CN101375460A - 无线通信设备中的电池认证 - Google Patents

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CN101375460A CNA2007800031756A CN200780003175A CN101375460A CN 101375460 A CN101375460 A CN 101375460A CN A2007800031756 A CNA2007800031756 A CN A2007800031756A CN 200780003175 A CN200780003175 A CN 200780003175A CN 101375460 A CN101375460 A CN 101375460A
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余道汕
穆拉利·克里希纳·班德鲁
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Abstract

多个电池认证安全性级别和过程警告用户在所述无线通信设备制造之后安装的电池为假冒的或未经认可的电池。在示例性电池认证系统中，移动设备发送预存的普通文本给安装在所述移动设备中的电池。经认可的电池接收所述普通文本并对所述普通文本执行加密算法。加密文本发送回所述移动设备。所述移动设备比较所述接收到的加密文本和预存的加密文本。如果所述接收到的加密文本与所述预存的加密文本匹配，则所述电池是可靠的。在完成所述安装电池认证之后，所述移动电话进行正常的电池操作和充电操作。如果所述接收到的加密文本与所述预存的加密文本不匹配，则所述设备进入限制电池使用的认证失败事件。

Description

无线通信设备中的电池认证
技术领域
本发明涉及无线通信设备领域。更具体地，本发明涉及安装在无线通信设备中的电池认证。
发明背景
典型的无线通信设备，例如移动电话，包括连接到存储器和收发器的处理器，上述部件均封装在外壳内。移动电源，例如电池，连接到处理器、存储器和收发器，并为其供电。扬声器和扩音器也封装在该外壳内，分别用于向无线通信设备用户发送声音信号和从无线通信设备用户接收声音信号。典型地，电池在设备制造的时候安装在该设备中，因此，该制造过程可管理这些“可靠的(authentic)”电池来保证设备中电池的正确性能和安全性能。然而，移动电话制造业越来越多地关注由消费者随后安装的替换电池的安全性。
低质量、未经认证或假冒的电池，即制造商所不认可的电池，可对设备用户造成潜在的危险。例如，假冒的电池可能会产生故障、爆炸或着火，并对用户造成伤害，对无线设备造成损害。因此，无线通信设备行业需要实现设备中的安全机制，以确保使用认可的电池。
发明内容
公开了多个电池认证安全级别和多个移动用户交互式接口，以解决在制造无线通信设备之后与安装在设备中的假冒或未认可的电池有关的缺陷。
通过图解说明，在示例性的电池认证系统中，移动设备将预存的普通文本发送给安装在该移动设备中的电池。经认可的电池接收到该普通文本，对该普通文本执行加密算法，并输出加密文本。该加密文本被发送回该移动设备。该移动设备比较接收到的加密文本和预存的加密文本。如果接收到的加密文本与预存的加密文本匹配，则电池得到认证。在所安装的电池的认证完成之后，移动电话进行正常的电池操作和充电操作。如果接收到的加密文本与预存的加密文本不匹配，则该设备进入限制该电池使用的认证失败事件。
在阅读了以下详细说明和附图之后，本发明的其它特性和优点对本领域技术人员而言将是显而易见的。
附图说明
图1图解示出了根据本发明的一个实施方式提供无线通信设备中的电池认证的示例性方法和设备；
图2是示出了根据本发明实施方式的用于各种电池认证级别的无线通信设备性能的表；
图3是根据本发明的一个实施方式、电池认证级别被设为“高”时电池认证的示例性方法的流程图；
图4是根据本发明的一个实施方式、电池认证级别被设为“中等”时电池认证的示例性方法的流程图；
图5是根据本发明的一个实施方式、电池认证级别被设为“低”时电池认证的示例性方法的流程图；
图6图解示出了图1中用于提供无线通信设备中的电池认证的方法的详细的示例性实施方式；
图7是根据本发明的一个实施方式的示例性电池认证系统的框图。
具体实施方式
电池认证是将无线通信设备中使用的电池的真实性明确标识为认可的设备或未经认可的设备的过程。图1图解示出了根据本发明的一个实施方式的简化的示例性电池认证系统10。所示的实施方式10利用密码技术方法，其中，测试中的电池14响应于无线通信设备12发送的普通文本输入16，将密码文本20(在此也称为加密文本)返回给无线设备12。电池14对从无线通信设备12接收的普通文本采用加密算法18。密码文本20从电池14输出到无线通信设备12。从电池14接收到密码文本20后，无线通信设备12通过比较接收到的密码文本20与存储在设备12的存储器中的预存的密码文本，确定该密码文本20是否正确(块22)。所述预存的密码文本由与电池14中所使用的相同的加密算法产生。
电池认证实施方式中可采用的示例性加密算法18是块密码(blockcipher)。块密码是对称的关键字密码，其以不变的转换作用在固定长度的比特位组上，即作用在“块”上。例如，在加密过程中，一块普通文本输入到一块密码中。该块密码输出相应的密码文本块。精确的转换由提供给块密码的关键字来控制。无线设备的解密过程与加密类似，其中，解码算法接收密码文本块和关键字，并输出原始的普通文本块。加密算法可利用固件、软件或其它适当的技术来执行。
图6图解示出了根据本发明的一个实施方式的电池认证方法100。在块102中，普通文本和加密文本都被提供给无线通信设备以与电池认证方法一起使用。在本文中，加密文本也称为密码文本。由于安全问题，加密算法和关键字不位于设备中。取而代之地，独立的工具使用加密算法产生两对普通文本和对应的加密文本。在向移动设备提供必需品时将这两对文本提供给每个移动设备。由于普通文本是随机产生的数，因此每个设备期望拥有两对截然不同的普通文本和加密文本。通过提取加密文本并尝试将其运用到其它移动设备从而使绕过该算法的任何尝试减到最小。
继续图6的块104，电池认证事件触发设备执行检验使用中的电池的真实性的过程。在该方法的一个实施方式中，假设如下前提：电池没有连接到移动设备，并且没有外部电源连接到该移动设备。假定在该前提下，电池认证可能会有各种触发事件。第一触发事件发生在用户将电池连接到无线设备并给该设备上电的时候。在另一触发事件中，用户将电池连接到处于断电状态的移动设备。然后，用户连接外部电源到移动设备。在另一个触发情况下，外部电源连接到无电池连接的设备上。然后，用户将电池连接到设备上。
移动设备感受到其中一个电池认证触发事件后，进入低功率模式，并在整个认证过程中保持低功率模式。该低功率模式可避免该移动设备在电池认证过程中发起和终止呼叫。在块106中，表示电池认证尝试的变量被设置为0，例如，＂BA(attempts)＂＝0。设备以随机的方式从该设备数据库获得预存的普通文本和密码文本。在块108中，该设备通过图7所示的串行通信链路376将普通文本110发送给电池。根据本发明的一个实施方式，该通信链路是通用异步收发器(UART)。
然后，在块112中，移动设备增加电池认证尝试次数并启动定时器。如果在预定时间限制T(BAI)内没有从电池接收到加密文本136，如判断块114所示，则该移动终端在块122中确定当前的认证尝试次数。在图2的示例性实施方式中，可接受的尝试次数显示为二。即，如果尝试次数等于或大于二，则在块124该移动设备进入电池认证失败事件。然而，应当理解，根据本发明的其它实施方式，可接受的尝试次数可增大或减少。例如，由于移动通信设备和电池之间可能发生的通信错误，因此期望重新发送普通文本和关键字。根据本发明的一个实施方式，时间限制T(BAI)大约是150微秒。然而，根据电话的配置，其它实施方式的该事件限制可更低或更高。如果尝试次数少于预定限制(块122)，则移动设备将预存的普通文本重发给电池(块108)，继续此循环直到超过允许的尝试次数，或者直到电池将加密文本返回给该移动设备(块114)。
继续块116，如果在预定时间限制T(BA1)内接收到加密文本，则设备比较接收的加密文本和预存的加密文本。在块118中，如果接收到的加密文本与预存的加密文本匹配，则该电池是可靠的，可继续进行正常的电池操作和充电操作(块120)。根据一个实施方式，如果将电池被鉴定为可靠的，则该电池认证过程对用户是透明的。如果接收的加密文本与预存的加密文本不匹配(块118)，则设备确定尝试次数是否已经超过允许值(块122)。如果允许的尝试次数已经超过限制值，则该移动设备进入电池认证失败事件(124)，这一点将参考图3、4、5做进一步讨论。如果允许的尝试次数还没有超过允许限制(块122)，则移动设备将预存的普通文本重发给电池(块108)，且继续此循环直到超过允许的尝试次数，或者直到电池返回期望的加密文本。
继续图6，从电池的角度看，电池从移动设备接收普通文本(块130)。电池在普通文本上运行加密算法(块132)。该加密算法和用来产生存储在移动设备中的预存的加密文本的加密算法是一致的。然后，电池将加密文本136发送给移动设备(块134)。像上面所讨论的一样，移动设备并不存储加密算法，而是从另一个源产生普通文本和加密算法，并在向移动电话提供必需品时存储在该电话中。
一旦安装的电池被识别为假冒品，即电池认证失败，则移动手持设备根据向移动手持设备提供必需品时通过服务供应商的需求设置的安全级别而遵循不同的安全过程。根据安全级别设置，向用户提供带有不同选择的警告消息。该安全级别用于设置包括使电池认证特性失效在内的电池安全性的不同级别。
图2中的安全级别表30，示出了当电池被识别为假冒品时电池认证安全级别和移动电话性能。该特性允许服务供应商运用不同的安全性级别来满足其具体的市场需求。如图2所示，电池安全级别设置32可以是“高”、“中”、“低”或“无效”。可在向移动设备供应必需品时对该设置进行配置。根据一个实施方式，通过用户接口进行适当的安全性访问可使认证过程无效。电池放电列34表示在特定的安全级别下是否允许电池放电。也就是说，如果允许电池放电，则电话可用于发起及接收呼叫。电池充电列36表示在具体的安全级别下是否允许电池充电。E911列38表示是否可进行E911呼叫，移动设备是否可发起呼叫(MO，移动源)，移动设备是否可接收进来的呼叫(MT，移动终端)。警告消息列40表示移动设备是否会向用户显示警告消息，告知用户所安装的电池不是可靠的电池，除了提供电源进行E911呼叫之外，可能出现断电现象。
继续描述安全性级别表30，如果安全性级别设定值被设置为“无效”，则电池可用于给移动设备供电，该电池可充电，可进行E911呼叫，该移动电话可发起呼叫和接收进来的呼叫，并且该移动设备不会显示警告消息。根据本发明的一个实施方式，如果电池认证级别被设置为“无效”，则移动设备不发送普通文本来执行电池认证过程。在可选的实施方式中，电池认证过程可以进行，例如，在对用户透明的后台程序中。
如果安全性级别设定值被设置为“低”，则电池可用于给移动设备供电，该电池可充电，可进行E911呼叫，移动电话可发起呼叫和接收进来的呼叫，并且该移动设备会显示电池不可靠的警告消息。如果安全性级别设定值被设置为“中”，则电池可用于给移动设备供电，该电池不能充电，可进行E911呼叫，移动电话可发起呼叫和接收进来的呼叫，并且该移动设备显示电池不可靠的警告消息。如果安全性级别设定值被设置为“高”，则电池只在进行E911呼叫时才给移动设备供电，该电池不能充电，可进行E911呼叫，移动电话不能发起呼叫且不能接收进来的呼叫，并且该移动设备显示电池不可靠的警告消息。如果电池不可靠，则除了显示消息之外，电池认证的实施方式还可提供警告声音。
参考图3、4和5详细描述图6的块124中的电池认证失败事件。图3图解示出了电池认证安全性级别被设置为“高”时的失败事件方法。从块40开始，移动设备已进入安全性级别设置为高的电池认证失败事件。设备在电池认证过程中保持低功率模式。移动设备显示弹出窗口，通知用户所安装的电池是不可靠的且该设备不能用于正常用途(块42)。然而，在紧急情况下，所述弹出窗口向用户提供进行E911呼叫的选择。在块44中，启动定时器T(BA2)。
然后，设备确定预定的时间周期是否已到期或是否进行紧急呼叫(块46)。如果预定的时间到期，则移动设备自动断电并且不允许电池再充电(块50)。根据本发明的一个实施方式，在定时器T(BA2)期满后，弹出窗口消失。根据本发明的示例性实施方式，如果设备的用户拨打E911紧急呼叫，则在输入第一个数字的时候，移动设备清除弹出窗口并退出低功率模式(块48)。允许电池耗尽，但不允许其充电。移动设备如优选漫游列表(PRL)中指定的那样进入系统确定状态并获得系统。E911呼叫位于服务有效性之上(块52)。如果可行，则电话进入紧急回叫模式(ECBM)(块54)。设备再进入低功率模式(块56)。在ECBM中，设备使系统空闲，等待本地公共安全应答点(PSAP)的回叫。如果用户在E911呼叫之后退出紧急回叫模式，则设备断电。
在一些情况下，用户可能在电池认证过程中将外部电源连接到移动电话上。如果外部电源使用低功率适配器，则由于低功率适配器不能提供足够的功率来允许发起呼叫，因而移动设备将保持在低功率模式下。如果外部电源使用高电源适配器连接，则该移动设备在检测到外部电源的时候清除弹出窗口。移动设备可使用外部电源运行且该移动设备不给电池充电。根据本发明的一个实施方式，如果用户未连接外部电源，则移动设备断电。
参考图4，设备已进入中等安全性级别的电池认证失败事件(块60)。移动设备显示弹出窗口，窗口消息通知用户所安装的电池是不可靠的(块62)。窗口也提供了软键选择“OK”。设备等待用户确认消息。如果用户按下“OK”软键(块64)，则弹出窗口消失(块66)，并且设备退出低功率模式，如同PRL中指定的那样进入系统确定状态。在中等安全性级别下，允许电池耗尽，移动设备利用认证失败的电池正常操作。然而，如果连接了外部电源，则移动设备从外部电源操作，但是不给电池充电。
图5图解示出了当电池安全性级别设置为低时电池认证失败事件过程。在块70中，移动设备已进入电池认证失败事件。移动设备显示弹出窗口，通知用户所安装的电池是不可靠的(块72)。弹出窗口也提供了“OK”软键，提示用户确认关于电池的消息。如果选择软键(块74)，则设备清除弹出窗口并退出低功率模式。允许继续进行正常的电池操作和充电操作(块76)，并且移动设备如PRL中指定的那样进入系统确定状态。
图7是图解示出与在此描述的各种实施方式一起使用的示例性无线通信设备350的框图。例如，无线通信设备350可与手持装置或PDA网络设备结合使用。然而，对本领域技术人员显而易见的是，也可使用其它无线通信设备和/或体系结构。
在所说明的实施方式中，无线通信设备350包括天线352、复用器354、低噪声放大器(“LNA”)356、功率放大器(“PA”)358、调制电路360、基带处理器362、扬声器366、处理器368、数据存储区370、电源电路374及硬件接口372。各种用户接口设备(未显示)，例如键盘及显示设备，可通信地连接到用于接收用户输入及通信输出消息的硬件接口372。在无线通信设备350中，射频(“RF”)信号由天线352发送及接收。元件354、356、358及360可统称为收发器。
复用器354用作开关，用于在发送信号路径和接收信号路径之间耦合天线352。在接收路径中，接收的RF信号从复用器354耦合到LNA 356。LNA 356对接收到的RF信号进行放大，并将放大后的信号耦合到调制电路360的解调部分。解调器除去RF载波信号而留下基带接收信号，该基带接收信号从解调器输出端发送给基带处理器362。
如果基带接收音频信号包含音频信息，则基带处理器362对该信号进行解码并将其转化为模拟信号。然后该信号被放大并发送给扬声器364。基带处理器362也从扩音器366接收模拟音频信号。这些模拟音频信号转换成数字信号并由基带处理器362编码。基带处理器362也对用于发送的数字信号进行编码并产生基带传输音频信号，该基带传输音频信号发送给调制电路360的调制部分。调制器混合基带传输音频信号，其中RF载波信号产生RF传输信号，该RF传输信号发送给功率放大器358。功率放大器358放大该RF传输信号并发送给复用器354，在复用器354中通过天线352将该信号转换到用于发送的天线端口。
基带处理器362也和处理器368进行通信连接。处理器368访问数据存储区370。处理器368优选被配置为执行软件指令，例如图1至图6中的方法，该软件指令可存储在数据存储区370中。电池384通过连接器376连接到电源电路374。电池384典型地封装在设备内的凹槽386中。也可通过连接器378连接外部电源(未显示)来给设备提供电源并使电池384再充电。电池384包括处理器类型的元件388，该元件运行图6中所示的加密算法132。
本发明还涉及存储有本发明的实施方式的机器可读介质。可预见的是适合用于存储指令的任一介质都在本发明的范围内。作为例子，这种介质可以是磁介质、光介质或半导体介质。本发明也涉及包括本发明实施方式的数据结构和数据结构的传输。
从上面描述的本发明的示例性实施方式可知，显然各种技术可用于实现本发明的概念而不背离本发明的范围。而且，尽管参考某些实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员都能认识到在形式和细节上都可做出改变，而不背离本发明的精神和范围。可认为所描述的示例性实施方式在所有方面都是示例性的而非限制性的。还应理解，本发明不局限于上述具体的示例性实施方式，而是能够进行多种调整、修改和替代，而不背离本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于在具有附接的电池的无线通信设备中进行电池认证的方法，包含如下步骤：
(a)所述无线通信设备将普通文本发送给附接的电池；
(b)在所述发送步骤之后等待第一时间周期，以从所述附接的电池接收加密文本；
(c)如果在所述第一时间周期内没有接收到加密文本，则重复所述步骤(a)和(b)直到达到预定的尝试次数；
(d)如果在所述第一时间周期内没有接收到加密文本，并且所述预定的尝试次数耗尽，则进入电池认证失败事件过程；
(e)如果在所述第一时间周期内接收到加密文本，则比较接收到的加密文本和与所述普通文本相关的预存的加密文本；
(f)如果所述接收到的加密文本与所述预存的加密文本匹配，则将所述附接的电池识别为可靠的电池；以及
(g)如果所述接收到的加密文本与预存的加密文本不匹配，则进入所述电池认证失败事件过程。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述预定的尝试次数是1。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述预定的尝试次数大于1。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括进入低功率模式的步骤，其中，所述低功率模式防止所述无线通信设备发起和接收呼叫。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述无线通信设备存储多对普通文本及相关的加密文本，进一步包括如下步骤：
从所述多对文本中随机选择一对普通文本及相关的加密文本，以发送给附接的电池。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述相关的加密文本由位于所述无线通信设备外部的工具产生；其中，所述工具使用第一加密算法，并且所述可靠的电池使用所述第一加密算法产生由所述无线通信设备接收的加密文本。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述第一加密算法是块密码算法。
8.如权利要求1所述的方法，其中，电池认证安全性级别为“高”，并且所述电池认证失败事件过程包括如下步骤：
在弹出窗口中显示消息以指出附接的电池是不可靠的；
在所述弹出窗口中提供紧急呼叫选项；
如果在第二时间周期内未选择所述紧急呼叫选项，则所述无线通信设备断电；
如果选择所述紧急呼叫选项，则发出紧急呼叫。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述发出紧急呼叫的步骤进一步包括以下步骤：
进入紧急回叫模式；
允许所述附接的电池耗尽；
阻碍正常的电池充电操作；以及
进入低功率模式。
10.如权利要求1所述的方法，其中，电池认证安全性级别为“中”，并且所述电池认证失败事件过程包括以下步骤：
在弹出窗口中显示消息，以指出所述附接的电池是不可靠的；
接收消息确认；
进行正常的电池操作；以及
阻碍正常的电池充电操作。
11.如权利要求1所述的方法，其中，电池认证安全性级别为“低”，并且所述电池认证失败事件过程包括以下步骤：
在弹出窗口中显示消息，以指出所述附接的电池是不可靠的；
接收消息确认；
进行正常的电池操作；以及
阻碍正常的电池充电模式。
12.一种电池认证方法，包括如下步骤：
电池从连接的设备接收普通文本；
电池对接收到的普通文本运行加密算法以产生加密文本；
所述电池发送所述加密文本至所述连接的设备；以及
如果所述连接的设备基于从所述电池发送的所述加密文本将所述电池识别为可靠的，则所述电池为所述连接的设备提供用于正常操作的电源。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述连接的设备通过比较所述加密文本与预存的加密文本从而识别所述电池是可靠的，并且所述预存的加密文本是利用所述加密算法生成的。
14.一种无线通信设备，包括：
处理器；
连接到所述处理器的存储器；
连接到所述处理器的收发器；
连接到所述处理器的输入设备；
连接到所述处理器的显示设备；
连接到所述处理器的可附接的电池；
所述处理器可执行的用于实现如下方法的软件：
(a)将普通文本发送给所述可附接的电池；
(b)等待第一时间周期，以从所述可附接的电池接收加密文本；
(c)如果在所述第一时间周期内没有接收到加密文本，则重复所述步骤(a)和(b)预定的尝试次数；
(d)如果在所述第一时间周期内没有接收到加密文本，并且所述预定的尝试次数耗尽，则进入电池认证失败事件过程；
(e)如果在所述第一时间周期内接收到加密文本，则比较接收到的加密文本和与所述普通文本相关且存储在所述存储器中的预存的加密文本；
(f)如果所述接收到的加密文本与所述预存的加密文本匹配，则将所述可附接的电池识别为可靠的电池；以及
(g)如果所述接收到的加密文本与预存的加密文本不匹配，则进入所述电池认证失败事件过程。
15.如权利要求14所述的无线通信设备，其中，电池认证安全性级别为“高”，并且由所述处理器执行的所述电池认证失败事件过程包括如下步骤：
在所述显示设备上的弹出窗口中显示消息以指出所述可附接的电池是不可靠的；
在所述弹出窗口中提供紧急呼叫选项；
如果在第二时间周期内未选择所述紧急呼叫选项，则所述无线通信设备断电；
如果选择所述紧急呼叫选项，则发出紧急呼叫。
16.如权利要求15所述的无线通信设备，其中，在由所述处理器执行的所述电池认证失败事件过程中，所述发出紧急呼叫的步骤进一步包括以下步骤：
进入紧急回叫模式；
允许所述可附接的电池耗尽；
阻碍正常的电池充电操作；以及
进入低功率模式。
17.如权利要求14所述的无线通信设备，其中，电池认证安全性级别为“中”，并且由所述处理器执行的所述电池认证失败事件过程包括以下步骤：
在所述显示设备上的弹出窗口中显示消息，以指出所述可附接的电池是不可靠的；
接收消息确认；
进行正常的电池操作；以及
阻碍正常的电池充电操作。
18.如权利要求14所述的无线通信设备，其中，电池认证安全性级别为“低”，并且由所述处理器执行的所述电池认证失败事件过程包括以下步骤：
在所述显示设备上的弹出窗口中显示消息，以指出所述附接的电池是不可靠的；
接收消息确认；
进行正常的电池操作；以及
阻碍正常的电池充电模式。
19.如权利要求14所述的无线通信设备，其中，所述可附接的电池是所述可靠的电池，所述可靠的电池包括：用于对所述普通文本运行加密算法以产生所述加密文本的处理设备。
20.如权利要求19所述的无线通信设备，其中，所述预存的加密文本由位于所述无线通信设备外部的工具产生，并且所述工具利用所述加密算法来产生所述预存的加密文本。
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