提供安全的復(fù)制偽隨機噪聲信號的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于向接收單元提供安全的復(fù)制偽隨機噪聲信號的一種方法以及一種提供單元。
【背景技術(shù)】
[0002]偽隨機碼序列、所謂的偽隨機噪聲碼或者偽隨機數(shù)字碼(簡稱PRNC或PRN碼)例如在無線電傳輸中使用。在此涉及引起消息信號的頻率擴展的擴展碼。這種信號通過寬帶傳輸具有對于干擾的高的穩(wěn)健性。擴展序列例如在如GPS、格洛納斯(Glonass)、北斗或伽利略的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中使用。在此，所接收的衛(wèi)星信號一般位于噪聲電平之下。接收器可以先通過與當(dāng)前的與其本身匹配的PRN碼的相關(guān)來解碼輻射出的信號。在此，通常涉及相同的例如可以已經(jīng)存在于接收器中的PRN碼。也可以指的是復(fù)制PRN碼，其是重建的或仿制的或作為第二實施方式存在的PRN碼。
[0003]已知使用密碼的PRN碼。碼序列在此根據(jù)密碼密鑰來產(chǎn)生。接收器可以只在該接收器辨識出為了發(fā)出信號由發(fā)送器使用的PRN碼時生成匹配的PRN碼以用于解碼接收信號。接收器對此需要密碼密鑰。
[0004]接收器、尤其是接收器上的信號處理，在此由于保護免受攻擊的安全機制是耗費的。例如在其上處理密碼信號的FPGA必須關(guān)于輻射保護或篡改保護被耗費地并且因此昂貴地保護。
[0005]通常已知的是，數(shù)字化以及記錄所接收的GPS信號的原始數(shù)據(jù)。所述原始數(shù)據(jù)被傳輸?shù)皆品?wù)，使得信號處理在服務(wù)器上被實現(xiàn)。可以在此專門地保護服務(wù)器，使得安全關(guān)鍵的密碼的信號處理在安全的計算中心中進行。但是在此，包括所使用的數(shù)據(jù)傳輸路徑在內(nèi)的服務(wù)器環(huán)境的大部分又必須被耗費地保護。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在該背景下，本發(fā)明的任務(wù)是用于向接收單元提供安全的復(fù)制偽隨機噪聲信號的一種改善的安全的方法以及一種安全的提供單元。
[0007]所述任務(wù)通過獨立權(quán)利要求來解決。有利的構(gòu)型和改進方案在從屬權(quán)利要求中說明。
[0008]本發(fā)明涉及用于向接收單元提供安全的復(fù)制偽隨機噪聲信號的方法，其中復(fù)制偽隨機噪聲碼通過接收側(cè)的提供單元利用噪聲信號被調(diào)制。該復(fù)制偽隨機噪聲碼在該情況下通過加調(diào)制的或添加的噪聲信號被保護。由此阻止或至少顯著妨礙了從該受保護的信號中可以提取包含于其中的復(fù)制偽隨機噪聲碼。
[0009]復(fù)制偽隨機噪聲碼在本申請中被理解為碼序列，該碼序列在接收側(cè)在相關(guān)方法中被采用，以便可以檢測或解碼來自發(fā)送器的接收信號，其中發(fā)送器將屬于復(fù)制偽隨機噪聲碼的偽隨機噪聲碼用于信號的調(diào)制。復(fù)制偽隨機噪聲碼因此與偽隨機噪聲碼一起形成配對，該配對彼此匹配并且尤其在碼的位序列方面必須相等，以便接收信號的偽隨機噪聲碼在接收側(cè)可被檢測或可被解碼。在由發(fā)送器使用的密碼式地產(chǎn)生的偽隨機噪聲碼的情況下此外也必須在接收器側(cè)存在匹配的、尤其是相同的、對稱的密鑰，以便可以產(chǎn)生匹配的復(fù)制偽隨機噪聲碼。
[0010]復(fù)制偽隨機噪聲碼在接收側(cè)被用噪聲信號調(diào)制。也就是說，向復(fù)制偽隨機噪聲碼疊加人工產(chǎn)生的噪聲，使得在接收側(cè)(例如在接收器內(nèi)或在提供單元和接收器之間的傳輸路徑上)也不能從噪聲信號中讀出復(fù)制偽隨機噪聲碼。因此，復(fù)制偽隨機噪聲信號在讀出復(fù)制偽隨機噪聲碼之前被保護。復(fù)制偽隨機噪聲信號因此一離開接收側(cè)的提供單元就被保護。操縱保護或輻射保護在接收側(cè)僅需針對非常有限的區(qū)域被確保。有利地，僅特別地保護提供單元，例如通過篡改保護措施。需要保護的復(fù)制偽隨機噪聲碼因此僅以這樣的形式提供給接收單元:在該形式中該復(fù)制偽隨機噪聲碼不能被實際上濫用。該復(fù)制偽隨機噪聲碼尤其不可以或僅可以受限地被用于自己發(fā)出干擾信號。如果復(fù)制偽隨機噪聲碼以不安全的形式存在在接收器上，則該復(fù)制偽隨機噪聲碼尤其可以用于調(diào)制干擾信號。因此可以通過被操縱的接收器假裝擁有原始的復(fù)制偽隨機噪聲碼，以及因此假裝是實際上所操縱的信號(例如衛(wèi)星信號)的合法發(fā)送器。
[0011]為了產(chǎn)生密碼的偽隨機噪聲碼以及因此也產(chǎn)生密碼的復(fù)制偽隨機噪聲碼，需要密碼密鑰。與此關(guān)聯(lián)的密碼算法尤其可以是耗時的和耗費資源的。安全的復(fù)制偽隨機噪聲信號可以在接收側(cè)以有利的方式在長的時間段上被存放、即被保存，因為濫用在從存儲器區(qū)域讀出安全的復(fù)制偽隨機噪聲信號的情況下也是不容易進行的。因此，接收單元或接收器也可以在要執(zhí)行的信號處理之前(例如接收接收信號之前)已經(jīng)接收并且存儲了安全的復(fù)制偽隨機噪聲信號。為了處理實時關(guān)鍵的信號，于是可以有利地縮減信號處理時間，因為安全的復(fù)制偽隨機噪聲信號已經(jīng)存在。
[0012]根據(jù)一種構(gòu)型方式，從復(fù)制偽隨機噪聲碼中生成調(diào)制的復(fù)制偽隨機噪聲信號。有利地，該尤其是位序列的復(fù)制偽隨機噪聲碼被示出為數(shù)字化的信號。因此，在進行進一步的調(diào)制步驟以前，在調(diào)制方法中在接收側(cè)從復(fù)制偽隨機噪聲碼中首先廣生調(diào)制的復(fù)制偽隨機噪聲信號。
[0013]根據(jù)一種構(gòu)型方式，噪聲信號具有比調(diào)制的復(fù)制偽隨機噪聲信號更高的電平。該復(fù)制偽隨機噪聲碼應(yīng)該被隱藏在附加地添加的人工噪聲中。噪聲信號的電平為此必須足夠高，以便特征碼不能被讀出。有利地，噪聲信號被加調(diào)制到調(diào)制的復(fù)制偽隨機噪聲信號上，該復(fù)制偽隨機噪聲信號尤其是來自復(fù)制偽隨機噪聲碼的數(shù)字化信號。為了解碼將復(fù)制偽隨機噪聲信號提供給相關(guān)器，該相關(guān)器將接收信號與復(fù)制偽隨機噪聲信號相關(guān)。噪聲電平相應(yīng)地有利地被與調(diào)制的復(fù)制偽隨機噪聲信號的電平高度相匹配。
[0014]根據(jù)一種構(gòu)型方式，安全的復(fù)制偽隨機噪聲信號與通過接收單元接收的接收信號相關(guān)。在此，可通過接收單元接收的接收信號尤其被連續(xù)地在信號處理器中相關(guān)。因此，其中信號(例如數(shù)據(jù)傳輸信號或衛(wèi)星信號)通過相關(guān)被識別以及其中相關(guān)的結(jié)果在于接收器不能識別由發(fā)送器輻射出的信號的片段可以交替。
[0015]根據(jù)一種構(gòu)型方式，包含在通過接收單元接收的接收信號中的偽隨機噪聲碼可以借助于安全的復(fù)制偽隨機噪聲信號利用相關(guān)方法來解碼。因此對于接收單元來說，來自發(fā)送器的被用偽隨機噪聲碼調(diào)制的信號可以被識別。僅僅對于匹配的偽隨機噪聲碼和復(fù)制偽隨機噪聲碼來說，相關(guān)方法能夠進行接收信號的解碼。與所述復(fù)制偽隨機噪聲碼疊加的噪聲信號在此對執(zhí)行相關(guān)來說是無害的。該噪聲信號進入到相關(guān)中并且如故意的干擾器那樣起作用。在干擾下直至一定程度是穩(wěn)健的相應(yīng)的編碼方法中，所述解碼仍是可行的。
[0016]根據(jù)一種構(gòu)型方式，包含在通過接收單元接收的接收信號中的偽隨機噪聲信號借助于相關(guān)方法來分析。在此例如可以確定具有偽隨機噪聲信號的接收信號和接收側(cè)產(chǎn)生的復(fù)制復(fù)制偽隨機噪聲信號之間的時間偏移。尤其只要通過接收單元接收了多個衛(wèi)星信號，還可以確定時間信息或位置信息或距離信息。
[0017]根據(jù)一種構(gòu)型方式，所述復(fù)制偽隨機噪聲碼通過提供單元的復(fù)制偽隨機噪聲碼生成器或在外部可與提供單元連接的復(fù)制偽隨機噪聲碼生成器來生成。
[0018]因為復(fù)制偽隨機噪聲碼本身不受保護，在從外部單元傳輸?shù)那闆r下必須確保傳輸路徑的完整性和不可竊聽性。該復(fù)制偽隨機噪聲碼生成器尤其應(yīng)當(dāng)通過保護措施被保護以防讀出或非授權(quán)訪問。
[0019]根據(jù)一種構(gòu)型方式，生成密碼的復(fù)制偽隨機噪聲碼作為復(fù)制偽隨機噪聲碼。安全地產(chǎn)生密碼的復(fù)制偽隨機噪聲碼在此取決于密碼密鑰的可用性和保密性。如果相關(guān)得出了密碼的偽隨機噪聲碼和密碼的復(fù)制偽隨機噪聲碼的一致性，則借助于與復(fù)制偽隨機噪聲信號的相關(guān)對具有偽隨機噪聲部分的接收信號的分析因此可以證實關(guān)于由發(fā)送器發(fā)出的接收信號的完整性的消息。因此發(fā)送器和接收器具有相同的密碼密鑰。
[0020]根據(jù)一種構(gòu)型方式，噪聲信號被構(gòu)造為隨機的或偽隨機的噪聲信號。該噪聲信號在此應(yīng)該模擬自然的、非確定性的噪聲，并且必須滿足:一方面復(fù)制偽隨機噪聲碼應(yīng)該在調(diào)制的復(fù)制偽隨機噪聲信號中不能被識別以及另一方面由噪聲信號引起的干擾不允許如此大使得與接收信號的相關(guān)使包含的偽隨機噪聲信號不能識別。
[0021]根據(jù)一種構(gòu)型方式，該復(fù)制偽隨機噪聲碼通過提供單元通過與噪聲信號相加來調(diào)制。在此涉及低耗費的、尤其是節(jié)