듀얼 도메인 지문 인식 및 이벤트 기반 AFE 회로를 갖춘 안전한 dToF LiDAR SoC

최근 연구에 따르면 대부분의 상용 직접 시간 비행 (dToF) LiDAR는 수신기에 고주파 레이저 펄스를 주입하여 스푸핑(spoofing)될 수 있으며, 이로 인해 포인트 클라우드에서 보행자가 지워질 수 있습니다. 본 논문은 스푸핑 공격에 대한 센서 수준의 하드웨어 보안이 통합된 최초의 dToF LiDAR 시스템 온 칩 (SoC)을 제시합니다. 우리는 Dual-Domain Fingerprinting (DDF)을 제안하는데, 이는 시간 간격과 진폭 비율이 모두 무작위화된 레이저 펄스 쌍을 방출하여 이 두 차원 공간에서 수신 에코를 인증하고, 이를 통해 스푸핑 신호가 측정 거리를 손상시키기 전에 거부합니다. Event-Driven AFE (ED-AFE)는 펄스 피크 주변에서만 ADC를 활성화합니다: 이는 1-GHz 샘플링의 트리거된 ADC로 각 피크 주변 세 개의 샘플을 디지털화하고 포물선 보간법(parabolic interpolation)을 적용하여, ADC 전력을 99% 줄이면서 1cm 거리 분해능을 달성합니다. 시간 변조 레이저 드라이버는 레이저 커패시터의 충전 시간을 변조함으로써 레이저 진폭을 10%에서 100%로 제어하며, 이는 DDF가 요구하는 마이크로초 단위의 진폭 변조를 제공합니다. 16채널 65-nm CMOS 프로토타입 SoC를 갖춘 LiDAR 시스템은 최대 120m 범위와 채널당 3.1mW의 AFE 전력을 시연하며, 이는 기존 기술보다 60% 낮은 수치입니다. 이중 도메인 인증을 측정된 센서 데이터에 적용한 개념 증명 실험에서, DDF가 없을 때 0%였던 포인트 클라우드의 73%가 스푸핑 공격으로부터 보호되는 것을 보여주었습니다.