使用特征正交啁啾针对多用户测距系统进行的安全增强的制作方法

本公开内容总体上涉及使用无线信号进行定位和测距的技术，并且更具体地，涉及用于使用窄带无线电例如蓝牙技术为定位和测距应用提供亚米精度和安全距离测量的安全的基于相位的技术。

背景技术：

1、测距和定位应用例如安全进入、室内定位、资产跟踪等日益依赖于窄带无线电例如蓝牙低功耗(ble)或ieee 802.15.4的使用以提供亚米精度和安全距离测量。例如，使用短程ble技术进行无线通信的智能标签、智能手机、智能设备、物联网(iot)可以使用ble无线电来执行对其他装置的测距和定位。在一种这样的技术中，两个装置可以通过交换未调制脉冲(unmodulated pulse)(在文献中还被称为“固定频率”)并测量所述未调制脉冲之间的信号相移量来计算所述两个装置的范围(range)(还被称为距离)。为了减轻多径衰落，两个装置可以测量多个频率上的相移以实现可接受的精度。然而，使用未调制脉冲的基于相位的测距解决方案容易受到相位操纵攻击的影响。例如，中间人(man-in-the-middle，mitm)攻击者可以旋转其发射的未调制脉冲的相位以有意引入相移来操纵接收装置测量的距离。接收装置可以改变脉冲长度或随机化未调制脉冲的信道以增强安全性，但是这些对抗措施针对mitm攻击可能仍然不够安全。期望提高基于相位的测距解决方案的安全性。

技术实现思路

1、根据本发明的一方面，提供了一种由无线装置进行操作的方法，包括：定对应于多个时隙的多个频率啁啾和多个信道频率，所述多个频率啁啾具有所述无线装置和目标装置已知的特性；基于通过所述多个频率啁啾对与所述多个时隙对应的所述多个信道频率进行调制来确定对应于所述多个时隙的多个调频连续波fmcw信号；以及由所述无线装置向所述目标装置发射对应于所述多个时隙的所述多个fmcw信号。

2、根据本发明的一方面，提供了一种设备，包括：处理系统，其被配置成：确定对应于多个时隙的多个频率啁啾和多个信道频率，所述多个频率啁啾具有由所述设备已知和由目标装置已知的特性；以及基于通过所述多个频率啁啾对与所述多个时隙对应的所述多个信道频率进行调制来确定对应于所述多个时隙的多个调频连续波fmcw信号；以及收发器，其被配置成向所述目标装置发射对应于所述多个时隙的所述多个fmcw信号。

3、根据本发明的一方面，提供了一种系统，包括：引发器装置，其被配置成：基于所述引发器装置和反射器装置两者已知的共享密钥和时变初始化向量来确定与多个引发器发射时隙和多个反射器发射时隙对应的多个频率啁啾和多个信道频率；基于通过所述多个频率啁啾对所述多个信道频率进行调制来确定与所述多个引发器发射时隙或所述多个反射器发射时隙对应的多个调频连续波fmcw信号；向所述反射器装置发射对应于所述多个引发器发射时隙的所述多个fmcw信号；以及从所述反射器装置接收对应于所述多个反射器发射时隙的所述多个fmcw信号以估计到所述反射器装置的距离；并且所述反射器装置被配置成：基于所述共享密钥和所述时变初始化向量来确定与所述多个引发器发射时隙和所述多个反射器发射时隙对应的所述多个频率啁啾和所述多个信道频率；基于通过所述多个频率啁啾对所述多个信道频率进行调制来确定与所述多个引发器发射时隙或所述多个反射器发射时隙对应的所述多个fmcw信号；向所述引发器装置发射对应于所述多个反射器发射时隙的所述多个fmcw信号；以及从所述引发器装置接收对应于所述多个引发器发射时隙的所述多个fmcw信号以估计到所述引发器装置的距离。

技术特征：

1.一种由无线装置进行操作的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，用于所述多个时隙的所述多个频率啁啾的特性和所述多个信道频率是随机化的。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述多个频率啁啾包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述时变初始化向量包括与所述多个时隙相关联的时间参考。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个频率啁啾中的每个频率啁啾的特性包括从可能的频率扫描变化的范围中随机选择的起始频率扫描和结束频率扫描，并且其中，所述多个信道频率是从信道带宽范围中随机选择的。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，确定对应于所述多个时隙的所述多个fmcw信号包括：

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其中，同时发射到所述多个目标装置的所述多个fmcw信号在所述多个时隙中的每个时隙的持续时间内是正交的。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述多个正交频率啁啾中的每个正交频率啁啾的特性包括从可能的频率扫描变化的范围中随机选择的起始频率扫描和结束频率扫描以及与所述多个目标装置中的每个目标装置随机关联的用户标识号。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括：

11.一种设备，包括：

12.根据权利要求11所述的设备，其中，用于所述多个时隙的所述多个频率啁啾的特性和所述多个信道频率是随机化的。

13.根据权利要求11所述的设备，其中，为了确定所述多个频率啁啾，所述处理系统被配置成：

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述时变初始化向量包括与所述多个时隙相关联的时间参考。

15.根据权利要求11所述的设备，其中，所述多个频率啁啾中的每个频率啁啾的特性包括从可能的频率扫描变化的范围中随机选择的起始频率扫描和结束频率扫描，并且其中，所述多个信道频率是从信道带宽范围中随机选择的。

16.根据权利要求15所述的设备，其中，为了确定对应于所述多个时隙的所述多个fmcw信号，所述处理系统被配置成：

17.根据权利要求11所述的设备，其中，所述处理系统还被配置成：

18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述多个正交频率啁啾中的每个正交频率啁啾的特性包括从可能的频率扫描变化的范围中随机选择的起始频率扫描和结束频率扫描以及与所述多个目标装置中的每个目标装置随机关联的用户标识号。

19.根据权利要求11所述的设备，其中，所述处理系统还被配置成：

20.一种系统，包括：

技术总结
本文所描述的技术涉及使用特征正交啁啾针对多用户测距系统进行的安全增强，其将特征频率调制引入未调制脉冲信号作为频率啁啾以增强多载波型基于相位的测距信号的安全性。啁啾的特性可以由测距应用的引发器和期望的反射器相互已知。啁啾的特性可以在多载波信号之间变化以阻止窃听者预测啁啾的任何尝试。在一个方面，可以由两个授权装置基于共享安全密钥使用加密算法例如高级加密标准(AES)针对测距周期的每个时隙来计算啁啾的特性。AES的每个调用可以基于共享安全密钥和每时隙递增的时变初始化向量来生成一个或更多个伪随机数。可以提取伪随机数的字段以确定与时隙相关联的啁啾的特性。

技术研发人员：诺詹·侯赛尼,普里亚·赞德,基兰·乌恩,克劳迪奥·雷伊,坎比兹·肖阿林内贾德
受保护的技术使用者：赛普拉斯半导体公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16