WO2022092815A1 - 통신 시스템에서 양자 키 분배를 위한 패러데이 회전 거울의 편광 왜곡을 보정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

통신 시스템에서 양자 키 분배를 위한 패러데이 회전 거울의 편광 왜곡을 보정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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WO2022092815A1
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rotating mirror
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faraday rotating
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김자영
이상림
이호재
안병규
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엘지전자 주식회사
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    • H04L2209/00—Additional information or applications relating to cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communication H04L9/00
    • H04L2209/80—Wireless

Definitions

  • the following description relates to a communication system supporting quantum key distribution (QKD), and to a method and apparatus for correcting polarization distortion of a Faraday rotating mirror.
  • QKD quantum key distribution
  • a wireless access system is a multiple access system that can support communication with multiple users by sharing available system resources (bandwidth, transmission power, etc.).
  • Examples of the multiple access system include a code division multiple access (CDMA) system, a frequency division multiple access (FDMA) system, a time division multiple access (TDMA) system, an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) system, and a single carrier frequency (SC-FDMA) system. division multiple access) systems.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • an enhanced mobile broadband (eMBB) communication technology has been proposed compared to the existing radio access technology (RAT).
  • eMBB enhanced mobile broadband
  • RAT radio access technology
  • UE reliability and latency sensitive services/user equipment
  • mMTC massive machine type communications
  • the present disclosure may provide an apparatus and method for more effectively performing quantum key distribution using a Faraday rotating mirror in a communication system.
  • the present disclosure may provide an apparatus and method for estimating a rotation angle error of a Faraday rotating mirror in a communication system.
  • the present disclosure may provide an apparatus and method for correcting a rotation angle error of a Faraday rotating mirror in a communication system.
  • the present disclosure may provide an apparatus and method for estimating and correcting a rotation angle error of a Faraday rotating mirror without additional quantum pulses in a communication system.
  • the present disclosure may provide an apparatus and method for generating a control signal for adjusting a rotation angle of a Faraday rotating mirror used for quantum key generation in a communication system.
  • the present disclosure may provide an apparatus and method for generating a control signal for adjusting a rotation angle of a Faraday rotating mirror used for quantum key generation in a communication system.
  • the present disclosure may provide an apparatus and method for estimating and correcting a rotation angle error of a Faraday rotating mirror using a quantum pulse received for generating a secret key in a communication system.
  • the present disclosure may provide an apparatus and method for performing communication based on a secret key determined using a Faraday rotating mirror corrected in consideration of a rotation angle error in a communication system.
  • a method performed by a first device in a communication system includes: transmitting a random access (RA) preamble to a second device; access response) message, performing a radio resource control (RRC) connection procedure with the second device, generating a secret key for communication with the second device, and using the secret key It may include performing communication through a wireless channel with the second device.
  • RA random access
  • RRC radio resource control
  • the generating of the secret key includes: receiving a pulse for cryptographic key exchange through a quantum channel; after the pulse is reflected by a Faraday rotating mirror, encoding and transmitting bit information to the pulse; the pulse Measuring a rotation angle error of the Faraday rotating mirror using a first component and a second component split from can
  • the first component may be obtained from a pulse before being reflected by the Faraday rotating mirror
  • the second component may be obtained from a pulse after being reflected by the Faraday rotating mirror.
  • a first device in a communication system, includes a transceiver, and a processor connected to the transceiver, wherein the processor transmits a random access (RA) preamble to a second device, and Receiving a random access response (RAR) message from the second device as a response, performing a radio resource control (RRC) connection procedure with the second device, and generating a secret key for communication with the second device, Control to perform communication through a wireless channel with the second device using the secret key, the processor receives a pulse for cryptographic key exchange through a quantum channel to generate the secret key, the After the pulse is reflected by the Faraday rotating mirror, bit information is encoded and transmitted to the pulse, and the rotation angle error of the Faraday rotating mirror is measured using the first component and the second component branched from the pulse, the rotation angle control to adjust the magnetic field strength of the Faraday rotating mirror using an error, the first component is obtained from a pulse before being reflected by the Faraday rotating mirror, and the second component
  • an apparatus includes at least one processor, at least one computer memory coupled to the at least one processor, and storing instructions for instructing operations as executed by the at least one processor, , the operations include, by the device transmitting a random access (RA) preamble to another device, receiving a random access response (RAR) message from the other device in response to the RA preamble, with the other device performing a radio resource control (RRC) connection procedure, generating a secret key for communication with the other device, and performing communication through a wireless channel with the other device using the secret key
  • the generating of the secret key comprises: receiving a pulse for cryptographic key exchange through a quantum channel; after the pulse is reflected by a Faraday rotating mirror, encoding and transmitting bit information to the pulse; Measuring a rotation angle error of the Faraday rotating mirror using a first component and another component branched from the pulse, and adjusting the magnetic field strength of the Faraday rotating mirror using the rotation angle error, One component may be obtained from the pulse before
  • a non-transitory computer-readable medium storing at least one instruction is executable by a processor, and the at least one instruction is executable.
  • the at least one command comprises: a device transmits a random access (RA) preamble to a second device; and receives a random access response (RAR) message from the second device in response to the RA preamble; , performing a radio resource control (RRC) connection procedure with the second device, generating a secret key for communication with the second device, and communicating with the second device through a wireless channel using the secret key control to perform,
  • the at least one command is, the device receives a pulse for cryptographic key exchange through a quantum channel to generate the secret key, and after the pulse is reflected by a Faraday rotating mirror, the Encoding and transmitting bit information in a pulse, measuring a rotation angle error of the Faraday rotating mirror using a first component and a second component branched from the pulse, and using the rotation angle error, the magnetic field strength of the Fara
  • polarization distortion of a Faraday rotating mirror used for quantum key distribution can be effectively corrected.
  • FIG. 1 shows an example of a communication system applicable to the present disclosure.
  • FIG. 2 shows an example of a wireless device applicable to the present disclosure.
  • FIG 3 shows another example of a wireless device applicable to the present disclosure.
  • FIG. 4 shows an example of a portable device applicable to the present disclosure.
  • FIG 5 shows an example of a vehicle or autonomous vehicle applicable to the present disclosure.
  • AI Artificial Intelligence
  • FIG. 7 illustrates a method of processing a transmission signal applicable to the present disclosure.
  • FIG 8 shows an example of a communication structure that can be provided in a 6G (6th generation) system applicable to the present disclosure.
  • FIG 9 illustrates a THz wireless communication transceiver applicable to the present disclosure.
  • FIG. 10 illustrates a THz signal generation method applicable to the present disclosure.
  • FIG. 11 illustrates a wireless communication transceiver applicable to the present disclosure.
  • FIG. 13 shows a modulator structure applicable to the present disclosure.
  • FIG. 16 shows a structure of a Faraday rotator mirror applicable to the present disclosure.
  • 17A and 17B show polarization rotation in a Faraday rotating mirror applicable to the present disclosure.
  • FIG. 20 illustrates a communication system supporting quantum key distribution according to an embodiment of the present disclosure.
  • 21 illustrates a configuration of a device operating as Alice in a communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 22 illustrates a configuration of an apparatus operating as Charlie in a communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 23 illustrates an example of a procedure for generating a secret key using a Faraday rotating mirror in a communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 24 illustrates an example of a procedure for correcting a rotation angle error of a Faraday rotating mirror in a communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • 25 illustrates an example of a procedure for correcting a rotation angle error of a Faraday rotating mirror in a communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • each component or feature may be considered optional unless explicitly stated otherwise.
  • Each component or feature may be implemented in a form that is not combined with other components or features.
  • some components and/or features may be combined to configure an embodiment of the present disclosure.
  • the order of operations described in embodiments of the present disclosure may be changed. Some configurations or features of one embodiment may be included in other embodiments, or may be replaced with corresponding configurations or features of other embodiments.
  • the base station has a meaning as a terminal node of a network that directly communicates with the mobile station.
  • a specific operation described as being performed by the base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases.
  • the 'base station' is a term such as a fixed station, a Node B, an eNB (eNode B), a gNB (gNode B), an ng-eNB, an advanced base station (ABS) or an access point (access point).
  • eNode B eNode B
  • gNode B gNode B
  • ng-eNB ng-eNB
  • ABS advanced base station
  • access point access point
  • a terminal includes a user equipment (UE), a mobile station (MS), a subscriber station (SS), a mobile subscriber station (MSS), It may be replaced by terms such as a mobile terminal or an advanced mobile station (AMS).
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • SS subscriber station
  • MSS mobile subscriber station
  • AMS advanced mobile station
  • a transmitting end refers to a fixed and/or mobile node that provides a data service or a voice service
  • a receiving end refers to a fixed and/or mobile node that receives a data service or a voice service.
  • the mobile station may be a transmitting end, and the base station may be a receiving end.
  • the mobile station may be the receiving end, and the base station may be the transmitting end.
  • Embodiments of the present disclosure are wireless access systems IEEE 802.xx system, 3GPP (3rd Generation Partnership Project) system, 3GPP LTE (Long Term Evolution) system, 3GPP 5G ( 5th generation) NR (New Radio) system and 3GPP2 system It may be supported by standard documents disclosed in at least one of, in particular, embodiments of the present disclosure by 3GPP TS (technical specification) 38.211, 3GPP TS 38.212, 3GPP TS 38.213, 3GPP TS 38.321 and 3GPP TS 38.331 documents. can be supported
  • embodiments of the present disclosure may be applied to other wireless access systems, and are not limited to the above-described system. As an example, it may be applicable to a system applied after the 3GPP 5G NR system, and is not limited to a specific system.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • LTE may mean 3GPP TS 36.xxx Release 8 or later technology.
  • LTE technology after 3GPP TS 36.xxx Release 10 may be referred to as LTE-A
  • LTE technology after 3GPP TS 36.xxx Release 13 may be referred to as LTE-A pro.
  • 3GPP NR may refer to technology after TS 38.xxx Release 15.
  • 3GPP 6G may refer to technology after TS Release 17 and/or Release 18.
  • "xxx" stands for standard document detail number.
  • LTE/NR/6G may be collectively referred to as a 3GPP system.
  • FIG. 1 shows an example of a communication system applied to the present disclosure.
  • a communication system 100 applied to the present disclosure includes a wireless device, a base station, and a network.
  • the wireless device means a device that performs communication using a wireless access technology (eg, 5G NR, LTE), and may be referred to as a communication/wireless/5G device.
  • the wireless device may include a robot 100a, a vehicle 100b-1, 100b-2, an extended reality (XR) device 100c, a hand-held device 100d, and a home appliance. appliance) 100e, an Internet of Things (IoT) device 100f, and an artificial intelligence (AI) device/server 100g.
  • a wireless access technology eg, 5G NR, LTE
  • XR extended reality
  • IoT Internet of Things
  • AI artificial intelligence
  • the vehicle may include a vehicle equipped with a wireless communication function, an autonomous driving vehicle, a vehicle capable of performing inter-vehicle communication, and the like.
  • the vehicles 100b-1 and 100b-2 may include an unmanned aerial vehicle (UAV) (eg, a drone).
  • UAV unmanned aerial vehicle
  • the XR device 100c includes augmented reality (AR)/virtual reality (VR)/mixed reality (MR) devices, and includes a head-mounted device (HMD), a head-up display (HUD) provided in a vehicle, a television, It may be implemented in the form of a smartphone, a computer, a wearable device, a home appliance, a digital signage, a vehicle, a robot, and the like.
  • the portable device 100d may include a smart phone, a smart pad, a wearable device (eg, smart watch, smart glasses), and a computer (eg, a laptop computer).
  • the home appliance 100e may include a TV, a refrigerator, a washing machine, and the like.
  • the IoT device 100f may include a sensor, a smart meter, and the like.
  • the base station 120 and the network 130 may be implemented as a wireless device, and a specific wireless device 120a may operate as a base station/network node to other wireless devices.
  • the wireless devices 100a to 100f may be connected to the network 130 through the base station 120 .
  • AI technology may be applied to the wireless devices 100a to 100f , and the wireless devices 100a to 100f may be connected to the AI server 100g through the network 130 .
  • the network 130 may be configured using a 3G network, a 4G (eg, LTE) network, or a 5G (eg, NR) network.
  • the wireless devices 100a to 100f may communicate with each other through the base station 120/network 130, but communicate directly without going through the base station 120/network 130 (eg, sidelink communication) You may.
  • the vehicles 100b-1 and 100b-2 may perform direct communication (eg, vehicle to vehicle (V2V)/vehicle to everything (V2X) communication).
  • the IoT device 100f eg, a sensor
  • Wireless communication/connection 150a, 150b, and 150c may be performed between the wireless devices 100a to 100f/base station 120 and the base station 120/base station 120 .
  • wireless communication/connection includes uplink/downlink communication 150a and sidelink communication 150b (or D2D communication), and communication between base stations 150c (eg, relay, integrated access backhaul (IAB)). This may be achieved through radio access technology (eg, 5G NR).
  • IAB integrated access backhaul
  • the wireless device and the base station/wireless device, and the base station and the base station may transmit/receive wireless signals to each other.
  • the wireless communication/connection 150a , 150b , 150c may transmit/receive signals through various physical channels.
  • various configuration information setting processes for transmission/reception of wireless signals various signal processing processes (eg, channel encoding/decoding, modulation/demodulation, resource mapping/demapping, etc.) , at least a part of a resource allocation process may be performed.
  • signal processing processes eg, channel encoding/decoding, modulation/demodulation, resource mapping/demapping, etc.
  • FIG. 2 shows an example of a wireless device that can be applied to the present disclosure.
  • a first wireless device 200a and a second wireless device 200b may transmit/receive wireless signals through various wireless access technologies (eg, LTE, NR).
  • ⁇ first wireless device 200a, second wireless device 200b ⁇ is ⁇ wireless device 100x, base station 120 ⁇ of FIG. 1 and/or ⁇ wireless device 100x, wireless device 100x) ⁇ can be matched.
  • the first wireless device 200a includes one or more processors 202a and one or more memories 204a, and may further include one or more transceivers 206a and/or one or more antennas 208a.
  • the processor 202a controls the memory 204a and/or the transceiver 206a and may be configured to implement the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flowcharts disclosed herein.
  • the processor 202a may process information in the memory 204a to generate first information/signal, and then transmit a wireless signal including the first information/signal through the transceiver 206a.
  • the processor 202a may receive the radio signal including the second information/signal through the transceiver 206a, and then store the information obtained from the signal processing of the second information/signal in the memory 204a.
  • the memory 204a may be connected to the processor 202a and may store various information related to the operation of the processor 202a.
  • the memory 204a may provide instructions for performing some or all of the processes controlled by the processor 202a, or for performing the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flowcharts disclosed herein. may store software code including
  • the processor 202a and the memory 204a may be part of a communication modem/circuit/chip designed to implement a wireless communication technology (eg, LTE, NR).
  • a wireless communication technology eg, LTE, NR
  • the transceiver 206a may be coupled to the processor 202a and may transmit and/or receive wireless signals via one or more antennas 208a.
  • the transceiver 206a may include a transmitter and/or a receiver.
  • the transceiver 206a may be used interchangeably with a radio frequency (RF) unit.
  • RF radio frequency
  • a wireless device may refer to a communication modem/circuit/chip.
  • the second wireless device 200b includes one or more processors 202b, one or more memories 204b, and may further include one or more transceivers 206b and/or one or more antennas 208b.
  • the processor 202b controls the memory 204b and/or the transceiver 206b and may be configured to implement the descriptions, functions, procedures, proposals, methods, and/or operational flowcharts disclosed herein.
  • the processor 202b may process information in the memory 204b to generate third information/signal, and then transmit a wireless signal including the third information/signal through the transceiver 206b.
  • the processor 202b may receive the radio signal including the fourth information/signal through the transceiver 206b, and then store information obtained from signal processing of the fourth information/signal in the memory 204b.
  • the memory 204b may be connected to the processor 202b and may store various information related to the operation of the processor 202b.
  • the memory 204b may provide instructions for performing some or all of the processes controlled by the processor 202b, or for performing the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flowcharts disclosed herein. may store software code including
  • the processor 202b and the memory 204b may be part of a communication modem/circuit/chip designed to implement a wireless communication technology (eg, LTE, NR).
  • a wireless communication technology eg, LTE, NR
  • the transceiver 206b may be coupled to the processor 202b and may transmit and/or receive wireless signals via one or more antennas 208b.
  • Transceiver 206b may include a transmitter and/or receiver.
  • Transceiver 206b may be used interchangeably with an RF unit.
  • a wireless device may refer to a communication modem/circuit/chip.
  • one or more protocol layers may be implemented by one or more processors 202a, 202b.
  • one or more processors 202a, 202b may include one or more layers (eg, PHY (physical), MAC (media access control), RLC (radio link control), PDCP (packet data convergence protocol), RRC (radio resource) control) and a functional layer such as service data adaptation protocol (SDAP)).
  • layers eg, PHY (physical), MAC (media access control), RLC (radio link control), PDCP (packet data convergence protocol), RRC (radio resource) control
  • SDAP service data adaptation protocol
  • the one or more processors 202a, 202b may be configured to process one or more protocol data units (PDUs) and/or one or more service data units (SDUs) according to the descriptions, functions, procedures, proposals, methods, and/or operational flowcharts disclosed herein. can create The one or more processors 202a, 202b may generate messages, control information, data, or information according to the description, function, procedure, proposal, method, and/or flow charts disclosed herein. The one or more processors 202a, 202b generate a signal (eg, a baseband signal) including a PDU, SDU, message, control information, data or information according to the functions, procedures, proposals and/or methods disclosed herein.
  • a signal eg, a baseband signal
  • processors 202a, 202b may receive signals (eg, baseband signals) from one or more transceivers 206a, 206b, and the descriptions, functions, procedures, proposals, methods, and/or flowcharts of operation disclosed herein.
  • PDUs, SDUs, messages, control information, data, or information may be acquired according to the fields.
  • One or more processors 202a, 202b may be referred to as a controller, microcontroller, microprocessor, or microcomputer.
  • One or more processors 202a, 202b may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • firmware or software may be implemented using firmware or software, and the firmware or software may be implemented to include modules, procedures, functions, and the like.
  • the descriptions, functions, procedures, proposals, methods, and/or flow charts disclosed in this document provide that firmware or software configured to perform is included in one or more processors 202a, 202b, or stored in one or more memories 204a, 204b. It may be driven by the above processors 202a and 202b.
  • the descriptions, functions, procedures, proposals, methods, and/or flowcharts of operations disclosed herein may be implemented using firmware or software in the form of code, instructions, and/or a set of instructions.
  • One or more memories 204a, 204b may be coupled to one or more processors 202a, 202b and may store various types of data, signals, messages, information, programs, codes, instructions, and/or instructions.
  • One or more memories 204a, 204b may include read only memory (ROM), random access memory (RAM), erasable programmable read only memory (EPROM), flash memory, hard drives, registers, cache memory, computer readable storage media and/or It may be composed of a combination of these.
  • One or more memories 204a, 204b may be located inside and/or external to one or more processors 202a, 202b. Additionally, one or more memories 204a, 204b may be coupled to one or more processors 202a, 202b through various technologies, such as wired or wireless connections.
  • the one or more transceivers 206a, 206b may transmit user data, control information, radio signals/channels, etc. referred to in the methods and/or operational flowcharts of this document to one or more other devices.
  • the one or more transceivers 206a, 206b may receive user data, control information, radio signals/channels, etc. referred to in the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods and/or flow charts, etc. disclosed herein, from one or more other devices. there is.
  • one or more transceivers 206a , 206b may be coupled to one or more processors 202a , 202b and may transmit and receive wireless signals.
  • one or more processors 202a, 202b may control one or more transceivers 206a, 206b to transmit user data, control information, or wireless signals to one or more other devices. Additionally, one or more processors 202a, 202b may control one or more transceivers 206a, 206b to receive user data, control information, or wireless signals from one or more other devices. Further, one or more transceivers 206a, 206b may be coupled with one or more antennas 208a, 208b, and the one or more transceivers 206a, 206b may be connected via one or more antennas 208a, 208b. , may be set to transmit and receive user data, control information, radio signals/channels, etc.
  • one or more antennas may be a plurality of physical antennas or a plurality of logical antennas (eg, antenna ports).
  • the one or more transceivers 206a, 206b converts the received radio signal/channel, etc. from the RF band signal to process the received user data, control information, radio signal/channel, etc. using the one or more processors 202a, 202b. It can be converted into a baseband signal.
  • One or more transceivers 206a, 206b may convert user data, control information, radio signals/channels, etc. processed using one or more processors 202a, 202b from baseband signals to RF band signals.
  • one or more transceivers 206a, 206b may include (analog) oscillators and/or filters.
  • FIG. 3 illustrates another example of a wireless device applied to the present disclosure.
  • a wireless device 300 corresponds to the wireless devices 200a and 200b of FIG. 2 , and includes various elements, components, units/units, and/or modules. ) can be composed of
  • the wireless device 300 may include a communication unit 310 , a control unit 320 , a memory unit 330 , and an additional element 340 .
  • the communication unit may include communication circuitry 312 and transceiver(s) 314 .
  • communication circuitry 312 may include one or more processors 202a, 202b and/or one or more memories 204a, 204b of FIG. 2 .
  • the transceiver(s) 314 may include one or more transceivers 206a , 206b and/or one or more antennas 208a , 208b of FIG. 2 .
  • the control unit 320 is electrically connected to the communication unit 310 , the memory unit 330 , and the additional element 340 and controls general operations of the wireless device.
  • the controller 320 may control the electrical/mechanical operation of the wireless device based on the program/code/command/information stored in the memory unit 330 .
  • control unit 320 transmits the information stored in the memory unit 330 to the outside (eg, another communication device) through the communication unit 310 through a wireless/wired interface, or externally (eg, through the communication unit 310) Information received through a wireless/wired interface from another communication device) may be stored in the memory unit 330 .
  • the additional element 340 may be configured in various ways according to the type of the wireless device.
  • the additional element 340 may include at least one of a power unit/battery, an input/output unit, a driving unit, and a computing unit.
  • the wireless device 300 may include a robot ( FIGS. 1 and 100a ), a vehicle ( FIGS. 1 , 100b-1 , 100b-2 ), an XR device ( FIGS. 1 and 100c ), and a mobile device ( FIGS. 1 and 100d ). ), home appliances (FIG. 1, 100e), IoT device (FIG.
  • the wireless device may be mobile or used in a fixed location depending on the use-example/service.
  • various elements, components, units/units, and/or modules in the wireless device 300 may be all interconnected through a wired interface, or at least some may be wirelessly connected through the communication unit 310 .
  • the control unit 320 and the communication unit 310 are connected by wire, and the control unit 320 and the first unit (eg, 130 , 140 ) are connected wirelessly through the communication unit 310 .
  • each element, component, unit/unit, and/or module within the wireless device 300 may further include one or more elements.
  • the controller 320 may include one or more processor sets.
  • control unit 320 may be configured as a set of a communication control processor, an application processor, an electronic control unit (ECU), a graphic processing processor, a memory control processor, and the like.
  • memory unit 330 may include RAM, dynamic RAM (DRAM), ROM, flash memory, volatile memory, non-volatile memory, and/or a combination thereof. can be configured.
  • FIG 4 shows an example of a portable device applied to the present disclosure.
  • the portable device may include a smart phone, a smart pad, a wearable device (eg, a smart watch, smart glasses), and a portable computer (eg, a laptop computer).
  • the mobile device may be referred to as a mobile station (MS), a user terminal (UT), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS), an advanced mobile station (AMS), or a wireless terminal (WT).
  • MS mobile station
  • UT user terminal
  • MSS mobile subscriber station
  • SS subscriber station
  • AMS advanced mobile station
  • WT wireless terminal
  • the mobile device 400 includes an antenna unit 408 , a communication unit 410 , a control unit 420 , a memory unit 430 , a power supply unit 440a , an interface unit 440b , and an input/output unit 440c .
  • the antenna unit 408 may be configured as a part of the communication unit 410 .
  • Blocks 410 to 430/440a to 440c respectively correspond to blocks 310 to 330/340 of FIG. 3 .
  • the communication unit 410 may transmit and receive signals (eg, data, control signals, etc.) with other wireless devices and base stations.
  • the controller 420 may control components of the portable device 400 to perform various operations.
  • the controller 420 may include an application processor (AP).
  • the memory unit 430 may store data/parameters/programs/codes/commands necessary for driving the portable device 400 . Also, the memory unit 430 may store input/output data/information.
  • the power supply unit 440a supplies power to the portable device 400 and may include a wired/wireless charging circuit, a battery, and the like.
  • the interface unit 440b may support a connection between the portable device 400 and other external devices.
  • the interface unit 440b may include various ports (eg, an audio input/output port and a video input/output port) for connection with an external device.
  • the input/output unit 440c may receive or output image information/signal, audio information/signal, data, and/or information input from a user.
  • the input/output unit 440c may include a camera, a microphone, a user input unit, a display unit 440d, a speaker, and/or a haptic module.
  • the input/output unit 440c obtains information/signals (eg, touch, text, voice, image, video) input from the user, and the obtained information/signals are stored in the memory unit 430 . can be saved.
  • the communication unit 410 may convert the information/signal stored in the memory into a wireless signal, and transmit the converted wireless signal directly to another wireless device or to a base station. Also, after receiving a radio signal from another radio device or base station, the communication unit 410 may restore the received radio signal to original information/signal.
  • the restored information/signal may be stored in the memory unit 430 and output in various forms (eg, text, voice, image, video, haptic) through the input/output unit 440c.
  • FIG 5 shows an example of a vehicle or autonomous driving vehicle applied to the present disclosure.
  • the vehicle or autonomous driving vehicle may be implemented as a mobile robot, a vehicle, a train, an aerial vehicle (AV), a ship, and the like, but is not limited to the shape of the vehicle.
  • AV aerial vehicle
  • the vehicle or autonomous driving vehicle 500 includes an antenna unit 508 , a communication unit 510 , a control unit 520 , a driving unit 540a , a power supply unit 540b , a sensor unit 540c and autonomous driving.
  • a unit 540d may be included.
  • the antenna unit 550 may be configured as a part of the communication unit 510 .
  • Blocks 510/530/540a to 540d respectively correspond to blocks 410/430/440 of FIG. 4 .
  • the communication unit 510 may transmit/receive signals (eg, data, control signals, etc.) to and from external devices such as other vehicles, base stations (eg, base stations, roadside units, etc.), and servers.
  • the controller 520 may control elements of the vehicle or the autonomous driving vehicle 500 to perform various operations.
  • the controller 520 may include an electronic control unit (ECU).
  • ECU electronice control unit
  • AI devices include TVs, projectors, smartphones, PCs, laptops, digital broadcasting terminals, tablet PCs, wearable devices, set-top boxes (STBs), radios, washing machines, refrigerators, digital signage, robots, vehicles, etc. It may be implemented as a device or a mobile device.
  • the AI device 600 includes a communication unit 610 , a control unit 620 , a memory unit 630 , input/output units 640a/640b , a learning processor unit 640c and a sensor unit 640d.
  • a communication unit 610 may include Blocks 610 to 630/640a to 640d may correspond to blocks 310 to 330/340 of FIG. 3 , respectively.
  • the communication unit 610 uses wired and wireless communication technology to communicate with external devices such as other AI devices (eg, FIGS. 1, 100x, 120, 140) or an AI server ( FIGS. 1 and 140 ) and wired and wireless signals (eg, sensor information, user input, learning model, control signal, etc.). To this end, the communication unit 610 may transmit information in the memory unit 630 to an external device or transmit a signal received from the external device to the memory unit 630 .
  • AI devices eg, FIGS. 1, 100x, 120, 140
  • an AI server FIGS. 1 and 140
  • wired and wireless signals eg, sensor information, user input, learning model, control signal, etc.
  • the controller 620 may determine at least one executable operation of the AI device 600 based on information determined or generated using a data analysis algorithm or a machine learning algorithm. Then, the controller 620 may control the components of the AI device 600 to perform the determined operation. For example, the control unit 620 may request, search, receive, or utilize the data of the learning processor unit 640c or the memory unit 630, and is determined to be a predicted operation or desirable among at least one executable operation. Components of the AI device 600 may be controlled to execute the operation. In addition, the control unit 620 collects history information including user feedback on the operation contents or operation of the AI device 600 and stores it in the memory unit 630 or the learning processor unit 640c, or the AI server ( 1 and 140), and the like may be transmitted to an external device. The collected historical information may be used to update the learning model.
  • the memory unit 630 may store data supporting various functions of the AI device 600 .
  • the memory unit 630 may store data obtained from the input unit 640a , data obtained from the communication unit 610 , output data of the learning processor unit 640c , and data obtained from the sensing unit 640 .
  • the memory unit 630 may store control information and/or software codes necessary for the operation/execution of the control unit 620 .
  • the input unit 640a may acquire various types of data from the outside of the AI device 600 .
  • the input unit 620 may obtain training data for model learning, input data to which the learning model is applied, and the like.
  • the input unit 640a may include a camera, a microphone, and/or a user input unit.
  • the output unit 640b may generate an output related to sight, hearing, or touch.
  • the output unit 640b may include a display unit, a speaker, and/or a haptic module.
  • the sensing unit 640 may obtain at least one of internal information of the AI device 600 , surrounding environment information of the AI device 600 , and user information by using various sensors.
  • the sensing unit 640 may include a proximity sensor, an illuminance sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, a gyro sensor, an inertial sensor, an RGB sensor, an IR sensor, a fingerprint recognition sensor, an ultrasonic sensor, an optical sensor, a microphone, and/or a radar. there is.
  • the learning processor unit 640c may train a model composed of an artificial neural network by using the training data.
  • the learning processor unit 640c may perform AI processing together with the learning processor unit of the AI server ( FIGS. 1 and 140 ).
  • the learning processor unit 640c may process information received from an external device through the communication unit 610 and/or information stored in the memory unit 630 . Also, the output value of the learning processor unit 640c may be transmitted to an external device through the communication unit 610 and/or stored in the memory unit 630 .
  • the transmission signal may be processed by a signal processing circuit.
  • the signal processing circuit 700 may include a scrambler 710 , a modulator 720 , a layer mapper 730 , a precoder 740 , a resource mapper 750 , and a signal generator 760 .
  • the operation/function of FIG. 7 may be performed by the processors 202a and 202b and/or the transceivers 206a and 206b of FIG. 2 .
  • blocks 710 to 760 may be implemented in the processors 202a and 202b and/or the transceivers 206a and 206b of FIG. 2 .
  • blocks 710 to 760 may be implemented in the processors 202a and 202b of FIG. 2 .
  • blocks 710 to 750 may be implemented in the processors 202a and 202b of FIG. 2
  • block 760 may be implemented in the transceivers 206a and 206b of FIG. 2 , and the embodiment is not limited thereto.
  • the codeword may be converted into a wireless signal through the signal processing circuit 700 of FIG. 7 .
  • the codeword is a coded bit sequence of an information block.
  • the information block may include a transport block (eg, a UL-SCH transport block, a DL-SCH transport block).
  • the radio signal may be transmitted through various physical channels (eg, PUSCH, PDSCH).
  • the codeword may be converted into a scrambled bit sequence by the scrambler 710 .
  • a scramble sequence used for scrambling is generated based on an initialization value, and the initialization value may include ID information of a wireless device, and the like.
  • the scrambled bit sequence may be modulated by a modulator 720 into a modulation symbol sequence.
  • the modulation method may include pi/2-binary phase shift keying (pi/2-BPSK), m-phase shift keying (m-PSK), m-quadrature amplitude modulation (m-QAM), and the like.
  • the complex modulation symbol sequence may be mapped to one or more transport layers by a layer mapper 730 .
  • Modulation symbols of each transport layer may be mapped to corresponding antenna port(s) by a precoder 740 (precoding).
  • the output z of the precoder 740 may be obtained by multiplying the output y of the layer mapper 730 by the precoding matrix W of N*M.
  • N is the number of antenna ports
  • M is the number of transport layers.
  • the precoder 740 may perform precoding after performing transform precoding (eg, discrete fourier transform (DFT) transform) on the complex modulation symbols. Also, the precoder 740 may perform precoding without performing transform precoding.
  • transform precoding eg, discrete fourier transform (DFT) transform
  • the resource mapper 750 may map modulation symbols of each antenna port to a time-frequency resource.
  • the time-frequency resource may include a plurality of symbols (eg, a CP-OFDMA symbol, a DFT-s-OFDMA symbol) in the time domain and a plurality of subcarriers in the frequency domain.
  • the signal generator 760 generates a radio signal from the mapped modulation symbols, and the generated radio signal may be transmitted to another device through each antenna.
  • the signal generator 760 may include an inverse fast fourier transform (IFFT) module and a cyclic prefix (CP) inserter, a digital-to-analog converter (DAC), a frequency uplink converter, and the like. .
  • IFFT inverse fast fourier transform
  • CP cyclic prefix
  • DAC digital-to-analog converter
  • the signal processing process for the received signal in the wireless device may be configured in reverse of the signal processing processes 710 to 760 of FIG. 7 .
  • the wireless device eg, 200a or 200b of FIG. 2
  • the received radio signal may be converted into a baseband signal through a signal restorer.
  • the signal restorer may include a frequency downlink converter, an analog-to-digital converter (ADC), a CP remover, and a fast fourier transform (FFT) module.
  • ADC analog-to-digital converter
  • FFT fast fourier transform
  • the baseband signal may be restored to a codeword through a resource de-mapper process, a postcoding process, a demodulation process, and a descrambling process.
  • the codeword may be restored to the original information block through decoding.
  • the signal processing circuit (not shown) for the received signal may include a signal reconstructor, a resource de-mapper, a post coder, a demodulator, a de-scrambler, and a decoder.
  • 6G (wireless) systems have (i) very high data rates per device, (ii) very large number of connected devices, (iii) global connectivity, (iv) very low latency, (v) battery- It aims to reduce energy consumption of battery-free IoT devices, (vi) ultra-reliable connections, and (vii) connected intelligence with machine learning capabilities.
  • the vision of the 6G system may have four aspects such as "intelligent connectivity”, “deep connectivity”, “holographic connectivity”, and “ubiquitous connectivity”, and the 6G system may satisfy the requirements shown in Table 1 below. That is, Table 1 is a table showing the requirements of the 6G system.
  • the 6G system includes enhanced mobile broadband (eMBB), ultra-reliable low latency communications (URLLC), massive machine type communications (mmTC), AI integrated communication, and tactile Internet (tactile internet), high throughput (high throughput), high network capacity (high network capacity), high energy efficiency (high energy efficiency), low backhaul and access network congestion (low backhaul and access network congestion) and improved data security ( It may have key factors such as enhanced data security.
  • eMBB enhanced mobile broadband
  • URLLC ultra-reliable low latency communications
  • mmTC massive machine type communications
  • AI integrated communication e.g., eMBB
  • tactile Internet e internet
  • high throughput high network capacity
  • high energy efficiency high energy efficiency
  • low backhaul and access network congestion low backhaul and access network congestion
  • improved data security It may have key factors such as enhanced data security.
  • FIG 8 shows an example of a communication structure that can be provided in a 6G system applicable to the present disclosure.
  • the 6G system is expected to have 50 times higher simultaneous wireless communication connectivity than the 5G wireless communication system.
  • URLLC a key feature of 5G, is expected to become an even more important technology by providing an end-to-end delay of less than 1 ms in 6G communication.
  • the 6G system will have much better volumetric spectral efficiency, unlike the frequently used area spectral efficiency.
  • 6G systems can provide very long battery life and advanced battery technology for energy harvesting, so mobile devices in 6G systems may not need to be charged separately.
  • new network characteristics in 6G may be as follows.
  • 6G is expected to be integrated with satellites to provide a global mobile population.
  • the integration of terrestrial, satellite and public networks into one wireless communication system could be very important for 6G.
  • AI may be applied in each step of a communication procedure (or each procedure of signal processing to be described later).
  • the 6G wireless network will deliver power to charge the batteries of devices such as smartphones and sensors. Therefore, wireless information and energy transfer (WIET) will be integrated.
  • WIET wireless information and energy transfer
  • small cell networks The idea of small cell networks was introduced to improve the received signal quality as a result of improved throughput, energy efficiency and spectral efficiency in cellular systems. As a result, small cell networks are essential characteristics for communication systems beyond 5G and Beyond 5G (5GB). Accordingly, the 6G communication system also adopts the characteristics of the small cell network.
  • Ultra-dense heterogeneous networks will be another important characteristic of 6G communication system.
  • a multi-tier network composed of heterogeneous networks improves overall QoS and reduces costs.
  • the backhaul connection is characterized as a high-capacity backhaul network to support high-capacity traffic.
  • High-speed fiber optics and free-space optics (FSO) systems may be possible solutions to this problem.
  • High-precision localization (or location-based service) through communication is one of the functions of the 6G wireless communication system. Therefore, the radar system will be integrated with the 6G network.
  • Softwarization and virtualization are two important features that underlie the design process in 5GB networks to ensure flexibility, reconfigurability and programmability. In addition, billions of devices can be shared in a shared physical infrastructure.
  • Optical wireless communication (OWC) technology is envisaged for 6G communication in addition to RF-based communication for all possible device-to-access networks. These networks connect to network-to-backhaul/fronthaul network connections.
  • OWC technology has already been used since the 4G communication system, but will be used more widely to meet the needs of the 6G communication system.
  • OWC technologies such as light fidelity, visible light communication, optical camera communication, and free space optical (FSO) communication based on a light band are well known technologies. Communication based on optical radio technology can provide very high data rates, low latency and secure communication.
  • Light detection and ranging (LiDAR) can also be used for ultra-high-resolution 3D mapping in 6G communication based on a wide band.
  • FSO The transmitter and receiver characteristics of an FSO system are similar to those of a fiber optic network.
  • data transmission in an FSO system is similar to that of a fiber optic system. Therefore, FSO can be a good technology to provide backhaul connectivity in 6G systems along with fiber optic networks.
  • FSO supports high-capacity backhaul connections for remote and non-remote areas such as sea, space, underwater, and isolated islands.
  • FSO also supports cellular base station connectivity.
  • FIG 9 illustrates a THz wireless communication transceiver applicable to the present disclosure.
  • THz wireless communication may be classified based on a method for generating and receiving THz.
  • the THz generation method can be classified into an optical device or an electronic device-based technology.
  • the method of generating THz using an electronic device is a method using a semiconductor device such as a resonant tunneling diode (RTD), a method using a local oscillator and a multiplier, a compound semiconductor HEMT (high electron mobility transistor) based
  • a monolithic microwave integrated circuit (MMIC) method using an integrated circuit a method using a Si-CMOS-based integrated circuit, and the like.
  • MMIC monolithic microwave integrated circuit
  • a doubler, tripler, or multiplier is applied to increase the frequency, and it passes through the subharmonic mixer and is radiated by the antenna. Since the THz band forms a high frequency, a multiplier is essential.
  • the multiplier is a circuit that has an output frequency that is N times that of the input, matches the desired harmonic frequency, and filters out all other frequencies.
  • beamforming may be implemented by applying an array antenna or the like to the antenna of FIG. 11 .
  • IF denotes an intermediate frequency
  • tripler and multiplier denote a multiplier
  • PA denotes a power amplifier
  • LNA denotes a low noise amplifier.
  • PLL represents a phase-locked loop.
  • FIG. 10 illustrates a THz signal generation method applicable to the present disclosure.
  • FIG. 11 shows a wireless communication transceiver applicable to the present disclosure.
  • the optical device-based THz wireless communication technology refers to a method of generating and modulating a THz signal using an optical device.
  • the optical element-based THz signal generation technology is a technology that generates a high-speed optical signal using a laser and an optical modulator, and converts it into a THz signal using an ultra-high-speed photodetector. In this technology, it is easier to increase the frequency compared to the technology using only electronic devices, it is possible to generate a high-power signal, and it is possible to obtain a flat response characteristic in a wide frequency band. As shown in FIG.
  • an optical coupler refers to a semiconductor device that transmits electrical signals using light waves to provide coupling with electrical insulation between circuits or systems
  • UTC-PD uni-travelling carrier photo- The detector
  • UTC-PD is capable of photodetection above 150GHz.
  • erbium-doped fiber amplifier represents an erbium-doped optical fiber amplifier
  • photo detector represents a semiconductor device capable of converting an optical signal into an electrical signal
  • OSA represents various optical communication functions (eg, .
  • 12 shows a transmitter structure applicable to the present disclosure.
  • 13 also shows a modulator structure applicable to the present disclosure.
  • a phase of a signal may be changed by passing an optical source of a laser through an optical wave guide. At this time, data is loaded by changing electrical characteristics through microwave contact or the like. Accordingly, an optical modulator output is formed as a modulated waveform.
  • the photoelectric modulator (O/E converter) is an optical rectification operation by a nonlinear crystal (nonlinear crystal), photoelectric conversion (O / E conversion) by a photoconductive antenna (O / E conversion), a bunch of electrons in the light beam (bunch of) THz pulses can be generated by, for example, emission from relativistic electrons.
  • a terahertz pulse (THz pulse) generated in the above manner may have a length in units of femtoseconds to picoseconds.
  • An O/E converter performs down conversion by using non-linearity of a device.
  • a number of contiguous GHz bands for fixed or mobile service use for the terahertz system are used. likely to use
  • available bandwidth may be classified based on oxygen attenuation of 10 ⁇ 2 dB/km in a spectrum up to 1 THz. Accordingly, a framework in which the available bandwidth is composed of several band chunks may be considered.
  • the bandwidth (BW) becomes about 20 GHz.
  • Effective down conversion from the infrared band to the THz band depends on how the nonlinearity of the O/E converter is exploited. That is, in order to down-convert to a desired terahertz band (THz band), the O/E converter having the most ideal non-linearity to be transferred to the corresponding terahertz band (THz band). design is required. If an O/E converter that does not fit the target frequency band is used, there is a high possibility that an error may occur with respect to the amplitude and phase of the corresponding pulse.
  • a terahertz transmission/reception system may be implemented using one photoelectric converter in a single carrier system. Although it depends on the channel environment, as many photoelectric converters as the number of carriers may be required in a far-carrier system. In particular, in the case of a multi-carrier system using several broadbands according to the above-described spectrum usage-related scheme, the phenomenon will become conspicuous. In this regard, a frame structure for the multi-carrier system may be considered.
  • the down-frequency-converted signal based on the photoelectric converter may be transmitted in a specific resource region (eg, a specific frame).
  • the frequency domain of the specific resource region may include a plurality of chunks. Each chunk may be composed of at least one component carrier (CC).
  • a signal is carried using a single photon, which is the smallest unit of light, unlike the conventional communication method of communicating by wavelength or amplitude. While the stability of most conventional cryptosystems is guaranteed by the complexity of mathematical algorithms, quantum cryptographic communication is based on stability in the unique properties of quantum, so its stability is guaranteed as long as the physical laws of quantum mechanics are not broken.
  • the most representative quantum key distribution protocol is the BB84 protocol proposed by C. H. Bennett and G. Brassard in 1984.
  • the BB84 protocol carries information on the state of the photon's polarization, phase, etc., and uses the properties of both to make it possible to share a shift key in an absolutely safe theory.
  • [Table 2] below shows an example of the BB84 protocol that generates a secret key by loading information on the polarization state between Alice on the transmitting side and Bob on the receiving side.
  • the overall flow of the BB84 protocol is as follows.
  • Bob measures and stores the polarized signal transmitted by Alice with the selected polarizer.
  • Alice and Bob obtain a secret key by keeping only bits using the same polarizer and removing bits using different polarizers.
  • the QKD (quantum key distribution) transmitter 1410 may be connected to the QKD receiver 1420 through a public channel and a quantum channel to perform communication.
  • the QKD transmitter 1410 may supply the secret key to the encryptor 1430
  • the QKD receiver 1420 may also supply the secret key to the decryptor 1440 .
  • plain text may be input/output to the encryptor 1430, and the encryptor 1430 may transmit data encrypted with a secret symmetric key to the decryptor 1440 (via an existing communication network).
  • plain text may be input/output to the decoder 1440 as well.
  • polarization distortion may occur due to birefringence of the optical fiber.
  • the birefringence refers to a phenomenon in which a polarization component perpendicular to an optical axis of the medium and a polarization component horizontal to the medium undergo different time delays when light passes through a non-isotropic medium. Different time delays due to birefringence cause a phase difference between the two components, and the phase difference between the two components causes a polarization shift.
  • a PnP (plug and play) quantum key distribution method has been proposed to resolve this polarization deviation.
  • the PnP quantum key distribution method has the advantage of automatically compensating for the polarization shift due to birefringence during the transmission process.
  • a general quantum key distribution system follows a one-way method in which, when Alice, the transmitting side, transmits information in a quantum state, Bob, the receiving side, measures the quantum state and generates a secret key.
  • Bob when Bob generates and transmits a reference pulse, Alice receives the reference pulse, loads the bit information into the phase state, and then returns the pulse with the bit information back to Bob It follows the sending, two way method.
  • 15 shows the structure of a PnP (plug and play) quantum key distribution system applicable to the present disclosure. The overall flow of the BB84 protocol implemented through the PnP quantum key distribution system will be described with reference to FIG. 15 .
  • Bob 1510 generates a reference pulse in the following order and transmits it to Alice.
  • Bob 1510 generates a pulse using a laser diode (LD) 1511 .
  • the generated pulse is output to a beam splitter (BS) 1513 through the circulator 1512 .
  • Bob 1510 splits the generated pulse into two pulses a and b using the beam splitter 1513 .
  • pulse a passes through a short path 1514, and the polarization is rotated by 90° by a polarization controller (not shown) included in the short path.
  • Pulse b passes through a long path 1516 and is delayed in time. Since the pulse a and the pulse b have polarizations orthogonal to each other, they are output as a quantum channel through the same port of a polarization beam splitter (PBS) 1516 .
  • PBS polarization beam splitter
  • Alice 1520 transmits the bit information to Bob 1510 by loading the phase of the reference pulse sent by Bob in the following order.
  • the received pulses a and b are divided by the beam splitter 1521 and a portion is incident on an optical sensor (eg, a photo diode, PD 1522 ).
  • Alice 1520 analyzes the timing and intensity of the received pulse using an optical sensor, generates a trigger signal for synchronizing clocks of Alice 1520 and Bob 1510, and variable A variable attenuator (VA) (eg, an intensity modulator (IM) 1523 ) controls the variable attenuator to attenuate the pulse to the level of a single photon.
  • VA variable A variable attenuator
  • IM intensity modulator
  • variable attenuator Based on the synchronized clock, the variable attenuator attenuates the second pulse, pulse b, to the level of a single photon, and a phase modulator (PM) 1524 acts on the attenuated pulse b, whereby 0, ⁇ /2, 0, ⁇ /2, Among ⁇ and 3 ⁇ /2, Alice 1520 applies a phase shift corresponding to the transmission base and bit information selected in the BB84 protocol.
  • Pulse a and pulse b are reflected by a Faraday retator mirror (FM) 1525 , and are transmitted to Bob 1510 through a quantum channel in a state in which the polarization is rotated by 90°.
  • FM Faraday retator mirror
  • Bob 1510 receives the pulses a and b transmitted by Alice 1520 in the following order, and measures the stored bit information. Since the polarizations of pulse a and pulse b have been rotated by 90° by the Faraday rotating mirror 1525 of Alice 1520, they pass through the opposite path in Bob 1510's polarization splitter. For example, pulse a passes through long path 1515 and pulse b passes through short path 1514 . Pulse a undergoes a phase shift of 0 or ⁇ /2 corresponding to the measurement basis selected by Bob 1510 by phase modulator 1517 of long path 1515, and pulse b is of short path polarization modulator (not shown) has the same polarization as pulse a by undergoing a 90° polarization rotation.
  • the pulse a and the pulse b travel along a path of the same length as a result, they meet at the same time at the beam splitter 1513 of the bob 1510 to cause interference.
  • the superimposed pulses are generated by one of a single photon detector (SPD) 1518-1 and a single photon detector 1518-2. is deterministically detected on the side. If the transmission bases do not match, the pulse is detected probabilistically on either the single photon detector 1518 - 1 and the single photon detector 1518 - 2 .
  • the Faraday rotating mirror plays a key role.
  • the Faraday rotating mirror may be configured as shown in FIG. 16 below.
  • 16 shows a structure of a Faraday rotating mirror applicable to the present disclosure.
  • the Faraday rotating mirror includes a Faraday rotator 1610 , a mirror 1620 , and a permanent magnet 1630 .
  • the Faraday rotor 1610 is based on Faraday's law, which states that when light passes through a magnetic field, it receives a force in a certain direction to rotate.
  • the rotation angle of the polarized light by the Faraday rotor 1610 may be calculated as in [Equation 1] below.
  • Equation 1 ⁇ is rotation angle [radian]
  • V Verdet constant [radian/(T m)]
  • B magnetic flux density [T]
  • d light and It means the length [m] of the path where the magnetic field interaction occurs.
  • FIG. 17A and 17B show polarization rotation in a Faraday rotating mirror applicable to the present disclosure.
  • Fig. 17A shows an incident situation
  • Fig. 17B shows a reflected situation.
  • the Faraday rotor used in the Faraday rotating mirror has a rotation angle set at 45°. In the ideal case, a total of 90° of polarization rotation is achieved by 45° each when light is incident on the Faraday rotating mirror and when it is reflected. Therefore, in the path from Bob to Alice, the polarization component perpendicular to the optical axis and the polarization component horizontal to the optical axis are reversed in the path from Alice to Bob.
  • the present disclosure is to compensate for distortion of polarization due to birefringence using a Faraday rotating mirror in a communication system supporting quantum key distribution. Specifically, the present disclosure relates to a technique for correcting polarization distortion by the Faraday rotating mirror in using the Faraday rotating mirror.
  • the Faraday rotating mirror is widely known as a method for compensating for polarization distortion due to birefringence.
  • a commercially available Faraday rotating mirror may not accurately guarantee a rotation angle of 45° due to process errors and variations according to temperature and wavelength.
  • Table 3 the data sheet provided by General Photonics as shown in Table 3 below, a commercially available Faraday rotating mirror has a maximum process error of ⁇ 1° at room temperature (eg 23°C), and varies depending on temperature and wavelength. Under the influence of the changing Verdet constant, it shows variations of ⁇ 0.12°/°C and ⁇ 0.12°/nm depending on temperature and wavelength, respectively.
  • the incompleteness of the aforementioned Faraday rotating mirror may increase the qbit error rate (QBER) by attenuating the compensation effect for birefringence.
  • the incompleteness of the Faraday rotating mirror may cause a security hole while distorting the state space of the BB84 protocol transmitted by Alice.
  • the state space of the BB84 state transmitted by Alice is expressed as [Equation 2] below.
  • the state space of the BB84 state transmitted by Alice is a two-dimensional space with two temporal modes
  • the state transmitted by Alice can be expressed as [Equation 3] below.
  • Equation 3 shows that information encoded by Alice appears not only in the temporal mode (eg, a and b) but also in the polarization mode (eg, H and V). To more clearly confirm the dimension of the state space in [Equation 3] If some terms are substituted, [Equation 4] is given below.
  • the Hilbert space of information transmitted by Alice can be understood as a three-dimensional space rather than a two-dimensional space. If four pieces of information that can be transmitted from Alice are diagrammed in a three-dimensional space, the four pieces of information can be expressed as shown in FIG. 18 .
  • 18 shows an example of four states transmittable in Alice according to a PnP quantum key distribution scheme applicable to the present disclosure. Referring to FIG. 18 , four states
  • Eve can distinguish the four states by finding a POVM (positive operator valued measure) operator that minimizes the qubit error rate between Alice and Bob for the four states expressed in [Equation 4].
  • a PFM attack passive Faraday rotator mirror attack
  • a PFM attack that applies an intercept-resend attack based on the information on the state of being transmitted becomes possible.
  • the POVM is one of the measurement basis design methods for discriminating between non-orthogonal states. If you want to classify n states, POVM uses n operators corresponding to each state, M 0 , M 1 , ... , M n-1 , and M vac , which is an operator corresponding to a case where it is not possible to distinguish which of the n states is. Therefore, the POVM for the PFM attack may be expressed as ⁇ M vac ,M k
  • k) is the probability that Bob obtains the state information of index j when Alice transmits the state information of index k
  • B is the index of the state information obtained by Bob
  • E is Eve
  • A is the index of the state information transmitted by Alice
  • M i is the operator corresponding to the i-th state
  • ⁇ k is the product of ket and bra of the state information of index k do.
  • Equation 6 is the success probability of Eve, P(j
  • FIG. 19 shows the success probability of EVE according to the rotation angle error in the Faraday rotating mirror applicable to the present disclosure.
  • Eve's POVM is set to , where E k is is the eigenvector for the smallest of the non-zero eigenvalues of Is is the maximum real number that allows to be a positive semi-definite matrix.
  • a graph like FIG. 19 is The probability of success is changed from -1° to +1°, which is the process error range of a commercially available Faraday rotating mirror. can be determined by observing Referring to Figure 19, As the absolute value of increases, the probability that EVE will succeed in the PFM attack increases. The absolute value of can be increased to a range greater than 1° given by the process error. Accordingly, the risk of wiretapping may be more serious than that shown in the graph of FIG. 19 .
  • the present disclosure proposes a technique for correcting distortion due to incompleteness of a Faraday rotating mirror.
  • the present disclosure relates to a PnP measurement device independent (MDI) QKD technique based on bell state measurement (BSM), and while processing a pulse train for encryption key generation, at the same time, the rotation of the Faraday rotating mirror instantaneously
  • MDI PnP measurement device independent
  • BSM bell state measurement
  • Alice and Bob operate as a transmitter to encode and transmit quantum state information
  • Charlie a third node, receives the quantum transmitted from Alice and Bob, and performs BSM. do.
  • a pulse train with vertical polarization and a pulse with horizontal polarization as a pulse train for encryption key generation
  • a structure in which pulses are transmitted alternately is used, in the system according to various embodiments, since a pulse train for generating an encryption key can consist only of pulses having one polarization state, an error is detected using the pulse train itself for generating an encryption key and instantaneous correction to correct may be performed.
  • FIG. 20 illustrates a system supporting quantum key distribution according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 20 exemplifies the configuration of devices included in the PnP MDI QKD system proposed in the present disclosure.
  • a system according to various embodiments may be operated based on a time-bin phase encoding scheme.
  • the receiver includes a light source and an SPD, and the transmitter includes a component for encoding bit information.
  • Alice 2020 and Bob 2010 both operate as transmitters and may have the same device configuration.
  • Alice 2020 includes an encoding unit 2022 , a correction unit 2024 , and a variable Faraday rotator mirror (VFM) 2026 .
  • VFM variable Faraday rotator mirror
  • Alice 2020 may further include a control circuit for controlling the operation of the VFM 2026 .
  • the control circuit may adjust the rotation angle of the VFM 2026 based on information determined by the operation of the correction unit 2024 .
  • Charlie 2030 acts as a receiver, and time bin generator 2032 , Alice 2020 and/or generates a time-bin and transmits it to Alice 2020 and/or Bob 2010 .
  • a BSM unit 2034 that receives quantum information from Bob 2010 and performs BSM.
  • FIGS. 21 and 22 Detailed configurations of Alice 2020 and Charlie 2030 are shown in FIGS. 21 and 22 below.
  • the device is an encoding unit 2022 including a beam splitter (BS) 2121 , a photodiode (PD) 2122 , an intensity modulator (IM) 2123 , and a phase modulator (PM) 2124 ).
  • BS beam splitter
  • PD photodiode
  • IM intensity modulator
  • PM phase modulator
  • the device is a laser diode (LD) 2221, BS 2222, IM (2223-1), IM (2223-2), HWP (half wave plate) 2224, PBS (polarizing beam) splitter) (2225), BS (2226), DL (2227), FM (Faraday rotator mirror) (2228-1), and a time bin generator 2032 including FM (2228-2), PBS (2241) , PBS 2242, HWP 2243, PBS 2244, BS 2245, SPD (single phton detector) 2246-1, includes a BSM unit 2034 including SPD 2246-2. .
  • Charlie 2030 transmits to Alice 2020 and Bob 2010, respectively, a pulse comprising two time bins, including a signal bin and a reference bin.
  • the LD 2221 of the time bin generator 2032 generates a pulse of a constant polarization (eg, vertical polarization) state.
  • the generated pulse is split into two pulses at BS 2222 .
  • One of the two pulses passes through the upper path including the IM 2223-1, and the other passes through the lower path including the IM 2223-2 and HWP 2224.
  • the pulse passing through the lower path is rotated by 90° polarization by the HWP 2224 to have a horizontal polarization state.
  • PBS 2225 reflects vertical polarized pulses and transmits horizontally polarized pulses. Accordingly, both pulses incident on the upper and lower paths are transmitted to a Michelson interferometer (eg, BS 2226, FM 2129-1, FM 2129-2).
  • a Michelson interferometer eg, BS 2226, FM 2129-1, FM 2129-2.
  • the Michelson interferometer branches each of the vertical polarization pulse and the horizontal polarization pulse into two bins, giving a time delay through the DL 2227 for one of the two bins into two time bins for each polarization state.
  • the fast time bin is referred to as a 'reference bin'
  • the slow time bin is referred to as a 'signal bin'. Accordingly, four bins are generated: a reference bin of vertical polarization, a signal bin of vertical polarization, a reference bin of horizontal polarization, and a signal bin of horizontal polarization.
  • the two time bins of horizontal polarization are transmitted to Alice 2020 after passing through both PBSs 2241 and 2242 .
  • the two time bins of vertical polarization are reflected by PBS 2241 , converted to horizontal polarization by HWP 2243 , transmitted through PBS 2244 , and then delivered to Bob ( 2010 ).
  • Alice 2020 and Bob (2010) each perform error correction. Since Alice 2020 and Bob 2010 operate identically, the present disclosure describes the operation of Alice 2020.
  • Alice 2020 may branch at least a portion of the received pulse to the correction unit 2024 once each before and after reflection of the VFM 2026, and may perform error correction of the VFM 2026 through the branched component.
  • a component branched to the compensator 2024 before the VFM 2026 is incident is a 'first component'
  • a component branched to the compensator 2024 after reflection of the VFM 2026 is a 'second component'.
  • the first component is used as a reference for the phase of the original signal, and the second component reflects information about the rotation angle error in the process of being reflected back to the VFM 2026.
  • the magnitude of the error component (hereinafter, 'third component') that has passed through the polarizer 2145 among the second components is measured by the PD 2148 - 1 .
  • the IM 2143 included in the movement path of the first component adjusts the size of the first component so that the size of the first component is the same as that of the third component.
  • the scaled first component is referred to as a 'fourth component'.
  • the third component and the fourth component are simultaneously incident on the BS 2147, causing interference. Accordingly, a first interference component and a second interference component are formed.
  • Each of the first interference component and the second interference component is incident on a balanced photo detector (BPD) composed of PDs 2148-2 and 2148-3, and the BPD receives error information (eg, error of the VFM 2026). size and sign) can be measured.
  • BPD balanced photo detector
  • a correction current is generated based on the measured error information.
  • the rotation angle error may be corrected by the induced magnetic field.
  • the VFM 2026 includes a permanent magnet, a solenoid, and a mirror, and the correction current regulates the current flowing through the solenoid.
  • the total magnetic field of the VFM 2026 is formed. Since the rotation angle of the pulse reflected by the VFM 2026 is determined according to the value of the total magnetic field, the rotation angle of the VFM 2026 may be adjusted by changing the correction current.
  • Alice 2020 randomly selects one of Z basis (eg, time-bin encoding) and X basis (eg, phase encoding) for a component returned to the encoding unit 2022 after VFM 2026 reflection among the received pulses. , encodes bit information based on the selected basis, and transmits it to Charlie 2030 .
  • Z basis e.g, time-bin encoding
  • X basis e.g, phase encoding
  • Z-based encoding is performed by IM 2123, which can encode 0 or 1 by blocking one of the two temporal bins.
  • IM 2123 which can encode 0 or 1 by blocking one of the two temporal bins.
  • the encoding states of Alice 2020 and Bob 2010 may be as shown in Table 4 below.
  • X basis encoding is performed by the PM 2124, and by applying the relative phase difference of the two time bins as 0 or ⁇ , 0 or 1 can be encoded.
  • the encoding states of Alice 2020 and Bob 2010 may be as shown in Table 5 below.
  • the pulse is adjusted using the IM 2123 after phase encoding for the X basis. Therefore, even in the case of X-based encoding, a pulse is expressed in a superimposed form in which only one of the two temporal bins is probabilistically present. Such random temporal bin selection may not act as information on the BSM result for X-based encoding.
  • Charlie 2030 performs BSM on the pulses transmitted by Alice 2020 and Bob 2010, and shares the BSM result through a public channel.
  • the BSM performed by Charlie 2030 may be understood as a partial BSM process for discriminating two bell states as shown in Equation 7 below.
  • a successful partial BSM result corresponds to the case where detection is made in one SPD (2246-0 or 2946-1) in both time bins, where
  • ⁇ ⁇ > in the encoding method using the Z basis corresponds to the case where Alice (2020) and Bob (2010) block different time bins. This means that Alice (2020) and Bob (2010) transmit different bit information among 0 and 1 in both the case where
  • Equation 10 the combination of quantum states transmitted by Alice (2020) and Bob (2010) can be expressed in the form of a tensor product as shown in Equation 10 below.
  • ⁇ ⁇ > is constituted by the second and third terms of [Equation 10].
  • ⁇ a and ⁇ b encoded by Alice (2020) and Bob (2010) one of two results of
  • the quantum state combination is , which is consistent with the
  • the quantum state combination is , which is consistent with the
  • a term commonly multiplied by each term is omitted.
  • Alice (2020) and Bob (2010) share a selected basis through a public channel.
  • Alice (2020) and Bob (2010) can obtain the final encryption key by performing a post-processing process.
  • 23 illustrates an example of a procedure for generating a secret key using a Faraday rotating mirror in a communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • 23 illustrates an operation method of a device (eg, a terminal, a base station, a core entity, etc.) operating as Alice or Bob.
  • a device eg, a terminal, a base station, a core entity, etc.
  • the device receives a pulse for generating a secret key.
  • the pulse contains at least one photon and is received via a quantum channel.
  • a pulse may be received from another device operating as a charlie of a PnP quantum key distribution technique, and may correspond to one of two time bins comprising a reference bin and a signal bin.
  • step S2303 the device encodes bit information into the pulse reflected by the Faraday rotating mirror, and transmits the encoded pulse. That is, the device reflects the pulse received in step S2301 to the Faraday rotating mirror, and then encodes bit information in the reflected pulse. For example, the device may select one of a plurality of candidate bases (eg, a time-bin encoding basis, a phase encoding basis), and encode bit information based on the selected basis. Then, the device transmits the bit information encoded pulse through the quantum channel.
  • a plurality of candidate bases eg, a time-bin encoding basis, a phase encoding basis
  • step S2305 the device measures the rotation angle error of the Faraday rotation mirror using the components branched from the received pulse.
  • the components used to measure the rotation angle error diverge multiple times before the pulse is received, reflected by a Faraday rotating mirror, and then transmitted.
  • At least one of the components includes rotation angle error information of the Faraday rotating mirror.
  • one of the components may be obtained from the pulse before being reflected by the Faraday rotating mirror and the other from the pulse after being reflected by the Faraday rotating mirror.
  • the device controls the Faraday rotating mirror based on the rotation angle error. For example, the device adjusts the rotation angle of the Faraday rotating mirror based on the rotation angle error.
  • the presence of a rotation angle error means that the rotation angle of the Faraday rotating mirror is not 90°. Accordingly, the device may generate a correction value for the rotation angle and apply a control signal corresponding to the correction value to the Faraday rotation mirror to provide a rotation angle of 90° within an tolerance range.
  • the device may control the Faraday rotating mirror based on the rotation angle error, then encode bit information into the pulse, and transmit the bit information encoded pulse through the quantum channel.
  • the device may transmit a pulse containing bit information over the quantum channel.
  • the pulse carrying the bit information may be the same as the pulse used to measure the rotation angle error. That is, according to various embodiments, the rotation angle error may be estimated and corrected using a pulse exchanged for quantum key distribution, rather than a signal for measuring a separate rotation angle error.
  • 24 illustrates an example of a procedure for correcting a rotation angle error of a Faraday rotating mirror in a communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • 24 illustrates an operating method of a device (eg, a terminal, a base station, a core entity, etc.) including a Faraday rotating mirror.
  • a device eg, a terminal, a base station, a core entity, etc.
  • the device acquires a first component from the pulse before being reflected by the Faraday rotating mirror. For example, before a pulse received from another device is input to a Faraday rotating mirror, the device may use a beam splitter to split the pulse.
  • the received pulse includes a pulse sent from another device to generate a secret key.
  • step S2403 the device acquires the second component from the pulse after being reflected by the Faraday rotating mirror.
  • the second component may be obtained by branching from the pulse used to branch the first component.
  • the second component is obtained by branching after the pulse is reflected by the Faraday rotating mirror.
  • the rotation angle of the second component may reflect the rotation angle error of the Faraday rotation mirror.
  • the device determines a rotation angle error based on the first component and the second component.
  • the device may polarization-filter the second component to extract a third component that is an error component from the second component.
  • the error component means a component having the same polarization as the first component. That is, through polarization filtering, the device extracts from the second component the same polarization component as the first component.
  • the device time delays the first component based on the time difference between the acquisition of the first component and the acquisition of the second component.
  • the device may then measure the size of the third component and create the fourth component by adjusting the size of the first component to the measured size.
  • the apparatus may generate the first interference component and the second interference component by causing the interference between the third component and the fourth component, and estimate the rotation angle error using the first interference component and the second interference component.
  • step S2407 the device applies a correction signal corresponding to the rotation angle error.
  • the device may generate a control signal for correcting the rotation angle of the Faraday rotation mirror by the rotation angle error, and apply the control signal to the Faraday rotation mirror. Accordingly, from the next pulse on, the Faraday rotating mirror will provide a corrected rotation angle.
  • the rotation angle error of the Faraday rotating mirror may be corrected.
  • the procedure for correcting the above-described rotation angle error may be performed at various times, such as the initial generation of the secret key and the renewal of the secret key.
  • the above-described correction procedure may be performed using a pulse received to generate a new secret key.
  • the above-described correction procedure may be performed multiple times within one secret key generating process. In this case, how frequently the rotation angle error is measured and corrected may be adaptively adjusted based on at least one of the characteristics of the Faraday rotating mirror, the state of the device, and the communication environment.
  • devices may generate a secret key by performing a quantum key distribution procedure.
  • the device operating as Alice or Bob may correct the rotation angle error of the Faraday rotation mirror.
  • a quantum key distribution procedure including a correction operation for rotation angle error can be applied to communication between various devices. For example, in communication between a base station and a terminal, a procedure for correcting a rotation angle error of a Faraday rotation mirror according to the above-described various embodiments may be performed.
  • FIG. 25 An example of operations of a base station and a terminal to which a correction procedure for a rotation angle error according to various embodiments is applied is shown in FIG. 25 below.
  • 25 illustrates an example of a procedure for correcting a rotation angle error of a Faraday rotating mirror in a communication system according to an embodiment of the present disclosure. 25 illustrates signal exchange between the terminal 2510 and the base station 2520.
  • the terminal 2510 transmits a random access (RA) preamble to the base station 2520 .
  • the RA preamble is transmitted through the RACH configured by the base station 2520 , and information about the RACH (eg, a resource location, etc.) may be obtained from system information broadcast by the base station 2520 .
  • step S2503 the base station 2520 transmits a random access response (RAR) message to the terminal 2510 . That is, the terminal 2510 may receive the RAR from the base station 2520 as a response to the RA preamble.
  • RAR random access response
  • step S2505 the terminal 2510 and the base station 2520 perform an RRC connection procedure. To this end, at least one message related to RRC connection establishment between the terminal 2510 and the base station 2520 may be transmitted and received. Through this, the connection of the RRC layer between the terminal 2510 and the base station 2520 may be established.
  • the terminal 2510 and the base station 2520 generate and share a secret key.
  • the terminal 2510 and the base station 2520 may generate a secret key based on the PnP MDI QKD technique.
  • the terminal 2510 and the base station 2520 may operate as Alice and Bob, and a third device operating as Charlie may further exist.
  • the base station 2520 or another base station may perform the role of Charlie.
  • at least one of the terminal 2510 and the base station 2520 may estimate the rotation angle error of the Faraday rotation mirror and compensate for the rotation angle error.
  • at least one of the terminal 2510 and the base station 2520 may perform the procedure illustrated in FIG. 23 or FIG. 24 .
  • step S2509 the terminal 2510 and the base station 2520 perform communication based on the secret key.
  • the secret key created in step S2507 may be used in various ways.
  • the secret key may be used as at least one of an encryption key for data, a seed value used to process data or a signal, and a value used to determine a seed value.
  • examples of the above-described proposed method may also be included as one of the implementation methods of the present disclosure, it is clear that they may be regarded as a kind of proposed method.
  • the above-described proposed methods may be implemented independently, or may be implemented in the form of a combination (or merge) of some of the proposed methods.
  • Rules may be defined so that the base station informs the terminal of whether the proposed methods are applied or not (or information on the rules of the proposed methods) through a predefined signal (eg, a physical layer signal or a higher layer signal) to the terminal. .
  • Embodiments of the present disclosure may be applied to various wireless access systems.
  • various radio access systems there is a 3rd Generation Partnership Project (3GPP) or a 3GPP2 system.
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • 3GPP2 3rd Generation Partnership Project2
  • Embodiments of the present disclosure may be applied not only to the various radio access systems, but also to all technical fields to which the various radio access systems are applied. Furthermore, the proposed method can be applied to mmWave and THz communication systems using very high frequency bands.
  • embodiments of the present disclosure may be applied to various applications such as free-running vehicles and drones.

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Abstract

본 개시는 무선 통신 시스템에서 단말 및 기지국의 동작 방법 및 이를 지원하는 장치를 개시한다. 본 개시의 일 예로서, 통신 시스템에서 제1 장치에 의해 수행되는 방법은, 제2 장치에게 RA(random access) 프리앰블을 송신하는 단계, 상기 RA 프리앰블에 대한 응답으로서 상기 제2 장치로부터 RAR(random access response) 메시지를 수신하는 단계, 상기 제2 장치와 RRC(radio resource control) 연결 절차를 수행하는 단계, 상기 제2 장치와의 통신을 위한 비밀 키를 생성하는 단계, 및 상기 비밀 키를 이용하여 상기 제2 장치와의 무선 채널을 통한 통신을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 비밀 키를 생성하는 단계는, 양자 채널을 통해 암호 키 교환을 위한 펄스를 수신하는 단계, 패러데이 회전 거울에 반사된 펄스에 비트 정보 인코딩 및 송신하는 단계, 상기 펄스로부터 분기된 제1 성분 및 제2 성분을 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 측정하는 단계, 상기 회전각 오차를 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 자기장 세기를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 성분은, 패러데이 회전 거울에 반사되기 전의 펄스로부터 획득되고, 상기 제2 성분은, 상기 패러데이 회전 거울에 반사된 후의 펄스로부터 획득될 수 있다.

Description

통신 시스템에서 양자 키 분배를 위한 패러데이 회전 거울의 편광 왜곡을 보정하기 위한 방법 및 장치
이하의 설명은 양자 키 분배(quantum key distribution, QKD)를 지원하는 통신 시스템에 대한 것으로, 패러데이 회전 거울의 편광 왜곡을 보정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 접속 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 접속 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
특히, 많은 통신 기기들이 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존 RAT(radio access technology)에 비해 향상된 모바일 브로드밴드(enhanced mobile broadband, eMBB) 통신 기술이 제안되고 있다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 mMTC(massive machine type communications) 뿐만 아니라 신뢰성 (reliability) 및 지연(latency) 민감한 서비스/UE(user equipment)를 고려한 통신 시스템이 제안되고 있다. 이를 위한 다양한 기술 구성들이 제안되고 있다.
본 개시는 통신 시스템에서 패러데이 회전 거울을 이용한 양자 키 분배를 보다 효과적으로 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 개시는 통신 시스템에서 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 추정하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 개시는 통신 시스템에서 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 보정하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 개시는 통신 시스템에서 추가적인 양자 펄스 없이 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 추정 및 보정하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 개시는 통신 시스템에서 양자 키 생성을 위해 사용되는 패러데이 회전 거울의 회전각을 조절하기 위한 제어 신호를 생성하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 개시는 통신 시스템에서 양자 키 생성을 위해 사용되는 패러데이 회전 거울의 회전각을 조절하기 위한 제어 신호를 생성하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 개시는 통신 시스템에서 비밀 키 생성을 위해 수신되는 양자 펄스를 이용하여 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 추정 및 보정하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 개시는 통신 시스템에서 회전각 오차를 고려하여 보정된 패러데이 회전 거울을 이용하여 결정된 비밀 키에 기반하여 통신을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 개시의 실시 예들로부터 본 개시의 기술 구성이 적용되는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.
본 개시의 일 예로서, 통신 시스템에서 제1 장치에 의해 수행되는 방법은, 제2 장치에게 RA(random access) 프리앰블을 송신하는 단계, 상기 RA 프리앰블에 대한 응답으로서 상기 제2 장치로부터 RAR(random access response) 메시지를 수신하는 단계, 상기 제2 장치와 RRC(radio resource control) 연결 절차를 수행하는 단계, 상기 제2 장치와의 통신을 위한 비밀 키를 생성하는 단계, 및 상기 비밀 키를 이용하여 상기 제2 장치와의 무선 채널을 통한 통신을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 비밀 키를 생성하는 단계는, 양자 채널을 통해 암호 키 교환을 위한 펄스를 수신하는 단계, 상기 펄스가 패러데이 회전 거울에 반사된 후, 상기 펄스에 비트 정보 인코딩 및 송신하는 단계, 상기 펄스로부터 분기된(splited) 제1 성분 및 제2 성분을 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 측정하는 단계, 상기 회전각 오차를 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 자기장 세기를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 성분은, 패러데이 회전 거울에 반사되기 전의 펄스로부터 획득되고, 상기 제2 성분은, 상기 패러데이 회전 거울에 반사된 후의 펄스로부터 획득될 수 있다.
본 개시의 일 예로서, 통신 시스템에서 제1 장치는, 송수신기, 및 상기 송수신기와 연결된 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 제2 장치에게 RA(random access) 프리앰블을 송신하고, 상기 RA 프리앰블에 대한 응답으로서 상기 제2 장치로부터 RAR(random access response) 메시지를 수신하고, 상기 제2 장치와 RRC(radio resource control) 연결 절차를 수행하고, 상기 제2 장치와의 통신을 위한 비밀 키를 생성하고, 상기 비밀 키를 이용하여 상기 제2 장치와의 무선 채널을 통한 통신을 수행하도록 제어하며, 상기 프로세서는, 상기 비밀 키를 생성하기 위해, 양자 채널을 통해 암호 키 교환을 위한 펄스를 수신하고, 상기 펄스가 패러데이 회전 거울에 반사된 후, 상기 펄스에 비트 정보 인코딩 및 송신하고, 상기 펄스로부터 분기된 제1 성분 및 제2 성분을 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 측정하고, 상기 회전각 오차를 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 자기장 세기를 조절하도록 제어하고, 상기 제1 성분은, 패러데이 회전 거울에 반사되기 전의 펄스로부터 획득되고, 상기 제2 성분은, 상기 패러데이 회전 거울에 반사된 후의 펄스로부터 획득될 수 있다.
본 개시의 일 예로서, 장치는, 적어도 하나의 프로세서, 상기 적어도 하나의 프로세서와 연결되며, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행됨에 따라 동작들을 지시하는 명령어를 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 메모리를 포함하며, 상기 동작들은, 상기 장치가, 다른 장치에게 RA(random access) 프리앰블을 송신하는 단계, 상기 RA 프리앰블에 대한 응답으로서 상기 다른 장치로부터 RAR(random access response) 메시지를 수신하는 단계, 상기 다른 장치와 RRC(radio resource control) 연결 절차를 수행하는 단계, 상기 다른 장치와의 통신을 위한 비밀 키를 생성하는 단계, 및 상기 비밀 키를 이용하여 상기 다른 장치와의 무선 채널을 통한 통신을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 비밀 키를 생성하는 단계는, 양자 채널을 통해 암호 키 교환을 위한 펄스를 수신하는 단계, 상기 펄스가 패러데이 회전 거울에 반사된 후, 상기 펄스에 비트 정보 인코딩 및 송신하는 단계, 상기 펄스로부터 분기된 제1 성분 및 다른 성분을 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 측정하는 단계, 상기 회전각 오차를 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 자기장 세기를 조절하는 단계를 포함하며, 상기 제1 성분은, 패러데이 회전 거울에 반사되기 전의 펄스로부터 획득되고, 상기 다른 성분은, 상기 패러데이 회전 거울에 반사된 후의 펄스로부터 획득될 수 있다.
본 개시의 일 예로서, 적어도 하나의 명령어(instructions)을 저장하는 비-일시적인(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능 매체(computer-readable medium)는, 프로세서에 의해 실행 가능한(executable) 상기 적어도 하나의 명령어를 포함하며, 상기 적어도 하나의 명령어는, 장치가, 제2 장치에게 RA(random access) 프리앰블을 송신하고, 상기 RA 프리앰블에 대한 응답으로서 상기 제2 장치로부터 RAR(random access response) 메시지를 수신하고, 상기 제2 장치와 RRC(radio resource control) 연결 절차를 수행하고, 상기 제2 장치와의 통신을 위한 비밀 키를 생성하고, 상기 비밀 키를 이용하여 상기 제2 장치와의 무선 채널을 통한 통신을 수행하도록 제어하며, 상기 적어도 하나의 명령어는, 장치가, 상기 비밀 키를 생성하기 위해, 양자 채널을 통해 암호 키 교환을 위한 펄스를 수신하고, 상기 펄스가 패러데이 회전 거울에 반사된 후, 상기 펄스에 비트 정보 인코딩 및 송신하고, 상기 펄스로부터 분기된 제1 성분 및 제2 성분을 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 측정하고, 상기 회전각 오차를 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 자기장 세기를 조절하도록 제어하고, 상기 제1 성분은, 패러데이 회전 거울에 반사되기 전의 펄스로부터 획득되고, 상기 제2 성분은, 상기 패러데이 회전 거울에 반사된 후의 펄스로부터 획득될 수 있다.
상술한 본 개시의 양태들은 본 개시의 바람직한 실시 예들 중 일부에 불과하며, 본 개시의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시 예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 개시의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 개시에 기초한 실시 예들에 의해 하기와 같은 효과가 있을 수 있다.
본 개시에 따르면, 양자 키 분배(quantum key distribution, QKD)를 위해 사용되는 패러데이 회전 거울의 편광 왜곡이 효과적으로 보정될 수 있다.
본 개시의 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 개시의 실시 예들에 대한 기재로부터 본 개시의 기술 구성이 적용되는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시에서 서술하는 구성을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 개시의 실시 예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 개시에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 개시에 대한 실시 예들을 제공할 수 있다. 다만, 본 개시의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다. 각 도면에서의 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미할 수 있다.
도 1은 본 개시에 적용 가능한 통신 시스템 예를 도시한다.
도 2는 본 개시에 적용 가능한 무선 기기의 예를 도시한다.
도 3은 본 개시에 적용 가능한 무선 기기의 다른 예를 도시한다.
도 4는 본 개시에 적용 가능한 휴대 기기의 예를 도시한다.
도 5는 본 개시에 적용 가능한 차량 또는 자율 주행 차량의 예를 도시한다.
도 6은 본 개시에 적용 가능한 AI(Artificial Intelligence)의 예를 도시한다.
도 7은 본 개시에 적용 가능한 전송 신호를 처리하는 방법을 도시한다.
도 8은 본 개시에 적용 가능한 6G(6th generation) 시스템에서 제공 가능한 통신 구조의 일례를 도시한다.
도 9는 본 개시에 적용 가능한 THz 무선 통신 송수신기를 도시한다.
도 10은 본 개시에 적용 가능한 THz 신호 생성 방법을 도시한다.
도 11은 본 개시에 적용 가능한 무선 통신 송수신기를 도시한다.
도 12는 본 개시에 적용 가능한 송신기 구조를 도시한다.
도 13은 본 개시에 적용 가능한 변조기 구조를 도시한다.
도 14는 본 개시에 적용 가능한 양자 암호 통신 시스템의 구조를 도시한다.
도 15는 본 개시에 적용 가능한 PnP(plug and play) 양자 키 분배 시스템의 구조를 도시한다.
도 16은 본 개시에 적용 가능한 패러데이 회전 거울(Faraday rotator mirror)의 구조를 도시한다.
도 17a 및 도 17b는 본 개시에 적용 가능한 패러데이 회전 거울에서의 편광 회전을 도시한다.
도 18은 본 개시에 적용 가능한 PnP 양자 키 분배 기법에 따라 앨리스에서 송신 가능한 4가지 상태들의 예를 도시한다.
도 19는 본 개시에 적용 가능한 패러데이 회전 거울에서 회전각 오차에 따른 이브(Eve)의 성공 확률을 도시한다.
도 20은 본 개시의 일 실시 예에 따른 양자 키 분배를 지원하는 통신 시스템을 도시한다.
도 21은 본 개시의 일 실시 예에 따른 통신 시스템에서 앨리스(Alice)로 동작하는 장치의 구성을 도시한다.
도 22는 본 개시의 일 실시 예에 따른 통신 시스템에서 찰리(Charlie)로 동작하는 장치의 구성을 도시한다.
도 23은 본 개시의 일 실시 예에 따른 통신 시스템에서 패러데이 회전 거울을 이용하여 비밀 키를 생성하는 절차의 예를 도시한다.
도 24는 본 개시의 일 실시 예에 따른 통신 시스템에서 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 보정하는 절차의 예를 도시한다.
도 25는 본 개시의 일 실시 예에 따른 통신 시스템에서 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 보정하는 절차의 예를 도시한다.
이하의 실시 예들은 본 개시의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 개시의 실시 예를 구성할 수도 있다. 본 개시의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
도면에 대한 설명에서, 본 개시의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 개시를 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 명세서에서 본 개시의 실시 예들은 기지국과 이동국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 이동국과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미가 있다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.
즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 이동국과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(eNode B), gNB(gNode B), ng-eNB, 발전된 기지국(advanced base station, ABS) 또는 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시 예들에서 단말(terminal)은 사용자 기기(user equipment, UE), 이동국(mobile station, MS), 가입자국(subscriber station, SS), 이동 가입자 단말(mobile subscriber station, MSS), 이동 단말(mobile terminal) 또는 발전된 이동 단말(advanced mobile station, AMS) 등의 용어로 대체될 수 있다.
또한, 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및/또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및/또는 이동 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크의 경우, 이동국이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크의 경우, 이동국이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.
본 개시의 실시 예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 시스템, 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템, 3GPP 5G(5th generation) NR(New Radio) 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있으며, 특히, 본 개시의 실시 예들은 3GPP TS(technical specification) 38.211, 3GPP TS 38.212, 3GPP TS 38.213, 3GPP TS 38.321 및 3GPP TS 38.331 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시 예들은 다른 무선 접속 시스템에도 적용될 수 있으며, 상술한 시스템으로 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 3GPP 5G NR 시스템 이후에 적용되는 시스템에 대해서도 적용 가능할 수 있으며, 특정 시스템에 한정되지 않는다.
즉, 본 개시의 실시 예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
이하, 본 개시에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 개시의 예시적인 실시 형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 개시의 기술 구성이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
또한, 본 개시의 실시 예들에서 사용되는 특정 용어들은 본 개시의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 개시의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 적용될 수 있다.
이하 설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP 통신 시스템(예, LTE, NR 등)을 기반으로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. LTE는 3GPP TS 36.xxx Release 8 이후의 기술을 의미할 수 있다. 세부적으로, 3GPP TS 36.xxx Release 10 이후의 LTE 기술은 LTE-A로 지칭되고, 3GPP TS 36.xxx Release 13 이후의 LTE 기술은 LTE-A pro로 지칭될 수 있다. 3GPP NR은 TS 38.xxx Release 15 이후의 기술을 의미할 수 있다. 3GPP 6G는 TS Release 17 및/또는 Release 18 이후의 기술을 의미할 수 있다. "xxx"는 표준 문서 세부 번호를 의미한다. LTE/NR/6G는 3GPP 시스템으로 통칭될 수 있다.
본 개시에 사용된 배경기술, 용어, 약어 등에 관해서는 본 발명 이전에 공개된 표준 문서에 기재된 사항을 참조할 수 있다. 일 예로, 36.xxx 및 38.xxx 표준 문서를 참조할 수 있다.
본 개시에 적용 가능한 통신 시스템
이로 제한되는 것은 아니지만, 본 문서에 개시된 본 개시의 다양한 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 기기들 간에 무선 통신/연결(예, 5G)을 필요로 하는 다양한 분야에 적용될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 보다 구체적으로 예시한다. 이하의 도면/설명에서 동일한 도면 부호는 다르게 기술하지 않는 한, 동일하거나 대응되는 하드웨어 블록, 소프트웨어 블록 또는 기능 블록을 예시할 수 있다.
도 1은 본 개시에 적용되는 통신 시스템 예를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 개시에 적용되는 통신 시스템(100)은 무선 기기, 기지국 및 네트워크를 포함한다. 여기서, 무선 기기는 무선 접속 기술(예, 5G NR, LTE)을 이용하여 통신을 수행하는 기기를 의미하며, 통신/무선/5G 기기로 지칭될 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 무선 기기는 로봇(100a), 차량(100b-1, 100b-2), XR(extended reality) 기기(100c), 휴대 기기(hand-held device)(100d), 가전(home appliance)(100e), IoT(Internet of Thing) 기기(100f), AI(artificial intelligence) 기기/서버(100g)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량은 무선 통신 기능이 구비된 차량, 자율 주행 차량, 차량간 통신을 수행할 수 있는 차량 등을 포함할 수 있다. 여기서, 차량(100b-1, 100b-2)은 UAV(unmanned aerial vehicle)(예, 드론)를 포함할 수 있다. XR 기기(100c)는 AR(augmented reality)/VR(virtual reality)/MR(mixed reality) 기기를 포함하며, HMD(head-mounted device), 차량에 구비된 HUD(head-up display), 텔레비전, 스마트폰, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 가전 기기, 디지털 사이니지(signage), 차량, 로봇 등의 형태로 구현될 수 있다. 휴대 기기(100d)는 스마트폰, 스마트패드, 웨어러블 기기(예, 스마트워치, 스마트글래스), 컴퓨터(예, 노트북 등) 등을 포함할 수 있다. 가전(100e)은 TV, 냉장고, 세탁기 등을 포함할 수 있다. IoT 기기(100f)는 센서, 스마트 미터 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기지국(120), 네트워크(130)는 무선 기기로도 구현될 수 있으며, 특정 무선 기기(120a)는 다른 무선 기기에게 기지국/네트워크 노드로 동작할 수도 있다.
무선 기기(100a~100f)는 기지국(120)을 통해 네트워크(130)와 연결될 수 있다. 무선 기기(100a~100f)에는 AI 기술이 적용될 수 있으며, 무선 기기(100a~100f)는 네트워크(130)를 통해 AI 서버(100g)와 연결될 수 있다. 네트워크(130)는 3G 네트워크, 4G(예, LTE) 네트워크 또는 5G(예, NR) 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다. 무선 기기(100a~100f)는 기지국(120)/네트워크(130)를 통해 서로 통신할 수도 있지만, 기지국(120)/네트워크(130)를 통하지 않고 직접 통신(예, 사이드링크 통신(sidelink communication))할 수도 있다. 예를 들어, 차량들(100b-1, 100b-2)은 직접 통신(예, V2V(vehicle to vehicle)/V2X(vehicle to everything) communication)을 할 수 있다. 또한, IoT 기기(100f)(예, 센서)는 다른 IoT 기기(예, 센서) 또는 다른 무선 기기(100a~100f)와 직접 통신을 할 수 있다.
무선 기기(100a~100f)/기지국(120), 기지국(120)/기지국(120) 간에는 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)이 이뤄질 수 있다. 여기서, 무선 통신/연결은 상향/하향링크 통신(150a)과 사이드링크 통신(150b)(또는, D2D 통신), 기지국간 통신(150c)(예, relay, IAB(integrated access backhaul))과 같은 다양한 무선 접속 기술(예, 5G NR)을 통해 이뤄질 수 있다. 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)을 통해 무선 기기와 기지국/무선 기기, 기지국과 기지국은 서로 무선 신호를 송신/수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)은 다양한 물리 채널을 통해 신호를 송신/수신할 수 있다. 이를 위해, 본 개시의 다양한 제안들에 기반하여, 무선 신호의 송신/수신을 위한 다양한 구성정보 설정 과정, 다양한 신호 처리 과정(예, 채널 인코딩/디코딩, 변조/복조, 자원 매핑/디매핑 등), 자원 할당 과정 등 중 적어도 일부가 수행될 수 있다.
본 개시에 적용 가능한 무선 기기
도 2는 본 개시에 적용될 수 있는 무선 기기의 예를 도시한다.
도 2를 참조하면, 제1 무선 기기(200a)와 제2 무선 기기(200b)는 다양한 무선 접속 기술(예, LTE, NR)을 통해 무선 신호를 송수신할 수 있다. 여기서, {제1 무선 기기(200a), 제2 무선 기기(200b)}은 도 1의 {무선 기기(100x), 기지국(120)} 및/또는 {무선 기기(100x), 무선 기기(100x)}에 대응할 수 있다.
제1 무선 기기(200a)는 하나 이상의 프로세서(202a) 및 하나 이상의 메모리(204a)를 포함하며, 추가적으로 하나 이상의 송수신기(206a) 및/또는 하나 이상의 안테나(208a)을 더 포함할 수 있다. 프로세서(202a)는 메모리(204a) 및/또는 송수신기(206a)를 제어하며, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(202a)는 메모리(204a) 내의 정보를 처리하여 제1 정보/신호를 생성한 뒤, 송수신기(206a)을 통해 제1 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(202a)는 송수신기(206a)를 통해 제2 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 수신한 뒤, 제2 정보/신호의 신호 처리로부터 얻은 정보를 메모리(204a)에 저장할 수 있다. 메모리(204a)는 프로세서(202a)와 연결될 수 있고, 프로세서(202a)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(204a)는 프로세서(202a)에 의해 제어되는 프로세스들 중 일부 또는 전부를 수행하거나, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 수행하기 위한 명령들을 포함하는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다. 여기서, 프로세서(202a)와 메모리(204a)는 무선 통신 기술(예, LTE, NR)을 구현하도록 설계된 통신 모뎀/회로/칩의 일부일 수 있다. 송수신기(206a)는 프로세서(202a)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 안테나(208a)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 송수신기(206a)는 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다. 송수신기(206a)는 RF(radio frequency) 유닛과 혼용될 수 있다. 본 개시에서 무선 기기는 통신 모뎀/회로/칩을 의미할 수도 있다.
제2 무선 기기(200b)는 하나 이상의 프로세서(202b), 하나 이상의 메모리(204b)를 포함하며, 추가적으로 하나 이상의 송수신기(206b) 및/또는 하나 이상의 안테나(208b)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(202b)는 메모리(204b) 및/또는 송수신기(206b)를 제어하며, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(202b)는 메모리(204b) 내의 정보를 처리하여 제3 정보/신호를 생성한 뒤, 송수신기(206b)를 통해 제3 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(202b)는 송수신기(206b)를 통해 제4 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 수신한 뒤, 제4 정보/신호의 신호 처리로부터 얻은 정보를 메모리(204b)에 저장할 수 있다. 메모리(204b)는 프로세서(202b)와 연결될 수 있고, 프로세서(202b)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(204b)는 프로세서(202b)에 의해 제어되는 프로세스들 중 일부 또는 전부를 수행하거나, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 수행하기 위한 명령들을 포함하는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다. 여기서, 프로세서(202b)와 메모리(204b)는 무선 통신 기술(예, LTE, NR)을 구현하도록 설계된 통신 모뎀/회로/칩의 일부일 수 있다. 송수신기(206b)는 프로세서(202b)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 안테나(208b)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 송수신기(206b)는 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다 송수신기(206b)는 RF 유닛과 혼용될 수 있다. 본 개시에서 무선 기기는 통신 모뎀/회로/칩을 의미할 수도 있다.
이하, 무선 기기(200a, 200b)의 하드웨어 요소에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 하나 이상의 프로토콜 계층이 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하나 이상의 계층(예, PHY(physical), MAC(media access control), RLC(radio link control), PDCP(packet data convergence protocol), RRC(radio resource control), SDAP(service data adaptation protocol)와 같은 기능적 계층)을 구현할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 하나 이상의 PDU(Protocol Data Unit) 및/또는 하나 이상의 SDU(service data unit)를 생성할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 생성할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 본 문서에 개시된 기능, 절차, 제안 및/또는 방법에 따라 PDU, SDU, 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 포함하는 신호(예, 베이스밴드 신호)를 생성하여, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)에게 제공할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)로부터 신호(예, 베이스밴드 신호)를 수신할 수 있고, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 PDU, SDU, 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 획득할 수 있다.
하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 또는 마이크로 컴퓨터로 지칭될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다. 일 예로, 하나 이상의 ASIC(application specific integrated circuit), 하나 이상의 DSP(digital signal processor), 하나 이상의 DSPD(digital signal processing device), 하나 이상의 PLD(programmable logic device) 또는 하나 이상의 FPGA(field programmable gate arrays)가 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)에 포함될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 펌웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있고, 펌웨어 또는 소프트웨어는 모듈, 절차, 기능 등을 포함하도록 구현될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 수행하도록 설정된 펌웨어 또는 소프트웨어는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)에 포함되거나, 하나 이상의 메모리(204a, 204b)에 저장되어 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)에 의해 구동될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 코드, 명령어 및/또는 명령어의 집합 형태로 펌웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있다.
하나 이상의 메모리(204a, 204b)는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)와 연결될 수 있고, 다양한 형태의 데이터, 신호, 메시지, 정보, 프로그램, 코드, 지시 및/또는 명령을 저장할 수 있다. 하나 이상의 메모리(204a, 204b)는 ROM(read only memory), RAM(random access memory), EPROM(erasable programmable read only memory), 플래시 메모리, 하드 드라이브, 레지스터, 캐쉬 메모리, 컴퓨터 판독 저장 매체 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 하나 이상의 메모리(204a, 204b)는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)의 내부 및/또는 외부에 위치할 수 있다. 또한, 하나 이상의 메모리(204a, 204b)는 유선 또는 무선 연결과 같은 다양한 기술을 통해 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)와 연결될 수 있다.
하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 다른 장치에게 본 문서의 방법들 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 전송할 수 있다. 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 다른 장치로부터 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 수신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)와 연결될 수 있고, 무선 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)가 하나 이상의 다른 장치에게 사용자 데이터, 제어 정보 또는 무선 신호를 전송하도록 제어할 수 있다. 또한, 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)가 하나 이상의 다른 장치로부터 사용자 데이터, 제어 정보 또는 무선 신호를 수신하도록 제어할 수 있다. 또한, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 안테나(208a, 208b)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 안테나(208a, 208b)를 통해 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 송수신하도록 설정될 수 있다. 본 문서에서, 하나 이상의 안테나는 복수의 물리 안테나이거나, 복수의 논리 안테나(예, 안테나 포트)일 수 있다. 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 수신된 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)를 이용하여 처리하기 위해, 수신된 무선 신호/채널 등을 RF 밴드 신호에서 베이스밴드 신호로 변환(Convert)할 수 있다. 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)를 이용하여 처리된 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 베이스밴드 신호에서 RF 밴드 신호로 변환할 수 있다. 이를 위하여, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 (아날로그) 오실레이터 및/또는 필터를 포함할 수 있다.
본 개시에 적용 가능한 무선 기기 구조
도 3은 본 개시에 적용되는 무선 기기의 다른 예를 도시한다.
도 3을 참조하면, 무선 기기(300)는 도 2의 무선 기기(200a, 200b)에 대응하며, 다양한 요소(element), 성분(component), 유닛/부(unit), 및/또는 모듈(module)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(300)는 통신부(310), 제어부(320), 메모리부(330) 및 추가 요소(340)를 포함할 수 있다. 통신부는 통신 회로(312) 및 송수신기(들)(314)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(312)는 도 2의 하나 이상의 프로세서(202a, 202b) 및/또는 하나 이상의 메모리(204a, 204b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(들)(314)는 도 2의 하나 이상의 송수신기(206a, 206b) 및/또는 하나 이상의 안테나(208a, 208b)을 포함할 수 있다. 제어부(320)는 통신부(310), 메모리부(330) 및 추가 요소(340)와 전기적으로 연결되며 무선 기기의 제반 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(320)는 메모리부(330)에 저장된 프로그램/코드/명령/정보에 기반하여 무선 기기의 전기적/기계적 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(320)는 메모리부(330)에 저장된 정보를 통신부(310)을 통해 외부(예, 다른 통신 기기)로 무선/유선 인터페이스를 통해 전송하거나, 통신부(310)를 통해 외부(예, 다른 통신 기기)로부터 무선/유선 인터페이스를 통해 수신된 정보를 메모리부(330)에 저장할 수 있다.
추가 요소(340)는 무선 기기의 종류에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 추가 요소(340)는 파워 유닛/배터리, 입출력부(input/output unit), 구동부 및 컴퓨팅부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 무선 기기(300)는 로봇(도 1, 100a), 차량(도 1, 100b-1, 100b-2), XR 기기(도 1, 100c), 휴대 기기(도 1, 100d), 가전(도 1, 100e), IoT 기기(도 1, 100f), 디지털 방송용 단말, 홀로그램 장치, 공공 안전 장치, MTC 장치, 의료 장치, 핀테크 장치(또는 금융 장치), 보안 장치, 기후/환경 장치, AI 서버/기기(도 1, 140), 기지국(도 1, 120), 네트워크 노드 등의 형태로 구현될 수 있다. 무선 기기는 사용-예/서비스에 따라 이동 가능하거나 고정된 장소에서 사용될 수 있다.
도 3에서 무선 기기(300) 내의 다양한 요소, 성분, 유닛/부, 및/또는 모듈은 전체가 유선 인터페이스를 통해 상호 연결되거나, 적어도 일부가 통신부(310)를 통해 무선으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(300) 내에서 제어부(320)와 통신부(310)는 유선으로 연결되며, 제어부(320)와 제1 유닛(예, 130, 140)은 통신부(310)를 통해 무선으로 연결될 수 있다. 또한, 무선 기기(300) 내의 각 요소, 성분, 유닛/부, 및/또는 모듈은 하나 이상의 요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(320)는 하나 이상의 프로세서 집합으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어부(320)는 통신 제어 프로세서, 어플리케이션 프로세서(application processor), ECU(electronic control unit), 그래픽 처리 프로세서, 메모리 제어 프로세서 등의 집합으로 구성될 수 있다. 다른 예로, 메모리부(330)는 RAM, DRAM(dynamic RAM), ROM, 플래시 메모리(flash memory), 휘발성 메모리(volatile memory), 비-휘발성 메모리(non-volatile memory) 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
본 개시가 적용 가능한 휴대 기기
도 4는 본 개시에 적용되는 휴대 기기의 예를 도시한다.
도 4는 본 개시에 적용되는 휴대 기기를 예시한다. 휴대 기기는 스마트폰, 스마트패드, 웨어러블 기기(예, 스마트 워치, 스마트 글래스), 휴대용 컴퓨터(예, 노트북 등)을 포함할 수 있다. 휴대 기기는 MS(mobile station), UT(user terminal), MSS(mobile subscriber station), SS(subscriber station), AMS(advanced mobile station) 또는 WT(wireless terminal)로 지칭될 수 있다.
도 4를 참조하면, 휴대 기기(400)는 안테나부(408), 통신부(410), 제어부(420), 메모리부(430), 전원공급부(440a), 인터페이스부(440b) 및 입출력부(440c)를 포함할 수 있다. 안테나부(408)는 통신부(410)의 일부로 구성될 수 있다. 블록 410~430/440a~440c는 각각 도 3의 블록 310~330/340에 대응한다.
통신부(410)는 다른 무선 기기, 기지국들과 신호(예, 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(420)는 휴대 기기(400)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 제어부(420)는 AP(application processor)를 포함할 수 있다. 메모리부(430)는 휴대 기기(400)의 구동에 필요한 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 또한, 메모리부(430)는 입/출력되는 데이터/정보 등을 저장할 수 있다. 전원공급부(440a)는 휴대 기기(400)에게 전원을 공급하며, 유/무선 충전 회로, 배터리 등을 포함할 수 있다. 인터페이스부(440b)는 휴대 기기(400)와 다른 외부 기기의 연결을 지원할 수 있다. 인터페이스부(440b)는 외부 기기와의 연결을 위한 다양한 포트(예, 오디오 입/출력 포트, 비디오 입/출력 포트)를 포함할 수 있다. 입출력부(440c)는 영상 정보/신호, 오디오 정보/신호, 데이터, 및/또는 사용자로부터 입력되는 정보를 입력 받거나 출력할 수 있다. 입출력부(440c)는 카메라, 마이크로폰, 사용자 입력부, 디스플레이부(440d), 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다.
일 예로, 데이터 통신의 경우, 입출력부(440c)는 사용자로부터 입력된 정보/신호(예, 터치, 문자, 음성, 이미지, 비디오)를 획득하며, 획득된 정보/신호는 메모리부(430)에 저장될 수 있다. 통신부(410)는 메모리에 저장된 정보/신호를 무선 신호로 변환하고, 변환된 무선 신호를 다른 무선 기기에게 직접 전송하거나 기지국에게 전송할 수 있다. 또한, 통신부(410)는 다른 무선 기기 또는 기지국으로부터 무선 신호를 수신한 뒤, 수신된 무선 신호를 원래의 정보/신호로 복원할 수 있다. 복원된 정보/신호는 메모리부(430)에 저장된 뒤, 입출력부(440c)를 통해 다양한 형태(예, 문자, 음성, 이미지, 비디오, 햅틱)로 출력될 수 있다.
본 개시가 적용 가능한 무선 기기 종류
도 5는 본 개시에 적용되는 차량 또는 자율 주행 차량의 예를 도시한다.
도 5는 본 개시에 적용되는 차량 또는 자율 주행 차량을 예시한다. 차량 또는 자율 주행 차량은 이동형 로봇, 차량, 기차, 유/무인 비행체(aerial vehicle, AV), 선박 등으로 구현될 수 있으며, 차량의 형태로 한정되는 것은 아니다.
도 5를 참조하면, 차량 또는 자율 주행 차량(500)은 안테나부(508), 통신부(510), 제어부(520), 구동부(540a), 전원공급부(540b), 센서부(540c) 및 자율 주행부(540d)를 포함할 수 있다. 안테나부(550)는 통신부(510)의 일부로 구성될 수 있다. 블록 510/530/540a~540d는 각각 도 4의 블록 410/430/440에 대응한다.
통신부(510)는 다른 차량, 기지국(예, 기지국, 노변 기지국(road side unit) 등), 서버 등의 외부 기기들과 신호(예, 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(520)는 차량 또는 자율 주행 차량(500)의 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 제어부(520)는 ECU(electronic control unit)를 포함할 수 있다.
도 6은 본 개시에 적용되는 AI 기기의 예를 도시한다. 일 예로, AI 기기는 TV, 프로젝터, 스마트폰, PC, 노트북, 디지털방송용 단말기, 태블릿 PC, 웨어러블 장치, 셋톱박스(STB), 라디오, 세탁기, 냉장고, 디지털 사이니지, 로봇, 차량 등과 같은, 고정형 기기 또는 이동 가능한 기기 등으로 구현될 수 있다.
도 6을 참조하면, AI 기기(600)는 통신부(610), 제어부(620), 메모리부(630), 입/출력부(640a/640b), 러닝 프로세서부(640c) 및 센서부(640d)를 포함할 수 있다. 블록 610~630/640a~640d는 각각 도 3의 블록 310~330/340에 대응할 수 있다.
통신부(610)는 유무선 통신 기술을 이용하여 다른 AI 기기(예, 도 1, 100x, 120, 140)나 AI 서버(도 1, 140) 등의 외부 기기들과 유무선 신호(예, 센서 정보, 사용자 입력, 학습 모델, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 이를 위해, 통신부(610)는 메모리부(630) 내의 정보를 외부 기기로 전송하거나, 외부 기기로부터 수신된 신호를 메모리부(630)로 전달할 수 있다.
제어부(620)는 데이터 분석 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 결정되거나 생성된 정보에 기초하여, AI 기기(600)의 적어도 하나의 실행 가능한 동작을 결정할 수 있다. 그리고, 제어부(620)는 AI 기기(600)의 구성 요소들을 제어하여 결정된 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(620)는 러닝 프로세서부(640c) 또는 메모리부(630)의 데이터를 요청, 검색, 수신 또는 활용할 수 있고, 적어도 하나의 실행 가능한 동작 중 예측되는 동작이나, 바람직한 것으로 판단되는 동작을 실행하도록 AI 기기(600)의 구성 요소들을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(620)는 AI 장치(600)의 동작 내용이나 동작에 대한 사용자의 피드백 등을 포함하는 이력 정보를 수집하여 메모리부(630) 또는 러닝 프로세서부(640c)에 저장하거나, AI 서버(도 1, 140) 등의 외부 장치에 전송할 수 있다. 수집된 이력 정보는 학습 모델을 갱신하는데 이용될 수 있다.
메모리부(630)는 AI 기기(600)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리부(630)는 입력부(640a)로부터 얻은 데이터, 통신부(610)로부터 얻은 데이터, 러닝 프로세서부(640c)의 출력 데이터, 및 센싱부(640)로부터 얻은 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리부(630)는 제어부(620)의 동작/실행에 필요한 제어 정보 및/또는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다.
입력부(640a)는 AI 기기(600)의 외부로부터 다양한 종류의 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 입력부(620)는 모델 학습을 위한 학습 데이터, 및 학습 모델이 적용될 입력 데이터 등을 획득할 수 있다. 입력부(640a)는 카메라, 마이크로폰 및/또는 사용자 입력부 등을 포함할 수 있다. 출력부(640b)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다. 출력부(640b)는 디스플레이부, 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다. 센싱부(640)는 다양한 센서들을 이용하여 AI 기기(600)의 내부 정보, AI 기기(600)의 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 얻을 수 있다. 센싱부(640)는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰 및/또는 레이더 등을 포함할 수 있다.
러닝 프로세서부(640c)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망으로 구성된 모델을 학습시킬 수 있다. 러닝 프로세서부(640c)는 AI 서버(도 1, 140)의 러닝 프로세서부와 함께 AI 프로세싱을 수행할 수 있다. 러닝 프로세서부(640c)는 통신부(610)를 통해 외부 기기로부터 수신된 정보, 및/또는 메모리부(630)에 저장된 정보를 처리할 수 있다. 또한, 러닝 프로세서부(640c)의 출력 값은 통신부(610)를 통해 외부 기기로 전송되거나/되고, 메모리부(630)에 저장될 수 있다.
도 7은 본 개시에 적용되는 전송 신호를 처리하는 방법을 도시한 도면이다. 일 예로, 전송 신호는 신호 처리 회로에 의해 처리될 수 있다. 이때, 신호 처리 회로(700)는 스크램블러(710), 변조기(720), 레이어 매퍼(730), 프리코더(740), 자원 매퍼(750), 신호 생성기(760)를 포함할 수 있다. 이때, 일 예로, 도 7의 동작/기능은 도 2의 프로세서(202a, 202b) 및/또는 송수신기(206a, 206b)에서 수행될 수 있다. 또한, 일 예로, 도 7의 하드웨어 요소는 도 2의 프로세서(202a, 202b) 및/또는 송수신기(206a, 206b)에서 구현될 수 있다. 일 예로, 블록 710~760은 도 2의 프로세서(202a, 202b)에서 구현될 수 있다. 또한, 블록 710~750은 도 2의 프로세서(202a, 202b)에서 구현되고, 블록 760은 도 2의 송수신기(206a, 206b)에서 구현될 수 있으며, 상술한 실시 예로 한정되지 않는다.
코드워드는 도 7의 신호 처리 회로(700)를 거쳐 무선 신호로 변환될 수 있다. 여기서, 코드워드는 정보블록의 부호화된 비트 시퀀스이다. 정보블록은 전송블록(예, UL-SCH 전송블록, DL-SCH 전송블록)을 포함할 수 있다. 무선 신호는 다양한 물리 채널(예, PUSCH, PDSCH)을 통해 전송될 수 있다. 구체적으로, 코드워드는 스크램블러(710)에 의해 스크램블된 비트 시퀀스로 변환될 수 있다. 스크램블에 사용되는 스크램블 시퀀스는 초기화 값에 기반하여 생성되며, 초기화 값은 무선 기기의 ID 정보 등이 포함될 수 있다. 스크램블된 비트 시퀀스는 변조기(720)에 의해 변조 심볼 시퀀스로 변조될 수 있다. 변조 방식은 pi/2-BPSK(pi/2-binary phase shift keying), m-PSK(m-phase shift keying), m-QAM(m-quadrature amplitude modulation) 등을 포함할 수 있다.
복소 변조 심볼 시퀀스는 레이어 매퍼(730)에 의해 하나 이상의 전송 레이어로 매핑될 수 있다. 각 전송 레이어의 변조 심볼들은 프리코더(740)에 의해 해당 안테나 포트(들)로 매핑될 수 있다(프리코딩). 프리코더(740)의 출력 z는 레이어 매퍼(730)의 출력 y를 N*M의 프리코딩 행렬 W와 곱해 얻을 수 있다. 여기서, N은 안테나 포트의 개수, M은 전송 레이어의 개수이다. 여기서, 프리코더(740)는 복소 변조 심볼들에 대한 트랜스폼(transform) 프리코딩(예, DFT(discrete fourier transform) 변환)을 수행한 이후에 프리코딩을 수행할 수 있다. 또한, 프리코더(740)는 트랜스폼 프리코딩을 수행하지 않고 프리코딩을 수행할 수 있다.
자원 매퍼(750)는 각 안테나 포트의 변조 심볼들을 시간-주파수 자원에 매핑할 수 있다. 시간-주파수 자원은 시간 도메인에서 복수의 심볼(예, CP-OFDMA 심볼, DFT-s-OFDMA 심볼)을 포함하고, 주파수 도메인에서 복수의 부반송파를 포함할 수 있다. 신호 생성기(760)는 매핑된 변조 심볼들로부터 무선 신호를 생성하며, 생성된 무선 신호는 각 안테나를 통해 다른 기기로 전송될 수 있다. 이를 위해, 신호 생성기(760)는 IFFT(inverse fast fourier transform) 모듈 및 CP(cyclic prefix) 삽입기, DAC(digital-to-analog converter), 주파수 상향 변환기(frequency uplink converter) 등을 포함할 수 있다.
무선 기기에서 수신 신호를 위한 신호 처리 과정은 도 7의 신호 처리 과정(710~760)의 역으로 구성될 수 있다. 일 예로, 무선 기기(예, 도 2의 200a, 200b)는 안테나 포트/송수신기를 통해 외부로부터 무선 신호를 수신할 수 있다. 수신된 무선 신호는 신호 복원기를 통해 베이스밴드 신호로 변환될 수 있다. 이를 위해, 신호 복원기는 주파수 하향 변환기(frequency downlink converter), ADC(analog-to-digital converter), CP 제거기, FFT(fast fourier transform) 모듈을 포함할 수 있다. 이후, 베이스밴드 신호는 자원 디-매퍼 과정, 포스트코딩(postcoding) 과정, 복조 과정 및 디-스크램블 과정을 거쳐 코드워드로 복원될 수 있다. 코드워드는 복호(decoding)를 거쳐 원래의 정보블록으로 복원될 수 있다. 따라서, 수신 신호를 위한 신호 처리 회로(미도시)는 신호 복원기, 자원 디-매퍼, 포스트코더, 복조기, 디-스크램블러 및 복호기를 포함할 수 있다.
6G 통신 시스템
6G (무선통신) 시스템은 (i) 디바이스 당 매우 높은 데이터 속도, (ii) 매우 많은 수의 연결된 디바이스들, (iii) 글로벌 연결성(global connectivity), (iv) 매우 낮은 지연, (v) 배터리-프리(battery-free) IoT 디바이스들의 에너지 소비를 낮추고, (vi) 초고신뢰성 연결, (vii) 머신 러닝 능력을 가지는 연결된 지능 등에 목적이 있다. 6G 시스템의 비젼은 "intelligent connectivity", "deep connectivity", "holographic connectivity", "ubiquitous connectivity"와 같은 4가지 측면일 수 있으며, 6G 시스템은 하기 표 1과 같은 요구 사항을 만족시킬 수 있다. 즉, 표 1은 6G 시스템의 요구 사항을 나타낸 표이다.
Per device peak data rate 1 Tbps
E2E latency 1 ms
Maximum spectral efficiency 100 bps/Hz
Mobility support up to 1000 km/hr
Satellite integration Fully
AI Fully
Autonomous vehicle Fully
XR Fully
Haptic Communication Fully
이때, 6G 시스템은 향상된 모바일 브로드밴드(enhanced mobile broadband, eMBB), 초-저지연 통신(ultra-reliable low latency communications, URLLC), mMTC (massive machine type communications), AI 통합 통신(AI integrated communication), 촉각 인터넷(tactile internet), 높은 스루풋(high throughput), 높은 네트워크 능력(high network capacity), 높은 에너지 효율(high energy efficiency), 낮은 백홀 및 접근 네트워크 혼잡(low backhaul and access network congestion) 및 향상된 데이터 보안(enhanced data security)과 같은 핵심 요소(key factor)들을 가질 수 있다.
도 8은 본 개시에 적용 가능한 6G 시스템에서 제공 가능한 통신 구조의 일례를 도시한다.
도 8을 참조하면, 6G 시스템은 5G 무선통신 시스템보다 50배 더 높은 동시 무선통신 연결성을 가질 것으로 예상된다. 5G의 핵심 요소(key feature)인 URLLC는 6G 통신에서 1ms보다 적은 단-대-단(end-to-end) 지연을 제공함으로써 보다 더 주요한 기술이 될 것으로 예상된다. 이때, 6G 시스템은 자주 사용되는 영역 스펙트럼 효율과 달리 체적 스펙트럼 효율이 훨씬 우수할 것이다. 6G 시스템은 매우 긴 배터리 수명과 에너지 수확을 위한 고급 배터리 기술을 제공할 수 있어, 6G 시스템에서 모바일 디바이스들은 별도로 충전될 필요가 없을 수 있다. 또한, 6G에서 새로운 네트워크 특성들은 다음과 같을 수 있다.
- 위성 통합 네트워크(Satellites integrated network): 글로벌 모바일 집단을 제공하기 위해 6G는 위성과 통합될 것으로 예상된다. 지상파, 위성 및 공중 네트워크를 하나의 무선통신 시스템으로 통합은 6G에 매우 중요할 수 있다.
- 연결된 인텔리전스(connected intelligence): 이전 세대의 무선 통신 시스템과 달리 6G는 혁신적이며, “연결된 사물”에서 "연결된 지능"으로 무선 진화가 업데이트될 것이다. AI는 통신 절차의 각 단계(또는 후술할 신호 처리의 각 절차)에서 적용될 수 있다.
- 무선 정보 및 에너지 전달의 완벽한 통합(seamless integration wireless information and energy transfer): 6G 무선 네트워크는 스마트폰들과 센서들과 같이 디바이스들의 배터리를 충전하기 위해 전력을 전달할 것이다. 그러므로, 무선 정보 및 에너지 전송 (WIET)은 통합될 것이다.
- 유비쿼터스 슈퍼 3D 연결(ubiquitous super 3-dimemtion connectivity): 드론 및 매우 낮은 지구 궤도 위성의 네트워크 및 핵심 네트워크 기능에 접속은 6G 유비쿼터스에서 슈퍼 3D 연결을 만들 것이다.
위와 같은 6G의 새로운 네트워크 특성들에서 몇 가지 일반적인 요구 사항은 다음과 같을 수 있다.
- 스몰 셀 네트워크(small cell networks): 스몰 셀 네트워크의 아이디어는 셀룰러 시스템에서 처리량, 에너지 효율 및 스펙트럼 효율 향상의 결과로 수신 신호 품질을 향상시키기 위해 도입되었다. 결과적으로, 스몰 셀 네트워크는 5G 및 비욘드 5G (5GB) 이상의 통신 시스템에 필수적인 특성이다. 따라서, 6G 통신 시스템 역시 스몰 셀 네트워크의 특성을 채택한다.
- 초 고밀도 이기종 네트워크(ultra-dense heterogeneous network): 초 고밀도 이기종 네트워크들은 6G 통신 시스템의 또 다른 중요한 특성이 될 것이다. 이기종 네트워크로 구성된 멀티-티어 네트워크는 전체 QoS를 개선하고 비용을 줄인다.
- 대용량 백홀(high-capacity backhaul): 백홀 연결은 대용량 트래픽을 지원하기 위해 대용량 백홀 네트워크로 특징 지어진다. 고속 광섬유 및 자유 공간 광학 (FSO) 시스템이 이 문제에 대한 가능한 솔루션일 수 있다.
- 모바일 기술과 통합된 레이더 기술: 통신을 통한 고정밀 지역화(또는 위치 기반 서비스)는 6G 무선통신 시스템의 기능 중 하나이다. 따라서, 레이더 시스템은 6G 네트워크와 통합될 것이다.
- 소프트화 및 가상화(softwarization and virtualization): 소프트화 및 가상화는 유연성, 재구성성 및 프로그래밍 가능성을 보장하기 위해 5GB 네트워크에서 설계 프로세스의 기초가 되는 두 가지 중요한 기능이다. 또한, 공유 물리적 인프라에서 수십억 개의 장치가 공유될 수 있다.
광 무선 기술(optical wireless technology)
OWC(optical wireless communication) 기술은 가능한 모든 장치-대-액세스 네트워크를 위한 RF 기반 통신 외에도 6G 통신을 위해 계획되었다. 이러한 네트워크는 네트워크-대-백홀/프론트홀 네트워크 연결에 접속한다. OWC 기술은 4G 통신 시스템 이후 이미 사용되고 있으나 6G 통신 시스템의 요구를 충족시키기 위해 더 널리 사용될 것이다. 광 충실도(light fidelity), 가시광 통신, 광 카메라 통신 및 광 대역에 기초한 FSO(free space optical) 통신과 같은 OWC 기술은 이미 잘 알려진 기술이다. 광 무선 기술 기반의 통신은 매우 높은 데이터 속도, 낮은 지연 시간 및 안전한 통신을 제공할 수 있다. LiDAR(light detection and ranging) 또한 광 대역을 기반으로 6G 통신에서 초 고해상도 3D 매핑을 위해 이용될 수 있다.
FSO 백홀 네트워크
FSO 시스템의 송신기 및 수신기 특성은 광섬유 네트워크의 특성과 유사하다. 따라서, FSO 시스템의 데이터 전송은 광섬유 시스템과 비슷하다. 따라서, FSO는 광섬유 네트워크와 함께 6G 시스템에서 백홀 연결을 제공하는 좋은 기술이 될 수 있다. FSO를 사용하면, 10,000km 이상의 거리에서도 매우 장거리 통신이 가능하다. FSO는 바다, 우주, 수중, 고립된 섬과 같은 원격 및 비원격 지역을 위한 대용량 백홀 연결을 지원한다. FSO는 셀룰러 기지국 연결도 지원한다.
양자 커뮤니케이션
6G 네트워크의 맥락에서 네트워크의 감독되지 않은 강화 학습이 유망하다. 지도 학습 방식은 6G에서 생성된 방대한 양의 데이터에 레이블을 지정할 수 없다. 비지도 학습에는 라벨링이 필요하지 않다. 따라서, 이 기술은 복잡한 네트워크의 표현을 자율적으로 구축하는 데 사용할 수 있다. 강화 학습과 비지도 학습을 결합하면 진정한 자율적인 방식으로 네트워크를 운영할 수 있다.
도 9는 본 개시에 적용 가능한 THz 무선 통신 송수신기를 도시한다.
도 9를 참조하면, THz 무선통신은 THz 발생 및 수신을 위한 방법을 기준으로 분류할 수 있다. THz 발생 방법은 광 소자 또는 전자소자 기반 기술로 분류할 수 있다.
이때, 전자 소자를 이용하여 THz를 발생시키는 방법은 공명 터널링 다이오드(resonant tunneling diode, RTD)와 같은 반도체 소자를 이용하는 방법, 국부 발진기와 체배기를 이용하는 방법, 화합물 반도체 HEMT(high electron mobility transistor) 기반의 집적회로를 이용한 MMIC(monolithic microwave integrated circuits) 방법, Si-CMOS 기반의 집적회로를 이용하는 방법 등이 있다. 도 11의 경우, 주파수를 높이기 위해 체배기(doubler, tripler, multiplier)가 적용되었고, 서브하모닉 믹서를 지나 안테나에 의해 방사된다. THz 대역은 높은 주파수를 형성하므로, 체배기가 필수적이다. 여기서, 체배기는 입력 대비 N배의 출력 주파수를 갖게 하는 회로이며, 원하는 하모닉 주파수에 정합시키고, 나머지 모든 주파수는 걸러낸다. 그리고, 도 11의 안테나에 배열 안테나 등이 적용되어 빔포밍이 구현될 수도 있다. 도 9에서, IF는 중간 주파수(intermediate frequency)를 나타내며, 트리플러(tripler), 멀리플러(multipler)는 체배기를 나타내며, PA는 전력 증폭기(power amplifier)를 나타내며, LNA는 저잡음 증폭기(low noise amplifier), PLL은 위상동기회로(phase-locked loop)를 나타낸다.
도 10은 본 개시에 적용 가능한 THz 신호 생성 방법을 도시한다. 또한, 도 11은 본 개시에 적용 가능한 무선 통신 송수신기를 도시한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 광 소자 기반 THz 무선통신 기술은 광소자를 이용하여 THz 신호를 발생 및 변조하는 방법을 말한다. 광 소자 기반 THz 신호 생성 기술은 레이저와 광변조기 등을 이용하여 초고속 광신호를 생성하고, 이를 초고속 광검출기를 이용하여 THz 신호로 변환하는 기술이다. 이 기술은 전자 소자만을 이용하는 기술에 비해 주파수를 증가시키기가 용이하고, 높은 전력의 신호 생성이 가능하며, 넓은 주파수 대역에서 평탄한 응답 특성을 얻을 수 있다. 광소자 기반 THz 신호 생성을 위해서는 도 10에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드, 광대역 광변조기, 초고속 광검출기가 필요하다. 도 10의 경우, 파장이 다른 두 레이저의 빛 신호를 합파하여 레이저 간의 파장 차이에 해당하는 THz 신호를 생성하는 것이다. 도 12에서, 광 커플러(optical coupler)는 회로 또는 시스템 간의 전기적 절연과의 결합을 제공하기 위해 광파를 사용하여 전기신호를 전송하도록 하는 반도체 디바이스를 의미하며, UTC-PD(uni-travelling carrier photo-detector)은 광 검출기의 하나로서, 능동 캐리어(active carrier)로 전자를 사용하며 밴드갭 그레이딩(bandgap grading)으로 전자의 이동 시간을 감소시킨 소자이다. UTC-PD는 150GHz 이상에서 광검출이 가능하다. 도 11에서, EDFA(erbium-doped fiber amplifier)는 어븀이 첨가된 광섬유 증폭기를 나타내며, PD(photo detector)는 광신호를 전기신호로 변환할 수 있는 반도체 디바이스를 나타내며, OSA는 각종 광통신 기능(예, 광전 변환, 전광 변환 등)을 하나의 부품으로 모듈화시킨 광모듈(optical sub assembly)를 나타내며, DSO는 디지털 스토리지 오실로스코프(digital storage oscilloscope)를 나타낸다.
도 12는 본 개시에 적용 가능한 송신기 구조를 도시한다. 또한, 도 13은 본 개시에 적용 가능한 변조기 구조를 도시한다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 일반적으로 레이저(laser)의 광학 소스(optical source)를 광파 가이드(optical wave guide)를 통과시켜 신호의 위상(phase)등을 변화시킬 수 있다. 이때, 마이크로파 컨택트(microwave contact) 등을 통해 전기적 특성을 변화시킴으로써 데이터를 싣게 된다. 따라서, 광학 변조기 출력(optical modulator output)은 변조된(modulated) 형태의 파형으로 형성된다. 광전 변조기(O/E converter)는 비선형 크리스탈(nonlinear crystal)에 의한 광학 정류(optical rectification) 동작, 광전도 안테나(photoconductive antenna)에 의한 광전 변환(O/E conversion), 광속의 전자 다발(bunch of relativistic electrons)로부터의 방출(emission) 등에 따라 THz 펄스를 생성할 수 있다. 상기와 같은 방식으로 발생한 테라헤르츠 펄스(THz pulse)는 펨토 세컨드(femto second)부터 피코 세컨드(pico second)의 단위의 길이를 가질 수 있다. 광전 변환기(O/E converter)는 소자의 비선형성(non-linearity)을 이용하여, 하향 변환(Down conversion)을 수행한다.
테라헤르츠 스펙트럼의 용도(THz spectrum usage)를 고려할 때, 테라헤르츠 시스템을 위해서 고정된(fixed) 또는 모바일 서비스(mobile service) 용도로써 여러 개의 연속적인 기가헤르츠(contiguous GHz)의 대역들(bands)을 사용할 가능성이 높다. 아웃도어(outdoor) 시나리오 기준에 의하면, 1THz까지의 스펙트럼에서 산소 감쇠(Oxygen attenuation) 10^2 dB/km를 기준으로 가용 대역폭(Bandwidth)이 분류될 수 있다. 이에 따라 상기 가용 대역폭이 여러 개의 밴드 청크(band chunk)들로 구성되는 프레임워크(framework)가 고려될 수 있다. 상기 프레임워크의 일 예시로 하나의 캐리어(carrier)에 대해 테라헤르츠 펄스(THz pulse)의 길이를 50ps로 설정한다면, 대역폭(BW)은 약 20GHz가 된다.
적외선 대역(infrared band)에서 테라헤르츠 대역(THz band)으로의 효과적인 하향 변환(Down conversion)은 광전 컨버터(O/E converter)의 비선형성(nonlinearity)을 어떻게 활용하는가에 달려 있다. 즉, 원하는 테라헤르츠 대역(THz band)으로 하향 변환(down conversion)하기 위해서는 해당 테라헤르츠 대역(THz band)에 옮기기에 가장 이상적인 비선형성(non-linearity)을 갖는 광전 변환기(O/E converter)의 설계가 요구된다. 만일 타겟으로 하는 주파수 대역에 맞지 않는 광전 변환기(O/E converter)를 사용하는 경우, 해당 펄스(pulse)의 크기(amplitude), 위상(phase)에 대하여 오류(error)가 발생할 가능성이 높다.
단일 캐리어(single carrier) 시스템에서 광전 변환기 1개를 이용하여 테라헤르츠 송수신 시스템이 구현될 수 있다. 채널 환경에 따라 달라지지만 멀리 캐리어(Multi carrier) 시스템에서 캐리어 수만큼 광전 변환기가 요구될 수 있다. 특히 전술한 스펙트럼 용도와 관련된 계획에 따라 여러 개의 광대역들을 이용하는 멀티 캐리어 시스템인 경우, 그 현상이 두드러지게 될 것이다. 이와 관련하여 상기 멀티 캐리어 시스템을 위한 프레임 구조가 고려될 수 있다. 광전 변환기를 기반으로 하향 주파수 변환된 신호는 특정 자원 영역(예: 특정 프레임)에서 전송될 수 있다. 상기 특정 자원 영역의 주파수 영역은 복수의 청크(chunk)들을 포함할 수 있다. 각 청크(chunk)는 적어도 하나의 컴포넌트 캐리어(CC)로 구성될 수 있다.
양자 암호 통신
양자 암호 통신 시스템에서는 파장이나 진폭 등으로 통신하는 종래의 통신 방법과 달리 빛의 최소 단위인 단일 광자(photon)를 이용하여 신호를 실어 나른다. 종래의 암호체계가 대부분 수학적 알고리즘의 복잡성에 의해 안정성을 보장받는데 비해, 양자 암호 통신은 양자의 독특한 성질에 안정성을 기반하고 있기 때문에, 양자역학의 물리법칙이 깨지지 않는 한 그 안정성이 보장된다.
가장 대표적인 양자 키 분배 프로토콜은 1984년 C. H. Bennett과 G. Brassard가 제안한 BB84 프로토콜이다. BB84 프로토콜은 광자의 편광, 위상 등의 상태에 정보를 실어 나르며, 양자의 특성을 이용하여 이론상 절대적으로 안전하게 비밀키(sift key)를 나누어 가질도록 한다. 이하 [표 2]는 송신측 앨리스(Alice)와 수신측 밥(Bob) 사이에서 편광 상태에 정보를 실어 비밀키를 생성하는 BB84 프로토콜의 예를 보여주며, BB84 프로토콜의 전체적인 흐름은 다음과 같다.
(1) 앨리스는 무작위로 비트를 생성한다.
(2) 앨리스는 비트 정보를 어떤 편광에 실을 것인지 결정하기 위해 무작위로 전송 편광자를 선택한다.
(3) 앨리스는 (1)에서 무작위로 생성한 비트 및 2에서 무작위로 선택한 편광자에 대응되는 편광신호를 생성하고 양자채널로 전송한다.
(4) 밥은 앨리스가 전송한 편광신호를 측정하기 위해 무작위로 측정 편광자를 선택한다.
(5) 밥은 선택한 편광자로 앨리스가 전송한 편광신호를 측정하여 보관한다.
(6) 앨리스와 밥은 고전채널을 통해 어떤 편광자를 사용했는지 공유한다.
(7) 앨리스와 밥은 같은 편광자를 사용한 비트만 보관하고, 서로 다른 편광자를 사용한 비트는 제거함으로써 비밀 키를 얻는다.
앨리스가 생성한 비트 0 1 1 0 1 0 0 1
앨리스가 선택한 전송 편광자 ＋ ＋ × ＋ × × × ＋
앨리스가 전송한 편광신호 ↑ → ↘ ↑ ↘ ↗ ↗ →
밥이 선택한 측정 편광자 ＋ × × × ＋ × ＋ ×
밥이 측정한 편광신호 ↑ ↗ ↘ ↗ → ↗ → →
전송 편광자와 측정 편광자가 일치하는지 여부 검증 고전 채널을 통한 데이터 교환
최종적으로 생성되는 비밀키 0 1 0 1
도 14는 본 개시에 적용 가능한 양자 암호 통신 시스템의 구조를 도시한다. 도 14를 참고하면, QKD(quantum key distribution) 송신부(1410)는 QKD 수신부(1420)와 퍼블릭 채널(public channel) 및 양자 채널(quantum channel)로써 연결되어 통신을 수행할 수 있다. 이때, QKD 송신부(1410)는 암호화기(1430)에게 비밀 키를 공급할 수 있으며, QKD 수신부(1420)도 복호화기(1440)에게 비밀 키를 공급할 수 있다. 여기서, 암호화기(1430)에는 플레인 텍스트(plain text)가 입/출력될 수 있으며, 암호화기(1430)는 복호화기(1440)와 (기존 통신망을 통해) 비밀 대칭 키로 암호화된 데이터를 전송할 수 있다. 아울러, 복호화기(1440)에도 플레인 텍스트가 입/출력될 수 있다.
이러한 BB84 프로토콜은 이론상으로는 절대적인 보안을 보장하지만, 실제 하드웨어 구현 시 결함이 발생할 수 있다. 예를 들어, 광섬유의 복굴절 (birefringence)에 의한 편광 왜곡이 발생할 수 있다. 여기서, 복굴절은 빛이 등방성이 아닌 매질을 통과할 때 매질의 광축(optical axis)에 수직한 편광 성분과 수평한 편광 성분이 서로 다른 시간 지연을 겪는 현상을 말한다. 복굴절에 의한 서로 다른 시간 지연은 두 성분들 간 위상 차이를 야기하고, 두 성분들 간의 위상 차이는 곧 편광의 틀어짐을 일으킨다. 이러한 편광의 틀어짐을 해소하기 위해 PnP(plug and play) 양자 키 분배 방식이 제시된 바 있다.
PnP 양자 키 분배 방식은 전송과정에서 복굴절에 의한 편광의 틀어짐을 자동으로 보상할 수 있다는 이점을 가진다. 일반적인 양자 키 분배 시스템은 송신측인 앨리스가 정보를 양자 상태에 실어 전송하면, 수신측인 밥이 양자 상태를 측정하고, 비밀키를 생성하는 단방향(one way) 방식에 따른다. 반면, PnP 양자 키 분배 방식은, 밥이 기준 펄스(reference pulse)를 생성 및 전송하면, 앨리스가 기준 펄스를 수신하고, 위상 상태에 비트 정보를 실은 후, 다시 밥에게 비트 정보가 실린 펄스를 되돌려 보내는, 양방향(two way) 방식에 따른다. 도 15는 본 개시에 적용 가능한 PnP(plug and play) 양자 키 분배 시스템의 구조를 도시한다. 도 15를 참고하여 PnP 양자 키 분배 시스템을 통해 구현된 BB84 프로토콜의 전체적인 흐름을 설명하면, 다음과 같다.
먼저, 밥(1510)은 다음과 같은 순서에 따라 기준 펄스를 생성하여 앨리스에게 전송한다. 밥(1510)은 레이저 다이오드(laser diode, LD)(1511)를 이용하여 펄스를 생성한다. 생성된 펄스는 서큘레이터(1512)를 통해 빔 스플리터(beam splitter, BS)(1513)로 출력된다. 밥(1510)은 생성된 펄스를 빔 스플리터(1513)를 이용하여 두 개의 펄스 a 및 펄스 b로 분할한다. 분할된 펄스 중 펄스 a는 짧은 경로(short path)(1514)를 통과하고, 짧은 경로에 포함된 편광 조절기(미도시)에 의해 편광이 90° 회전된다. 펄스 b는 긴 경로(long path)(1516)를 통과하며, 시간 지연된다. 펄스 a 및 펄스 b는 서로 직교하는 편광을 갖기 때문에, 편광 빔 스플리터(polarization beam splitter, PBS)(1516)의 동일한 포트를 통해 양자 채널(quantum channel)로 출력된다.
이어, 앨리스(1520)는 다음과 같은 순서에 따라 밥이 보낸 기준 펄스의 위상에 비트 정보를 실어 밥(1510)에게 전송한다. 수신된 펄스 a 및 펄스 b는 빔 스플리터(1521)에 의해 분할되어 일부가 광학 센서(optical sensor)(예: 포토 다이오드(photo diode, PD)(1522))에 입사된다. 앨리스(1520)는 광학 센서를 이용하여 수신된 펄스의 타이밍 및 세기를 분석하고, 앨리스(1520)와 밥(1510)의 클락(clock)을 동기화하기 위한 트리거 신호(trigger signal)를 생성하고, 가변 감쇠기(variable attenuator, VA)(예: 세기 변조기(intensity modulator, IM)(1523))가 단일 광자 수준으로 펄스를 감쇠시킬 수 있도록 가변 감쇠기를 제어한다. 동기화된 클락을 기준으로, 가변 감쇠기는 두 번째 펄스인 펄스 b를 단일 광자 수준으로 감쇠시키고, 위상 변조기(phase modulator, PM)(1524)는 감쇠된 펄스 b에 작용함으로써, 0, π/2, π, 3π/2 중 앨리스(1520)가 BB84 프로토콜에서 선택한 전송 기저 및 비트 정보에 해당하는 위상 천이(phase shift)를 가한다. 펄스 a 및 펄스 b는 패러데이 회전 거울(faraday retator mirror, FM)(1525)에 반사됨으로써, 편광이 90° 회전된 상태로 양자 채널을 통해 밥(1510)에게 전송된다.
다음으로, 밥(1510)은 다음과 같은 순서에 따라 앨리스(1520)가 전송한 펄스 a 및 펄스 b를 수신하고, 저장된 비트 정보를 측정한다. 펄스 a 및 펄스 b의 편광은 앨리스(1520)의 패러데이 회전 거울(1525)에 의해 90° 회전되었기 때문에, 밥(1510)의 편광 분리기에서 종전과 반대의 경로를 통과하게 된다. 예를 들어, 펄스 a는 긴 경로(1515), 펄스 b는 짧은 경로(1514)를 통과한다. 펄스 a는 긴 경로(1515)의 위상 변조기(1517)에 의해 밥(1510)이 선택한 측정 기저에 해당하는 0 또는 π/2의 위상천이(phase shift)를 겪고, 펄스 b는 짧은 경로의 편광 조절기(미도시)에 의해 90°편광 회전을 겪음으로써 펄스 a와 같은 편광을 갖게 된다. 펄스 a 및 펄스 b는 결과적으로 같은 길이의 경로를 이동하였기 때문에, 밥(1510)의 빔 스플리터(1513)에서 동시에 만나 간섭을 일으킨다. 밥(1510)의 측정 기저가 앨리스(1520)의 전송 기저와 일치하는 경우, 중첩된 펄스는 단일 광자 검출기(single photon detector, SPD)(1518-1) 및 단일 광자 검출기(1518-2) 중 한 쪽에 결정론적으로 검출된다. 전송 기저가 일치하지 아니하는 경우, 펄스는 단일 광자 검출기(1518-1) 및 단일 광자 검출기(1518-2) 중 한 쪽에서 확률적으로 검출된다.
전술한 바와 같이, 밥에서 앨리스 쪽으로의 전송 경로에서 발생한 복굴절의 영향은 앨리스에서 밥 쪽으로 되돌아가는 경로에서 보상될 수 있다. 이때, 핵심적인 역할을 하는 것이 패러데이 회전 거울이다. 패러데이 회전 거울은 이하 도 16와 같이 구성될 수 있다. 도 16은 본 개시에 적용 가능한 패러데이 회전 거울의 구조를 도시한다. 도 16을 참고하면, 패러데이 회전 거울은 패러데이 회전자(Faraday rotator)(1610), 거울(mirror)(1620), 영구 자석(permanent magnet)(1630)을 포함한다. 패러데이 회전자(1610)는 빛이 자기장을 통과할 때 일정한 방향으로 힘을 받아 회전하게 됨을 설명한 패러데이 법칙에 기반한다. 패러데이 회전자(1610)에 의한 편광의 회전각은 이하 [수학식 1]과 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000001
[수학식 1]에서, β는 회전각[radian], V는 베르데 상수(Verdet constant)[radian/(T·m)], B는 자속 밀도(magnetic flux density)[T], d는 빛과 자기장의 상호작용이 일어난 경로의 길이[m]를 의미한다.
도 17a 및 도 17b는 본 개시에 적용 가능한 패러데이 회전 거울에서의 편광 회전을 도시한다. 도 17a는 입사되는 상황, 도 17b는 반사되는 상황을 도시한다. 패러데이 회전 거울에 사용되는 패러데이 회전자는 45°로 설정된 회전각을 가진다. 이상적인 경우, 빛이 패러데이 회전 거울에 입사 시와 반사 시에 각각 45°씩 총 90°의 편광 회전이 이루어 진다. 따라서, 밥에서 앨리스로의 경로에서 광축에 수직한 편광 성분과 광축에 수평한 편광 성분이 앨리스에서 밥으로의 경로에서 서로 뒤바뀌게 된다. 이는 두 성분들이 밥에서 앨리스로의 경로와 앨리스에서 밥으로의 경로에서 복굴절에 의한 시간 지연을 서로 뒤바꾸어 겪게 됨을 의미한다. 결과적으로, 두 개의 성분들은 밥 및 앨리스 사이를 왕복하면서 동일한 시간 지연을 겪기 때문에, 밥은 되돌아온 펄스에서 복굴절에 의한 편광의 틀어짐이 보상된 신호를 수신하게 된다. 단, 패러데이 회전 거울에 의한 90°의 편광 회전이 존재한다.
본 개시의 구체적인 실시 예
본 개시는 양자 키 분배를 지원하는 통신 시스템에서 패러데이 회전 거울을 이용하여 복굴절에 의한 편광의 틀어짐을 보상하기 위한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 패러데이 회전 거울을 이용함에 있어서, 패러데이 회전 거울에 의한 편광 왜곡을 보정하기 위한 기술에 관한 것이다.
패러데이 회전 거울은 복굴절에 의한 편광의 틀어짐을 보상하는 하나의 방안으로서 널리 알려져있다. 하지만, 상용화된 패러데이 회전 거울은 공정 오차 및 온도와 파장에 따른 변이로 45°의 회전각을 정확히 보장하지 못할 수 있다. 이하 [표 3]과 같은 제너럴 포토닉스(General Photonics)에서 제공한 데이터 시트에 따르면, 상용화된 패러데이 회전 거울은 상온(예: 23℃)에서 최대 ±1°의 공정 오차를 갖고, 온도와 파장에 따라 변화하는 베르데 상수의 영향으로 온도와 파장에 따라서 각각 ±0.12°/℃와 ±0.12°/nm의 변이를 보인다.
Operating Wavelength 1550 nm, 1310 nm 1064 nm
Operating Bandwidth ±50 nm ±5 nm
Insertion Loss 0.3 dB typical0.5 dB max. 3.0 dB max.
Faraday Rotation Angle 90 degrees 90 degrees
Rotation Angle Tolerance
(Center Wavelength at 23 ℃)		 ±1 degree ±6 degrees
Rotation Angle Wavelength Dependence ±0.12 degree/nm
Rotation Angle Temperature Dependence ±0.12 degree/℃ PMD: 0.05 ps
Reflection Polarization Dependence 0.5% max. PDL: 0.05 dB
Optical Power Handling 300 mW min. 150 mW
Operating Temperature 0 to 70 ℃ -5 to 50 ℃
Storage Temperature -40 to 85 ℃ -40 to 85 ℃
Fiber Type SMF-28 HI 1060 Fiber
Dimensions Ψ 5.5×32 mm (pigtailed)Ψ 9.5×50 mm (NoTailTM) Ψ 5.5×35 mm (pigtailed)
전술한 패러데이 회전 거울의 불완결성은 복굴절에 대한 보상 효과를 감쇄시킴으로써 큐비트 오류율(qbit error rate, QBER)을 증가시킬 수 있다. 또한, 패러데이 회전 거울의 불완결성은 앨리스가 전송한 BB84 프로토콜의 상태 공간(state space)을 왜곡시키면서 보안상의 허점을 야기할 수 있다. 이상적인 패러데이 회전 거울을 사용한 경우, 앨리스가 전송한 BB84 상태의 상태 공간은 이하 [수학식 2]와 같이 표현된다.
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000002
[수학식 2]에서, |Φk〉는 상태 공간, δ는 π/2, k는 0, π/2, π, 3π/2 중 앨리스가 선택한 위상 상태에 해당하는 인덱스, |a〉 및 |b〉는 밥에서 송신된 기준 펄스 a 및 기준 펄스 b의 시간 모드 벡터로서, 앨리스에서 송신된 상태가 존재하는 상태 공간의 기저 벡터가 된다.
이상적인 경우, 앨리스가 전송한 BB84 상태의 상태 공간은 두 개의 시간 모드들 |a〉 및 |b〉를 기저 벡터로 하는 2차원 공간이다. 반면, 패러데이 회전 거울이 불완결한 경우, 앨리스가 전송한 상태는 이하 [수학식 3]과 같이 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000003
[수학식 3]에서, |Φk〉는 상태 공간,
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000004
는 패러데이 회전 거울의 불완결성으로 인해 발생하는 회전각 오차, δ는 앨리스가 선택한 위상 상태에 해당하는 인덱스, |aH〉는 수평 편광의 기준 펄스 a의 시간 모드 벡터, |bH〉는 수평 편광의 기준 펄스 b의 시간 모드 벡터, |bV〉는 수평 편광의 기준 펄스 b의 시간 모드 벡터를 의미한다.
[수학식 3]은 앨리스에 의해 인코딩(encoding)된 정보가 시간 모드(예: a 및 b) 뿐만 아니라 편광 모드(예: H 및 V) 상에도 나타남을 보여준다. [수학식 3]에서 상태 공간의 차원을 좀 더 명확히 확인하기 일부 항목(term)들을 치환하면, 이하 [수학식 4]와 같다.
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000005
[수학식 4]에서, |Φk〉는 상태 공간,
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000006
는 패러데이 회전 거울의 불완결성으로 인해 발생하는 회전각 오차, δ는 앨리스가 선택한 위상 상태에 해당하는 인덱스, |x1〉, |x2〉, |x3〉는 치환된 시간 모드 벡터들을 의미한다.
[수학식 4]를 참고하면, 앨리스가 전송한 정보의 힐베르트 공간(Hilbert space)은 더 이상 2차원이 아니라 3차원 공간으로 이해될 수 있다. 앨리스에서 전송될 수 있는 4 가지의 정보를 3차원 공간상에 도식화하면, 4 가지 정보는 도 18과 같이 표현될 수 있다. 도 18은 본 개시에 적용 가능한 PnP 양자 키 분배 기법에 따라 앨리스에서 송신 가능한 4가지 상태들의 예를 도시한다. 도 18을 참고하면, 4개의 상태들 |Φ1〉, |Φ2〉, |Φ3〉, |Φ4〉가 앨리스에서 송신 가능하다. 이브(Eve)는 [수학식 4]에서 표현되는 4개의 상태들에 대해 앨리스 및 밥 사이의 큐비트 오류율을 최소화하는 POVM(positive operator valued measure) 연산자를 찾음으로써 4개의 상태들을 구분할 수 있고, 구분된 상태에 대한 정보를 기반으로 차단-재송신 도청 공격(intercept-resend attack)을 가하는 PFM 공격(passive Faraday rotator mirror attack)이 가능해진다.
POVM은 직교하지 않는 상태들(non-orthogonal states) 간의 구분을 위한 측정 기저 설계 방법 중 하나이다. n개의 상태들 구분하고자 하는 경우, POVM은 각 상태에 해당하는 n개의 연산자들인 M0, M1, …, Mn-1과, n개의 상태들 중 어느 상태인지를 구분해 낼 수 없는 경우에 해당하는 연산자인 Mvac로 구성된다. 따라서, PFM 공격을 위한 POVM은 {Mvac,Mk|k=0,1,2,3}으로 표현될 수 있다. 만일, 이브가 Mi(i=0,1,2,3)에 해당하는 측정 결과를 얻은 경우, 이브는 |Φi〉 상태의 양자를 생성하고, 밥에게 전송한다. 반면, 이브가 Mvac에 해당하는 결과를 획득한 경우, 이브는 아무것도 전송하지 아니한다. 이때, 이브의 PFM 공격이 가해지는 상황에서, 앨리스가 |Φk〉에 해당하는 상태 정보를 전송하였을 때, 밥이 |Φj〉의 상태 정보를 획득할 확률은 이하 [수학식 5]와 같다.
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000007
[수학식 5]에서, P(j|k)는 앨리스가 인덱스 k의 상태 정보 송신 시 밥이 인덱스 j의 상태 정보를 획득할 확률, B는 밥이 획득한 상태 정보의 인덱스, E는 이브가 획득한 상태 정보의 인덱스, A는 앨리스가 전송한 상태 정보의 인덱스, Mi는 i번째 상태에 대응하는 연산자, ρk는 인덱스 k의 상태 정보의 켓(ket) 및 브라(bra)의 곱을 의미한다.
일반적으로, 이브가 Mk(k=0,1,2,3)에 해당하는 측정 결과를 얻은 경우, 이는 유의미한 정보를 얻은 것으로 간주되며, 이브의 성공 확률은 이하 [수학식 6]과 같이 주어진다.
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000008
[수학식 6]에서,
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000009
는 이브의 성공 확률, P(j|k)는 앨리스가 인덱스 k의 상태 정보 송신 시 밥이 인덱스 j의 상태 정보를 획득할 확률, Mi는 i번째 상태에 대응하는 연산자, ρ는 인덱스 별 상태 정보의 켓(ket) 및 브라(bra)의 곱들의 합을 의미한다.
도 19는 본 개시에 적용 가능한 패러데이 회전 거울에서 회전각 오차에 따른 이브의 성공 확률을 도시한다.
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000010
라 하면, 이브의 POVM은
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000011
로 설정되고, 여기서, Ek는
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000012
의 0이 아닌 고유 값(eigenvalue)들 중 가장 작은 값에 대한 고유 벡터(eigenvector)이며,
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000013
는
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000014
가 양의 준정부호 행렬(positive semi-definite matrix)이 되도록 하는 최대 실수(real number)이다. 도 19과 같은 그래프는
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000015
를 상용화된 패러데이 회전 거울의 공정오차 범위인 -1°에서 +1°까지 변화시키며 성공 확률
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000016
를 관찰함으로써 결정될 수 있다. 도 19를 참고하면,
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000017
의 절대값이 증가할수록 이브가 PFM 공격에 성공할 확률이 증가하며, 온도나 파장에 따른 회전각 변이까지 고려하면
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000018
의 절대값은 공정오차로 주어진 1°보다 더 큰 범위까지 증가할 수 있다. 따라서, 도청의 위험성은 도 19의 그래프에 나타난 것 이상으로 심각해질 수 있다.
전술한 바와 같이, 패러데이 회전 거울의 불완결성에 의한 상태 공간의 왜곡으로 인해, 앨리스에서 송신된 정보의 상태는 더 이상 BB84 프로토콜의 상태를 따르지 아니할 수 있다. 이 경우, 3차원으로 왜곡된 상태 공간은 이브에게 보안상의 허점을 제공하고, PFM 공격을 가능하게 한다. 따라서, 앨리스 및 밥이 이러한 PFM 공격을 방어함으로써 PnP 양자 키 분배 방식에서도 BB84 프로토콜 본래의 보안성을 유지하기 위한 대안이 필요하다. 이에, 본 개시는 패러데이 회전 거울의 불완결성에 의한 왜곡을 보정하기 위한 기술을 제안한다.
구체적으로, 본 개시는 벨 상태 측정(bell state measurement, BSM)에 기반한 PnP MDI(measurement device independent) QKD 기법에 관한 것으로, 암호 키 생성을 위한 펄스열을 처리하면서, 동시에 순시적으로 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 검출 및 보정하는 기술을 제안한다. 본 개시에서, 앨리스 및 밥은 모두 양자 상태 정보를 인코딩 및 송신하는 송신부로서 동작하고, 제3의 노드인 찰리(Charlie)는 앨리스 및 밥에서 송신된 양자를 수신하고, BSM을 수행하는 역할을 수행한다. 앨리스가 비트 정보를 준비 및 송신하고, 밥이 비트 정보를 수신 및 측정하는 준비-측정 방식에 기반한 종래의 PnP QKD 기법의 경우, 암호 키 생성을 위한 펄스열로서 수직 편광을 갖는 펄스와 수평 편광을 갖는 펄스가 번갈아 송신되는 구조가 사용되지만, 다양한 실시 예들에 따른 시스템은 암호 키 생성을 위한 펄스열이 하나의 편광 상태를 갖는 펄스로만 구성될 수 있으므로, 암호 키 생성을 위한 펄스열 자체를 이용하여 오차를 검출 및 보정하는 순시적 보정이 수행될 수 있다.
도 20은 본 개시의 일 실시 예에 따른 양자 키 분배를 지원하는 시스템을 도시한다. 다시 말해, 도 20은 본 개시에서 제안하는 PnP MDI QKD 시스템에 포함되는 장치들의 구성을 예시한다. 다양한 실시 예들에 따른 시스템은 타임-빈 위상 인코딩(time-bin phase encoding) 방식을 기반으로 운용될 수 있다. 수신부는 광원 및 SPD를 포함하고, 송신부는 비트 정보를 인코딩 하기 위한 구성요소를 포함한다. 앨리스(2020) 및 밥(2010)은 모두 송신부로서 동작하고, 동일한 장치 구성을 가질 수 있다. 구체적으로, 앨리스(2020)는 인코딩부(2022), 보정부(2024), 가변 패러데이 회전 거울(variable Faraday rotator mirror, VFM)(2026)를 포함한다. 도 20에 도시되지 아니하였으나, 앨리스(2020)는 VFM(2026)의 동작을 제어하는 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시 예에 따라, 제어 회로는 보정부(2024)의 동작에 의해 결정되는 정보에 기반하여 VFM(2026)의 회전각을 조절할 수 있다. 찰리(2030)는 수신부로서 동작하며, 타임-빈을 생성하여 앨리스(2020) 및/또는 밥(2010)에게 송신하는 시간 빈 생성부(time bin generator)(2032), 앨리스(2020) 및/또는 밥(2010)으로부터 양자 정보를 수신하여 BSM을 수행하는 BSM부(2034)를 포함한다. 앨리스(2020) 및 찰리(2030)의 상세한 구성은 이하 도 21 및 도 22와 같다.
도 21은 본 개시의 일 실시 예에 따른 통신 시스템에서 앨리스로 동작하는 장치의 구성을 도시한다. 도 21을 참고하면, 장치는 BS(beam splitter)(2121), PD(photodiode)(2122), IM(intensity modulator)(2123), PM(phase modulator)(2124)를 포함하는 인코딩부(2022)와, BS(2141), DL(delay line)(2142), IM(2143), BS(2144), 편광기(2145), BS(2146), BS(2147), PD(2148-1), PD(2148-2), PD(2148-3)을 포함하는 보정부(2024) 및 VFM(2026)를 포함한다.
도 22는 본 개시의 일 실시 예에 따른 통신 시스템에서 찰리(Charlie)로 동작하는 장치의 구성을 도시한다. 도 22를 참고하면, 장치는 LD(laser diode)(2221), BS(2222), IM(2223-1), IM(2223-2), HWP(half wave plate)(2224), PBS(polarizing beam splitter)(2225), BS(2226), DL(2227), FM(Faraday rotator mirror)(2228-1), FM(2228-2)를 포함하는 시간 빈 생성부(2032)와, PBS(2241), PBS(2242), HWP(2243), PBS(2244), BS(2245), SPD(single phton detector)(2246-1), SPD(2246-2)를 포함하는 BSM부(2034)를 포함한다.
도 20 내지 도 22에 예시된 구성을 기반으로 일 실시 예에 따른 양자 키 분배 프로토콜의 전체적인 흐름을 설명하면 다음과 같다.
1. 찰리(2030)는 앨리스(2020) 및 밥(2010) 각각에게 신호(signal) 빈(bin)과 참조(reference) 빈을 포함하는 2개의 시간 빈들을 포함하는 펄스를 송신한다.
1) 시간 빈 생성부(2032)의 LD(2221)는 일정한 편광(예: 수직 편광) 상태의 펄스를 생성한다.
2) 생성된 펄스는 BS(2222)에서 2개의 펄스들로 분기된다(splited). 2개의 펄스들 중 하나는 IM(2223-1)을 포함하는 위 경로를 통과하고, 나머지 하나는 IM(2223-2), HWP(2224)을 포함하는 아래 경로를 통과한다. 아래 경로를 통과하는 펄스는 HWP(2224)에 의해 90° 편광 회전됨으로써, 수평 편광 상태를 갖게 된다.
3) PBS(2225)는 수직 편광 펄스를 반사시키고, 수평 편광 펄스를 투과시킨다. 이에 따라, 위 경로 및 아래 경로에서 입사되는 2개의 펄스들을 모두 마이켈슨 간섭계(예: BS(2226), FM(2129-1), FM(2129-2))로 전달된다.
4) 마이켈슨 간섭계는 수직 편광 펄스 및 수평 편광 펄스 각각을 2개의 빈들로 분기하며, 2개의 빈들 중 하나에 대하여 DL(2227)을 통해 시간 지연을 부여함으로써 각각의 편광 상태에 대해 2개의 시간 빈들을 생성한다. 여기서, 빠른 시간 빈은 '참조 빈', 느린 시간 빈은 '신호 빈'으로 지칭된다. 이에 따라, 수직 편광의 참조 빈, 수직 편광의 신호 빈, 수평 편광의 참조 빈, 수평 편광의 신호 빈 등 4개의 빈들이 생성된다.
5) 수평 편광의 2개의 시간 빈들은 2개의 PBS들(2241, 2242)을 모두 투과한 후, 앨리스(2020)에게 전달된다. 수직 편광의 2개의 시간 빈들은 PBS(2241)에서 반사되고, HWP(2243)에 의해 수평 편광으로 변경되고, PBS(2244)를 투과한 후, 밥(2010)에게 전달된다.
2. 앨리스(2020) 및 밥(2010) 각각은 오차 보정을 수행한다. 앨리스(2020) 및 밥(2010)은 동일하게 동작하므로, 본 개시는 앨리스(2020)의 동작을 설명한다. 앨리스(2020)는 수신된 펄스의 적어도 일부를 VFM(2026) 입사 전과 반사 후에 각각 한 번씩 보정부(2024)로 분기하고, 분기된 성분을 통해 VFM(2026)의 오차 보정을 수행할 수 있다. 이하 설명에서, VFM(2026) 입사 전에 보정부(2024)로 분기된 성분(component)은 '제1 성분', VFM(2026) 반사 후에 보정부(2024)로 분기된 성분은 '제2 성분'이라 지칭된다.
1) 제1 성분은 원래 신호의 위상에 대한 참조로서 사용되며, 제2 성분은 VFM(2026)에 반사 후 되돌아 나오는 과정에서 회전각 오차에 대한 정보를 반영한다.
2) 제1 성분 및 제2 성분의 경로 차는 DL(2142)에 의해 상쇄되며, 편광기(2145)는 제2 성분에 대하여 VFM(2026)의 오차에 의한 생성된 성분만이 편광기(2145)를 통과하도록 수평 편광 상태로 설정된다.
3) 제2 성분 중 편광기(2145)를 통과한 오차 성분(이하 '제3 성분')의 크기는 PD(2148-1)에 의해 측정된다. 제1 성분의 이동 경로 상에 포함되는 IM(2143)은 제1 성분의 크기가 제3 성분과 동일해지도록 제1 성분의 크기를 조절한다. 이하, 크기 조절된 제1 성분은 '제4 성분'이라 지칭된다.
4) 제3 성분 및 제4 성분은 BS(2147)에 동시에 입사되고, 간섭을 일으킨다. 이에 따라, 제1 간섭 성분 및 제2 간섭 성분이 형성된다.
5) 제1 간섭 성분 및 제2 간섭 성분 각각은 PD들(2148-2, 2148-3)로 구성된 BPD(balanced photo detector)로 입사되고, BPD는 VFM(2026)의 오차 정보(예: 오차의 크기 및 부호)을 측정할 수 있다.
6) 측정된 오차 정보를 기반으로 보정 전류가 생성된다. 보정 전류가 VFM(2026)에 입력되면, 유도 자기장에 의하여 회전각 오차가 보정될 수 있다. 구체적으로, VFM(2026)은 영구 자석, 솔레노이드(solenoid), 거울을 포함하며, 보정 전류는 솔레노이드에 흐르는 전류를 조절한다. 영구 자석의 자기장에 보정 전류에 의한 솔레노이드의 유도자기장 값이 더해짐으로써, VFM(2026)의 전체 자기장이 형성된다. 전체 자기장의 값에 따라서 VFM(2026)에 반사되는 펄스의 회전각이 결정되기 때문에, 보정 전류를 변화시키면 VFM(2026)의 회전각이 조절될 수 있다.
3. 앨리스(2020)는 수신된 펄스 중 VFM(2026) 반사 후에 인코딩부(2022)로 돌아온 성분에 대하여 Z 기저(예: 타임-빈 인코딩) 및 X 기저(예: 위상 인코딩) 중 하나를 무작위로 선택하고, 선택된 기저에 기반하여 비트 정보를 인코딩한 후, 찰리(2030)에게 송신한다.
1) Z 기저 인코딩은 IM(2123)에 의해 수행되며, 2개의 시간 빈들 중 하나를 차단함으로써 0 또는 1을 인코딩 할 수 있다. 이때, 앨리스(2020) 및 밥(2010) 측 인코딩 상태는 이하 [표 4]와 같을 수 있다.
장치 상태
앨리스
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000019
또는
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000020
밥
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000021
또는
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000022
2) X 기저 인코딩은 PM(2124)에 의해 수행되며, 2개의 시간 빈들의 상대적인 위상 차를 0 또는 π로 인가함으로써, 0 또는 1을 인코딩 할 수 있다. 이때, 앨리스(2020) 및 밥(2010) 측 인코딩 상태는 이하 [표 5]와 같을 수 있다.
장치 상태
앨리스
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000023
밥
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000024
Z 기저와 X 기저에 대해 출력되는 양자 상태의 평균 광자 수(mean photon number)를 동일하게 유지하기 위해, X 기저에 대해서 위상 인코딩 후에 IM(2123)을 이용하여 펄스가 조절된다. 따라서, X 기저 인코딩의 경우에도, 펄스는 확률적으로 2개의 시간 빈들 중 하나만 존재하는 상태의 중첩된 형태로 표현된다. 이러한 무작위적인 시간 빈 선택은 X 기저 인코딩에서 대한 BSM 결과에 정보로 작용하지 아니할 수 있다.
4. 찰리(2030)는 앨리스(2020) 및 밥(2010)이 송신한 펄스에 대해 BSM을 수행하고, BSM의 결과를 공개 채널을 통해 공유한다. 찰리(2030)가 수행하는 BSM은 이하 [수학식 7]과 같은 두 가지 벨 상태들을 판별하는 부분 벨 상태 측정(partial BSM) 과정으로 이해될 수 있다.
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000025
[수학식 7]에서, |Ψ±〉는 부분 BSM 결과에 해당하는 양자 상태, |x〉ar은 앨리스에서 x를 인코딩한 참조 빈의 상태, |x〉as은 앨리스에서 x를 인코딩한 신호 빈의 상태, |x〉br은 밥에서 x를 인코딩한 참조 빈의 상태, |x〉bs은 밥에서 x를 인코딩한 신호 빈의 상태를 의미한다.
성공적인 부분 BSM 결과에 해당하는 |Ψ±〉는 앨리스(2020) 및 밥(2010)에서 송신된 상태들의 텐서 곱 형태 조합 중
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000026
및
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000027
의 선형 결합으로 이루어진다. 각 조합이 부분 BSM을 수행하는 BS(2245)에 입사되었을 때 SPD#0(2246-0) 및 SPD#1(2246-1)에 각각 도달하는 간섭 성분은 이하 [수학식 8과 같이 정리될 수 있다.
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000028
[수학식 8]에서, |x〉ar은 앨리스에서 x를 인코딩한 참조 빈의 상태, |x〉as은 앨리스에서 x를 인코딩한 신호 빈의 상태, |x〉br은 밥에서 x를 인코딩한 참조 빈의 상태, |x〉bs은 밥에서 x를 인코딩한 신호 빈의 상태를 의미한다. |x〉r0, |x〉r1, |x〉s0, |x〉s1에서, 아래 첨자 r과 s는 각각 참조 시간 빈과 신호 시간 빈에 대한 측정 결과를 의미하며, 아래 첨자 0과 1은 각각 SPD#0(2246-0) 및 SPD#1(2246-1)에 감지된 결과임을 의미한다. |Ψ±〉의 검출 결과를 정리하면 이하 [수학식 9]와 같다.
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000029
[수학식 9]에서, |Ψ+〉는 2개의 시간 빈들이 동일한 SPD에서 검출이 이루어진 경우의 상태, |Ψ-〉는 2개의 시간 빈들이 서로 다른 SPD들에서 검출이 이루어진 경우의 상태를 의미한다.
결국, 성공적인 부분 BSM 결과는 2개의 시간 빈들 모두에서 각각 하나씩의 SPD(2246-0 또는 2946-1)에서 검출이 이루어지는 경우에 해당하며, 그 중 |Ψ+〉는 2개의 시간 빈들 모두 동일한 SPD(2246-0 또는 2946-1)에서 검출이 이루어진 경우, |Ψ-〉는 2개의 시간 빈들에서 서로 다른 SPD들(2246-0 및 2946-1)에서 검출이 이루어진 경우에 해당한다.
이하, Z 기저와 X 기저에 대하여 전술한 두 가지 양자 상태 조합들이 나타나는 경우에 대해 수식적인 분석을 통해 부분 BSM 과정이 설명된다.
1) Z 기저 인코딩에 대한 부분 BSM 결과 해석
Z 기저를 이용한 인코딩 방식에서 |Ψ±〉를 구성하는 양자 상태 조합은 앨리스(2020) 및 밥(2010)이 서로 다른 시간 빈들을 차단한 경우에 해당한다. 이는 |Ψ+〉가 측정된 경우 및 |Ψ-〉가 측정된 경우 모두, 앨리스(2020) 및 밥(2010)이 0 및 1 중 서로 다른 비트 정보를 송신한 경우임을 의미한다.
2) X 기저 인코딩에 대한 부분 BSM 결과 해석
X 기저를 이용한 인코딩 방식에서 앨리스(2020) 및 밥(2010)이 송신한 양자 상태의 조합은 이하 [수학식 10]과 같은 텐서 곱의 형태로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000030
[수학식 10]에서, |x〉ar은 앨리스에서 x를 인코딩한 참조 빈의 상태, |x〉as은 앨리스에서 x를 인코딩한 신호 빈의 상태, |x〉br은 밥에서 x를 인코딩한 참조 빈의 상태, |x〉bs은 밥에서 x를 인코딩한 신호 빈의 상태, θa는 앨리스에서 인코딩된 위상 정보, θb는 밥에서 인코딩된 위상 정보를 의미한다.
|Ψ±〉를 구성하는 양자 상태 조합은 [수학식 10]의 두 번째 항과 세 번째 항에 의해 구성된다. 이때, 앨리스(2020) 및 밥(2010)이 인코딩한 위상 정보 θa 및 θb의 관계에 따라서, |Ψ+〉와 |Ψ-〉 2개의 결과 중 하나가 측정될 수 있다.
θa-θb=0인 경우, 양자 상태 조합은
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000031
으로 정리될 수 있고, 이는 4번 과정의 서두에 정의한 |Ψ+〉와 일치한다. 마찬가지로, θa-θb=π인 경우, 양자 상태 조합은
Figure PCTKR2021015239-appb-img-000032
으로 정리될 수 있고 이는 4번 과정의 서두에 정의한 |Ψ-〉와 일치한다. 여기서, 각 항에 공통적으로 곱해지는 항은 생략되었다.
정리하면, |Ψ+〉가 측정됨은 앨리스(2020) 및 밥(2010)이 동일한 위상 정보를 인코딩하였음을 의미하며, |Ψ-〉가 측정됨은 앨리스(2020) 및 밥(2010)이 서로 다른 위상 정보를 인코딩하였음을 의미한다.
5. 앨리스(2020) 및 밥(2010)은 공개 채널을 통해 선택한 기저를 공유한다.
6. 앨리스(2020) 및 밥(2010)은 동일한 기저를 선택하고, BSM 결과가 성공 (예: |Ψ+〉 또는 |Ψ-〉)인 경우에 대하여, BSM 결과에 따라 비트 플립(bit flip)을 수행함으로써 시프트 키(sifted key)를 획득한다. BSM 결과에 따라 비트 플립 수행 여부는 이하 [표 6]과 같다.
BSM result |Ψ-〉 BSM result |Ψ+〉
Z 기저 비트 플립 비트 플립
X 기저 비트 플립 비트 플립 없음(No bit flip)
7. 앨리스(2020) 및 밥(2010)은 후처리(post-processing) 과정을 수행함으로써 최종 암호 키를 획득할 수 있다.
도 23은 본 개시의 일 실시 예에 따른 통신 시스템에서 패러데이 회전 거울을 이용하여 비밀 키를 생성하는 절차의 예를 도시한다. 도 23은 앨리스 또는 밥으로 동작하는 장치(예: 단말, 기지국, 코어 엔티티 등)의 동작 방법을 예시한다.
도 23을 참고하면, S2301 단계에서, 장치는 비밀 키 생성을 위한 펄스를 수신한다. 펄스는 적어도 하나의 광자를 포함하며, 양자 채널을 통해 수신된다. 예를 들어, 펄스는 PnP 양자 키 분배 기법의 찰리로 동작하는 다른 장치로부터 수신될 수 있으며, 참조 빈 및 신호 빈을 포함하는 2개의 시간 빈들 중 하나에 해당할 수 있다.
S2303 단계에서, 장치는 패러데이 회전 거울에 반사된 펄스에 비트 정보 인코딩하고, 인코딩된 펄스를 송신한다. 즉, 장치는 S2301 단계에서 수신된 펄스를 패러데이 회전 거울에 반사시킨 후, 반사된 펄스에 비트 정보를 인코딩한다. 예를 들어, 장치는 복수의 후보 기저들(예: 시간-빈 인코딩 기저, 위상 인코딩 기저) 중 하나를 선택하고, 선택된 기저에 기반하여 비트 정보를 인코딩할 수 있다. 그리고, 장치는 비트 정보가 인코딩된 펄스를 양자 채널을 통해 송신한다.
S2305 단계에서, 장치는 수신된 펄스로부터 분기된 성분들을 이용하여 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 측정한다. 회전각 오차를 측정하기 위해 사용되는 성분들은 펄스가 수신되고, 패러데이 회전 거울에 반사된 후 송신되기 전까지 복수회 분기된다. 성분들 중 적어도 하나는 패러데이 회전 거울의 회전각 오차 정보를 포함한다. 예를 들어, 성분들 중 하나는 패러데이 회전 거울에 반사되기 전의 펄스로부터, 나머지 하나는 패러데이 회전 거울에 반사된 후의 펄스로부터 획득될 수 있다.
S2307 단계에서, 장치는 회전각 오차에 기반하여 패러데이 회전 거울을 제어한다. 예를 들어, 장치는 회전각 오차에 기반하여 패러데이 회전 거울의 회전각을 조정한다. 회전각 오차의 존재는 패러데이 회전 거울의 회전각이 90°가 아님을 의미한다. 따라서, 장치는 허용 오차 범위 내에서 90°의 회전각을 제공할 수 있도록, 회전각의 보정 값을 생성하고, 보정 값에 대응하는 제어 신호를 패러데이 회전 거울에 인가할 수 있다.
도 23에 도시되지 아니하였으나, 장치는 회전각 오차에 기반하여 패러데이 회전 거울을 제어한 후, 펄스에 비트 정보를 인코딩하고, 비트 정보가 인코딩된 펄스를 양자 채널을 통해 송신할 수 있다. 다시 말해, 장치는 비트 정보를 포함하는 펄스를 양자 채널을 통해 송신할 수 있다. 이때, 비트 정보를 전달하는(carrying) 펄스는 회전각 오차를 측정하기 위해 사용된 펄스와 동일할 수 있다. 즉, 다양한 실시 예들에 따르면, 별도의 회전각 오차를 측정하기 위한 신호가 아닌, 양자 키 분배를 위해 교환되는 펄스를 이용하여 회전각 오차가 추정 및 보정될 수 있다.
도 24는 본 개시의 일 실시 예에 따른 통신 시스템에서 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 보정하는 절차의 예를 도시한다. 도 24는 패러데이 회전 거울을 포함하는 장치(예: 단말, 기지국, 코어 엔티티 등)의 동작 방법을 예시한다.
도 24를 참고하면, S2401 단계에서, 장치는 패러데이 회전 거울에 반사되기 전의 펄스로부터 제1 성분을 획득한다. 예를 들어, 다른 장치로부터 수신된 펄스가 패러데이 회전 거울에 입력되기 전, 장치는 빔 스플리터를 이용하여 펄스를 분기할 수 있다. 여기서, 수신된 펄스는 비밀 키를 생성하기 위해 다른 장치로부터 송신된 펄스를 포함한다.
S2403 단계에서, 장치는 패러데이 회전 거울에 반사된 후 펄스로부터 제2 성분을 획득한다. 제2 성분은 제1 성분을 분기하기 위해 사용된 펄스로부터 분기함으로써 획득될 수 있다. 단, 제2 성분은 펄스가 패러데이 회전 거울에 반사된 후 분기함으로써 획득된다. 이로 인해, 제2 성분의 회전각은 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 반영하고 있을 수 있다.
S2405 단계에서, 장치는 제1 성분 및 제2 성분에 기반하여 회전각 오차를 결정한다. 먼저, 장치는 제2 성분에서 오차 성분인 제3 성분을 추출하기 위해 제2 성분을 편광 필터링할 수 있다. 여기서, 오차 성분은 제1 성분과 동일한 편광을 가지는 성분을 의미한다. 즉, 편광 필터링을 통해, 장치는 제2 성분에서 제1 성분과 동일한 편광 성분을 추출한다. 그리고, 장치는 제1 성분의 획득 및 상기 제2 성분의 획득 간 시간 차에 기반하여 그리고, 장치는 제1 성분을 시간 지연시킨다. 이어, 장치는 제3 성분의 크기를 측정하고, 제1 성분의 크기를 측정된 크기로 조절함으로써 제4 성분을 생성할 수 있다. 이어, 장치는 제3 성분 및 제4 성분 간 간섭을 일으킴으로써 제1 간섭 성분 및 제2 간섭 성분을 생성하고, 제1 간섭 성분 및 제2 간섭 성분을 이용하여 회전각 오차를 추정할 수 있다.
S2407 단계에서, 장치는 회전각 오차에 대응하는 보정 신호를 적용한다. 다시 말해, 장치는 회전각 오차만큼 패러데이 회전 거울의 회전각을 보정하는 제어 신호를 생성하고, 제어 신호를 패러데이 회전 거울에 인가할 수 있다. 이에 따라, 다음 펄스부터, 패러데이 회전 거울은 보정된 회전각을 제공하게 된다.
전술한 다양한 실시 예들과 같이, 패러데이 회전 거울의 회전각 오차가 보정될 수 있다. 전술한 회전각 오차를 보정하는 절차는 비밀 키의 최초 생성, 비밀 키의 갱신 등 다양한 시점에 실시될 수 있다. 예를 들어, 비밀 키를 최초 생성 및 이용하여 통신을 수행하는 중, 비밀 키를 변경하는 경우, 새로운 비밀 키의 생성을 위해 수신되는 펄스를 이용하여 전술한 보정 절차가 수행될 수 있다. 또한, 하나의 비밀 키를 생성하는 과정에서도 복수의 펄스들이 사용될 수 있으므로, 하나의 비밀 키 생성 절차 내에서, 전술한 보정 절차가 복수 회 실시될 수 있다. 이때, 얼마나 빈번하게 회전각 오차를 측정 및 보정할 것인지는 패러데이 회전 거울의 특성, 장치의 상태, 통신 환경 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 조절될 수 있다.
실시 예의 응용 예
통신 시스템에서, 장치들은 양자 키 분배 절차를 수행함으로써 비밀 키를 생성할 수 있다. 이때, 전술한 다양한 실시 예들에 따라, 앨리스 또는 밥으로 동작하는 장치는 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 보정할 수 있다. 회전각 오차에 대한 보정 동작을 포함하는 양자 키 분배 절차는 다양한 장치들 간 통신에 응용될 수 있다. 예를 들어, 기지국 및 단말 간 통신에 있어서, 전술한 다양한 실시 예들에 따른 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 보정하는 절차가 수행될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른 회전각 오차에 대한 보정 절차가 적용된 기지국 및 단말의 동작들의 일 예는 이하 도 25와 같다.
도 25는 본 개시의 일 실시 예에 따른 통신 시스템에서 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 보정하는 절차의 예를 도시한다. 도 25는 단말(2510) 및 기지국(2520) 간 신호 교환을 예시한다.
도 25를 참고하면, S2501 단계에서, 단말(2510)는 기지국(2520)에게 RA(random access) 프리앰블을 송신한다. RA 프리앰블은 기지국(2520)에 의해 설정된 RACH을 통해 송신되며, RACH에 대한 정보(예: 자원 위치 등)는 기지국(2520)에 의해 방송되는 시스템 정보로부터 획득될 수 있다.
S2503 단계에서, 기지국(2520)은 단말(2510)에게 RAR(random access response) 메시지를 송신한다. 즉, 단말(2510)는 RA 프리앰블에 대한 응답으로서 기지국(2520)로부터 RAR를 수신할 수 있다.
S2505 단계에서, 단말(2510) 및 기지국(2520)은 RRC 연결 절차를 수행한다. 이를 위해, 단말(2510) 및 기지국(2520) 간 RRC 연결 수립(RRC connection establishment)에 관련된 적어도 하나의 메시지가 송신 및 수신될 수 있다. 이를 통해, 단말(2510) 및 기지국(2520) 간 RRC 계층의 연결이 수립될 수 있다.
S2507 단계에서, 단말(2510) 및 기지국(2520)은 비밀 키를 생성 및 공유한다. 예를 들어, 단말(2510) 및 기지국(2520)은 PnP MDI QKD 기법에 기반하여 비밀 키를 생성할 수 있다. 이 경우, 단말(2510) 및 기지국(2520)은 앨리스 및 밥으로 동작할 수 있으며, 찰리로 동작하는 제3의 장치가 더 존재할 수 있다. 또는, 기지국(2520) 또는 다른 기지국이 찰리의 역할을 수행할 있다. 이때, 다양한 실시 예들에 따라, 단말(2510) 및 기지국(2520) 중 적어도 하나는 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 추정하고, 회전각 오차를 보상할 수 있다. 예를 들어, 단말(2510) 및 기지국(2520) 중 적어도 하나는 도 23 또는 도 24에 예시된 절차를 수행할 수 있다.
S2509 단계에서, 단말(2510) 및 기지국(2520)은 비밀 키에 기반하여 통신을 수행한다. S2507 단계에서 셍성된 비밀 키는 다양하게 사용될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 비밀 키는 데이터에 대한 암호화 키, 데이터 또는 신호를 처리하기 위해 사용되는 시드(seed) 값, 시드 값을 결정하기 위해 사용되는 값 중 적어도 하나로서 사용될 수 있다.
상기 설명한 제안 방식에 대한 일례들 또한 본 개시의 구현 방법들 중 하나로 포함될 수 있으므로, 일종의 제안 방식들로 간주될 수 있음은 명백한 사실이다. 또한, 상기 설명한 제안 방식들은 독립적으로 구현될 수도 있지만, 일부 제안 방식들의 조합 (또는 병합) 형태로 구현될 수도 있다. 상기 제안 방법들의 적용 여부 정보 (또는 상기 제안 방법들의 규칙들에 대한 정보)는 기지국이 단말에게 사전에 정의된 시그널 (예: 물리 계층 시그널 또는 상위 계층 시그널)을 통해서 알려주도록 규칙이 정의될 수 있다.
본 개시는 본 개시에서 서술하는 기술적 아이디어 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 개시의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 개시의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 개시의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
본 개시의 실시 예들은 다양한 무선접속 시스템에 적용될 수 있다. 다양한 무선접속 시스템들의 일례로서, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 또는 3GPP2 시스템 등이 있다.
본 개시의 실시 예들은 상기 다양한 무선접속 시스템뿐 아니라, 상기 다양한 무선접속 시스템을 응용한 모든 기술 분야에 적용될 수 있다. 나아가, 제안한 방법은 초고주파 대역을 이용하는 mmWave, THz 통신 시스템에도 적용될 수 있다.
추가적으로, 본 개시의 실시 예들은 자유 주행 차량, 드론 등 다양한 애플리케이션에도 적용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 통신 시스템에서 제1 장치에 의해 수행되는 방법에 있어서,
    제2 장치에게 RA(random access) 프리앰블을 송신하는 단계;
    상기 RA 프리앰블에 대한 응답으로서 상기 제2 장치로부터 RAR(random access response) 메시지를 수신하는 단계;
    상기 제2 장치와 RRC(radio resource control) 연결 절차를 수행하는 단계;
    상기 제2 장치와의 통신을 위한 비밀 키를 생성하는 단계; 및
    상기 비밀 키를 이용하여 상기 제2 장치와의 무선 채널을 통한 통신을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 비밀 키를 생성하는 단계는,
    양자 채널을 통해 암호 키 교환을 위한 펄스를 수신하는 단계;
    상기 펄스가 패러데이 회전 거울에 반사된 후, 상기 펄스에 비트 정보 인코딩 및 송신하는 단계;
    상기 펄스로부터 분기된 제1 성분 및 제2 성분을 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 측정하는 단계;
    상기 회전각 오차를 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 자기장 세기를 조절하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 성분은, 패러데이 회전 거울에 반사되기 전의 펄스로부터 획득되고,
    상기 제2 성분은, 상기 패러데이 회전 거울에 반사된 후의 펄스로부터 획득되는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전각 오차를 측정하는 단계는,
    상기 제1 성분을 기준으로 상기 제2 성분에 반영된 상기 회전각 오차를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전각 오차를 측정하는 단계는,
    상기 제2 성분으로부터 상기 회전각 오차에 대응하는 제3 성분을 생성하는 단계;
    상기 제1 성분으로부터 기준에 해당하는 제4 성분을 생성하는 단계; 및
    상기 제3 성분 및 제4 성분에 기반하여 상기 회전각 오차를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제3 성분을 생성하는 단계는,
    상기 제2 성분에서 상기 제1 성분과 동일한 편광 성분을 추출하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제4 성분을 생성하는 단계는,
    상기 제3 성분의 크기를 측정하는 단계;
    상기 제3 성분의 크기에 기반하여 상기 제1 성분의 크기를 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제3 성분 및 제4 성분에 기반하여 상기 회전각 오차를 결정하는 단계는,
    상기 제3 성분 및 제4 성분 간 간섭을 일으킴으로써 제1 간섭 성분 및 제2 간섭 성분을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 간섭 성분 및 상기 제2 간섭 성분을 이용하여 상기 회전각 오차의 크기 및 부호를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 성분을 제공한 상기 패러데이 회전 거울에 반사된 후의 펄스에 비트 정보를 인코딩하는 단계; 및
    상기 비트 정보를 포함하는 펄스를 상기 양자 채널을 통해 상기 제2 장치에게 송신하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 인코딩은, 시간-빈(time-bin) 인코딩 기저(basis), 위상 인코딩 기저를 포함하는 복수의 후보 기저들 중 선택된 기저 기반하여 수행되는 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 선택된 기저에 관련된 정보를 상기 무선 채널을 통해 송신하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 장치와의 무선 채널을 통한 통신은, 상기 비밀 키를 이용한 데이터 암호화, 상기 비밀 키에 기반하여 생성된 시드(seed) 값에 기반한 신호 처리 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  11. 통신 시스템에서 제1 장치에 있어서,
    송수신기; 및
    상기 송수신기와 연결된 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    제2 장치에게 RA(random access) 프리앰블을 송신하고,
    상기 RA 프리앰블에 대한 응답으로서 상기 제2 장치로부터 RAR(random access response) 메시지를 수신하고,
    상기 제2 장치와 RRC(radio resource control) 연결 절차를 수행하고,
    상기 제2 장치와의 통신을 위한 비밀 키를 생성하고,
    상기 비밀 키를 이용하여 상기 제2 장치와의 무선 채널을 통한 통신을 수행하도록 제어하며,
    상기 프로세서는, 상기 비밀 키를 생성하기 위해,
    양자 채널을 통해 암호 키 교환을 위한 펄스를 수신하고,
    상기 펄스가 패러데이 회전 거울에 반사된 후, 상기 펄스에 비트 정보 인코딩 및 송신하고,
    상기 펄스로부터 분기된 제1 성분 및 제2 성분을 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 측정하고,
    상기 회전각 오차를 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 자기장 세기를 조절하도록 제어하고,
    상기 제1 성분은, 패러데이 회전 거울에 반사되기 전의 펄스로부터 획득되고,
    상기 제2 성분은, 상기 패러데이 회전 거울에 반사된 후의 펄스로부터 획득되는 제1 장치.
  12. 장치에 있어서,
    적어도 하나의 프로세서;
    상기 적어도 하나의 프로세서와 연결되며, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행됨에 따라 동작들을 지시하는 명령어를 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 메모리를 포함하며,
    상기 동작들은, 상기 장치가,
    다른 장치에게 RA(random access) 프리앰블을 송신하는 단계;
    상기 RA 프리앰블에 대한 응답으로서 상기 다른 장치로부터 RAR(random access response) 메시지를 수신하는 단계;
    상기 다른 장치와 RRC(radio resource control) 연결 절차를 수행하는 단계;
    상기 다른 장치와의 통신을 위한 비밀 키를 생성하는 단계; 및
    상기 비밀 키를 이용하여 상기 다른 장치와의 무선 채널을 통한 통신을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 비밀 키를 생성하는 단계는,
    양자 채널을 통해 암호 키 교환을 위한 펄스를 수신하는 단계;
    상기 펄스가 패러데이 회전 거울에 반사된 후, 상기 펄스에 비트 정보 인코딩 및 송신하는 단계;
    상기 펄스로부터 분기된 제1 성분 및 다른 성분을 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 측정하는 단계;
    상기 회전각 오차를 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 자기장 세기를 조절하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 성분은, 패러데이 회전 거울에 반사되기 전의 펄스로부터 획득되고,
    상기 다른 성분은, 상기 패러데이 회전 거울에 반사된 후의 펄스로부터 획득되는 장치.
  13. 적어도 하나의 명령어(instructions)을 저장하는 비-일시적인(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능 매체(computer-readable medium)에 있어서,
    프로세서에 의해 실행 가능한(executable) 상기 적어도 하나의 명령어를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 명령어는, 장치가,
    제2 장치에게 RA(random access) 프리앰블을 송신하고,
    상기 RA 프리앰블에 대한 응답으로서 상기 제2 장치로부터 RAR(random access response) 메시지를 수신하고,
    상기 제2 장치와 RRC(radio resource control) 연결 절차를 수행하고,
    상기 제2 장치와의 통신을 위한 비밀 키를 생성하고,
    상기 비밀 키를 이용하여 상기 제2 장치와의 무선 채널을 통한 통신을 수행하도록 제어하며,
    상기 적어도 하나의 명령어는, 장치가, 상기 비밀 키를 생성하기 위해,
    양자 채널을 통해 암호 키 교환을 위한 펄스를 수신하고,
    상기 펄스가 패러데이 회전 거울에 반사된 후, 상기 펄스에 비트 정보 인코딩 및 송신하고,
    상기 펄스로부터 분기된 제1 성분 및 제2 성분을 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 회전각 오차를 측정하고,
    상기 회전각 오차를 이용하여 상기 패러데이 회전 거울의 자기장 세기를 조절하도록 제어하고,
    상기 제1 성분은, 패러데이 회전 거울에 반사되기 전의 펄스로부터 획득되고,
    상기 제2 성분은, 상기 패러데이 회전 거울에 반사된 후의 펄스로부터 획득되는 컴퓨터 판독 가능 매체.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240039712A1 (en) * 2022-01-05 2024-02-01 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Quantum key distribution system to overcome intercept-resend and detector-control quantum hacking

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014069773A1 (ko) * 2012-10-30 2014-05-08 에스케이텔레콤 주식회사 양자 암호키 분배를 위해 정기적인 프레임 단위의 양자 신호를 생성하고 처리하는 방법 및 장치
US20160262047A1 (en) * 2008-06-18 2016-09-08 Lg Electronics Inc. Method for detecting failures of random access procedures
KR20200035479A (ko) * 2012-05-10 2020-04-03 삼성전자주식회사 메시지 송수신 방법 및 장치
US20200118026A1 (en) * 2015-08-03 2020-04-16 Nxgen Partners Ip, Llc Quantum mechanical framework for interaction of oam with matter and applications in solid states, biosciences and quantum computing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160262047A1 (en) * 2008-06-18 2016-09-08 Lg Electronics Inc. Method for detecting failures of random access procedures
KR20200035479A (ko) * 2012-05-10 2020-04-03 삼성전자주식회사 메시지 송수신 방법 및 장치
WO2014069773A1 (ko) * 2012-10-30 2014-05-08 에스케이텔레콤 주식회사 양자 암호키 분배를 위해 정기적인 프레임 단위의 양자 신호를 생성하고 처리하는 방법 및 장치
US20200118026A1 (en) * 2015-08-03 2020-04-16 Nxgen Partners Ip, Llc Quantum mechanical framework for interaction of oam with matter and applications in solid states, biosciences and quantum computing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MAXIMILIAN DASCHNER; DAVID I. KAISER; JOSEPH A. FORMAGGIO: "Exploiting Faraday Rotation to Jam Quantum Key Distribution via Polarized Photons", ARXIV.ORG, CORNELL UNIVERSITY LIBRARY, 201 OLIN LIBRARY CORNELL UNIVERSITY ITHACA, NY 14853, 3 May 2019 (2019-05-03), 201 Olin Library Cornell University Ithaca, NY 14853 , XP081272095 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240039712A1 (en) * 2022-01-05 2024-02-01 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Quantum key distribution system to overcome intercept-resend and detector-control quantum hacking
US11962690B2 (en) * 2022-01-05 2024-04-16 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Quantum key distribution system to overcome intercept-resend and detector-control quantum hacking

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