UWB安全数据通讯STS-加密、身份认证

DW3000系列才能支持UWB安全数据通讯，DW1000不支持

IEEE 802.15.4a没有数据通讯安全保护机制，IEEE 802.15.4z中指定的扩展得到增强（在PHY/RF级别）：增添了一个重要特性“扰频时间戳序列（STS）”，该特性增添了加密、随机数生成等。

STS缺省是关闭，只有打开和使用才能体现UWB安全通讯。STS的使用涉及AES的公钥和私钥的管理和使用。

UWB 是一种基于脉冲的系统，使用一系列非常窄的 2 纳秒脉冲。这些窄脉冲经过编码和传播，将会占用 500 MHz 的带宽。脉冲序列使用 IPATOV 和伪随机安全 STS 编码进行编码，分别重复多次。标头和 STS 后面是 MAC 标头和数据。此标头、STS、MAC 标头和数据序列构成一帧。

加扰时间戳序列（Scrambled Timestamp Sequence, STS）:

增强了数据的完整性（integrity），进一步提高了UWB技术在应用的安全性。

对于BPRF和HPRF模式，STS字段都是可选的。

STS引入之后，数据帧变更为4种模式，即SP0、SP1、SP2、SP3。

STS使用伪随机序列和加密技术来保护每帧中生成的时间戳数据的完整性。此生成过程依赖于高级加密标准 (AES) 安全协议。

AES 是一种用于保护信息的对称分组密，STS 利用链接两端的私钥和公钥来加密和交换初始 STS 密钥。初始化完成后，在每次传输后都会使用一种复杂的算法来更改此 STS 代码。

STS 字段由一组伪随机二进制相移键控 (BPSK) 调制脉冲组成， BPSK 调制序列的伪随机性由密码安全的伪随机数发生器确保，由于序列的伪随机性，没有周期性，因此允许接收器产生可靠、高度准确和无伪影的信道延迟估计。

UWB物理层

IEEE标准定义了一种非常灵活的UWB物理层，通过调整如同步前导长度、前导码、数据速率等参数来实现。

Responder用SYNC同步收到的UWB信息，STS用于生成一个防篡改的时间戳。

PHY Header包含PSDU信息，PSDU由5部分组成，PPDU(PHY protocal data unit)物理层协议数据单元：

1.    SYNC：又称前导码区域，接收机为了检测和同步UWB信号，首先必须找到符合协议的前导码；前导码（由0/1组成的一种帧结构，通知目标做好接受准备）；

2.    SFD：报文起始分隔符；

3.    STS：安全时间戳；

4.    PHY header(PHR)(SP3没有)，物理头；

5.    PHY 服务数据单元(PSDU)(SP3没有），物理层服务数据单元。

Responder用SYNC和SFD同步收到的UWB信息，STS则用于生成1个防止篡改的时间戳，PHR包含了关于PSDU的内容，PSDU包含了有效信息，就是Initiator真正想传输的数据

802.15.4z 规范提供了多对多 UWB 架构，为安全的多点测距区域网络 (RAN) 提供了基础。