Коммутирующее устройство для защищенного манипулированного приема модулированного с использованием амплитудной манипуляции сигнала

Коммутирующее устройство для защищенного манипулированного приема модулированного с использованием амплитудной манипуляции сигнала

Реферат

 

Изобретение относится к коммутирующим устройствам для приема модулированного с использованием амплитудной манипуляции сигнала и предназначено для применения в носителе данных идентифицирующей системы. Техническим результатом является повышение надежности. Устройство содержит схему демодулятора (Demod), состоящую из дифференцирующей схемы (DS) и схемы распознавания паузы (РЕ 1), декодирующую схему (Dekod), управляемый программным управлением (SM) коммутатор (S), схемы распознавания паузы (РЕ 2, РЕ 3), логический элемент ИЛИ (OR). 5 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение касается коммутирующего устройства для приема модулированного с использованием амплитудной манипуляции (ООК=On-Off-Keying) сигнала, в частности, для применения в носителе данных идентифицирующей системы, со схемой приема, включенной за ней схемой демодулятора, включенной за ней схемой декодирующего устройства и с программным управлением для управления, в частности, приемом, демодуляцией и обработкой принимаемых данных.

Такое коммутирующее устройство известно из ЕР 0669591 А2.

При идентифицирующих системах производится обмен данными между стационарным или квазистационарным блоком и мобильным или же переносным, имеющим по меньшей мере одно запоминающее устройство блоком, в дальнейшем называемым носителем данных, и зачастую также передача энергии от стационарного блока к носителю данных, преимущественно при помощи индуктивной связи или электромагнитного излучения. Примерами этого являются устройства контроля доступа с переносным идентификатором, таким, как, например, микромодульная карта. Но также электронные дорожные автостопы с системой кодовой блокировки относятся к стандартным идентифицирующим системам.

При стандартных идентифицирующих системах данные от стационарного блока передаются к носителю данных при помощи модуляции с использованием амплитудной манипуляции, причем высокочастотный сигнал несущей, смотря по обстоятельствам, после надлежащего разделения и/или подготовки к цифровой обработке сигнала, непосредственно используется как тактовый сигнал, так что появляющиеся на основании модуляции бланкирующие интервалы в сигнале несущей также появляются в тактовом сигнале. Кроме того, за счет выпрямления и сглаживания передаваемого сигнала получается необходимая для питания носителя данных энергия.

Демодуляция модулированного с использованием амплитудной манипуляции сигнала несущей производится либо непосредственно из передаваемого и принимаемого сигнала, либо только из получаемого из него тактового сигнала. Это возможно, так как тактовый сигнал также имеет бланкирующие интервалы и вместе с тем модуляцию. Схемы в носителе данных известной идентифицирующей системы при этом выполнены таким образом, что допускается кратковременное гашение такта.

Прием данных проходит при этом по предварительно заданному протоколу, который управляется программным управлением (state machine=государственный аппарат). Прерывание такта в другой момент времени, отличающийся от позволенного правилами протокола приема, приводит к прерыванию приема.

Из ЕР 0387071 А1, кроме того, известно, что при транспондере из тактового сигнала, который был выделен из модулированного с использованием амплитудной манипуляции сигнала несущей, может быть получен сигнал сброса, который устанавливает в исходное положение коммутирующие элементы транспондера, если пауза между двумя периодами времени, в которые имеется сигнал несущей, превышает определенную временную длительность.

После приема данных, которые могут представлять собой команды или также подлежащие обработке значения, они обрабатываются. Такая обработка включает в себя чтение и запись данных или значений в энергонезависимое запоминающее устройство носителя данных, а также передачу данных на стационарный блок и, смотря по обстоятельствам, кодирование данных. Во время обработки принимаемых данных носитель данных не ожидает других данных и, таким образом, прерывания такта, так как не происходит модуляция сигнала несущей от стационарного блока.

Это, конечно, приводит к риску в обеспечении безопасности, так как, в принципе, допускается остановка такта. Хакер мог бы теперь остановить или же отфильтровать такт, исследовать соответствующее состояние схемы и, таким образом, разведать структуру и принцип действия, чтобы разработать возможность имитации.

Чтобы противостоять этой проблеме, уже имеется тенденция в мире специалистов вместо 100% модуляции с использованием амплитудной манипуляции применять амплитудную модуляцию с небольшим индексом модуляции. Это все же означает, что на носителе данных должна быть реализована менее надежная демодуляция, что приводит к увеличению стоимости за счет меньшей эксплуатации, более затратных измерительных процессов или более плохой совместимости.

Поэтому задачей настоящего изобретения является устранение вышеназванных недостатков при стандартном коммутирующем устройстве.

Задача решается посредством отличительных признаков п.1 формулы изобретения. Преимущественные усовершенствования даны в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с п.1 между схемой демодулятора и схемой декодирующего устройства коммутирующего устройства носителя данных идентифицирующей системы расположен коммутатор, при помощи которого выход схемы демодулятора в рабочем состоянии, в котором не принимаются данные, управляемом программным управлением, соединяется со входом сброса коммутирующего устройства.

Если данные от устройства считывания идентифицирующей системы не передаются на носитель данных, сигнал несущей, который должен посылаться для передачи энергии, как раньше, не модулирован, так что схема демодулятора выдает постоянный сигнал, в то время как тактовый сигнал, который также выделяется из сигнала несущей, не имеет разрывов.

Если теперь хакер прерывает сигнал несущей и вместе с тем тактовый сигнал, чтобы в этот временной интервал прерывания иметь возможность исследовать состояние коммутирующей схемы, схема демодулятора могла бы изменить состояние на ее выходе, которое затем в способе в соответствии с изобретением приводит к сбросу коммутирующего устройства, так что исследование действующих в данный момент времени состояний коммутирующего устройства путем прерывания такта невозможно.

Выделение тактового сигнала из высокочастотного сигнала несущей может происходить, например, путем ограничения и преобразования на схемном уровне. В зависимости от выбранной логики тактовый сигнал в паузе между тактовыми импульсами тогда будет иметь низкий или высокий уровень. Если схема демодулятора имеет первую схему распознавания паузы, которая в преимущественном, ибо простом и вместе с тем дешевом способе образована перебрасываемым ждущим мультивибратором, необходимо знать состояние подлежащего демодуляции сигнала во время стробирования сигнала несущей. Подлежащий демодуляции сигнал при этом может, как уже выполнялось, либо быть выделяемым из переданного устройством считывания и принятого носителем данных сигнала тактовым сигналом, либо быть сигналом, который в схеме демодулятора выделен из принимаемого сигнала и трансформированным на схемный уровень сигналом.

Чтобы обеспечить лучшую защиту от действия хакеров, в преимущественном способе может быть неопределенным исходное состояние поданного на первую схему распознавания паузы сигнала. В этом случае в способе в соответствии с изобретением содержащаяся в схеме демодулятора первая схема распознавания паузы включена параллельно другой схеме распознавания паузы со входом отрицания, причем выход этой другой схемы распознавания паузы соединен со входом сброса коммутирующего устройства. Соединение как второго выхода коммутатора, так и выхода второй схемы распознавания паузы со входом сброса коммутирующего устройства может производиться, например, при помощи логического элемента ИЛИ. Посредством этого преимущественного усовершенствования обеспечено, что распознается каждое прерывание такта независимо от появляющегося при этом уровня поданного на схему демодулятора сигнала и приводит к сбросу. В эквивалентном способе можно было бы также перед первой схемой распознавания паузы в схеме демодулятора включить дифференцирующую схему.

Прежнее оформление коммутирующего устройства в соответствии с изобретением позволяет производить сброс, когда коммутирующее устройство находится в рабочем состоянии обработки данных, следовательно, не ожидает приемных данных. Во время приема данных допускаются прерывания тактов, так как каждый передаваемый логический "0" приводит к прерыванию. Также этот факт мог бы использоваться хакером в преступных целях.

Для решения этой задачи при преимущественном усовершенствовании изобретения параллельно первой схеме распознавания паузы включена третья схема распознавания паузы. Также выход этой третьей схемы распознавания паузы соединен со входом сброса коммутирующего устройства, например, также через логический элемент ИЛИ. Третья схема распознавания паузы имеет, конечно, явно более продолжительное по сравнению с первой схемой распознавания паузы время задержки, так что сброс схемы происходит хотя и непременно, все же только при относительно длинных паузах в тактовом сигнале.

Изобретение ниже подробнее объясняется на примере исполнения при помощи чертежей, где фиг. 1 - принципиальная блок-схема коммутирующего устройства в соответствии с изобретением; фиг. 2 - детальная схема перебрасываемого ждущего мультивибратора и фиг. 3 - соответствующая эпюра сигналов.

Фиг. 1 показывает выполненную как рамка Sp приемную антенну носителя данных для стандартной идентифицирующей системы. Клеммы рамки Sp соединены с выпрямительной схемой GL, на выходах которой имеется необходимое для носителя данных напряжение питания. Для передачи данных от носителя данных к стационарному блоку предусмотрен модулятор Mod, управление которого лишь обозначено стрелкой, так как этот модулятор для изобретения не имеет значения. Клеммы приемной антенны Sp, кроме того, соединены со схемой выделения тактовых импульсов CL, которая на своем выходе выдает тактовый сигнал C1.

Для передачи данных стационарного блока на носитель данных применяется модуляция с использованием амплитудной манипуляции, так что в сигнале несущей имеют место бланкирующие интервалы. Тактовый сигнал С1 также имеет эти бланкирующие интервалы, так что для демодуляции в демодуляторе Demod может привлекаться этот тактовый сигнал С1. Конечно, также можно было бы выходной сигнал антенной рамки Sp непосредственно подавать на демодулятор Demod. В этом случае, независимо от применяемого типа демодулятора, дополнительно была бы необходима подходящая схема подготовки сигнала.

Выходной сигнал схемы демодулятора Demod через коммутатор S подводится к схеме декодирования Dekod. Выходной сигнал схемы декодирования Dekod далее обрабатывается в носителе данных, что обозначено стрелкой. Дальнейшая обработка для понимания коммутирующего устройства в соответствии с изобретением не имеет значения и поэтому далее не выполняется.

Коммутатор S управляется программным управлением SM и имеет второй выход, который соединен со входом сброса программного управления SM. В зависимости от управления программным управлением SM коммутатор S соединяет выход схемы демодулятора Demod либо со схемой декодирования Dekod, либо, в представленном примере, через логический элемент ИЛИ OR со входом сброса программного управления SM.

При этом в первом случае функционирования, в котором принимаются данные от стационарного блока, декодирующая схема Dekod соединена со схемой демодулятора Demod. Все коммутирующее устройство выполнено так, что допускаются бланкирующие интервалы в тактовом сигнале С1, пока они появляются в рамках протокола приема.

Во втором случае функционирования, в котором принимаемые данные обрабатываются в коммутирующем устройстве, коммутирующее устройство или же носитель данных не ожидает данных от стационарного блока, так что нет модуляции сигнала несущей и, таким образом, также не могли бы появляться бланкирующие интервалы. Если все же они появляются, то с высокой вероятностью имеется использование в преступных целях. Чтобы исключить это использование в преступных целях, в способе в соответствии с изобретением во втором случае функционирования программным управлением SM выход схемы демодулятора Demod соединяется со входом сброса программного управления SM, так что появление бланкирующих интервалов в тактовом сигнале Сl приводит к сбросу всего коммутирующего устройства.

Схема демодулятора Demod имеет первую схему распознавания паузы РЕ1, которая, например, может быть образована представленным на фиг. 2 перебрасываемым ждущим мультивибратором. Такая схема распознавания паузы может распознавать только тактовую паузу определенной полярности. Если бланкирующий интервал тактового сигнала C1 не имеет определенной полярности, что может происходить при вмешательстве хакера, в усовершенствовании в соответствии с изобретением предусмотрена вторая схема распознавания паузы РЕ2 со входом с отрицанием для первой схемы распознавания паузы РЕ1, выход которой также через логический элемент ИЛИ OR подводится ко входу сброса программного управления SM.

Так как коммутирующее устройство в соответствии с фиг. 1 режиме приема допускает бланкирующие интервалы в тактовом сигнале C1, хакер мог бы попытаться в этом случае функционирования исследовать схему путем удлинения бланкирующих интервалов. Чтобы предотвратить использование в преступных целях, в усовершенствовании в соответствии с изобретением предусмотрена третья схема распознавания паузы РЕ3, к которой также подводится тактовый сигнал Cl и которая воздействует на вход сброса программного управления SM через логический элемент ИЛИ OR. Эта третья схема распознавания паузы РЕ3 все же имеет большую по сравнению с обеими другими схемами распознавания паузы РЕ1, РЕ2 временную задержку, так как она, с одной стороны, непременно срабатывает, но, с другой стороны, при обусловленных нормальной модуляцией бланкирующих интервалах не должна вызывать сброс схемы. Типичные времена задержки для схем распознавания паузы при несущей частоте 13,56 МГц, которая соответствует промышленной частоте, для первой и второй схем распознавания паузы РЕ1, РЕ2 составляют около 300 нc и для третьей схемы распознавания паузы около 6 мкс.

Вместо применения второй схемы распознавания паузы РЕ2 с инвертированным входом также может включаться перед первой схемой распознавания паузы РЕ1 дифференцирующая схема DS, что обозначено на фиг. 1 штриховой линией. Также ею могут детектироваться обе полярности бланкирующего интервала в тактовом сигнале Cl.

Фиг. 2 показывает пример исполнения для схемы распознавания паузы в виде перебрасываемого ждущего мультивибратора. Представленный ждущий мультивибратор состоит из трех включенных последовательно инверторов IN1-IN3, причем между выводом истока транзистора с n-каналом Tr2 второго инвертора IN2 и выводом заземления Vss включено сопротивление R. Кроме того, параллельно к нагрузочному участку транзистора Tr2 с каналом типа n второго инвертора IN2 и сопротивлению R включен конденсатор С.

Функционирование схемы в соответствии с фиг. 2 будет объясняться с помощью эпюры сигналов в соответствии с фиг. 3. Точки схемы, в которых рассматриваются сигналы, обозначены римскими цифрами I-IV. На вход схемы I должен подаваться, например, тактовый сигнал С1. Он при передаче одного или также нескольких логических низких состояний имеет бланкирующий интервал или же паузу. Этот сигнал инвертируется первым инвертором IN1 и подводится ко входу второго инвертора IN2. Инвертированный сигнал представлен при II. Если сигнал на входе второго инвертора IN2 имеет низкое логическое состояние, транзистор Tr1 с каналом типа р второго инвертора IN2 является проводящим, так что конденсатор С заряжается. Если сигнал на входе второго инвертора IN2 изменяет свое состояние на высокий логический уровень, транзистор Tr1 с каналом типа р заперт и проводит транзистор Tr2 с каналом типа n, так что конденсатор С разряжается через нагрузочный участок этого транзистора Tr2 с каналом типа n и сопротивление R. Конденсатор С и сопротивление R при этом должны быть выбраны по величине так, чтобы порог переключения третьего инвертора IN3 во время длительности полупериода тактового сигнала не достигался. Только тогда, когда имеется пауза во входном сигнале ждущего мультивибратора, конденсатор С может разряжаться настолько, что достигается порог переключения третьего инвертора IN3 и выход третьего инвертора IN3 изменяет свое состояние.

Тактовый сигнал С1 в зависимости от типа применяемой схемы подготовки тактового сигнала CL также мог бы иметь ход, который представлен при II, то есть при паузе иметь высокий уровень. Чтобы также иметь возможность детектировать паузу при таком ходе сигнала схемой в соответствии с фиг. 2, нужно только либо включить впереди другой инвертор, либо убрать первый инвертор.

С помощью коммутирующего устройства в соответствии с изобретением и преимущественных усовершенствований более надежным способом может устраняться использование в преступных целях при идентифицирующих системах, которые применяют 100%-ную модуляцию с использованием амплитудной манипуляции.

Формула изобретения

1. Коммутирующее устройство для приема модулированных с использованием амплитудной манипуляции сигналов, в частности, для применения в носителе данных идентифицирующей системы, со схемой демодулятора (Demod), с включенной за ней декодирующей схемой (Dekod) и с программным управлением (SM) для управления, в частности, приемом, демодуляцией и обработкой принимаемых данных, отличающееся тем, что между схемой демодулятора (Demod) и декодирующей схемой (Dekod) расположен управляемый программным управлением (SM) коммутатор (S), вход которого соединен с выходом схемы демодулятора (Demod) и первый выход которого соединен со входом декодирующей схемы (Dekod), что коммутатор (S) имеет второй выход, который соединен со входом сброса коммутирующего устройства, и что коммутатор (S) может управляться программным управлением (SM) таким образом, что в рабочем состоянии, в котором принимаются данные, выход схемы демодулятора (Demod) через коммутатор (S) соединен со входом декодирующей схемы (Dekod) и в рабочем состоянии, в котором данные не принимаются, соединен со входом сброса коммутирующего устройства.

2. Коммутирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что схема демодулятора (Demod) выполнена с первой схемой распознавания паузы (РЕ 1).

3. Коммутирующее устройство по п. 2, отличающееся тем, что в первой схеме распознавания паузы (РЕ 1) включена параллельно вторая схема распознавания паузы (РЕ 2), причем выход второй схемы распознавания паузы (РЕ 2) и второй выход коммутатора (S) связаны при помощи логического элемента ИЛИ (OR).

4. Коммутирующее устройство по п. 2, отличающееся тем, что перед первой схемой распознавания паузы (РЕ 1) включена дифференцирующая схема (DS).

5. Коммутирующее устройство по одному из пп. 1-4, отличающееся тем, что третья схема распознавания паузы (РЕ 3) с большим по сравнению с первой схемой распознавания паузы (РЕ 1) временем задержки включена параллельно первой схеме распознавания паузы (РЕ 1) и что ее выход также соединен со входом сброса коммутирующего устройства.

6. Коммутирующее устройство по одному из пп. 1-5, отличающееся тем, что схемы распознавания паузы (РЕ 1, РЕ 2, РЕ 3) выполнены с перебрасываемым ждущим мультивибратором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3