提供安全的复制伪随机噪声信号的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于向接收单元提供安全的复制伪随机噪声信号的一种方法以及一种提供单元。
【背景技术】
[0002]伪随机码序列、所谓的伪随机噪声码或者伪随机数字码(简称PRNC或PRN码)例如在无线电传输中使用。在此涉及引起消息信号的频率扩展的扩展码。这种信号通过宽带传输具有对于干扰的高的稳健性。扩展序列例如在如GPS、格洛纳斯(Glonass)、北斗或伽利略的卫星导航系统中使用。在此，所接收的卫星信号一般位于噪声电平之下。接收器可以先通过与当前的与其本身匹配的PRN码的相关来解码辐射出的信号。在此，通常涉及相同的例如可以已经存在于接收器中的PRN码。也可以指的是复制PRN码，其是重建的或仿制的或作为第二实施方式存在的PRN码。
[0003]已知使用密码的PRN码。码序列在此根据密码密钥来产生。接收器可以只在该接收器辨识出为了发出信号由发送器使用的PRN码时生成匹配的PRN码以用于解码接收信号。接收器对此需要密码密钥。
[0004]接收器、尤其是接收器上的信号处理，在此由于保护免受攻击的安全机制是耗费的。例如在其上处理密码信号的FPGA必须关于辐射保护或篡改保护被耗费地并且因此昂贵地保护。
[0005]通常已知的是，数字化以及记录所接收的GPS信号的原始数据。所述原始数据被传输到云服务，使得信号处理在服务器上被实现。可以在此专门地保护服务器，使得安全关键的密码的信号处理在安全的计算中心中进行。但是在此，包括所使用的数据传输路径在内的服务器环境的大部分又必须被耗费地保护。
【发明内容】
[0006]在该背景下，本发明的任务是用于向接收单元提供安全的复制伪随机噪声信号的一种改善的安全的方法以及一种安全的提供单元。
[0007]所述任务通过独立权利要求来解决。有利的构型和改进方案在从属权利要求中说明。
[0008]本发明涉及用于向接收单元提供安全的复制伪随机噪声信号的方法，其中复制伪随机噪声码通过接收侧的提供单元利用噪声信号被调制。该复制伪随机噪声码在该情况下通过加调制的或添加的噪声信号被保护。由此阻止或至少显著妨碍了从该受保护的信号中可以提取包含于其中的复制伪随机噪声码。
[0009]复制伪随机噪声码在本申请中被理解为码序列，该码序列在接收侧在相关方法中被采用，以便可以检测或解码来自发送器的接收信号，其中发送器将属于复制伪随机噪声码的伪随机噪声码用于信号的调制。复制伪随机噪声码因此与伪随机噪声码一起形成配对，该配对彼此匹配并且尤其在码的位序列方面必须相等，以便接收信号的伪随机噪声码在接收侧可被检测或可被解码。在由发送器使用的密码式地产生的伪随机噪声码的情况下此外也必须在接收器侧存在匹配的、尤其是相同的、对称的密钥，以便可以产生匹配的复制伪随机噪声码。
[0010]复制伪随机噪声码在接收侧被用噪声信号调制。也就是说，向复制伪随机噪声码叠加人工产生的噪声，使得在接收侧(例如在接收器内或在提供单元和接收器之间的传输路径上)也不能从噪声信号中读出复制伪随机噪声码。因此，复制伪随机噪声信号在读出复制伪随机噪声码之前被保护。复制伪随机噪声信号因此一离开接收侧的提供单元就被保护。操纵保护或辐射保护在接收侧仅需针对非常有限的区域被确保。有利地，仅特别地保护提供单元，例如通过篡改保护措施。需要保护的复制伪随机噪声码因此仅以这样的形式提供给接收单元:在该形式中该复制伪随机噪声码不能被实际上滥用。该复制伪随机噪声码尤其不可以或仅可以受限地被用于自己发出干扰信号。如果复制伪随机噪声码以不安全的形式存在在接收器上，则该复制伪随机噪声码尤其可以用于调制干扰信号。因此可以通过被操纵的接收器假装拥有原始的复制伪随机噪声码，以及因此假装是实际上所操纵的信号(例如卫星信号)的合法发送器。
[0011]为了产生密码的伪随机噪声码以及因此也产生密码的复制伪随机噪声码，需要密码密钥。与此关联的密码算法尤其可以是耗时的和耗费资源的。安全的复制伪随机噪声信号可以在接收侧以有利的方式在长的时间段上被存放、即被保存，因为滥用在从存储器区域读出安全的复制伪随机噪声信号的情况下也是不容易进行的。因此，接收单元或接收器也可以在要执行的信号处理之前(例如接收接收信号之前)已经接收并且存储了安全的复制伪随机噪声信号。为了处理实时关键的信号，于是可以有利地缩减信号处理时间，因为安全的复制伪随机噪声信号已经存在。
[0012]根据一种构型方式，从复制伪随机噪声码中生成调制的复制伪随机噪声信号。有利地，该尤其是位序列的复制伪随机噪声码被示出为数字化的信号。因此，在进行进一步的调制步骤以前，在调制方法中在接收侧从复制伪随机噪声码中首先广生调制的复制伪随机噪声信号。
[0013]根据一种构型方式，噪声信号具有比调制的复制伪随机噪声信号更高的电平。该复制伪随机噪声码应该被隐藏在附加地添加的人工噪声中。噪声信号的电平为此必须足够高，以便特征码不能被读出。有利地，噪声信号被加调制到调制的复制伪随机噪声信号上，该复制伪随机噪声信号尤其是来自复制伪随机噪声码的数字化信号。为了解码将复制伪随机噪声信号提供给相关器，该相关器将接收信号与复制伪随机噪声信号相关。噪声电平相应地有利地被与调制的复制伪随机噪声信号的电平高度相匹配。
[0014]根据一种构型方式，安全的复制伪随机噪声信号与通过接收单元接收的接收信号相关。在此，可通过接收单元接收的接收信号尤其被连续地在信号处理器中相关。因此，其中信号(例如数据传输信号或卫星信号)通过相关被识别以及其中相关的结果在于接收器不能识别由发送器辐射出的信号的片段可以交替。
[0015]根据一种构型方式，包含在通过接收单元接收的接收信号中的伪随机噪声码可以借助于安全的复制伪随机噪声信号利用相关方法来解码。因此对于接收单元来说，来自发送器的被用伪随机噪声码调制的信号可以被识别。仅仅对于匹配的伪随机噪声码和复制伪随机噪声码来说，相关方法能够进行接收信号的解码。与所述复制伪随机噪声码叠加的噪声信号在此对执行相关来说是无害的。该噪声信号进入到相关中并且如故意的干扰器那样起作用。在干扰下直至一定程度是稳健的相应的编码方法中，所述解码仍是可行的。
[0016]根据一种构型方式，包含在通过接收单元接收的接收信号中的伪随机噪声信号借助于相关方法来分析。在此例如可以确定具有伪随机噪声信号的接收信号和接收侧产生的复制复制伪随机噪声信号之间的时间偏移。尤其只要通过接收单元接收了多个卫星信号，还可以确定时间信息或位置信息或距离信息。
[0017]根据一种构型方式，所述复制伪随机噪声码通过提供单元的复制伪随机噪声码生成器或在外部可与提供单元连接的复制伪随机噪声码生成器来生成。
[0018]因为复制伪随机噪声码本身不受保护，在从外部单元传输的情况下必须确保传输路径的完整性和不可窃听性。该复制伪随机噪声码生成器尤其应当通过保护措施被保护以防读出或非授权访问。
[0019]根据一种构型方式，生成密码的复制伪随机噪声码作为复制伪随机噪声码。安全地产生密码的复制伪随机噪声码在此取决于密码密钥的可用性和保密性。如果相关得出了密码的伪随机噪声码和密码的复制伪随机噪声码的一致性，则借助于与复制伪随机噪声信号的相关对具有伪随机噪声部分的接收信号的分析因此可以证实关于由发送器发出的接收信号的完整性的消息。因此发送器和接收器具有相同的密码密钥。
[0020]根据一种构型方式，噪声信号被构造为随机的或伪随机的噪声信号。该噪声信号在此应该模拟自然的、非确定性的噪声，并且必须满足:一方面复制伪随机噪声码应该在调制的复制伪随机噪声信号中不能被识别以及另一方面由噪声信号引起的干扰不允许如此大使得与接收信号的相关使包含的伪随机噪声信号不能识别。
[0021]根据一种构型方式，该复制伪随机噪声码通过提供单元通过与噪声信号相加来调制。在此涉及低耗费的、尤其是节