專利名稱：采用反向散射調(diào)制技術(shù)的射頻識(shí)別系統(tǒng)中防偵聽(tīng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線通信的射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種采用反向散射調(diào) 制技術(shù)的射頻識(shí)別系統(tǒng)中防偵聽(tīng)的方法。
背景技術(shù)：
通信領(lǐng)域的RFID (Radio Frequency Identification,射頻識(shí)別)技術(shù)， 是利用射頻方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信達(dá)到識(shí)別物品的一種自動(dòng)化物品識(shí)別技術(shù)。 RFID技術(shù)與傳統(tǒng)的條碼技術(shù)相比具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、識(shí)讀距離遠(yuǎn)、識(shí)別速度 快、使用壽命長(zhǎng)、可讀寫、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、防水防磁等特點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)使得 其應(yīng)用前景非常廣闊，可以應(yīng)用于工業(yè)制造、商業(yè)供應(yīng)鏈管理、公共交通管 理、商品防偽、身份識(shí)別、動(dòng)物識(shí)別、門禁管理以及安全和軍事物流等眾多 領(lǐng)域。隨著其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)安全是必須要解決的一個(gè)問(wèn)題，目前使 用的安全算法主要是在芯片端進(jìn)行一定的密鑰認(rèn)證，對(duì)通信過(guò)程沒(méi)有任何加 密措施。如圖l所示， 一個(gè)典型的射頻識(shí)別系統(tǒng)包括標(biāo)簽(射頻卡)、讀寫器 (射頻收發(fā)機(jī))和主機(jī)控制系統(tǒng)。遠(yuǎn)距離無(wú)源射頻識(shí)別系統(tǒng)中的標(biāo)簽從讀寫 器發(fā)射的電磁波中恢復(fù)電源，并利用反向散射調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)向讀寫器傳送數(shù) 據(jù)，該通信過(guò)程是完全開(kāi)放的。
現(xiàn)有的通過(guò)反向散射調(diào)制技術(shù)進(jìn)行通信的射頻識(shí)別系統(tǒng)中，讀寫器在向 標(biāo)簽發(fā)送指令時(shí)，其信號(hào)的頻率是固定的。通過(guò)這種方式發(fā)送信號(hào)，載波的 頻率和相位是固定不變的。這樣就給第三方接收端的解調(diào)提供了方便，它可 以采用相干解調(diào)方式解調(diào)出讀寫器與標(biāo)簽之間的通信信號(hào)。比如，讀寫器欲
發(fā)送的原始信號(hào)A，載波是cos(wt + 0)，調(diào)制后的信號(hào)是Acos(wt + O);第三
方解調(diào)時(shí)，引入相干信號(hào)，即本地同頻同相載波cos(^ + e)，利用乘法器，經(jīng)
過(guò)運(yùn)算Acos(wt+O)cos(wt+O)+A/1+cos(2wt+2O)/2=A/2+A+cos(2wt+2O)/2, 再利用用低通濾波器將高頻信號(hào)濾除，即可得到原始信號(hào)A 。
同時(shí)，現(xiàn)有的通過(guò)反向散射調(diào)制技術(shù)進(jìn)行通信的射頻識(shí)別系統(tǒng)中，讀寫 器在接收標(biāo)簽的應(yīng)答信號(hào)時(shí)，會(huì)向標(biāo)簽發(fā)送恒幅載波，這時(shí)第三方接收端的 解調(diào)更加方便，采用相干或非相干方式解調(diào)，都可以獲得標(biāo)簽的應(yīng)答信號(hào)。
綜上所述，如果不對(duì)讀寫器和標(biāo)簽的傳輸過(guò)程進(jìn)行加密處理，其信號(hào)很 容易被偵聽(tīng)，而目前針對(duì)射頻識(shí)別系統(tǒng)的加密技術(shù)都是基于讀寫器與標(biāo)簽相 互認(rèn)證的方法，無(wú)法解決傳輸過(guò)程中第三方偵聽(tīng)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，現(xiàn)有的通過(guò)反向散射調(diào)制技術(shù)進(jìn)行通信的射頻識(shí)別系統(tǒng) 中，通過(guò)對(duì)讀寫器與標(biāo)簽的通信方式進(jìn)行改進(jìn)，從而防止第三方接收端解調(diào)出 正確信號(hào)，實(shí)現(xiàn)采用反向散射調(diào)制技術(shù)進(jìn)行通信的射頻識(shí)別系統(tǒng)傳輸過(guò)程的保 密。
本發(fā)明的技術(shù)方案是， 一種采用反向散射調(diào)制技術(shù)的射頻識(shí)別系統(tǒng)中防偵
聽(tīng)的方法，其特征是，所述方法包括
當(dāng)讀寫器向標(biāo)簽發(fā)送指令時(shí)，將載波信號(hào)的固定頻率改變成變化頻率；或
者將載波信號(hào)的固定相位改變成變化相位；
當(dāng)讀寫器接收標(biāo)簽應(yīng)答而向標(biāo)簽發(fā)送信號(hào)時(shí)，將載波信號(hào)的固定頻率改變
成變化頻率，或者將載波信號(hào)的固定相位改變成變化相位；同時(shí)將載波信號(hào)的
恒定幅度改變成變化幅度。
所述當(dāng)讀寫器向標(biāo)簽發(fā)送指令時(shí)，將載波信號(hào)的固定頻率改變成變化頻 率，是通過(guò)讀寫器的基帶電路，控制本振模塊，使本振模塊產(chǎn)生的載波信號(hào)的
固定頻率變成變化的頻率。
所述當(dāng)讀寫器向標(biāo)簽發(fā)送指令時(shí)，將載波信號(hào)的固定相位改變成變化相 位，是通過(guò)讀寫器的基帶電路，控制本振模塊，使本振模塊產(chǎn)生的載波信號(hào)的 固定相位變成變化的相位；
或者通過(guò)讀寫器的基帶電路，控制調(diào)制器中的上變頻模塊，使上變頻模塊 中的載波信號(hào)的固定相位變成變化的相位。
所述當(dāng)讀寫器接收標(biāo)簽應(yīng)答而向標(biāo)簽發(fā)送信號(hào)時(shí)，將載波信號(hào)的固定頻率 改變成變化頻率，是通過(guò)讀寫器的基帶電路，控制本振模塊，使本振模塊產(chǎn)生 的載波信號(hào)的固定頻率變成變化的頻率。
所述當(dāng)讀寫器接收標(biāo)簽應(yīng)答而向標(biāo)簽發(fā)送信號(hào)時(shí)，將載波信號(hào)的固定相位 改變成變化相位，是通過(guò)讀寫器的基帶電路，控制本振模塊，使本振模塊產(chǎn)生
的載波信號(hào)的固定相位變成變化的相位；
或者通過(guò)讀寫器的基帶電路，控制調(diào)制器中的上變頻模塊，使上變頻模塊 中的載波信號(hào)的固定相位變成變化的相位。
所述將載波信號(hào)的恒定幅度改變成變化幅度，是通過(guò)讀寫器的基帶電路， 控制調(diào)制器中的上變頻模塊，使上變頻模塊中的載波信號(hào)的恒定幅度變成變化 的幅度。
本發(fā)明在采用反向散射調(diào)制技術(shù)進(jìn)行通信的射頻識(shí)別系統(tǒng)中，通過(guò)改進(jìn)讀 寫器與標(biāo)簽的通信方式，避免了第三方接收端采用相干或者非相干解調(diào)方式獲 得傳輸信息的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了射頻識(shí)別系統(tǒng)傳輸過(guò)程的保密，增強(qiáng)了射頻識(shí)別系 統(tǒng)的安全性，有效提高了射頻識(shí)別系統(tǒng)的防偵聽(tīng)能力。


圖l是射頻識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖1中，讀寫器101、收發(fā)隔離模塊102、 天線103、發(fā)射信號(hào)104、應(yīng)答信號(hào)105。
圖2是射頻識(shí)別系統(tǒng)讀寫器工作原理圖。圖2中，基帶電路201、本振模 塊202、調(diào)制器203、功率放大器204、收發(fā)隔離205、解調(diào)器206，增益控制 信號(hào)211、原始信號(hào)212、解調(diào)信號(hào)213、調(diào)制信號(hào)214、射頻信號(hào)215、應(yīng)答 信號(hào)216、載波信號(hào)217、本振控制信號(hào)218。
圖3是本發(fā)明的仿真結(jié)果對(duì)比圖。圖3中，(a)為標(biāo)簽應(yīng)答信號(hào)(b)為本 地讀寫器發(fā)射的頻率或者相位不斷變化的干擾信號(hào)(c)為第三方接收端可能 解調(diào)出的信號(hào)(d)為本地讀寫器解調(diào)出的標(biāo)簽應(yīng)答信號(hào)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)具體實(shí)施方式
做詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說(shuō)明僅 僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
圖l是射頻識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖中，讀寫器101包括發(fā)射電路和接收電 路，發(fā)射電路和接收電路被收發(fā)隔離模塊102隔離，天線103用于向標(biāo)簽發(fā)送 發(fā)射信號(hào)104和接收從標(biāo)簽返回的應(yīng)答信號(hào)105，讀寫器通過(guò)RS232、 RS485 等接口與主機(jī)控制系統(tǒng)相連接。
圖2是射頻識(shí)別系統(tǒng)讀寫器工作原理圖。圖中，基帶電路201通過(guò)本振控 制信號(hào)218控制本振模塊202。本振模塊202產(chǎn)生載波信號(hào)，可以通過(guò)頻率綜 合器實(shí)現(xiàn)。本振模塊202產(chǎn)生的載波信號(hào)217， 一路進(jìn)入調(diào)制器203， 一路進(jìn) 入解調(diào)器206。基帶電路201將原始信號(hào)212送入調(diào)制器203，調(diào)制器203將 原始信號(hào)212加入載波信號(hào)217生成調(diào)制信號(hào)214;同時(shí)，基帶電路201，通 過(guò)增益控制信號(hào)211，對(duì)調(diào)制器和功率放大器的增益進(jìn)行控制；調(diào)制信號(hào)214， 經(jīng)功率放大器204放大，轉(zhuǎn)成射頻信號(hào)215經(jīng)收發(fā)隔離模塊205，從讀寫器發(fā) 送出去。收發(fā)隔離模塊205將收到的應(yīng)答信號(hào)216，送入解調(diào)器206;解調(diào)器 結(jié)合載波信號(hào)217，對(duì)應(yīng)答信號(hào)216解調(diào)；之后，將處理的解調(diào)信號(hào)213送入 基帶電路201，進(jìn)行還原處理。在讀寫器向標(biāo)簽發(fā)送指令時(shí)，載波信號(hào)217的
頻率和相位是固定的，這使得讀寫器通過(guò)收發(fā)隔離模塊205，發(fā)送的射頻信號(hào) 215的頻率和相位也是固定的，這為第三方接收端采用相干方式解調(diào)射頻信號(hào) 215提供了可能。另外，在讀寫器接收標(biāo)簽應(yīng)答信號(hào)216時(shí)，讀寫器要向標(biāo)簽 發(fā)送恒幅載波，這時(shí)的射頻信號(hào)215，不但其頻率和相位是固定的，而且其振 幅也是固定的，這使得第三方可以使用相干或者非相干的方式解調(diào)出應(yīng)應(yīng)答信 號(hào)。
針對(duì)本發(fā)明提出的具體實(shí)施方案是在讀寫器向標(biāo)簽發(fā)送指令時(shí)，通過(guò)基 帶電路201，控制本振模塊202，使其產(chǎn)生頻率不斷變化的載波信號(hào)，或者使 其產(chǎn)生相位不斷變化的載波信號(hào)；還可以通過(guò)基帶電路201，控制調(diào)制器203 中的上變頻模塊，使載波信號(hào)217的固定相位改變成不斷變化的相位。這樣就 使得原始信號(hào)212在加入載波信號(hào)217后，形成頻率或者相位不斷變化的調(diào)制 信號(hào)214，調(diào)制信號(hào)214經(jīng)功率放大器204放大，從讀寫器發(fā)送出去的射頻信 號(hào)215的頻率或者相位也是在不斷變化的。
另一方面，在讀寫器接收標(biāo)簽應(yīng)答信號(hào)216時(shí)，通過(guò)基帶電路201，控制 本振模塊202，使其產(chǎn)生頻率不斷變化的載波信號(hào)217，或者使其產(chǎn)生相位不 斷變化的載波信號(hào)217;還可以通過(guò)基帶電路201，控制調(diào)制器203中的上變 頻模塊，使載波信號(hào)217的固定相位改變成不斷變化的相位；同時(shí)，通過(guò)基帶 電路201，控制調(diào)制器203中的上變頻模塊，使載波信號(hào)217的恒定幅度改變 成不斷變化的幅度。這樣就使得原始信號(hào)在加入載波信號(hào)217后，形成頻率或 者相位不斷變化且幅度也不固定的調(diào)制信號(hào)214，調(diào)制信號(hào)214經(jīng)功率放大器 204放大，從讀寫器發(fā)送出去的射頻信號(hào)215的頻率或者相位也是在不斷變化， 并且幅度也不固定。
圖3是本發(fā)明的仿真結(jié)果對(duì)比圖。圖3中，(a)是標(biāo)簽的應(yīng)答信號(hào)，也 就是需要正確接收的信號(hào)，(b)為按照本發(fā)明提供的方法中，本地讀寫器發(fā) 射的頻率或者相位不斷變化的干擾信號(hào)，它起到了防止第三方接收端解調(diào)出
正確信號(hào)。(C)為第三方接收端可能解調(diào)出的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)與標(biāo)簽發(fā)射的 信號(hào)有非常大的差別，就是說(shuō)標(biāo)簽的發(fā)射信號(hào)己經(jīng)不可知了。 (d)為本地讀 寫器解調(diào)出的標(biāo)簽應(yīng)答信號(hào)，這是本地接收端在消除掉了本地發(fā)送的干擾信 號(hào)之后得到的標(biāo)簽應(yīng)答信號(hào)，與標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)相近，也就是說(shuō)本地發(fā)送的頻 率或者相位變化的干擾信號(hào)在防止第三方解調(diào)出有效信號(hào)的同時(shí)沒(méi)有影響到 本地的正確接收。仿真證明本發(fā)明能夠在不影響本地接收的情況下有效防 止第三方接收端解調(diào)出正確信號(hào)。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明 的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種采用反向散射調(diào)制技術(shù)的射頻識(shí)別系統(tǒng)中防偵聽(tīng)的方法，其特征是，所述方法包括當(dāng)讀寫器向標(biāo)簽發(fā)送指令時(shí)，將載波信號(hào)的固定頻率改變成變化頻率；或者將載波信號(hào)的固定相位改變成變化相位；當(dāng)讀寫器接收標(biāo)簽應(yīng)答而向標(biāo)簽發(fā)送信號(hào)時(shí)，將載波信號(hào)的固定頻率改變成變化頻率，或者將載波信號(hào)的固定相位改變成變化相位；同時(shí)將載波信號(hào)的恒定幅度改變成變化幅度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用反向散射調(diào)制技術(shù)的射頻識(shí)別系統(tǒng)中防 偵聽(tīng)的方法，其特征是，所述當(dāng)讀寫器向標(biāo)簽發(fā)送指令時(shí)，將載波信號(hào)的固定頻 率改變成變化頻率，是通過(guò)讀寫器的基帶電路，控制本振模塊，使本振模塊產(chǎn)生 的載波信號(hào)的固定頻率變成變化的頻率。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用反向散射調(diào)制技術(shù)的射頻識(shí)別系統(tǒng)中防 偵聽(tīng)的方法，其特征是，所述當(dāng)讀寫器向標(biāo)簽發(fā)送指令時(shí)，將載波信號(hào)的固定相 位改變成變化相位，是通過(guò)讀寫器的基帶電路，控制本振模塊，使本振模塊產(chǎn)生 的載波信號(hào)的固定相位變成變化的相位；或者通過(guò)讀寫器的基帶電路，控制調(diào)制器中的上變頻模塊，使上變頻模塊中 的載波信號(hào)的固定相位變成變化的相位。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用反向散射調(diào)制技術(shù)的射頻識(shí)別系統(tǒng)中防 偵聽(tīng)的方法，其特征是，所述當(dāng)讀寫器接收標(biāo)簽應(yīng)答而向標(biāo)簽發(fā)送信號(hào)時(shí)，將載 波信號(hào)的固定頻率改變成變化頻率，是通過(guò)讀寫器的基帶電路，控制本振模塊， 使本振模塊產(chǎn)生的載波信號(hào)的固定頻率變成變化的頻率。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用反向散射調(diào)制技術(shù)的射頻識(shí)別系統(tǒng)中防偵聽(tīng)的方法，其特征是，所述當(dāng)讀寫器接收標(biāo)簽應(yīng)答而向標(biāo)簽發(fā)送信號(hào)時(shí)，將載 波信號(hào)的固定相位改變成變化相位，是通過(guò)讀寫器的基帶電路，控制本振模塊，使本振模塊產(chǎn)生的載波信號(hào)的固定相位變成變化的相位；或者通過(guò)讀寫器的基帶電路，控制調(diào)制器中的上變頻模塊，使上變頻模塊中 的載波信號(hào)的固定相位變成變化的相位。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用反向散射調(diào)制技術(shù)的射頻識(shí)別系統(tǒng)中防 偵聽(tīng)的方法，其特征是，所述將載波信號(hào)的恒定幅度改變成變化幅度，是通過(guò)讀 寫器的基帶電路，控制調(diào)制器中的上變頻模塊，使上變頻模塊中的載波信號(hào)的恒 定幅度變成變化的幅度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了無(wú)線通信的射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域中，一種采用反向散射調(diào)制技術(shù)的射頻識(shí)別系統(tǒng)中防偵聽(tīng)的方法。其技術(shù)方案是，當(dāng)讀寫器向標(biāo)簽發(fā)送指令時(shí)，將載波信號(hào)的固定頻率改變成變化頻率，或者將載波信號(hào)的固定相位改變成變化相位；當(dāng)讀寫器接收標(biāo)簽應(yīng)答而向標(biāo)簽發(fā)送信號(hào)時(shí)，將載波信號(hào)的固定頻率改變成變化頻率，或者將載波信號(hào)的固定相位改變成變化相位；同時(shí)將載波信號(hào)的恒定幅度改變成變化幅度。通過(guò)改進(jìn)讀寫器與標(biāo)簽的通信方式，能夠防止第三方接收端解調(diào)出正確信號(hào)，實(shí)現(xiàn)射頻識(shí)別系統(tǒng)傳輸過(guò)程的加密，有效提高了射頻識(shí)別系統(tǒng)的防偵聽(tīng)能力，增強(qiáng)了射頻識(shí)別系統(tǒng)的安全性。
文檔編號(hào)G06K7/00GK101359363SQ200810222929
公開(kāi)日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者春 張, 王志華, 王敬超 申請(qǐng)人:清華大學(xué)