ES2802400T3 - Procedimiento de asociación univalente y unívoca entre emisores y receptores de transmisión a partir del canal de propagación - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de asociación univalente y unívoca, antes del establecimiento de un protocolo de comunicación, a partir del canal (AU_CP) de propagación entre al menos un primer usuario A y un segundo usuario B provistos, cada uno, de uno o de varios emisores/receptores (A1⋯ANA) de transmisión indexados por n y n' para el usuario A, (B1⋯BNB) indexados por m y m' para el usuario B, caracterizado porque comprende al menos las etapas siguientes: Inicialización: a) (41), Emisión por cada emisor An de usuario A de señales S(0) lnt,n de interrogación iniciales para el emisor de índice n, constituidas por al menos una secuencia PN(0) lnt,n aleatoria conocida por el usuario B, de factor SF(0) lnt,n de dispersión, b) (43), Recepción y agrupación para cada receptor Bm' del usuario B de la secuencia PN(0) lnt,n aleatoria de cada una de las señales S(0) lnt,n de interrogación iniciales (42), medidas por dichos receptores Bm' del canal H(0) AB,n,m' de propagación, entre An y Bm' sobre la longitud de L(0) muestreos; estimación de los coeficientes de la respuesta de impulso complejo correspondiente a los coeficientes**(Ver fórmula)**de la respuesta de frecuencia compleja correspondiente, c) Cuantificación (44) por el usuario B de los coeficientes **(Ver fórmula)**complejos que provienen de sus medidas para producir valores**(Ver fórmula)** numéricos, d) Emisión (45) para cada emisor Bm del usuario B de señales S(0) Acq,m de acuse de recibo constituidas de al menos una secuencia aleatoria denominada PN(0) Acq,m conocida por el usuario A, de factor SF(0) Acq,m de dispersión e) Recepción y agrupación para cada receptor An' de la secuencia PN(0) acq,m aleatoria de cada una de las señales S(0) Acq,m de acuse de recibo iniciales (46), medida por dichos receptores An' del canal H(0) BA,m,n' de propagación entre Bm y An' sobre la longitud de L(0) muestreos; estimación de los coeficientes**(Ver fórmula)** de la respuesta de impulso complejo correspondiente o de los coeficientes **(Ver fórmula)**de respuesta de frecuencia compleja correspondiente (47), siendo idénticos los coeficientes**(Ver fórmula)** estimados por B en la etapa c) cuando el canal de propagación es recíproco y los emisores receptores considerados para A y B coinciden en los dos sentidos de interrogación y de acuse de recibo, con n=n' y m=m', f) Cuantificación (48) por el usuario A de los coeficientes **(Ver fórmula)**complejos que provienen de sus medidas para producir valores**(Ver fórmula)** numéricos Iteración 1: g) Emisión (49) para cada uno de los emisores An de nuevas señales S(1) lnt.n de interrogación constituidas por al menos una nueva secuencia PN(1) Int,n aleatoria de factor de SF(1) lnt,n de dispersión elegida en un conjunto predeterminado conocido de A y B o construida según un proceso predeterminado conocido por A y B tras los valores**(Ver fórmula)** numéricos determinados por A al final de la etapa f), h) Recepción y agrupación de la secuencia PN(1) Int,n de la señal S(1) lnt.n para cada receptor Bm', (50) Bm que reconstruye con anterioridad la secuencia PN(1) Int,n aleatoria elegida o construida por An' según el mismo proceso que An' explotando los valores **(Ver fórmula)**numéricos determinados por B durante la cuantificación efectuada en la etapa c) de los coeficientes , valores numéricos iguales a los producidos por A en la etapa f) cuando el canal de propagación es recíproco, que n=n' y que m=m'); cuando n=n' y m=m', validación por B, gracias a la agrupación de PN(1) Int,n en recepción por Bm' de la igualdad entre coeficientes**(Ver fórmula)** cuantificados durante la fase de inicialización (51), medidos actualizados para cada receptor Bm' del canal H(1) AB,n,m' de propagación entre An y Bm' sobre la longitud de L(1) muestreos, estimación de los coeficientes de la respuesta de impulso complejo correspondiente o de los coeficientes**(Ver fórmula)** de la respuesta de frecuencia compleja correspondiente (52), i) Cuantificación (53) por el usuario B de los coeficientes**(Ver fórmula)** que provienen de sus medidas para producir valores**(Ver fórmula)** numéricos j) Emisión (54) por cada emisor Bm de nuevas señales de acuse de recibo, denominadas S(1) Acq,m' constituidas de al menos una secuencia aleatoria denominada PN(1) Acq,m de factor SF(1) Acq,m de dispersión, elegida en un conjunto predeterminado conocido por A y B o construidos según un proceso predeterminado conocido por A y B tras los valores**(Ver fórmula)** numéricos determinados por B al final de la etapa c), k) Recepción y dispersión por cada receptor An' de las secuencias PN(1) acq,m aleatorias de cada una de las señales (S(1) Acq,m) (55), An' que reconstituye con anterioridad la secuencia PN(1) acq,m elegida o construida por Bm' según el mismo proceso que Bm' explotando los valores **(Ver fórmula)**numéricos que A ha determinado en la etapa f) valores numéricos iguales a los producidos por B en la etapa c), es decir**(Ver fórmula)** numéricos cuando el canal de propagación es recíproco, que n=n' y que m=m'); cuando n=n' y m=m', validación por A, gracias a la agrupación de PN(1) Acq,m' de la igualdad**(Ver fórmula)** entre coeficientes cuantificados durante la fase de inicialización (56); la asociación univalente de los emisores/receptores An del usuario A y de los emisores/receptores Bm del usuario B por tanto se hace efectiva gracias a la relación de igualdad entre coeficientes cuantificados validada en Bm en la etapa h) por la recepción y la agrupación de PN(1) Int,n y validados en An en esta etapa k), (56) por la recepción y la agrupación de PN(1) acq,m; medida por cada receptor An' del canal H(1) BA,m,n' entre Bmy An' sobre la longitud de L(1)muestreos; estimación de los coeficientes**(Ver fórmula)** de la respuesta de impulso complejo (57), o de los coeficientes de la respuesta de frecuencia compleja, siendo idénticos los coeficientes **(Ver fórmula)**a los estimados por B en la etapa h), cuando el canal de propagación es recíproco y los emisores receptores considerados para A y B coinciden en los dos sentidos de interrogación y de acuse de recibo, n=n' y m=m', l) Cuantificación por el usuario A de los coeficientes**(Ver fórmula)** complejos que provienen de sus medidas para producir los coeficientes**(Ver fórmula)** numéricos (58).
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de asociación univalente y unívoca entre emisores y receptores de transmisión a partir del canal de propagación
La invención se refiere en especial a un procedimiento que permite asociar, de manera univalente y unívoca, al menos un emisor y un receptor que equipan a dos usuarios, en una red de comunicación utilizando las propiedades del canal de propagación. La misma se utiliza, por ejemplo, en redes de radiocomunicaciones, redes de comunicaciones inalámbricas. La misma permite asegurar la transmisión de datos entre al menos dos usuarios.
Existen diferentes métodos que permiten asegurar la transmisión de datos en el seno de una red de comunicación.
La mayor parte de estos métodos utilizan procedimientos criptográficos con distribución anterior de claves (algunas veces denominadas también códigos) para identificar los equipos electrónicos y usuarios, autentificar los enlaces de comunicación en transcurso de establecimiento, asociar los emisores y los receptores. El inconveniente de estos métodos reside en la distribución y la gestión de las claves que puede resultar problemática en términos de distribución a gran escala, tanto en términos de garantía de no divulgación, como lo han demostrado recientes avances en el campo de las redes radiocelulares. Por el contrario, la presente invención propone realizar asociaciones aseguradas entre emisores/receptores, sin utilización de claves conocidas o compartidas con anterioridad.
La invención se refiere a un procedimiento de asociación univalente y unívoca a partir del canal de propagación entre al menos un primer usuario y un segundo usuario, sin utilización de clave conocida o compartida con anterioridad. La asignación de la asociación, y tras las transmisiones de datos negociados posteriormente basándose en esta asociación se basan en especial en la utilización de transmisiones anteriores de señales de interrogación y de señales de acuse de recibo entre el primer usuario y el segundo usuario, y en medidas y una cuantificación del canal de propagación por estos dos usuarios.
La invención se refiere a un procedimiento de asociación univalente y unívoca, antes del establecimiento de un protocolo de comunicación, a partir del canal (AU_CP) de propagación entre al menos un primer usuario A y un segundo usuario B provistos, cada uno, de uno o de varios emisores/receptores (Ai ...Ana) de transmisión indexados por n y n' para el usuario A, (Bi . B nb) indexados por m y m' para el usuario B, caracterizado porque comprende al menos las etapas siguientes:
Fase de inicialización:
a) Emisión por cada emisor An de usuario A de señales S(0V n de interrogación para el emisor de índice n, constituidas por al menos una secuencia PN(0V n aleatoria conocida por el usuario B, de factor SF(0V n de dispersión,
b) Recepción y agrupación para cada receptor Bm' del usuario B de la secuencia PN(0V n aleatoria de cada una de las señales S(0V n de interrogación iniciales, medidas por dichos receptores Bm’ del canal H(0)AB,n,m’ de propagación, entre H (0)
An y Bm’ sobre la longitud de L(0) muéstreos; estimación de los coeficientes " AB .n .m V '^ i X J h - . i ^ |a respuesta de impulso complejo correspondiente a los coeficientes de la respuesta de frecuencia compleja correspondiente,
c) Cuantificación por el usuario B de los coeficientes HAB,n,m '(l l ) l i = 0..L- 1 complejos que provienen de sus medidas Q (°) (/ ) _
para producir valores 1 ,1_0'""L_1 numéricos,
d) Emisión para cada emisor Bm del usuario B de señales S(0)Acq,m de acuse de recibo constituidas de al menos una secuencia aleatoria denominada PN(0)Acq,m conocida por el usuario A, de factor SF(0)Acq,m de dispersión
e) Recepción y agrupación para cada receptor An' de la secuencia PN(0)acq,m aleatoria de cada una de las señales S<°>Acq,m de acuse de recibo iniciales, medida por dichos receptores An’ del canal H(0)BA,m,n’ de propagación entre Bm y H (0)
An’ sobre la longitud de L(0) muéstreos; estimación de los coeficientes B bAñ, 'mm-n ' i "‘1 ” x de la respuesta de impulso complejo correspondiente o de los coeficientes de la respuesta de frecuencia compleja correspondiente, siendo
H
(0)
idénticos los coeficientes l ) ¡ i =0.. L - 1 estimados por B en la etapa c) ' ‘A B . t n -C . l m i \ - ' ^ - ' h = o cuando el canal de propagación es recíproco y los emisores receptores considerados para A y B coinciden en los dos sentidos de interrogación y de acuse de recibo, con n=n' y m=m',
f) Cuantificación por el usuario A de los coeficientes HB A , m . n ^ h = 0 .. L - 1 complejos que provienen de sus medidas n (°) ( i
para producir valores ^B A .m .n^ i ' h - o .. l - i - numéricos
Fase de iteración 1, primera iteración:
g) Emisión para cada uno de los emisores An de nuevas señales S(1Wn de interrogación constituidas por al menos una nueva secuencia PN(1V n de factor SF(1V n de dispersión elegida en un conjunto predeterminado conocido de A y
B o construido según un proceso predeterminado conocido por A y B tras los valores (? e ° i ,m , n '( Zi ) f i = o ....L—l > numéricos determinados por A al final de la etapa f),
h) Recepción y agrupación de la secuencia PN(1V n de la señal S(1Wn para cada receptor Bm', Bm' que reconstruye con anterioridad la secuencia PN(1V n aleatoria elegida o construida por Án, según el mismo proceso que An, explotando
los valores Q A B ,n ,m U J li= 0 ...L—l numéricos determinados por B durante la cuantificación efectuada en la etapa c) de
los coeficientes AB.n.m’ 1 i= ° - A - i ’ de valores numéricos ¡guales a los producidos por A en la etapa f) cuando el canal de propagación es recíproco, que n=n' y que m=m'); cuando m=m' y n=n', validación por B, gracias a la agrupación de PN(1V n en recepción por Bm' de la igualdad entre coeficientes q t°) n "] _ o (°) n x
i-Ji i= o ...L—i 1<BA ,m ,n '- 1-/¡ i =0...¿_1 cuantificados durante la fase de inicialización, medidos actualizados para cada receptor Bm' del canal H(1)ABn m’ de propagación entre An y Bm' sobre la longitud de L(1)
muéstreos, estimación de los coeficientes AB.n.m''- U i i = o .. l - i ^ |a respuesta de impulso complejo correspondiente o de los coeficientes de la respuesta de frecuencia compleja correspondiente,
I_j /W k n \
i) Cuantificación por el usuario B de los coeficientes A B .n .m ''- U i i= o ,...,l - i q U e prov¡enen de sus medidas para producir
valores v AB.n.m O l ) l 1= 0..L—l numéricos
j) Emisión por cada emisor Bm de nuevas señales de acuse de recibo, denominadas S(1)Acq,m, constituidas de al menos una secuencia aleatoria denominada PN(1)Acq,m de factor SF(1)Acq,m, de dispersión, elegida en un conjunto predeterminado conocido por A y B o construida según un proceso predeterminado conocido por A y B tras los valores n(°) n a _
AB.n.m' 1 ¿i- ° , ... ¿ - i numéricos determinados por B al final de la etapa c),
k) Recepción y dispersión por cada receptor An' de las secuencias PN(1)acq,m de cada una de las señales (S(1)Acq,m), An' que reconstituye con anterioridad la secuencia PN(1)acq m elegida o construida por Bm’ según el mismo proceso que Bm' o(°) ( ' / ' ) _
explotando los valores ^B A .m .n ' u t i - o ,...,l - i numéricos que A ha determinado en la etapa f) valores numéricos ¡guales n < °) n _
a los producidos por B en la etapa c), es decir 1 l l ~ ° ...L_1 cuando el canal de propagación es recíproco, que n=n’ y que m=m’); cuando n=n’ y m=m’, validación por A, gracias a la agrupación de PN(1)Acq,m’ de la igualdad entre n(°) n \ — q (°) n
coeficientes v BA,m ,n ' i-> i i-o , ... ,L - i VAB.n.m'- i^ ¡ i= o .. l - i cuantificados durante la fase de inicialización, la asociación univalente de los emisores/receptores An del usuario A y de los emisores/receptores Bm del usuario B por
tanto se hacen efectivos gracias a la relación de igualdad ...L~ x '¿uA.m ln '- í J i ^ o ... l - i entre coeficientes cuantificados validada en Bm en la etapa h) para la recepción y la agrupación de PN(1V n y validada en An en esta etapa k) por la recepción y la agrupación de PN(1)aCq,m; medida por cada receptor An' del canal sobre u i1) n ’í
la longitud de L(1) muéstreos; estimación de los coeficientes n BA.m,n’'- iJ i i= o ,...,l - i de la respuesta de impulso complejo (o de los coeficientes de la respuesta de frecuencia compleja) correspondiente (57), siendo idénticos los coeficientes
ih - ¡= o ,...,L-1 a |os estimados por B en la etapa h), AB.n.m''' U h = o .. l - i cuanc|o el canal de propagación es recíproco y los emisores receptores considerados para A y B coinciden en los dos sentidos de interrogación y de acuse de recibo, n=n' y m=m',
uC1) n \
I) Cuantificación por el usuario A de los coeficientes BA.m.na i J h - o ,...,l - i complejos que provienen de sus medidas
El Procedimiento puede comprender al menos una segunda iteración de las etapas de la primera iteración con la emisión de señales S 2 int,n de interro ación ue contienen la secuencia P N 2V n la emisión de señales S 2 Ac ,m de
usuario B por la relación entre coeficientes cuantificados durante la iteración 1
QAB,n,mU l ) ¡ i= 0..L—l ~ Q B A .m ,n U l) l i = asociación validada por la recepción y la agrupación de secuencias PN(2)int,n de interrogación y PN(2)Acq,m de acuse de recibo emitidas por An y Bm durante la segunda iteración.
El procedimiento comprende, por ejemplo, en cada nueva iteración k+1, con k superior o igual a 1, la emisión de señales S(k+1)int.n de interrogación que contienen la secuencia PN(k+1V n y señales S(k+1)Acq,m de acuse de recibo que
^A B ,n ,m ’^ h = 0 contienen la secuencia PN(k+1)Acq,m y construidas tras los resultados de medida de la iteración k
H
(70
BA.m, n U l ) l 1=0...L — l ^AB,n,m ’(^ l) li= 0
s los resultados de cuantificación de la iteración k .. l - l y tra y > y la asociación univalente y unívoca de los emisores/receptores An del usuario A y de los ( / i — n ( k ) ( i \ emisores/receptores Bm del usuario B, utilizando la relación i- i , - o 1 '¿ b a ,m ,n t 17¡i - o entre coeficientes cuantificados durante la iteración k, asociación validada por la recepción y la agrupación por Bm y An de las señales de interrogación y de acuse de recibo emitidas por An y Bm durante la (k+1)ésima iteración.
Según una variante de realización, el procedimiento para las etapas de cuantificación c) y f) durante la iniciación, en las etapas i) y I) durante la iteración 1 y en las etapas similares durante iteraciones siguientes, utiliza una función de H (fc)
selección y decodificación correctora de los coeficientes de canales 4..B..,..n..,.m ..^ "l)¿ '*i=0...... 'y ^ B A ,m ,n ^ l^ h = 0...L - l ’ siendo adoptada la función para retener únicamente los coeficientes cuya estimación es la más fiable, por aplicación de un criterio de valor umbral sobre la calidad de la estimación de los coeficientes citados anteriormente y de una O (■/■)_ o ® ( i j _ corrección de error sobre las salidas de cuantificación ^A B .n .m i U h - o . - . L - i y '<BA,m ,ni U h - o .. l - i ’ estando predefinido este criterio de valor de umbral y esta corrección entre los usuarios A y B.
Un receptor Bm utiliza, en la etapa d) citada anteriormente, un proceso de construcción específico de las señales S’(0)Acq,m de acuse de recibo iniciales modificadas que hacen depender las mismas de todas las primeras medidas l_¡ C°) n(°) n i _
AB,n,m’ de canales y de los coeficientes 1 ¿ í-o- A - i cuantificados correspondientes, siempre que se permite la posibilidad para los receptores An del usuario A de reconstruir y de agrupar las señales S comprendiendo dicha señales de acuse de recibo iniciales modificadas al menos dos secuencias PN, denominadas PN(0)Acq,m y PN’(0)Acq,m, emitidas sucesivamente simultáneamente, siendo conocida la primera de las secuencias PN(0)Acq,m por A como en la etapa d), siendo elegida la segunda de las secuencias PN’('0)Acq,m en un conjunto predeterminado conocido por B y por A o construida según un proceso predeterminado conocido por B y por A tras
los valores 1 íl_0...L~ l numéricos que se acaban de cuantificar por B al final de la etapa c); y An’ aplica a las etapas e) y f) citadas anteriormente no solamente una recepción y una agrupación de la secuencia PN(0)Acq,m sino H (0)
también una reconstrucción de la secuencia PN ’('0)Acq, m tras las estimaciones del canal BA,m,n’U l ) ¡ i =0 1 y las
cuantificaciones < V?B w4.,m ,»,nAíC ‘ i^ -Ul)íii -= o0....Ll- -l i qUe conduce gracias a la agrupación de PN(0)Acq,men las etapas e) y f) seguida de una agrupación de la secuencia PN ’('0)Acq,m, para producir una validación inmediata de la igualdad entre los
coeficientes o * c°) BA.m.m ( Í i ) í1=0,...,L -l @AB,n,m'(Wii=C>... L - l y cuantificados en fase de inicialización.
Según una variante de implementación, el procedimiento comprende en cada nueva iteración k+1, con k superior o igual a 0, la emisión de señales S(k+1)Acqm de acuse de recibo que contienen al menos dos secuencias PN(k+1)Acqm y PN’ ík+^ Acq,m emitidas secuencialmente o simultáneamente, siendo elegida PNík+^ Acq,m sn un conjunto predeterminado ,(k)
o construido adaptativamente tras los resultados ’ AB,n,m '(W ¡ i=0 L - l de cuantificación en la iteración n°k, y siendo elegida PN’(k+1)Acqm en un conjunto predeterminado o construido adaptativa mente tras los resultados ,(fc+i) ’
v AB.n.m’v i 7í-j—o..L -i. cuantificación actuales en la iteración n° k+1; An’ aplica no solamente una recepción y una
agrupación de la secuencia PN(k+1)Acq,m reconstruida tras sus coeficientes ® A li’n 'm ^ 1^¡1 ° " " ,L 1 cuantificados, sino (/c+
H T Si -)> n ^
también una reconstrucción de la secuencia PN’(k+1)Acq,m tras las estimaciones del canal BA ,m ,n 'i l h —0..A - l y las ^j(fc+l) s, ^
cuantificaciones 'íB4,m,nr” l-'!i=0 ,...,L—1 que conducen gracias a la agrupación de PN(k+1)Acqm, seguida de una agrupación de la secuencia PN’ (k+1)Acq,m para validar inmediatamente la igualdad entre los coeficientes
cuantificados en la iteración k+1.
Los emisores de A pueden utilizar señales de interrogación iniciales elegidas aleatoriamente en un conjunto de señales conocidas por B, los receptores de B sólo acusan recibo de una de las señales de interrogación iniciales recibidas, o
bien predeterminada por las características de los receptores de B, o bien elegida aleatoriamente por los receptores de B, tras la sincronización, de la agrupación y de la medida de dichas señales de interrogación iniciales.
Los emisores B utilizan, por ejemplo, señales de acuse de recibo iniciales elegidas aleatoriamente en un conjunto de señales conocidas por A, los receptores A sólo tratan en recepción ciertas de las señales de acuse de recibo iniciales recibidas, o bien predeterminadas por las características de los receptores de A, o bien elegidas aleatoriamente por los receptores de A, tras la sincronización, de la agrupación y de la medida de dichas señales de acuse de recibo iniciales.
Los emisores de A pueden aplicar una fluctuación de fase aleatoria en tiempo a las señales de interrogación y los emisores de B aplicar una fluctuación de fase aleatoria en tiempo a las señales de acuse de recibo.
Según una variante de realización, el procedimiento utiliza señales de interrogación y de acuse de recibo SIa y SAb emitidas conjuntamente en la señales de baliza de uno y otro usuario A o B, AIa y AIb, es decir de manera autointerferida, siendo emitidas, recibidas y tratadas dichas señales de interrogación y de acuse de recibo en cada iteración k gracias a parametrizaciones adaptadas a sus potencias de emisión por A y B, SI(k)A y SA(k)B, a sus niveles de recepción en B y en A, a interferencias inducidas por la baliza de A recibida en B y por la baliza de B recibida en A, Al(k)A->B y Al(k)B->A, a los niveles de recepción en B y en A de las autointerferencias que provienen de B y de A, Al(k)A->A y Al(k)B->B, a los dispositivos de autorrechazo de las autointerferencias a la recepción en A y en B, RAIa->a y RAIb->b, a los factores de dispersión a la emisión en A y B, SF(kV,n y SF(k)Acq,m, según las igualdades y desigualdades siguientes expresadas en decibelios:
- en las recepciones del usuario B:
A I< V b= A I 'V L < V b
s i (k)A.>B= s i ' V l ' V b
donde L(k)A->B representa las pérdidas totales de propagación de A hacia B,
S F 'V n 210.IOgio[10*(SI(k)A->B/10)] -
10.logio[10a((AIB->b-RAIB->b)/10) 10A(AI(k)A.>B/10)]
11b,
- en las recepciones del usuario A:
AI<V>a= A I< V L < V a
s i< V A = s i ' V l< V a
donde L(k)B->A representa las pérdidas totales de propagación de B hacia A,
S F 'V n 210.log10[10A(SI(k,B->A/10)] -
10.logio[10 A((AI a.>a-RAIa_>a)/10) 10^(A I(k)B.>A/10)]
11a.
estando relacionados los márgenes Hb y Ha con los rendimientos de los equipos de radio utilizados por los receptores de A y de B.
Según una variante de realización, el procedimiento implementa señales de interrogación y de acuse de recibo emitidas conjuntamente en los mensajes de intercambio de datos entre los usuarios, es decir, de manera autointerferida, siendo emitidas, recibidas y tratadas dichas señales de interrogación y de acuse de recibo en cada iteración k gracias a parametrizaciones adaptadas a sus potencias de emisión por A y B, de sus niveles de recepción en B y en A, de las interferencias inducidas por los mensajes de A recibidos en B y por los mensajes de B recibidos en A, de los niveles de recepción en B y en A, de las autointerferencias que provienen de B y d A, de los dispositivos de autorrechazo de estas autointerferencias en la recepción en A y B, de los factores de agrupación en la emisión en A y B), según igualdades y desigualdades en las expresiones similares a las citadas anteriormente.
El modo de comunicación implementado entre los usuarios es, por ejemplo, un modo Duplex temporal que emplea una misma frecuencia portadora para los intercambios en emisión y en recepción en los dos sentidos de transmisión, y se beneficia directamente de la reciprocidad del canal de propagación sobre la frecuencia única empleada para las interrogaciones y los acuses de recibo.
El procedimiento es, por ejemplo, duplicado en el conjunto de frecuencias portadoras empleadas por usuarios en modo Dúplex de frecuencia que emplean frecuencias portadoras diferentes para sus intercambios en emisión y en recepción según el sentido de transmisión, con el fin de beneficiarse de la reciprocidad del canal de propagación sobre cada una de las frecuencias empleadas para las interrogaciones y los acuses de recibo.
Las etapas del procedimiento pueden reiterarse para cada nueva transmisión de telefonía o de datos o incluso para cada nuevo mensaje de una trasmisión de telefonía o de datos en curso.
Los emisores/receptores utilizados son, por ejemplo, adaptados a las radiocomunicaciones. Los emisores/receptores del usuario A pueden estar conectados a elementos de antena de una red utilizada por A y los emisores/receptores del usuario B conectados a los elementos de antenas de una red utilizada por B en el marco de protocolos denominados de tipo MISO, SIMO, MIMO o “m a s s iv e M IM O ’’ conocidos por el experto en la materia.
Los emisores/receptores del usuario A son, por ejemplo, estaciones base o nodos de una red de radiocomunicación y los emisores/receptores del usuario B son terminales u otros nodos de dicha red de radiocomunicación.
Los emisores y receptores están, por ejemplo, adaptados a transmisiones acústicas o a transmisiones ópticas.
Otras características y ventajas de la presente invención aparecerán mejor de la lectura de la descripción siguiente de ejemplos dados a título ilustrativo y en ningún caso limitativo, que adjuntan las figuras que representan:
• La figura 1, un esquema de intercambios de información entre dos usuarios A (Alice) y B (Bob) en presencia de un tercero E (Eve) extranjero no autorizado a conocer el contenido de los datos intercambiados entre A y B, • La figura 2, una ilustración de efectos de un canal de propagación dispersivo sobre la trasmisión de las señales desde una emisora hacia un receptor B autorizado y hacia un receptor E no autorizado, y
• La figura 3, un esquema de las etapas implementadas por el procedimiento según la invención.
Con el fin de comprender mejor el procedimiento según la invención, el ejemplo se da en el caso de un intercambio entre un primer usuario emisor/receptor A (Alice) y un segundo usuario emisor/receptor B (Bob), en presencia de un tercer receptor E (Eve) no autorizado y susceptible de interceptar las comunicaciones para acceder al contenido de datos intercambiados entre A y B.
La figura 1 ilustra un escenario de comunicación entre un primer usuario A, 10 y un segundo usuario B, 20 en presencia de un tercero receptor E, 30 no autorizado.
El usuario A es, por ejemplo, un nodo o un terminal de una red de comunicación que comprende una unidad 11 de cálculo, un módulo 12 de codificación/decodificación, un módulo 13 de demodulación, un módulo 14 compuesto de antenas, un conjunto de filtros 15, medios 16 de emisión y recepción de radio. Estos elementos son conocidos por el experto en la materia y no serán detallados. El objeto de la invención va a consistir, en especial, en asociar de manera unívoca y univalente A y B, como se va a explicar a continuación. Alice o A comprende por ejemplo NA emisores/receptores An denominados A-i ...Ana para el usuario A.
Del mismo modo, el usuario B, 20, comprende, por ejemplo, una unidad 21 de cálculo, un módulo 22 de codificación/decodificación, un módulo 23 de demodulación, un módulo 24 compuesto de antenas, filtros 25, medios 26 de emisión y recepción de radio. Bob comprende, por ejemplo, NB emisores/receptores denominados B-i ...Bnb.
El tercero receptor E, 30 no autorizado, comprende una unidad 31 de cálculo, un grabador 32 de datos y un módulo 33 de análisis, un bloque 34 de antenas, filtros 35 y medios 36 de recepción de radio y posiblemente emisores y receptores.
La figura 2 esquematiza un ejemplo de canales de propagación existentes en un sistema de comunicación. En entornos exteriores o interiores, las formas de onda transmitidas del emisor A hacia el receptor B y hacia el tercero E siguen recorridos de trayectos múltiples. Las señales pueden ser reflejadas por obstáculos con diferentes ángulos de reflexión. Una parte de las señales Sab puede ser recibida por Bob, mientras que otra parte tras la difracción Sae, será recibida por el tercero E no autorizado. Debido a la complejidad en la propagación de las ondas y de las difracciones poco previsibles en el canal de comunicación, el tercero E es a priori incapaz de predecir o de reconstruir las medidas del canal de propagación entre un emisor de A y un receptor de B.
El procedimiento según la invención ilustrado en la figura 3 es un procedimiento de asociación univalente y unívoca a partir del canal (AU_CP) de propagación entre Alice y Bob. La asociación entre Alice y Bob se realiza sin clave conocida o compartida con anterioridad, y se asegura frente a cualquier tercero E no autorizado, antes incluso del establecimiento del protocolo de transmisión entre los usuarios A y B, con la ayuda de transmisiones con anterioridad de señales de interrogación y de señales de acuse de recibo, con la ayuda de medidas de los canales de propagación entre los emisores receptores de A y los de B gracias a estas señales de interrogación y de acuse de recibo, y finalmente con la ayuda de una cuantificación de estos canales de propagación. Esta asociación está destinada, en especial, a facilitar posteriormente el establecimiento de una trasmisión, protegida con respecto a E, entre los usuarios A y B así como la identificación de A por B y de B por A, el control de confidencialidad y el control de integridad de los mensajes intercambiados por A y B.
Un ejemplo de las etapas del procedimiento según la invención se va a detallar a continuación.
Una primera fase permite una inicialización del proceso.
Etapa a): cada emisor An del usuario A (con n variando de 1 a NA) emite señales S(0V n de interrogación iniciales para el emisor de índice n, 41, constituido de al menos una secuencia PN(0V n aleatoria de periodo P(0V n y de factor SF(0)lnt,n de dispersión conocido por el usuario B;
Etapa b) : cada receptor Bm' del usuario B, (con m’ variando de 1 a NB) va a recibir y a muestrear en un periodo Te que respecta el criterio de Nyquist, la señales S(0V n de interrogación, y después, tras la sincronización, cada receptor Bm’ va a agrupar la secuencia PN(0V n correspondiente, 42, y después cada receptor Bm’ va a medir, 43, los parámetros del canal H(0)AB,n,m’ de propagación entre An y Bm\ sobre la longitud de L(0) muéstreos, y después estimar, 43, los
coeficientes AB.n.m' i A i =o,...,l- i ^ |g reSpUesta de ¡mpU|So complejo correspondiente a los coeficientes de la respuesta de frecuencia compleja correspondiente;
Etapa c) : el usuario B va a continuación a cuantificar los coeficientes complejos que provienen de los coeficientes l_l(°) n \
AB.n.m' i J h = o cana| |_a cuantificación, 44, es, por ejemplo, realizada efectuando un mallado geométrico del plano complejo, en la cual estos coeficientes toman un valor y una enumeración según la malla a la cual , ( 0 )
Etapa d): cada emisor Bm del usuario B emite una señal S(0)Acq,m de acuse de recibo, 45, constituida de al menos una secuencia aleatoria denominada PN(0)Acq,m, de periodo P(0)Acq,m y de factor SF(0)Acq,m de dispersión conocido por el usuario A;
Etapa e): cada receptor An’ del usuario A va a continuación a recibir, muestrear en un periodo Te que respetar el criterio de Nyquist las señales S(0)Acq,m de acuse de recibo iniciales, 46, y tras la sincronización, agrupar las secuencias PN(0)a aleatorias correspondientes. Cada uno de los receptores An’ va a continuación a medir los parámetros del canal H(0)BA,m,n’ de propagación entre Bm y An' sobre de la longitud de L(0) muéstreos, 47, y después estimar los I i (o) ^
coeficientes BA.m.n 1 i - ° de |a respuesta de impulso complejo correspondiente a los coeficientes de la H (0)
ficientes BA respuesta de frecuencia compleja correspondiente, 47, siendo idénticos los coe .m n '(^l3i, =o ,...,1-1 a los H (0)
estimados por B "AB.n.m ■’^G-iAi)iii1==oo,...,L-i cuando el canal de propagación es recíproco y los emisores receptores considerados para A y B coinciden en los dos sentidos de interrogación y de acuse de recibo, es decir cuando n=n’ y m=m’;
H
(0)
Etapa f ) : el usuario A va a cuantificar a continuación los coeficientes BA’m , ’n n ' ' ^ l) ¡ i= 0 1 complejos que provienen de medidas de su receptores, dicha cuantificación, 48, de la misma naturaleza que la descrita para el usuario B en la etapa c), consistente, por ejemplo, en una mallado geométrico del plano complejo en el cual estos coeficientes toman q (°) n \ _ sus valores y su numeración según la malla a la cual pertenecen, para producir valores BA,m,n' 1 ..L_1' numéricos, 48. Al final de la etapa de inicialización, se disponen los valores cuantificados de los coeficientes (0)
=0......1 — 1 en el sentido A hacia B para cualquier par de índice (n,m’) y í BA,m, ,n-O l)íl=0..1—1 > en el sentido B hacia A para cualquier par de índice (m,n’
Tras la inicialización del sistema, el procedimiento va a ejecutar varias etapas que permiten asociar o no los emisores/receptores An del usuario A y los emisores/receptores Bm del usuario B.
Primera iteración - iteración 1
Etapa g): cada emisor An del usuario A emite de nuevo señales de interrogación, denominadas S(1Wn, 49. Estas señales de interrogación están constituidas de al menos una nueva secuencia PN(1V n aleatoria de periodo P(1)int,n y de factor SF(1V n de dispersión. Las secuencia es elegida, por ejemplo, en un conjunto predeterminado conocido de l(0 )
A y B o construida según un proceso predeterminado conocido por A y B tras los valores BA,m.i o.. i - i > numéricos, 48, determinados por A al final de la etapa de inicialización, por ejemplo, utilizando estos valores numéricos como índice de la nueva señal de interrogación elegida en un conjunto predeterminado conocido por A y B o como semilla de un algoritmo de generación predeterminado, o incluso como parámetro de cualquier otro proceso (predeterminado y conocido por A y B) de construcción de secuencias aleatorias de interrogación;
Etapa h) : cada receptor Bm’ del usuario B recibe las señales S(1Wn emitidas por los emisores An del usuario A, las muestrea en un periodo Te de muestreo que respetar el criterio de Nyquist, y después, tras la sincronización, cada
receptor Bm' agrupa las secuencias PN(1V n correspondientes, 50, reconstruyendo con anterioridad la secuencia
PN(1V n aleatoria elegida construida por An’ 50, gracias a los valores Q '<aA LB,n, mm’^ i - i ' i , i - - o ..L_1numéricos cuantificados en la etapa de inicialización por B, 44, valores numéricos iguales a los producidos por A en la etapa f), 48, cuando el canal de propagación es recíproco, que n=n' y que m=m'. Cuando el canal de propagación es recíproco, que n=n' (An emisor receptor) y m=m' (Bm emisor receptor) los éxitos de agrupación por Bm de PN(1V n realizan a nivel de Bm la asociación de An con Bm' , validando la igualdad, 51, entre coeficientes cuantificados en fase de inicialización en el sentido An hacia Bm', 44, y Bm hacia An', 48. A continuación, cada receptor Bm' actualiza el valor de los parámetros del canal de propagación, denominados H(1)AB,n,m’, entre An y Bm’ sobre la longitud de L(1) muéstreos, y después estima los y C1) n \
coeficientes AB,n,m’K i'<i=o,...,L-i ^g |a respuesta de impulso complejo correspondiente a los coeficientes de la respuesta de frecuencia compleja correspondiente, 52;
H
(i)
Etapa i ) : el usuario B cuantifica los coeficientes "AB ,n,m ■ ,^ (¿ - l /) h íj= 0 o.. l i qUe prov¡enen de medidas de sus receptores, n t1) n 'i _
dicha cuantificación, similar a la descrita en la etapa c), genera coeficientes v AB,n,m,K~ u i í - o ..¿-inuméricos;
Etapa j) : cada emisor Bm va a emitir de nuevo las señales de acuse de recibo hacia el usuario A, denominadas S(1)Acq,m, 54, constituidas de al menos una secuencia aleatoria, denominada PN(1)Acq,m de periodo P(1)Acq,m y de factor SF(1)Acq,m de dispersión, elegido en un conjunto predeterminado conocido por A y B o construir o según un proceso 0 <°) n ) _
predeterminado conocido por A y B tras los valores v AB,n,m‘ i in ^ é r io o s determinados por B al final de la etapa c), 44, por ejemplo utilizando estos valores numéricos como índices de la nueva señal de acuse de recibo elegida en un conjunto predeterminado conocido de A y B o como grano de un algoritmo de generación predeterminado, o como parámetro de cualquier otro proceso (predeterminado y conocido por A y B) de construcción de secuencias aleatorias de acuse de recibo entre A y B, 54;
Etapa k) : cada receptor An' del usuario A recibe las señales (S(1)Acq,m) emitidas por los emisores Bm del usuario B, el muestreo con un periodo Te que respeta el criterio de Nyquist, y después, tras la sincronización cada receptor An' agrupa las secuencias PN(1)acqm aleatorias correspondientes, 55, reconstruyendo con anterioridad la secuencia n(°) n ) _
PN(1)acq m elegida o construida por Bm’ 54, gracias a los valores BA,m,n' 1 í i - o„..,l- i » cuantificados en la etapa de inicialización por A etapa f) 48, valores numéricos iguales a los producidos por B en la etapa c), es decir n(°) n \ _
AB,n,m’ i i 1- o ,...,l - i cuanc|0 e| cana| de propagación es recíproco, que n=n’ y que m=m’. Cuando el canal de propagación es recíproco, que n=n' (An emisor receptor) y m=m' (Bm emisor receptor) el éxito del agrupación por An de PN(1)acq,m realiza a nivel de An la asociación de Bm con An, validando la igualdad, 56, entre coeficientes cuantificados en los sentidos B hacia A, 48, y A hacia B, 44, durante la fase de inicialización. Esto realiza la función polivalente para los usuarios A y B de los emisores/receptores An del usuario A y los emisores/receptores Bm del usuario B por las relaciones entre coeficientes cuantificados durante la fase de inicialización
A continuación, cada receptor An' del usuario A actualiza los valores de los parámetros del cana1H(1)BA,m,n' de propagación entre Bm y An’ sobre la longitud de L(1) muéstreos; después estima, 57, los coeficientes u W n \
n BA.m.n’'' U i i = o de |a respuesta de impulso complejo correspondiente a los coeficientes de la respuesta de u C1) n \
frecuencia compleja correspondiente, siendo idénticos los coeficientes BA.m,n,K~ i> i1=o a |os estimados por B l_j C1) n A
en la etapa h), 52 AB,n.m,y- 1>,£i= o ...í_1 cuando el canal de propagación es recíproco y los emisores receptores considerados para A y B coinciden en los dos sentidos de interrogación y de acuse de recibo, es decir cuando n=n' y m=m',
u C1) n \
Etapa I : cuantificación por el usuario A de los coeficientes BA,m,n‘' i->h=o complejos que provienen de sus
Cuando en la primera iteración para un par de emisores/receptores An y Bm (n=n', m=m'), consigue agrupar la señal PN(1)Int,n de interrogación que proviene de An y An consigue agrupar la señal PN(1)Acq,m de acuse de recibo que proviene de Bm, por tanto hay una asociación del emisor/receptor An y del emisor/receptor Bm, sobre la base de la igualdad de los coeficientes de cuantificación obtenidos durante la etapa de inicialización, y certificación de esta asociación por el éxito de agrupación.
De manera general, si la agrupación de An sobre Bm y de Bm sobre An se efectúa en la etapa k+1, esto significa que las cuantificaciones de los coeficientes de los canales han producido valores iguales a la etapa k, y que la asociación de An y Bm es correcta. Si no, cuando la agrupación no se realiza, la asociación entre An y Bm no es efectiva. La señal de interrogación emitida por An sirve a B para la cuantificación del canal de propagación “ ida”, para la validación de
los coeficientes de canal cuantificados por A en las etapas anteriores, para la construcción de sus propias señales de acuse de recibo. La señal de acuse de recibo emitida por Bm sirve para la cuantificación del canal de propagación “vuelta”, para la validación de coeficientes de canal cuantificados por B en las etapas anteriores, para la construcción de sus nuevas señales de interrogación.
Las señales de interrogación y de acuse de recibo pueden transportar o no mensajes. Aparte de la inicialización se construyen siempre de manera adaptativa en función de las medidas del canal, lo que las hace imprescindibles para cualquier tercero E no informado y este a partir de la interacción 1. En la inicialización, se redefinen o eligen en un conjunto predefinido. Para eliminar cualquier riesgo de ambigüedad o de falsa alarma durante las fases de agrupación a nivel de A y de B, se fijan valores importantes para los periodos P y los factores SF de agrupación de las secuencias PN para la interrogación y el acuse de recibo, y se eligen conjuntos predeterminados o algoritmos de construcción de secuencias que presentan lóbulos secundarios reducidos de autocorrelación y de intercorrelación, según el procedimiento conocido por el experto en la materia.
Según una variante de realización, el procedimiento va a proceder a una segunda iteración, iteración 2, opcional. Para ello, el procedimiento reitera las etapas explicadas para la primera iteración, iteración 1:
conduciendo a la emisión de señales S(2V n de interrogación y S(2)Acq,m de acuse de recibo tras los resultados (i)
^AB.n.m'Ui ) i i o i „ y ^B/i,m,n'(^ i)¡1=o 1 ¡jg medida y y tras los resultados ^AB,n,m'^i^ii-o,...,L-i y n (D n y
BA.m.n' 1 i i= ° ..L_1 de cuantificación producidos en la iteración 1,
- asociando de forma univalente y unívoca los emisores/receptores An del usuario A y los emisores/receptores Bm del usuario B por la relación entre coeficientes cuantificados durante la iteración 1
QAB.n.m h = 0 L- Q B A ,m ,nU l) l i - 0 ,...,¿-11certificada por la agrupación de S(2)ir por Bm y por la agrupación de S(2)Acq,m por An
Según otra variante de realización, en cada nueva iteración k+1 de los emisores/receptores An del usuario A y los emisores/receptores Bm del usuario B, habrá un mantenimiento en el trascurso del tiempo de la asociación de A y B:
para la relación 'vdfl,n,mL ... l - i entre coeficientes cuantificados durante la fase de inicialización, lo que conduce a una asociación equivalente y unívoca al final de la iteración 1,
iteración 1, lo que conduce a una asociación univalente y unívoca al final de la iteración 2 ,
r j (,k ) ( i a _ — n V < Kk> ( ¡ \
para la relación U h - o i V —o ,...,7. — i entre coeficientes cuantificados durante la iteración k, lo que conduce a una asociación univalente y unívoca al final de la iteración k+1.
La univalencia del proceso en cada iteración proviene del hecho de que sólo emisiones, recepciones y medidas de canales conducidas de manera simultánea y colocalizada con los emisores/receptores de A o de B permitirían a un tercero E, no informado de dichas medidas, reproducir los coeficientes y las mismas asociaciones que A y B aplicando los mismos procedimientos de cuantificación y de formateo (por tanto, E seria informado).
El número de iteraciones de las etapas del procedimiento según la invención varía de 1 a K, siendo K fijado por la aplicación o por las necesidades de los usuarios.
Según una variante de realización, el procedimiento utiliza una función de selección y de codificación correctora de f j (fc) (7l ) ¡ o l í )
los coeficientes ,n‘m 1 ’ ■ y BA,m,n i 1 ’ de canales para ejecutar las etapas de cuantificación de los coeficientes de canales, en las etapas de cuantificación c) y f) durante la iniciación, en las etapas i) y l) durante la iteración 1 y en las etapas similares de cuantificación durante iteraciones siguientes. Lo que permite retener o conservar únicamente los coeficientes cuya estimación es la más fiable, por aplicación de un criterio de valor umbral sobre la calidad de la estimación de los coeficientes y/o de una corrección de error sobre las salidas
^ 4 B ,n ,m ’( ¿ l ) ¡ i= 0 , ... ,L - l Q BA m n ’( ^ h = 0 .....L -l » , .. , . . . . „ , . , y ’ ’ de cuantificación predefinidas entre los usuarios A y B. La univocidad del proceso en cada iteración proviene de esta selección y de esta corrección de error.
Según una variante de realización, el procedimiento utiliza en la etapa de la fase de inicialización d), un proceso de construcción específico de las señales S '(0)Acq,m, de acuse de recibo iniciales modificadas que hacen depender las
, ( o ) //(^) o w i imismas de todas las primeras medidas de canales AB,n,m' y de los coeficientes v AB,n,m,K (- i ^ i =o,...,l- i > correspondientes a la vez que se establece la posibilidad para los receptores An' del usuario A de reconstruir y agrupar las señales S '(0)Acq,m, dichas señales de acuse de recibo iniciales modificadas que comprenden al menos dos secuencias PN, denominadas PN(0)Acq,m y PN'(0)Acq,m' emitidas sucesivamente o simultáneamente, siendo conocida la primera de las secuencias PN(0)Acq,m por An' como en la etapa d) , siendo elegida la segunda de las secuencias PN’(0)Acq,m’ en un conjunto predeterminado conocido por B y por A o construido según un proceso predeterminado
conocido por B y por A tras los valores ^ AB,n,m ' i ¿i=o numér¡cos que se acaban de cuantificar por B al final de la etapa c); An' aplica por tanto en las etapas e) y f) no solamente una recepción y una agrupación de la secuencia P N (0)Acq,m sino también una reconstrucción de la secuencia P N ’ (0)Acq,m’ tras las estimaciones del canal
BA,m,n’ actual y las cuantificaciones BA,m,n’ 1 h = o ..L_1’ que conduce gracias a una agrupación de PN(0)Acq,m a las etapas e) y f), seguido de una agrupación inmediata de la secuencia PN'(0)Acq,m'. En caso de éxito, está agrupación produce una validación inmediata de la igualdad entre coeficientes f ) t ° ) ( I A _ A)(°) ( ] \
^AB,n,mk íJli=o l- i vgAi,m,nv- i->h=o l - i cuantificados en fase de inicialización.
Según una variante de realización, el procedimiento comprende en cada nueva iteración k+1, con k superior o igual a 0, la emisión de señales S(k+1)Acq,m de acuse de recibo que contienen al menos secuencias PN(k+1)Acq,m y PN'(k+1)Acq,m emitidas secuencialmente o simultáneamente, siendo elegida PN(k+1)Acq,m en un conjunto predeterminado o construida
activamente tras los resultados ^ 1^íl 0...L 1 de cuantificación en la iteración n°k, y siendo elegida P N ’ (k+1)Acq,m en un conjunto predeterminado construido activamente tras los resultados de la cuantificación O (i ) _
VBA.m.n'- i ' í i - o .. l - i > actua| en la iteración n° k+1; An' aplica entonces no solamente una recepción y una agrupación
de l (l ) _ a secuencia P N (k+1)Acq,m reconstruida tras sus coeficientes w BA.m.n \ U h - o .....l - i > cuantificados sino también una
reconstrucción de la secuencia P N ’ (k+1)A ccq ,m tras las estimaciones actuales del canal BA,m,n’v i-> h = o l - i y y |as p(k+í) s
cuantificaciones ^ B A ,m .n ,( i ^ i = o , . . . , i , - i q U e conc|uce gracias a la agrupación de P N (k+1)Acq,m , seguido de una agrupación de la secuencia P N ’ (k+1)Acq,m- En caso de éxito, este agolpamiento produce una validación inmediata de la Q^k l ) r j >. ^(fc l) ^ s ^
igualdad entre coeficientes ^AB,n,m,( i - > h = o - v BA,m,n,v- 1^íi - ° ' - '¿_1cuantif¡cados en la iteración k+1.
Para la implementación del procedimiento, los emisores del usuario A pueden utilizar señales de interrogación iniciales elegidas aleatoriamente en un conjunto de señales conocidas por B. Los receptores B solo acusan recibo de señales de interrogación iniciales recibidas, la señal de la que se acusó recibo es o bien predeterminada por las características de los receptores de B, bien elegida aleatoriamente por los receptores de B, tras la sincronización y la medida de dichas señales de interrogación iniciales, haciendo por tanto no previsibles las señales de interrogación efectivamente acusadas de recibo por B para cualquier tercero E no informado.
Según otra manera de proceder, los emisores de B utilizan señales de acuse de recibo iniciales elegidas aleatoriamente en un conjunto de señales conocidas por A. Los receptores de A sólo tratan en recepción ciertas de las señales de acuse de recibo iniciales recibidas. La señal adquirida es o bien predeterminada por las características de los receptores de A, o bien elegida aleatoriamente por los receptores de A, tras la realización y la medida de dichas señales de acuse de recibo iniciales, haciendo por tanto no previsibles las señales de acuse de recibo efectivamente tratadas por A para cualquier tercero E no informado.
A nivel de los emisores de A, es posible aplicar una fluctuación de fase aleatoria en tiempo a las señales de interrogación, a nivel de los emisores de B, es posible aplicar una fluctuación de fase aleatoria en tiempo a las señales de acuse de recibo lo que hace por tanto no previsibles los instantes de emisión de dichas señales de interrogación y de acuse de recibo para cualquier tercero E no informado.
Según un modo de realización, el procedimiento va a utilizar señales de interrogación y de acuse de recibo (denominadas respectivamente SIa y SAb), emitidas de forma conjunta a señales balizadas de uno u otro usuario A o B (denominadas respectivamente AIa y AIb), es decir de manera auto, siendo emitidas, recibidas y tratadas dicha señales de interrogación y de acuse de recibo en cada iteración K gracias a parametrizaciones adaptadas a sus potencias de emisión por A y B (denominadas respectivamente SI(k)A y SA(k)B), a los niveles de recepción en A y en B tras la propagación de las interferencias inducidas por la baliza de A recibida en B y por la baliza de B recibida en A (denominadas respectivamente Al(k)A->B y Al(k)B->A) a sus niveles de recepción en B y en A de las autointerferencias que provienen de B y de A (denominadas respectivamente Ak(k)A->A y Al(k)B->B), a los dispositivos de autorrechazo de estas autointerferencias y a la recepción en A y B (con eficacias de rechazo, denominadas respectivamente RAIa->a y RAIb->b), a factores de elementos en la emisión de A y B (denominados respectivamente SF(kV n y SF(k)Acq,m), según las igualdades y desigualdades siguientes expresadas en decibelios:
- en las recepciones del usuario B:
A I (k)A ->B = A I (k)A - L < V b
S I< V B=SI<Vl_<k>A.>B
donde L(k)A->B representa las pérdidas totales de propagación de A hacia B,
S F 'V n ^ 10.log1o[10''(SlíV B/10)] -
10.logio[10a((AIb.>b-RAIB->b)/10) 10A(AI(k)A->B/10)]
11b,
- en las recepciones del usuario A:
AI<k>B->A=AI<VL<VA
SI(k,B.>A= SI(k,A - L(V a
donde L(k)B->A representa las pérdidas totales de propagación de B hacia A,
SF(k)int,n 210.log10[10A(SI(k)B->A/10)] -
10.logio[10a((AIA->a-RAIA->a)/10) 10A(AI<k)B.>A/10)]
11a,
estando relacionados los márgenes Hb y Ha con los rendimientos de los equipos de radio utilizados por los receptores de A y de B.
Según otra variante de realización, el procedimiento va a emitir, conjuntamente en los mensajes de intercambios de datos entre los usuarios, señales de interrogación y de acuse de recibo autointerferidas por estos mensajes, siendo emitidas, recibidas y tratadas dicha señales de interrogación y de acuse de recibo en cada iteración k gracias a parametrizaciones adaptadas de sus potencias de emisión por A y B, de sus niveles de recepción en A y B tras la propagación, a las interferencias inducidas por los mensajes de A recibidos en B y por los mensajes de B recibidos en A, a los niveles de recepción en B y en A de las autointerferencias que provienen de B y de A, a los dispositivos de autorrechazo de estas autointerferencias en la recepción en A y en B, a factores de elementos en la emisión en A y B), según las desigualdades en las expresiones similares a la reivindicación anterior.
El procedimiento según la invención permite ventajosamente asegurar las trasmisiones de datos entre dos usuarios, sin tener que recurrir a un elemento externo a la red, basándose en propiedades características del canal de propagación apropiadas a los dos usuarios para asociarlos de manera segura. El procedimiento utiliza el carácter aleatorio del canal legítimo de radio para construir de manera adaptativa señales de interrogación y de acuse de recibo entre los dos usuarios, hace que estas señales sean imprevisibles, univalente y unívocas, con el fin de proporcionar un soporte para aumentar la seguridad de la capa física, la seguridad de acceso a la red, y en especial asegurar los protocolos de negociación entre los usuarios, autentificar los datos que se miden, y después identificar a los usuarios y controlar la integridad de los mensajes que se intercambian.
Claims (20)
1. Procedimiento de asociación univalente y unívoca, antes del establecimiento de un protocolo de comunicación, a partir del canal (AU_CP) de propagación entre al menos un primer usuario A y un segundo usuario B provistos, cada uno, de uno o de varios emisores/receptores (A-i ...Ana) de transmisión indexados por n y n' para el usuario A, (B-i ...Bnb) indexados por m y m' para el usuario B, caracterizado porque comprende al menos las etapas siguientes:
Inicialización:
a) (41), Emisión por cada emisor An de usuario A de señales S(0V,n de interrogación iniciales para el emisor de índice n, constituidas por al menos una secuencia PN(0V,n aleatoria conocida por el usuario B, de factor SF(0V,n de dispersión,
b) (43), Recepción y agrupación para cada receptor Bm del usuario B de la secuencia PN(0V,n aleatoria de cada una de las señales S(0V n de interrogación iniciales (42), medidas por dichos receptores Bm’ del canal H(0)AB,n,m’ de l_l(°) n A propagación, entre An y Bm’ sobre la longitud de L(0) muéstreos; estimación de los coeficientes AB,n.m' i ' i , = o 1 de la respuesta de impulso complejo correspondiente a los coeficientes de la respuesta de frecuencia compleja correspondiente,
^ ( 0) n \
c) Cuantificación (44) por el usuario B de los coeficientes AB,n,m' 1^íl=0'- 'L_1 complejos que provienen de sus q (.0)
medidas para producir valores O l) l1=0 ,...,L-l numéricos,
d) Emisión (45) para cada emisor Bm del usuario B de señales S(0)Acq,m de acuse de recibo constituidas de al menos una secuencia aleatoria denominada PN(0)Acq,m conocida por el usuario A, de factor SF(0)Acq,m de dispersión
e) Recepción y agrupación para cada receptor An' de la secuencia PN(0)acq,m aleatoria de cada una de las señales S(0)Acq,m de acuse de recibo iniciales (46), medida por dichos receptores An’ del canal H(0)BA,m,n’ de propagación entre 11 (o) ^
Bm y An’ sobre la longitud de L(0) muéstreos; estimación de los coeficientes BA‘m -n ' 1 ¡1_0..¿_1 de la respuesta de impulso complejo correspondiente o de los coeficientes de respuesta de frecuencia compleja correspondiente (47), l_lC°) q //(o)
siendo idénticos los coeficientes BA’m ’n 1 1- _1 estimados por B en la etapa c) AB.n .m í ^L hu i \ i = - o .. í-^cuando el canal de propagación es recíproco y los emisores receptores considerados para A y B coinciden en los dos sentidos de interrogación y de acuse de recibo, con n=n' y m=m',
Iteración 1:
g) Emisión (49) para cada uno de los emisores An de nuevas señales S(1Wn de interrogación constituidas por al menos una nueva secuencia PN(1V n aleatoria de factor de SF(1V n de dispersión elegida en un conjunto predeterminado conocido de A y B o construida según un proceso predeterminado conocido por A y B tras los valores
^B A ,m ,n^1 i ) * i=0..£ - 1 » numéricos determinados por A al final de la etapa f),
h) Recepción y agrupación de la secuencia PN(1V n de la señal S(1Wn para cada receptor Bm', (50) Bm que reconstruye con anterioridad la secuencia PN(1)|ntn aleatoria elegida o construida por An’ según el mismo proceso que An’ explotando q ( ° ) _
los valores VAB’n 'm ' 1 il= 0 '" "i_1 numéricos determinados por B durante la cuantificación efectuada en la etapa c) de ^(o ) n \
los coeficientes AB.n ’m ' 1 íi=o 1 >^ va|ores numéricos iguales a los producidos por A en la etapa f) cuando el canal de propagación es recíproco, que n=n' y que m=m'); cuando n=n' y m=m', validación por B, gracias a la agrupación de PN(1V n en recepción por Bm’ de la igualdad entre coeficientes f ) t ° ) ( I A _ f ) J (1 \
U l ^ o l - i vgAi,m,nx i - > h = o l - i cuantificados durante la fase de inicialización (51), medidos actualizados para cada receptor Bm’ del canal de propagación entre An y Bm’ sobre la longitud de L(1)
éstreos, estimación de los coeficientesH (i)
mu ...1 1 de la respuesta de impulso complejo correspondiente o de los coeficientes de la respuesta de frecuencia compleja correspondiente (52),
ci de los coeficientes H (i)
i) Cuantifica ón (53) por el usuario B AB.n.m, '(A ) í i =o,...,í.- 1 que provienen de sus medidas para j W
producir valores 'O l ) l t = 0..L—l numéricos
j) Emisión (54) por cada emisor Bm de nuevas señales de acuse de recibo, denominadas S(1)Acq,m’ constituidas de al menos una secuencia aleatoria denominada PN(1)Acq,m de factor SF(1)Acq,m de dispersión, elegida en un conjunto predeterminado conocido por A y B o construidos según un proceso predeterminado conocido por A y B tras los valores
QAB,n,m’U l ) l i = 0 ... L- muméricos determinados por B al final de la etapa c),
k) Recepción y dispersión por cada receptor An de las secuencias PN(1)acq,m aleatorias de cada una de las señales (S(1)Acq m) (55), An’ que reconstituye con anterioridad la secuencia PN(1)acq m elegida o construida por Bm’ según el mismo /jC°) ( l ) _
proceso que Bm’ explotando los valores ^B A .m .n i í s ^ - o .. l - i numéricos que A ha determinado en la etapa f) valores n(°) a A _
numéricos ¡guales a los producidos porB en la etapa c), es decir 1 í l - 0 ,""L -1numér¡cos cuando el canal de propagación es recíproco, que n=n’ y que m=m’); cuando n=n’ y m=m’, validación por A, gracias a la agrupación de n (°) ( i y _ n ( ° ) ( i y
PN(1)Acq,m’ de la igualdad entre coeficientes ^B A .m .n i í s h - o v AB,n ,m v U h - o l - i cuantificados durante la fase de inicialización (56); la asociación univalente de los emisores/receptores An del usuario A y de los emisores/receptores Bm del usuario B por tanto se hace efectiva gracias a la relación de igualdad n t°) ( í 'j _ /n(°) ( ! )
" AB ,n,m x ... l - i i / i x= o l - i entre coeficientes cuantificados validada en Bm en la etapa h) por la recepción y la agrupación de PN(1V n y validados en An en esta etapa k), (56) por la recepción y la agrupación de PN(1)aCq,m; medida porcada receptor An’ del canal H(1)BA,m,n’ entre Bmy An’ sobre la longitud de L(1) muéstreos; estimación u (!) (1 A
de los coeficientes BA.m.nA iJ i i= o de |a respuesta de impulso complejo (57), o de los coeficientes de la (i ) ( I A
puesta de frecuencia compleja, siendo - )
res idénticos los coeficientes H " BA.m.na i ^ í i =o,...,l- i a |os estimados por B en la n A
etapa h), AB.n.m 'i i7 ¡i= o .. l - i cuanc|o el canal de propagación es recíproco y los emisores receptores considerados para A y B coinciden en los dos sentidos de interrogación y de acuse de recibo, n=n’ y m=m’,
u ;C WD r i a
I) Cuantificación por el usuario A de los coeficientes BA.m.na u i \ = a i complejos que provienen de sus medidas n iW i LJ n A
para producir los coeficientes v BA.m .n' ...L_1 numéricos (58).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende al menos una segunda iteración de las etapas de la primera iteración con la emisión de señales S(2V n de interrogación que contienen la secuencia PN(2V n y de señales S(2)Acq,m de acuse de recibo que contienen la secuencia PN(2)Acq,m elaboradas tras los resultados de u íÚ n A j j (1) f i \ rt(l) r i \ medida AB,n,m 'i ... l - i y n B A m n \ í J i ^ o y tras los resultados de cuantificación ^ AB.n.m 'i i J h = o l - i y n (1) n a q ( l A ^ B A .m .n 'i i i ^0..L_1 producidos en la iteración 1, la cuantificación de nuevos coeficientes VAB’n ’m 1 1_ -1 y n W n y _
v B A ,m .n 'i u i i - o ..L - l -y |a aSociac¡ón univalente y unívoca de los emisores/receptores An del usuario A y de los emisores/receptores Bm del usuario B por la relación entre coeficientes cuantificados durante la iteración 1
Qa b • n • i 1 i =0 — 1 Q RA ■ m ' n ^ l / l i i =0 , , --. , L — 1 * asociación va .l ■id ■ad .a por . la recepci ■ó.n y . la agrupaci ■ó.n d .e secuenci ■as PN(2)int,n de interrogación y PN(2)Acq,m de acuse de recibo emitidas por An y Bm durante la segunda iteración.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque comprende en cada nueva iteración k+1, con k superior a 1, la emisión de señales S(k+1Wn de interrogación que contienen la secuencia PN(k+1V n y señales S(k+1)Acq,m de acuse de recibo que contienen la secuencia PN(k+1)Acq,m construidas tras los resultados de medida de la iteración k
y tras los resultados de cuantificación de la iteración k
. . . . .
asociación univalente y univoca de los emisores/receptores An
del usuario A y de los emisores/receptores Bm del usuario B, utilizando la relación n ( k ) ( l ) _ — O ^ - ( l j _ .
'¿ A B .n .m i i / / , —0 i v B A .m .n i U h - o ent re coeficientes cuantificados durante la iteración k, asociación validada por la recepción y la agrupación por Bm y An de las señales de interrogación y de acuse de recibo emitidas por An y Bm durante la (k+1)ésima iteración.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque utiliza en las etapas de cuantificación c) y f) durante la iniciación, en las etapas i) y l) durante la iteración 1 y en las etapas similares durante iteraciones siguientes, una función de selección y decodificación correctora de los coeficientes de canales f / ( ^ ( l ^ n a
AB.n.m i ¡i-o,...,L-iy BA.m.n i A -o ,-.l - i > acjaptada para retener únicamente los coeficientes cuya estimación es la más fiable, por aplicación de un criterio de valor umbral sobre la calidad de la estimación de los coeficientes
citados anteriormente y de una corrección de error sobre las salidas de cuantificación v AB ,n,m ( i l 1 )J U - -0 _ i y
o w (i ) _ _
VBA.m.n^ i - ' i i - o .. l 11 estando predefinidos este criterio de valor de umbral y esta corrección entre los usuarios A y B.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque Bm utiliza, en la etapa d) de la fase de inicialización, un proceso de construcción específico de las señales S’(0)Acqm de acuse de recibo iniciales H CO) ’
modificadas que hacen depender las mismas de todas las primeras medidas '4B-n'm’ de canales y de los coeficientes q (°) n _
AB,n,m‘ i ¡ i-0 cuant¡f¡Cados correspondientes, a la vez que se establece la posibilidad para los receptores An' del usuario A de reconstruir y de agrupar las señales S '(0)Acq,m
iniciales modificadas al menos dos secuencias PN, denominadas PN(0)Acq,m y PN'('0)Acq,m, emitidas sucesiva o simultáneamente, siendo conocida la primera de las secuencias PN(0)Acq,m por A como en la etapa d), siendo elegida la segunda de las secuencias PN’(0)Acq,m en un conjunto predeterminado conocido por B y por A o construida según
un proceso predeterminado conocido por B y por A tras los valores Q '< AAB B, .nn, .mm, 'wU l i) i í - i= o 0 , , ......„ ¿ - i numéricos que se acaban de cuantificar por B al final de la etapa c); y porque An' aplica a las etapas e) y f) de inicialización no solamente una recepción y una agrupación de la secuencia PN(0)Acq,m sino también una reconstrucción de la secuencia PN’(0)Acq,m tras
las estimaciones del canal , H " B ? A L , m - X , n l ' A^ i ' . i i - n u...L , . i - y i | .a..s... c..u..a..n...t.i.fi.c..a..c..iones ' ^¿B 0A),m ,niU i)i1-o.....l - i qUe conc|UCe gracias a la agrupación de PN(0)Acq,men las etapas e) y f) seguida de una agrupación de la secuencia PN’(0)Acq,m, para producir O
una validación inmediata de la igualdad entre los coeficientes V B (0 A ) ,m,ni (^l)(1=0,...,£-l vy cuantificados en fase de inicialización.
6. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque comprende en cada nueva iteración k+1, con k superior o igual a 0, la emisión de señales S(k+1)Acq,m de acuse de recibo que contienen al menos dos secuencias PN(k+1)Acq,m y PN’(k+1)Acq,m emitidas secuencial o simultáneamente, siendo elegida PN(k+1)Acq,m en un conjunto
predeterminado o construido adaptativamente tras los resultados ® AB'n 'm ^ 1^íl ° " 'L 1 de cuantificación en la iteración n°k, y siendo elegida PN’(k+1)Acq,m en un conjunto predeterminado o construida adaptativamente tras los (C (fc 1) ( l ) _
resultados v A B , n , m U h - o .. l - i . de cuantificación actuales en la iteración n°k+1; caracterizado por otra parte porque An’ aplica no solamente una recepción y una agrupación de la secuencia PN(k+1)Acq,m reconstruida tras sus coeficientes Q (fc) (l ) _
v BAlm ,n,'~ ...L - i cuantificados, sino también una reconstrucción de la secuencia PN’(k+1)Acq,m tras las n(fc+x) n \ _
estimaciones del canal BA,m.ri ^ 1-'ti= o -A - i y |as cuantificaciones ^BA,m,m'~ qUe conc|ucen gracias a la agrupación de PN(k+1)Acq,m, seguida de una agrupación de la secuencia PN’(k+1)Acq,m para validar inmediatamente la
igualdad entre los coeficientes v AB,n,m^ u i - t - o ..l- i . y v BA,m,n'K 17‘ i _0..¿_1 cuantificados en la iteración k+1.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los emisores de A utilizan señales de interrogación iniciales elegidas aleatoriamente en un conjunto de señales conocidas por B, y porque los receptores de B sólo acusan recibo de una de las señales de interrogación iniciales recibidas, o bien predeterminadas por las características de los receptores de B, o bien elegidas anteriormente por los receptores de B, tras la sincronización, de la agrupación y la medida de dichas señales de interrogación iniciales.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los emisores de B utilizan, por ejemplo, señales de acuse de recibo iniciales elegidas aleatoriamente en un conjunto de señales conocidas por A, porque los receptores de A sólo tratan en recepción ciertas de las señales de acuse de recibo iniciales recibidas, o bien predeterminadas por las características de los receptores de A, o bien elegidas aleatoriamente por los receptores de A, tras la sincronización, de la agrupación y de la medida de dicha señales de acuse de recibo iniciales.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los emisores de A pueden aplicar una fluctuación de fase aleatoria en tiempo a las señales de interrogación y los emisores de B aplican una fluctuación de fase aleatoria en tiempo a las señales de acuse de recibo.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque utiliza señales de interrogación y de acuse de recibo SIa y SAb emitidas conjuntamente en la señales de baliza de uno y otro usuario A o B, AIa y AIb, es decir de manera autointerferida, siendo emitidas, recibidas y tratadas dichas señales de interrogación y de acuse de recibo en cada iteración k gracias a parametrizaciones adaptadas a sus potencias de emisión por A y B, SI(k)A y SA(k)B, de sus niveles de recepción en B y en A, de interferencias inducidas por la baliza de A recibida en B y por la baliza de B recibida en A, Al(k)A->B y Al(k)B->A, de los niveles de recepción en B y en A de las autointerferencias que provienen de B y de A, Al(k)A->A y Al(k)B->B, de los dispositivos de autorrechazo de las autointerferencias a la recepción en A y en B, rAIa->a y RAIb->b, de los factores de dispersión a la emisión en A y B, SF(kV,n y SF(k)Acq,m, según las igualdades y desigualdades siguientes expresadas en decibelios:
- en las recepciones del usuario B:
AI<V>b = AI(k>A - L(k>A.>B
S I < W S I < V L < V B
donde L(k)A.>B representa las pérdidas totales de propagación de A hacia B,
SF<Vn £ 10.log10[10^(SI1 V b/10)] -10.logio[10a((AIB->b-RAIb.>b)/10) 10a(A I< V b/10)]
t|b,
- en las recepciones del usuario A:
AI<k)B->A=AI<k)B-L < V A
S I< V A= si<k)A-L < V A
donde L(k)B->A representa las pérdidas totales de propagación de B hacia A,
S F 'V n > 10.log10[10A(S I<V A/10)] -
10.log10[10a((AIA->a-RAIa.>a)/10) 10a(A I<V a/10)]
11a,
estando relacionados los márgenes Hb y Ha con los rendimientos de los equipos de radio utilizados por los receptores de A y de B.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque utiliza señales de interrogación y de acuse de recibo emitidas conjuntamente en los mensajes de intercambios de datos entre los usuarios, es decir de manera autointerferida, siendo emitidas, recibidas y tratadas dichas señales de interrogación y de acuse de recibo en cada iteración k gracias a parametrizaciones adaptadas a sus potencias de emisión por A y B, a sus niveles de recepción en A y B tras la propagación, a las interferencias inducidas por los mensajes de A recibidos en B y por los mensajes de B recibidos en A, a los niveles de recepción en B y en A de las autointerferencias que provienen de B y de A, a los dispositivos de autorrechazo de estas autointerferencias en la recepción en A y en B, a factores de elementos en la admisión en A y B), según las desigualdades en las expresiones similares a la reivindicación 10.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque utiliza un modo de comunicación Duplex temporal entre usuarios que emplean una misma frecuencia portadora para los intercambios en emisión y en recepción en los dos sentidos de transmisión y que se beneficie directamente de la reciprocidad del canal de propagación sobre la frecuencia única empleada por las interrogaciones y los acuses de recibo.
13. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se duplica sobre el conjunto de las frecuencias portadoras empleadas por los usuarios en modo Duplex de frecuencia que emplean frecuencias portadoras diferentes para sus intercambios en emisión y en recepción según el sentido de trasmisión, con el fin de beneficiarse de la reciprocidad del canal de propagación sobre cada una de las frecuencias empleadas por las interrogaciones y los acuses de recibo.
14. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se retiran las etapas del procedimiento para cada nueva transmisión de telefonía o de datos.
15. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se retiran las etapas del procedimiento para cada nuevo mensaje de una trasmisión de telefonía o de datos en curso.
16. Procedimiento según una de la reivindicación es anteriores, caracterizado porque utiliza emisores y receptores adaptados a radiocomunicaciones.
17. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los emisores/receptores del usuario A están conectados a los elementos de antenas de una red utilizada por A y los emisores/receptores del usuario B están conectados a los elementos de antena de una red utilizada por B en el marco de protocolos denominados de tipo MISO, SIMO, MIMO o “m a s s iv e M IM O ”.
18. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los emisores/receptores del usuario A son estaciones base o nodos de una red de radiocomunicación y los emisores/receptores del usuario B son terminales u otros nodos de dicha red de radiocomunicación.
19. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los emisores y receptores están adaptados a transmisiones acústicas.
20. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los emisores y receptores están adaptados a transmisiones ópticas.
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