專利名稱：用于藍牙配對的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于電子藍牙設備配對(pairing)的方法和設備，特別地用于將一個帶有附件的設備配對到該設備上，例如帶有頭戴式送受話器(headset)的移動電話。更具體的，本發(fā)明涉及一種具有高安全等級的自動配對方法。
背景技術：
用于在電子設備間通信的系統(tǒng)和協(xié)議多年來已經以多種不同方式被提出。最近幾年中，以藍牙的名義，使電子設備間短范圍無線通信的系統(tǒng)標準化的嘗試已經做出。藍牙基本上是一種無線個人區(qū)域網(wǎng)技術，是用于數(shù)字聲音和數(shù)據(jù)的短范圍傳輸?shù)拈_放性標準，主要地是在移動設備間，例如膝上電腦、個人數(shù)字助理PDA和移動電話，但是也可以在移動設備和固定設備間，以及在固定設備之間，例如打印機、電腦、傳真機等。藍牙支持點到點和多點應用。藍牙通常在10米范圍內提供達到720Kbps的數(shù)據(jù)傳輸并且隨著功率增加可達到100米。藍牙使用在未許可的2.4GHz波段中可穿過墻和其它非金屬障礙的全方向無線電波。
為了在兩個設備間使用藍牙通信，兩個設備需要首先建立信任關系。這是通過藍牙配對過程來完成的，有時被稱為綁定過程。在配對中，同一個通行密鑰(passkey)被輸入到雙方設備中。對于和移動電話一起使用無線頭戴式送受話器的例子，用戶首先將兩個設備配對在一起以保證GSM預約(subscription)受保護和語音呼叫的完整性被維持。因為藍牙通常具有至少10m的范圍，為了保證被連接的是正確的設備，用戶需要確認將要被建立的連接。一些像頭戴式送受話器一樣的藍牙設備沒有用戶接口所以它們使用固定的通行密鑰。為簡化工作，該值有時在所有的實例中都是相同的，例如在所有的索尼愛立信頭戴式送受話器中是“0000”。
在典型的用于配對頭戴式送受話器和移動電話的現(xiàn)有技術解決方案中，配對處理包括步驟使得頭戴式送受話器可發(fā)現(xiàn)和可配對，例如，簡單地通過打開頭戴式送受話器；
從電話發(fā)起配對過程；作為開始配對過程的結果，從被發(fā)現(xiàn)的設備的列表中選擇將配對的頭戴式送受話器；輸入與將配對的頭戴式送受話器所對應的通行密鑰，例如用于這些設備類型的標準通行密鑰。
現(xiàn)有解決方案的問題是許多用戶發(fā)現(xiàn)執(zhí)行所有必需的步驟，包括用戶可能不熟悉的決定，是非常不直觀的和麻煩的。并且如果在其中一個步驟中發(fā)生一些問題，則很難改正它。而且，對于諸如免持頭戴式送受話器的特定類型的所有設備，使用相同的、不可改變的通行密鑰被認為意味著安全等級的降低。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是簡化配對設備和附件的過程。該目的的一個方面是提供具有高安全等級的用于配對的簡化的解決方案。
根據(jù)第一方面，該目的通過在無線通信系統(tǒng)中配對第一電子設備與第二電子設備的方法而實現(xiàn)，包含步驟使第一和第二電子設備處于彼此接近狀態(tài)；從所述第二電子設備發(fā)射查詢信號；檢測所述查詢信號后，從所述第一電子設備發(fā)射查詢響應信號；基于所述第一電子設備是響應所述查詢信號的第一個設備，在所述第一電子設備和所述第二電子設備間發(fā)起點到點連接。
優(yōu)選地，所述查詢信號具有限定為第一功率等級的輸出功率，該第一功率等級低于所述無線通信系統(tǒng)中的標準信號功率等級。
在一個實施方式中，所述第一功率等級表示在其中所述查詢信號可被檢測的最大距離，所述接近狀態(tài)最遠為所述最大距離。
在另一個實施方式中，所述查詢信號具有隨著時間增加的輸出功率。
在一個不同的實施方式中，所述第二設備具有隨著時間增加的對于所述查詢響應信號的檢測靈敏度。
優(yōu)選地，在所述使第一和第二電子設備處于彼此接近狀態(tài)的步驟后，所述方法包含步驟開啟所述第一電子設備中的通信能力；
開啟所述第二電子設備中的通信能力。
在一個實施方式中所述發(fā)起點到點連接的步驟包含步驟所述第二電子設備建立與所述第一電子設備的認證連接。
在一個實施方式中，所述建立認證連接的步驟包含步驟在建立所述認證連接后，所述第二電子設備請求所述第一電子設備開始配對。
優(yōu)選地，所述建立認證連接的步驟包含步驟從存儲器中取得私有密鑰；并發(fā)射所述私有密鑰至所述第一電子設備。
在一個實施方式中，該方法進一步包含步驟所述第一電子設備使用所述私有密鑰檢驗所述第二電子設備是可信任設備(trusted device)。
優(yōu)選地，該方法進一步包含步驟使用高級認證協(xié)議以創(chuàng)建公共唯一通行密鑰；以及所述第一電子設備使用所述通行密鑰發(fā)起配對。
在一個實施方式中，所述第一功率等級是-50dBm或者更低。
優(yōu)選地，該方法包含步驟在接收到第一個查詢響應信號后中斷所述查詢信號的發(fā)射。
在優(yōu)選的實施方式中，所述無線通信系統(tǒng)是藍牙。
在一個實施方式中，第一電子設備是移動電話。
在一個實施方式中，所述第二電子設備是無線免持設備。
根據(jù)第二方面，所聲明的目的通過用于在無線通信系統(tǒng)中配對一個電子設備與其它設備的機制而實現(xiàn)，其中所述電子設備包含用于發(fā)射查詢信號的信號發(fā)射器，和用于接收查詢響應信號的接收器，其中所述電子設備包含基于所述其他設備是第一個響應所述查詢信號的設備，用于發(fā)起與其它設備的點到點連接的裝置。
在一個實施方式中，所述信號發(fā)射器包含用于以限定為第一功率等級的輸出功率發(fā)射所述查詢信號的裝置，該第一功率等級低于所述無線通信系統(tǒng)中的標準信號功率等級。
在一個實施方式中，所述第一功率等級表示在其中所述查詢信號可被檢測到的最大距離，所述接近狀態(tài)最遠為所述最大距離。
在一個實施方式中，所述信號發(fā)射器包含用于以隨著時間而增加的輸出功率發(fā)射所述查詢信號的裝置。
在一個實施方式中，所述信號接收器具有隨著時間增加的對于所述查詢響應信號的檢測靈敏度。
優(yōu)選地，所述信號發(fā)射器被設計為在開啟所述電子設備的通信能力后開始所述查詢信號的發(fā)射。
在一個實施方式中，所述電子設備包含用于與其它電子設備建立認證連接的裝置。
優(yōu)選地，所述電子設備包含用于在建立所述認證連接后請求所述其它電子設備開始配對的裝置。
在一個實施方式中，所述電子設備包含數(shù)據(jù)存儲器，存儲用于所述電子設備的私有密鑰；用于從所述存儲器中取得所述私有密鑰的裝置；用于發(fā)射所述私有密鑰至所述其它電子設備的裝置。
在一個實施方式中包括了認證裝置，被設計為使用高級認證協(xié)議以創(chuàng)建公共唯一配對通信密鑰。
優(yōu)選地，所述第一功率等級是-50dBm或者更低。
在優(yōu)選實施方式中，所述電子設備包含用于在接收第一個查詢響應信號后中斷所述查詢信號發(fā)射的裝置。
在一個實施方式中，所述無線通信系統(tǒng)是藍牙。
在一個實施方式中，所述電子設備是頭戴式送受話器。
在一個實施方式中，所述其它電子設備是移動電話。
附圖簡述下面將參照附圖詳細地描述本發(fā)明，其中

圖1是在無線通信系統(tǒng)中點到點通信的移動終端和頭戴式送受話器的示意圖；和圖2示意性地說明了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式進行的圖1中電子設備的配對。
優(yōu)選實施方式詳述現(xiàn)在的描述涉及電子設備的領域，該電子設備能夠通過諸如藍牙之類的直接短范圍無線通信相互連接。這種設備包括所有被設計為與無線站無線通信的移動無線終端，該無線站也可以是移動終端或是例如固定基站。因此，術語無線終端包括移動電話、尋呼機、發(fā)信機、電子管理器(electronic organisers)、智能電話、PDA(個人數(shù)字助理Personal Digital Assistants)和DECT終端(數(shù)字增強無繩電話Digital Enhanced Cordless Telephony)?？梢允褂帽景l(fā)明的電子設備進一步包括固定設備，例如桌上電腦、傳真機、打印機等，這些設備通過直接的短范圍無線通信被可通信地連接到移動裝備上。此外，應當被強調的是，在本說明書和所附權利要求中使用術語“包含”或“包括”來說明所包括的特性、要素或步驟時，決不能解釋為排除了除明確提到的那些之外的其它特性、要素或步驟的存在。
現(xiàn)在將參照附圖被描述實施方式的例子。本發(fā)明將主要參照移動電話形式的第一電子設備和諸如頭戴式送受話器或免持裝備之類的被動(passive)附件形式的第二電子設備來描述。這些設備應當提供了用于通過諸如藍牙連接的無線電裝置來通信的裝置。
圖1說明了用于本發(fā)明的典型情景，其中頭戴式送受話器1可用于通過第一類傳輸鏈路36來傳送去往和來自無線電話30的音頻數(shù)據(jù)。同樣地，無線電話30通過第二類傳輸鏈路與移動電話系統(tǒng)的基站38通信。在設計用于無線通信的蜂窩移動電話30的實施方式中公開了該通信終端。終端30包含底座或外殼34，攜帶麥克風32形式的戶音頻輸入裝置和揚聲器33形式的音頻輸出裝置。一組鍵、按鈕或類似裝置組成數(shù)據(jù)輸入接口35，并且可用于例如根據(jù)已有技術撥號。進一步包括了包含顯示器31的數(shù)據(jù)輸出接口，設計為以普通技術人員所熟知的方式顯示通信信息、地址簿等。無線通信終端30包括無線發(fā)射和接收電子裝置，被設計為具有天線，例如傳統(tǒng)的短截線天線(stub antenna)或外殼34中的內置不引人注目的天線設備，用于通過穿過例如由NMT、PDC、CDMA、GSM或WCDMA定義的空中接口與基站38通信。在所示的實施方式中，如果沒有頭戴式送受話器1，通過它自帶的音頻接口32、33，終端30也是完全可操作的。在替換實施方式中，終端可以缺少揚聲器33或麥克風32的之一或全部，只有通過頭戴式送受話器1的使用才可用于傳送音頻信號。
在頭戴式送受話器1與終端30間的通信優(yōu)選地通過傳輸接口來完成，該傳輸接口不同于在終端30與網(wǎng)絡基站38間通信的那一個。更特別的，通過傳輸鏈路36的通信優(yōu)選地通過短范圍無線電完成，短范圍無線電優(yōu)選是藍牙。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的設備自動配對的處理。在所示出的實施方式中，第一電子設備以移動無線終端30的形式被提供，第二電子設備以無線頭戴式送受話器或免持設備1的形式被提供。終端30和頭戴式送受話器1都被提供了藍牙收發(fā)器裝置，并從而被設計用于通信連接。藍牙通常具有大約10m的范圍，這意味著在頭戴式送受話器1的覆蓋區(qū)域內很可能有多個不同的藍牙設備，這是為什么在藍牙通信中配對是至關重要的原因之一。在圖2中，在普通藍牙通信中頭戴式送受話器1的范圍R1定義了覆蓋區(qū)域50，它的一部分通過圖2中的虛線指示。在覆蓋區(qū)域50中，終端30和另一個第二終端40被定位。通過消除在配對過程中用戶交互的需要，本發(fā)明帶來了相對于現(xiàn)有技術解決方案的優(yōu)勢。此外，安全配對過程被提供，以使正確的設備被配對，在這個例子中是終端30和頭戴式送受話器1。所有用戶需要知道的是當至少一個設備中的藍牙功能被開啟時兩個設備相互之間需要在近的范圍內。
對于所示出的實施方式，為了將終端30配對到頭戴式送受話器1，用戶需要采取的處理步驟可以被描述如下用戶使終端30和頭戴式送受話器1處于彼此緊密地接近狀態(tài)，例如通過每個手中持有一個；用戶開啟未配對的終端30中的藍牙功能，從而使得終端成為可發(fā)現(xiàn)和可配對。該步驟可以在上述第一步驟前被執(zhí)行；用戶給未配對的頭戴式送受話器1通電；終端30和頭戴式送受話器1自動地執(zhí)行配對，用戶被通知成功結果，例如通過聲音和文本指示。有可能地，使用終端接口的用戶確認可以被包括。
本發(fā)明覆蓋了在上述第三步中所發(fā)生的，開始于頭戴式送受話器被通電。
在一個實施方式中，關鍵因素是在從頭戴式送受話器1發(fā)射查詢信號時使用非常低的輸出功率，例如-50dBm。該輸出功率進而又反映了頭戴式送受話器1的范圍R2。在圖2中范圍R2通過一個圓周表示，該圓周定義了在以低功率模式發(fā)射時頭戴式送受話器1的覆蓋區(qū)域60。范圍R2比標準傳輸范圍R1小得多，例如可以是2m，1m，0.5m或甚至更小。
在從頭戴式送受話器1發(fā)射了查詢信號后，在定義范圍R2的低功率模式中，在覆蓋區(qū)域60里任何激活的藍牙設備可以生成并發(fā)射響應信號。通過使用如所述的低功率模式，多于一個設備被定位在覆蓋區(qū)域60中的可能性是非常小的。不必說，功率越低，即更小的范圍R2，從其它設備接收多于一個查詢響應信號的可能性越低。
當頭戴式送受話器1接收第一個查詢響應信號，它中止查詢處理并開始尋呼響應信號的發(fā)送者。在所示的實施方式中，終端30是在覆蓋區(qū)域60中的唯一設備，并將因此成為發(fā)送查詢響應信號的設備。一旦該查詢響應信號被頭戴式送受話器1檢測到，查詢信號的發(fā)射被中斷。這樣，頭戴式送受話器1被設計為建立與最近設備的通信。
在更多改進的實施方式中，以增加的輸出功率執(zhí)行查詢信號的發(fā)射，表現(xiàn)為隨著時間增加的范圍R2(t)。從零或者一個非常低的初始輸出功率值開始，輸出功率以特定的速率增加直到已經達到表示滿值范圍R1的滿值(full)輸出功率，或者直到第一查詢響應信號已被檢測到。這樣，在尋找和連接最接近的藍牙設備中，在所說明的例子中是終端30，更高程度的確定性被實現(xiàn)。
在另一個實施方式中，使用檢測查詢響應信號的靈敏度的衰減而不是低輸出功率。在這樣一個實施方式中，查詢信號從頭戴式送受話器1以滿值功率發(fā)射，或者以預定的較低功率等級發(fā)射，輸入信號傳感器的衰減被設置為僅僅感覺某個功率的信號，表示某個范圍R2。此外，該實施方式也使用時間相關的函數(shù)，使得對于查詢響應信號的靈敏度的衰減以某個速率減少，由此增加靈敏度和范圍R2。
當終端30響應了尋呼，頭戴式送受話器1優(yōu)選地與終端30建立高級認證(HLA)連接，例如通過在藍牙L2CAP協(xié)議之上使用一些標準安全協(xié)議或其它類型的協(xié)議。可使用的安全協(xié)議的例子包括“Entity authentication using publickey cryptography(使用公鑰密碼的實體認證)”，F(xiàn)IPS PUB 196；“Entityauthertication using a cryptographic check function(使用密碼檢驗函數(shù)的實體認證)”，ISO 9798-4；和TLS，“Transport Layer Security(傳輸層安全性)”協(xié)議v.1.0，RFC 2246。
在HLA連接上，頭戴式送受話器1請求終端30開始配對。
頭戴式送受話器1優(yōu)選從存儲器中取得私有密鑰，并發(fā)射所述私有密鑰至終端30。
終端30隨后通過使用證書和所述私有密鑰檢驗頭戴式送受話器1是可信任設備。
通過高級認證，終端30和頭戴式送受話器1創(chuàng)建公共和唯一的通行密鑰，優(yōu)選的包含16個不可預測的字符。
從而終端30使用新導出的通行密鑰發(fā)起配對。
本發(fā)明從配對處理中排除了三個不方便的用戶交互步驟，其中I.用戶不再需要手動地開始配對處理。在優(yōu)選的實施方式中，自動配對是在至少一個將被配對的設備通電后執(zhí)行的。典型地，要和電子設備配對的附件將在被拿到和該設備處于接近狀態(tài)時被開啟。一個實施例是用作移動電話形式的電子設備的附件的頭戴式送受話器。另一個實例是用作電腦形式的電子設備的附件的鼠標。另一方面電子設備可以是已經通電的。
II.用戶不再需要在已定位的設備列表中選擇設備，因為最接近的一個已經自動定位并被選擇為配對的一方。
III.用戶不再需要手動輸入通行密鑰，因為密鑰傳輸已經在配對設備之間自動執(zhí)行。
總之，本發(fā)明使配對處理比現(xiàn)有技術解決方案簡單得多，并因此對一般的非技術的消費者更有吸引力。此外，相比于現(xiàn)有解決方案中公知的通行密鑰被用于所有的頭戴式送受話器，唯一且長的通行密鑰的使用相當大地增加了安全等級。
前述的內容已經描述了本發(fā)明的原理，優(yōu)選實施方式和操作模式。然而，本發(fā)明應當被認為是示意性的而不是限制性的，并不限于上面討論的特定實施方式。首先，應當意識到，輸出功率和范圍間的關系不能通過絕對的數(shù)字表示，而是還取決于其它的因素，例如一方或雙方設備彼此間屏蔽的程度。因此應當意識到本領域熟練的技術人員可以在所公開的實施方式中作出變型而不脫離本發(fā)明通過所附權利要求限定的范圍。
權利要求
1.一種在無線通信系統(tǒng)中配對第一電子設備(30)與第二電子設備(1)的方法，包含步驟使第一和第二電子設備處于彼此接近狀態(tài)；從所述第二電子設備發(fā)射查詢信號；在檢測到所述查詢信號后，從所述第一電子設備發(fā)射查詢響應信號；基于所述第一電子設備是響應所述查詢信號的第一個設備，在所述第一電子設備和所述第二電子設備間發(fā)起點到點連接。
2.如權利要求1中所述的方法，其中，所述查詢信號具有限定為第一功率等級的輸出功率，該第一功率等級低于所述無線通信系統(tǒng)中標準信號功率等級。
3.如權利要求2中所述的方法，其中，所述第一功率等級表示在其中所述查詢信號可被檢測到的最大距離(R2)，所述接近狀態(tài)是在最遠為所述最大距離。
4.如權利要求1中所述的方法，其中，所述查詢信號具有隨著時間增加的輸出功率。
5.如權利要求1中所述的方法，其中，所述第二設備具有對于所述查詢響應信號的隨著時間增加的檢測靈敏度。
6.如在前的權利要求中任意一個所述的方法，在所述使第一和第二設備處于彼此接近狀態(tài)的步驟后，包含步驟開啟所述第二電子設備中的通信能力。
7.如在前的權利要求中任意一個所述的方法，其中，所述發(fā)起點到點連接的步驟包含步驟所述第二電子設備建立與所述第一電子設備的認證連接。
8.如權利要求7中所述的方法，其中，所述建立認證連接的步驟包含步驟在建立所述認證連接后，所述第二電子設備請求所述第一電子設備開始配對。
9.如權利要求7或8中所述的方法，其中，所述建立認證連接的步驟包含步驟從存儲器中取得私有密鑰；和發(fā)射所述私有密鑰至所述第一電子設備。
10.如權利要求9中所述的方法，進一步包含步驟所述第一電子設備使用所述私有密鑰檢驗所述第二電子設備是可信任設備。
11.如權利要求10中所述的方法，進一步包含步驟使用高級認證協(xié)議創(chuàng)建公共唯一通行密鑰；和所述第一電子設備使用所述通行密鑰發(fā)起配對。
12.如權利要求2中所述的方法，其中，所述第一功率等級是-50dBm或更低。
13.如在前的權利要求中任意一個所述的方法，包含步驟一旦接收到第一個查詢響應信號就中斷所述查詢信號的發(fā)射。
14.如在前的權利要求中任意一個所述的方法，其中，所述無線通信系統(tǒng)是藍牙。
15.如在前的權利要求中任意一個所述的方法，其中，所述第一電子設備是移動電話(30)。
16.如權利要求15中所述的方法，其中，所述第二電子設備是無線免持設備(1)。
17.如在前的權利要求1-14中任意一個所述的方法，其中，所述第一電子設備是電腦，所述第二電子設備是鼠標。
18.一種用于在無線通信系統(tǒng)中將電子設備(1)與其它設備配對的機制，其中所述電子設備包含用于發(fā)射查詢信號的信號發(fā)射器，用于接收查詢響應信號的接收器，其特征在于，所述電子設備包含基于一個其它設備是響應所述查詢信號的第一個設備，用于發(fā)起與所述其它設備(30)的點到點連接的裝置。
19.如權利要求18中所述的機制，其特征在于，所述信號發(fā)射器包含用于以限定為第一功率等級的輸出功率發(fā)射所述查詢信號的裝置，該第一功率等級低于所述無線通信系統(tǒng)中標準信號功率等級。
20.如權利要求19中所述的機制，其特征在于，所述第一功率等級表示在其中所述查詢信號可被檢測到的最大距離(R2)，所述接近狀態(tài)最遠為所述最大距離。
21.如權利要求18中所述的機制，其特征在于，所述信號發(fā)射器包含用于以隨著時間而增加的功率發(fā)射所述查詢信號的裝置。
22.如權利要求18中所述的機制，其特征在于，所述信號接收器具有對于所述查詢響應信號的隨著時間增加的檢測靈敏度。
23.如在前的權利要求18-22中任意一個所述的機制，其特征在于，所述信號發(fā)射器被設計為在開啟所述電子設備的通信能力后開始所述查詢信號的發(fā)射。
24.如在前的權利要求18-23中任意一個所述的機制，其特征在于，所述電子設備包含用于與其它電子設備建立認證連接的裝置。
25.如權利要求24中所述的機制，其特征在于，所述電子設備包含用于在建立所述認證連接后請求所述其它電子設備開始配對的裝置。
26.如權利要求24或25所述的機制，其特征在于，所述電子設備包含存儲用于所述電子設備的私有密鑰的數(shù)據(jù)存儲器、用于從所述存儲器中取得所述私有密鑰的裝置、和用于發(fā)射所述私有密鑰至所述其它電子設備的裝置。
27.如權利要求26中所述的機制，其特征在于包括了認證裝置，設計為使用高級認證協(xié)議以創(chuàng)建公共的唯一配對通行密鑰。
28.如權利要求19中所述的機制，其特征在于，所述第一功率等級是-50dBm或更低。
29.如在前的權利要求18-28中任意一個所述的機制，其特征在于，所述電子設備包含用于在接收第一個查詢響應信號后中斷所述查詢信號發(fā)射的裝置。
30.如在前的權利要求18-29中任意一個所述的機制，其特征在于，所述無線通信系統(tǒng)是藍牙。
31.如在前的權利要求18-30中任意一個所述的機制，其特征在于，所述電子設備是頭戴式送受話器(1)。
32.如權利要求31中所述的機制，其特征在于，所述其它電子設備是移動電話(30)。
33.如在前的權利要求18-30中任意一個所述的機制，其中，所述第一電子設備是電腦，所述第二電子設備是鼠標。
全文摘要
一種在無線通信系統(tǒng)中配對第一電子設備(30)與第二電子設備(1)的方法，包含步驟使第一和第二電子設備處于彼此接近狀態(tài)；從所述第二電子設備發(fā)射查詢信號；在檢測到所述查詢信號后，從所述第一電子設備發(fā)射查詢響應信號；基于所述第一電子設備是響應所述查詢信號的第一個設備，在所述第一電子設備和所述第二電子設備間發(fā)起點到點連接。優(yōu)選的，所述查詢信號具有限定為第一功率等級的輸出功率，該第一功率等級是低于所述無線通信系統(tǒng)中的標準信號功率等級的功率。
文檔編號H04M1/60GK101095318SQ200580014959
公開日2007年12月26日 申請日期2005年5月9日 優(yōu)先權日2004年5月10日
發(fā)明者P·林德, E·韋南斯 申請人:索尼愛立信移動通訊股份有限公司