[发明专利]无线通信网络中的方法和节点

说明书

技术领域

本文中描述的实施方式一般涉及节点、移动设备以及其中的方法。特别地，本文中描述了一种用于通过空中接口认证移动设备的机制。

背景技术

在无线通信网络中，有各种移动设备；例如，移动电话，也可以是其他可能更小的移动设备，包括具有无线通信能力的移动传感器和可穿戴计算设备，诸如眼镜、手表、钥匙、钱包、门禁卡、集成到用户衣服和/或鞋子的设备、用于医疗目的的植入物等。所列举的项目仅仅是这类设备的一些任意的示例，而不是穷举性的清单。这些具有有限电池功率的相对简单的移动设备可需要向移动网络基础设施的节点或另一个移动设备进行认证。同样，移动设备不得不发射无线电信号，为了使网络节点估计网络节点和移动设备之间的无线传输信道的质量。

然而，由于这类移动设备的尺寸限制，这些设备的电池中储存的能量可能相当小，具有有限的容量。

因而，希望以能量高效利用的方式向无线通信网络或其节点认证移动设备。

从能量高效利用的角度看，希望引入向无线通信网络或其节点认证移动设备的新机制，不会在降低能耗的同时损害安全性。

发明内容

因此，本发明的目的是消除至少一些上述提及的缺点并通过无线通信接口认证移动设备。

该目的和其他目的通过所附的独立权利要求的特征来实现。进一步的实现形式从属权利要求、说明书和附图中是显而易见的。

根据第一方面，提供了一种用于通过空中接口认证移动设备的节点。节点包括发射器、处理器和接收器。处理器用于检测移动设备。同样，处理器用于生成随机数并确定与移动设备共享的加密密钥。此外，处理器用于，基于所生成的随机数和加密密钥，计算第二消息认证码，以及构建包括第二消息认证码的第二训练序列。发射器用于向所述移动设备发射所生成的随机数。接收器用于从所述移动设备接收包括第一消息认证码的第一训练序列，并基于所接收的第一训练序列和所构建的第二训练序列，调谐接收器的接收电路。接收器进一步用于，在调谐接收器的接收电路之后，从移动设备接收附加消息。此外，处理器进一步用于，解码附加消息，以及当附加消息被正确地解码时，认证移动设备，否则拒绝移动设备。

通过将基于消息认证码(MAC)的认证与用于信道估计的训练序列组合或混合，节点和移动设备均实现节能。这对移动设备来说是特别重要的，因为电池操作时间对移动设备至关重要，因为对于大多数便携式电子设备，由于用户对高便携性/纤薄设计的需求，限制了电池尺寸进而也限制了移动设备的电池容量。因而，根据所公开的方法，降低了移动设备侧的能量消耗，延长了该移动设备的操作时间，同时不会造成任何功能丧失。

另一个优点是无线资源的节省。由于训练序列是“自认证的”，不需要分配用于从移动设备向节点发送单独的认证消息的时间和频率。

在根据第一方面的节点的第一可能实现方式中，处理器也可用于，基于所接收的第一训练序列和所构建的第二训练序列，执行信道估计，并且接收器用于基于信道估计调谐接收电路。

从而阐明了如何执行信道估计。通过使用无线信道估计的消息认证码，能够执行与信道估计并行的部分认证过程，代替了传统方法的顺序执行。因此，节省了时间，并且移动设备可比传统方法更快地接入网络，改善了用户体验。

在根据第一方面的节点的第二可能实现方式或第一方面的第一可能实现方式中，可周期性地重复移动设备的认证。

通过周期性地重复认证，降低了非授权设备接入节点的风险，因此增强了安全性。

在根据第一方面的节点的第三可能实现方式，或第一方面的任一前述可能实现方式中，发射器可进一步用于向移动设备发射节点的节点标识参考(identification reference)。

通过例如连同所生成的随机数发射节点的节点标识参考，由于移动设备可与一些节点共享加密密钥，接收部件，即移动设备知道哪一个加密密钥用于生成消息认证码。此外，不与节点交换加密密钥的附近的其他移动设备可完全忽视该口令(challenge)，从而节省了电池资源。

在根据第一方面的节点的第四可能实现方式，或第一方面的任一前述可能实现方式中，处理器可进一步用于检测移动设备的移动设备标识参考，并基于所生成的随机数、节点标识参考和移动设备标识参考，计算第二消息认证码。

通过不仅基于所生成的随机数，而且加入了节点和移动设备的标识参考来计算消息认证码，增强了安全性。

在根据第一方面的节点的第五可能实现方式，或第一方面的任一前述可能实现方式中，接收器可进一步用于接收在至少两个通信帧上包括所述第一消息认证码的两个或多个第一训练序列。