comprende un método para recibir una transmisión inalámbrica encriptada. El método incluye recibir símbolos encriptados múltiples a
través de un enlace inalámbrico, en donde cada símbolo de los símbolos encriptados múltiples ha sido encriptado mediante la aplicación al símbolo de al menos ya sea un desplazamiento de fase o un ajuste de amplitud, y aplicar al menos un desplazamiento de fase y un ajuste de amplitud a cada símbolo encriptado de la pluralidad de símbolos encriptados para producir símbolos desencriptados múltiples . Aún otra modalidad de la presente invención, comprende un aparato de comunicación que incluye un mapeador de símbolos que recibe una corriente de bits que comprende múltiples bits y que mapea los bits múltiples a símbolos múltiples. El aparato de comunicación incluye además un ajustador de amplitud y fase que recibe los símbolos múltiples del mapeador de símbolos, y aplica al menos ya sea un desplazamiento de fase o un ajuste de amplitud a cada símbolo de los símbolos múltiples, para producir símbolos ajustados múltiples para transmisión a través de un enlace inalámbrico. Aun otra modalidad de la presente invención, comprende un aparato de comunicación que incluye un ajustador de amplitud y fase que recibe símbolos encriptados múltiples que han sido transmitidos a través de un enlace inalámbrico, en donde cada símbolo de los símbolos encriptados múltiples ha sido encriptado mediante la
aplicación de al menos ya sea un desplazamiento de fase o un ajuste de amplitud al símbolo, y aplicar menos ya sea un desplazamiento de fase o un ajuste de amplitud a cada símbolo encriptado de los símbolos encriptados múltiples, para producir símbolos desencriptados múltiples. El aparato de comunicación incluye además un mapeador de símbolos inversos que recibe los símbolos desencriptados múltiples y mapea cada símbolo desencriptado de los símbolos desencriptados múltiples, hasta un punto en una constelación para producir una corriente de bits. La presente invención, podrá ser descrita de manera más completa con referencia a las figuras de la 1 a la 8. La figura 1 es un diagrama de bloque de un sistema de comunicación inalámbrico 100 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El sistema de comunicación 100 incluye una estación de transcripción base (BTS) 102, que tiene la capacidad de encajar en comunicaciones inalámbricas con una estación móvil (MS) 110, tal como un teléfono celular, un radioteléfono o un módem de datos inalámbricos, a través de una interfase de aire 104. La interfase 104 incluye un enlace directo 108 que comprende canales de tráfico, pilotos, localización y señalización. La interfase de aire 104 incluye además un enlace inverso 106 que comprende canales de tráfico, acceso y señalización.
La figura 2, es un diagrama de bloque de una arquitectura 200 del sistema de comunicación 100. En un lado de transmisión del sistema de comunicación 100, un aparato de comunicación de transmisión 202, tal como una BTS 102, recibe una corriente de bits, convierte la corriente de bits a una corriente de símbolos correspondientes, proporciona encriptación en una capa física, encriptando la corriente de símbolos para producir una corriente de símbolos encriptados, y transmite la corriente de símbolos encriptados a través de una interfase de aire, tal como la interfase de aire 104. En un lado de recepción del sistema de comunicación 100, un aparato de comunicación recepción 250, tal como la MS 110, recibe la corriente de símbolos encriptados transmitidos y proporciona desencriptación en una capa física, desencriptando los símbolos recibidos para recuperar los bits de la corriente de bits transmitidos que corresponden a cada símbolo de datos. Sin embargo, los expertos en la técnica podrán apreciar que la BTS 102 y la MS 110 tienen la capacidad cada una de operar ya sea como un aparato de comunicación de transmisión o un aparato de comunicación de recepción, con respecto a las modalidades de la presente invención . Cada aparato de comunicación de transmisión 202 y el aparato de comunicación de recepción 250, incluyen una
unidad de procesamiento de señal respectiva 204, 207, tal como uno o más microprocesadores, microcontroladores, procesadores de señal digital (DPSs) , combinaciones de los mismos u otros aparatos conocidos para los expertos en la técnica. Tal como lo podrán apreciar los expertos en la técnica, se pueden implementar varias funciones de las unidades de procesamiento de señal 204, 270, en forma alternativa en circuitos de hardware, tal como una formación de lógica programable (PLA) o un circuito integrado especifico de la aplicación (ASIC) . La unidad de procesamiento de señal 204 incluye un codificador de Corrección de Error Directo (FEC) 206, un mapeador de símbolo 208 acoplado al codificador, un ajustador de amplitud y fase 210 acoplado al mapeador de símbolos, y un generador de palabra de código 212 acoplado al ajustador de amplitud y fase. La unidad de procesamiento de señal 270 incluye un ajustador de amplitud y fase 272, una función de interpolación piloto de 274 y un generador de palabra de código 280, los cuales están acoplados cada uno al ajustador de amplitud y fase, un mapeador de símbolos inversos 276 acoplado a la función de interpolación piloto, y un descodificador FEC 278 acoplado al mapeador de símbolos inversos. Cada aparato de comunicación de transmisión 202 y aparato de comunicación de recepción 250, incluye además al
menos un aparato de memoria respectivo 230, 290 asociado con la unidad de procesamiento de señal respectiva tal como la memoria de acceso aleatorio (RAM) , memoria de acceso aleatorio dinámico (DRAM) , y/o memoria únicamente de lectura (RAM) , o equivalentes de las mismas, que mantiene los datos y programas que pueden ser ejecutados a través de la unidad de procesamiento de señal, que permiten que la unidad de procesamiento de señal opere en el sistema de comunicación 100. Cada aparato de comunicación de transmisión 202 y aparato de comunicación de recepción 250, mantiene además en sus respectivos aparatos de memoria 230, 290 una clave de sesión que es intercambiada por los aparatos de comunicación de transmisión y de recepción durante el establecimiento de una sesión de comunicación entre dos aparatos, tal como se sabe la técnica. Cada aparato de comunicación de transmisión 202 y aparato de comunicación de recepción 250 puede mantener además, en sus respectivos aparatos de memoria 230, 290, un número de serie móvil que esta asociado en forma única con la MS 110. Cuando el sistema de comunicación 110 es un sistema de comunicación de Acceso Múltiple de División de Código, cada aparato de comunicación de transmisión 202 y aparato de comunicación de recepción 250, puede mantener además en sus respectivos aparatos de memoria 230, 290 un número de serie móvil que esta asociado en forma única con la MS
110. Cuando el sistema de comunicación 100 es un sistema de comunicación de Acceso Múltiple de División de Código, cada aparato de comunicación de transmisión 202 y aparato de comunicación de recepción 250, puede mantener además en sus respectivos aparatos de memoria 230, 290 un número de ranura de tiempo el cual es asignado ala MS 110 durante el establecimiento de una sesión de comunicación, tal como se sabe en la técnica. La figura 3, ilustra un diagrama de flujo de lógica 300 que ilustra una operación del aparato de comunicación de transmisión 202 en el sistema de comunicación 100, de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Haciendo referencia a la figura 2 y figura 3, el flujo de lógica 300 comienza (302) cuando una fuente de datos (no mostrada) proporciona una corriente de datos preferentemente en un formato binario, tal como bits, a una unidad de procesamiento de señal 204, en donde la corriente de datos puede incluir virtualmente cualquier capacidad de ser representada en un formato digital que incluye, pero no se limita a, datos de voz e imagen. La unidad de procesamiento de señal 204, enruta los datos al codificador 206. El codificador 206 aplica a los datos un código de corrección de error, preferentemente un código de corrección de error directo (FEC) . Por ejemplo, el codificador 206 puede codificar los datos a través del uso
de un código de convolución tal como un algoritmo de codificación Viterbi, sin embargo, se puede utilizar un código de bloque. Los códigos de convoluciones y códigos de bloques son bien conocidos en la técnica y no se describirán con mayor detalle. El tipo de código de corrección de error utilizado no es importante para la presente invención y los expertos en la técnica apreciarán que se pueden aplicar muchos de tipos de códigos de corrección de error a los datos sin apartarse del espíritu y alcance de la presente invención. La salida del codificador 206 incluye información, representada preferentemente en un formato de datos binarios (bits) . Posteriormente es proporcionada por el codificador 206, una salida de corriente de datos al mapeador de símbolos 208. Sin embargo, en otra modalidad de la presente invención, la corriente de datos proporcionada por la fuente de datos, puede ingresarse directamente al mapeador de símbolos 208. Aún en otra modalidad de la presente invención, la unidad de procesamiento de señal 204 puede incluir además un intercalador, que intercala los datos codificados antes de que los datos codificados sean transportados por el codificador 206 al mapeador de símbolos 208. El mapeador de símbolos 208, mapea (306) los datos codificados a uno de los símbolos múltiples incluidos en
una constelación de símbolos, para producir una corriente de símbolos que comprende símbolos múltiples que corresponden a los datos codificados. Preferentemente, el mapeador de símbolos 208 utiliza un esquema de mapeo de modulación de amplitud de cuadratura (QAM) , para mapear los datos. Sin embargo, el esquema de mapeo utilizado no es importante para la presente invención y los expertos en la técnica podrán apreciar que se puede utilizar una amplia variedad de esquemas de mapeo, tal como ingreso de clave de desplazamiento de fase binaria (BPSK) o ingreso de clave de desplazamiento de fase de cuadratura (QPSK) , sin apartarse del espíritu o el alcance de la presente invención. Con el objeto de mapear la corriente de datos, el mapeador de símbolos 208 agrupa la corriente de datos de entrada en P grupos de unidades de datos binarios, tal como bits de datos, para formar múltiples registros-P. El mapeador de símbolos 208, modula posteriormente cada uno de los múltiples registros-P, mapeando el registro-P a un punto correspondiente fuera de los puntos M posibles, en donde M=2P, en una constelación QAM determinada. Para este fin, la constelación QAM determinada previamente que incluye los posibles puntos M se define dentro de un espacio multidimensional, preferentemente un espacio bidimensional complejo (I/Q) . Cada punto dentro del espacio bidimensional puede ser considerado como una suma de vector
de dos vectores de base escalada. Los dos vectores de base escalada corresponden respectivamente a un componente en fase (I) y un componente de cuadratura (Q) del punto de constelación, o símbolo de datos correspondiente. Las amplitudes respectivas de los dos vectores de base utilizados para definir un punto particular, puede considerarse como coordenadas bi-dimensionales (I,Q) del punto. Sin embargo, los expertos en la técnica podrán apreciar que cada punto en la constelación puede ser representado en forma alternativa mediante una magnitud y fase correspondiente. Después de la modulación de cada registro-P a través de mapeador de símbolos 208, el mapeador de símbolos lleva a los símbolos resultantes al ajustador de amplitud y fase 210. El ajustador de amplitud y fase 210, encripta (308) posteriormente cada símbolo recibido por el ajustador de amplitud y fase aplicando al menos ya sea un desplazamiento de fase - • - • _ '• , y un ajuste de amplitud "A" al símbolo para producir un símbolo ajustado de fase y/o amplitud encriptado. Preferentemente el ajuste de fase y/o amplitud se basa en la clave de sesión intercambiada por el aparato de comunicación de transmisión 202 y el aparato de comunicación de recepción 250 durante el establecimiento de una sesión de comunicación y se mantiene en su respectivo aparato de memoria 230, 290. Cuando el sistema de
comunicación 100 es un sistema de comunicación de Acceso Múltiple de División de Tiempo (TDMA) , el ajuste de fase y/o amplitud puede basarse en forma adicional en un número de ranuras de tiempo asignadas a la MS 110. Más específicamente, cada desplazamiento de fase ? y ajuste de amplitud "A" aplicados por el ajustador de amplitud y fase 210, se basa en una palabra o código generada por un generador de palabras de código 212. en una modalidad de la presente invención, el generador de palabras de código 212 comprende un algoritmo de encriptación, tal como un algoritmo Estándar de Encriptación Avanzado (AES) , o un algoritmo de encriptación A5/3 o GEA3 de conformidad con 3GPP (Proyecto de Partes de tercera generación) TS (especificación técnica) 55.216 v6.20 en donde la especificación técnica esta incorporada a la presente invención como referencia, y la cual se ejecuta a través de la unidad de procesamiento de señal 204. Las entradas al algoritmo comprenden la clave de sesión o una derivación de la sesión y pueden comprender además el número de ranura de tiempo o una derivación del número de ranura de tiempo, tal como una versión dividida del número de ranura de tiempo. Posteriormente el desplazamiento de fase "A" y ajuste de amplitud "A" se derivan de la salida correspondiente del algoritmo de encriptación. Por ejemplo, un desplazamiento de fase ? o un ajuste de amplitud "A"
aplicado a un símbolo mediante el ajustador de amplitud y fase 210 se puede basar en una primera salida de bits "n" mediante el algoritmo de encriptación, o el desplazamiento de fase ? puede basarse en la primera salida de bits mediante el algoritmo de encriptación y el ajuste de amplitud "A" puede basarse en una siguiente salida de bits "m" mediante el algoritmo. Por ejemplo, se supone que "n"=4. En correspondencia con una entrada de símbolos al ajustador de amplitud y fase 210, el ajustador de amplitud y fase lee una salida de 4 bits a través del generador de palabra de código 212. Al leer 4 bits de una sola vez, el sistema de comunicación 100 tiene la capacidad de implementar incrementos de desplazamiento de fase de 360°/2 o 22.5°. Un desplazamiento de fase , . , . , aplicado por el ajustador de amplitud y fase 210 puede ser posteriormente N * (360°/2n), en donde "n" es un valor que corresponde a los bits "n". Por ejemplo, se asume que los bits "n" leídos por la unidad de procesamiento de señal 204, son "1001". Estos bits corresponden a un valor de "9" que es N=9. Como resultado, el desplazamiento de fase correspondiente ?. aplicado por el ajustador de amplitud y fase 210, puede ser "9*22.5" o 202.5°. Como resultado, si la salida de símbolos al ajustador de amplitud y fase 210, tiene una fase ? de 45°, una salida de símbolos desplazados por la fase
correspondiente mediante el ajustador de amplitud y fase 210, tiene una fase de .,., esto es 247.5°. En forma similar, cuando "n" (o "m")=4 los bits "n" (o "m") se pueden utilizar para determinar un ajuste de amplitud de un símbolo. Por ejemplo, cuando los bits corresponden a un valor de "9", este valor puede utilizarse para determinar una fracción, o un porcentaje, o cambio en la amplitud. Los algoritmos innumerables para ajustar una fase o una amplitud de un símbolo con base en una salida de una palabra de código a través del generador de palabras de código 212, se le puede ocurrir a un experto en la técnica, y se pueden utilizar cualesquiera de los dichos algoritmos de la presente invención sin apartarse del espíritu y alcance de la misma. Para cada entrada de símbolos sucesivos en el ajustador de amplitud y fase 210, el ajustador de amplitud y fase lee los siguientes bits "n" sucesivos, o bits "n+m" según sea lo adecuado, producidos por el generador de palabra de código 212. Con el objeto de implementar estos ajustes de fase y amplitud, el ajustador de amplitud y fase 210 puede comprender un regulador que almacena la salida de la palabra de código a través del generador de palabras de código 212, y del cual puede leer el ajustador de amplitud de fase los bits "n o "n+m". Cuando se establece la sesión de comunicación entre el
aparato de comunicación de transmisión 202 y el aparato de comunicación de recepción 250, la unidad de procesamiento de señal 204 inicia el generador de palabrada de código 212, ingresando la clave de sesión, normalmente una cadena de bits, o una cadena de bits derivados de la clave de sesión, y/o el número de ranura de tiempo, o una cadena de bits derivada del número de ranura de tiempo, tal como una versión dividida del número de ranura de tiempo, en el generador de la palabra de código 212. En correspondencia con cada entrada de símbolo en el ajustador de amplitud y fase 210, el ajustador de amplitud y fase 210 lee los bits "n" o "n+m" de la salida del generador de la palabra de código 212. Los valores "n" y "m" se mantienen en al menos un aparato de memoria 230, 290 de cada aparato de comunicación de transmisión y recepción 202, 250. Posteriormente la unidad de procesamiento de señal 204 determina el desplazamiento de fase ? o un ajuste de amplitud "A" con base en la lectura de bits "n", o un desplazamiento de fase ? con base en los bits "n" y un ajuste de amplitud "A" con base en los siguientes bits "m" de la palabra de código. En otra modalidad de la presente invención, el generador de la palabra de código 212 pueden comprender un registrador de desplazamiento, tal como un Registrador de Desplazamiento de Retroalimentación Lineal (LFSR) , el cual
se mantiene en la unidad de procesamiento de señal 204 o al menos un aparato de memoria 230. Cuando la sesión de comunicación entre el aparato de comunicación de transmisión 202 y el aparato de comunicación de recepción 205 se establece, la unidad de procesamiento de señal 204 escribe la clave de sesión, o una cadena de bits derivados de la clave de sesión, y puede escribir además el número de ranura de tiempo, o una cadena de bits derivados del número de la ranura de tiempo, en el registrador de desplazamiento. En correspondencia con cada entrada de símbolos en el ajustador de fase y amplitud 210, la unidad de procesamiento de señal 204 lee posteriormente los bits "n" o "n+m" del registrador de desplazamiento, preferentemente los bits "n" o "n+m" menos significativos en el registrador de desplazamiento 212. Cada vez que la unidad de procesamiento de señal 204 lee los bits "n" o "n+m" procedentes del registrador de desplazamiento 212, la unidad de procesamiento de señal desplaza los bits en el registrador de desplazamiento por uno más bits antes de leer un valor que corresponde a un siguiente ajuste de fase y/o amplitud, y escribe en uno o más de los nuevos bits más significativos. El algoritmo del registrador de desplazamiento corresponde al desplazamiento del registrador de desplazamiento, esto es, a un número de bits que el registrador de desplazamiento ha desplazado cada vez
que se lee un ajuste de fase y/o amplitud, y como determinar uno o más nuevos bits más significativos, pueden mantenerse en el al menos un aparato de memoria 230, 290 de cada uno de los aparatos de comunicación de transmisión y recepción 202, 250. Muchos de dichos algoritmos son conocidos, y el algoritmo particular utilizado en la presente invención no es importante para la misma. Con el objeto de ayudar al lector en la comprensión de la presente invención, y meramente con el propósito de ilustrar los principios de la misma, y no con el objeto de limitar en forma alguna la presente invención, en la figura 4 se ilustra una ilustración gráfica de un desplazamiento de fase aplicado a un símbolo a través del ajustador de amplitud y fase 210. Una entrada de símbolos (I,Q) en el ajustador de fase y amplitud 210, se muestra como teniendo una magnitud de /R/ y una fase de ?. Una palabra de código que corresponde al desplazamiento ?, se produce a través del registrador de desplazamiento 212, y la entrada al ajustador de amplitud y fase 210. El ajustador de amplitud y fase 210, produce posteriormente un símbolo desplazado por fase (I,Q) que tiene una magnitud de /R/ y una fase de "? + ?". Tal como se sabe en la técnica, los datos se transmiten por aire en agrupaciones conocidas como cuadros. Después de que se establece la sesión de comunicación, cada
vez que el aparato de comunicación de transmisión 202 inicia un nuevo cuadro, la unidad de procesamiento de señal 204 inicia nuevamente el generador de palabras de código 212, de modo que los primeros símbolos encriptados, en tiempo, para incrustarse en el nuevo cuadro, son encriptados con base en el generador palabra de código iniciado nuevamente. El encabezado del nuevo cuadro incluye un Indicador de Nuevo Cuadro (NFI) , que indica que este es un nuevo cuadro, y el NFI indica al aparato de comunicación de recepción 250 que el aparato de comunicación de recepción debe iniciar nuevamente también su generador de palabra de código. Por lo tanto se mantiene la sincronización entre los generadores de palabra de código respectivos 212,280 de los aparatos de comunicación de transmisión y recepción 202,250. El ajustador de amplitud y fase 210 transporta cada símbolo ajustado mediante fase y/o amplitud a una sección de transmisión 220 del aparato de comunicación de transmisión 202 el cual está acoplado a la unidad de procesamiento de señal 204. La sección de transmisión 220 enruta el símbolo ajustado mediante fase y/o amplitud al modulador 222. El modulador 222 modula (310) cada símbolo ajustado por fase y/o amplitud, encriptado en un transportador de radiofrecuencia (RF) para producir un transportador modulado y llevar el transportador modulado
al amplificador 224. El amplificador 224, amplifica (312) el transportador modulado que produce una señal amplificada y posteriormente transmite (314) la señal amplificada a través de una antena 226 y una interfase de aire 104. El flujo de lógica 300 finaliza posteriormente (316) . Haciendo referencia a la figura 5, se ilustra un diagrama de flujo de lógica 500, el cual ilustra una operación del aparato de comunicación de recepción 250 en el sistema de comunicación 100 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El aparato de comunicación de recepción 250 implementa las funciones inversas con respecto al aparato de comunicación de transmisión. El flujo de lógico 500 comienza (502) cuando una antena 252 del aparato de comunicación de recepción 250 recibe el vehículo modulado transmitido a través del aparato de comunicación de transmisión 202, y enruta el vehículo modulador recibido a una sección de recepción 260 del aparato de comunicación de recepción. La sección de recepción 260 comprende un desmodulador 264 y puede comprender además un amplificador de ruido bajo (LNA) 262 acoplado a un desmodulador. Cuando la sección de recepción 260 recibe el vehículo modulado, la sección de recepción en ruta la señal recibida al LNA 262, el cual amplifica al vehículo modulado y enruta la señal recibida amplificado al desmodulador 264. El desmodulador 264 desmodula (504) la
señal amplificada eliminando el vehículo para producir una bande base, una corriente de símbolos encriptados que comprende los símbolos encriptados múltiples. Posteriormente el desmodulador 264 enruta la corriente de símbolos encriptada de la banda de base a la unidad de procesamiento 270 del aparato de comunicación de recepción 250. La unidad de procesamiento de señal 270 enruta la corriente de símbolos encriptados de la banda de base, al ajustador de amplitud y fase 272. El ajustador de amplitud y fase 272 desencripta (506) cada símbolo encriptado aplicando un ajuste de fase y/o amplitud al símbolo encriptado que compensa el ajuste de fase y/o amplitud agregado al símbolo mediante el ajustador de amplitud y fase 210, produciendo de esta forma múltiples símbolos desencriptados. Por ejemplo, en una modalidad de la presente invención, el ajustador de amplitud y fase 272 puede sustraer, de la fase del símbolo, un desplazamiento de fase equivalente al desplazamiento de fase aplicado al símbolo a través del ajustador de amplitud y fase 210. En otra modalidad de la presente invención, el ajustador de amplitud y fase 272 puede agregar, a la fase del símbolo, un desplazamiento de fase que completará un rotación de 360° del símbolo alrededor del plano complejo, esto es, puede aplicar un desplazamiento de fase aproximadamente
igual a x360°-?' . Por ejemplo, si el ajustador de amplitud y fase 210 aplicó un desplazamiento de fase de 202.5° al símbolo, entonces el ajustador de amplitud y fase 272 puede aplicar un desplazamiento de fase de aproximadamente ?360°-202.5,' o 157.5 al símbolo. En forma similar, el ajustador de amplitud y fase 272 aplica al símbolo encriptado un ajuste de amplitud que es inverso del ajuste de amplitud aplicado a través del ajustador de amplitud y fase 210. El ajuste de fase y/o amplitud implementado a través del ajustador de amplitud y fase 272, se basa en una misma palabra de código que la palabra de código utilizada para determinar el ajuste de fase y/o amplitud correspondiente en el ajustador de amplitud y fase 210. La palabra de código se genera mediante el generador de palabra de código 280 acoplado al ajustador de amplitud y fase 272. El generador de la palabra de código 280 opera en forma similar al generador de la palabra de código 212 y genera la palabra de código con base en la clave de sesión y puede generar además la palabra de código con base en el número de ranura de tiempo, en donde la clave de sesión y el número de ranura de tiempo se mantienen al menos en un aparato de memoria 290 del aparato de comunicación de recepción 250. Cuando la sesión de comunicación entre el aparato de comunicación de transmisión 202 y el aparato de
comunicación de recepción 250 se establece primero, la unidad de procesamiento de señal 270 inicia el generador de palabra de código 280 ingresando la clave de sesión o una cadena de bits derivados de la clave de sesión, y puede ingresar además el número de ranura de tiempo, o una cadena de bits derivados del número de ranura de tiempo, en el generador de la palabra de código. Posteriormente para cada símbolo ingresado en el ajustador de amplitud y fase 272, el ajustador de amplitud y fase de los bits ?n, ' o n+m, ' de la palabra de código generada por el generador de palabra de código 280, cuyos valores n' y ?m' se mantienen en al menos un aparato de memoria 290 del aparato de comunicación de recepción 250. El ajustador de amplitud y fase 272 determina posteriormente un desplazamiento de fase y/o un ajuste de amplitud con base en los bits n' o n+m' y aplica el desplazamiento de fase determinado y/o un ajuste de amplitud al símbolo para producir un símbolo desencriptado. Una vez que se establece la sesión de comunicación, cada vez que el aparato de comunicación de recepción 250 recibe un nuevo cuadro, la unidad de procesamiento de señal 270 inicia nuevamente el generador de palabra de código 280 de modo que los primeros símbolos desencriptados en tiempo del nuevo cuadro, se desencriptan con base en el generador de palabra de código iniciado nuevamente .
En forma similar al ajustador de amplitud y fase 210, el ajustador de amplitud y fase 272 puede comprender un emulador que almacena la salida de la palabra de código mediante el generador de palabra de código 280 y del cuál el ajustador de amplitud y fase puede leer los bits ?n' o ?n+m' . El ajustador de amplitud y fase 272 enruta posteriormente los símbolos desenlutados múltiples para la función de interpolación piloto 274. Con el objeto de mitigar los efectos de desvanecimiento, la función de interpolación piloto 274, lleva a cabo la interpolación piloto en los símbolos desencriptados múltiples con base en las señales recibidas a priori, tal como señales piloto y señales de sincronización, tal como se sabe en la técnica. La función de interpolación piloto 274, posteriormente enruta los símbolos desencriptados múltiples corregidos por desvanecimiento al mapeador de símbolos inversos 276. El mapeador de símbolos inversos 276 corresponde, y desempeña una función inversa del mapeador de símbolo 208. El mapaeador de símbolo inverso 276 produce (510) una corriente de bits recuperados, recuperando el registro-P correspondiente a cada símbolo con base en el esquema de mapeo de símbolo utilizado por el mapeador de símbolos 208. Posteriormente el mapeador de símbolos inverso 276 transporta la corriente de bits recuperados al
descodificador 278, preferentemente un descodificador FEC. El descodificador 278, descodifica (512) la corriente de bits recuperada con base en el algoritmo de codificación utilizado por el codificador 206, para producir una corriente de bits descodificada. La corriente de bits descodificada es procesada posteriormente (514) en forma adicional por el aparato de comunicación de recepción 250 de acuerdo con técnicas de procesamiento de señal bien conocidas y el flujo de lógica 500 finaliza (516) . En otra modalidad de la presente invención, el aparato de comunicación de recepción 250 puede no incluir un descodificador o puede incluir además desintercaladores, dependiendo de las características del aparato de comunicación de transmisión 202. Al aplicar al menos un desplazamiento de fase o un ajuste de amplitud a cada símbolo de símbolos múltiples que se han transmitido de un enlace inalámbrico, el aparato de comunicación de transmisión 202 proporciona encriptación de capa física que mejora la encriptación de los datos transmitidos de la técnica anterior a través de un enlace inalámbrico. La adición de la encriptación de la capa física a la encriptación de la capa 2 o capa 3 de la técnica anterior, hace que los datos estén más seguros contra desencriptación por parte de un aparato de comunicación de intercepción el cual ya sea intercepta la
clave de sesión o intenta desencriptar los datos mediante la aplicación de fuerza bruta. En otra modalidad de la presente invención, una modalidad de Acceso Múltiple de División de Código (TDMA) , una unidad de procesamiento de señal de un aparato de comunicación de transmisión, puede comprender además componentes para procesar por separado, e insertar en una ranura de tiempo varios tipos de datos tales como datos piloto, datos de sincronización y datos del usuario. Haciendo referencia a la fig. 6, se proporciona un diagrama de bloque de unidad de procesamiento de señal 600 de un aparato de comunicación de transmisión de acuerdo con una modalidad TDMA de la presente invención. La unidad de procesamiento de señal 600 proporciona procesamiento paralelo de múltiples tipos de datos, tales como datos piloto, datos de sincronización y datos del usuario. Con el objeto de proporcionar procesamiento paralelo, la unidad de procesamiento de señal 600 incluye mapeadores de símbolos múltiples y múltiples ajustadores de amplitud y fase para procesar los múltiples tipos de datos. Un codificador 604, preferentemente un codificador FEC, recibe una corriente de datos asociado con los datos del usuario. El codificador 604 opera en forma similar en forma similar al codificador 206 y codifica los datos recibidos por el codificador, tal como se describe
anteriormente con respecto al codificador 206, para producir datos codificados. El tipo de codificador no es importante, ni es una codificación específicamente necesaria para la presente invención. El codificador 604 transporta los datos codificados producidos por el codificador a uno de múltiples mapeadores de símbolos 606-608 (se muestran 3), tal como el mapeador de símbolos 608. Los otros tipos de datos, tales como los datos pilotos y los datos de sincronización, son llevados directamente a otros mapeadores de símbolos de los múltiples mapeadores de símbolos 606-608, tales como los mapeadores de símbolos 604 y 606. Cada mapeador de símbolo 606-608, operan en forma similar al mapeador de símbolos 208 y mapea los datos recibidos por el mapeador de símbolos a uno de los múltiples símbolos incluidos en una constelación de símbolos, para producir una corriente de símbolos que corresponde a los datos codificados. En otra modalidad de la presente invención, la corriente de datos ingresada en el codificador 604 puede ser ingresada directamente al mapeador de símbolos 608 en lugar de a través del codificador 604. Aún en otra modalidad de la presente invención, la unidad de procesamiento de señal 204 puede incluir además múltiples intercaladores que intercalan datos codificados antes de que los datos codificados sean llevados por un codificador a un mapeador
de símbolos correspondiente. Posteriormente cada mapeador de símbolos 606-608 lleva la corriente de símbolos producida por el mapeador de símbolos a una unidad ajustadora de amplitud y fase 610. La unidad ajustadora de amplitud y fase 610, comprende múltiples ajustadores de amplitud y fase 6IO1-6IO3 (se muestran tres) , con un ajustador de amplitud y fase asignado a cada tipo de datos correspondiente y mapeador de símbolos asociado 606-608. La unidad ajustadora de amplitud y fase 610 se acopla a un generador de palabra de código 612, y cada ajustador de amplitud y fase de los múltiples ajustadores de amplitud y fase 6IO1-6IO3, aplica un desplazamiento de fase a cada símbolo recibido por el ajustador de amplitud y fase, con base en una salida de palabra de código a través del generador de palabra de código para producir un símbolo desplazado por fase, encriptado. Preferentemente, cada ajustador de amplitud y fase 6IO1-6IO3 opera en forma similar al ajustador de amplitud y fase 210, y un generador de palabra de código 612 opera en forma similar al generador de palabra de código 212. Posteriormente los primeros bits n' , estos es los bits ?nl' o los primeros bits ?n+m' , estos es los bits (n+m)?', de la salida de la palabra de código a través del generador de palabra de código 612, es proporcionado por la unidad de
procesamiento de señal 600, y más particularmente la unidad ajustadora de amplitud y fase 610, a un primer ajustador de amplitud y fase, tal cómo el ajustador de amplitud y fase 610? de los múltiples ajustadores de amplitud y fase. Un segundo bit diferente ?n' , esto es los bits n2' o un segundo bit diferente ?n+m' , esto es los bits *(n+m)2 de la salida de la palabra de código por parte del generador de la palabra de código 612, se proporciona a través de la unidad ajustadora de amplitud y fase 610 a un segundo ajustador de amplitud y fase, tal como el ajustador de amplitud y fase 6102 de los múltiples ajustadores de amplitud y fase. Un tercer bit diferente ?n' , esto es los bits vn3' , o un tercer bit diferente n+m' , esto es los bits ? (n+m) 3' de la salida de la palabra de código por parte del generador de la palabra de código 612, es proporcionado por la unidad ajustadora de amplitud y fase 610 a un tercer ajustador de amplitud y fase, tal como el ajustador de amplitud y fase 6IO3 de los múltiples ajustadores de amplitud y fase. Para cada símbolo después de la entrada en un mismo ajustador de amplitud y fase 6IO1-6IO3, se proporcionan aún otros diferentes bits ?n' o ,n+m' de la salida de la palabra de código por parte del generador de la palabra de código 612, al ajustador de amplitud y fase. Sin embargo, en otra modalidad de la presente invención, un ajustador de amplitud y fase que
opera en los símbolos de sincronización, tal como el ajustador de amplitud y fase 6102, puede aplicar un mismo desplazamiento de fase a todos los símbolos de sincronización con el objeto de maximizar los valores de auto-correlación asociados con los símbolos de sincronización en un aparato de comunicación de recepción. La unidad ajustadora de amplitud y fase 610, puede comprender además un regulador que almacena la salida de la palabra de código a través del generador de la palabra de código y del cual la unidad ajustadora de amplitud y fase puede leer los bits ?n, ' o ?n+m' , proporcionados a cada ajustador de amplitud y fase 610?-6103. Posteriormente cada ajustador de amplitud y fase 610?-6IO3 transporta cada símbolo ajustado en amplitud y/o fase producido por el ajustador de amplitud y fase a un mapeador símbolos de ranura de tiempo 614. El mapeador de símbolos de ranura de tiempo 614 mapea cada símbolo ajustado en fase y/o amplitud recibido del ajustador de amplitud y fase 6IO1-6IO3 a un bloque adecuado en una ranura de tiempo. Por ejemplo, la fig. 7 es un diagrama de bloque de una ranura de tiempo de ejemplo 700 que puede ser utilizada en la modalidad TDMA de la presente invención. Durante una ranura de tiempo, un usuario asignado de la ranura de tiempo es titulado para utilizar todo el espectro de una señal de radio frecuencia asociada (RF) . Tal como se ilustra en la
fig.7, la ranura de tiempo 700 comprende cuatro sub-canales de frecuencia 701-704, esto es, cuatro trayectorias de señal que se mezclan cada una con una señal en una frecuencia de compensación separada para producir un sub-canal de frecuencia del espectro RF asignado. Cada subcanal 701-704 se compensa de los otros sub-canales debido a las compensaciones de frecuencia de las señales mezcladas. Por ejemplo, la ranura de tiempo 700 puede ser una ranura de tiempo "iDEN" utilizada por el equipo del sistema inalámbrico "iDEN" disponible en Motorota, Inc., de Schaumburg, Illinois. Cada sub-canal 701-704 en la ranura de tiempo 700, puede contener 53 posiciones de símbolos, para un total de 212 posiciones de símbolos en toda la ranura de tiempo 700. Posteriormente el mapeador de símbolos de la ranura de tiempo 614 puede intercalar tres símbolos de sincronización en las primeras tres posiciones ( en donde las posiciones de los símbolos se ilustran en la ranura de tiempo 700 a través de una ?S' ) de cada sub-canal 701-704, e intercala adicionalmente los símbolos piloto con los símbolos de datos del usuario en posiciones de símbolos determinadas previamente (en donde las posiciones de símbolos se ilustran respectivamente en la ranura de tiempo 700 a través de una ?P' y ?D' ) en cada sub-canal 701-704. Posteriormente el mapeador de símbolos de ranura de tiempo 614 enruta la ranura de tiempo a una sección de
transmisión, en donde la ranura de tiempo se modula en los sub-canales de radio frecuencia (RF) y las señales moduladas se amplifican para producir señales RF amplificadas que son transmitidas a un aparato de comunicación de recepción. En forma similar, en la modalidad TDMA, la unidad de procesamiento de señal de un aparato de comunicación de recepción puede comprender en forma correspondiente componentes para procesar en forma separada varios tipos de datos tales como datos piloto, datos de sincronización y datos del usuario, transmitidos por el aparato de comunicación de transmisión correspondiente. Haciendo referencia ahora a la figura 8, se proporciona un diagrama de bloque de una unidad de procesamiento de señal 800 de un aparato de comunicación que recepción de acuerdo con la modalidad TDMA de la presente invención. En la unidad de procesamiento de señal 800 se implementa las funciones inversas con respecto a la unidad de procesamiento de señal 600. Más particularmente, la unidad de procesamiento de señal 800 comprende un marcador de símbolo de ranura de tiempo inverso 802 que recibe una ranura de tiempo que ha sido convertida en forma descendente a la banda de base y un desmodulador de una sección de recepción del aparato de comunicación de recepción y desintercala los símbolos colocados en las posiciones de símbolos de la ranura de
tiempo. El mapeador de símbolos de la ranura de tiempo inversa 802, enruta posteriormente cada símbolo a una unidad ajustadora de amplitud y fase 804. La unidad ajustadora de amplitud y fase 804 comprenden múltiples ajustadores de amplitud y fase 804?-8043 (se muestran tres) , con un ajustador de amplitud y fase asignado para casa tipo de datos correspondiente, tal como datos piloto, datos de sincronización y datos en mapeador de símbolos inversos asociados 812-814. La unidad ajustadora de amplitud y fase 804 se acopla a un generador de palabra de código 806 que opera en forma similar al generador de palabra de código 280 y envía una o más palabras de código a la unidad ajustadora de amplitud y fase 804. Cada ajustador de amplitud y fase 804?~8043, desencripta posteriormente cada símbolo recibido por el ajustador de amplitud y fase, aplicando un desplazamiento de fase y/o un ajuste de amplitud a los símbolos con base en una o más palabras de código proporcionadas por un generador de palabras de código 806 para producir un símbolo desencriptado. Preferentemente, cada ajustador de amplitud y fase 804?-8043 opera en forma similar al ajustador de amplitud y fase 272. Además, la unidad ajustadora de amplitud y fase 804 opera en forma similar a la unidad ajustadora de amplitud y fase 610, en cuanto a que la unidad ajustadora de amplitud u fase proporciona
diferentes bits ?n' o ?n+m' , a cada ajustador de amplitud y fase 804?-8043 diferente, y además a cada ajustador de amplitud y fase igual para cada diferente símbolo recibido por el ajustador de amplitud y fase. Sin embargo, en otra modalidad de la presente invención, un ajustador de amplitud y fase que opera en la sincronización de símbolos, tal como el ajustador de amplitud y fase 8042, puede aplicar un mismo desplazamiento de fase a todos los símbolos de sincronización dependiendo del desplazamiento de fase aplicado a los símbolos de sincronización por parte del ajustador de amplitud y fase correspondiente en el aparato de comunicación de transmisión. La unidad ajustadora de amplitud y fase 804, puede comprender además un regulador que almacena una salida de palabra de código a través del generador de palabra de código 806, y del cual el ajustador de amplitud y fase lee los bits ?n' , o n+m' proporcionados a cada ajustador de amplitud y fase 804?-8043. Cada ajustador de amplitud y fase 804?-8043, enruta posteriormente cada símbolo ajustado producido por el ajustador de amplitud y fase a una función de interpolación piloto 810. La función de interpolación piloto 810, similar a la función de interpolación piloto 274, lleva a cabo interpolación piloto en cada símbolo de datos del usuario ajustado recibido por la función de interpolación piloto
con base en los datos recibidos a priori, tal como los datos piloto y los datos de sincronización, tal como se conoce en la técnica. Posteriormente la función de interpolación piloto 810, pueden bajar los datos piloto recibidos y los datos de sincronización, y enruta cada símbolo ajustado corregido por desvanecimiento que corresponde a datos del usuario recibidos a un mapeador de símbolos inversos 814, en donde el mapeador de símbolos inversos lleva a cabo una función inversa de la función llevada a cabo por cada mapeador de símbolos 606-608. Esto es, el mapeador de símbolos inversos 814 opera en forma similar al mapeador de símbolo 276 y recupera el registro-P que corresponde al símbolo desencriptado para producir una corriente de bits recuperada que corresponde a los datos del usuario recibidos. El mapeador de símbolos inversos 814, posteriormente transporta la corriente de bits recuperados a un descodificador 818, preferentemente un descodificador FEC, en donde el descodificador opera en forma similar al descodificador 278, y descodifica la corriente de bits recuperada para producir una corriente de bits descodificada. Posteriormente la corriente de bits descodificada es procesada en forma adicional a través del aparato de comunicación de recepción de acuerdo con las técnicas de procesamiento de señal bien conocidas . Nuevamente, en forma similar a la unidad de procesamiento
de señal 270, en otras modalidades de la presente invención, una unidad de procesamiento de señal 800 puede no incluir el descodificador 818, o puede incluir además múltiples desintercaladores, dependiendo de las características del aparato de comunicación de transmisión correspondiente . Nuevamente, al aplicar al menos un desplazamiento de fase o un ajuste de amplitud a cada símbolo de los símbolos múltiples que serán transmitidos a través de un enlace inalámbrico, se proporciona un aparato de comunicación de transmisión que proporciona encriptación de capa física que mejora la encriptación de datos de la técnica anterior transmitidos a través de un enlace inalámbrico. Cuando múltiples tipos de datos, por ejemplo, datos de piloto, datos de sincronización y datos del usuario serán transmitidos en forma concurrente, el aparato de comunicación de transmisión puede encriptar por separado los símbolos de cada corriente de datos, con el objeto de adaptar la encriptación de cada corriente de datos. En otra modalidad de la presente invención, se proporciona un aparato de comunicación de recepción que tiene la capacidad de desencriptar los símbolos encriptados aplicando al menos ya sea un desplazamiento de fase o un ajuste de amplitud a cada símbolo encriptado que corresponda a un desplazamiento de fase o a un ajuste de amplitud aplicado al símbolo, a
través del aparato de comunicación de transmisión. Aunque la presente invención ha sido mostrada particularmente y descrita con referencia a modalidades particulares de la misma, quedará entendido para los expertos en la técnica que se pueden realizar varios cambios y equivalentes substituidos para los elementos de la misma sin apartarse del alcance la presente invención tal como se establece en las reivindicaciones que se encuentran a continuación. Además, un experto en la técnica considerará que los componentes y operaciones del aparato de comunicación de transmisión y el aparato de comunicación de recepción detallados en la presente invención, no pretenden ser exhaustivos, sino se proporcionan para mejorar la comprensión y apreciación de los principios y ventajas de la presente invención, en lugar de limitar en forma alguna la misma. Por consiguiente, la especificación y las figuras serán consideradas en un sentido ilustrativo en lugar de un sentido restrictivo, y todos de dichos cambios y substituciones pretenden estar incluidos dentro del alcance de la presente invención. Se han descrito beneficios, otras ventajas y soluciones a los problemas con respecto a las modalidades específicas. Sin embargo, los beneficios, ventajas y soluciones a los problemas, y cualesquiera elementos que puedan originar cualquier beneficio, ventaja o solución, no
serán construidos como una característica o elemento crítico, requerido o esencial de cualesquiera de o todas las reivindicaciones. Tal como se utiliza en la presente invención, los términos "comprende", "que comprende", o cualquier variación de los mismos, pretende cubrir una inclusión no exclusiva, de modo que un proceso, método, artículo u aparato que comprende una lista de elementos no incluye únicamente dichos elementos sino también puede incluir otros elementos no expresados o inherentes a dicho proceso, método, artículo o aparato. Además, a menos que se indique lo contrario en la presente invención, el uso de términos racionales, si es que existen, tales como primero y segundo, superior e inferior, y similares se utilizan únicamente para distinguir una entidad o acción de otra entidad o acción sin requerir o implicar necesariamente cualquier relación u orden real entre dichas entidades o acciones .