(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザベーストランスポンダと第１及び第２のアンテナを有する車両ベース回路との間の通信を認証する装置であって、前記装置は、
前記第１のアンテナ及び前記トランスポンダとの間で第１の信号を通信し、この通信において前記第１のアンテナにベクトル成分を与えること、
前記第２のアンテナと前記トランスポンダとの間で第２の信号を通信し、この通信において前記第２のアンテナにベクトル成分を与えること、
少なくとも２回の反復の各々に対して、各アンテナ及び前記トランスポンダとの間で同相信号を同時に通信し、この通信において各アンテナからの同相信号はその同相信号が通信されるアンテナの前記ベクトル成分に基づく重畳係数を用いて発生され、前記重畳係数は反復毎に異なること、及び
前記トランスポンダで受信される反復毎の前記同相信号の磁場の合計ベクトル成分をそれぞれのベクトル成分に対するエラーベースレンジと比較することによって、前記トランスポンダとの前記通信を認証すること、
を行うように構成配置された回路を備える、装置。
【請求項２】
前記回路は、前記通信される同相信号の両方を含む信号のベクトル成分を用いて、各信号に対する前記ベクトル成分に各信号に対する前記重畳係数を乗算することによって前記合計ベクトル成分を比較するように構成配置されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記回路は、ランダム化された重畳係数を用いて前記同相信号を発生させるように構成配置されている、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記回路は、内部アンテナが存在する車両の一部分を通過した前記同相信号のうちの少なくとも一つに基づいて前記通信を認証するように構成配置され、前記車両の一部分が前記合計ベクトル成分を発生するために使用される前記同相信号の特性を変える、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記回路は、前記同相信号を発生するために、前記アンテナが前記異なる重畳係数が乗算された同相駆動電流で駆動されるように構成配置されている、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記回路は前記トランスポンダを含む、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記回路は、前記第１及び第２の信号及び前記同相信号を通信するように前記第１及び第２のアンテナを駆動し、前記重畳係数の異なる組毎に、前記個別のベクトル成分の和が前記エラーベースレンジ内にあるかどうかを決定することによって前記通信を認証するように構成配置されている、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記回路は、
各アンテナは車両内に位置し、各アンテナにより放射されるフィールドのベクトル成分に基づく異なる重畳係数が乗算された同相駆動電流を用いて前記アンテナを同時に駆動し、
前記内部アンテナからの信号を重畳することによって前記個別のベクトル成分を合計し、
前記重畳ベクトル成分が、それぞれアンテナに対して使用された重畳係数がそれぞれ乗算された前記アンテナに対する個別のベクトル成分の和の前記エラーベースレンジ内にあるか、に応答して前記通信を認証する、
ように構成配置されている、請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記回路は、前記比較する合計ベクトル成分がエラーベースレンジ内にあることに応答して、前記回路が存在する車両内の点火回路及びエントリ回路の少なくとも一つを駆動するように構成された出力信号を発生するように構成配置されている、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
車両ベースステーションとトランスポンダとの間の無線通信方法であって、前記方法は、
前記車両ベースステーションが存在する車両の一部分で前記トランスポンダから隔離される少なくとも１つのアンテナを含む少なくとも２つのアンテナを第１の駆動電流を用いて駆動するステップ、
前記アンテナにより放射され、前記トランスポンダで受信されたそれぞれのフィールドの個別のベクトル成分を検出するステップ、
前記個別のベクトル成分に基づいて前記アンテナの各々に対する少なくとも２つの異なる重畳係数を計算するステップ、
少なくとも２つの反復サイクルにおいて、各アンテナに対する前記重畳係数が乗算された前記第１の駆動電流を用いて前記アンテナを同時に同相で駆動し、前記重畳係数が各サイクル毎に異なるステップ、
前記サイクルの各々に対して、前記トランスポンダで受信された両アンテナからの信号を含む重畳信号の重畳ベクトル成分を検出するステップ、及び
各サイクルに対する前記検出した重畳ベクトル成分が、前記アンテナに対する重畳係数がそれぞれ乗算された各アンテナに対する個別のベクトル成分の和のエラーベースレンジ内にあるか、に応答して、前記トランスポンダを認証するステップ、
を備える方法。
【請求項１１】
前記重畳係数を計算するステップは、前記アンテナに対する係数を、前記アンテナのうちの第１のアンテナに対する係数と前記第１のアンテナに対する前記個別のベクトル成分との積が前記アンテナのうちの第２のアンテナに対する係数と前記第２のアンテナに対する前記個別のベクトル成分との積にランダム値を加えた和に等しくなるように計算するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記トランスポンダを認証するステップは、前記車両内の点火回路及びエントリ回路の少なくとも１つをイネーブルするステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記トランスポンダを認証するステップは、前記トランスポンダから前記検出した重畳ベクトル成分を前記車両ベースステーションに送信し、前記車両ベースステーションで前記トランスポンダを認証するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記重畳係数を暗号化し、前記トランスポンダに送信するステップを更に含み、
前記トランスポンダを認証するステップは、トランスポンダにおいて、前記暗号化された重畳係数を検出し、検出した重畳係数を、前記重畳ベクトル成分が前記アンテナの各々に対する個別のベース成分の和の前記エラーベースレンジ内にあるかどうかを決定するために使用する、請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
車両ベースステーションとトランスポンダとの間で無線通信する方法であって、前記方法は、
前記車両ベースステーションが存在する車両の一部分で前記トランスポンダから隔離される少なくとも１つのアンテナを含む複数のアンテナを送信電流Ｉｃ及びＩＯを用いてそれぞれ駆動するステップ、
前記トランスポンダにおいて、前記内部アンテナにより放射されたフィールド強度のｘｘＩ，ｙＩ及びｚＩベクトル成分を測定し、他のアンテナにより放射されたフィールド強度のｘＯ，ｙＯ及びｚＯベクトル成分を測定し、測定されたベクトル成分を表す信号を前記車両ベースステーションに送信するステップ、
前記車両ベースステーションにおいて、複数の反復サイクルの各サイクル毎に、前記測定されたベクトル成分を表す信号に基づいて、前記アンテナからの測定信号にそれぞれ加える重畳係数ｎ及びｍを計算するステップ、
前記車両ベースステーションにおいて、前記重畳係数を暗号化し、暗号化した重畳係数を前記トランスポンダに送信するステップ、
前記反復サイクルの各サイクル毎に、送信電流ＩＩ＊ｎ及びＩＯ１＊ｍを用いて前記アンテナの各々から信号を同時に同相で送信するステップ、及び
前記トランスポンダにおいて、各サイクル毎に、前記両アンテナからの信号を含む重畳信号のｘｓ、ｙｓ、及びｚｓベクトル成分を測定し、各サイクルに対するｘｓ,ｙｓ及びｚｓの各々が、前記重畳係数が乗算された前記アンテナの各々からのそれぞれのベクトル成分の和のエラーベースレンジ内にあるか、に応答して前記トランスポンダを認証するステップ、
を備える方法。
【請求項１６】
各サイクル毎に、前記測定されたベクトル成分ｘＩ，ｙＩ及びｚＩ及びｘＯ，ｙＯ及びｚＯを正規化し、前記内部アンテナにより放射された受信フィールド強度の正規化したベクトル成分を前記他のアンテナにより放射された受信フィールド強度から差し引くステップ、及び
前記反復サイクルの少なくとも１つのサイクルにおいて、ｘ，ｙ及びｚの各方向の前記差し引かれた正規化ベクトル成分がｘ，ｙ及びｚの各方向の検出フィールドの予測エラーより小さいか、に応答して中継攻撃を検出するステップ、
を更に備える、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記アンテナを送信電流ＩＩ及びＩＯを用いてそれぞれ駆動するステップは、各サイクル毎に、前記アンテナの各々を他のアンテナが駆動されない期間中に駆動することを含み、
前記内部アンテナにより放射されたフィールド強度のｘＩ，ｙＩ及びｚＩベクトル成分を測定し、他のアンテナにより放射されたフィールド強度のｘＯ，ｙＯ及びｚＯベクトル成分を測定するステップは、各サイクル毎に、前記内部アンテナにより放射されたフィールド強度のｘＩ，ｙＩ及びｚＩベクトル成分を前記他のアンテナが駆動されない期間中に測定し、前記他のアンテナにより放射されたフィールド強度のｘＯ，ｙＯ及びｚＯベクトル成分を前記内部アンテナが駆動されない期間中に測定することを含む、
請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
無線通信を認証する装置であって、前記装置は、トランスポンダと車両ベースステーションとを備え、
前記トランスポンダは、車両の複数のアンテナによって放射されたそれぞれのフィールドの個別のベクトル成分を受信し検出するように構成され、前記アンテナは前記車両の一部分により前記トランスポンダから隔離された内部アンテナを含み、
前記車両ベースステーションは、前記トランスポンダと通信するために前記アンテナを第１の駆動電流を用いてそれぞれ駆動するように構成され、且つ複数の反復サイクルの各々に対して、前記アンテナの各々を、前記個別のベクトル成分に基づいて計算された重畳係数が乗算された前記駆動電流によりそれぞれ同相で同時に駆動するように構成され、
前記トランスポンダは、更に、該トランスポンダで受信された両アンテナからの信号を含む重畳信号の重畳ベクトル成分を検出するように構成配置され、
前記車両ベースステーションは、更に、各サイクル毎に、前記重畳信号に対して検出された前記重畳ベクトル成分が、前記アンテナに対する重畳係数がそれぞれ乗算された各アンテナに対する個別のベクトル成分の和のエラーベースレンジ内にあるか、に応答して、前記トランスポンダを認証するように構成配置されている、装置。
【請求項１９】
前記車両ベースステーションは、各サイクル毎に、
前記ベクトル成分を正規化し、前記内部アンテナにより放射された受信フィールド強度の正規化したベクトル成分を前記他のアンテナにより放射された受信フィールド強度から差し引き、
前記反復サイクルの少なくとも１つのサイクルにおいて、ｘ、ｙ、及びｚの各方向の前記差し引かれた正規化ベクトル成分がｘ、ｙ、及びｚの各方向の検出フィールドの予測エラーより小さいか、に応答して中継攻撃を検出するように構成配置されている、請求項１８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の様々な実施形態は無線通信に関し、特にソースセキュリティを確保するための無線通信におけるフィールド(電磁場)重畳技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの無線通信システムは互いに通信するトランスポンダ及びベースステーションを用いる。例えば、トランスポンダは自動車分野において車両のドアを開錠するパッシブキーレスエントリ（ＰＫＥ）又は点火回路をイネーブルするパッシブキーレスゴーに使用されている。一般に、トランスポンダはドアを開錠する及び／又は自動車を点火するため、又はそうでなければ関連する回路をイネーブルするためにベースステーションと通信する。
【０００３】
あいにく、このような通信システムは攻撃を受けやすい。例えば、車両を開錠する及び／又は点火をイネーブルするためにユーザのトランスポンダが使用される自動車応用において、トランスポンダと車両のベースステーションとの間の信号を中継装置を使って中継することができる。一人のアタッカが車両の近くでベースステーションのすぐ近くに位置し、別のアタッカがユーザ及びユーザのトランスポンダの近くに位置することができる。アタッカ間の無線通信でベースステーションとトランスポンダとの間の信号を中継し、車両を開錠及び／又は点火することができる。
【０００４】
これらの及び他の事態が様々な用途のための無線システムの設計及び実装に対する課題として挙げられている。
【発明の概要】
【０００５】
様々な例示的実施形態はフィールド（電磁場）重畳回路、装置、システムおよびそれらの実装及び製造に関し、上記の背景で特定したような課題に対処するものである。
【０００６】
一つ以上の実施形態においては、異なるランダム化された重畳係数を用いて１つ又は２つの内部車両アンテナを駆動して通信フィールド（電磁場）をそれぞれの通信サイクルに対して発生させる。前記アンテナと通信するリモートトランスポンダで受信される発生されたフィールド（電磁場）に対する応答を、重畳係数を表す情報と一緒に用いて、前記アンテナを認証する。
【０００７】
別の実施形態によれば、無線通信は次のように実行される。信号は前記アンテナで放射されたそれぞれのフィールドのベクトル成分に基づく重畳係数が乗算された同相駆動電流を用いて通信される。このように信号を通信することは、信号を例えば異なるアンテナを駆動することによって送信または受信すること、又は信号をトランスポンダで受信することを意味する。場合によっては、少なくとも１つのアンテナは車内にあり、両アンテナは少なくとも２つの異なる重畳係数を用いてそれぞれ異なる時間に駆動される。通信は、通信された両信号を含む重畳信号の重畳ベクトル成分を用い、重畳係数がそれぞれ乗算されたアンテナの各々に対する個別のベクトル成分の和のエラーベースレンジに基づいて、認証される。
【０００８】
一つの例示的実施形態によれば、車両ベースステーションとトランスポンダとの間の無線通信は次のように実行される。２つの以上のアンテナが第１の駆動電流で駆動される（例えば、各アンテナは駆動電流で駆動され、駆動電流は同一でも同一でなくてもよい）。少なくとも１つのアンテナは車両ベースステーションが存在する車両の一部分によりトランスポンダから隔離され、従ってその信号は車両を通過する。アンテナにより放射され、トランスポンダで受信されたそれぞれのフィールドの個別のベクトル成分が検出され、アンテナに対する重畳係数が個別のベクトル成分に基づいて計算される。アンテナは重畳係数が乗算された第１の同相駆動電流を用いて同時に駆動される。重畳ベクトル成分はトランスポンダで受信された両アンテナからの信号を含む重畳信号に対して検出される。トランスポンダは、検出された重畳ベクトル成分が、重畳係数がそれぞれ乗算されたアンテナの各々に対する個別ベクトル成分の和のエラートレランスレンジ内にあるか、に応答して認証される。
【０００９】
別の例示的実施形態は車両ベースステーションとトランスポンダとの間の無線通信に関する。少なくとも１つの内部アンテナを含む２つ以上のアンテナが送信電流ＩＩ及びＩＯでそれぞれ駆動され、内部アンテナは車両ベースステーションが存在する車両の一部分によりトランスポンダから隔離されている。トランスポンダにおいて、内部アンテナにより放射されたフィールド強度のｘＩ、ｙＩ及びｚＩベクトル成分が測定され、同様に他のアンテナにより放射されたフィールド強度のｘＯ、ｙＯ及びｚＯベクトル成分が測定される。測定されたベクトル成分を表す信号が車両ベースステーションに送信される。車両ベースステーションにおいて、反復サイクル中に重畳係数ｎ及びｍが、アンテナからの測定信号にそれぞれ加えるために、測定されたベクトル成分を表す送信信号に基づいて計算され、重畳係数は暗号化され、暗号化された重畳係数がトランスポンダに送信される。内部及び外部アンテナの各々からの信号はそれぞれ同相の送信電流Ｉ１＊ｎ及びＩＯ１＊ｍ（ｎ及びｍはサイクル毎に変化する）を用いてトランスポンダに同時に送信される。トランスポンダにおいて、ｘｓ、ｙｓ及びｚｓベクトル成分が両アンテナからの信号を含む重畳信号から測定され、トランスポンダは、ｘｓ、ｙｓ及びｚｓベクトル成分の各々が、重畳係数が乗算されたアンテナの各々からの信号のそれぞれのベクトル成分の和のエラートレランスレンジ内にあるか、に応答して認証される。
【００１０】
他の実施形態は無線通信を認証するシステムに関する。一実施形態においては、このようなシステムは以下のようにトランスポンダ及び車両ベースステーションの一方又は両方を含む。トランスポンダは車両の一部分によりトランスポンダから隔離された１つ以上の内部アンテナを含む車両のアンテナにより放射されたそれぞれのフィールドの個別のベクトル成分を受信及び検出する。車両ベースステーションは、トランスポンダと通信するために、アンテナを個別のベクトル成分に基づいて内部及び外部アンテナに対して計算された重畳係数が乗算された第１の駆動電流を用いてそれぞれ同相で同時に駆動する。トランスポンダは、トランスポンダで受信された両アンテナからの信号を含む重畳信号の重畳成分を検出する。車両ベースステーションは、重畳信号に対して検出された重畳ベクトル成分が、重畳係数がそれぞれ乗算されたアンテナの各々に対する個別のベクトル成分の和のエラートレラントレンジ内にあるとき、これに応答してトランスポンダを認証する。
【００１１】
上記の考察及び概要は本発明の各実施形態又はすべての実装を記載することを意図するものではない。以下の図及び詳細な説明も様々な実施形態を例示するものである。
【００１２】
添付図面に関連する以下の詳細な説明を考慮すると様々な例示的実施形態がより完全に理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の例示的実施形態によるフィールド重畳を用いる無線システムを示す。
【図２】本発明の別の例示的実施形態によるフィールド重畳を用いる無線自動車システムを示す。
【図３】本発明の別の例示的実施形態によるトランスポンダ認証のためのシステム及び関連するデータフローを示す。
【図４】本発明の例示的実施形態によるフィールド重畳を用いる無線認証のためのデータフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は様々な変更及び代替形態が可能であるが、その詳細は図面に例示的に示され、詳細に説明される。しかしながら、本発明は記載された特定の実施例に限定されないことを理解されたい。それどころか、本発明は、特許請求の範囲に特定された特徴を含む本発明の範囲内に含まれるすべての変更形態、同等形態及び代替形態をカバーするものである。更に、本願で使用する語「例」は例示を意味するだけで、限定を意味しない。
【００１５】
本発明の特徴は自動車用などのトランスポンダ−ベースステーション結合に関連するフィールド重畳用の様々な種類のデバイス、システム及び装置に適用可能である。本発明は必ずしもそのように限定されるわけではないが、本発明の種々の特徴はこのような例の考察によって十分に理解可能になる。
【００１６】
１つ以上の実施形態においては、重畳フィールドに対応するファクタはリモートトランスポンダに与えられる信号が付与され、車両の開錠機構及び／又は点火機構などの回路を操作するトランスポンダの対応する応答の正当性及び／又は近接性を検証するのに使用される。このようなアプリケーションは、例えば自動車分野においてパッシブキーレスエントリ（ＰＫＥ）又はパッシブキーレスゴー（ＰＫＧ）アプリケーションで実装することができる。ファクタは２つ以上の反復サイクル中に発生され通信に使用される２つ以上の重畳値に基づき、それぞれのサイクルに対応する通信がその通信を認証するために使用される。
【００１７】
より具体的な例示的実施形態においては、重畳フィールドは、少なくとも１つの内部アンテナを含む２つ（又はそれ以上）の車両アンテナ、例えば２つの内部アンテナ又は２つの内部アンテナ及び１つの外部アンテナを含む３つのアンテナによるベースステーションからトランスポンダへの情報の通信と関連して使用される。トランスポンダが車両の近くにあるとき、アンテナはトランスポンダと通信するために信号をトランスポンダに送る。トランスポンダはその信号に対し、アンテナで検出される別の信号を供給することで応答する。ベースステーションはアンテナからトランスポンダへ送付される信号に値を加える。重畳信号は（例えば、トランスポンダ及び／又はベースステーションで）分析され、ベースステーションは分析に基づいて、その通信／トランスポンダを認証する。この認証は、信号を戻すトランスポンダもアンテナからその信号を受信していること（例えば中継がないこと）を確かめるために最初に使用することができ、その後追加の認証（例えば次の暗号化通信）によりこのトランスポンダが車両に対して適正であるとすることができる。この認証は、例えばエントリ／ロック機構又は点火機構などのシステムを駆動又はイネーブルするために使用することができる。
【００１８】
各室内アンテナは、アンテナと車体の組み合わせが内部アンテナにより与えられる信号に影響を与えるように車両に対して配置する。この点において、照合又はさもなければ識別することが難しい複合信号源を提供するために自動車の車体がアンテナとともに利用される。例えば、このような複合アンテナ型配置を複製することは車両構造の複製を必要とする。従って、様々な実施形態では、不均一フィールドを発生する場合のように、（例えば車体により遮蔽され）複製することが難しい信号を発生するようにアンテナを車両に対して配置する。
【００１９】
いくつかの実装においては、信号の重畳はｎ及びｍ個のそれぞれ信号に対してランダム化された隠蔽重畳係数ｎ１−ｎｋ及びｍ１−ｍｋで複数回（ｋ回）反復される。従って、２つ以上のアンテナは、それらのアンテナが駆動される各サイクル毎に重畳係数に基づく同相駆動電流を用いて多数回駆動される。いくつかの実装では、それぞれのアンテナとトランスポンダとの間の送信パスに関連する送信エラー（そのエラーはアンテナにより発生されたフィールドのベクトル成分dx、dy及びdzに関連する）はその値を超えるとエラー又は攻撃が検出される値に設定される。いくつかの実装では、単一のベクトル成分を評価し、通信した値がエラーレンジ内であるかどうかを検出するために使用することができる。
【００２０】
ベクトル成分は１つ以上の様々な方法を用いて検出することができる。例えば、トランスポンダは磁場方向及び強度を検出するように構成されたアンテナ装置を含むことができる。このようなアンテナ装置及び／又は関連技術は、例えば「A Security System」という名称の欧州特許第１１８９３０６号に記載されている１つ以上の態様を含むことができ、その全内容は参照することによりここに組み込まれる。例えば、これに記載されるように、３コイルアンテナを用いて各アンテナにより発生された信号のそれぞれのベクトル成分を検出し、検出したベクトル成分を次に認証通信を発生させるために使用するこができる。他の態様として「Field Superposition System and Method therefor」という名称の米国特許出願番号１３／０４６，１９４に記載されている１つ以上の方法が可能であり、その全内容は参照することによりここに組み込まれる。
【００２１】
いくつかの実施形態では、２つのアンテナはともに車両の内部に配置され、トランスポンダで検出されるために車両の一部分を通過しなければならないフィールドを発生する。
いくつかの実装では、内部アンテナは、少なくとも、トランスポンダと異なる距離／フィールド干渉を達成するために必要な内部アンテナ間の低い値（例えば最小値）の幾何学的離間と、検出コイルによるそれぞれのアンテナの個別の検出／検知を軽減するために必要なアンテナ間の高い値(最大値)の幾何学的離間との間のトレードオフに基づいて、相対的に配置される。
【００２２】
いくつかの実装では、ベースステーションは、トランスポンダで受信されベースステーションに返送された、アンテナにより与えられたベクトル成分を用いて信号を発生する。第１のアンテナによって送信電流ＩＯで放出された受信フィールド強度のベクトル成分（ｘ，ｙ，ｚ）について受信信号強度（ＲＳＳＩ）を測定してベクトル成分（ｘＯ，ｙＯ，ｚＯ）を有する信号を得る。第２のアンテナによって送信電流ＩＩで放出された受信フィールド強度のベクトル成分（ｘ，ｙ，ｚ）についても受信信号強度（ＲＳＳＩ）を測定してベクトル成分（ｘＩ，ｙＩ，ｚＩ）を有する信号を得る。いくつかの実施形態では、第１及び第２のアンテナは両方とも内部アンテナである。これらのＲＳＳＩ測定は共通のトランスポンダ位置における受信に対して比例フィールド強度を用いて実行することができる。その結果（ｘＯ、ｙＯ、ｚＯ及びｘＩ、ｙＩ、ｚＩ）は、暗号化され、例えば極超短波（ＵＨＦ）通信を用いてベースステーションに返送される。
【００２３】
ベースステーションでは、重畳信号の発生するためにアンテナ信号に加えるファクタｍ及びｎは少なくとも２つの反復サイクルの各々に対して次のように計算される（例えば、重畳は、アンテナを正確に同相で駆動しながら、ランダム化された隠蔽ファクタｎ１−ｎｋ及びｍ１−ｍｋでｋ回反復される）。次のように ランダムに重畳されたフィールド強度：
[ｘＯ*ｍ,ｙＯ*ｍ,ｚＯ*ｍ]~[ｘＩ*ｎ,ｙＩ*ｎ,ｚＩ*ｎ+ランダム値]
が供給される。
重畳された（位相調整された）フィールド強度は予測雑音レベルを安全に上回るように設定される。
[ｘＯ*ｍ,ｙＯ*ｍ,ｚＯ*ｍ]＋[ｘＩ*ｎ,ｙＩ*ｎ,ｚＩ*ｎ]>雑音レベル
ｎ及びｍに対する計算された値は暗号化され、例えばＵＨＦ又は低周波数（ＬＦ）信号でトランスポンダに送信される。
【００２４】
ベースステーションはアンテナを同時に同相で駆動する。送信機の送信電流は各アンテナに対して各サイクル毎に次のように調整される。
・ＩＯ１，ｍ１＝ＩＯ１＊ｍ１及びＩＩ，ｎ１＝ＩＩ＊ｎ１
・ＩＯ１，ｍ２＝ＩＯ１＊ｍ２及びＩＩ，ｎ２＝ＩＩ＊ｎ２
・．．．．
・ＩＯ１，ｍｋ＝ＩＯ１＊ｍｋ及びＩＩ，ｎｋ＝ＩＩ＊ｎｋ
【００２５】
トランスポンダ又はベースステーションは各サイクル毎に両アンテナで送信された受信（測定）重畳ベクトル成分に基づいて次の状態（ｘsuper、ｙsuper、ｚsuper）を評価する。
ｘＯ＊ｍ＋ｘＩ＊ｎ−ｄｘ＜ｘsuper＜ｘＯ＊ｍ＋ｘＩ＊ｎ＋ｄｘ      (a)
ｙＯ＊ｍ＋ｙＩ＊ｎ−ｄｙ＜ｘsuper＜ｙＯ＊ｍ＋ｙＩ＊ｎ＋ｄｙ      (b)、及び
ｚＯ＊ｍ＋ｚＩ＊ｎ−ｄｚ＜ｘsuper＜ｚＯ＊ｍ＋ｚＩ＊ｎ＋ｄｚ      (c)
ここで、ｄｘ、ｄｙ及びｄｚ要素は予測される誤差、例えば位相ジッタ、測定精度及びドライバ電流精度に起因する誤差に対応する。すべての状態が各サイクルで真正であれば、トランスポンダは正当な車両の前にあると決定される。状態ａ−ｃがすべて真正であるとは限らない場合には、中継攻撃が検出される（例えば、挿入された中継装置はアンテナにより発生される磁場の予測ベクトル成分を生成することができない）。
【００２６】
いくつかの実装では、単一中継アタックは次のように決定される。測定ベクトル成分（ｘＯ１、ｙＯ１、ｚＯ１）及び（ｘＩ、ｙＩ、ｚＩ）は次のように正規化される。
[ｘＯ，ｙＯ，ｚＯ]/MAX[ｘＯ，ｙＯ，ｚＯ]*100％＝[ｘＯnorm，ｙＯnorm，ｚＯnorm]、及び
[ｘＩ，ｙＩ，ｚＩ]/MAX[ｘＩ，ｙＩ，ｚＩ]*100％＝[ｘＩnorm，ｙＩnorm，ｚＩnorm]
これらの正規化を使用すると、
ｘＯnorm−ｘＩnorm＜ｄｘ、及び
ｙＯnorm−ｙＩnorm＜ｄｙ、及び
ｚＯnorm−ｚＩnorm＜ｄｚ
である場合（ここでｄｘ、ｄｙ及びｄｚ要素は位相ジッタ、測定精度及びドライバ電流精度に起因する誤差により決まる）、単一ＩＤコイルによるＥＭＵアタックが検出され、プロセッサは停止する。この単一コイルによる中継攻撃は、必ずしもベクトル成分を正規化する必要はなく、上記の関連する追加のステップを実行することなく検出することもできる。
【００２７】
重畳を反復するサイクル数は様々な方法の１つ以上を用いて設定することができる。例えば、両ＬＦアンテナとも離散スロットで攻撃者が調整でき、重畳はｋ回行われるものとすると、ランダム攻撃による試行錯誤ＲＳＡのブレーク確率は、
Ｐ=100％・(ＥA01・ＥA1)ｋ
であると推定される。
【００２８】
この推定は、各送信器アンテナに対して正しいドライバアンテナ値を推測する独立の成功確率であるとみなせる。中継ドライバアンテナと正当なＦＯＢとの間の固定の相対位置のために、１つの受信ベクトル成分が首尾よくエミュレートされる場合、他の成分も予測範囲内になるとみなせる。例えば、１０％の全システムエラー（ＥA01＝ＥA1）に対してフィールド重畳の３回の反復を使用することができると、このような進歩した攻撃に対する攻撃成功確率は僅かＰ＝０，０００１である。
【００２９】
別の例示的実施形態によれば、無線システムは、リモートトランスポンダとベースステーションに局在する２つ以上のアンテナを介して通信するベースステーションを含み、これらのアンテナの１つは、その信号がリモートトランスポンダから少なくとも部分的に隠される又はさえぎられる（例えば、車両内にあって車両がアンテナからの信号を歪ませる）ように配置される。ベースステーションは、各アンテナに対応するフィールド強度ファクタを用いて、アンテナを通る信号にフィールドを重畳する。信号は、フィールド強度ファクタ（例えば暗号化される）と一緒に、アンテナによってリモートトランスポンダに、同相で同時に送信される。ベースステーションは更にトランスポンダから受信された信号を分析し、フィールド強度ファクタを用いて、トランスポンダの正当性及び近接性の１つ以上を検証する。
【００３０】
より特定の例示的実施形態では、上記のシステムは、上記の少なくとも１つの内部アンテナ及び追加の外部アンテナを含む３つ以上のアンテナで実施される。追加の外部アンテナは内部アンテナからの信号の正確な検出を隠す又はさもなければ減ずるのに使用することができる。
【００３１】
別の実施形態では、ベースステーションは（例えばパッシブキーレスエントリ（ＰＫＥ）に対する）不成功のアクセストライ回数を追跡する。この方法は試行錯誤中継攻撃を減らすために使用することができる。
【００３２】
上記の例によれば、いくつかの実施形態は、ベースステーションと、トランスポンダと、少なくとも１つの内部車両アンテナを含む複数のアンテナを含む。他の実施形態はこのようなシステムのサブコンポーネントに関する。例えば、様々な実施形態は、上記に従って、信号を発生し、フィールド強度ファクタを暗号化し、トランスポンダと通信するように構成されたベースステーションに関する。ベースステーションは、トランスポンダを認証するために、トランスポンダで検出されベースステーションに返送された重畳フィールドを比較することができる。別の例示的実施形態は、上述した信号を受信及び通信し、ベースステーションから受信したフィールド強度ファクタを用いて上述した重畳フィールドを比較するトランスポンダに関する。
【００３３】
本発明の種々の実施形態は多数の異なる用途に適用することができる。ここに記載する考察に従って、１以上の実施形態は様々な異なるタイプのパッシブキーレスエントリ又はパッシブキーレスゴーシステムで実装することができる。例えば、ここに記載する方法、システム、ベースステーション又はトランスポンダは、米国特許出願公開第２００８／００２４３２２号又は米国特許第７４２６２７５号に記載されているようなコンポーネント及び/又はトランスポンダシステムのすべてと関連して実装することができる。
【００３４】
ここで図面に付き説明すると、図１は本発明の別の例示的実施形態によるフィールド重畳を用いる無線システム１００を示す。システム１００は、ベースステーション／コントローラ１３０からの信号をリモートトランスポンダ１４０に送信するメインアンテナ１１０及び内部アンテナ１２０を含む。必要に応じ、システムは内部アンテナ１２０と同様に動作する第２の内部アンテナ１２２も含み、別に断らない限り、２つ以上の内部アンテナが使用される。内部アンテナ１２０は、例えば車体又は他の要素によって、トランスポンダ１４０による直接アクセス又は車両外部の検出コイルによる直接アクセスから遮蔽される。
【００３５】
様々な実施形態は、図１に示される態様、例えば一つ以上の回路、装置、システム、このようなコンポーネントを操作する方法およびこのようなコンポーネントを製造する方法のうちの一つ又は複数又はすべてに関連する。例えば、所定の実施形態はベースステーション１３０に従って動作する車両ベースステーションに関連し、様々なアンテナ、関連回路及び様々な異なるタイプのトランスポンダで実装することができる。他の実施形態はトランスポンダ１４０に従って動作するトランスポンダに関連し、図に示すようなアンテナ及びベースステーションと相互作用する。他の実施形態は図に示すように動作するアンテナ及び／又は相互接続回路に関連する。更に他の実施形態は、ベースステーション及びアンテナを含む車両システム、又はベースステーション、アンテナ及び該アンテナを介してベースステーションと通信するように構成配置された一つ以上のトランスポンダを含むシステムなどの一つ以上のコンポーネントの組み合わせに関連する。更に他の実施形態は、例えばここに記載する一つ以上の実施形態に従って一つ以上のベースステーション１３０及びトランスポンダ１４０を操作するように実装できるソフトウェアベース態様に関連する。
【００３６】
ベースステーション１３０はメイン及び内部アンテナ１１０及び１２０を駆動し、トランスポンダ１４０はアンテナからの信号を検出し、各信号はベクトル成分を含む。トランスポンダはこれらの検出信号を表す暗号化情報をベースステーション１３０に返送し、ベースステーションはこの情報を用いて、各アンテナの反復駆動のための多数の（例えばランダム化された）フィールド重畳係数を発生する。ベースステーション１３０は更に重畳係数を暗号化し、トランスポンダ１４０に送る。
【００３７】
このとき、ベースステーション１３０は、各アンテナを２つ以上のサイクルの各々対して同時に同相で駆動するためにそれぞれの重畳係数を供給し、このアンテナ駆動においては各アンテナに対して各サイクルで異なる重畳係数が使用される。トランスポンダは重畳信号を検出し、検出した重畳信号を重畳係数と一緒に用いて重畳信号（各アンテナからの複合信号を含む）が各サイクルに対するエラーファクタ内にあるかどうかを決定する。いくつかの実施形態では、各重畳信号は３つのベクトル成分（例えば、ｘ，ｙ，ｚ）の各々がそのベクトルに対するエラーファクタ内にあるかどうかを決定することによって認証される。複合信号がエラーファクタ内にある場合には、トランスポンダは認証される。この認証は、例えばエントリ／ロック機構又は点火機構などのシステムを作動又はイネーブルするために使用できる。更に、信号を認証するための（例えば前記の方程式による）計算はトランスポンダ及びベースステーションの一方又は両方で行うことができ、後者の例ではこのような計算のために、トランスポンダは受信信号を表す情報をベースステーションに送付する。
【００３８】
図２は本発明の別の実施形態によるフィールド重畳を用いる無線自動車システム２００を示す。システム２００は、車両２１０内のベースステーション、外部アンテナ２２０、内部アンテナ２２２及び場合によっては第２の内部アンテナ２２６を含む。第２の内部アンテナ２２６については以下では検討しないが、このアンテナは内部アンテナ２２２と同様に実装することができ、ここに記載する一以上の実施形態に従って動作させることができる。また図に示されているがオプションである第２の外部アンテナ２２４は車両２２０に対して外部アンテナ２２０と反対側に配置される。それぞれのアンテナの位置は、種々の実施形態及び応用を異なるタイプの車両２１０に適合させるために変更することができ、この車両及びアンテナ配置はともに多数の車両及びアンテナ配置（内部アンテナ２２２は遮蔽される）のうちの典型例である。
【００３９】
外部及び内部アンテナ２２０及び２２２（及び適用可能な場合２２４，２２６）は特定指定のドライバ検出エリア２３０内においてトランスポンダが検出し得る信号を送信する。使用時に、第２の内部及び外部アンテナ２２４及び２２６も信号を送信するように構成される（例えば、アンテナ２２４は乗客側のトランスポンダによりアクセス可能であり、内部アンテナ２２６はドライバ検出エリア２３０内でトランスポンダにより検出可能である）。
【００４０】
車両２１０は内部アンテナ２２２を外部トランスポンダから遮蔽するため、内部アンテナからの信号はドライバ検出エリア２３０内でトランスポンダ又は攻撃者により直接検出することはできない。例えば、車両２１０のガラス、金属又は他の構成要素が内部アンテナ２２２により送出される信号を歪ませるために、トランスポンダはアンテナにより発生された信号を直接検出できない。
【００４１】
一例として、トランスポンダ２４０はドライバ検出エリア２３０内に位置し、システム２００と模範的な相互作用を表すことが示されている。所望により、トランスポンダ２４０はシステムの一部であり、１つ又は２つのアンテナ２２０及び２２２（又は実装されていれば２２４）を介して車両２１０と信号を通信するように動作する。
【００４２】
ベースステーション（例えば車両２１０内の回路）はアンテナ２２０及び２２２を各アンテナに対する初期送信電流で駆動する（例えば電流は相違させることができ、アンテナは引き続き駆動される）。各アンテナ２２０及び２２２に対応するそれぞれのベクトル成分を有する信号がトランスポンダ（例えば２４０）で検出され、車両２１０内のベースステーションに（例えば暗号化されて）返送される。ベースステーションは各アンテナ２２０及び２２２に対する検出ベクトルを（ノイズ／エラーを考慮して十分に高い）ランダムフィールド強度値と一緒に用いて、反復サイクル中に各アンテナを引き続き駆動するために使用されるそれぞれの信号に加える多数のフィールド強度ファクタを発生させる。
【００４３】
ベースステーションは次にアンテナ２２０及び２２２を各アンテナに対して同相の駆動電流の供給によって同時に駆動する。それぞれの駆動電流は当該アンテナに予め供給される初期電流に当該アンテナに対するフィールド強度ファクタが乗算されたものに相当する。アンテナは多数のサイクルの各々に対して駆動される。トランスポンダで検出された重畳信号はそれぞれのアンテナに対応するエラーデータ及び各アンテナに対する既知のフィールド強度で処理され、トランスポンダの正当性の状態を決定する。このような正当性は、例えば信号を受信及び処理するトランスポンダがドライバ検出エリア２３０内にあるどうか、あるいはこの検出エリア内で中継トランスポンダにより検出された信号を受信したかどうかを決定することによって決定できる。例えば、トランスポンダ２４０は中継トランスポンダであり、トランスポンダ２５０は車両２１０に対して実際に認証されているがドライバ検出エリア２３０の外にある場合、中継トランスポンダ２４０は各アンテナからのフィールドをそれぞれのベクトル値で発生させることはできない。
【００４４】
第２の内部アンテナ２２６は、１つ以上の様々な手段を用いて、第１の内部アンテナ２２２に対して相対的に配置される。いくつかの実装においては、第２のアンテナ２２６は第１のアンテナ２２２に対して、それぞれのアンテナがここに記載する重畳に有用な個別の信号を提供するのを確実にするために、それぞれ達成可能な最小距離と最大距離のトレードオフを達成するように相対的に配置される。
【００４５】
図３は、本発明の別の例示的実施形態によるトランスポンダ認証のためのシステム３００及び関連するデータフローを示す。システム３００はベースステーション３１０とメインアンテナ３１２及び内部アンテナ３１４を含み、ベースステーションはトランスポンダ３２０との通信のためにこれらのアンテナを駆動する。ベースステーション３１０はウェークアップ信号３３０をトランスポンダ３２０に送信するためにメインアンテナ３３０を駆動し、次に第１の信号３３１を送信し、この第１の信号はそのベクトル成分を決定するためにトランスポンダ３２０で検出される。この点に関し、メインアンテナ３１２はウェークアップ及びＲＳＳＩ測定を実行するために十分な強度を有する車両の外部アンテナ又は内部アンテナとすることができる。ベースステーション３１０は次に内部アンテナ３１４を駆動して第２の信号３３２を送信し、この第２の信号もこの第２の信号のベクトル成分を決定するためにトランスポンダ３２０で検出される。
【００４６】
トランスポンダ３２０は、第１及び第２の信号から検出されたそれぞれのベクトル成分の特性を示す情報を含む応答信号３３３をベースステーション３１０に（例えばＵＨＦ通信で）送信する。ベースステーションは、ベクトル成分及びランダム値を用いて、ここに記載する一以上の方法で各アンテナに対する重畳係数を計算する。２以上の反復サイクルの各サイクルにおいて、ベースステーションは、各サイクル毎に供給される重畳係数を用いてメイン及び内部アンテナを同時に駆動して同時信号３３４Ａ及び３３４Ｂを発生する。重畳係数は、例えば各サイクル毎に反復ランダム値を用いて、応答信号３３３で与えられる検出ベクトル成分に基づいて発生させることができる。
【００４７】
トランスポンダ３２０はこれらの同時信号を重畳信号として検出し、そのベクトルを決定する。トランスポンダ３２０は、メイン及び内部アンテナにより供給された各信号に対して、重畳信号の特性を示す情報を含む応答信号３３５を送出する。このステップは、例えば同時信号３３４Ａ及び３３４Ｂの一方又は両方と一緒にトランスポンダ３２０に送付される暗号化された重畳係数を用いてそれぞれのアンテナに起因する重畳信号の成分を決定することを含むことができる。これらのファクタは反復信号の各々で送信することができる。
【００４８】
反復サイクルの各々に対する信号がエラーフリーレンジ内に入る場合には、ベースステーション３１０は車両イネーブル信号３４０を発生し、駆動回路（例えばエンジン点火回路）又はエントリ回路などの車両回路をイネーブルする。場合によっては、各サイクルの信号は、受信時にその信号がエラーフリーレンジ内に入るかどうかを決定するために評価される。他の場合には、各サイクルの信号は、すべての信号が受信されたとき、一緒に評価される。
【００４９】
図３に示す種々の通信は異種のメイン及び内部アンテナ３１２及び３１４の一方又は両方を用いて実現することができる。例えば、ウェークアップ信号３３０はメインアンテナ又は内部アンテナのいずれかで送信することができる。同様に、ベースステーションで利用するためにトランスポンダ３２０から送信される信号もメインアンテナ３１２又は内部アンテナ３１４のいずれかを介して送信でき、この送信はＵＨＦ通信を用いることができる。更に、アンテナとトランスポンダとの間の通信は様々なタイプの通信媒体を用いて実行することができる。例えば、ＬＦ信号をアンテナからトランスポンダへ送信することができ、トランスポンダはＵＨＦ信号を用いてアンテナ経由でベースステーションへ返信することができ、またすべてＬＦ信号を用いることも、すべてＵＨＦ信号を用いることもできる。更に、トランスポンダの更なる認証のために第２の内部アンテナをここに記載するように使用することもできる。
【００５０】
図４は、本発明の例示的実施形態による、反復サイクルを用い、各サイクル毎にランダム化された重畳係数を用いるフィールド重畳による無線認証のためのデータフロー図を示す。ブロック４１０において、それぞれのアンテナが第１の電流（例えば異なる時間に各アンテナに対して異なる電流）で駆動され、少なくとも一つの内部アンテナはベースステーションが存在する車両の一部分によってトランスポンダから隔離されている。ブロック４２０において、アンテナにより放射されトランスポンダにより受信されたそれぞれのフィールドの各々に対して個別のベクトル成分が検出される。
【００５１】
ブロック４３０において、それぞれのアンテナに対して個別のベクトル成分に基づいて重畳係数が計算され、ブロック４４０において、アンテナの各々は重畳係数が乗算された駆動電流によって同時に同相でそれぞれ駆動される。ブロック４５０においって、トランスポンダで受信された両アンテナからの信号を含む重畳信号に対して重畳ベクトル成分が検出される。
【００５２】
反復サイクルがブロック４５５で完了すると、プロセスは以下に述べるブロック４６０に続く。反復サイクルがブロック４５５で完了しない場合には、プロセッサはブロック４３０に戻り、ここで次の反復サイクルに対する追加の重畳係数が計算される。場合によっては、各サイクルに固有のベクトル成分を発生させるために、ブロック４１０及び４２０も各反復サイクル毎に反復される。ブロック４５５からブロック４３０へ直接戻る他の場合には、ブロック４１０及び４２０で発生されたベクトル成分が追加のサイクルに対して再利用される。
【００５３】
ブロック４６０において、反復サイクルの各々に対して検出された重畳ベクトル成分が、（アンテナに対する重畳係数がそれぞれ重畳された）アンテナの各々に対する個別のベクトル成分の和のエラーベースレンジ内にある場合、トランスポンダはブロック４７０で認証される。この認証は、例えばトランスポンダが車両の前に存在し、通信を中継回路を経由しないで（中継攻撃を軽減するため）及び／又はそれとともに実装可能な暗号化通信手段を経由しないで直接受信するものとして認証することを意味する。いくつかの実装においては、ブロック４７０における認証に基づいて、車両内の一以上の回路がブロック４８０においてイネーブルされる。このような回路は、例えば車両のドアを開錠するエントリ回路、車両始動する点火を解除する点火回路、又は車両の運転を軽減する自動車用のブレーキロック回路又はフォークロック回路などの別のロック回路を含むことができる。
【００５４】
検出された重畳ベクトル成分がブロック４６０においてエラーベクトルレンジ内にない場合には、認証プロセスはブロック４６５で終了する。いくつかの実装では、認証プロセスは、ブロック４６５と４１０との間の破線で示されるように、所定の状態の下でブロック４１０において再始動することが許可される。例えば、プロセスはカウンタ又は他の方法で認証試みの失敗回数を追跡しながらブロック４１０で再始動することができる。所定回数の失敗試みが行われた後（例えば特定の期間に限定される）、ブロック４６５におけるプロセス終了は、所定の期間が経過するまで又は別のリセット状態が満たされるまでブロック４１０で再始動を許可しない。このような試みのユーザへの自動通知（例えば携帯電話へのテキストメッセージなどのモバイル装置又は別のタイプの警報装置による）のような他のステップをプロセス終了時及び／又は所定回数の失敗試み後に開始させることもできる。
【００５５】
特定の実施形態では、検出された重畳ベクトル成分は各サイクルに１度評価される。これらの実施形態では、矢印Ａで示されるように、プロセスはブロック４５０からブロック４６０へと続く。瞬時サイクルに対する重畳ベクトル成分がブロック４６０においてレンジ内にない場合、プロセスは認証を終了する（例えば攻撃又はエラーを検出する）。瞬時サイクルに対する重畳ベクトル成分がブロック４６０においてレンジ内にある場合、プロセスは（矢印Ｂで示されるように）ブロック４５５で続行し、反復サイクルが完了すると、プロセスはブロック４７０に進み、トランスポンダが認証される。反復サイクルがブロック４５５で続行中で完了してない場合、プロセスは次のサイクルを上述のように続行し、次のサイクルの結果がブロック４６０において個別に認証される。
【００５６】
以上の考察及び説明に基づいて、当業者は、ここに示され記載された例示的実施形態及び応用に厳密に従うことなく様々な変更及び変形を本発明に加えることができることは容易に認識されよう。例えば、追加のアンテナを使用すること、アンテナ間で異なる通信形式を使用すること、フィールド強度ファクタをトランスポンダに送る信号に与える異なる方法を使用することができる。これらの方法は、各アンテナからのフィールドの検出と関連して、ベースステーションにある回路を操作する権限が実際に与えられたトランスポンダがアンテナにより検出された信号のベクトル値に対してアンテナの適切な近傍内にあるかどうかを決定するように実装することができる。このような変更は請求項に記載する本発明の精神及び範囲から逸脱するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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