CN104077617B

CN104077617B - 认证方法和装置

Info

Publication number: CN104077617B
Application number: CN201310103312.0A
Authority: CN
Inventors: 袁勇; 喻丹; 郦辉
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2020-08-28
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: CN104077617A

Abstract

本发明提供了一种认证方法和装置。在本发明的一个实施例中，所述认证装置包括：解调单元，用于接收来自通信设备的射频信号，并对所接收的射频信号进行包络解调；控制单元，用于如果所述包络解调的结果中包含来自所述通信设备的指定的第一信息，则输出第一控制信号；以及切换单元，用于响应于接收到所述第一控制信号，把在所述通信设备和用于所述通信设备的天线之间的信号传输通道切换至导通状态。

Description

认证方法和装置

技术领域

本发明总体上涉及无线通信领域，更具体地，涉及对要与天线一起工作的通信设备进行认证的方法和装置。

背景技术

无线通信技术在近些年来得到了快速发展和广泛应用，各自各样的无线通信产品已经成为各个行业以及人们的日常生活中所必不可少的产品。对于大多数无线通信产品来说，通信设备和与其配套的天线是主要的部件。在无线通信产品中，通信设备用来根据需求和规范产生各种通信信号，和/或对接收到的各种通信信号进行处理以用于进一步的目的。天线用来无线地发射和/或接收通信信号。正是因为天线本身在无线通信产品当中的重要性，天线的设计越来越得到各个厂商的重视。好的天线可以使得一个无线通信产品与竞争对手的产品相比具备更好的性能，它也能提供一些在常规的天线中所无法实现的独特功能。例如，智能天线阵列可以使得特高频射频识别读写器（UHF RFID Reader）具有更好的覆盖范围，也使得读写器能够通过使用一些特殊的算法来定位RFID标签。

天线的重要性使得厂商希望能对自己设计生产的天线进行一定的保护。然而，通常来讲，天线本身是一个无源的设备，且天线与通信设备的接口往往也是标准接口。也就是说，对于一类无线通信产品而言，不同厂商设计生产的通信设备和天线可以被简单地通过标准接口连接起来就能够工作。

发明内容

考虑到上述问题而设计了本发明。根据本发明的一个实施例，提供了一种认证装置。所述认证装置包括：解调单元，用于接收来自通信设备的射频信号，并对所接收的射频信号进行包络解调；控制单元，用于如果所述包络解调的结果中包含来自所述通信设备的指定的第一信息，则输出第一控制信号；以及切换单元，用于响应于接收到所述第一控制信号，把在所述通信设备和用于所述通信设备的天线之间的信号传输通道切换至导通状态。

此外，所述认证装置还可以包括耦合单元，用于从来自所述通信设备的射频信号输出中耦合出所述射频信号。

此外，所述认证装置还可以包括能量单元，用于给所述控制单元提供能量。

此外，所述能量单元所提供的能量可以是从所述耦合单元所耦合出的所述射频信号中取得的。

此外，在所述信号传输通道被切换至导通状态之后，所述导通状态可以被一直保持，直至所述认证装置与所述通信设备断开连接。

此外，所述第一信息可以是所述认证装置与所述通信设备预先商定的信息。

此外，所述通信设备可以是RFID读写器。

此外，所述第一信息可以是RFID写命令，该写命令的内容是所述通信设备的标识信息。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种天线装置，所述天线装置包括如上所述的认证装置和所述天线。

根据本发明的再一个实施例，提供了一种无线通信产品，所述无线通信产品包括如上所述的天线装置和所述通信设备。

根据本发明的又一个实施例，提供了一种认证方法。所述方法包括：接收来自通信设备的射频信号；对所接收的射频信号进行包络解调；如果所述包络解调的结果中包含来自所述通信设备的指定的第一信息，则输出第一控制信号；以及响应于接收到所述第一控制信号，把在所述通信设备与用于所述通信设备的天线之间的信号传输通道切换至导通状态。

附图说明

下文将以明确易懂的方式通过对优选实施例的说明并结合附图来对本发明上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明，其中：

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的无线通信产品的框图；

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的无线通信产品的框图；

图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的无线通信产品的具体实现的框图；

图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的信号时序图；

图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的方法的流程图。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了大量的具体细节。然而，可以理解的是，本发明的实施例可以在无需这些具体细节的情况下得到实施。在其它实例中，并未详细示出公知的电路、结构和技术等，以免不必要地模糊本发明。

说明书全文中对于“实施例”、“一个实施例”、“示例性实施例”、“优选实施例”、“各种实施例”等的引用，表示所描述的本发明的实施例可以包括特定的特征、结构和特性，但并非每个实施例都必须要包括这些特定的特征、结构和特性。一些实施例可以具有结合其它实施例而描述的一些或全部特征、或不具有这样的特征。

下面参考图1，描述根据本发明的一个示例性实施例的无线通信产品100的框图。

如图1所示，无线通信产品100包括通信设备101和与其通过线缆连接的天线装置110。通信设备101可以根据需求和规范产生射频通信信号并将其通过天线装置110（更具体地，其中的天线102）无线地发送出去。当然，通信设备101也可以用来通过天线装置110接收通信信号，并对所接收的信号进行处理以用于进一步的目的。通信设备101可以是具备无线通信功能的各种民用、专业用设备，例如手机、无线手持设备、基站，服务器、台式计算机、笔记本计算机、平板电脑等等。可以理解的是，根据本发明的方案中的通信设备并不限于上述示例。在本发明的一个示例性实施例中，通信设备101是RFID读写器，用于通过与其相连的天线来与在该天线覆盖范围内的RFID标签进行无线通信；这样的通信过程可以遵照各种行业规范，本发明并不限于此。

根据本发明的一个实施例，天线装置110包括天线102。本发明的方案中的天线102可以是各种类型的天线，而本发明在此方面并不受到任何限制。

除了天线102之外，天线装置110还包括与天线102相连的认证装置103。根据本发明的一个示例性实施例，认证装置103可以与天线102集成在一起。如图1所示，根据本发明的一个实施例，天线装置110中的认证装置103连接在通信设备101与天线102之间。如图1所示，根据本发明的一个实施例，认证装置103可以包括解调单元104、控制单元105、切换单元106。

根据本发明的一个实施例，解调单元104用于对来自通信设备101的射频信号进行包络解调，并将包络解调的结果提供给控制单元105。包络解调可以包括检波、滤波以及电压比较等过程。本领域技术人员可以理解，取决于具体的设计要求，解调单元的104的具体实现可以有多种方式，而本发明并不限于此。

根据本发明的一个实施例，控制单元105用于如果解调单元104执行的包络解调的结果中包含来自通信设备的101的一特定信息（下文中称为“第一信息”），则向切换单元106输出一特定控制信号（下文中称为“第一控制信号”）。在初始状态下，在切换单元106的作用下，通信设备101和天线102之间的信号传输通道被置为关断状态。而来自控制单元105的该第一控制信号能够使得切换单元106将通信设备101和天线102之间的信号传输通道切换至导通状态。

更具体地，在本发明的一个实施例中，控制单元105接收解调单元104所执行的包络解调的结果，判断所述包络解调结果中是否包含来自通信设备101的第一信息，并且如果判断为是，即所述包络解调结果中包含该第一信息，则向切换单元106输出第一控制信号，以使得切换单元106将通信设备101和天线102之间的信号传输通道切换至导通状态。

此外，在本发明的一个实施例中，该导通状态可以一直保持，直到认证装置103与通信设备101断开连接。

本领域技术人员可以理解，控制单元105的具体实现可以有各种方式，而本发明并不限于此。作为示例而非限制，可以用微控制单元（MCU）来实现控制单元105。

根据本发明的一个实施例，切换单元106可以响应于接收到来自控制单元105的第一控制信号，把通信设备101和天线102之间的信号传输通道切换至导通状态。也就是说，切换单元106可以根据控制单元105的输出来决定是将通信设备101和天线102之间的信号传输通道继续保持在关断状态，还是将该信号传输通道切换至导通状态。

作为一种示例，切换单元106可以被具体实现为开关。本领域技术人员可以理解，切换单元106的具体实现可以有各种方式，而本发明在此方面并不受到任何限制。

在本发明的一个示例性实施例中，在通信设备101连接到天线装置110（更具体地，其中的认证装置103）的情况下，认证装置103可以在通信设备101要通过天线102进行射频信号传输时，首先对通信设备101进行认证。如果通信设备101未能通过该认证，则保持将天线102与通信设备101断开。在通信设备101通过了该认证之后，认证装置103允许通信设备101连接到天线102以便二者一起正常工作。

这样，使得特定的天线102仅支持与特定的通信设备101一起正常工作，从而防止了未经授权的通信设备101使用该天线102。因此，能够充分保护天线102的设计生产者的权益。同时，由于天线102在功能/性能上的改进往往也伴随着在通信设备101一端有相应的配套措施，上述这样的认证方案也使得天线102的功能/性能能够得到最大程度的发挥。

更具体地，在本发明的一个示例性实施例中，通信设备101通过认证装置103——其是天线装置110的一个组成部分——连接到天线装置110中的天线102。在初始状态下，认证装置103中的切换单元106把在通信设备101和天线102之间的信号传输通道置为关断状态。也就是说，这时通信设备101是无法正常使用天线102的。

为了能够正常使用天线102，接着通信设备101在其射频信号输出中包含一特定信息，即第一信息。相应地，解调单元104接收来自通信设备101的射频信号，对所接收的射频信号进行包络解调，并将包络解调的结果提供给控制单元105。

控制单元105检测到该包络解调结果中包含有第一信息，并据此断定发出该第一信息的通信设备101是可以通过认证的通信设备。于是，控制单元105向切换单元106发出一特定控制信号，即第一控制信号，由此使得切换单元106将通信设备101和天线102之间的信号传输通道切换至导通状态。如前所述，该导通状态可以被一直保持，直到认证装置103与通信设备101断开连接。

根据本发明的实施例，控制单元105的判断过程可以通过多种方式来实现。在一个实施例中，所述第一信息是天线装置110（更具体地，其中的认证装置103）与通信设备101预先商定的信息。例如，所述第一信息可以是通信设备101与天线装置110预先商定的（例如，在通信设备101和天线装置110出厂时就配置好的）特定格式的命令，一旦接收到该特定格式的命令，控制单元105就可以判定通信设备101能够通过认证。或者，所述第一信息可以包含有通信设备101自身的标识信息，控制单元105可以将接收到的该标识信息与预先存储在该控制单元105内部或与其相关联的存储器中的通信设备101标识信息进行比较，并在二者匹配的情况下，判定通信设备101可以通过认证。或者，所述第一信息还可以是通信设备101动态生成的值，例如，取决于线上功率；控制单元105同样可以使用与通信设备101预先商定的求值方式而根据动态的功率来算出一个值，当所接收到的来自通信设备101的动态值与所算出的该值相匹配时，判定通信设备101可以通过认证。可以理解的是，上述几种情况仅仅为了进行举例说明，而本发明的范围并不限于此。

根据本发明的一个优选实施例，通信设备101在开始时在信号传输通道上所发送的该第一信息可以采用常规的无线通信所使用中的标准的命令格式，例如，一个符合规范的write()指令，并在该指令中包含通信设备101自身的标识信息（ID），即write(ID)。相应地，控制单元105在接收到这样的write(ID)指令后，从中取出通信设备101的ID，并将其与自己预先存储的通信设备101的ID进行比较，在二者匹配的情况下，向切换单元106发出第一控制信号以便将通信设备101和天线102之间的信号传输通道变为导通并保持在导通状态，从而使得通信设备101可以与天线102一起正常工作。

这样的实现的一个好处在于，可以使通信设备101一端的改变尽可能地小，尤其是在其硬件、命令格式规范上无需做任何改变，从而使得根据本发明的方案在实施上的成本很低。

此外，在本发明的一个示例性实施例中，如果通信设备101在开始时并未发送第一信息（例如，由于该通信设备101并不是与天线装置110配套的设备，因此它并没有与天线装置110（更具体地，其中的认证装置103）进行过任何预先的商定），而是直接启动常规的射频信号传输，则这时如图1的结构中所示的控制单元105检测到由解调单元104对来自通信设备101的射频信号所进行的包络解调的结果输出中并不包含有该第一信息，而在此情况下控制单元105的输出，例如不同于第一控制信号的第二控制信号，使得切换单元106将通信设备101和天线102之间的信号传输通道仍保持在关断状态，从而令通信设备101无法开始与天线102一起正常工作。

上面结合图1描述了根据本发明的一个示例性实施例的无线通信产品100，尤其是认证装置103。本领域技术人员可以理解，所示的无线通信产品100中的、尤其是认证装置103中的各个部件并非穷举，而是还可以有更多的用于实现其他功能的部件可以被包含在其中，另外，在各个部件之内/之间进行功能的划分与组合从而构造出新的部件/子部件都是很容易就能实现的，因此所有这些都应当落入本发明的范围之内。

此外，根据本发明的一个示例性实施例，认证装置103还可以包括能量单元（未在图1中示出），其可以用于为控制单元105提供能量。例如，在一个实施例中，除了其他部件以外，控制单元105中可以包含一个MCU，其可以用来判断第一信息是否存在，并根据判定结果输出控制信号给切换单元106，如前所述。所述能量单元可以用来为该MCU提供能量，以便后者正常工作从而执行上述以及其他功能。在本发明的一个实施例中，所述能量单元可以包括、但不限于一个独立的电源，如电池等。

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的无线通信产品200的框图。在这里不再对无线通信产品200中与图1所示的无线通信产品100相同或相似的部件/子部件——如通信设备201、天线202、解调单元204、控制单元205、切换单元206等——逐一进行复述，而是主要说明与图1的无线通信产品100、尤其是其中的天线装置110中的认证装置103不同的部件。

如图2所示，根据本发明的一个实施例，认证装置203还可以包括一个耦合单元207，其中，解调单元204所接收的来自通信设备201的射频信号就是由耦合单元207从来自通信设备201的射频信号输出中耦合出来的。

作为示例，耦合单元207可以是耦合线、定向耦合器或其他器件等等。本领域技术人员可以理解，耦合单元207的具体实现可以有各种方式，而本发明在此方面并不受到任何限制。

此外，如图2所示，根据本发明的一个示例性实施例，认证装置203还可以包括一个能量单元208，用于从耦合单元207所耦合出的射频信号中取得能量。在取得能量之后，能量单元208可以将所取得的能量（例如，可以经过稳压等处理）提供给控制单元205。

根据该实施例的方案，认证装置203本身可以并不需要任何特定的电源，如电池，这样的实现更加简单，且成本较低。而且，利用这样的实现，一旦通信设备201与包括认证装置203在内的天线装置210断开，则整个认证装置203会相应地被重置为初始状态。当再有通信设备201通过认证装置203连接到天线202时，需要重新通过前述的认证过程，才能使得新连接的通信设备201能够与天线202一起正常工作。这也避免了某次认证成功之后中途换掉已认证的通信设备201以试图绕过该认证过程的可能。

图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的无线通信产品300的具体实现的框图。

在图3的例子中，具体示出了实现某些部件/子部件所需的元器件和电路，并给出了各个元器件的优选参数。其中，例如，根据该示例性实施例，解调单元304可以包括包络检波电路和电压比较器；控制单元305可以被具体实现为MCU305；例如，根据该示例性实施例，切换单元306可以被具体实现为开关306；以及例如，根据该示例性实施例，耦合单元307可以被具体实现为定向耦合器307。此外，例如，能量单元308的电路实现中可以包括用于保证输出电压稳定的低压降（LDO）稳压器，等等。然而，本领域技术人员可以理解，图3所示的内容仅仅是示例性的而非限制性的，在根据本发明的方案确定出各个部件/子部件的功能的情况下，其具体实现有多种方式，而本发明并不限于此。

在图3的示例中，初始状态下开关306的J₁和J₃端子是断开的，而J₂和J₃端子是导通的，因此在这种情况下通信设备301并不能与天线302一起正常工作。

当该通信设备301经过前文所述的认证方式被认证成功之后，MCU305通过改变开关306的两个控制端子V₁和V₂的电平，来令J₁和J₃端子导通、而J₂和J₃端子断开，从而将在通信设备301和天线302之间经由定向耦合器307的输出端和开关306的信号传输通道变为导通状态，使得通过认证的通信设备301能够与天线302一起正常工作。

图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的信号时序图。例如，以RFID读写器作为图3中的通信设备301的示例，按照RFID的行业规范，可支持的命令包括Write（写）、Query（查询）、ACK（确认）等等。在该实施例中，认证过程中利用了标准的Write命令，但该命令在此过程中并不是如常规那样被用于向RFID标签中写入数据（如RFID标签的标识符），而是包含了RFID读写器301自己的标识信息。图4中从上到下分别是RFID读写器天线接口上的（也就是RFID读写器301所发出的）信号时序、开关306的控制端子V₁和V₂上的信号时序、以及天线302的实际输出的信号时序。

在该实施例中，当V₁为高而V₂为低时，开关306的J₁和J₃端子断开而J₂和J₃端子导通，也就是说，此时处于初始状态，在天线302上并没有任何输出。此时，根据一个实施例，为了能够通过认证以便能开始正常使用天线302，RFID读写器301需要发送一个Write(ID)命令。这个命令本身并不会被输出到天线302上。随着认证过程的成功完成，V₁变为低而V₂变为高，开关306的J₁和J₃端子导通而J₂和J₃端子断开，RFID读写器301和天线302之间的信号传输通道变为导通并保持在导通状态，之后天线302上的实际输出随之也变得与RFID读写器301发送的信号保持一致。

下面参照图5，描述根据本发明的一个示例性实施例的认证方法500的流程图。方法500可以由位于通信设备（例如，图1-3中所示的通信设备101、201、301）和天线（例如，图1-3中所示的天线102、202、302）之间的认证装置（例如，图1-3中所示的认证装置103、203、303）来执行。根据本发明的一个示例性实施例，所述认证装置可以与所述天线集成在一起。

方法500可以开始于步骤501，在该步骤中，接收来自通信设备的射频信号。然后，该过程前进到步骤502，在该步骤中，对所接收的射频信号进行包络解调。接着，在步骤503，判断所述包络解调的结果中是否包含来自所述通信设备的指定的第一信息，例如该通信设备的标识信息。如果步骤503的判断结果为是，则在步骤504，输出第一控制信号。然后，在步骤505，响应于接收到第一控制信号，把在所述通信设备与用于该通信设备的天线之间的信号传输通道切换至导通状态。

此外，本领域技术人员可以理解，上述方法500仅仅是示例性的而非限制性的，取决于具体实现，所述方法还可以包含更多附加的/替代的步骤和特性。例如，在方法500中，所述射频信号可以是从来自所述通信设备的射频信号输出中耦合出来的；例如，方法500还可以包括，如果在步骤503的判断结果为否，即所述包络解调的结果中并不包含来自所述通信设备的指定的第一信息，则输出不同于第一控制信号的第二控制信号。该第二控制信号使得在所述通信设备与所述天线之间的信号传输通道仍旧被保持在关断状态；等等。这些以及其他步骤和特性例如可以参考前面结合认证装置103、203和303所具体描述的内容。在一个或多个方案中，这些方法步骤对应的功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。

上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例。本领域技术人员应该认识到，可以对各个实施例做出许多进一步的结合和变换，而且对于本领域技术人员来说，这些方面的各种修改都是显而易见的。因此本领域技术人员从中推导出来的其他方案也在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种认证装置，包括：

解调单元，用于接收来自通信设备的射频信号，并对所接收的射频信号进行包络解调；

控制单元，用于如果所述包络解调的结果中包含来自所述通信设备的指定的第一信息，则输出第一控制信号；以及

切换单元，用于响应于接收到所述第一控制信号，把在所述通信设备和用于所述通信设备的天线之间的信号传输通道切换至导通状态，

其中，所述第一信息是所述认证装置与所述通信设备预先商定的信息。

2.如权利要求1所述的认证装置，还包括：

耦合单元，用于从来自所述通信设备的射频信号输出中耦合出所述射频信号。

3.如权利要求2所述的认证装置，还包括：

能量单元，用于给所述控制单元提供能量。

4.如权利要求3所述的认证装置，其中，所述能量单元所提供的能量是从所述耦合单元所耦合出的所述射频信号中取得的。

5.如权利要求1所述的认证装置，其中，在所述信号传输通道被切换至导通状态之后，所述导通状态被一直保持，直至所述认证装置与所述通信设备断开连接。

6.如权利要求1所述的认证装置，其中，所述通信设备是RFID读写器。

7.如权利要求6所述的认证装置，其中，所述第一信息是RFID写命令，该写命令的内容是所述通信设备的标识信息。

8.一种天线装置，包括：

如权利要求1-7中的任一项所述的认证装置；以及

所述天线。

9.一种无线通信产品，包括：

如权利要求8所述的天线装置；以及

所述通信设备。

10.一种认证方法，包括：

接收来自通信设备的射频信号；

对所接收的射频信号进行包络解调；

如果所述包络解调的结果中包含来自所述通信设备的指定的第一信息，则输出第一控制信号；以及

响应于接收到所述第一控制信号，把在所述通信设备和用于所述通信设备的天线之间的信号传输通道切换至导通状态，

其中，所述第一信息是认证装置与所述通信设备预先商定的信息。

11.如权利要求10所述的认证方法，其中，所述射频信号是从来自所述通信设备的射频信号输出中耦合出的。

12.如权利要求10所述的认证方法，该认证方法由与所述天线集成在一起的认证装置来执行。

13.如权利要求12所述的方法，其中，在所述信号传输通道被切换至导通状态之后，所述导通状态被一直保持，直至所述认证装置与所述通信设备断开连接。