CN103297219A - 近场通信安全设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种近场通信安全设备和方法。提供了一种针对在近场中彼此通信的通信装置的安全的方法和设备。近场通信(NFC)安全设备可基于近场的改变来检测除所述通信装置以外的邻近装置的存在。响应于检测到邻近装置的存在，所述NFC安全设备可控制所述通信装置发送的能量的量，从而可防止邻近装置准确地接收在所述通信装置之间发送的信号。

Description

近场通信安全设备和方法
本申请要求于2012年1月6日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0001868号韩国专利申请的权益，所述申请的全部公开通过引用合并于此以用于各种目的。
技术领域
以下描述涉及一种用于在近场中彼此进行通信的通信装置的安全方法和设备。
背景技术
在一般通信***中提供安全的方案包括开放***互连(OSI)模型中的层2、层3或其他更高阶的层中的公共密钥加密方案或私有密钥加密方案。公共密钥加密方案或私有密钥加密方案可基于算术逻辑而被用于保证安全性，而不管物理层如何(即，不管通信信道如何)。
然而，如果非授权的通信装置获取了关于如何对在通信装置之间发送的加密文本进行解密的信息，则装置之间的安全性可能无效。
一种这种类型的通信***是近场通信(NFC)***。NFC是短距离无线技术的集合，在通信装置之间通常需要4厘米或更少的距离。NFC在ISO/IEC18000-3空中接口上工作在13.56MHz并且以范围从106kbit/s到424kbit/s的速率工作。NFC通常包含发起器和目标。发起器可产生能够激励无源目标的射频(RF)场。这使得NFC目标能够采用非常简单的形式，诸如无需电池的标签、贴纸、电子钥匙链或卡。按这种方式，假设两个装置均被激励，NFC对等通信是可行的。
尽管NFC的通信范围限于几厘米，但NFC独自并不保证安全通信。因此，NFC通信易受各种攻击(诸如中间人攻击)的侵害。
发明内容
在一方面，提供了一种用于保护在通信装置之间发送的信号的近场通信(NFC)安全设备，所述NFC安全设备包括：感测单元，被配置为基于近场的改变来检测除所述通信装置以外的邻近装置的存在；控制单元，被配置为响应于检测到邻近装置的存在，控制所述通信装置发送的能量的量，从而防止邻近装置基于邻近装置接收的能量而准确地接收所述信号。
所述通信装置中的每一个可包括发送器或接收器，所述发送器可包括源谐振器，所述源谐振器被配置为从直流(DC)源接收能量并通过相互谐振发送能量，所述接收器可包括目标谐振器，所述目标谐振器被配置为通过相互谐振从源谐振器接收能量。
感测单元可被配置为基于存储在源谐振器或目标谐振器中的能量的改变率，在近场中检测邻近装置的接近。
所述控制单元可被配置为基于检测到邻近装置的接近的时间点，控制所述通信装置发送的能量的量，以使所述通信装置发送随机序列。
所述控制单元可被配置为在邻近装置的接近被检测到之后，控制目标谐振器发送的能量的量，以使目标谐振器发送二进制随机序列。
所述通信装置中的每一个可包括发送器或接收器，所述发送器可包括源谐振器，所述源谐振器被配置为从DC源接收能量，通过相互谐振发送能量，并从目标谐振器接收能量，所述接收器可包括目标谐振器，所述目标谐振器用于通过相互谐振从源谐振器接收能量，并将从外部源供应的能量发送到源谐振器。
由于能量传输的线性组合，通过相互谐振将能量从源谐振器传输到目标谐振器的方向可与通过相互谐振将能量从目标谐振器传输到源谐振器的方向正交。
控制单元还可被配置为响应于检测到邻近装置的存在，中断由所述通信装置进行的能量的发送。
在一方面，提供了一种近场通信(NFC)安全设备，包括：感测单元，被配置为基于近场的改变来检测近场内邻近装置的存在，其中，在彼此谐振的源谐振器与目标谐振器之间形成所述近场；控制单元，被配置为响应于检测到近场内邻近装置的存在，控制源谐振器或目标谐振器发送的能量的量，从而防止邻近装置对在源谐振器与目标谐振器之间发送和/或接收的信号进行解密。
所述感测单元可包括：计算单元，被配置为计算存储在源谐振器或目标谐振器中的能量的改变率；确定单元，被配置为基于计算单元计算的改变率，确定邻近装置是否存在。
控制单元还可被配置为响应于在源谐振器与目标谐振器之间执行全双工通信，量化供应给源谐振器的能量的水平，并量化初始存储在目标谐振器中的能量的水平。
控制单元可被配置为响应于在源谐振器与目标谐振器之间执行半双工通信，在邻近装置的存在被检测到之后，控制目标谐振器发送的能量的量，以使目标谐振器发送干扰信号。
在一方面，提供了一种用于保护在通信装置之间发送的信号的近场通信(NFC)安全方法，所述NFC安全方法包括：基于近场的改变来检测除所述通信装置以外的邻近装置的存在；响应于检测到邻近装置的存在，控制所述通信装置发送的能量的量，从而防止邻近装置基于邻近装置接收的能量而准确地接收所述信号。
所述通信装置中的每一个可包括发送器或接收器，所述发送器可包括源谐振器，所述源谐振器被配置为从直流(DC)源接收能量并通过相互谐振发送能量，所述接收器可包括目标谐振器，所述目标谐振器被配置为通过相互谐振从源谐振器接收能量，并且检测的步骤可包括：基于存储在源谐振器或目标谐振器中的能量的改变率来检测邻近装置接近近场。
控制的步骤可包括：基于检测到邻近装置的接近的时间点，控制所述通信装置发送的能量的量，以使所述通信装置发送随机序列。
所述通信装置中的每一个可包括发送器或接收器，所述发送器可包括源谐振器，所述源谐振器被配置为从DC源接收能量，通过相互谐振发送能量，并从目标谐振器接收能量，所述接收器可包括目标谐振器，所述目标谐振器被配置为通过相互谐振从源谐振器接收能量，并发送从外部源供应的能量，并且检测的步骤可包括：基于存储在源谐振器或目标谐振器中的能量的改变率来检测邻近装置接近近场。
控制的步骤可包括：量化供应给源谐振器的能量的水平，并量化初始存储在目标谐振器中的能量的水平。
在一方面，提供了一种近场通信(NFC)接收器，包括：接收单元，被配置为接收从NFC网络中包括的发送器发送的信号；感测单元，被配置为检测NFC网络内邻近装置的存在；发送单元，被配置为发送附加信号以防止检测到的邻近装置准确地接收NFC网络中的发送器发送的信号。
发送单元发送的附加信号可包括干扰信号。
发送单元发送的附加信号可包括随机二进制比特序列。
从以下详细描述、附图和权利要求中，其他特点和方面将是清楚的。
附图说明
图1是示出使用无线电能的通信***的等效电路的示例的示图。
图2是示出使用无线电能的通信***的等效电路的另一示例的示图。
图3A和图3B是示出基于多个谐振器的近场中的改变的示例的示图。
图4是示出在运行有近场通信(NFC)安全设备的环境中当在近场中存在邻近装置时改变的近场的示例的示图。
图5是示出NFC安全设备的示例的示图。
图6是示出NFC安全***的示例的示图。
图7A和图7B是示出当在近场中存在邻近装置时，在发送(TX)谐振器和接收(RX)谐振器中存储的能量改变的示例的示图。
图8是示出当在NFC安全设备中通信装置执行全双工通信时保证安全性的示例的示图。
图9是示出基于NFC安全设备是否发送了干扰信号，存储在附加谐振器中的能量改变的示例的示图。
图10是示出当NFC安全设备发送随机序列时由附加谐振器接收的序列的示例的示图。
图11是示出NFC安全方法的示例的流程图。
贯穿附图和具体实施方式，除非另有描述，否则相同的附图标号将被理解为是指相同的元件、特征和结构。为了清楚、图示和方便，可夸大这些元件的相对大小和描绘。
具体实施方式
提供以下详细描述以帮助读者全面理解在此描述的方法、设备和/或***。因此，在此描述的方法、设备和/或***的各种改变、修改和等同物将被建议给本领域的普通技术人员。此外，为了更加清楚和简明，可省略已知功能和构造的描述。
在典型的远场无线通信技术中，装置使用行波的物理特性来进行通信。在远场中，发送器与接收器之间的相互影响可被忽略。例如，发送器在发送信号的同时可不物理地检测接收器的存在或不存在。发送器可将信号发送到期望的介质(例如，自由空间)，并且远场中的接收器可接收通过该介质传输的信号。
在远场信道环境中，除发送器和接收器以外的通信装置可存在于与发送器或接收器相同的信道中，并且不存在确定发送器发送的信号是否正被未授权装置检测的物理方法。因此，远场无线通信***可使用在更高层中基于逻辑方案的加密而不是使用物理层中的安全技术来保证安全性。
在近场信道中，装置可单独检测由于近场内的装置的位置的改变而引起的改变。例如，发送器可通过发送信号等来确定在近场内是否存在接收器。在这里的各方面，发送器还可确定在近场内是否存在除接收器以外的装置。
在这里的各方面的近场通信(NFC)安全设备可被应用于采用近磁场信道的通信***(诸如NFC***、射频识别(RFID)***等)。另外，NFC安全设备可被应用于使用无线电能的通信***。
在下文中，基于使用无线电能的通信***来描述NFC安全设备。使用无线电能的通信***可被用于远程控制没有电源的信息存储装置。使用无线电能的通信***可对所述信息存储装置供电以远程操作所述信息存储装置，并无线地请求存储在所述信息存储装置中的信息。
使用无线电能的通信***可将能量存储在源谐振器中。例如，可从诸如外部电源的电源单元供应能量。所述通信***可通过切断将电源单元电连接至源谐振器的开关来促使所述源谐振器自谐振。在这种情况下，与源谐振器具有相同谐振频率的目标谐振器可布置在足够近的距离处，以与源谐振器谐振。因此，在源谐振器与目标谐振器之间可发生使得源谐振器对目标谐振器无线供电的相互谐振现象，从而对目标谐振器进行无线充电。
在这里的示例中，源谐振器是可从电源(诸如外部电源单元)接收能量的谐振器，目标谐振器是由于相互谐振现象而可从源谐振器无线地接收能量的谐振器。目标谐振器可以是终端(例如，移动电话、计算机、RFID、NFC装置、传感器、电器等)或者可被包括在终端(例如，移动电话、计算机、RFID、NFC装置、传感器、电器等)中。源谐振器可对目标谐振器供电，使得包括目标谐振器的装置可在无需使用外部线缆***电源的情况下对电池等充电。
图1示出使用无线电能的通信***的等效电路的示例。在图1的示例中，通过电容器和开关将电能输入单元与电能发送单元物理分开，并且通过电容器和开关将接收单元与电能输出单元物理分开。
参照图1，通信***具有包括源和目标的源-目标结构。使用无线电能的通信***包括与源对应的无线电能发送设备以及与目标对应的无线电能接收设备。在该示例中，源装置可将电能无线地发送到目标装置。因此，可用电能对目标装置的电池等无线充电。
无线电能发送设备包括电能输入单元110、电能发送单元120和开关单元130。电能输入单元110可使用电源单元将能量存储在电容器C1中。开关单元130可将电容器C1连接到电能输入单元110，同时能量被存储在电容器C1中。为了对存储的能量放电，开关单元130可将电容器C1与电能输入单元110断开连接，并可将电容器C1连接到电能发送单元120。开关单元130可防止电容器C1被同时连接到电能输入单元110和电能发送单元120。
电能发送单元120可通过相互谐振将电磁能传输到接收单元140。在图1的示例中，电能发送单元120可通过发送线圈L1与接收单元140的接收线圈L2之间的相互谐振来传输电能。发送线圈L1与接收线圈L2之间的相互谐振水平可能受互感系数M的影响。
例如，电能发送单元120可量化存储在电容器C1中的能量，并可发送符号单位的量化的能量。电能发送单元120可控制将在符号单位内发送的不同量的能量并还可发送信息。符号单位可用于在源与目标之间传输关于单个比特的信息。如在此所描述的，符号单位是指基于开关单元130的操作，通过源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振而使充电后的电容器放电的时间段或周期。
电能输入单元110可被建模为输入电压VDC、内部电阻Rin和电容器C1，电能发送单元120可被建模为基于与电能发送单元120对应的物理特性的电路元件R1、L1和C1。另外，开关单元130可被建模为多个开关。例如，开关可包括可进行开/关功能的有源元件。在图1中，R、L和C分别表示电阻、电感和电容。输入电压VDC中施加到电容器C1的电压可由Vin表示。
在图1中，无线电能接收设备包括接收单元140、电能输出单元150和开关单元160。接收单元140可从电能发送单元120接收电磁能，并可将接收的电磁能存储在连接的电容器C2中。例如，开关单元160可将电容器C2连接到接收单元140，同时能量从无线电能发送设备被发送并被存储在电容器C2中。开关单元160可将电容器C2与接收单元140断开连接并可将电容器C2连接到电能输出单元150，同时电容器C2中的能量被传输到负载(例如，电池)。因此，无线电能发送设备可对无线电能接收设备无线供电，从而对负载(诸如电池)进行无线充电。开关单元160可防止电容器C2被同时连接到接收单元140和电能输出单元150。
接收单元140的接收线圈L2可通过与电能发送单元120的发送线圈L1的相互谐振来接收电能。接收的电能可被用于对连接到接收线圈L2的电容器C2进行充电。电能输出单元150可将用于对电容器C2充电的电能传输到负载(例如，电池)。作为另一示例，电能输出单元150可将所述电能传输到负载或目标装置，而非电池。
例如，接收单元140可从电能发送单元120接收符号单位的能量，并可基于接收的能量的量来对从无线电能发送设备接收的信息进行解调。
接收单元140可基于与接收单元140相应的物理特性而被建模为基本电路元件R2、L2和C2，电能输出单元150可被建模为连接的电容器C2和电池。开关单元160可被建模为多个开关。接收线圈L2所接收的能量中被施加到电容器C2的电压可由Vout表示。
在电能输入单元110与电能发送单元120物理地分开并且接收单元140与电能输出单元150物理地分开的示例中，上述通信***使得能够无线发送电能。该通信***被称为“谐振器隔离(RI)***”。
RI***与使用阻抗匹配的方法相比具有多种优点。例如，因为可从直流(DC)源将电能直接供应至源谐振器，所以RI***可不需要功率放大器。此外，因为从用于对接收器的电容器进行充电的电能获取能量，所以RI***可不需要整流器的整流操作。此外，由于不需要执行阻抗匹配，所以传输效率对发送器与接收器之间的距离改变不敏感。另外，RI***可被容易地扩展为包括多个发送器和多个接收器的无线电能传输***。
图2示出使用无线电能的通信***的等效电路的示例。在该示例中，通过开关将电能充电单元与发送单元物理地分开，并通过开关将充电单元与电能输出单元物理地分开。
参照图2，所述通信***具有包括源和目标的源-目标结构。所述通信***包括与源对应的无线电能发送设备和与目标对应的无线电能接收设备。
无线电能发送设备包括电能充电单元210、控制单元220和发送单元230。在该示例中，电能充电单元210包括电源单元Vin和内部电阻器Rin。在图2中，电容器C1和电感器L1可被称为源谐振器。在该示例中，源谐振器对应于发送单元230。发送单元230可通过源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振来将存储在源谐振器中的能量发送到无线电能接收设备。
控制单元220可接通开关以使得电能从电能充电单元210供应给源谐振器。可将电压从电源单元Vin施加到电容器C1，并且可将电流施加到电感器L1。例如，如果电感器L1和电容器C1达到稳态，则施加到电容器C1的电压可具有值“0”，并且流经电感器L1的电流可具有值“Vin/Rin”。在稳态下，可使用施加到电感器L1的电流对源谐振器充电。
例如，如果用于在稳态下对源谐振器进行充电的电能达到预定值或最大值，则控制单元220可切断开关。关于所述预定值的信息可由控制单元220来设置。通过切断开关，电能充电单元210可与发送单元230分开。在该示例中，源谐振器可在电容器C1与电感器L1间开始自谐振。存储在源谐振器中的能量可通过源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振M 270而被传输到目标谐振器。源谐振器的谐振频率f1可与目标谐振器的谐振频率f2相同。另外，可使用以下等式来获得谐振频率f1的值以及谐振频率f2的值：
f 1 = 1 2 π L 1 C 1 , f 2 = 1 2 π L 2 C 2 .
发送单元230可量化存储在源谐振器中的能量，并可发送量化的符号单位的能量。例如，发送单元230可控制将在每个符号单位内发送不同量的能量并还可发送信息。符号单位可被用于在源与目标之间传输关于单个比特的信息。如先前所述的，符号单位是指基于控制单元220的操作，通过源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振来使充电后的电容器放电的时间段或周期。
无线电能接收设备包括充电单元240、控制单元250和电能输出单元260。在图2中，电容器C2和电感器L2可被称为源谐振器。目标谐振器与充电单元240对应。在源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振期间，可通过例如开关断开的控制单元220和250来将源谐振器与电源单元Vin分开，并且将目标谐振器与负载和电容器CL分开。通过相互谐振，充电单元240的电容器C2和电感器L2可用电能被充电。
为了用电能对目标谐振器进行充电，控制单元250可切断(即，断开)开关。例如，如果开关被切断，则源谐振器和目标谐振器可在目标谐振器与源谐振器具有相同谐振频率的情况下彼此谐振。如果用于对目标谐振器进行充电的电能达到预定值或最大值，则控制单元250可接通(即，闭合)开关。关于所述预定值的信息可由控制单元250设置。通过接通开关，电容器CL可被连接到充电单元240，并且目标谐振器的谐振频率可被改变。可使用等式
Figure BDA00002702785600091
来获得改变后的目标谐振器的谐振频率的值。
因此，源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振可被终止。例如，如果基于目标谐振器的Q因子，f2′远小于f2，则相互谐振通道可被移除。另外，电能输出单元260可将用于对电容器C2和电感器L2进行充电的电能传输到负载。例如，电能输出单元260可使用基于负载的方案来传输电能。
如果用于对目标谐振器进行充电的电能的值少于预定值，则控制单元250可切断开关。充电单元240可使用源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振来用电能对目标谐振器再次充电。
例如，充电单元240可在每个符号单位内从发送单元230接收能量，并可基于接收的能量的量来对从无线电能发送设备接收的信息进行解调。
在源谐振器与目标谐振器之间的相互谐振期间，可不连接开关。因此，可防止传输效率由于到开关的连接而降低。
与图1的通信***相比，用于控制获取存储在目标谐振器中的能量的时间点的方案可比传输存储在电容器中的能量的方案更容易执行。在传输存储在电容器中的能量的方案中，仅电容器中的能量可被获取。然而，在改变谐振频率并获取能量的方案中，存储在目标谐振器的电感器和电容器中的能量可被获取。因此，可提高获取能量的时间点的自由度。
为了发送电能或数据，RI***中的发送器可使用能量对源谐振器反复进行充电并通过到开关的连接来放出能量。在这里的各种示例中，能量的单次充电和放电可被定义为单个符号。
图3A和图3B示出基于多个谐振器的近场中的改变的示例。
参照图3A，单个谐振器311可使用初始存储在谐振器311中的能量形成在谐振器311周围指数衰减的静磁场310。例如，谐振器311可指包括电容器和电感器的磁性谐振器。
在该示例中，与谐振器311具有相同谐振频率的多个谐振器可存在于谐振器311附近或者可变为存在于谐振器311附近。因此，由于相互谐振，存储在谐振器311和所述多个谐振器中的每一个中的能量可在谐振器311与所述多个谐振器之间被传输。在该示例中，所述多个谐振器中的每一个可形成近磁场，并且静磁场310可能会由于所述多个谐振器的存在而改变。
图3B示出磁场的改变的示例。在图3B中，第二谐振器323接近由第一谐振器321形成的近磁场。因此，由于相互谐振现象，存储在第一谐振器321中的能量可与第二谐振器323共享，反之亦然，并且所述近磁场可被改变，使得可形成新的近磁场320。如这里所描述的，术语“近磁场”可与术语“近场”可交换地使用，并且近场可指对预定范围有影响的磁场。例如，可基于无线通信***的类型来确定受近场影响的范围。
图4示出在NFC安全设备运行的环境中当在近场中存在邻近装置时改变的近场的示例。
参照图4，可使用近场中的谐振器之间的相互谐振现象来传输能量和信息。例如，初始能量可存储在第一谐振器410中。响应于第二谐振器420存在于第一谐振器410附近，由于第一谐振器410与第二谐振器420之间的相互谐振，可在第一谐振器410与第二谐振器420之间发送和接收能量。在该示例中，第二谐振器420可在能量的发送和接收期间获取能量，并且能量可从第一谐振器410被传输到第二谐振器420。
可通过调整第一谐振器410发送的能量的量或者通过感测被传输到第二谐振器420的能量的量来对第一谐振器410发送的信息进行调制和解调。上述信息传输方法可被称为“感应能量(IE)调制”。
在线性***中，可在两个谐振器之间传输能量。例如，能量最初可在第一谐振器410和第二谐振器420中的每一个中流动。存储在第一谐振器410中的能量被传输到第二谐振器420的方向可与存储在第二谐振器420中的能量被传输到第一谐振器410的方向正交。
为了使用两个谐振器之间的能量来传输信息，可在所述两个谐振器之间执行全双工通信。在全双工通信中，两个谐振器可同时发送和接收能量。在全双工通信期间，能量被发送的时间可与能量被接收的时间同步。在该示例中，在两个谐振器之间的能量传输期间，所述两个谐振器之一可预计在能量传输开始之后的预定时间点从另一谐振器接收的能量的量。
参照图4，由于相互谐振，第一谐振器410和第二谐振器420通过共享初始能量来形成近场。当在所述近场中存在第三谐振器430时，所述近场可改变。在该示例中，第三谐振器430可具有与第一谐振器410和第二谐振器420的谐振频率相同的谐振频率。
图5示出NFC安全设备的示例。
参照图5，NFC安全设备包括感测单元510和控制单元520。
感测单元510可基于近场的改变来检测邻近装置的接近。在该示例中，所述邻近装置可指除了将发送和接收信号的通信装置以外的通信装置。感测单元510可在所述通信装置之间开始通信之后进行操作。例如，感测单元510可检测在所述通信装置周围形成的近场。在该示例中，如果近场的改变大于预定参考，则感测单元510可确定存在邻近装置。感测单元510可基于通信装置中存储的能量的改变率来确定近场的改变。
响应于感测单元510检测到邻近装置的存在，控制单元520可控制通信装置发送的能量的量，从而可防止邻近装置使用邻近装置所接收的能量来对信号解密。
通信装置可基于预设参考来识别通信装置之间交换的能量的量，并可彼此交换信息。另外，通信装置可对通信装置之间交换的能量执行电能估计，并可识别信息。
邻近装置可在能量的交换期间，从无线电能发送设备和无线电能接收设备接收通信装置之间交换的能量。尽管能量被接收，但是邻近装置可能不能对在无线电能发送设备和无线电能接收设备之间发送和接收的信号正确地解密。例如，控制单元520可调整在通信装置之间交换的能量的量，并可使邻近装置能够基于邻近装置接收的能量而获得失真的信息。
图5的通信装置530可用作源谐振器或目标谐振器。源谐振器可供应能量，目标谐振器可从源谐振器接收能量。例如，如果通信装置530用作源谐振器，则控制单元520可量化初始存储在通信装置530中的能量，并使通信装置530能够将量化的能量中与所述信息匹配的能量发送到目标装置。在该示例中，目标谐振器可接收能量，可基于接收的能量的量解释信息，并可识别所述信息。
在半双工方案中，仅源谐振器可能够发送信息。例如，源谐振器可从DC源接收能量，并可通过相互谐振发送接收的能量，目标谐振器可通过相互谐振接收能量。
感测单元510可基于源谐振器或目标谐振器中存储的能量的改变率来确定邻近装置是否接近近场。例如，感测单元510可在仅源谐振器和目标谐振器交换信号时针对源谐振器和目标谐振器中的一个或多个检测能量的改变率。感测单元510可基于检测的能量的改变率来确定预定参考。如果感测单元感测存储在源谐振器或目标谐振器中的能量的改变率并且如果改变率大于预定阈值，则感测单元510可确定在近场中目前存在另一装置。
例如，控制单元520可控制发送的能量的量，使得通信装置530可基于检测到邻近装置的接近的时间点来发送随机序列。所述随机序列可指预定比特序列。邻近装置可接收所述随机序列，并可获得失真的信息作为结果。
在检测到邻近装置的存在之后，控制单元520可控制目标谐振器发送的能量的量，使得目标谐振器可发送二进制随机序列。例如，在检测到邻近装置的存在之前，控制单元520可防止目标谐振器发送能量。响应于检测到邻近装置的存在，控制单元520可控制能量的量，使得目标谐振器可发送干扰信号。
在全双工方案中，源谐振器可从DC源接收能量并可通过相互谐振发送接收的能量。另外，源谐振器可从目标谐振器接收能量。另外，目标谐振器可通过相互谐振从源谐振器接收能量，并可发送从外部源供应的能量。全双工方案使得源谐振器和目标谐振器能够同时彼此交换信息。
由于能量传输的线性组合，存储在源谐振器中的能量通过相互谐振被传输到目标谐振器的方向可与存储在目标谐振器中的能量通过相互谐振被传输到源谐振器的方向正交。在该示例中，源谐振器可分析从目标谐振器接收的能量的量，并可对目标谐振器发送的信息进行解调。目标谐振器可分析从源谐振器接收的能量的量，并可对源谐振器发送的信息进行解调。
响应于检测到邻近装置的接近，控制单元520可中断通信装置之间的能量传输，使得可防止可被接近的邻近装置窃取的信息被发送。
为了方便，感测单元510和控制单元520在图5中被分别示出。在一些示例中，控制单元520可控制图5的NFC安全设备的总体操作，并可执行感测单元510的功能。因此，控制单元520可被配置为执行所有的功能，或仅执行部分功能。
图6示出NFC安全***的示例。
参照图6，NFC安全***包括发送器和接收器。发送器包括感测单元610、控制单元620和源谐振器630。接收器包括目标谐振器640、控制单元650和感测单元660。
可在彼此谐振的源谐振器630和目标谐振器640之间形成近场。在该示例中，发送器的感测单元610可基于近场的改变，检测近场内邻近装置670的存在。另外，接收器的感测单元660可基于近场的改变检测邻近装置670的存在。
在图6的示例中，感测单元610包括计算单元611和确定单元613。计算单元611可计算源谐振器630或目标谐振器640中存储的能量的改变率。确定单元613可基于计算单元611计算的改变率来确定邻近装置670是否存在。例如，可通过计算存储在源谐振器630或目标谐振器640中的能量的改变率来检测近场的改变。
响应于检测到邻近装置670的存在，控制单元620可控制源谐振器630发送的能量的量，从而防止邻近装置670使用邻近装置670接收的能量对信号解密。可在源谐振器630与目标谐振器640之间发送信号。例如，控制单元620可调整源谐振器630发送的能量的量，并可使邻近装置670基于邻近装置670接收的能量的量而获得失真的信息。
在源谐振器630与目标谐振器640之间执行全双工通信的示例中，控制单元620可量化被供应给源谐振器630的能量的水平。信息可被匹配至量化的能量水平。
如先前所述的，感测单元660还可基于近场的改变来检测近场内邻近装置670的存在。例如，可基于存储在源谐振器630或目标谐振器640中的能量的改变率来确定近场的改变。
在图6的示例中，感测单元660包括计算单元661和确定单元663。计算单元661可计算存储在目标谐振器640中的能量的改变率。确定单元663可基于计算单元661计算的所述改变率来确定邻近装置670是否存在。
响应于检测到邻近装置670的存在，控制单元650可控制目标谐振器640发送的能量的量，使得可防止邻近装置670使用邻近装置670接收的能量对信号进行解密。
在示例中，当在源谐振器630与目标谐振器640之间执行全双工通信时，控制单元650可量化存储在目标谐振器640中的初始能量的水平。作为另一示例，如果在源谐振器630与目标谐振器640之间执行半双工通信，则响应于检测到邻近装置670的存在，控制单元650可控制目标谐振器640发送的能量的量，以使目标谐振器640发送干扰信号。
在半双工通信中，目标谐振器640可从源谐振器630接收能量，然而，目标谐振器640可在接收能量的同时不将能量发送给源谐振器630。因此，响应于检测到邻近装置670的存在，如果目标谐振器不能将能量发送给源谐振器，则目标谐振器640可将干扰信号发送给邻近装置670。干扰信号可以是例如二进制随机序列。另外，目标谐振器640可以以量化的能量的形式发送干扰信号。
图7A和图7B示出当邻近装置接近近场时，在发送(TX)谐振器和接收(RX)谐振器中存储的能量的改变的示例。
当在近场中存在邻近装置时，存储在TX谐振器中的能量可如图7A中所示改变，并且存储在RX谐振器中的能量可如图7B中所示改变。TX谐振器可用作初始存储能量的谐振器，并可用作用于通过IE调制发送信息的谐振器。RX谐振器可用作没有初始能量的谐振器，并可用作用于接收信息的谐振器。
存储的能量的波形可依据邻近装置的存在而随时间改变。因为由于近场的改变而在TX谐振器与RX谐振器之间的能量的发送和接收发生改变，所以可能发生存储的能量的改变。在图7A和7B中，实线指示当在近场中不存在邻近装置时TX谐振器和RX谐振器中存储的能量的波形，虚线指示当在近场内存在邻近装置时TX谐振器和RX谐振器中存储的能量的波形。
当邻近装置不存在，并且与RX谐振器共享存储在TX谐振器中的能量时，能量的量可能比当邻近装置存在时更大或更小。在该示例中，因为邻近装置进入，所以在TX谐振器、RX谐振器和邻近装置之间交换能量。因此，存储在TX谐振器和RX谐振器中的每一个中的能量可被改变。
可由TX谐振器和RX谐振器独立感测能量的上述改变。例如，如果当在两个谐振器之间交换信息的同时另一谐振器接近近场，则可通过分析近场的改变或分析存储在所述两个谐振器之一中的能量的改变率，确定所述另一谐振器的存在。
在这里的多个方面中，可通过感测其他谐振器来保证近场中的通信安全。例如，当TX谐振器检测到另一谐振器的存在时，可中断信息的发送。
图8示出在NFC安全设备中执行全双工通信的通信装置中保证安全性的示例。
参照图8，例如，第一谐振器810将信息发送到第二谐振器820，并且在近场内存在第三谐振器830。在该示例中，第一谐振器810和第二谐振器820可使用IE调制发送能量，使得第三谐振器830可不会准确地解释信息。
由于谐振器之间的能量传输的线性组合，可在第一谐振器810和第二谐振器820之间执行全双工通信以传输信息。例如，第二谐振器820进行的能量的发送可能对第二谐振器820进行的信息的接收几乎没有影响或者没有影响。然而，从第二谐振器820发送到第三谐振器830的能量可能叠加在第一谐振器810发送并被第三谐振器830接收的能量上。因此，可防止第三谐振器830准确地接收信息。
图9示出基于NFC安全设备是否发送了干扰信号，存储在附加谐振器中的能量的改变的示例。
如图9中所示，存储在进入近场中的附加谐振器中的能量可被改变。在图9中，实线指示当NFC安全设备没有发送干扰信号时存储在附加谐振器中的能量的波形，虚线指示当NFC安全设备发送了干扰信号时存储在附加谐振器中的能量的波形。例如，NFC安全设备可使用RX谐振器发送干扰信号。
例如，响应于检测到附加谐振器的存在，NFC安全设备可由基于半双工方案操作的RX谐振器发送干扰信号。通过发送干扰信号，与当没有发送干扰信号时相比，更大量的能量可被感应至附加谐振器。因此，因为附加谐振器可能由于干扰信号获得失真的信息作为另外感应的能量的结果，所以附加谐振器可能会难以解释从TX谐振器发送到RX谐振器的信息。
图10示出当NFC安全设备发送随机序列时由附加谐振器接收的序列的示例。
参照图10，TX谐振器可将信息发送到RX谐振器。例如，可发送二进制序列的信息1010。图10中的接近点指示在TX谐振器和RX谐振器彼此通信的近场中检测到附加谐振器的存在的时间点。在该示例中，当在近场中不存在附加谐振器时(即，在接近点之前)，RX谐振器可不发送能量。然而，当在近场中检测到附加谐振器的存在时(即，在接近点之后)，RX谐振器可基于二进制随机序列1020发送能量，以防止附加谐振器准确地解释从TX谐振器接收的信息1010。结果。附加谐振器可获得失真的信息1030。
例如，TX谐振器在紧接在进入点之后发送的信息1010的比特“1”可能叠加在RX谐振器发送的二进制随机序列1020的比特“1”上。因此，附加谐振器可能将信息1010的比特“1”改为解释为值“2”。在该示例中，对于每符号单位，TX谐振器在进入点之后发送的信息1010的“1010111010”可能叠加在RX谐振器在进入点之后发送的二进制随机序列1020的“1101011001”上。附加谐振器可能将叠加的序列解释为“2111122011”，并且可能最优地解释为“1XXXX110XX”，其中，X的值与不能被附加谐振器确定的比特值对应。
图11示出NFC安全方法的示例。
参照图11，在1110，接收器确定是否从发送器接收到信号。在无线电能传输***中，可以以能量的形式接收信号。例如，可基于在单个符号周期期间接收的能量的量来传输不同类型的信息。例如，可基于能量的量来区分比特“1”和“0”。
响应于确定接收到信号，在1120，接收器基于近场的改变确定在近场中是否存在邻近装置。例如，如果由接收器和发送器形成的近场改变，则接收器可确定在近场中存在邻近装置。另外，接收器可通过目标谐振器接收能量，并可分析存储在目标谐振器中的能量的波形。如果波形的改变率大于预定参考，则接收器可确定邻近装置存在。
响应于确定邻近装置存在，在1130，接收器发送干扰信号。干扰信号可以是随机序列，并可通过控制在每符号单位内存储在目标谐振器中的不同量的能量来产生。在该示例中，发送器发送的信号叠加在接收器发送的干扰信号上。因此，邻近装置可获得失真的信息。
在1140，接收器对从发送器接收的信号进行解调。在一些示例中，可同时执行操作1130和1140。
根据各方面，在邻近装置接近在近场中彼此通信的装置时，可基于近场的改变来检测邻近装置的存在。可基于存储在一个或多个通信装置中的能量的改变率来确定近场的改变。
根据各方面，接收器可发送随机序列或干扰信号，因此可稳定地从发送器接收信息，同时防止邻近装置在全双工通信信道期间解密信息。
用于执行在此描述的方法的程序指令或者所述程序指令的一个或多个操作可被记录、存储或固定在一个或多个计算机可读存储介质中。所述程序指令可由计算机执行。例如，计算机可使处理器运行所述程序指令。所述介质可以包括单独的数据文件、数据结构等或者可包括与程序指令相结合的数据文件、数据结构等。计算机可读存储介质的示例包括磁性介质(诸如硬盘、软盘和磁带)、光学介质(诸如CD ROM盘和DVD)、磁光介质(诸如光盘)以及专门配置用于存储和执行程序指令的硬件装置(诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等)。程序指令的示例包括(例如，由编译器产生的)机器代码和包含可由计算机使用解释器执行的更高级代码的文件。程序指令(即，软件)可分布在联网的计算机***上，从而所述软件以分布式方式被存储和执行。例如，所述软件和数据可被一个或多个计算机可读存储介质存储。另外，用于实现在此公开的示例实施例的功能程序、代码和代码段可被实施例所属领域的编程人员基于并使用如在此提供的附图的流程图和框图及其相应描述来容易地解释。另外，所描述的用于执行操作或方法的单元可以是硬件、软件或硬件和软件的某些组合。例如，所述单元可以是运行在计算机上的软件包或者是运行软件的计算机。
仅作为非穷举的说明，在此描述的终端/装置/单元可指能够进行与在此公开的内容一致的无线通信或网络通信的移动装置(诸如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、数字相机、便携式游戏机和MP3播放器)、便携式/个人多媒体播放器(PMP)、手持电子书、便携式膝上型PC、全球定位***(GPS)导航仪、平板电脑、传感器以及诸如桌上型PC、高清晰度电视(HDTV)、光盘播放器、机顶盒、家用电器等的装置。
计算***或计算机可包括与总线、用户接口和存储器控制器电连接的微处理器。它还可包括闪存装置。所述闪存装置可经由存储器控制器存储N比特数据。所述N比特数据可由微处理器处理或将由微处理器处理，并且N可以是1或大于1的整数。在计算***或计算机是移动设备的情况下，还可另外提供电池以对所述计算***或计算机供应操作电压。本领域普通技术人员将清楚的是，所述计算***或计算机还可包括应用芯片集、相机图像处理器(CIS)、移动动态随机存取存储器(DRAM)等。存储器控制器和闪存装置可组成使用非易失性存储器存储数据的固态驱动/盘(SSD)。
以上已描述了多个示例。然而，应该理解，可进行各种修改。例如，如果以不同的顺序执行描述的技术，并且/或者如果描述的***、体系结构、装置或电路中的组件以不同的方式组合和/或被其他组件或其等同物代替或补充，则会实现合适的结果。因此，其他实施方式在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于保护在通信装置之间发送的信号的NFC安全设备，所述NFC安全设备包括：
感测单元，被配置为基于近场的改变来检测除所述通信装置以外的邻近装置的存在；
控制单元，被配置为响应于检测到邻近装置的存在，控制所述通信装置发送的能量的量，从而防止邻近装置基于邻近装置接收的能量而准确地接收所述信号。
2.如权利要求1所述的NFC安全设备，其中，所述通信装置中的每一个包括发送器或接收器，
所述发送器包括源谐振器，所述源谐振器被配置为从直流DC源接收能量并通过相互谐振发送能量，
所述接收器包括目标谐振器，所述目标谐振器被配置为通过相互谐振从源谐振器接收能量。
3.如权利要求2所述的NFC安全设备，其中，感测单元被配置为基于存储在源谐振器或目标谐振器中的能量的改变率，在近场中检测邻近装置的接近。
4.如权利要求1所述的NFC安全设备，所述控制单元被配置为基于检测到邻近装置的接近的时间点，控制所述通信装置发送的能量的量，以使所述通信装置发送随机序列。
5.如权利要求2所述的NFC安全设备，所述控制单元被配置为在邻近装置的接近被检测到之后，控制目标谐振器发送的能量的量，以使目标谐振器发送二进制随机序列。
6.如权利要求1所述的NFC安全设备，其中，所述通信装置中的每一个包括发送器或接收器，
所述发送器包括源谐振器，所述源谐振器被配置为从DC源接收能量，通过相互谐振发送能量，并从目标谐振器接收能量，
所述接收器包括目标谐振器，所述目标谐振器用于通过相互谐振从源谐振器接收能量，并将从外部源供应的能量发送到源谐振器。
7.如权利要求6所述的NFC安全设备，其中，由于能量传输的线性组合，通过相互谐振将能量从源谐振器传输到目标谐振器的方向与通过相互谐振将能量从目标谐振器传输到源谐振器的方向正交。
8.如权利要求1所述的NFC安全设备，其中，控制单元还被配置为响应于检测到邻近装置的存在，中断由所述通信装置进行的能量的发送。
9.一种NFC安全设备，包括：
感测单元，被配置为基于近场的改变来检测近场内邻近装置的存在，其中，在彼此谐振的源谐振器与目标谐振器之间形成所述近场；
控制单元，被配置为响应于在近场内检测到邻近装置的存在，控制源谐振器或目标谐振器发送的能量的量，从而防止邻近装置对在源谐振器与目标谐振器之间发送和/或接收的信号进行解密。
10.如权利要求9所述的NFC安全设备，其中，所述感测单元包括：
计算单元，被配置为计算存储在源谐振器或目标谐振器中的能量的改变率；
确定单元，被配置为基于计算单元计算的改变率，确定邻近装置是否存在。
11.如权利要求9所述的NFC安全设备，其中，控制单元还被配置为响应于在源谐振器与目标谐振器之间执行全双工通信，量化供应给源谐振器的能量的水平，并量化初始存储在目标谐振器中的能量的水平。
12.如权利要求9所述的NFC安全设备，其中，控制单元被配置为响应于在源谐振器与目标谐振器之间执行半双工通信，在邻近装置的存在被检测到之后，控制目标谐振器发送的能量的量，以使目标谐振器发送干扰信号。
13.一种用于保护在通信装置之间发送的信号的NFC安全方法，所述NFC安全方法包括：
基于近场的改变来检测除所述通信装置以外的邻近装置的存在；
响应于检测到邻近装置的存在，控制所述通信装置发送的能量的量，从而防止邻近装置基于邻近装置接收的能量而准确地接收所述信号。
14.如权利要求13所述的NFC安全方法，其中，所述通信装置中的每一个包括发送器或接收器，
所述发送器包括源谐振器，所述源谐振器被配置为从直流DC源接收能量并通过相互谐振发送能量，
所述接收器包括目标谐振器，所述目标谐振器被配置为通过相互谐振从源谐振器接收能量，
检测的步骤包括：基于存储在源谐振器或目标谐振器中的能量的改变率来检测邻近装置接近近场。
15.如权利要求14所述的NFC安全方法，控制的步骤包括：基于检测到邻近装置的接近的时间点，控制所述通信装置发送的能量的量，以使所述通信装置发送随机序列。
16.如权利要求13所述的NFC安全方法，所述通信装置中的每一个包括发送器或接收器，
所述发送器包括源谐振器，所述源谐振器被配置为从DC源接收能量，通过相互谐振发送能量，并从目标谐振器接收能量，
所述接收器包括目标谐振器，所述目标谐振器被配置为通过相互谐振从源谐振器接收能量，并发送从外部源供应的能量，
检测的步骤包括：基于存储在源谐振器或目标谐振器中的能量的改变率来检测邻近装置接近近场。
17.如权利要求16所述的NFC安全方法，其中，控制的步骤包括：量化供应给源谐振器的能量的水平，并量化初始存储在目标谐振器中的能量的水平。
18.一种NFC接收器，包括：
接收单元，被配置为接收从NFC网络中包括的发送器发送的信号；
感测单元，被配置为检测NFC网络内邻近装置的存在；
发送单元，被配置为发送附加信号以防止检测到的邻近装置准确地接收NFC网络中的发送器发送的信号。
19.如权利要求18所述的NFC接收器，其中，发送单元发送的附加信号包括干扰信号。
20.如权利要求18所述的NFC接收器，其中，发送单元发送的附加信号包括随机二进制比特序列。
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