WO2024143573A1 - Apparatus and method for supporting parallel neural network architecture for cumulative csi feedback in wireless communication system - Google Patents
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- WO2024143573A1 WO2024143573A1 PCT/KR2022/021320 KR2022021320W WO2024143573A1 WO 2024143573 A1 WO2024143573 A1 WO 2024143573A1 KR 2022021320 W KR2022021320 W KR 2022021320W WO 2024143573 A1 WO2024143573 A1 WO 2024143573A1
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- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
Definitions
- the present disclosure provides an apparatus and method for saving required storage space and computing resources by reducing the complexity of a neural network (NN) model (parameter set).
- NN neural network
- a terminal in a wireless communication system includes a transceiver and at least one processor, and the at least one processor receives one or more signals from a base station (BS). Receive a synchronization signal, receive system information from the base station, receive a reference signal from the base station, and generate channel state information (CSI) based on the reference signal, in parallel.
- a terminal configured to generate a plurality of signals for the CSI based on an encoder neural network (NN) model including a plurality of encoder components arranged and transmit the plurality of signals to the base station is provided.
- NN encoder neural network
- the one or more instructions based on execution by one or more processors, perform operations.
- the steps include receiving one or more synchronization signals from a base station (BS), receiving system information from the base station, and receiving a reference signal from the base station. , generating channel state information (CSI) based on the reference signal, generating a plurality of signals for the CSI based on an encoder neural network (NN) model including a plurality of encoder components arranged in parallel.
- BS base station
- CSI channel state information
- N encoder neural network
- a computer-readable medium including transmitting the plurality of signals to the base station.
- the one or more instructions based on execution by one or more processors, perform operations.
- the operations include transmitting one or more synchronization signals to a user equipment (UE), transmitting system information to the terminal, and transmitting a reference signal to the terminal. , comprising receiving a plurality of signals from the terminal, wherein the plurality of signals are related to channel state information (CSI) based on the reference signal, and the plurality of signals include a plurality of encoder components arranged in parallel.
- CSI channel state information
- a computer-readable medium generated based on an encoder NN (neural network) model is provided.
- the present disclosure can provide a method and device for supporting a parallel neural network architecture for cumulative CSI feedback in a wireless communication system (AI for communication, AI4C) incorporating artificial intelligence (AI).
- AI for communication
- AI4C wireless communication system
- AI artificial intelligence
- the present disclosure can provide an apparatus and method for saving learning time of a neural network (NN).
- NN neural network
- FIG. 2 is a diagram showing the system structure of a next-generation radio access network (NG-RAN).
- NG-RAN next-generation radio access network
- Figure 3 is a diagram showing the functional division between NG-RAN and 5GC.
- Figure 4 is a diagram showing an example of a 5G usage scenario.
- Figure 5 is a diagram showing an example of a communication structure that can be provided in a 6G system.
- Figure 8 is a diagram schematically showing an example deep neural network.
- Figure 9 is a diagram schematically showing an example of a convolutional neural network.
- Figure 11 is a diagram schematically showing an example of a neural network structure in which a cyclic loop exists.
- Figure 12 is a diagram schematically showing an example of the operating structure of a recurrent neural network.
- Figure 14 is a diagram showing an example of THz communication application.
- Figure 15 is a diagram showing an example of an electronic device-based THz wireless communication transceiver.
- FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a method for generating an optical device-based THz signal.
- Figure 17 is a diagram showing an example of an optical device-based THz wireless communication transceiver.
- Figure 18 is a diagram showing the structure of a photon source-based transmitter.
- Figure 19 is a diagram showing the structure of an optical modulator.
- FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a CSI network structure in a system applicable to the present disclosure.
- FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a CSI matrix preprocessing process for a CSI network in a system applicable to the present disclosure.
- FIG. 22 is a diagram illustrating an example of comparing various CSI network architectures in a system applicable to the present disclosure.
- FIG. 25 is a diagram illustrating an example of the effect of skip connection in residual block in a system applicable to the present disclosure.
- FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a CSI network architecture: ACRNet in a system applicable to the present disclosure.
- FIG. 28 is a diagram illustrating an example of feature extraction before skip connection in encoder in a system applicable to the present disclosure.
- FIG. 30 is a diagram illustrating an example where the total number of bit streams is 2 in a system applicable to the present disclosure.
- FIG. 31 is a diagram illustrating an example of a case where a convolution operation in CNN is applied in a system applicable to the present disclosure.
- FIG. 35C is a diagram illustrating an example of a neural network structure in a system applicable to the present disclosure.
- FIG. 35D is a diagram illustrating an example of a neural network structure in a system applicable to the present disclosure.
- FIG. 37 is a diagram illustrating an example of the performance and complexity of the proposed parallel architecture in a system applicable to the present disclosure.
- FIG. 38 is a diagram illustrating an example of an operation process of a terminal (user equipment, UE) in a system applicable to the present disclosure.
- FIG. 39 is a diagram illustrating an example of the operation process of a base station (BS) in a system applicable to the present disclosure.
- Figure 44 shows another example of a wireless device applied to various embodiments of the present disclosure.
- a or B may mean “only A,” “only B,” or “both A and B.” In other words, “A or B” may be interpreted as “A and/or B” in various embodiments of the present disclosure.
- “A, B or C” can be replaced with “only A,” “only B,” “only C,” or “any of A, B, and C.” It can mean "any combination of A, B and C”.
- RRC Radio Resource Control
- PDSCH carries downlink data (e.g., DL-shared channel transport block, DL-SCH TB), and modulation methods such as QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation), 64 QAM, and 256 QAM are used. Applies.
- a codeword is generated by encoding TB.
- PDSCH can carry multiple codewords. Scrambling and modulation mapping are performed for each codeword, and modulation symbols generated from each codeword are mapped to one or more layers (Layer mapping). Each layer is mapped to resources along with DMRS (Demodulation Reference Signal), generated as an OFDM symbol signal, and transmitted through the corresponding antenna port.
- DMRS Demodulation Reference Signal
- Figure 3 is a diagram showing the functional division between NG-RAN and 5GC.
- eMBB focuses on overall improvements in data speeds, latency, user density, capacity and coverage of mobile broadband connections. eMBB aims for a throughput of around 10Gbps. eMBB goes far beyond basic mobile Internet access and covers rich interactive tasks, media and entertainment applications in the cloud or augmented reality. Data is one of the key drivers of 5G, and we may not see dedicated voice services for the first time in the 5G era. In 5G, voice is expected to be processed simply as an application using the data connection provided by the communication system. The main reasons for the increased traffic volume are the increase in content size and the number of applications requiring high data transfer rates. Streaming services (audio and video), interactive video and mobile Internet connections will become more prevalent as more devices are connected to the Internet.
- Cloud storage and applications are rapidly increasing mobile communication platforms, and this can apply to both work and entertainment.
- Cloud storage is a particular use case driving growth in uplink data rates.
- 5G will also be used for remote work in the cloud and will require much lower end-to-end latency to maintain a good user experience when tactile interfaces are used.
- cloud gaming and video streaming are other key factors driving increased demand for mobile broadband capabilities.
- Entertainment is essential on smartphones and tablets everywhere, including high mobility environments such as trains, cars and planes.
- Another use case is augmented reality for entertainment and information retrieval.
- augmented reality requires very low latency and instantaneous amounts of data.
- mMTC is designed to enable communication between large numbers of low-cost devices powered by batteries, and is intended to support applications such as smart metering, logistics, and field and body sensors.
- mMTC targets batteries with a lifespan of around 10 years and/or around 1 million devices per km2.
- mMTC enables seamless connectivity of embedded sensors in all fields and is one of the most anticipated 5G use cases. Potentially, IoT devices are expected to reach 20.4 billion by 2020.
- Industrial IoT is one area where 5G will play a key role in enabling smart cities, asset tracking, smart utilities, agriculture and security infrastructure.
- URLLC enables devices and machines to communicate highly reliably, with very low latency and high availability, making it ideal for vehicle communications, industrial control, factory automation, remote surgery, smart grid and public safety applications.
- URLLC aims for a delay of around 1ms.
- URLLC includes new services that will transform industries through ultra-reliable/low-latency links, such as remote control of critical infrastructure and autonomous vehicles. Levels of reliability and latency are essential for smart grid control, industrial automation, robotics, and drone control and coordination.
- 5G can complement fiber-to-the-home (FTTH) and cable-based broadband (or DOCSIS) as a means of delivering streams rated at hundreds of megabits per second to gigabits per second.
- FTTH fiber-to-the-home
- DOCSIS cable-based broadband
- Such high speeds may be required to deliver TV at resolutions of 4K and higher (6K, 8K and beyond) as well as virtual reality (VR) and augmented reality (AR).
- VR and AR applications include nearly immersive sporting events. Certain applications may require special network settings. For example, for VR games, gaming companies may need to integrate their core servers with a network operator's edge network servers to minimize latency.
- the next step will be remotely controlled or autonomous vehicles. This requires highly reliable and very fast communication between different autonomous vehicles and/or between vehicles and infrastructure. In the future, autonomous vehicles will perform all driving activities, leaving drivers to focus only on traffic abnormalities that the vehicles themselves cannot discern.
- the technical requirements of autonomous vehicles call for ultra-low latency and ultra-high reliability, increasing traffic safety to levels unachievable by humans.
- the health sector has many applications that can benefit from mobile communications.
- Communications systems can support telemedicine, providing clinical care in remote locations. This can help reduce the barrier of distance and improve access to health services that are consistently unavailable in remote rural areas. It is also used to save lives in critical care and emergency situations.
- Mobile communication-based wireless sensor networks can provide remote monitoring and sensors for parameters such as heart rate and blood pressure.
- next-generation communication eg. 6G
- 6G next-generation communication
- 6G (wireless communications) systems require (i) very high data rates per device, (ii) very large number of connected devices, (iii) global connectivity, (iv) very low latency, (v) battery-
- the goals are to reduce the energy consumption of battery-free IoT devices, (vi) ultra-reliable connectivity, and (vii) connected intelligence with machine learning capabilities.
- the vision of the 6G system can be four aspects such as intelligent connectivity, deep connectivity, holographic connectivity, and ubiquitous connectivity, and the 6G system can satisfy the requirements as shown in Table 1 below. That is, Table 1 is a table showing an example of the requirements of a 6G system.
- the 6G system includes Enhanced mobile broadband (eMBB), Ultra-reliable low latency communications (URLLC), massive machine-type communication (mMTC), AI integrated communication, Tactile internet, High throughput, High network capacity, High energy efficiency, Low backhaul and It can have key factors such as access network congestion and enhanced data security.
- eMBB Enhanced mobile broadband
- URLLC Ultra-reliable low latency communications
- mMTC massive machine-type communication
- AI integrated communication Tactile internet
- High throughput High network capacity
- High energy efficiency High backhaul
- Low backhaul Low backhaul and It can have key factors such as access network congestion and enhanced data security.
- Figure 5 is a diagram showing an example of a communication structure that can be provided in a 6G system.
- the 6G system is expected to have simultaneous wireless communication connectivity that is 50 times higher than that of the 5G wireless communication system.
- URLLC a key feature of 5G, will become an even more important technology in 6G communications by providing end-to-end delay of less than 1ms.
- the 6G system will have much better volumetric spectral efficiency, unlike the frequently used area spectral efficiency.
- 6G systems can provide ultra-long battery life and advanced battery technologies for energy harvesting, so mobile devices in 6G systems will not need to be separately charged.
- New network characteristics in 6G may include:
- Backhaul connections are characterized by high-capacity backhaul networks to support high-capacity traffic.
- High-speed optical fiber and free space optics (FSO) systems may be possible solutions to this problem.
- AI The most important and newly introduced technology in the 6G system is AI.
- AI was not involved in the 4G system.
- 5G systems will support partial or very limited AI.
- 6G systems will be AI-enabled for full automation.
- Advances in machine learning will create more intelligent networks for real-time communications in 6G.
- Introducing AI in communications can simplify and improve real-time data transmission.
- AI can use numerous analytics to determine how complex target tasks are performed. In other words, AI can increase efficiency and reduce processing delays.
- AI can be performed instantly by using AI.
- AI can also play an important role in M2M, machine-to-human and human-to-machine communications. Additionally, AI can enable rapid communication in BCI (Brain Computer Interface).
- BCI Brain Computer Interface
- AI-based communication systems can be supported by metamaterials, intelligent structures, intelligent networks, intelligent devices, intelligent cognitive radios, self-sustaining wireless networks, and machine learning.
- AI-based physical layer transmission means applying signal processing and communication mechanisms based on AI drivers, rather than traditional communication frameworks, in terms of fundamental signal processing and communication mechanisms. For example, deep learning-based channel coding and decoding, deep learning-based signal estimation and detection, deep learning-based MIMO mechanism, AI-based resource scheduling, and May include allocation, etc.
- Machine learning can be used for channel estimation and channel tracking, and can be used for power allocation, interference cancellation, etc. in the physical layer of the DL (downlink). Machine learning can also be used for antenna selection, power control, and symbol detection in MIMO systems.
- Deep learning-based AI algorithms require a large amount of training data to optimize training parameters.
- a lot of training data is used offline. This means that static training on training data in a specific channel environment may result in a contradiction between the dynamic characteristics and diversity of the wireless channel.
- Machine learning refers to a series of operations that train machines to create machines that can perform tasks that are difficult or difficult for humans to perform.
- Machine learning requires data and a learning model.
- data learning methods can be broadly divided into three types: supervised learning, unsupervised learning, and reinforcement learning.
- Neural network learning is intended to minimize errors in output. Neural network learning repeatedly inputs learning data into the neural network, calculates the output of the neural network and the error of the target for the learning data, and backpropagates the error of the neural network from the output layer of the neural network to the input layer to reduce the error. ) is the process of updating the weight of each node in the neural network.
- Supervised learning uses training data in which the correct answer is labeled, while unsupervised learning may not have the correct answer labeled in the learning data. That is, for example, in the case of supervised learning on data classification, the learning data may be data in which each training data is labeled with a category. Labeled learning data is input to a neural network, and error can be calculated by comparing the output (category) of the neural network with the label of the learning data. The calculated error is backpropagated in the reverse direction (i.e., from the output layer to the input layer) in the neural network, and the connection weight of each node in each layer of the neural network can be updated according to backpropagation. The amount of change in the connection weight of each updated node may be determined according to the learning rate.
- the neural network's calculation of input data and backpropagation of errors can constitute a learning cycle (epoch).
- the learning rate may be applied differently depending on the number of repetitions of the learning cycle of the neural network. For example, in the early stages of neural network training, a high learning rate can be used to ensure that the neural network quickly achieves a certain level of performance to increase efficiency, and in the later stages of training, a low learning rate can be used to increase accuracy.
- Learning methods may vary depending on the characteristics of the data. For example, in a communication system, when the goal is to accurately predict data transmitted from a transmitter at a receiver, it is preferable to perform learning using supervised learning rather than unsupervised learning or reinforcement learning.
- the learning model corresponds to the human brain, and can be considered the most basic linear model.
- deep learning is a machine learning paradigm that uses a highly complex neural network structure, such as artificial neural networks, as a learning model. ).
- Neural network cores used as learning methods are broadly divided into deep neural networks (DNN), convolutional deep neural networks (CNN), and Recurrent Boltzmann Machine (RNN). there is.
- DNN deep neural networks
- CNN convolutional deep neural networks
- RNN Recurrent Boltzmann Machine
- An artificial neural network is an example of connecting multiple perceptrons.
- Figure 6 is a diagram schematically showing an example of a perceptron structure.
- a large artificial neural network structure can extend the simplified perceptron structure shown in FIG. 6 and apply input vectors to different multi-dimensional perceptrons. For convenience of explanation, input or output values are referred to as nodes.
- Figure 7 is a diagram schematically showing an example of a multi-layer perceptron structure.
- the layer where the input vector is located is called the input layer
- the layer where the final output value is located is called the output layer
- all layers located between the input layer and the output layer are called hidden layers.
- three layers are disclosed, but when counting the actual number of artificial neural network layers, the input layer is counted excluding the input layer, so it can be viewed as a total of two layers.
- An artificial neural network is constructed by two-dimensionally connecting perceptrons of basic blocks.
- the above-described input layer, hidden layer, and output layer can be jointly applied not only to the multi-layer perceptron, but also to various artificial neural network structures such as CNN and RNN, which will be described later.
- CNN neural network
- RNN deep neural network
- Figure 8 is a diagram schematically showing an example deep neural network.
- the deep neural network shown in Figure 8 is a multi-layer perceptron consisting of 8 hidden layers and 8 output layers.
- the multi-layer perceptron structure is expressed as a fully-connected neural network.
- no connection exists between nodes located on the same layer, and only between nodes located on adjacent layers.
- DNN has a fully connected neural network structure and is composed of a combination of multiple hidden layers and activation functions, so it can be usefully applied to identify correlation characteristics between input and output.
- the correlation characteristic may mean the joint probability of input and output.
- Figure 9 is a diagram schematically showing an example of a convolutional neural network.
- nodes located inside one layer are arranged in a one-dimensional vertical direction.
- the nodes are arranged two-dimensionally with w nodes horizontally and h nodes vertically (convolutional neural network structure in Figure 9).
- a weight is added to each connection during the connection process from one input node to the hidden layer, so a total of h ⁇ w weights must be considered. Since there are h ⁇ w nodes in the input layer, a total of h2w2 weights are needed between two adjacent layers.
- the convolutional neural network of Figure 9 has a problem in that the number of weights increases exponentially according to the number of connections, so instead of considering all mode connections between adjacent layers, it is assumed that a small filter exists, and the number of weights increases exponentially according to the number of connections. As shown, weighted sum and activation function calculations are performed on areas where filters overlap.
- Blockchain will become an important technology for managing large amounts of data in future communication systems.
- Blockchain is a form of distributed ledger technology, where a distributed ledger is a database distributed across numerous nodes or computing devices. Each node replicates and stores a copy of the same ledger.
- Blockchain is managed as a P2P network. It can exist without being managed by a centralized authority or server. Data in a blockchain is collected together and organized into blocks. Blocks are linked together and protected using encryption.
- Blockchain is a perfect complement to large-scale IoT through its inherently improved interoperability, security, privacy, reliability, and scalability. Therefore, blockchain technology provides several features such as interoperability between devices, large-scale data traceability, autonomous interaction of other IoT systems, and large-scale connection stability in 6G communication systems.
- EDFA Erbium-Doped Fiber Amplifier
- PD Photo Detector
- OSA various optical communication functions (photoelectric). It represents an optical module (Optical Sub Assembly) that modularizes (conversion, electro-optical conversion, etc.) into one component
- DSO Digital storage oscilloscope
- FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a CSI network structure in a system applicable to the present disclosure.
- an artificial neural network that compresses and reconstructs channel state information (CSI) based on deep learning (DL) is defined as a “CSI network.”
- CSI network channel state information
- Figure 20 shows CsiNet [Wen, Chao-Kai, Wan-Ting Shih, and Shi Jin. “Deep learning for massive MIMO CSI feedback.” IEEE Wireless Communications Letters 7.5 (2016): 748-751.)].
- the CSI encoder present in the UE can compress information about the channel state.
- the compressed information that is the output of the CSI encoder is delivered to the BS through uplink feedback, and the BS inputs the received compressed information into the CSI decoder, and the CSI decoder can restore information about the UE's channel status.
- the compressed information that is the output of the CSI encoder and the input of the CSI decoder will be called a “CSI feedback signal.”
- the case where the CSI feedback signal is in the form of a bit stream is considered.
- Bit stream refers to a sequence composed of binary digits (bits) of 0 or 1 rather than a vector composed of floating point numbers.
- h n the channel vector for the nth subcarrier, may need to be estimated at the UE and fed back to the BS.
- the CSI matrix which can be expressed as , must be properly fed back from the UE to the BS so that the BS can correctly determine the precoding vectors.
- the CSI matrix in the spatial-frequency domain is composed of two-dimensional discrete Fourier transform (2D-DFT), truncation to the delay axis in the angular-delay domain, and separation into real and imaginary parts. Preprocessing may be necessary.
- the CSI matrix in the angular-delay domain is only the first It has large values only in rows, and has values close to 0 in the rest. Therefore, the CSI matrix in the angular-delay domain the beginning of By taking only rows get
- FIG. 23 is a diagram illustrating an example of source information for various CSI network architectures in a system applicable to the present disclosure.
- Figure 22 summarizes and compares the characteristics of major CSI network architectures.
- the source of the CSI network architectures included in FIG. 22 (documents in which each structure is proposed) can be confirmed through FIG. 23. All CSI network architectures in Figure 22 can be seen as utilizing the ResNet structure (ResNet-like architecture).
- Figure 24 shows a residual block, which is a building block that constitutes the ResNet structure.
- the fact that a certain NN architecture utilizes the ResNet structure means that the residual block shown in Figure 24 is included in the entire NN structure.
- a characteristic of residual blocks is a data flow called skip connection or identity shortcut connection.
- Skip connection refers to a form of skipping without going through several layers, where the so-called identity signal of a path directly connected after the layers is added to the signal that passed through the layers.
- FIG. 25 is a diagram illustrating an example of the effect of skip connection in residual block in a system applicable to the present disclosure.
- All CSI network architectures in Figure 22 can be seen as utilizing the ResNet structure (ResNet-like architecture), and the decoder of all CSI networks in Figure 22 includes a type of residual block. Encoders may also include blocks such as residual blocks. In fact, it can be seen in Figure 22 that many CSI network architectures utilize the ResNet structure (ResNet-like architecture) in the encoder.
- FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a CSI network architecture: ACRNet in a system applicable to the present disclosure.
- Figure 26 shows ACRNet [Lu, Zhilin, et al. “Binarized aggregated network with quantization: Flexible deep learning deployment for CSI feedback in massive MIMO system.” IEEE Transactions on Wireless Communications (2022).].
- ACRNet is a current state-of-the-art CSI network architecture. (a) in Figure 26 corresponds to the encoder, and (b) corresponds to the decoder. Looking at Figure 26, it can be seen that ACRNet also includes a structure called ACREnBlock, a type of residual block, in the encoder as well as the decoder.
- CR is generally expressed in Equation 2 below: It is defined as the reciprocal of .
- the encoder of the CSI network is real numbers ( ) can be seen as compressing M real numbers (CSI feedback signal).
- one real number is treated as a 32-bit floating-point number.
- feature extraction the operation of the part where the feature vector is output from the encoder NN of the CSI network is defined as “feature extraction.”
- the number of feedback bits Use .
- the feedback rate may change depending on the coherence time of the channel.
- the feedback rate may need to be adjusted differently depending on the environment.
- the model of the CSI network must be changed depending on the feedback rate, so the UE and BS must store multiple models (parameter sets).
- a CSI network architecture that can support variable feedback rate through a single model (parameter set) is needed.
- FIG. 27 is a simplified diagram of existing general CSI network architectures.
- the blue trapezoid represents the encoder NN
- the green trapezoid represents the decoder NN
- the red rectangle between the encoder NN and decoder NN represents the CSI feedback signal (bit stream).
- three cases are expressed according to the number of feedback bits.
- Figure 27 not only is the vertical length of the red rectangle representing the CSI feedback bit stream expressed differently depending on the number of transmitted feedback bits, but also the length of the right side of the blue trapezoid representing the encoder NN and the left side of the green trapezoid representing the decoder NN. It is also expressed differently.
- the dimensions of the output of the encoder NN and the input of the decoder NN vary depending on the feedback rate, so the structures of the encoder NN and decoder NN themselves may vary.
- CSI reconstruction performance can improve as the number of CSI feedback bit streams added to the decoder NN and input increases.
- the improvement in CSI reconstruction performance as the number of CSI feedback bit streams increases is metaphorically expressed as the image of Lenna (Lena Forsen) being restored with higher resolution.
- Lenna Lena Forsen
- what is expressed as an image of Lenna is strictly a metaphor, and in reality, information such as the CSI matrix that can be restored from the CSI network is difficult to recognize with the human eye like an image.
- Expressing the increase in CSI reconstruction performance as an increase in image resolution is also nothing more than a metaphor, and it is difficult to confirm that CSI reconstruction performance is improving in terms of image resolution. Due to the nature of deep learning, it is difficult to explain exactly what the different CSI feedback bit streams added to the decoder NN mean and what role they play.
- CSI feedback bit streams playing different roles added before being input to the decoder NN are expressed in different colors.
- the red CSI feedback bit stream may be a signal that allows CSI reconstruction even if it is independently input to the decoder NN.
- the orange CSI feedback bit stream must be added to the red CSI feedback bit stream and input to the decoder NN to be a signal for CSI reconstruction.
- CSI feedback bit streams of different roles can also be expressed as “different level” CSI feedback bit streams.
- FIG. 28 is a diagram illustrating an example of feature extraction before skip connection in encoder in a system applicable to the present disclosure.
- One of the features of the previously proposed ABC-Net is that the encoder NN performs feature extraction using the residual signal before skip connection.
- the above feature can be seen as creating different levels of CSI feedback bit streams that can be added before being input to the decoder NN.
- different levels of CSI feedback signals that can be added before being input to the decoder NN will be referred to as “accumulable feedback signals.”
- FIG. 29 briefly shows the encoder structure of a general CSI network.
- ACRNet [Lu, Zhilin, et al. “Binarized aggregated network with quantization: Flexible deep learning deployment for CSI feedback in massive MIMO system.”
- An example is the encoder structure of [IEEE Transactions on Wireless Communications (2022).].
- the block indicated by a dotted line in FIG. 29 represents the ResNet structure (ResNet-like architecture) explained through FIG. 24 or FIG. 25.
- Examples of the block indicated by the dotted line in FIG. 30 include the ACREnBlock of FIG. 26, the JC-ResNet Block in the encoder of JC-ResNet listed in FIG.
- the Encoder Head variant C in BCsiNet and the encoder structure of CRNet.
- Some examples include:
- the ResNet-like architecture of the same type as exemplified above is collectively referred to as a ResNet block for convenience.
- the output of the FC layer can be viewed as a vector made up of real numbers.
- Existing literature [Sohrabi, Foad, Kareem M. Attiah, and Wei Yu. “Deep learning for distributed channel feedback and multiuser precoding in FDD massive MIMO.” [IEEE Transactions on Wireless Communications 20.7 (2021): 4044-4057.] shows a bipolar vector equivalent to the bit stream of B bits as the output of the FC layer.
- Sign function is also called signum function and is defined as Equation 4 below.
- To-Be (proposed) shown on the right side of FIG. 29 represents the encoder NN structure that outputs CSI feedback bit streams of different roles proposed in this disclosure. Considering that CSI feedback bit streams of different roles can be added and input to the decoder NN as shown in To-Be of Figure 27, CSI feedback bit streams of different roles can also be expressed as “different level” CSI feedback bit streams.
- each of the different levels of CSI feedback signals can be obtained from each of the ResNet blocks at different positions.
- different levels of CSI feedback signals are expressed in different colors.
- multiple ResNet blocks can be located in parallel with each other to output different levels of CSI feedback bit streams.
- the ResNet blocks located in parallel can commonly receive signals output from the previous layer of the encoder NN.
- the ResNet block is used as an example as a unit structure located in parallel, but unit structures other than ResNet block can be located in parallel.
- the scope of the present invention is not limited to ResNet block.
- single or multiple convolution layer(s) may be located in parallel as a unit structure.
- the encoder NN may include one or more additional ResNet blocks in parallel.
- FIG. 31 is a diagram illustrating an example of a case where a convolution operation in CNN is applied in a system applicable to the present disclosure.
- Figure 31 shows the convolution operation in a general CNN.
- three axes can be considered: height, width, and depth.
- the most common convolution operation in CNN moves weights (parameters), which can be considered filters, to the height and width axes and multiplies each element of the input, adding one value as output.
- CNN is mainly used in the image processing field, there may be input corresponding to three RGB channels.
- the term channel corresponding to RGB is replaced with the term depth channel in convolution operations.
- the number of depth channels is depth.
- Figure 35b is a diagram showing an example of a neural network structure in a system applicable to the present disclosure.
- FIG. 37 is a diagram illustrating an example of the performance and complexity of the proposed parallel architecture in a system applicable to the present disclosure.
- FIG. 38 is a diagram illustrating an example of an operation process of a terminal (user equipment, UE) in a system applicable to the present disclosure.
- a decoder NN model may be used.
- the embodiment of FIG. 39 includes, before step S3901, a base station transmitting one or more synchronization signals to a user equipment (UE); It may further include the step of the base station transmitting system information to the terminal.
- the embodiment of FIG. 39 includes, before step S3901, a base station receiving a random access preamble from the terminal; It may further include the base station transmitting a random access response to the terminal.
- restoration performance of the CSI when based on the first signal and at least one other signal, restoration performance of the CSI may be higher than when based on only the first signal.
- each of the first signal and the other one or more signals may correspond to each of the plurality of encoder components.
- each of the plurality of encoder components may include one or more convolutional layers.
- the encoder NN model may be composed of a parameter set for convolutional layers included in the plurality of encoder components.
- a base station in a wireless communication system.
- the base station includes a transceiver and at least one processor, and the at least one processor may be configured to perform the method of operating the base station according to FIG. 39.
- an apparatus for controlling a base station in a wireless communication system includes at least one processor and at least one memory operably connected to the at least one processor.
- the at least one memory may be configured to store instructions for performing the operating method of the base station according to FIG. 39, based on execution by the at least one processor.
- FIG. 40 illustrates a communication system 1 applied to various embodiments of the present disclosure.
- vehicles may include vehicles equipped with wireless communication functions, autonomous vehicles, vehicles capable of inter-vehicle communication, etc.
- the vehicle may include an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) (eg, a drone).
- UAV Unmanned Aerial Vehicle
- XR devices include AR (Augmented Reality)/VR (Virtual Reality)/MR (Mixed Reality) devices, HMD (Head-Mounted Device), HUD (Head-Up Display) installed in vehicles, televisions, smartphones, It can be implemented in the form of computers, wearable devices, home appliances, digital signage, vehicles, robots, etc.
- Portable devices may include smartphones, smart pads, wearable devices (e.g., smartwatches, smart glasses), and computers (e.g., laptops, etc.).
- Home appliances may include TVs, refrigerators, washing machines, etc.
- IoT devices may include sensors, smart meters, etc.
- a base station and network may also be implemented as wireless devices, and a specific wireless device 200a may operate as a base station/network node for other wireless devices.
- V2V Vehicle to Vehicle
- V2X Vehicle to everything
- an IoT device eg, sensor
- another IoT device eg, sensor
- another wireless device 100a to 100f
- Wireless communication/connection may be established between the wireless devices (100a to 100f)/base station (200) and the base station (200)/base station (200).
- wireless communication/connection includes various wireless connections such as uplink/downlink communication (150a), sidelink communication (150b) (or D2D communication), and inter-base station communication (150c) (e.g. relay, IAB (Integrated Access Backhaul)).
- This can be achieved through technology (e.g., 5G NR) through wireless communication/connection (150a, 150b, 150c), where a wireless device and a base station/wireless device, and a base station and a base station can transmit/receive wireless signals to each other.
- the wireless communication/connection 150a, 150b, and 150c may transmit/receive signals through various physical channels, based on various proposals of various embodiments of the present disclosure. /At least some of various configuration information setting processes for reception, various signal processing processes (e.g., channel encoding/decoding, modulation/demodulation, resource mapping/demapping, etc.), resource allocation processes, etc. may be performed.
- various signal processing processes e.g., channel encoding/decoding, modulation/demodulation, resource mapping/demapping, etc.
- resource allocation processes etc.
- the NR frequency band can be defined as two types of frequency ranges (FR1, FR2).
- the values of the frequency range may be changed.
- the frequency ranges of the two types (FR1, FR2) may be as shown in Table 3 below.
- FR1 may mean "sub 6GHz range”
- FR2 may mean "above 6GHz range” and may be called millimeter wave (mmW). .
- mmW millimeter wave
- Figure 41 illustrates a wireless device that can be applied to various embodiments of the present disclosure.
- the first wireless device 100 and the second wireless device 200 can transmit and receive wireless signals through various wireless access technologies (eg, LTE, NR).
- ⁇ first wireless device 100, second wireless device 200 ⁇ refers to ⁇ wireless device 100x, base station 200 ⁇ and/or ⁇ wireless device 100x, wireless device 100x) in FIG. 40. ⁇ can be responded to.
- the first wireless device 100 includes one or more processors 102 and one or more memories 104, and may additionally include one or more transceivers 106 and/or one or more antennas 108.
- Processor 102 controls memory 104 and/or transceiver 106 and may be configured to implement the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods and/or operational flowcharts disclosed herein.
- the processor 102 may process information in the memory 104 to generate first information/signal and then transmit a wireless signal including the first information/signal through the transceiver 106.
- the processor 102 may receive a wireless signal including the second information/signal through the transceiver 106 and then store information obtained from signal processing of the second information/signal in the memory 104.
- the memory 104 may be connected to the processor 102 and may store various information related to the operation of the processor 102. For example, memory 104 may perform some or all of the processes controlled by processor 102 or instructions for performing the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods and/or operational flowcharts disclosed herein. Software code containing them can be stored.
- the processor 102 and memory 104 may be part of a communication modem/circuit/chip designed to implement wireless communication technology (eg, LTE, NR).
- Transceiver 106 may be coupled to processor 102 and may transmit and/or receive wireless signals via one or more antennas 108. Transceiver 106 may include a transmitter and/or receiver. The transceiver 106 can be used interchangeably with an RF (Radio Frequency) unit.
- a wireless device may mean a communication modem/circuit/chip.
- the second wireless device 200 includes one or more processors 202, one or more memories 204, and may further include one or more transceivers 206 and/or one or more antennas 208.
- Processor 202 controls memory 204 and/or transceiver 206 and may be configured to implement the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods and/or operational flowcharts disclosed herein.
- the processor 202 may process the information in the memory 204 to generate third information/signal and then transmit a wireless signal including the third information/signal through the transceiver 206.
- the processor 202 may receive a wireless signal including the fourth information/signal through the transceiver 206 and then store information obtained from signal processing of the fourth information/signal in the memory 204.
- the memory 204 may be connected to the processor 202 and may store various information related to the operation of the processor 202. For example, memory 204 may perform some or all of the processes controlled by processor 202 or instructions for performing the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods and/or operational flowcharts disclosed herein. Software code containing them can be stored.
- the processor 202 and memory 204 may be part of a communication modem/circuit/chip designed to implement wireless communication technology (eg, LTE, NR).
- Transceiver 206 may be coupled to processor 202 and may transmit and/or receive wireless signals via one or more antennas 208. Transceiver 206 may include a transmitter and/or receiver. Transceiver 206 may be used interchangeably with an RF unit.
- a wireless device may mean a communication modem/circuit/chip.
- one or more processors 102, 202 may control one or more transceivers 106, 206 to transmit user data, control information, or wireless signals to one or more other devices. Additionally, one or more processors 102, 202 may control one or more transceivers 106, 206 to receive user data, control information, or wireless signals from one or more other devices. In addition, one or more transceivers (106, 206) may be connected to one or more antennas (108, 208), and one or more transceivers (106, 206) may be connected to the description and functions disclosed in this document through one or more antennas (108, 208). , may be set to transmit and receive user data, control information, wireless signals/channels, etc.
- the signal processing circuit 1000 may include a scrambler 1010, a modulator 1020, a layer mapper 1030, a precoder 1040, a resource mapper 1050, and a signal generator 1060.
- the operations/functions of Figure 43 may be performed in the processors 102, 202 and/or transceivers 106, 206 of Figure 41.
- the hardware elements of Figure 43 may be implemented in the processors 102, 202 and/or transceivers 106, 206 of Figure 41.
- blocks 1010 to 1060 may be implemented in processors 102 and 202 of FIG. 41.
- blocks 1010 to 1050 may be implemented in the processors 102 and 202 of FIG. 41
- block 1060 may be implemented in the transceivers 106 and 206 of FIG. 41.
- the codeword can be converted into a wireless signal through the signal processing circuit 1000 of FIG. 43.
- a codeword is an encoded bit sequence of an information block.
- the information block may include a transport block (eg, UL-SCH transport block, DL-SCH transport block).
- Wireless signals may be transmitted through various physical channels (eg, PUSCH, PDSCH).
- the modulation symbols of each transport layer may be mapped to the corresponding antenna port(s) by the precoder 1040 (precoding).
- the output z of the precoder 1040 can be obtained by multiplying the output y of the layer mapper 1030 with the precoding matrix W of N*M.
- N is the number of antenna ports and M is the number of transport layers.
- the precoder 1040 may perform precoding after performing transform precoding (eg, DFT transformation) on complex modulation symbols. Additionally, the precoder 1040 may perform precoding without performing transform precoding.
- 46 illustrates a vehicle or autonomous vehicle applied to various embodiments of the present disclosure.
- a vehicle or autonomous vehicle can be implemented as a mobile robot, vehicle, train, manned/unmanned aerial vehicle (AV), ship, etc.
- AV manned/unmanned aerial vehicle
- the input/output unit 140a may include a camera, microphone, user input unit, display unit, speaker, and/or haptic module.
- the sensor unit 140b can obtain XR device status, surrounding environment information, user information, etc.
- the sensor unit 140b may include a proximity sensor, an illumination 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.
- the power supply unit 140c supplies power to the XR device 100a and may include a wired/wireless charging circuit, a battery, etc.
- Figure 49 illustrates a robot applied to various embodiments of the present disclosure. Robots can be classified into industrial, medical, household, military, etc. depending on the purpose or field of use.
- the robot 100 may include a communication unit 110, a control unit 120, a memory unit 130, an input/output unit 140a, a sensor unit 140b, and a driver 140c.
- blocks 110 to 130/140a to 140c correspond to blocks 110 to 130/140 in FIG. 44, respectively.
- the communication unit 110 may transmit and receive signals (e.g., driving information, control signals, etc.) with external devices such as other wireless devices, other robots, or control servers.
- the control unit 120 can control the components of the robot 100 to perform various operations.
- the memory unit 130 may store data/parameters/programs/codes/commands that support various functions of the robot 100.
- the input/output unit 140a may obtain information from the outside of the robot 100 and output the information to the outside of the robot 100.
- the input/output unit 140a may include a camera, microphone, user input unit, display unit, speaker, and/or haptic module.
- the sensor unit 140b can obtain internal information of the robot 100, surrounding environment information, user information, etc.
- the sensor unit 140b may include a proximity sensor, an illumination sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, a gyro sensor, an inertial sensor, an IR sensor, a fingerprint recognition sensor, an ultrasonic sensor, an optical sensor, a microphone, a radar, etc.
- the driving unit 140c can perform various physical operations such as moving robot joints. Additionally, the driving unit 140c can cause the robot 100 to run on the ground or fly in the air.
- the driving unit 140c may include an actuator, motor, wheel, brake, propeller, etc.
- Figure 50 illustrates an AI device applied to various embodiments of the present disclosure.
- the sensing unit 140 may include a proximity sensor, an illumination 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.
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Abstract
Description
본 개시(disclosure)는 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 AI(artificial intelligence)를 접목한 무선 통신 시스템(AI for communication, AI4C)에서 누적 가능한 CSI 피드백을 위한 병렬 신경망 아키텍처를 지원하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.This disclosure relates to wireless communication systems. Specifically, the present disclosure relates to an apparatus and method for supporting a parallel neural network architecture for cumulative CSI feedback in a wireless communication system (AI for communication, AI4C) incorporating artificial intelligence (AI).
무선 통신 시스템은 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 뿐만 아니라, artificial intelligence (AI)를 통신 시스템에 접목하고자 하는 시도가 급증하고 있다. 시도되고 있는 방식들을 크게 통신 성능의 향상을 위한 AI를 활용하는 AI for communications (AI4C)와 AI 지원을 위해 통신 기술을 발전시키는 communications for AI (C4AI)로 구분할 수 있다. AI4C 영역에서는 channel encoder/decoder나 modulator/demodulator, 또는 channel equalizer의 역할을 end-to-end의 autoencoder나 neural network로 대체하여 설계하는 시도가 있다. C4AI 영역에서는 Distributed learning의 한 기법인 Federated learning으로 Device raw data의 공유 없이 model의 weight나 gradient 만을 서버와 공유함으로써 개인정보는 보호하면서 공통 예측 모델을 업데이트하는 방법이 있다.Wireless communication systems are being widely deployed to provide various types of communication services such as voice and data. In addition, attempts to incorporate artificial intelligence (AI) into communication systems are rapidly increasing. Methods being attempted can be largely divided into AI for communications (AI4C), which utilizes AI to improve communication performance, and communications for AI (C4AI), which develops communication technology to support AI. In the AI4C area, there are attempts to design the role of a channel encoder/decoder, modulator/demodulator, or channel equalizer by replacing it with an end-to-end autoencoder or neural network. In the C4AI area, there is a method of updating a common prediction model while protecting personal information by sharing only the weight or gradient of the model with the server without sharing device raw data through federated learning, a technique of distributed learning.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 개시는 AI(artificial intelligence)를 접목한 무선 통신 시스템(AI for communication, AI4C)에서 누적 가능한 CSI 피드백을 위한 병렬 신경망 아키텍처를 지원하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.In order to solve the above-described problems, the present disclosure provides a method and apparatus for supporting a parallel neural network architecture for cumulative CSI feedback in a wireless communication system (AI for communication, AI4C) incorporating artificial intelligence (AI).
본 개시는 Downlink channel 환경 및 uplink resource 상황에 따른 adaptive한 feedback rate 운용을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.The present disclosure provides an apparatus and method for performing adaptive feedback rate operation according to downlink channel environment and uplink resource conditions.
본 개시는 NN(neural network) model (parameter set)의 complexity를 감소시킴으로써 Required storage space 및 computing resource를 절약하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.The present disclosure provides an apparatus and method for saving required storage space and computing resources by reducing the complexity of a neural network (NN) model (parameter set).
본 개시는 Training 및 inference 동작에 있어서 NN model에 대한 flexibility를 확보하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.This disclosure provides an apparatus and method for securing flexibility for the NN model in training and inference operations.
본 개시는 NN(neural network)의 학습 시간을 절약하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.The present disclosure provides an apparatus and method for saving learning time of a neural network (NN).
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by this disclosure are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말(user equipment, UE)의 동작 방법에 있어서, 기지국(base station, BS)으로부터 하나 이상의 동기 신호(synchronization signal)를 수신하는 단계, 상기 기지국으로부터 시스템 정보(system information)를 수신하는 단계, 상기 기지국으로부터 참조 신호를 수신하는 단계, 상기 참조 신호에 기반하여 CSI(channel state information)을 생성하는 단계, 병렬로 배열된 복수의 인코더 컴포넌트들을 포함하는 인코더 NN(neural network) 모델에 기반하여 상기 CSI에 대한 복수의 신호들을 생성하는 단계, 상기 기지국에게 상기 복수의 신호들을 전송하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.According to various embodiments of the present disclosure, in a method of operating a user equipment (UE) in a wireless communication system, the steps include receiving one or more synchronization signals from a base station (BS); Receiving system information, receiving a reference signal from the base station, generating channel state information (CSI) based on the reference signal, an encoder including a plurality of encoder components arranged in parallel A method is provided including generating a plurality of signals for the CSI based on a neural network (NN) model and transmitting the plurality of signals to the base station.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국(base station, BS)의 동작 방법에 있어서, 단말(user equipment, UE)에게 하나 이상의 동기 신호(synchronization signal)를 전송하는 단계, 상기 단말에게 시스템 정보(system information)를 전송하는 단계, 상기 단말에게 참조 신호를 전송하는 단계, 상기 단말로부터 복수의 신호들을 수신하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 신호들은 상기 참조 신호에 기반한 CSI(channel state information)와 관련되고, 상기 복수의 신호들은 병렬로 배열된 복수의 인코더 컴포넌트들을 포함하는 인코더 NN(neural network) 모델에 기반하여 생성되는 방법이 제공된다.According to various embodiments of the present disclosure, a method of operating a base station (BS) in a wireless communication system includes transmitting one or more synchronization signals to a user equipment (UE), the terminal Transmitting system information, transmitting a reference signal to the terminal, and receiving a plurality of signals from the terminal, wherein the plurality of signals are channel state information (CSI) based on the reference signal. ), and a method is provided in which the plurality of signals are generated based on an encoder NN (neural network) model including a plurality of encoder components arranged in parallel.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말(user equipment, UE)에 있어서, 송수신기 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 기지국(base station, BS)으로부터 하나 이상의 동기 신호(synchronization signal)를 수신하고, 상기 기지국으로부터 시스템 정보(system information)를 수신하고, 상기 기지국으로부터 참조 신호를 수신하고, 상기 참조 신호에 기반하여 CSI(channel state information)을 생성하고, 병렬로 배열된 복수의 인코더 컴포넌트들을 포함하는 인코더 NN(neural network) 모델에 기반하여 상기 CSI에 대한 복수의 신호들을 생성하고, 상기 기지국에게 상기 복수의 신호들을 전송하도록 구성된 단말이 제공된다.According to various embodiments of the present disclosure, a terminal (user equipment, UE) in a wireless communication system includes a transceiver and at least one processor, and the at least one processor receives one or more signals from a base station (BS). Receive a synchronization signal, receive system information from the base station, receive a reference signal from the base station, and generate channel state information (CSI) based on the reference signal, in parallel. A terminal configured to generate a plurality of signals for the CSI based on an encoder neural network (NN) model including a plurality of encoder components arranged and transmit the plurality of signals to the base station is provided.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 무선 통신 시스템에서 기지국(base station, BS)에 있어서, 송수신기 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 단말(user equipment, UE)에게 하나 이상의 동기 신호(synchronization signal)를 전송하고, 상기 단말에게 시스템 정보(system information)를 전송하고, 상기 단말에게 참조 신호를 전송하고, 상기 단말로부터 복수의 신호들을 수신하도록 구성되고, 상기 복수의 신호들은 상기 참조 신호에 기반한 CSI(channel state information)와 관련되고, 상기 복수의 신호들은 병렬로 배열된 복수의 인코더 컴포넌트들을 포함하는 인코더 NN(neural network) 모델에 기반하여 생성되는 기지국이 제공된다.According to various embodiments of the present disclosure, a base station (BS) in a wireless communication system includes a transceiver and at least one processor, and the at least one processor is a user equipment (UE). ), transmitting one or more synchronization signals to the terminal, transmitting system information to the terminal, transmitting a reference signal to the terminal, and receiving a plurality of signals from the terminal, and the plurality of The signals are related to channel state information (CSI) based on the reference signal, and the plurality of signals are generated based on an encoder neural network (NN) model including a plurality of encoder components arranged in parallel. A base station is provided. .
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 하나 이상의 명령어를 저장하는 하나 이상의 비일시적인(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 상기 하나 이상의 명령어는, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 것에 기반하여, 동작들을 수행하고, 상기 동작들은 기지국(base station, BS)으로부터 하나 이상의 동기 신호(synchronization signal)를 수신하는 단계, 상기 기지국으로부터 시스템 정보(system information)를 수신하는 단계, 상기 기지국으로부터 참조 신호를 수신하는 단계, 상기 참조 신호에 기반하여 CSI(channel state information)을 생성하는 단계, 병렬로 배열된 복수의 인코더 컴포넌트들을 포함하는 인코더 NN(neural network) 모델에 기반하여 상기 CSI에 대한 복수의 신호들을 생성하는 단계, 상기 기지국에게 상기 복수의 신호들을 전송하는 단계를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공된다.According to various embodiments of the present disclosure, in one or more non-transitory computer-readable media storing one or more instructions, the one or more instructions, based on execution by one or more processors, perform operations. Performing the operations, the steps include receiving one or more synchronization signals from a base station (BS), receiving system information from the base station, and receiving a reference signal from the base station. , generating channel state information (CSI) based on the reference signal, generating a plurality of signals for the CSI based on an encoder neural network (NN) model including a plurality of encoder components arranged in parallel. A computer-readable medium is provided, including transmitting the plurality of signals to the base station.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 하나 이상의 명령어를 저장하는 하나 이상의 비일시적인(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 상기 하나 이상의 명령어는, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 것에 기반하여, 동작들을 수행하고, 상기 동작들은 단말(user equipment, UE)에게 하나 이상의 동기 신호(synchronization signal)를 전송하는 단계, 상기 단말에게 시스템 정보(system information)를 전송하는 단계, 상기 단말에게 참조 신호를 전송하는 단계, 상기 단말로부터 복수의 신호들을 수신하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 신호들은 상기 참조 신호에 기반한 CSI(channel state information)와 관련되고, 상기 복수의 신호들은 병렬로 배열된 복수의 인코더 컴포넌트들을 포함하는 인코더 NN(neural network) 모델에 기반하여 생성되는 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공된다.According to various embodiments of the present disclosure, in one or more non-transitory computer-readable media storing one or more instructions, the one or more instructions, based on execution by one or more processors, perform operations. The operations include transmitting one or more synchronization signals to a user equipment (UE), transmitting system information to the terminal, and transmitting a reference signal to the terminal. , comprising receiving a plurality of signals from the terminal, wherein the plurality of signals are related to channel state information (CSI) based on the reference signal, and the plurality of signals include a plurality of encoder components arranged in parallel. A computer-readable medium generated based on an encoder NN (neural network) model is provided.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 개시는 AI(artificial intelligence)를 접목한 무선 통신 시스템(AI for communication, AI4C)에서 누적 가능한 CSI 피드백을 위한 병렬 신경망 아키텍처를 지원하기 위한 방법 및 장치를 제공할 수 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the present disclosure can provide a method and device for supporting a parallel neural network architecture for cumulative CSI feedback in a wireless communication system (AI for communication, AI4C) incorporating artificial intelligence (AI). there is.
본 개시는 Downlink channel 환경 및 uplink resource 상황에 따른 adaptive한 feedback rate 운용을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.The present disclosure can provide an apparatus and method for performing adaptive feedback rate operation according to downlink channel environment and uplink resource conditions.
본 개시는 NN(neural network) model (parameter set)의 complexity를 감소시킴으로써 Required storage space 및 computing resource를 절약하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.The present disclosure can provide an apparatus and method for saving required storage space and computing resources by reducing the complexity of a neural network (NN) model (parameter set).
본 개시는 Training 및 inference 동작에 있어서 NN model에 대한 flexibility를 확보하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.The present disclosure can provide an apparatus and method for securing flexibility for the NN model in training and inference operations.
본 개시는 NN(neural network)의 학습 시간을 절약하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.The present disclosure can provide an apparatus and method for saving learning time of a neural network (NN).
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.The drawings attached below are intended to aid understanding of the present disclosure and may provide embodiments of the present disclosure along with a detailed description. However, the technical features of the present disclosure are not limited to specific drawings, and the features disclosed in each drawing may be combined to form a new embodiment. Reference numerals in each drawing may refer to structural elements.
도 1은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 일반적인 신호 전송의 일례를 도시한 도면이다. Figure 1 is a diagram showing an example of physical channels and general signal transmission used in a 3GPP system.
도 2는 차세대 무선 접속 네트워크(New Generation Radio Access Network: NG-RAN)의 시스템 구조를 도시한 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the system structure of a next-generation radio access network (NG-RAN).
도 3은 NG-RAN과 5GC 간의 기능적 분할을 도시한 도면이다.Figure 3 is a diagram showing the functional division between NG-RAN and 5GC.
도 4는 5G 사용 시나리오의 예를 도시한 도면이다.Figure 4 is a diagram showing an example of a 5G usage scenario.
도 5는 6G 시스템에서 제공 가능한 통신 구조의 일례를 도시한 도면이다.Figure 5 is a diagram showing an example of a communication structure that can be provided in a 6G system.
도 6은 퍼셉트론 구조의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 6 is a diagram schematically showing an example of a perceptron structure.
도 7은 다층 퍼셉트론 구조의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 7 is a diagram schematically showing an example of a multi-layer perceptron structure.
도 8은 심층 신경망 예시를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 8 is a diagram schematically showing an example deep neural network.
도 9는 컨볼루션 신경망의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 9 is a diagram schematically showing an example of a convolutional neural network.
도 10은 컨볼루션 신경망에서의 필터 연산의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 10 is a diagram schematically showing an example of a filter operation in a convolutional neural network.
도 11은 순환 루프가 존재하는 신경망 구조의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 11 is a diagram schematically showing an example of a neural network structure in which a cyclic loop exists.
도 12는 순환 신경망의 동작 구조의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 12 is a diagram schematically showing an example of the operating structure of a recurrent neural network.
도 13은 전자기 스펙트럼의 일례를 도시한 도면이다.Figure 13 is a diagram showing an example of an electromagnetic spectrum.
도 14는 THz 통신 응용의 일례를 도시한 도면이다.Figure 14 is a diagram showing an example of THz communication application.
도 15는 전자소자 기반 THz 무선통신 송수신기의 일례를 도시한 도면이다.Figure 15 is a diagram showing an example of an electronic device-based THz wireless communication transceiver.
도 16은 광 소자 기반 THz 신호를 생성하는 방법의 일례를 도시한 도면이다. FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a method for generating an optical device-based THz signal.
도 17은 광 소자 기반 THz 무선통신 송수신기의 일례를 도시한 도면이다.Figure 17 is a diagram showing an example of an optical device-based THz wireless communication transceiver.
도 18은 광자 소스(Photoinc source) 기반 송신기의 구조를 도시한 도면이다, Figure 18 is a diagram showing the structure of a photon source-based transmitter.
도 19는 광 변조기(Optical modulator)의 구조를 도시한 도면이다.Figure 19 is a diagram showing the structure of an optical modulator.
도 20은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 CSI 네트워크 구조의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a CSI network structure in a system applicable to the present disclosure.
도 21은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 CSI 네트워크를 위한 CSI 매트릭스 전처리 과정의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a CSI matrix preprocessing process for a CSI network in a system applicable to the present disclosure.
도 22는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 다양한 CSI 네트워크 아키텍처 비교의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 22 is a diagram illustrating an example of comparing various CSI network architectures in a system applicable to the present disclosure.
도 23은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 다양한 CSI 네트워크 아키텍처에 대한 출처 정보의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 23 is a diagram illustrating an example of source information for various CSI network architectures in a system applicable to the present disclosure.
도 24는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 Residual Block: ResNet의 빌딩 블록의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 24 is a diagram illustrating an example of a building block of Residual Block: ResNet in a system applicable to the present disclosure.
도 25는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 잔여 블록에서 건너뛰기 연결의 효과(Effect of skip connection in residual block)의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 25 is a diagram illustrating an example of the effect of skip connection in residual block in a system applicable to the present disclosure.
도 26은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 CSI 네트워크 아키텍처의 예: ACRNet의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a CSI network architecture: ACRNet in a system applicable to the present disclosure.
도 27은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 디코더에 누적 가능한 CSI 피드백 비트 스트림(CSI feedback bit streams accumulable in decoder)의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 27 is a diagram illustrating an example of CSI feedback bit streams accumulable in decoder in a system applicable to the present disclosure.
도 28은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 인코더에서 건너뛰기 연결 전 특징 추출 (Feature extraction before skip connection in encoder)의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 28 is a diagram illustrating an example of feature extraction before skip connection in encoder in a system applicable to the present disclosure.
도 29는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 제안된 병렬 인코더 NN 아키텍처(Proposed parallel encoder NN architecture)의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 29 is a diagram illustrating an example of a proposed parallel encoder NN architecture in a system applicable to the present disclosure.
도 30은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 비트 스트림의 총 개수가 2인 경우의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 30 is a diagram illustrating an example where the total number of bit streams is 2 in a system applicable to the present disclosure.
도 31은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 CNN에서의 컨볼루션 연산이 적용된 경우의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 31 is a diagram illustrating an example of a case where a convolution operation in CNN is applied in a system applicable to the present disclosure.
도 32는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 depth-wise convolution 연산이 적용된 경우의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 32 is a diagram illustrating an example of a depth-wise convolution operation applied in a system applicable to the present disclosure.
도 33은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 group convolution 연산이 적용된 경우의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 33 is a diagram illustrating an example of a group convolution operation applied in a system applicable to the present disclosure.
도 34는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 group convolution 연산이 적용된 경우의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 34 is a diagram illustrating an example of a group convolution operation applied in a system applicable to the present disclosure.
도 35a는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 neural network 구조의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 35A is a diagram illustrating an example of a neural network structure in a system applicable to the present disclosure.
도 35b는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 neural network 구조의 일례를 도시한 도면이다.Figure 35b is a diagram showing an example of a neural network structure in a system applicable to the present disclosure.
도 35c는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 neural network 구조의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 35C is a diagram illustrating an example of a neural network structure in a system applicable to the present disclosure.
도 35d는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 neural network 구조의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 35D is a diagram illustrating an example of a neural network structure in a system applicable to the present disclosure.
도 36은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 누적 가능한 CSI 피드백을 위한 다양한 NN 아키텍처(Different NN architectures for accumulable CSI feedback)의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 36 is a diagram illustrating an example of various NN architectures for accumulable CSI feedback in a system applicable to the present disclosure.
도 37은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 제안된 병렬 아키텍처의 성능 및 복잡성(Performance and complexity of proposed parallel architecture)의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 37 is a diagram illustrating an example of the performance and complexity of the proposed parallel architecture in a system applicable to the present disclosure.
도 38은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 단말(user equipment, UE)의 동작 과정의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 38 is a diagram illustrating an example of an operation process of a terminal (user equipment, UE) in a system applicable to the present disclosure.
도 39은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 기지국(base station, BS)의 동작 과정의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 39 is a diagram illustrating an example of the operation process of a base station (BS) in a system applicable to the present disclosure.
도 40는 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 통신 시스템(1)을 예시한다.40 illustrates a
도 41은 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용될 수 있는 무선 기기를 예시한다.Figure 41 illustrates a wireless device that can be applied to various embodiments of the present disclosure.
도 42은 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용될 수 있는 무선 기기의 다른 예를 도시한다.Figure 42 shows another example of a wireless device that can be applied to various embodiments of the present disclosure.
도 43은 전송 신호를 위한 신호 처리 회로를 예시한다.Figure 43 illustrates a signal processing circuit for a transmission signal.
도 44는 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 무선 기기의 다른 예를 나타낸다.Figure 44 shows another example of a wireless device applied to various embodiments of the present disclosure.
도 45은 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 휴대 기기를 예시한다.Figure 45 illustrates a portable device applied to various embodiments of the present disclosure.
도 46은 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 차량 또는 자율 주행 차량을 예시한다.46 illustrates a vehicle or autonomous vehicle applied to various embodiments of the present disclosure.
도 47는 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 차량을 예시한다.47 illustrates a vehicle applied to various embodiments of the present disclosure.
도 48은 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 XR 기기를 예시한다.Figure 48 illustrates an XR device applied to various embodiments of the present disclosure.
도 49는 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 로봇을 예시한다.Figure 49 illustrates a robot applied to various embodiments of the present disclosure.
도 50는 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 AI 기기를 예시한다.Figure 50 illustrates an AI device applied to various embodiments of the present disclosure.
본 개시의 다양한 실시 예들에서 "A 또는 B(A or B)"는 "오직 A", "오직 B" 또는 "A와 B 모두"를 의미할 수 있다. 달리 표현하면, 본 개시의 다양한 실시 예들에서 "A 또는 B(A or B)"는 "A 및/또는 B(A and/or B)"으로 해석될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 다양한 실시 예들에서 "A, B 또는 C(A, B or C)"는 "오직 A", "오직 B", "오직 C", 또는 "A, B 및 C의 임의의 모든 조합(any combination of A, B and C)"를 의미할 수 있다.In various embodiments of the present disclosure, “A or B” may mean “only A,” “only B,” or “both A and B.” In other words, “A or B” may be interpreted as “A and/or B” in various embodiments of the present disclosure. For example, in various embodiments of the present disclosure, “A, B or C” can be replaced with “only A,” “only B,” “only C,” or “any of A, B, and C.” It can mean "any combination of A, B and C".
본 개시의 다양한 실시 예들에서 사용되는 슬래쉬(/)나 쉼표(comma)는 "및/또는(and/or)"을 의미할 수 있다. 예를 들어, "A/B"는 "A 및/또는 B"를 의미할 수 있다. 이에 따라 "A/B"는 "오직 A", "오직 B", 또는 "A와 B 모두"를 의미할 수 있다. 예를 들어, "A, B, C"는 "A, B 또는 C"를 의미할 수 있다.A slash (/) or a comma used in various embodiments of the present disclosure may mean “and/or.” For example, “A/B” can mean “A and/or B.” Accordingly, “A/B” can mean “only A,” “only B,” or “both A and B.” For example, “A, B, C” can mean “A, B, or C.”
본 개시의 다양한 실시 예들에서 "적어도 하나의 A 및 B(at least one of A and B)"는, "오직 A", "오직 B" 또는 "A와 B 모두"를 의미할 수 있다. 또한, 본 개시의 다양한 실시 예들에서 "적어도 하나의 A 또는 B(at least one of A or B)"나 "적어도 하나의 A 및/또는 B(at least one of A and/or B)"라는 표현은 "적어도 하나의 A 및 B(at least one of A and B)"와 동일하게 해석될 수 있다.In various embodiments of the present disclosure, “at least one of A and B” may mean “only A,” “only B,” or “both A and B.” Additionally, in various embodiments of the present disclosure, the expression “at least one of A or B” or “at least one of A and/or B” can be interpreted the same as “at least one of A and B.”
또한, 본 개시의 다양한 실시 예들에서 "적어도 하나의 A, B 및 C(at least one of A, B and C)"는, "오직 A", "오직 B", "오직 C", 또는 "A, B 및 C의 임의의 모든 조합(any combination of A, B and C)"를 의미할 수 있다. 또한, "적어도 하나의 A, B 또는 C(at least one of A, B or C)"나 "적어도 하나의 A, B 및/또는 C(at least one of A, B and/or C)"는 "적어도 하나의 A, B 및 C(at least one of A, B and C)"를 의미할 수 있다.Additionally, in various embodiments of the present disclosure, “at least one of A, B and C” may be referred to as “only A,” “only B,” “only C,” or “A.” , any combination of A, B and C.” Also, “at least one of A, B or C” or “at least one of A, B and/or C” means It may mean “at least one of A, B and C.”
또한, 본 개시의 다양한 실시 예들에서 사용되는 괄호는 "예를 들어(for example)"를 의미할 수 있다. 구체적으로, "제어 정보(PDCCH)"로 표시된 경우, "제어 정보"의 일례로 "PDCCH"가 제안된 것일 수 있다. 달리 표현하면 본 개시의 다양한 실시 예들의 "제어 정보"는 "PDCCH"로 제한(limit)되지 않고, "PDDCH"가 "제어 정보"의 일례로 제안될 것일 수 있다. 또한, "제어 정보(즉, PDCCH)"로 표시된 경우에도, "제어 정보"의 일례로 "PDCCH"가 제안된 것일 수 있다.Additionally, parentheses used in various embodiments of the present disclosure may mean “for example.” Specifically, when “control information (PDCCH)” is indicated, “PDCCH” may be proposed as an example of “control information.” In other words, “control information” in various embodiments of the present disclosure is not limited to “PDCCH,” and “PDDCH” may be proposed as an example of “control information.” Additionally, even when “control information (i.e., PDCCH)” is indicated, “PDCCH” may be proposed as an example of “control information.”
본 개시의 다양한 실시 예들에서 하나의 도면 내에서 개별적으로 설명되는 기술적 특징은, 개별적으로 구현될 수도 있고, 동시에 구현될 수도 있다.In various embodiments of the present disclosure, technical features individually described in one drawing may be implemented individually or simultaneously.
이하의 기술은 CDMA, FDMA, TDMA, OFDMA, SC-FDMA 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부이고 LTE-A(Advanced)/LTE-A pro는 3GPP LTE의 진화된 버전이다. 3GPP NR(New Radio or New Radio Access Technology)는 3GPP LTE/LTE-A/LTE-A pro의 진화된 버전이다. 3GPP 6G는 3GPP NR의 진화된 버전일 수 있다.The following technologies can be used in various wireless access systems such as CDMA, FDMA, TDMA, OFDMA, SC-FDMA, etc. CDMA can be implemented with wireless technologies such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000. TDMA can be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM)/General Packet Radio Service (GPRS)/Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE). OFDMA can be implemented with wireless technologies such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA), etc. UTRA is part of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS). 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Long Term Evolution (LTE) is part of Evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and LTE-A (Advanced)/LTE-A pro is an evolved version of 3GPP LTE. 3GPP NR (New Radio or New Radio Access Technology) is an evolved version of 3GPP LTE/LTE-A/LTE-A pro. 3GPP 6G may be an evolved version of 3GPP NR.
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 의미한다. 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 지칭된다. 3GPP NR은 TS 38.xxx Release 15 이후의 기술을 의미한다. 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 발명의 설명에 사용된 배경기술, 용어, 약어 등에 관해서는 본 발명 이전에 공개된 표준 문서에 기재된 사항을 참조할 수 있다. 예를 들어, 다음 문서를 참조할 수 있다.For clarity of explanation, the description is based on a 3GPP communication system (eg, LTE, NR, etc.), but the technical idea of the present invention is not limited thereto. LTE refers to technology after 3GPP TS 36.xxx
3GPP LTE3GPP LTE
- 36.211: Physical channels and modulation- 36.211: Physical channels and modulation
- 36.212: Multiplexing and channel coding- 36.212: Multiplexing and channel coding
- 36.213: Physical layer procedures- 36.213: Physical layer procedures
- 36.300: Overall description- 36.300: Overall description
- 36.331: Radio Resource Control (RRC)- 36.331: Radio Resource Control (RRC)
3GPP NR3GPP NR
- 38.211: Physical channels and modulation- 38.211: Physical channels and modulation
- 38.212: Multiplexing and channel coding- 38.212: Multiplexing and channel coding
- 38.213: Physical layer procedures for control- 38.213: Physical layer procedures for control
- 38.214: Physical layer procedures for data- 38.214: Physical layer procedures for data
- 38.300: NR and NG-RAN Overall Description- 38.300: NR and NG-RAN Overall Description
- 38.331: Radio Resource Control (RRC) protocol specification- 38.331: Radio Resource Control (RRC) protocol specification
물리 채널 및 프레임 구조Physical Channel and Frame Structure
물리 채널 및 일반적인 신호 전송Physical channels and typical signal transmission
도 1은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 일반적인 신호 전송의 일례를 도시한 도면이다. Figure 1 is a diagram showing an example of physical channels and general signal transmission used in a 3GPP system.
무선 통신 시스템에서 단말은 기지국으로부터 하향링크(Downlink, DL)를 통해 정보를 수신하고, 단말은 기지국으로 상향링크(Uplink, UL)를 통해 정보를 전송한다. 기지국과 단말이 송수신하는 정보는 데이터 및 다양한 제어 정보를 포함하고, 이들이 송수신 하는 정보의 종류/용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.In a wireless communication system, a terminal receives information from a base station through downlink (DL), and the terminal transmits information to the base station through uplink (UL). The information transmitted and received between the base station and the terminal includes data and various control information, and various physical channels exist depending on the type/purpose of the information they transmit and receive.
단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다(S11). 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 신호(Primary Synchronization Signal, PSS) 및 부 동기 신호(Secondary Synchronization Signal, SSS)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel, PBCH)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.When the terminal is turned on or enters a new cell, it performs an initial cell search task such as synchronizing with the base station (S11). To this end, the terminal can receive a primary synchronization signal (PSS) and a secondary synchronization signal (SSS) from the base station to synchronize with the base station and obtain information such as cell ID. Afterwards, the terminal can receive broadcast information within the cell by receiving a physical broadcast channel (PBCH) from the base station. Meanwhile, the terminal can check the downlink channel status by receiving a downlink reference signal (DL RS) in the initial cell search stage.
초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널(Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S12).After completing the initial cell search, the terminal acquires more specific system information by receiving a physical downlink control channel (PDCCH) and a physical downlink shared channel (PDSCH) according to the information carried in the PDCCH. You can do it (S12).
한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 송신을 위한 무선 자원이 없는 경우, 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정(Random Access Procedure, RACH)을 수행할 수 있다(S13 내지 S16). 이를 위해, 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel, PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 송신하고(S13 및 S15), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지((RAR(Random Access Response) message)를 수신할 수 있다. 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다(S16).Meanwhile, when accessing the base station for the first time or when there are no radio resources for signal transmission, the terminal can perform a random access procedure (RACH) to the base station (S13 to S16). To this end, the terminal transmits a specific sequence as a preamble through a physical random access channel (PRACH) (S13 and S15), and a response message (RAR (Random Access In the case of contention-based RACH, a contention resolution procedure can be additionally performed (S16).
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 송신 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신(S17) 및 물리 상향링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 송신(S18)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information, DCI)를 수신할 수 있다. 여기서, DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르게 적용될 수 있다. The terminal that has performed the above-described procedure can then perform PDCCH/PDSCH reception (S17) and Physical Uplink Shared Channel (PUSCH)/Physical Uplink Control Channel (Physical Uplink) as a general uplink/downlink signal transmission procedure. Control Channel; PUCCH) transmission (S18) can be performed. In particular, the terminal can receive downlink control information (DCI) through PDCCH. Here, DCI includes control information such as resource allocation information for the terminal, and different formats may be applied depending on the purpose of use.
한편, 단말이 상향링크를 통해 기지국에 송신하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향링크/상향링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix 인덱스), RI(Rank Indicator) 등을 포함할 수 있다. 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및/또는 PUCCH를 통해 송신할 수 있다. Meanwhile, the control information that the terminal transmits to the base station through uplink or that the terminal receives from the base station includes downlink/uplink ACK/NACK signals, CQI (Channel Quality Indicator), PMI (Precoding Matrix Index), and RI (Rank Indicator). ), etc. may be included. The terminal can transmit control information such as the above-described CQI/PMI/RI through PUSCH and/or PUCCH.
상향링크 및 하향링크 채널의 구조Structure of uplink and downlink channels
하향링크 채널 구조Downlink channel structure
기지국은 후술하는 하향링크 채널을 통해 관련 신호를 단말에게 전송하고, 단말은 후술하는 하향링크 채널을 통해 관련 신호를 기지국으로부터 수신한다.The base station transmits related signals to the terminal through a downlink channel described later, and the terminal receives related signals from the base station through a downlink channel described later.
(1) 물리 하향링크 공유 채널(PDSCH)(1) Physical downlink shared channel (PDSCH)
PDSCH는 하향링크 데이터(예, DL-shared channel transport block, DL-SCH TB)를 운반하고, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16 QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64 QAM, 256 QAM 등의 변조 방법이 적용된다. TB를 인코딩하여 코드워드(codeword)가 생성된다. PDSCH는 다수의 코드워드들을 나를 수 있다. 코드워드(codeword) 별로 스크램블링(scrambling) 및 변조 매핑(modulation mapping)이 수행되고, 각 코드워드로부터 생성된 변조 심볼들은 하나 이상의 레이어로 매핑된다(Layer mapping). 각 레이어는 DMRS(Demodulation Reference Signal)과 함께 자원에 매핑되어 OFDM 심볼 신호로 생성되고, 해당 안테나 포트를 통해 전송된다.PDSCH carries downlink data (e.g., DL-shared channel transport block, DL-SCH TB), and modulation methods such as QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation), 64 QAM, and 256 QAM are used. Applies. A codeword is generated by encoding TB. PDSCH can carry multiple codewords. Scrambling and modulation mapping are performed for each codeword, and modulation symbols generated from each codeword are mapped to one or more layers (Layer mapping). Each layer is mapped to resources along with DMRS (Demodulation Reference Signal), generated as an OFDM symbol signal, and transmitted through the corresponding antenna port.
(2) 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH)(2) Physical downlink control channel (PDCCH)
PDCCH는 하향링크 제어 정보(DCI)를 운반하고 QPSK 변조 방법 등이 적용된다. 하나의 PDCCH는 AL(Aggregation Level)에 따라 1, 2, 4, 8, 16 개 등의 CCE(Control Channel Element)로 구성된다. 하나의 CCE는 6개의 REG(Resource Element Group)로 구성된다. 하나의 REG는 하나의 OFDM 심볼과 하나의 (P)RB로 정의된다. PDCCH carries downlink control information (DCI) and QPSK modulation method is applied. One PDCCH consists of 1, 2, 4, 8, or 16 CCEs (Control Channel Elements) depending on the AL (Aggregation Level). One CCE consists of six REGs (Resource Element Group). One REG is defined by one OFDM symbol and one (P)RB.
단말은 PDCCH 후보들의 세트에 대한 디코딩(일명, 블라인드 디코딩)을 수행하여 PDCCH를 통해 전송되는 DCI를 획득한다. 단말이 디코딩하는 PDCCH 후보들의 세트는 PDCCH 검색 공간(Search Space) 세트라 정의한다. 검색 공간 세트는 공통 검색 공간 (common search space) 또는 단말-특정 검색 공간 (UE-specific search space)일 수 있다. 단말은 MIB 또는 상위 계층 시그널링에 의해 설정된 하나 이상의 검색 공간 세트 내 PDCCH 후보를 모니터링하여 DCI를 획득할 수 있다. The terminal obtains DCI transmitted through the PDCCH by performing decoding (aka blind decoding) on a set of PDCCH candidates. The set of PDCCH candidates that the terminal decodes is defined as the PDCCH search space set. The search space set may be a common search space or a UE-specific search space. The UE can obtain DCI by monitoring PDCCH candidates within one or more search space sets set by MIB or higher layer signaling.
상향링크 채널 구조Uplink channel structure
단말은 후술하는 상향링크 채널을 통해 관련 신호를 기지국으로 전송하고, 기지국은 후술하는 상향링크 채널을 통해 관련 신호를 단말로부터 수신한다.The terminal transmits related signals to the base station through an uplink channel, which will be described later, and the base station will receive the related signals from the terminal through an uplink channel, which will be described later.
(1) 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH)(1) Physical uplink shared channel (PUSCH)
PUSCH는 상향링크 데이터(예, UL-shared channel transport block, UL-SCH TB) 및/또는 상향링크 제어 정보(UCI)를 운반하고, CP-OFDM (Cyclic Prefix ? Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 파형(waveform), DFT-s-OFDM (Discrete Fourier Transform ? spread - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 파형 등에 기초하여 전송된다. PUSCH가 DFT-s-OFDM 파형에 기초하여 전송되는 경우, 단말은 변환 프리코딩(transform precoding)을 적용하여 PUSCH를 전송한다. 일 예로, 변환 프리코딩이 불가능한 경우(예, transform precoding is disabled) 단말은 CP-OFDM 파형에 기초하여 PUSCH를 전송하고, 변환 프리코딩이 가능한 경우(예, transform precoding is enabled) 단말은 CP-OFDM 파형 또는 DFT-s-OFDM 파형에 기초하여 PUSCH를 전송할 수 있다. PUSCH 전송은 DCI 내 UL 그랜트에 의해 동적으로 스케줄링 되거나, 상위 계층(예, RRC) 시그널링 (및/또는 Layer 1(L1) 시그널링(예, PDCCH))에 기초하여 반-정적(semi-static)으로 스케줄링 될 수 있다(configured grant). PUSCH 전송은 코드북 기반 또는 비-코드북 기반으로 수행될 수 있다.PUSCH carries uplink data (e.g., UL-shared channel transport block, UL-SCH TB) and/or uplink control information (UCI), and CP-OFDM (Cyclic Prefix ? Orthogonal Frequency Division Multiplexing) waveform. , DFT-s-OFDM (Discrete Fourier Transform ? spread - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) waveform, etc. are transmitted. When the PUSCH is transmitted based on the DFT-s-OFDM waveform, the terminal transmits the PUSCH by applying transform precoding. For example, if transform precoding is not possible (e.g., transform precoding is disabled), the terminal transmits PUSCH based on the CP-OFDM waveform, and if transform precoding is possible (e.g., transform precoding is enabled), the terminal transmits CP-OFDM. PUSCH can be transmitted based on the waveform or DFT-s-OFDM waveform. PUSCH transmission is scheduled dynamically by UL grant within DCI, or semi-statically based on upper layer (e.g., RRC) signaling (and/or Layer 1 (L1) signaling (e.g., PDCCH)). Can be scheduled (configured grant). PUSCH transmission can be performed based on codebook or non-codebook.
(2) 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH)(2) Physical Uplink Control Channel (PUCCH)
PUCCH는 상향링크 제어 정보, HARQ-ACK 및/또는 스케줄링 요청(SR)을 운반하고, PUCCH 전송 길이에 따라 다수의 PUCCH들로 구분될 수 있다.PUCCH carries uplink control information, HARQ-ACK, and/or scheduling request (SR), and can be divided into multiple PUCCHs depending on the PUCCH transmission length.
이하, 새로운 무선 접속 기술(new radio access technology: new RAT, NR)에 대해 설명한다.Hereinafter, a new radio access technology (new RAT, NR) will be described.
더욱 많은 통신 기기들이 더욱 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존의 무선 접속 기술(radio access technology; RAT)에 비해 향상된 모바일 브로드밴드(mobile broadband) 통신에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 매시브 MTC (massive Machine Type Communications) 역시 차세대 통신에서 고려될 주요 이슈 중 하나이다. 뿐만 아니라 신뢰도(reliability) 및 지연(latency)에 민감한 서비스/단말을 고려한 통신 시스템 디자인이 논의되고 있다. 이와 같이 확장된 모바일 브로드밴드 커뮤니케이션(enhanced mobile broadband communication), massive MTC, URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 등을 고려한 차세대 무선 접속 기술의 도입이 논의되고 있으며, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 편의상 해당 기술(technology)을 new RAT 또는 NR이라고 부른다.As more communication devices require greater communication capacity, there is a need for improved mobile broadband communication compared to existing radio access technology (RAT). Additionally, Massive Machine Type Communications (MTC), which provides various services anytime, anywhere by connecting multiple devices and objects, is also one of the major issues to be considered in next-generation communications. In addition, communication system design considering services/terminals sensitive to reliability and latency is being discussed. In this way, the introduction of next-generation wireless access technology considering expanded mobile broadband communication, massive MTC, URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication), etc. is being discussed, and various embodiments of the present disclosure are used for convenience. The technology is called new RAT or NR.
도 2는 차세대 무선 접속 네트워크(New Generation Radio Access Network: NG-RAN)의 시스템 구조를 도시한 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the system structure of a next-generation radio access network (NG-RAN).
도 2를 참조하면, NG-RAN은, 단말에게 사용자 평면 및 제어 평면 프로토콜 종단(termination)을 제공하는 gNB 및/또는 eNB를 포함할 수 있다. 도 1에서는 gNB만을 포함하는 경우를 예시한다. gNB 및 eNB는 상호 간에 Xn 인터페이스로 연결되어 있다. gNB 및 eNB는 5세대 코어 네트워크(5G Core Network: 5GC)와 NG 인터페이스를 통해 연결되어 있다. 보다 구체적으로, AMF(access and mobility management function)과는 NG-C 인터페이스를 통해 연결되고, UPF(user plane function)과는 NG-U 인터페이스를 통해 연결된다.Referring to FIG. 2, NG-RAN may include a gNB and/or eNB that provide user plane and control plane protocol termination to the UE. Figure 1 illustrates a case including only gNB. gNB and eNB are connected to each other through the Xn interface. gNB and eNB are connected through the 5G Core Network (5GC) and NG interface. More specifically, it is connected to the access and mobility management function (AMF) through the NG-C interface, and to the user plane function (UPF) through the NG-U interface.
도 3은 NG-RAN과 5GC 간의 기능적 분할을 도시한 도면이다.Figure 3 is a diagram showing the functional division between NG-RAN and 5GC.
도 3을 참조하면, gNB는 인터 셀 간의 무선 자원 관리(Inter Cell RRM), 무선 베어러 관리(RB control), 연결 이동성 제어(Connection Mobility Control), 무선 허용 제어(Radio Admission Control), 측정 설정 및 제공(Measurement configuration & Provision), 동적 자원 할당(dynamic resource allocation) 등의 기능을 제공할 수 있다. AMF는 NAS 보안, 아이들 상태 이동성 처리 등의 기능을 제공할 수 있다. UPF는 이동성 앵커링(Mobility Anchoring), PDU 처리 등의 기능을 제공할 수 있다. SMF(Session Management Function)는 단말 IP 주소 할당, PDU 세션 제어 등의 기능을 제공할 수 있다.Referring to FIG. 3, gNB performs inter-cell radio resource management (Inter Cell RRM), radio bearer management (RB control), connection mobility control, radio admission control, and measurement configuration and provision. Functions such as (Measurement configuration & Provision) and dynamic resource allocation can be provided. AMF can provide functions such as NAS security and idle state mobility handling. UPF can provide functions such as mobility anchoring and PDU processing. SMF (Session Management Function) can provide functions such as terminal IP address allocation and PDU session control.
도 4는 5G 사용 시나리오의 예를 도시한 도면이다.Figure 4 is a diagram showing an example of a 5G usage scenario.
도 4에 도시된 5G 사용 시나리오는 단지 예시적인 것이며, 본 개시의 다양한 실시 예들의 기술적 특징은 도 4에 도시되지 않은 다른 5G 사용 시나리오에도 적용될 수 있다.The 5G usage scenario shown in FIG. 4 is merely illustrative, and technical features of various embodiments of the present disclosure may also be applied to other 5G usage scenarios not shown in FIG. 4.
도 4를 참조하면, 5G의 세 가지 주요 요구 사항 영역은 (1) 개선된 모바일 광대역(eMBB; enhanced mobile broadband) 영역, (2) 다량의 머신 타입 통신(mMTC; massive machine type communication) 영역 및 (3) 초-신뢰 및 저 지연 통신(URLLC; ultra-reliable and low latency communications) 영역을 포함한다. 일부 사용 예는 최적화를 위해 다수의 영역을 요구할 수 있고, 다른 사용 예는 단지 하나의 핵심 성능 지표(KPI; key performance indicator)에만 포커싱 할 수 있다. 5G는 이러한 다양한 사용 예들을 유연하고 신뢰할 수 있는 방법으로 지원하는 것이다.Referring to Figure 4, the three main requirements areas for 5G are (1) enhanced mobile broadband (eMBB) area, (2) massive machine type communication (mMTC) area, and ( 3) Includes ultra-reliable and low latency communications (URLLC) areas. Some use cases may require multiple areas for optimization, while others may focus on just one key performance indicator (KPI). 5G supports these diverse use cases in a flexible and reliable way.
eMBB는 데이터 속도, 지연, 사용자 밀도, 모바일 광대역 접속의 용량 및 커버리지의 전반적인 향상에 중점을 둔다. eMBB는 10Gbps 정도의 처리량을 목표로 한다. eMBB는 기본적인 모바일 인터넷 접속을 훨씬 능가하게 하며, 풍부한 양방향 작업, 클라우드 또는 증강 현실에서 미디어 및 엔터테인먼트 애플리케이션을 커버한다. 데이터는 5G의 핵심 동력 중 하나이며, 5G 시대에서 처음으로 전용 음성 서비스를 볼 수 없을 수 있다. 5G에서, 음성은 단순히 통신 시스템에 의해 제공되는 데이터 연결을 사용하여 응용 프로그램으로서 처리될 것으로 기대된다. 증가된 트래픽 양의 주요 원인은 콘텐츠 크기의 증가 및 높은 데이터 전송률을 요구하는 애플리케이션 수의 증가이다. 스트리밍 서비스(오디오 및 비디오), 대화형 비디오 및 모바일 인터넷 연결은 더 많은 장치가 인터넷에 연결될수록 더 널리 사용될 것이다. 이러한 많은 애플리케이션은 사용자에게 실시간 정보 및 알림을 푸쉬하기 위해 항상 켜져 있는 연결성을 필요로 한다. 클라우드 스토리지 및 애플리케이션은 모바일 통신 플랫폼에서 급속히 증가하고 있으며, 이것은 업무 및 엔터테인먼트 모두에 적용될 수 있다. 클라우드 스토리지는 상향링크 데이터 전송률의 성장을 견인하는 특별한 사용 예이다. 5G는 또한 클라우드 상의 원격 업무에도 사용되며, 촉각 인터페이스가 사용될 때 우수한 사용자 경험을 유지하도록 훨씬 더 낮은 단-대-단(end-to-end) 지연을 요구한다. 엔터테인먼트에서 예를 들면, 클라우드 게임 및 비디오 스트리밍은 모바일 광대역 능력에 대한 요구를 증가시키는 또 다른 핵심 요소이다. 엔터테인먼트는 기차, 차 및 비행기와 같은 높은 이동성 환경을 포함하여 어떤 곳에서든지 스마트폰 및 태블릿에서 필수적이다. 또 다른 사용 예는 엔터테인먼트를 위한 증강 현실 및 정보 검색이다. 여기서, 증강 현실은 매우 낮은 지연과 순간적인 데이터 양을 필요로 한다.eMBB focuses on overall improvements in data speeds, latency, user density, capacity and coverage of mobile broadband connections. eMBB aims for a throughput of around 10Gbps. eMBB goes far beyond basic mobile Internet access and covers rich interactive tasks, media and entertainment applications in the cloud or augmented reality. Data is one of the key drivers of 5G, and we may not see dedicated voice services for the first time in the 5G era. In 5G, voice is expected to be processed simply as an application using the data connection provided by the communication system. The main reasons for the increased traffic volume are the increase in content size and the number of applications requiring high data transfer rates. Streaming services (audio and video), interactive video and mobile Internet connections will become more prevalent as more devices are connected to the Internet. Many of these applications require always-on connectivity to push real-time information and notifications to users. Cloud storage and applications are rapidly increasing mobile communication platforms, and this can apply to both work and entertainment. Cloud storage is a particular use case driving growth in uplink data rates. 5G will also be used for remote work in the cloud and will require much lower end-to-end latency to maintain a good user experience when tactile interfaces are used. In entertainment, for example, cloud gaming and video streaming are other key factors driving increased demand for mobile broadband capabilities. Entertainment is essential on smartphones and tablets everywhere, including high mobility environments such as trains, cars and planes. Another use case is augmented reality for entertainment and information retrieval. Here, augmented reality requires very low latency and instantaneous amounts of data.
mMTC는 배터리에 의해 구동되는 다량의 저비용 장치 간의 통신을 가능하게 하기 위하여 설계되며, 스마트 계량, 물류, 현장 및 신체 센서와 같은 애플리케이션을 지원하기 위한 것이다. mMTC는 10년 정도의 배터리 및/또는 1km2 당 백만 개 정도의 장치를 목표로 한다. mMTC는 모든 분야에서 임베디드 센서를 원활하게 연결할 수 있게 하며, 가장 많이 예상되는 5G 사용 예 중 하나이다. 잠재적으로 2020년까지 IoT 장치들은 204억 개에 이를 것으로 예측된다. 산업 IoT는 5G가 스마트 도시, 자산 추적(asset tracking), 스마트 유틸리티, 농업 및 보안 인프라를 가능하게 하는 주요 역할을 수행하는 영역 중 하나이다.mMTC is designed to enable communication between large numbers of low-cost devices powered by batteries, and is intended to support applications such as smart metering, logistics, and field and body sensors. mMTC targets batteries with a lifespan of around 10 years and/or around 1 million devices per km2. mMTC enables seamless connectivity of embedded sensors in all fields and is one of the most anticipated 5G use cases. Potentially, IoT devices are expected to reach 20.4 billion by 2020. Industrial IoT is one area where 5G will play a key role in enabling smart cities, asset tracking, smart utilities, agriculture and security infrastructure.
URLLC는 장치 및 기계가 매우 신뢰성 있고 매우 낮은 지연 및 높은 가용성으로 통신할 수 있도록 함으로써 차량 통신, 산업 제어, 공장 자동화, 원격 수술, 스마트 그리드 및 공공 안전 애플리케이션에 이상적이다. URLLC는 1ms의 정도의 지연을 목표로 한다. URLLC는 주요 인프라의 원격 제어 및 자율 주행 차량과 같은 초 신뢰/지연이 적은 링크를 통해 산업을 변화시킬 새로운 서비스를 포함한다. 신뢰성과 지연의 수준은 스마트 그리드 제어, 산업 자동화, 로봇 공학, 드론 제어 및 조정에 필수적이다.URLLC enables devices and machines to communicate highly reliably, with very low latency and high availability, making it ideal for vehicle communications, industrial control, factory automation, remote surgery, smart grid and public safety applications. URLLC aims for a delay of around 1ms. URLLC includes new services that will transform industries through ultra-reliable/low-latency links, such as remote control of critical infrastructure and autonomous vehicles. Levels of reliability and latency are essential for smart grid control, industrial automation, robotics, and drone control and coordination.
다음으로, 도 4의 삼각형 안에 포함된 다수의 사용 예에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.Next, we will look in more detail at the multiple use examples included in the triangle in FIG. 4.
5G는 초당 수백 메가 비트에서 초당 기가 비트로 평가되는 스트림을 제공하는 수단으로 FTTH(fiber-to-the-home) 및 케이블 기반 광대역(또는 DOCSIS)을 보완할 수 있다. 이러한 빠른 속도는 가상 현실(VR; virtual reality)과 증강 현실(AR; augmented reality) 뿐 아니라 4K 이상(6K, 8K 및 그 이상)의 해상도로 TV를 전달하는 데에 요구될 수 있다. VR 및 AR 애플리케이션은 거의 몰입형(immersive) 스포츠 경기를 포함한다. 특정 애플리케이션은 특별한 네트워크 설정이 요구될 수 있다. 예를 들어, VR 게임의 경우, 게임 회사가 지연을 최소화하기 위해 코어 서버를 네트워크 오퍼레이터의 에지 네트워크 서버와 통합해야 할 수 있다.5G can complement fiber-to-the-home (FTTH) and cable-based broadband (or DOCSIS) as a means of delivering streams rated at hundreds of megabits per second to gigabits per second. Such high speeds may be required to deliver TV at resolutions of 4K and higher (6K, 8K and beyond) as well as virtual reality (VR) and augmented reality (AR). VR and AR applications include nearly immersive sporting events. Certain applications may require special network settings. For example, for VR games, gaming companies may need to integrate their core servers with a network operator's edge network servers to minimize latency.
자동차(Automotive)는 차량에 대한 이동 통신을 위한 많은 사용 예와 함께 5G에 있어 중요한 새로운 동력이 될 것으로 예상된다. 예를 들어, 승객을 위한 엔터테인먼트는 높은 용량과 높은 모바일 광대역을 동시에 요구한다. 그 이유는 미래의 사용자는 그들의 위치 및 속도와 관계 없이 고품질의 연결을 계속해서 기대하기 때문이다. 자동차 분야의 다른 사용 예는 증강 현실 대시보드이다. 운전자는 증강 현실 대비보드를 통해 앞면 창을 통해 보고 있는 것 위에 어둠 속에서 물체를 식별할 수 있다. 증강 현실 대시보드는 물체의 거리와 움직임에 대해 운전자에게 알려줄 정보를 겹쳐서 디스플레이 한다. 미래에, 무선 모듈은 차량 간의 통신, 차량과 지원하는 인프라구조 사이에서 정보 교환 및 자동차와 다른 연결된 장치(예를 들어, 보행자에 의해 수반되는 장치) 사이에서 정보 교환을 가능하게 한다. 안전 시스템은 운전자가 보다 안전한 운전을 할 수 있도록 행동의 대체 코스를 안내하여 사고의 위험을 낮출 수 있게 한다. 다음 단계는 원격 조종 차량 또는 자율 주행 차량이 될 것이다. 이는 서로 다른 자율 주행 차량 사이 및/또는 자동차와 인프라 사이에서 매우 신뢰성이 있고 매우 빠른 통신을 요구한다. 미래에, 자율 주행 차량이 모든 운전 활동을 수행하고, 운전자는 차량 자체가 식별할 수 없는 교통 이상에만 집중하도록 할 것이다. 자율 주행 차량의 기술적 요구 사항은 트래픽 안전을 사람이 달성할 수 없을 정도의 수준까지 증가하도록 초 저 지연과 초고속 신뢰성을 요구한다.Automotive is expected to be an important new driver for 5G, with many use cases for mobile communications for vehicles. For example, entertainment for passengers requires both high capacity and high mobile broadband. That's because future users will continue to expect high-quality connections regardless of their location and speed. Another use case in the automotive sector is augmented reality dashboards. An augmented reality contrast board allows the driver to identify objects in the dark above what he or she is seeing through the front window. The augmented reality dashboard displays information that informs the driver about the distance and movement of objects. In the future, wireless modules will enable communication between vehicles, information exchange between vehicles and supporting infrastructure, and information exchange between vehicles and other connected devices (eg, devices accompanied by pedestrians). Safety systems can reduce the risk of accidents by guiding drivers to alternative courses of action to help them drive safer. The next step will be remotely controlled or autonomous vehicles. This requires highly reliable and very fast communication between different autonomous vehicles and/or between vehicles and infrastructure. In the future, autonomous vehicles will perform all driving activities, leaving drivers to focus only on traffic abnormalities that the vehicles themselves cannot discern. The technical requirements of autonomous vehicles call for ultra-low latency and ultra-high reliability, increasing traffic safety to levels unachievable by humans.
스마트 사회로서 언급되는 스마트 도시와 스마트 홈은 고밀도 무선 센서 네트워크로 임베디드 될 것이다. 지능형 센서의 분산 네트워크는 도시 또는 집의 비용 및 에너지 효율적인 유지에 대한 조건을 식별할 것이다. 유사한 설정이 각 가정을 위해 수행될 수 있다. 온도 센서, 창 및 난방 컨트롤러, 도난 경보기 및 가전 제품은 모두 무선으로 연결된다. 이러한 센서 중 많은 것들이 전형적으로 낮은 데이터 전송 속도, 저전력 및 저비용을 요구한다. 하지만, 예를 들어, 실시간 HD 비디오는 감시를 위해 특정 타입의 장치에서 요구될 수 있다.Smart cities and smart homes, referred to as smart societies, will be embedded with high-density wireless sensor networks. A distributed network of intelligent sensors will identify conditions for maintaining a city or home cost-effectively and energy-efficiently. A similar setup can be done for each household. Temperature sensors, window and heating controllers, burglar alarms and home appliances are all connected wirelessly. Many of these sensors typically require low data rates, low power, and low cost. However, real-time HD video may be required in certain types of devices for surveillance, for example.
열 또는 가스를 포함한 에너지의 소비 및 분배는 고도로 분산화되고 있어, 분산 센서 네트워크의 자동화된 제어가 요구된다. 스마트 그리드는 정보를 수집하고 이에 따라 행동하도록 디지털 정보 및 통신 기술을 사용하여 이런 센서를 상호 연결한다. 이 정보는 공급 업체와 소비자의 행동을 포함할 수 있으므로, 스마트 그리드가 효율성, 신뢰성, 경제성, 생산의 지속 가능성 및 자동화된 방식으로 전기와 같은 연료의 분배를 개선하도록 할 수 있다. 스마트 그리드는 지연이 적은 다른 센서 네트워크로 볼 수도 있다.Consumption and distribution of energy, including heat or gas, is highly decentralized, requiring automated control of distributed sensor networks. A smart grid interconnects these sensors using digital information and communications technologies to collect and act on information. This information can include the behavior of suppliers and consumers, allowing smart grids to improve the efficiency, reliability, economics, sustainability of production and distribution of fuels such as electricity in an automated manner. Smart grid can also be viewed as another low-latency sensor network.
건강 부문은 이동 통신의 혜택을 누릴 수 있는 많은 애플리케이션을 보유하고 있다. 통신 시스템은 멀리 떨어진 곳에서 임상 진료를 제공하는 원격 진료를 지원할 수 있다. 이는 거리에 대한 장벽을 줄이는 데에 도움을 주고, 거리가 먼 농촌에서 지속적으로 이용하지 못하는 의료 서비스로의 접근을 개선시킬 수 있다. 이는 또한 중요한 진료 및 응급 상황에서 생명을 구하기 위해 사용된다. 이동 통신 기반의 무선 센서 네트워크는 심박수 및 혈압과 같은 파라미터에 대한 원격 모니터링 및 센서를 제공할 수 있다.The health sector has many applications that can benefit from mobile communications. Communications systems can support telemedicine, providing clinical care in remote locations. This can help reduce the barrier of distance and improve access to health services that are consistently unavailable in remote rural areas. It is also used to save lives in critical care and emergency situations. Mobile communication-based wireless sensor networks can provide remote monitoring and sensors for parameters such as heart rate and blood pressure.
무선 및 모바일 통신은 산업 응용 분야에서 점차 중요해지고 있다. 배선은 설치 및 유지 비용이 높다. 따라서, 케이블을 재구성할 수 있는 무선 링크로의 교체 가능성은 많은 산업 분야에서 매력적인 기회이다. 그러나, 이를 달성하는 것은 무선 연결이 케이블과 비슷한 지연, 신뢰성 및 용량으로 동작하는 것과, 그 관리가 단순화될 것을 요구한다. 낮은 지연과 매우 낮은 오류 확률은 5G로 연결될 필요가 있는 새로운 요구 사항이다.Wireless and mobile communications are becoming increasingly important in industrial applications. Wiring is expensive to install and maintain. Therefore, the possibility of replacing cables with reconfigurable wireless links is an attractive opportunity for many industries. However, achieving this requires that wireless connections operate with similar latency, reliability and capacity as cables, and that their management be simplified. Low latency and very low error probability are new requirements needed for 5G connectivity.
물류 및 화물 추적은 위치 기반 정보 시스템을 사용하여 어디에서든지 인벤토리(inventory) 및 패키지의 추적을 가능하게 하는 이동 통신에 대한 중요한 사용 예이다. 물류 및 화물 추적의 사용 예는 전형적으로 낮은 데이터 속도를 요구하지만 넓은 범위와 신뢰성 있는 위치 정보가 필요할 수 있다.Logistics and cargo tracking are important use cases for mobile communications, enabling tracking of inventory and packages from anywhere using location-based information systems. Use cases in logistics and cargo tracking typically require low data rates but may require large ranges and reliable location information.
이하, 본 개시의 다양한 실시 예들의 실시예에 적용될 수 있는 차세대 통신(예컨대, 6G)의 예시들에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, examples of next-generation communication (eg, 6G) that can be applied to various embodiments of the present disclosure will be described.
6G 시스템 일반6G system general
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 connectivity와 같은 4가지 측면일 수 있으며, 6G 시스템은 아래 표 1과 같은 요구 사항을 만족시킬 수 있다. 즉, 표 1은 6G 시스템의 요구 사항의 일례를 나타낸 표이다.6G (wireless communications) systems require (i) very high data rates per device, (ii) very large number of connected devices, (iii) global connectivity, (iv) very low latency, (v) battery- The goals are to reduce the energy consumption of battery-free IoT devices, (vi) ultra-reliable connectivity, and (vii) connected intelligence with machine learning capabilities. The vision of the 6G system can be four aspects such as intelligent connectivity, deep connectivity, holographic connectivity, and ubiquitous connectivity, and the 6G system can satisfy the requirements as shown in Table 1 below. That is, Table 1 is a table showing an example of the requirements of a 6G system.
6G 시스템은 Enhanced mobile broadband (eMBB), Ultra-reliable low latency communications (URLLC), massive machine-type communication (mMTC), AI integrated communication, Tactile internet, High throughput, High network capacity, High energy efficiency, Low backhaul and access network congestion, Enhanced data security와 같은 핵심 요소(key factor)들을 가질 수 있다.The 6G system includes Enhanced mobile broadband (eMBB), Ultra-reliable low latency communications (URLLC), massive machine-type communication (mMTC), AI integrated communication, Tactile internet, High throughput, High network capacity, High energy efficiency, Low backhaul and It can have key factors such as access network congestion and enhanced data security.
도 5는 6G 시스템에서 제공 가능한 통신 구조의 일례를 도시한 도면이다.Figure 5 is a diagram showing an example of a communication structure that can be provided in a 6G system.
6G 시스템은 5G 무선통신 시스템보다 50배 더 높은 동시 무선통신 연결성을 가질 것으로 예상된다. 5G의 key feature인 URLLC는 6G 통신에서 1ms보다 적은 단-대-단(end-to-end) 지연을 제공함으로써 보다 더 주요한 기술이 될 것이다. 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 것이다. 6G에서 새로운 네트워크 특성들은 다음과 같을 수 있다.The 6G system is expected to have simultaneous wireless communication connectivity that is 50 times higher than that of the 5G wireless communication system. URLLC, a key feature of 5G, will become an even more important technology in 6G communications by providing end-to-end delay of less than 1ms. The 6G system will have much better volumetric spectral efficiency, unlike the frequently used area spectral efficiency. 6G systems can provide ultra-long battery life and advanced battery technologies for energy harvesting, so mobile devices in 6G systems will not need to be separately charged. New network characteristics in 6G may include:
- 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 중요하다.- Satellites integrated network: 6G is expected to be integrated with satellites to serve the global mobile constellation. Integration of terrestrial, satellite and aerial networks into one wireless communication system is very important for 6G.
- 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.- Connected intelligence: Unlike previous generations of wireless communication systems, 6G is revolutionary and will update the evolution of wireless from “connected things” to “connected intelligence.” AI will be used to control each step of the communication process (or signal, as described later). can be applied in each procedure of processing).
- 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.- Seamless integration wireless information and energy transfer: 6G wireless networks will deliver power to charge the batteries of devices such as smartphones and sensors. Therefore, wireless information and energy transfer (WIET) will be integrated.
- 유비쿼터스 슈퍼 3D 연결(Ubiquitous super 3D connectivity): 드론 및 매우 낮은 지구 궤도 위성의 네트워크 및 핵심 네트워크 기능에 접속은 6G 유비쿼터스에서 슈퍼 3D 연결을 만들 것이다.- Ubiquitous super 3D connectivity: Connectivity of drones and very low Earth orbit satellites to networks and core network functions will create super 3D connectivity in 6G ubiquitous.
위와 같은 6G의 새로운 네트워크 특성들에서 몇 가지 일반적인 요구 사항은 다음과 같을 수 있다.In the above new network characteristics of 6G, some general requirements may be as follows.
- 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.- Small cell networks: The idea of small cell networks was introduced to improve received signal quality resulting in improved throughput, energy efficiency and spectral efficiency in cellular systems. As a result, small cell networks are an essential feature for 5G and beyond 5G (5GB) communications systems. Therefore, the 6G communication system also adopts the characteristics of a small cell network.
- 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.- Ultra-dense heterogeneous network: Ultra-dense heterogeneous networks will be another important characteristic of the 6G communication system. Multi-tier networks comprised of heterogeneous networks improve overall QoS and reduce costs.
- 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.- High-capacity backhaul: Backhaul connections are characterized by high-capacity backhaul networks to support high-capacity traffic. High-speed optical fiber and free space optics (FSO) systems may be possible solutions to this problem.
- 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.- Radar technology integrated with mobile technology: High-precision localization (or location-based services) through communication is one of the functions of the 6G wireless communication system. Therefore, radar systems will be integrated with 6G networks.
- 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.- Softwarization and virtualization: Softwarization and virtualization are two important features that are fundamental to the design process in 5GB networks to ensure flexibility, reconfigurability, and programmability. Additionally, billions of devices may be shared on a shared physical infrastructure.
6G 시스템의 핵심 구현 기술Core implementation technology of 6G system
인공 지능(Artificial Intelligence)Artificial Intelligence
6G 시스템에 가장 중요하며, 새로 도입될 기술은 AI이다. 4G 시스템에는 AI가 관여하지 않았다. 5G 시스템은 부분 또는 매우 제한된 AI를 지원할 것이다. 그러나, 6G 시스템은 완전히 자동화를 위해 AI가 지원될 것이다. 머신 러닝의 발전은 6G에서 실시간 통신을 위해 보다 지능적인 네트워크를 만들 것이다. 통신에 AI를 도입하면 실시간 데이터 전송이 간소화되고 향상될 수 있다. AI는 수많은 분석을 사용하여 복잡한 대상 작업이 수행되는 방식을 결정할 수 있다. 즉, AI는 효율성을 높이고 처리 지연을 줄일 수 있다.The most important and newly introduced technology in the 6G system is AI. AI was not involved in the 4G system. 5G systems will support partial or very limited AI. However, 6G systems will be AI-enabled for full automation. Advances in machine learning will create more intelligent networks for real-time communications in 6G. Introducing AI in communications can simplify and improve real-time data transmission. AI can use numerous analytics to determine how complex target tasks are performed. In other words, AI can increase efficiency and reduce processing delays.
핸드 오버, 네트워크 선택, 자원 스케쥴링과 같은 시간 소모적인 작업은 AI를 사용함으로써 즉시 수행될 수 있다. AI는 M2M, 기계-대-인간 및 인간-대-기계 통신에서도 중요한 역할을 할 수 있다. 또한, AI는 BCI(Brain Computer Interface)에서 신속한 통신이 될 수 있다. AI 기반 통신 시스템은 메타 물질, 지능형 구조, 지능형 네트워크, 지능형 장치, 지능형 인지 라디오(radio), 자체 유지 무선 네트워크 및 머신 러닝에 의해 지원될 수 있다.Time-consuming tasks such as handover, network selection, and resource scheduling can be performed instantly by using AI. AI can also play an important role in M2M, machine-to-human and human-to-machine communications. Additionally, AI can enable rapid communication in BCI (Brain Computer Interface). AI-based communication systems can be supported by metamaterials, intelligent structures, intelligent networks, intelligent devices, intelligent cognitive radios, self-sustaining wireless networks, and machine learning.
최근에는 AI를 무선 통신 시스템과 통합하려고 하는 시도들이 나타나고 있으나, 이는 application layer, network layer 특히, 딥러닝을 wireless resource management and allocation 분야에 집중되어 왔다. 그러나, 이러한 연구는 점점 MAC layer 와 Physical layer로 발전하고 있으며, 특히 물리계층에서 딥러닝을 무선 전송(wireless transmission)과 결합하고자 하는 시도들이 나타나고 있다. AI 기반의 물리계층 전송은, 근본적인 신호 처리 및 통신 메커니즘에 있어서, 전통적인 통신 프레임워크가 아니라 AI 드라이버에 기초한 신호 처리 및 통신 메커니즘을 적용하는 것을 의미한다. 예를 들어, 딥러닝 기반의 채널 코딩 및 디코딩(channel coding and decoding), 딥러닝 기반의 신호 추정(estimation) 및 검출(detection), 딥러닝 기반의 MIMO mechanism, AI 기반의 자원 스케줄링(scheduling) 및 할당(allocation) 등을 포함할 수 있다.Recently, attempts have been made to integrate AI with wireless communication systems, but these have been focused on the application layer and network layer, especially deep learning in the field of wireless resource management and allocation. However, this research is gradually progressing to the MAC layer and Physical layer, and in particular, attempts are being made to combine deep learning with wireless transmission in the Physical layer. AI-based physical layer transmission means applying signal processing and communication mechanisms based on AI drivers, rather than traditional communication frameworks, in terms of fundamental signal processing and communication mechanisms. For example, deep learning-based channel coding and decoding, deep learning-based signal estimation and detection, deep learning-based MIMO mechanism, AI-based resource scheduling, and May include allocation, etc.
머신 러닝은 채널 추정 및 채널 트래킹을 위해 사용될 수 있으며, DL(downlink)의 물리 계층(physical layer)에서 전력 할당(power allocation), 간섭 제거 (interference cancellation) 등에 사용될 수 있다. 또한, 머신 러닝은 MIMO 시스템에서 안테나 선택, 전력 제어(power control), 심볼 검출(symbol detection) 등에도 사용될 수 있다.Machine learning can be used for channel estimation and channel tracking, and can be used for power allocation, interference cancellation, etc. in the physical layer of the DL (downlink). Machine learning can also be used for antenna selection, power control, and symbol detection in MIMO systems.
그러나 물리계층에서의 전송을 위한 DNN의 적용은 아래와 같은 문제점이 있을 수 있다.However, application of DNN for transmission in the physical layer may have the following problems.
딥러닝 기반의 AI 알고리즘은 훈련 파라미터를 최적화하기 위해 수많은 훈련 데이터가 필요하다. 그러나 특정 채널 환경에서의 데이터를 훈련 데이터로 획득하는데 있어서의 한계로 인해, 오프라인 상에서 많은 훈련 데이터를 사용한다. 이는 특정 채널 환경에서 훈련 데이터에 대한 정적 훈련(static training)은, 무선 채널의 동적 특성 및 다이버시티(diversity) 사이에 모순(contradiction)이 생길 수 있다.Deep learning-based AI algorithms require a large amount of training data to optimize training parameters. However, due to limitations in acquiring data from a specific channel environment as training data, a lot of training data is used offline. This means that static training on training data in a specific channel environment may result in a contradiction between the dynamic characteristics and diversity of the wireless channel.
또한, 현재 딥러닝은 주로 실제 신호(real signal)를 대상으로 한다. 그러나, 무선 통신의 물리 계층의 신호들은 복소 신호(complex signal)이다. 무선 통신 신호의 특성을 매칭시키기 위해 복소 도메인 신호의 검출하는 신경망(neural network)에 대한 연구가 더 필요하다.Additionally, current deep learning mainly targets real signals. However, signals of the physical layer of wireless communication are complex signals. More research is needed on neural networks that detect complex domain signals to match the characteristics of wireless communication signals.
이하, 머신 러닝에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.Below, we will look at machine learning in more detail.
머신 러닝은 사람이 할 수 있거나 혹은 하기 어려운 작업을 대신해낼 수 있는 기계를 만들어내기 위해 기계를 학습시키는 일련의 동작을 의미한다. 머신 러닝을 위해서는 데이터와 러닝 모델이 필요하다. 머신 러닝에서 데이터의 학습 방법은 크게 3가지 즉, 지도 학습(supervised learning), 비지도 학습(unsupervised learning) 그리고 강화 학습(reinforcement learning)으로 구분될 수 있다.Machine learning refers to a series of operations that train machines to create machines that can perform tasks that are difficult or difficult for humans to perform. Machine learning requires data and a learning model. In machine learning, data learning methods can be broadly divided into three types: supervised learning, unsupervised learning, and reinforcement learning.
신경망 학습은 출력의 오류를 최소화하기 위한 것이다. 신경망 학습은 반복적으로 학습 데이터를 신경망에 입력시키고 학습 데이터에 대한 신경망의 출력과 타겟의 에러를 계산하고, 에러를 줄이기 위한 방향으로 신경망의 에러를 신경망의 출력 레이어에서부터 입력 레이어 방향으로 역전파(backpropagation) 하여 신경망의 각 노드의 가중치를 업데이트하는 과정이다.Neural network learning is intended to minimize errors in output. Neural network learning repeatedly inputs learning data into the neural network, calculates the output of the neural network and the error of the target for the learning data, and backpropagates the error of the neural network from the output layer of the neural network to the input layer to reduce the error. ) is the process of updating the weight of each node in the neural network.
지도 학습은 학습 데이터에 정답이 라벨링된 학습 데이터를 사용하며 비지도 학습은 학습 데이터에 정답이 라벨링되어 있지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어 데이터 분류에 관한 지도 학습의 경우의 학습 데이터는 학습 데이터 각각에 카테고리가 라벨링된 데이터 일 수 있다. 라벨링된 학습 데이터가 신경망에 입력되고 신경망의 출력(카테고리)과 학습 데이터의 라벨을 비교하여 오차(error)가 계산될 수 있다. 계산된 오차는 신경망에서 역방향(즉, 출력 레이어에서 입력 레이어 방향)으로 역전파 되며, 역전파에 따라 신경망의 각 레이어의 각 노드들의 연결 가중치가 업데이트 될 수 있다. 업데이트 되는 각 노드의 연결 가중치는 학습률(learing rate)에 따라 변화량이 결정될 수 있다. 입력 데이터에 대한 신경망의 계산과 에러의 역전파는 학습 사이클(epoch)을 구성할 수 있다. 학습률은 신경망의 학습 사이클의 반복 횟수에 따라 상이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 신경망의 학습 초기에는 높은 학습률을 사용하여 신경망이 빠르게 일정 수준의 성능을 확보하도록 하여 효율성을 높이고, 학습 후기에는 낮은 학습률을 사용하여 정확도를 높일 수 있다Supervised learning uses training data in which the correct answer is labeled, while unsupervised learning may not have the correct answer labeled in the learning data. That is, for example, in the case of supervised learning on data classification, the learning data may be data in which each training data is labeled with a category. Labeled learning data is input to a neural network, and error can be calculated by comparing the output (category) of the neural network with the label of the learning data. The calculated error is backpropagated in the reverse direction (i.e., from the output layer to the input layer) in the neural network, and the connection weight of each node in each layer of the neural network can be updated according to backpropagation. The amount of change in the connection weight of each updated node may be determined according to the learning rate. The neural network's calculation of input data and backpropagation of errors can constitute a learning cycle (epoch). The learning rate may be applied differently depending on the number of repetitions of the learning cycle of the neural network. For example, in the early stages of neural network training, a high learning rate can be used to ensure that the neural network quickly achieves a certain level of performance to increase efficiency, and in the later stages of training, a low learning rate can be used to increase accuracy.
데이터의 특징에 따라 학습 방법은 달라질 수 있다. 예를 들어, 통신 시스템 상에서 송신단에서 전송한 데이터를 수신단에서 정확하게 예측하는 것을 목적으로 하는 경우, 비지도 학습 또는 강화 학습 보다는 지도 학습을 이용하여 학습을 수행하는 것이 바람직하다.Learning methods may vary depending on the characteristics of the data. For example, in a communication system, when the goal is to accurately predict data transmitted from a transmitter at a receiver, it is preferable to perform learning using supervised learning rather than unsupervised learning or reinforcement learning.
러닝 모델은 인간의 뇌에 해당하는 것으로서, 가장 기본적인 선형 모델을 생각할 수 있으나, 인공 신경망(artificial neural networks)와 같은 복잡성이 높은 신경망 구조를 러닝 모델로 사용하는 머신 러닝의 패러다임을 딥러닝(deep learning)이라 한다.The learning model corresponds to the human brain, and can be considered the most basic linear model. However, deep learning is a machine learning paradigm that uses a highly complex neural network structure, such as artificial neural networks, as a learning model. ).
학습(learning) 방식으로 사용하는 신경망 코어(neural network cord)는 크게 심층 신경망(DNN, deep neural networks), 합성곱 신경망(CNN, convolutional deep neural networks), 순환 신경망(RNN, Recurrent Boltzmann Machine) 방식이 있다.Neural network cores used as learning methods are broadly divided into deep neural networks (DNN), convolutional deep neural networks (CNN), and Recurrent Boltzmann Machine (RNN). there is.
인공 신경망(artificial neural network)은 여러 개의 퍼셉트론을 연결한 예시이다.An artificial neural network is an example of connecting multiple perceptrons.
도 6는 퍼셉트론 구조의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 6 is a diagram schematically showing an example of a perceptron structure.
도 6를 참조하면, 입력 벡터 x=(x1,x2,...,xd) 가 입력되면 각 성분에 가중치(W1,W2,...,Wd)를 곱하고, 그 결과를 모두 합산한 후, 활성함수 σ(·) 를 적용하는 전체 과정을 퍼셉트론(perceptron)이라 한다. 거대한 인공 신경망 구조는 도 6에 도시한 단순화된 퍼셉트론 구조를 확장하여 입력벡터를 서로 다른 다 차원의 퍼셉트론에 적용할 수도 있다. 설명의 편의를 위해 입력값 또는 출력값을 노드(node)라 칭한다.Referring to FIG. 6, when the input vector x=(x1,x2,...,xd) is input, each component is multiplied by weights (W1,W2,...,Wd), and the results are added together, The entire process of applying the activation function σ(·) is called a perceptron. A large artificial neural network structure can extend the simplified perceptron structure shown in FIG. 6 and apply input vectors to different multi-dimensional perceptrons. For convenience of explanation, input or output values are referred to as nodes.
한편, 도 6에 도시된 퍼셉트론 구조는 입력값, 출력값을 기준으로 총 3개의 층(layer)로 구성되는 것으로 설명할 수 있다. 1st layer와 2nd layer 사이에는 (d+1) 차원의 퍼셉트론 H개, 2nd layer와 3rd layer 사이에는 (H+1)차원 퍼셉트론이 K 개 존재하는 인공신경망을 도 7과 같이 표현할 수 있다.Meanwhile, the perceptron structure shown in FIG. 6 can be described as consisting of a total of three layers based on input and output values. An artificial neural network in which there are H (d+1)-dimensional perceptrons between the 1st layer and the 2nd layer, and K (H+1)-dimensional perceptrons between the 2nd layer and the 3rd layer can be expressed as shown in Figure 7.
도 7은 다층 퍼셉트론 구조의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 7 is a diagram schematically showing an example of a multi-layer perceptron structure.
입력벡터가 위치하는 층을 입력층(input layer), 최종 출력값이 위치하는 층을 출력층(output layer), 입력층과 출력층 사이에 위치하는 모든 층을 은닉층(hidden layer)라 한다. 도 7의 예시는 3개의 층이 개시되나, 실제 인공신경망 층의 개수를 카운트할 때는 입력층을 제외하고 카운트하므로 총 2개의 층으로 볼 수 있다. 인공신경망은 기본 블록의 퍼셉트론을 2차원적으로 연결되어 구성된다.The layer where the input vector is located is called the input layer, the layer where the final output value is located is called the output layer, and all layers located between the input layer and the output layer are called hidden layers. In the example of Figure 7, three layers are disclosed, but when counting the actual number of artificial neural network layers, the input layer is counted excluding the input layer, so it can be viewed as a total of two layers. An artificial neural network is constructed by two-dimensionally connecting perceptrons of basic blocks.
전술한 입력층, 은닉층, 출력층은 다층 퍼셉트론 뿐 아니라 후술할 CNN, RNN 등 다양한 인공신경망 구조에서 공동적으로 적용될 수 있다. 은닉층의 개수가 많아질수록 인공신경망이 깊어진 것이며, 충분히 깊어진 인공신경망을 러닝모델로 사용하는 머신러닝 패러다임을 딥러닝(Deep Learning)이라 한다. 또한 딥러닝을 위해 사용하는 인공신경망을 심층 신경망(DNN: Deep neural network)라 한다.The above-described input layer, hidden layer, and output layer can be jointly applied not only to the multi-layer perceptron, but also to various artificial neural network structures such as CNN and RNN, which will be described later. As the number of hidden layers increases, the artificial neural network becomes deeper, and the machine learning paradigm that uses a sufficiently deep artificial neural network as a learning model is called deep learning. Additionally, the artificial neural network used for deep learning is called a deep neural network (DNN).
도 8은 심층 신경망 예시를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 8 is a diagram schematically showing an example deep neural network.
도 8에 도시된 심층 신경망은 은닉층+출력층이 8개로 구성된 다층 퍼셉트론이다. 상기 다층 퍼셉트론 구조를 완전 연결 신경망(fully-connected neural network)이라 표현한다. 완전 연결 신경망은 서로 같은 층에 위치하는 노드 간에는 연결 관계가 존재하지 않으며, 인접한 층에 위치한 노드들 간에만 연결 관계가 존재한다. DNN은 완전 연결 신경망 구조를 가지고 다수의 은닉층과 활성함수들의 조합으로 구성되어 입력과 출력 사이의 상관관계 특성을 파악하는데 유용하게 적용될 수 있다. 여기서 상관관계 특성은 입출력의 결합확률(joint probability)을 의미할 수 있다.The deep neural network shown in Figure 8 is a multi-layer perceptron consisting of 8 hidden layers and 8 output layers. The multi-layer perceptron structure is expressed as a fully-connected neural network. In a fully connected neural network, no connection exists between nodes located on the same layer, and only between nodes located on adjacent layers. DNN has a fully connected neural network structure and is composed of a combination of multiple hidden layers and activation functions, so it can be usefully applied to identify correlation characteristics between input and output. Here, the correlation characteristic may mean the joint probability of input and output.
한편, 복수의 퍼셉트론을 서로 어떻게 연결하느냐에 따라 전술한 DNN과 다른 다양한 인공 신경망 구조를 형성할 수 있다.Meanwhile, depending on how multiple perceptrons are connected to each other, various artificial neural network structures different from the above-mentioned DNN can be formed.
도 9은 컨볼루션 신경망의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 9 is a diagram schematically showing an example of a convolutional neural network.
DNN은 하나의 층 내부에 위치한 노드들이 1차원적의 세로 방향으로 배치되어 있다. 그러나, 도 9은 노드들이 2차원적으로 가로 w개, 세로 h개의 노드가 배치할 경우를 가정할 수 있다(도 9의 컨볼루션 신경망 구조). 이 경우, 하나의 입력노드에서 은닉층으로 이어지는 연결과정에서 연결 하나당 가중치가 부가되므로 총 hХw 개의 가중치를 고려해야한다. 입력층에 hХw 개의 노드가 존재하므로 인접한 두 층 사이에는 총 h2w2 개의 가중치가 필요하다.In DNN, nodes located inside one layer are arranged in a one-dimensional vertical direction. However, in Figure 9, it can be assumed that the nodes are arranged two-dimensionally with w nodes horizontally and h nodes vertically (convolutional neural network structure in Figure 9). In this case, a weight is added to each connection during the connection process from one input node to the hidden layer, so a total of hХw weights must be considered. Since there are hХw nodes in the input layer, a total of h2w2 weights are needed between two adjacent layers.
도 9의 컨볼루션 신경망은 연결개수에 따라 가중치의 개수가 기하급수적으로 증가하는 문제가 있어 인접한 층 간의 모든 모드의 연결을 고려하는 대신, 크기가 작은 필터(filter)가 존재하는 것으로 가정하여 도 10에서와 같이 필터가 겹치는 부분에 대해서는 가중합 및 활성함수 연산을 수행하도록 한다.The convolutional neural network of Figure 9 has a problem in that the number of weights increases exponentially according to the number of connections, so instead of considering all mode connections between adjacent layers, it is assumed that a small filter exists, and the number of weights increases exponentially according to the number of connections. As shown, weighted sum and activation function calculations are performed on areas where filters overlap.
도 10는 컨볼루션 신경망에서의 필터 연산의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 10 is a diagram schematically showing an example of a filter operation in a convolutional neural network.
하나의 필터는 그 크기만큼의 개수에 해당하는 가중치를 가지며, 이미지 상의 어느 특정한 특징을 요인으로 추출하여 출력할 수 있도록 가중치의 학습이 이루어질 수 있다. 도 10에서는 3Х3 크기의 필터가 입력층의 가장 좌측 상단 3Х3 영역에 적용되고, 해당 노드에 대한 가중합 및 활성함수 연산을 수행한 결과 출력값을 z22에 저장한다.One filter has a weight corresponding to its size, and the weight can be learned so that a specific feature in the image can be extracted and output as a factor. In Figure 10, a filter of size 3Х3 is applied to the upper leftmost 3Х3 area of the input layer, and the output value as a result of performing weighted sum and activation function calculations for the corresponding node is stored in z22.
상기 필터는 입력층을 스캔하면서 가로, 세로 일정 간격만큼 이동하면서 가중합 및 활성함수 연산을 수행하고 그 출력값을 현재 필터의 위치에 위치시킨다. 이러한 연산 방식은 컴퓨터 비전(computer vision) 분야에서 이미지에 대한 컨볼루션(convolution) 연산과 유사하여 이러한 구조의 심층 신경망을 컨볼루션 신경망(CNN: convolutional neural network)라 하고, 컨볼루션 연산 결과 생성되는 은닉층을 컨볼루션 층(convolutional layer)라 한다. 또한, 복수의 컨볼루션 층이 존재하는 신경망을 심층 컨볼루션 신경망(DCNN: Deep convolutional)이라 한다.The filter scans the input layer and moves at regular intervals horizontally and vertically, performs weighted sum and activation function calculations, and places the output value at the current filter position. This operation method is similar to the convolution operation on images in the field of computer vision, so a deep neural network with this structure is called a convolutional neural network (CNN), and the hidden layer generated as a result of the convolution operation is is called a convolutional layer. Additionally, a neural network with multiple convolutional layers is called a deep convolutional neural network (DCNN).
컨볼루션 층에서는 현재 필터가 위치한 노드에서, 상기 필터가 커버하는 영역에 위치한 노드만을 포괄하여 가중합을 계산함으로써, 가중치의 개수를 줄여줄 수 있다. 이로 인해, 하나의 필터가 로컬(local) 영역에 대한 특징에 집중하도록 이용될 수 있다. 이에 따라 CNN은 2차원 영역 상의 물리적 거리가 중요한 판단 기준이 되는 이미지 데이터 처리에 효과적으로 적용될 수 있다. 한편, CNN은 컨볼루션 층의 직전에 복수의 필터가 적용될 수 있으며, 각 필터의 컨볼루션 연산을 통해 복수의 출력 결과를 생성할 수도 있다.In the convolutional layer, the number of weights can be reduced by calculating a weighted sum by including only nodes located in the area covered by the filter from the node where the current filter is located. Because of this, one filter can be used to focus on features for a local area. Accordingly, CNN can be effectively applied to image data processing where physical distance in a two-dimensional area is an important decision criterion. Meanwhile, CNN may have multiple filters applied immediately before the convolution layer, and may generate multiple output results through the convolution operation of each filter.
한편, 데이터 속성에 따라 시퀀스(sequence) 특성이 중요한 데이터들이 있을 수 있다. 이러한 시퀀스 데이터들의 길이 가변성, 선후 관계를 고려하여 데이터 시퀀스 상의 원소를 매 시점(timestep) 마다 하나씩 입력하고, 특정 시점에 출력된 은닉층의 출력 벡터(은닉 벡터)를, 시퀀스 상의 바로 다음 원소와 함께 입력하는 방식을 인공 신경망에 적용한 구조를 순환 신경망 구조라 한다.Meanwhile, depending on the data properties, there may be data for which sequence characteristics are important. Considering the length variability and precedence relationship of these sequence data, elements in the data sequence are input one by one at each time step, and the output vector (hidden vector) of the hidden layer output at a specific time point is input together with the next element in the sequence. The structure that applies this method to an artificial neural network is called a recurrent neural network structure.
도 11은 순환 루프가 존재하는 신경망 구조의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 11 is a diagram schematically showing an example of a neural network structure in which a cyclic loop exists.
도 11을 참조하면, 순환 신경망(RNN: recurrent neural netwok)은 데이터 시퀀스 상의 어느 시선 t의 원소 (x1(t), x2(t), ,..., xd(t))를 완전 연결 신경망에 입력하는 과정에서, 바로 이전 시점 t-1은 은닉 벡터 (z1(t-1), z2(t-1),..., zH(t-1))을 함께 입력하여 가중합 및 활성함수를 적용하는 구조이다. 이와 같이 은닉 벡터를 다음 시점으로 전달하는 이유는 앞선 시점들에서의 입력 벡터속 정보들이 현재 시점의 은닉 벡터에 누적된 것으로 간주하기 때문이다.Referring to FIG. 11, a recurrent neural network (RNN) connects the elements (x1(t), During the input process, at the previous point t-1, the hidden vector (z1(t-1), z2(t-1),..., zH(t-1)) is input together to perform the weighted sum and activation function. This is the structure that is applied. The reason for passing the hidden vector to the next time point like this is because the information in the input vector from previous time points is considered to be accumulated in the hidden vector at the current time point.
도 12은 순환 신경망의 동작 구조의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 12 is a diagram schematically showing an example of the operating structure of a recurrent neural network.
도 12을 참조하면, 순환 신경망은 입력되는 데이터 시퀀스에 대하여 소정의 시점 순서대로 동작한다.Referring to FIG. 12, the recurrent neural network operates in a predetermined time point order with respect to the input data sequence.
시점 1에서의 입력 벡터 (x1(t), x2(t), ,..., xd(t))가 순환 신경망에 입력되었을 때의 은닉 벡터 (z1(1),z2(1),...,zH(1))가 시점 2의 입력 벡터 (x1(2),x2(2),...,xd(2))와 함께 입력되어 가중합 및 활성 함수를 통해 은닉층의 벡터 (z1(2),z2(2) ,...,zH(2))를 결정한다. 이러한 과정은 시점 2, 시점 3, ,,, 시점 T 까지 반복적으로 수행된다.Hidden vector (z1(1),z2(1),.. when the input vector (x1(t), .,zH(1)) is input together with the input vector (x1(2),x2(2),...,xd(2)) of
한편, 순환 신경망 내에서 복수의 은닉층이 배치될 경우, 이를 심층 순환 신경망(DRNN: Deep recurrent neural network)라 한다. 순환 신경망은 시퀀스 데이터(예를 들어, 자연어 처리(natural language processing)에 유용하게 적용되도록 설계되어 있다.Meanwhile, when multiple hidden layers are placed within a recurrent neural network, it is called a deep recurrent neural network (DRNN). Recurrent neural networks are designed to be usefully applied to sequence data (for example, natural language processing).
학습(learning) 방식으로 사용하는 신경망 코어로서 DNN, CNN, RNN 외에 제한 볼츠만 머신(RBM, Restricted Boltzmann Machine), 심층 신뢰 신경망(DBN, deep belief networks), 심층 Q-네트워크(Deep Q-Network)와 같은 다양한 딥 러닝 기법들을 포함하며, 컴퓨터비젼, 음성인식, 자연어처리, 음성/신호처리 등의 분야에 적용될 수 있다.As a neural network core used as a learning method, in addition to DNN, CNN, and RNN, it includes Restricted Boltzmann Machine (RBM), deep belief networks (DBN), Deep Q-Network, and It includes various deep learning techniques, and can be applied to fields such as computer vision, speech recognition, natural language processing, and voice/signal processing.
최근에는 AI를 무선 통신 시스템과 통합하려고 하는 시도들이 나타나고 있으나, 이는 application layer, network layer 특히, 딥러닝을 wireless resource management and allocation 분야에 집중되어 왔다. 그러나, 이러한 연구는 점점 MAC layer 와 Physical layer로 발전하고 있으며, 특히 물리계층에서 딥러닝을 무선 전송(wireless transmission)과 결합하고자 하는 시도들이 나타나고 있다. AI 기반의 물리계층 전송은, 근본적인 신호 처리 및 통신 메커니즘에 있어서, 전통적인 통신 프레임워크가 아니라 AI 드라이버에 기초한 신호 처리 및 통신 메커니즘을 적용하는 것을 의미한다. 예를 들어, 딥러닝 기반의 채널 코딩 및 디코딩(channel coding and decoding), 딥러닝 기반의 신호 추정(estimation) 및 검출(detection), 딥러닝 기반의 MIMO mechanism, AI 기반의 자원 스케줄링(scheduling) 및 할당(allocation) 등을 포함할 수 있다.Recently, attempts have been made to integrate AI with wireless communication systems, but these have been focused on the application layer and network layer, especially deep learning in the field of wireless resource management and allocation. However, this research is gradually progressing to the MAC layer and Physical layer, and in particular, attempts are being made to combine deep learning with wireless transmission in the Physical layer. AI-based physical layer transmission means applying signal processing and communication mechanisms based on AI drivers, rather than traditional communication frameworks, in terms of fundamental signal processing and communication mechanisms. For example, deep learning-based channel coding and decoding, deep learning-based signal estimation and detection, deep learning-based MIMO mechanism, AI-based resource scheduling, and May include allocation, etc.
THz(Terahertz) 통신Terahertz (THz) communications
데이터 전송률은 대역폭을 늘려 높일 수 있다. 이것은 넓은 대역폭으로 sub-THz 통신을 사용하고, 진보된 대규모 MIMO 기술을 적용하여 수행될 수 있다. 밀리미터 이하의 방사선으로도 알려진 THz파는 일반적으로 0.03mm-3mm 범위의 해당 파장을 가진 0.1THz와 10THz 사이의 주파수 대역을 나타낸다. 100GHz-300GHz 대역 범위(Sub THz 대역)는 셀룰러 통신을 위한 THz 대역의 주요 부분으로 간주된다. Sub-THz 대역 mmWave 대역 에 추가하면 6G 셀룰러 통신 용량은 늘어난다.. 정의된 THz 대역 중 300GHz-3THz는 원적외선 (IR) 주파수 대역에 있다. 300GHz-3THz 대역은 광 대역의 일부이지만 광 대역의 경계에 있으며, RF 대역 바로 뒤에 있다. 따라서, 이 300 GHz-3 THz 대역은 RF와 유사성을 나타낸다.The data transfer rate can be increased by increasing the bandwidth. This can be accomplished by using sub-THz communications with wide bandwidth and applying advanced massive MIMO technology. THz waves, also known as submillimeter radiation, typically represent a frequency band between 0.1 THz and 10 THz with a corresponding wavelength in the range 0.03 mm-3 mm. The 100GHz-300GHz band range (Sub THz band) is considered the main part of the THz band for cellular communications. Adding the sub-THz band to the mmWave band increases 6G cellular communication capacity. Among the defined THz bands, 300GHz-3THz is in the far infrared (IR) frequency band. The 300GHz-3THz band is part of the wideband, but it is at the border of the wideband and immediately behind the RF band. Therefore, this 300 GHz-3 THz band shows similarities to RF.
도 13는 전자기 스펙트럼의 일례를 도시한 도면이다.Figure 13 is a diagram showing an example of an electromagnetic spectrum.
THz 통신의 주요 특성은 (i) 매우 높은 데이터 전송률을 지원하기 위해 광범위하게 사용 가능한 대역폭, (ii) 고주파에서 발생하는 높은 경로 손실 (고 지향성 안테나는 필수 불가결)을 포함한다. 높은 지향성 안테나에서 생성된 좁은 빔 폭은 간섭을 줄인다. THz 신호의 작은 파장은 훨씬 더 많은 수의 안테나 소자가 이 대역에서 동작하는 장치 및 BS에 통합될 수 있게 한다. 이를 통해 범위 제한을 극복할 수 있는 고급 적응형 배열 기술을 사용할 수 있다.Key characteristics of THz communications include (i) widely available bandwidth to support very high data rates, (ii) high path loss occurring at high frequencies (highly directional antennas are indispensable). The narrow beamwidth produced by a highly directional antenna reduces interference. The small wavelength of THz signals allows a much larger number of antenna elements to be integrated into devices and BSs operating in this band. This enables the use of advanced adaptive array techniques that can overcome range limitations.
광 무선 기술 (Optical wireless technology)Optical wireless technology
OWC 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 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 또한 광 대역을 기반으로 6G 통신에서 초 고해상도 4D 매핑을 위해 이용될 수 있다.OWC technology is planned for 6G communications in addition to RF-based communications for all possible device-to-access networks. These networks connect to network-to-backhaul/fronthaul network connections. OWC technology has already been used since 4G communication systems, but will be more widely used to meet the needs of 6G communication systems. OWC technologies such as light fidelity, visible light communication, optical camera communication, and optical bandwidth-based FSO communication are already well-known technologies. Communications based on optical wireless technology can provide very high data rates, low latency, and secure communications. LiDAR can also be used for ultra-high-resolution 4D mapping in 6G communications based on wide bandwidth.
FSO 백홀 네트워크FSO backhaul network
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 BS 연결도 지원한다.The transmitter and receiver characteristics of an FSO system are similar to those of a fiber optic network. Therefore, data transmission in FSO systems is similar to fiber optic systems. Therefore, FSO can be a good technology to provide backhaul connectivity in 6G systems along with fiber optic networks. Using FSO, very long-distance communication is possible, even over distances of 10,000 km. FSO supports high-capacity backhaul connections for remote and non-remote areas such as oceans, space, underwater, and isolated islands. FSO also supports cellular BS connections.
대규모 MIMO 기술Massive MIMO technology
스펙트럼 효율을 향상시키는 핵심 기술 중 하나는 MIMO 기술을 적용하는 것이다. MIMO 기술이 향상되면 스펙트럼 효율도 향상된다. 따라서, 6G 시스템에서 대규모 MIMO 기술이 중요할 것이다. MIMO 기술은 다중 경로를 이용하기 때문에 데이터 신호가 하나 이상의 경로로 전송될 수 있도록 다중화 기술 및 THz 대역에 적합한 빔 생성 및 운영 기술도 중요하게 고려되어야 한다.One of the key technologies to improve spectral efficiency is applying MIMO technology. As MIMO technology improves, spectral efficiency also improves. Therefore, massive MIMO technology will be important in 6G systems. Because MIMO technology uses multiple paths, multiplexing technology and beam generation and operation technology suitable for the THz band must be carefully considered so that data signals can be transmitted through more than one path.
블록 체인blockchain
블록 체인은 미래의 통신 시스템에서 대량의 데이터를 관리하는 중요한 기술이 될 것이다. 블록 체인은 분산 원장 기술의 한 형태로서, 분산 원장은 수많은 노드 또는 컴퓨팅 장치에 분산되어 있는 데이터베이스이다. 각 노드는 동일한 원장 사본을 복제하고 저장한다. 블록 체인은 P2P 네트워크로 관리된다. 중앙 집중식 기관이나 서버에서 관리하지 않고 존재할 수 있다. 블록 체인의 데이터는 함께 수집되어 블록으로 구성된다. 블록은 서로 연결되고 암호화를 사용하여 보호된다. 블록 체인은 본질적으로 향상된 상호 운용성(interoperability), 보안, 개인 정보 보호, 안정성 및 확장성을 통해 대규모 IoT를 완벽하게 보완한다. 따라서, 블록 체인 기술은 장치 간 상호 운용성, 대용량 데이터 추적성, 다른 IoT 시스템의 자율적 상호 작용 및 6G 통신 시스템의 대규모 연결 안정성과 같은 여러 기능을 제공한다.Blockchain will become an important technology for managing large amounts of data in future communication systems. Blockchain is a form of distributed ledger technology, where a distributed ledger is a database distributed across numerous nodes or computing devices. Each node replicates and stores a copy of the same ledger. Blockchain is managed as a P2P network. It can exist without being managed by a centralized authority or server. Data in a blockchain is collected together and organized into blocks. Blocks are linked together and protected using encryption. Blockchain is a perfect complement to large-scale IoT through its inherently improved interoperability, security, privacy, reliability, and scalability. Therefore, blockchain technology provides several features such as interoperability between devices, large-scale data traceability, autonomous interaction of other IoT systems, and large-scale connection stability in 6G communication systems.
3D 네트워킹3D networking
6G 시스템은 지상 및 공중 네트워크를 통합하여 수직 확장의 사용자 통신을 지원한다. 3D BS는 저궤도 위성 및 UAV를 통해 제공될 것이다. 고도 및 관련 자유도 측면에서 새로운 차원을 추가하면 3D 연결이 기존 2D 네트워크와 상당히 다르다.The 6G system integrates terrestrial and aerial networks to support vertically expanded user communications. 3D BS will be provided via low-orbit satellites and UAVs. Adding new dimensions in terms of altitude and associated degrees of freedom makes 3D connections significantly different from traditional 2D networks.
양자 커뮤니케이션quantum communication
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.In the context of 6G networks, unsupervised reinforcement learning of networks is promising. Supervised learning methods cannot label the massive amounts of data generated by 6G. Unsupervised learning does not require labeling. Therefore, this technique can be used to autonomously build representations of complex networks. Combining reinforcement learning and unsupervised learning allows the network to operate in a truly autonomous manner.
무인 항공기drone
UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 또는 드론은 6G 무선 통신에서 중요한 요소가 될 것이다. 대부분의 경우, UAV 기술을 사용하여 고속 데이터 무선 연결이 제공된다. BS 엔티티는 셀룰러 연결을 제공하기 위해 UAV에 설치된다. UAV는 쉬운 배치, 강력한 가시선 링크 및 이동성이 제어되는 자유도와 같은 고정 BS 인프라에서 볼 수 없는 특정 기능을 가지고 있다. 천재 지변 등의 긴급 상황 동안, 지상 통신 인프라의 배치는 경제적으로 실현 가능하지 않으며, 때로는 휘발성 환경에서 서비스를 제공할 수 없다. UAV는 이러한 상황을 쉽게 처리할 수 있다. UAV는 무선 통신 분야의 새로운 패러다임이 될 것이다. 이 기술은 eMBB, URLLC 및 mMTC 인 무선 네트워크의 세 가지 기본 요구 사항을 용이하게 한다. UAV는 또한, 네트워크 연결성 향상, 화재 감지, 재난 응급 서비스, 보안 및 감시, 오염 모니터링, 주차 모니터링, 사고 모니터링 등과 같은 여러 가지 목적을 지원할 수 있다. 따라서, UAV 기술은 6G 통신에 가장 중요한 기술 중 하나로 인식되고 있다.Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), or drones, will become an important element in 6G wireless communications. In most cases, high-speed data wireless connectivity is provided using UAV technology. The BS entity is installed on the UAV to provide cellular connectivity. UAVs have certain features not found in fixed BS infrastructure, such as easy deployment, strong line-of-sight links, and controlled degrees of freedom for mobility. During emergency situations such as natural disasters, the deployment of terrestrial communications infrastructure is not economically feasible and sometimes cannot provide services in volatile environments. UAVs can easily handle these situations. UAV will become a new paradigm in the wireless communication field. This technology facilitates three basic requirements of wireless networks: eMBB, URLLC, and mMTC. UAVs can also support several purposes, such as improving network connectivity, fire detection, disaster emergency services, security and surveillance, pollution monitoring, parking monitoring, accident monitoring, etc. Therefore, UAV technology is recognized as one of the most important technologies for 6G communications.
셀-프리 통신(Cell-free Communication)Cell-free Communication
여러 주파수와 이기종 통신 기술의 긴밀한 통합은 6G 시스템에서 매우 중요하다. 결과적으로, 사용자는 디바이스에서 어떤 수동 구성을 만들 필요 없이 네트워크에서 다른 네트워크로 원활하게 이동할 수 있다. 사용 가능한 통신 기술에서 최상의 네트워크가 자동으로 선택된다. 이것은 무선 통신에서 셀 개념의 한계를 깨뜨릴 것이다. 현재, 하나의 셀에서 다른 셀로의 사용자 이동은 고밀도 네트워크에서 너무 많은 핸드 오버를 야기하고, 핸드 오버 실패, 핸드 오버 지연, 데이터 손실 및 핑퐁 효과를 야기한다. 6G 셀-프리 통신은 이 모든 것을 극복하고 더 나은 QoS를 제공할 것이다. 셀-프리 통신은 멀티 커넥티비티 및 멀티-티어 하이브리드 기술과 장치의 서로 다른 이기종 라디오를 통해 달성될 것이다.Tight integration of multiple frequencies and heterogeneous communication technologies is very important in 6G systems. As a result, users can seamlessly move from one network to another without having to make any manual configuration on their devices. The best network is automatically selected from the available communication technologies. This will break the limitations of the cell concept in wireless communications. Currently, user movement from one cell to another causes too many handovers in high-density networks, causing handover failures, handover delays, data loss, and ping-pong effects. 6G cell-free communication will overcome all of this and provide better QoS. Cell-free communications will be achieved through multi-connectivity and multi-tier hybrid technologies and different heterogeneous radios in devices.
무선 정보 및 에너지 전송 통합Integration of wireless information and energy transmission
WIET은 무선 통신 시스템과 같이 동일한 필드와 웨이브(wave)를 사용한다. 특히, 센서와 스마트폰은 통신 중 무선 전력 전송을 사용하여 충전될 것이다. WIET은 배터리 충전 무선 시스템의 수명을 연장하기 위한 유망한 기술이다. 따라서, 배터리가 없는 장치는 6G 통신에서 지원될 것이다.WIET uses the same fields and waves as wireless communication systems. In particular, sensors and smartphones will be charged using wireless power transfer during communication. WIET is a promising technology for extending the life of battery-charged wireless systems. Therefore, devices without batteries will be supported in 6G communications.
센싱과 커뮤니케이션의 통합Integration of sensing and communication
자율 무선 네트워크는 동적으로 변화하는 환경 상태를 지속적으로 감지하고 서로 다른 노드간에 정보를 교환할 수 있는 기능이다. 6G에서, 감지는 자율 시스템을 지원하기 위해 통신과 긴밀하게 통합될 것이다.An autonomous wireless network is the ability to continuously sense dynamically changing environmental conditions and exchange information between different nodes. In 6G, sensing will be tightly integrated with communications to support autonomous systems.
액세스 백홀 네트워크의 통합Consolidation of access backhaul networks
6G에서 액세스 네트워크의 밀도는 엄청날 것이다. 각 액세스 네트워크는 광섬유와 FSO 네트워크와 같은 백홀 연결로 연결된다. 매우 많은 수의 액세스 네트워크들에 대처하기 위해, 액세스 및 백홀 네트워크 사이에 긴밀한 통합이 있을 것이다.The density of access networks in 6G will be enormous. Each access network is connected by backhaul connections such as fiber optics and FSO networks. To cope with the very large number of access networks, there will be tight integration between access and backhaul networks.
홀로그램 빔 포밍Holographic Beam Forming
빔 포밍은 특정 방향으로 무선 신호를 전송하기 위해 안테나 배열을 조정하는 신호 처리 절차이다. 스마트 안테나 또는 진보된 안테나 시스템의 하위 집합이다. 빔 포밍 기술은 높은 호 대잡음비, 간섭 방지 및 거부, 높은 네트워크 효율과 같은 몇 가지 장점이 있다. 홀로그램 빔 포밍 (HBF)은 소프트웨어-정의된 안테나를 사용하기 때문에 MIMO 시스템과 상당히 다른 새로운 빔 포밍 방법이다. HBF는 6G에서 다중 안테나 통신 장치에서 신호의 효율적이고 유연한 전송 및 수신을 위해 매우 효과적인 접근 방식이 될 것이다.Beamforming is a signal processing procedure that adjusts antenna arrays to transmit wireless signals in a specific direction. It is a subset of smart antennas or advanced antenna systems. Beamforming technology has several advantages, such as high call-to-noise ratio, interference prevention and rejection, and high network efficiency. Holographic beamforming (HBF) is a new beamforming method that differs significantly from MIMO systems because it uses software-defined antennas. HBF will be a very effective approach for efficient and flexible transmission and reception of signals in multi-antenna communication devices in 6G.
빅 데이터 분석big data analytics
빅 데이터 분석은 다양한 대규모 데이터 세트 또는 빅 데이터를 분석하기 위한 복잡한 프로세스이다. 이 프로세스는 숨겨진 데이터, 알 수 없는 상관 관계 및 고객 성향과 같은 정보를 찾아 완벽한 데이터 관리를 보장한다. 빅 데이터는 비디오, 소셜 네트워크, 이미지 및 센서와 같은 다양한 소스에서 수집된다. 이 기술은 6G 시스템에서 방대한 데이터를 처리하는 데 널리 사용된다.Big data analytics is a complex process for analyzing various large data sets or big data. This process ensures complete data management by uncovering information such as hidden data, unknown correlations, and customer preferences. Big data is collected from various sources such as videos, social networks, images, and sensors. This technology is widely used to process massive amounts of data in 6G systems.
Large Intelligent Surface(LIS)Large Intelligent Surface (LIS)
THz 대역 신호의 경우 직진성이 강하여 방해물로 인한 음영 지역이 많이 생길 수 있는데, 이러한 음영 지역 근처에 LIS 설치함으로써 통신 권역을 확대하고 통신 안정성 강화 및 추가적인 부가 서비스가 가능한 LIS 기술이 중요하게 된다. LIS는 전자기 물질(electromagnetic materials)로 만들어진 인공 표면(artificial surface)이고, 들어오는 무선파와 나가는 무선파의 전파(propagation)를 변경시킬 수 있다. LIS는 massive MIMO의 확장으로 보여질 수 있으나, massive MIMO와 서로 다른 array 구조 및 동작 메커니즘이 다르다. 또한, LIS는 수동 엘리먼트(passive elements)를 가진 재구성 가능한 리플렉터(reflector)로서 동작하는 점 즉, 활성(active) RF chain을 사용하지 않고 신호를 수동적으로만 반사(reflect)하는 점에서 낮은 전력 소비를 가지는 장점이 있다. 또한, LIS의 수동적인 리플렉터 각각은 입사되는 신호의 위상 편이를 독립적으로 조절해야 하기 때문에, 무선 통신 채널에 유리할 수 있다. LIS 컨트롤러를 통해 위상 편이를 적절히 조절함으로써, 반사된 신호는 수신된 신호 전력을 부스트(boost)하기 위해 타겟 수신기에서 모여질 수 있다.In the case of THz band signals, the linearity is strong, so there may be many shadow areas due to obstructions. By installing LIS near these shadow areas, LIS technology that expands the communication area, strengthens communication stability, and enables additional value-added services becomes important. LIS is an artificial surface made of electromagnetic materials and can change the propagation of incoming and outgoing radio waves. LIS can be seen as an extension of massive MIMO, but has a different array structure and operating mechanism from massive MIMO. Additionally, LIS operates as a reconfigurable reflector with passive elements, i.e., it only passively reflects signals without using an active RF chain, resulting in low power consumption. There are advantages to having one. Additionally, because each passive reflector of LIS must independently adjust the phase shift of the incident signal, this can be advantageous for wireless communication channels. By appropriately adjusting the phase shift through the LIS controller, the reflected signal can be collected at the target receiver to boost the received signal power.
테라헤르츠(THz) 무선통신 일반Terahertz (THz) wireless communication general
THz 무선통신은 대략 0.1~10THz(1THz=1012Hz)의 진동수를 가지는 THz파를 이용하여 무선통신을 이용하는 것으로, 100GHz 이상의 매우 높은 캐리어 주파수를 사용하는 테라헤르츠(THz) 대역 무선통신을 의미할 수 있다. THz파는 RF(Radio Frequency)/밀리미터(mm)와 적외선 대역 사이에 위치하며, (i) 가시광/적외선에 비해 비금속/비분극성 물질을 잘 투과하며 RF/밀리미터파에 비해 파장이 짧아 높은 직진성을 가지며 빔 집속이 가능할 수 있다. 또한, THz파의 광자 에너지는 수 meV에 불과하기 때문에 인체에 무해한 특성이 있다. THz 무선통신에 이용될 것으로 기대되는 주파수 대역은 공기 중 분자 흡수에 의한 전파 손실이 작은 D-밴드(110GHz~170GHz) 혹은 H-밴드(220GHz~325GHz) 대역일 수 있다. THz 무선통신에 대한 표준화 논의는 3GPP 이외에도 IEEE 802.15 THz working group을 중심으로 논의되고 있으며, IEEE 802.15의 Task Group (TG3d, TG3e)에서 발행되는 표준문서는 본 개시의 다양한 실시 예들에서 설명되는 내용을 구체화하거나 보충할 수 있다. THz 무선통신은 무선 인식(wireless cognition), 센싱(sensing), 이미징(imaging), 무선 통신(wireless), THz 네비게이션(navigation) 등에 응용될 수 있다.THz wireless communication uses wireless communication using THz waves with a frequency of approximately 0.1 to 10 THz (1 THz = 1012 Hz), and can refer to terahertz (THz) band wireless communication using a very high carrier frequency of 100 GHz or more. . THz waves are located between RF (Radio Frequency)/millimeter (mm) and infrared bands. (i) Compared to visible light/infrared, they penetrate non-metal/non-polarized materials better and have a shorter wavelength than RF/millimeter waves, so they have high straightness. Beam focusing may be possible. In addition, the photon energy of THz waves is only a few meV, so it is harmless to the human body. The frequency band expected to be used for THz wireless communication may be the D-band (110GHz to 170GHz) or H-band (220GHz to 325GHz) bands, which have small propagation loss due to absorption of molecules in the air. In addition to 3GPP, standardization discussions on THz wireless communication are being discussed centered around the IEEE 802.15 THz working group, and standard documents issued by the IEEE 802.15 Task Group (TG3d, TG3e) specify the content described in various embodiments of the present disclosure. Or it can be supplemented. THz wireless communication can be applied to wireless cognition, sensing, imaging, wireless communication, THz navigation, etc.
도 14는 THz 통신 응용의 일례를 도시한 도면이다.Figure 14 is a diagram showing an example of THz communication application.
도 14에 도시된 바와 같이, THz 무선통신 시나리오는 매크로 네트워크(macro network), 마이크로 네트워크(micro network), 나노스케일 네트워크(nanoscale network)로 분류될 수 있다. 매크로 네트워크에서 THz 무선통신은 vehicle-to-vehicle 연결 및 backhaul/fronthaul 연결에 응용될 수 있다. 마이크로 네트워크에서 THz 무선통신은 인도어 스몰 셀(small cell), 데이터 센터에서 무선 연결과 같은 고정된 point-to-point 또는 multi-point 연결, 키오스크 다운로딩과 같은 근거리 통신(near-field communication)에 응용될 수 있다.As shown in FIG. 14, THz wireless communication scenarios can be classified into macro network, micro network, and nanoscale network. In macro networks, THz wireless communication can be applied to vehicle-to-vehicle connections and backhaul/fronthaul connections. In micronetworks, THz wireless communication has applications in indoor small cells, fixed point-to-point or multi-point connections such as wireless connections in data centers, and near-field communication such as kiosk downloading. It can be.
아래 표 2는 THz 파에서 이용될 수 있는 기술의 일례를 나타낸 표이다.Table 2 below shows an example of technology that can be used in THz waves.
THz 무선통신은 THz 발생 및 수신을 위한 방법을 기준으로 분류할 수 있다. THz 발생 방법은 광 소자 또는 전자소자 기반 기술로 분류할 수 있다.THz wireless communication can be classified based on the method for generating and receiving THz. THz generation methods can be classified as optical or electronic device-based technologies.
도 15는 전자소자 기반 THz 무선통신 송수신기의 일례를 도시한 도면이다.Figure 15 is a diagram showing an example of an electronic device-based THz wireless communication transceiver.
전자 소자를 이용하여 THz를 발생시키는 방법은 공명 터널링 다이오드(RTD: Resonant Tunneling Diode)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 15의 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 15의 안테나에 배열 안테나 등이 적용되어 빔포밍이 구현될 수도 있다. 도 15에서, IF는 중간 주파수(intermediate frequency)를 나타내며, tripler, multipler는 체배기를 나타내며, PA 전력 증폭기(Power Amplifier)를 나타내며, LNA는 저잡음 증폭기(low noise amplifier), PLL은 위상동기회로(Phase-Locked Loop)를 나타낸다.Methods for generating THz using electronic devices include methods using semiconductor devices such as resonant tunneling diodes (RTDs), methods using local oscillators and multipliers, and integrated circuits based on compound semiconductor HEMT (High Electron Mobility Transistor). There are methods using MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuits) and methods using Si-CMOS-based integrated circuits. In the case of Figure 15, a doubler, tripler, multiplier is applied to increase the frequency, and it passes through the subharmonic mixer and is radiated by the antenna. Since the THz band produces high frequencies, a multiplier is essential. Here, the multiplier is a circuit that has an output frequency N times that of the input, matches it to the desired harmonic frequency, and filters out all remaining frequencies. Additionally, beamforming may be implemented by applying an array antenna to the antenna of FIG. 15. In Figure 15, IF represents intermediate frequency, tripler and multipler represent multiplier, PA power amplifier, LNA is low noise amplifier, and PLL is phase locking circuit. -Locked Loop).
도 16는 광 소자 기반 THz 신호를 생성하는 방법의 일례를 도시한 도면이다. FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a method for generating an optical device-based THz signal.
도 17은 광 소자 기반 THz 무선통신 송수신기의 일례를 도시한 도면이다.Figure 17 is a diagram showing an example of an optical device-based THz wireless communication transceiver.
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 16에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드, 광대역 광변조기, 초고속 광검출기가 필요하다. 도 16의 경우, 파장이 다른 두 레이저의 빛 신호를 합파하여 레이저 간의 파장 차이에 해당하는 THz 신호를 생성하는 것이다. 도 16에서, 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 17에서, 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(광전 변환, 전광 변환 등)을 하나의 부품으로 모듈화시킨 광모듈(Optical Sub Aassembly)을 나타내며, DSO는 디지털 스토리지 오실로스코프(digital storage oscilloscope)를 나타낸다.Optical device-based THz wireless communication technology refers to a method of generating and modulating THz signals using optical devices. Optical device-based THz signal generation technology is a technology that generates ultra-fast optical signals using lasers and optical modulators, and converts them into THz signals using ultra-fast photo detectors. Compared to technologies using only electronic devices, this technology makes it easier to increase the frequency, enables the generation of high-power signals, and achieves flat response characteristics over a wide frequency band. To generate a THz signal based on an optical device, a laser diode, a broadband optical modulator, and an ultra-fast photodetector are required, as shown in FIG. 16. In the case of Figure 16, light signals from two lasers with different wavelengths are combined to generate a THz signal corresponding to the wavelength difference between the lasers. In Figure 16, an optical coupler refers to a semiconductor device that transmits electrical signals using light waves to provide electrical insulation and coupling between circuits or systems, and is referred to as UTC-PD (Uni-Travelling Carrier Photo-PD). Detector is a type of photodetector that uses electrons as active carriers and is a device that reduces the travel time of electrons through bandgap grading. UTC-PD is capable of photodetection above 150GHz. In Figure 17, EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) represents an erbium-doped optical fiber amplifier, PD (Photo Detector) represents a semiconductor device capable of converting optical signals into electrical signals, and OSA represents various optical communication functions (photoelectric). It represents an optical module (Optical Sub Assembly) that modularizes (conversion, electro-optical conversion, etc.) into one component, and DSO stands for digital storage oscilloscope.
도 18 및 도 19을 참조하여 광전 변환기(또는 광전 컨버터)의 구조를 설명한다. The structure of the photoelectric converter (or photoelectric converter) will be described with reference to FIGS. 18 and 19.
도 18은 광자 소스(Photoinc source) 기반 송신기의 구조를 도시한 도면이다, Figure 18 is a diagram showing the structure of a photon source-based transmitter.
도 19는 광 변조기(Optical modulator)의 구조를 도시한 도면이다.Figure 19 is a diagram showing the structure of an optical modulator.
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.In general, the phase of a signal can be changed by passing the optical source of a laser through an optical wave guide. At this time, data is loaded by changing the electrical characteristics through microwave contact, etc. Accordingly, the optical modulator output is formed as a modulated waveform. A photoelectric modulator (O/E converter) operates in optical rectification using a nonlinear crystal, photoelectric conversion using a photoconductive antenna, and a bunch of electrons in light. THz pulses can be generated according to emission from relativistic electrons. A terahertz pulse generated in the above manner may have a length ranging from femto second to pico second. An photoelectric converter (O/E converter) uses the non-linearity of the device to perform down conversion.
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.Considering the THz spectrum usage, several contiguous GHz bands are needed for terahertz systems, either fixed or mobile service. There is a high possibility of using it. According to the outdoor scenario standard, the available bandwidth can be classified based on oxygen attenuation of 10^2 dB/km in the spectrum up to 1 THz. Accordingly, a framework in which the available bandwidth consists of several band chunks may be considered. As an example of the above framework, if the length of a terahertz pulse for one carrier is set to 50 ps, the bandwidth (BW) is about 20 GHz.
적외선 대역(IR 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.Effective down conversion from the IR band to the THz band depends on how to utilize the nonlinearity of the photoelectric converter (O/E converter). In other words, in order to down-convert to the desired terahertz band (THz band), an photoelectric converter (O/E converter) with the most ideal non-linearity for transfer to the relevant terahertz band (THz band) is required. Design is required. If an photoelectric converter (O/E converter) that does not fit the target frequency band is used, there is a high possibility that errors will occur in the amplitude and phase of the corresponding pulse.
단일 캐리어(single carrier) 시스템에서는 광전 변환기 1개를 이용하여 테라헤르츠 송수신 시스템이 구현될 수 있다. 채널 환경에 따라 달라지지만 멀리 캐리어(Multi carrier) 시스템에서는 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.In a single carrier system, a terahertz transmission/reception system can be implemented using one photoelectric converter. Although it varies depending on the channel environment, a multi-carrier system may require as many photoelectric converters as the number of carriers. This phenomenon will be particularly noticeable in the case of multi-carrier systems that utilize multiple bandwidths according to the above-described spectrum usage plans. In this regard, a frame structure for the multi-carrier system may be considered. A signal that has been down-frequently converted based on a photoelectric converter may be transmitted in a specific resource area (e.g., a specific frame). The frequency domain of the specific resource region may include a plurality of chunks. Each chunk may consist of at least one component carrier (CC).
본 개시의 다양한 실시 예들에 대한 구체적인 설명Detailed description of various embodiments of the present disclosure
이하 본 개시의 다양한 실시 예들에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the present disclosure will be described in more detail.
본 개시는 AI를 접목한 무선 통신 시스템(AI radio ? AI4C)에서 사용되는 방법 및 장치에 관한 것이다.This disclosure relates to a method and device used in a wireless communication system incorporating AI (AI radio - AI4C).
구체적으로, 구체적으로, 본 개시는 AI(artificial intelligence)를 접목한 무선 통신 시스템(AI for communication, AI4C)에서 누적 가능한 CSI 피드백을 위한 병렬 신경망 아키텍처를 지원하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.Specifically, the present disclosure relates to an apparatus and method for supporting a parallel neural network architecture for cumulative CSI feedback in a wireless communication system incorporating artificial intelligence (AI) (AI for communication, AI4C).
본 개시에서 사용되는 기호/약어/용어는 다음과 같다.The symbols/abbreviations/terms used in this disclosure are as follows.
- CSI: Channel State Information- CSI: Channel State Information
- NN: (artificial) Neural Network- NN: (artificial) Neural Network
- DNN: Deep Neural Network- DNN: Deep Neural Network
- CNN: Convolutional (deep) Neural Network- CNN: Convolutional (deep) Neural Network
- ResNet: Residual (neural) network- ResNet: Residual (neural) network
- FDD: Frequency Division Duplex- FDD: Frequency Division Duplex
- UE: User Equipment (단말)- UE: User Equipment (Terminal)
- BS: Base Station (기지국)- BS: Base Station
- CR: compression ratio- CR: compression ratio
- FC: fully-connected (layer)-FC: fully-connected (layer)
- NMSE: normalized mean squared error- NMSE: normalized mean squared error
- FLOPs: floating point operations- FLOPs: floating point operations
- ABC-Net: “Accumulable feature extraction Before skip Connection” Network- ABC-Net: “Accumulable feature extraction Before skip Connection” Network
Notations: Lower-case (또는 upper-case) italic letter는 scalar를 나타낸다. Lower-case bold-face letter와 upper-case bold-face letter는 각각 vector와 matrix를 나타낸다. Calligraphic letter는 집합을 의미한다. 일례로, 그리고 는 scalar, vector, matrix 그리고 집합을 의미한다. 는 복소수 집합을 나타내고, 은 m by n dimensional complex space를 나타낸다. 는 적절한 차원을 갖는 identity matrix를 의미한다. Superscript는 Hermitian transpose를 나타낸다. 와 는 각각 trace와 expectation operator를 나타낸다. 은 vector의 Euclidean norm을 나타낸다. 은 을 covariance matrix로 갖는 zero-mean circularly symmetric complex Gaussian distribution을 나타낸다. 임의의 집합 와 에 대하여, 는 집합 와 의 Cartesian product를 나타내며, 은 집합 의 n-ary Cartesian power를 나타낸다.Notations: Lower-case (or upper-case) italic letters represent scalars. Lower-case bold-face letter and upper-case bold-face letter represent vector and matrix, respectively. Calligraphic letter means set. For example, and stands for scalar, vector, matrix and set. represents a set of complex numbers, represents m by n dimensional complex space. means an identity matrix with appropriate dimensions. Superscript represents Hermitian transpose. and represents trace and expectation operator, respectively. represents the Euclidean norm of the vector. silver It represents a zero-mean circularly symmetric complex Gaussian distribution with as the covariance matrix. random set and about, is a set and It represents the Cartesian product of silver set It represents the n-ary Cartesian power of .
본 개시의 다양한 실시 예들에 대한 배경기술Background on various embodiments of the present disclosure
도 20은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 CSI 네트워크 구조의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a CSI network structure in a system applicable to the present disclosure.
구체적으로, 도 20은 An example of CSI network architecture: CsiNet을 도시한다. (출처: Wen, Chao-Kai, Wan-Ting Shih, and Shi Jin. "Deep learning for massive MIMO CSI feedback." IEEE Wireless Communications Letters 7.5 (2018): 748-751.)Specifically, Figure 20 shows an example of CSI network architecture: CsiNet. (Source: Wen, Chao-Kai, Wan-Ting Shih, and Shi Jin. “Deep learning for massive MIMO CSI feedback.” IEEE Wireless Communications Letters 7.5 (2018): 748-751.)
본 개시에서는 deep learning (DL)을 기반으로 channel state information (CSI)를 압축 및 복원 (compression 및 reconstruction)하는 인공 신경망(artificial neural network)을 “CSI network”로 정의한다. 최근 CSI network의 architecture(구조)에 대해 다양한 진화가 이루어져 왔다. 도 20은 CSI network 구조의 일례인 CsiNet [Wen, Chao-Kai, Wan-Ting Shih, and Shi Jin. "Deep learning for massive MIMO CSI feedback." IEEE Wireless Communications Letters 7.5 (2018): 748-751.)]을 나타낸다.In this disclosure, an artificial neural network that compresses and reconstructs channel state information (CSI) based on deep learning (DL) is defined as a “CSI network.” Recently, various evolutions have been made regarding the architecture of the CSI network. Figure 20 shows CsiNet [Wen, Chao-Kai, Wan-Ting Shih, and Shi Jin. “Deep learning for massive MIMO CSI feedback.” IEEE Wireless Communications Letters 7.5 (2018): 748-751.)].
CSI network는 일반적으로 도 20과 같이 CSI encoder와 CSI decoder로 구성된 것으로 볼 수 있다. 일례로 data 전송이 BS로부터 UE로 향하는 downlink system에서는, BS는 송신기(Tx)가 되고 UE는 수신기(Rx)가 될 수 있다. Downlink system에서, CSI encoder는 Rx인 UE에 존재할 수 있고, CSI decoder는 Tx인 BS에 존재할 수 있다. 본 개시에서는 설명의 편의를 위해 downlink system을 가정하지만, 발명의 내용은 downlink system에만 국한되지 않는다. 예를 들어, uplink system에도 동일하게 적용 가능하다.A CSI network can generally be viewed as consisting of a CSI encoder and a CSI decoder, as shown in Figure 20. For example, in a downlink system where data transmission is from BS to UE, BS can be a transmitter (Tx) and UE can be a receiver (Rx). In a downlink system, the CSI encoder may exist in the UE, which is Rx, and the CSI decoder may exist in the BS, which is Tx. In this disclosure, a downlink system is assumed for convenience of explanation, but the content of the invention is not limited to the downlink system. For example, the same can be applied to the uplink system.
UE에 존재하는 CSI encoder는 채널 상태에 대한 정보를 압축할 수 있다. CSI encoder의 출력인 압축된 정보는 uplink feedback을 통해 BS로 전달되고, BS는 전달받은 압축된 정보를 CSI decoder에 입력하면 CSI decoder는 UE의 채널 상태에 대한 정보를 복원할 수 있다. 본 개시에서는, 설명의 편의를 위해 CSI encoder의 출력이자 CSI decoder의 입력이 되는 압축된 정보를 “CSI feedback signal”이라 부르도록 하겠다. 본 개시에서는 CSI feedback signal이 bit stream의 형태인 경우를 고려한다. Bit stream이란 floating point numbers로 이루어진 vector가 아닌 0 또는 1의 binary digits(bits)로 이루어진 sequence를 말한다.The CSI encoder present in the UE can compress information about the channel state. The compressed information that is the output of the CSI encoder is delivered to the BS through uplink feedback, and the BS inputs the received compressed information into the CSI decoder, and the CSI decoder can restore information about the UE's channel status. In this disclosure, for convenience of explanation, the compressed information that is the output of the CSI encoder and the input of the CSI decoder will be called a “CSI feedback signal.” In this disclosure, the case where the CSI feedback signal is in the form of a bit stream is considered. Bit stream refers to a sequence composed of binary digits (bits) of 0 or 1 rather than a vector composed of floating point numbers.
본 개시에서는 BS의 송신 안테나 수가 Nt개 라고 가정하고, 편의를 위해 UE의 수신 안테나 수는 1개라 가정한다. 본 발명의 내용은 single receive antenna인 경우에만 국한되지 않고, multi-antenna case에도 단순하게 확장하여 적용 가능하다. 또한, Nc개의 직교 부반송파 (orthogonal subcarriers)를 이용하는 OFDM system을 가정한다. In this disclosure, it is assumed that the number of transmit antennas of the BS is N t , and for convenience, the number of receive antennas of the UE is assumed to be one. The content of the present invention is not limited to the single receive antenna case, but can be simply expanded and applied to the multi-antenna case. Additionally, an OFDM system using N c orthogonal subcarriers is assumed.
UE가 n번째 subcarrier를 통해 수신한 신호는 아래 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.The signal received by the UE through the nth subcarrier can be expressed as
여기서, , , , 그리고 은 각각 frequency domain에서의 instantaneous channel vector, precoding vector, downlink로 전송되는 data symbol, 그리고 AWGN을 나타내며, 모두 n번째 subcarrier에 해당한다. 따라서, n번째 subcarrier에 대한 channel vector인 hn은 UE에서 추정되어 BS로 feedback되어야 할 수 있다. 전체적으로 모든 subcarriers를 고려하면 로 표현될 수 있는 CSI matrix가 UE로부터 BS로 적절히 feedback되어야만 BS가 precoding vectors를 올바르게 결정할 수 있다. here, , , , and represents the instantaneous channel vector, precoding vector, data symbol transmitted downlink, and AWGN in the frequency domain, respectively, and all correspond to the nth subcarrier. Therefore, h n , the channel vector for the nth subcarrier, may need to be estimated at the UE and fed back to the BS. Considering all subcarriers as a whole, The CSI matrix, which can be expressed as , must be properly fed back from the UE to the BS so that the BS can correctly determine the precoding vectors.
도 21은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 CSI 네트워크를 위한 CSI 매트릭스 전처리 과정의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a CSI matrix preprocessing process for a CSI network in a system applicable to the present disclosure.
구체적으로, 도 21은 CSI matrix preprocessing for CSI network을 도시한다. (출처: Cao, Zheng, et al. "Lightweight convolutional neural networks for CSI feedback in massive MIMO." IEEE Communications Letters 25.8 (2021): 2624-2628.)Specifically, Figure 21 shows CSI matrix preprocessing for CSI network. (Source: Cao, Zheng, et al. “Lightweight convolutional neural networks for CSI feedback in massive MIMO.” IEEE Communications Letters 25.8 (2021): 2624-2628.)
Spatial-frequency domain에서의 CSI matrix인 H는 도 21에 표현된 것처럼 two-dimensional discrete Fourier transform (2D-DFT)와 angular-delay domain에서 delay 축으로의 truncation, 그리고 실수부와 허수부로의 분리가 차례대로 이루어지는 preprocessing (전처리 과정)이 필요할 수 있다.As shown in Figure 21, H, the CSI matrix in the spatial-frequency domain, is composed of two-dimensional discrete Fourier transform (2D-DFT), truncation to the delay axis in the angular-delay domain, and separation into real and imaginary parts. Preprocessing may be necessary.
즉, CSI network 활용을 위해 도 21에서와 같이 아래 세 단계의 preprocessing을 거칠 수 있다. 도 21에서는 일반적으로 행렬을 나타내는 방식과는 종횡이 뒤바뀌어서 표현되었음에 유의하여야 한다.In other words, in order to utilize the CSI network, the following three steps of preprocessing can be performed as shown in FIG. 21. It should be noted that in Figure 21, the length and width are reversed from the way a matrix is generally represented.
(1) 2D-DFT(1) 2D-DFT
Angular-delay domain에서의 CSI matrix H'은 spatial-frequency domain에서의 CSI matrix H로부터 얻어질 수 있으며, 관계식은 H'=FdHFa와 같다. 여기서 와 는 두 가지 DFT 행렬이 된다. CSI matrix H' in the angular-delay domain can be obtained from CSI matrix H in the spatial-frequency domain, and the relational expression is H'=F d HF a . here and becomes two DFT matrices.
(2) Truncation with respect to delay-axis (2) Truncation with respect to delay-axis
Multipath arrivals (다중 경로 도달) 간의 time delay (시간 지연)이 제한된 period 내에 존재하기 때문에, 모든 subcarriers에 대한 time delays (시간 지연들)이 특정 구간 안에 놓인다. 따라서, angular-delay domain에서의 CSI matrix 은 오직 첫 rows(행들)에서만 큰 값을 갖고, 나머지 부분에서는 0에 가까운 값을 갖는다. 따라서, angular-delay domain에서의 CSI matrix 의 처음 개의 행들(rows)만을 취하여 을 얻는다.Since the time delay between multipath arrivals exists within a limited period, the time delays for all subcarriers are placed within a certain period. Therefore, the CSI matrix in the angular-delay domain is only the first It has large values only in rows, and has values close to 0 in the rest. Therefore, the CSI matrix in the angular-delay domain the beginning of By taking only rows get
(3) Split into real & imaginary part (3) Split into real & imaginary part
Truncated CSI matrix 는 행렬의 각 원소가 complex number로 이루어져 있으나, 일반적인 NN에서는 complex number를 취급하기 어렵다. 따라서, NN 처리의 편의를 위하여, 각 원소의 실수부와 허수부를 나누는 방식으로 두 행렬들을 만들고, 두 행렬들을 3번째 차원으로 쌓아 의 size를 갖는 tensor를 구성한다.Truncated CSI matrix Each element of the matrix consists of a complex number, but it is difficult to handle complex numbers in a general NN. Therefore, for the convenience of NN processing, two matrices are created by dividing the real and imaginary parts of each element, and the two matrices are stacked in the third dimension. Construct a tensor with a size of
도 22는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 다양한 CSI 네트워크 아키텍처 비교의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 22 is a diagram illustrating an example of comparing various CSI network architectures in a system applicable to the present disclosure.
도 23은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 다양한 CSI 네트워크 아키텍처에 대한 출처 정보의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 23 is a diagram illustrating an example of source information for various CSI network architectures in a system applicable to the present disclosure.
구체적으로, 도 22는 주요 CSI network architectures의 특징을 비교하여 정리한 것이다. 도 22에 포함된 CSI network architectures의 출처(각 구조가 제안된 문헌)는 도 23을 통해 확인할 수 있다. 도 22의 모든 CSI network architectures는 ResNet 구조(ResNet-like architecture)를 활용한 것으로 볼 수 있다.Specifically, Figure 22 summarizes and compares the characteristics of major CSI network architectures. The source of the CSI network architectures included in FIG. 22 (documents in which each structure is proposed) can be confirmed through FIG. 23. All CSI network architectures in Figure 22 can be seen as utilizing the ResNet structure (ResNet-like architecture).
도 24는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 Residual Block: ResNet의 빌딩 블록의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 24 is a diagram illustrating an example of a building block of Residual Block: ResNet in a system applicable to the present disclosure.
(출처: He, Kaiming, et al. "Deep residual learning for image recognition." Proceedings of the IEEE conference on computer vision and pattern recognition. 2016.)(Source: He, Kaiming, et al. "Deep residual learning for image recognition." Proceedings of the IEEE conference on computer vision and pattern recognition. 2016.)
구체적으로, 도 24는 ResNet 구조를 구성하는 building block인 residual block을 나타낸다. 어떤 NN architecture가 ResNet 구조를 활용한다는 의미는 도 24과 같은 residual block이 전체 NN 구조에 포함된다는 의미이다. Residual block의 특징은 skip connection 또는 identity shortcut connection이라 불리는 data flow이다. Skip connection이란 몇몇의 layers를 거치지 않고 건너뛰는 형태로 상기 layers 이후에 직접 연결되는 path의 이른바 identity 신호가 상기 layers를 통과한 신호와 더해지는 것을 말한다. Specifically, Figure 24 shows a residual block, which is a building block that constitutes the ResNet structure. The fact that a certain NN architecture utilizes the ResNet structure means that the residual block shown in Figure 24 is included in the entire NN structure. A characteristic of residual blocks is a data flow called skip connection or identity shortcut connection. Skip connection refers to a form of skipping without going through several layers, where the so-called identity signal of a path directly connected after the layers is added to the signal that passed through the layers.
도 25는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 잔여 블록에서 건너뛰기 연결의 효과(Effect of skip connection in residual block)의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 25 is a diagram illustrating an example of the effect of skip connection in residual block in a system applicable to the present disclosure.
(출처: https://github.com/ndb796/Deep-Learning-Paper-Review-and-Practice/blob/master/lecture_notes/ResNet.pdf)(Source: https://github.com/ndb796/Deep-Learning-Paper-Review-and-Practice/blob/master/lecture_notes/ResNet.pdf)
구체적으로, 도 25는 residual block에서의 skip connection의 효과를 보여준다. Skip connection이 존재하지 않을 때에는 residual block에 해당하는 layers이 라는 신호를 입력으로 받아 라는 신호를 출력하도록 학습해야 했다면, skip connection이 존재할 경우 라는 신호가 출력에 그대로 더해지므로 상기 layers이 로 표현될 수 있는 residual 신호를 출력할 수 있도록 학습하기만 하면 동등한 효과를 얻을 수 있다. 전부가 아닌 residual에 해당하는 만큼만을 학습하면 되기 때문에 학습이 수월해지는 것으로 생각해볼 수 있다. ResNet 구조(ResNet-like architecture)에서는, backpropagation (역전파) 과정에서 skip connection을 통해 gradient가 전파될 수 있기 때문에, 다중으로 쌓인 layers에서 생길 수 있는 vanishing gradient problem을 피할 수 있다. 즉, ResNet 구조가 vanishing gradient problem을 극복할 수 있기 때문에 학습이 수월해지는 것으로 볼 수 있다.Specifically, Figure 25 shows the effect of skip connection on residual blocks. When a skip connection does not exist, the layers corresponding to the residual block are Receive the signal as input If a skip connection exists, it would have to learn to output a signal like Since the signal is added to the output as is, the above layers You can achieve the same effect by simply learning to output a residual signal that can be expressed as . Corresponds to residual, not all You can think of learning as becoming easier because you only need to learn as much. In the ResNet-like architecture, the gradient can be propagated through skip connections during the backpropagation process, so the vanishing gradient problem that can occur in multiple stacked layers can be avoided. In other words, it can be seen that learning becomes easier because the ResNet structure can overcome the vanishing gradient problem.
도 22의 모든 CSI network architectures가 ResNet 구조(ResNet-like architecture)를 활용한 것으로 볼 수 있는데, 도 22의 모든 CSI network의 decoder에 residual block의 일종이 포함된다. Encoder에서도 residual block과 같은 block이 포함될 수 있다. 실제로, 도 22에서 다수의 CSI network architectures가 ResNet 구조(ResNet-like architecture)를 encoder에서도 활용한 것을 확인할 수 있다.All CSI network architectures in Figure 22 can be seen as utilizing the ResNet structure (ResNet-like architecture), and the decoder of all CSI networks in Figure 22 includes a type of residual block. Encoders may also include blocks such as residual blocks. In fact, it can be seen in Figure 22 that many CSI network architectures utilize the ResNet structure (ResNet-like architecture) in the encoder.
도 26은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 CSI 네트워크 아키텍처의 예: ACRNet의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a CSI network architecture: ACRNet in a system applicable to the present disclosure.
(출처: Lu, Zhilin, et al. "Binarized aggregated network with quantization: Flexible deep learning deployment for CSI feedback in massive MIMO system." IEEE Transactions on Wireless Communications (2022).)(Source: Lu, Zhilin, et al. "Binarized aggregated network with quantization: Flexible deep learning deployment for CSI feedback in massive MIMO system." IEEE Transactions on Wireless Communications (2022).)
구체적으로, 도 26은 CSI network 구조의 일례인 ACRNet [Lu, Zhilin, et al. "Binarized aggregated network with quantization: Flexible deep learning deployment for CSI feedback in massive MIMO system." IEEE Transactions on Wireless Communications (2022).]을 나타낸다. ACRNet은 현재 state-of-the-art인 CSI network architecture이다. 도 26의 (a)는 encoder에 해당하고, (b)는 decoder에 해당한다. 도 26을 보면, ACRNet 역시도 decoder 뿐만 아니라 encoder에 residual block의 일종인 ACREnBlock이라는 구조를 포함하는 것을 알 수 있다.Specifically, Figure 26 shows ACRNet [Lu, Zhilin, et al. “Binarized aggregated network with quantization: Flexible deep learning deployment for CSI feedback in massive MIMO system.” IEEE Transactions on Wireless Communications (2022).]. ACRNet is a current state-of-the-art CSI network architecture. (a) in Figure 26 corresponds to the encoder, and (b) corresponds to the decoder. Looking at Figure 26, it can be seen that ACRNet also includes a structure called ACREnBlock, a type of residual block, in the encoder as well as the decoder.
도 22에 나타난 것처럼, 기존의 CSI network architectures는 일반적으로 단일 NN model로서 variable CR(compression ratio) 지원이 불가능하기 때문에, 시스템 환경에 따라 feedback rate (또는 feedback overhead)가 변할 경우에는, feedback rate에 맞게 encoder 및 decoder에 대한 NN model을 바꾸어 사용해야만 했다.As shown in Figure 22, existing CSI network architectures are generally unable to support variable CR (compression ratio) as a single NN model, so when the feedback rate (or feedback overhead) changes depending on the system environment, it must be adjusted according to the feedback rate. The NN model for the encoder and decoder had to be changed and used.
기존의 CSI network architectures과 관련한 문헌들에서 일반적으로 CR은 아래 수학식 2에서 표현된 의 역수로 정의된다.In literature related to existing CSI network architectures, CR is generally expressed in Equation 2 below: It is defined as the reciprocal of .
여기서, 은 특정한 CSI network의 encoder가 출력한 feature vector인 CSI feedback signal의 dimension이다따라서, 상기 CSI network의 encoder는 개의 real numbers () 를 M개의 real numbers (CSI feedback signal)로 압축하는 것으로 볼 수 있다. 본 개시에서는 1개의 real number를 32-bit floating-point number로 취급하여 설명한다.here, is the dimension of the CSI feedback signal, which is a feature vector output by the encoder of a specific CSI network. Therefore, the encoder of the CSI network is real numbers ( ) can be seen as compressing M real numbers (CSI feedback signal). In this disclosure, one real number is treated as a 32-bit floating-point number.
본 개시에서는 CSI network의 encoder NN에서 feature vector가 출력되는 부분의 동작을 “feature extraction”으로 정의한다.In this disclosure, the operation of the part where the feature vector is output from the encoder NN of the CSI network is defined as “feature extraction.”
그런데, 디지털 통신 시스템에서는 일반적으로 uplink feedback 역시도 오직 bit stream의 형태로만 전송이 가능한 digital feedback이기 때문에, CSI network의 실질적인 deployment를 위해서는 real numbers로 구성된 feature vector를 bit stream의 형태로 바꾸어 줄 수 있는 추가적인 반드시 절차가 필요하다. Real numbers로 구성된 feature vector를 bit stream의 형태로 바꿀 수 있는 방법으로는 기본적으로 quantization을 고려할 수 있을 것이다. M-dimensional feature vector가 32-bit floating-point 형태로 UE에서 BS로 그대로 전송한다면, 그 feedback overhead가 system에서 용납할 수 없을 정도로 크다. 따라서, 복수의 CSI network architectures를 비교함에 있어서, 단순히 CR 또는 를 feedback overhead의 performance indicator로 간주하는 것은 적절하지 못하다.However, in digital communication systems, uplink feedback is generally digital feedback that can only be transmitted in the form of a bit stream. Therefore, for practical deployment of a CSI network, an additional feature that can convert the feature vector composed of real numbers into the form of a bit stream is required. A procedure is needed. Basically, quantization can be considered as a way to change a feature vector composed of real numbers into a bit stream. If the M-dimensional feature vector is transmitted as is from the UE to the BS in 32-bit floating-point format, the feedback overhead is too large to be tolerated by the system. Therefore, in comparing multiple CSI network architectures, simply CR or It is not appropriate to consider as a performance indicator of feedback overhead.
일례로, feature vector의 각 real-number element에 B-bit uniform quantization을 적용할 경우, feedback overhead가 32?B배만큼 줄어들게 된다. Feedback bits의 수 (the number of feedback bits) 는 아래 수학식 3과 같이 계산될 수 있다.For example, when B-bit uniform quantization is applied to each real-number element of a feature vector, feedback overhead is reduced by 32?B times. The number of feedback bits Can be calculated as in
본 개시에서는, feedback overhead의 성능 지표로서, feedback bits의 수 를 사용한다. 도 22에 언급된 architectures를 비롯한 기존의 CSI networks 중 대부분은 CR 또는 에 따라 다른 NN model을 사용해야만 했기 때문에, 시스템 환경에 따라 feedback bits의 수 를 바꿔야 하는 상황에서는 다수의 NN models이 필요하다.In this disclosure, as a performance indicator of feedback overhead, the number of feedback bits Use . Most of the existing CSI networks, including the architectures mentioned in Figure 22, are CR or Because different NN models had to be used depending on the system environment, the number of feedback bits In situations where NN models need to be changed, multiple NN models are needed.
Variable CR을 지원할 수 있는 CSI network architectures를 제안한 CsiNet+ (CsiNetPlus) 논문 [Guo, Jiajia, et al. "Convolutional neural network-based multiple-rate compressive sensing for massive MIMO CSI feedback: Design, simulation, and analysis." IEEE Transactions on Wireless Communications 19.4 (2020): 2827-2840.]을 살펴보면, 제안된 CSI network architectures인 SM-CsiNet+ 과 PM-CsiNet+에서는 상이한 CR에 대하여 동일한 encoder NN model을 사용할 수는 있지만, 여전히 CR마다 다른 decoder NN model을 사용해야만 한다. 이처럼, 기존의 CSI network architectures는 상이한 CR에 대해서는 상이한 NN model을 사용해야 하므로, 환경에 따라 feedback rate가 변해야 할 경우에는, feedback rate에 맞게 CSI network의 model (parameter set)을 바꾸어 사용해야만 한다.The CsiNet+ (CsiNetPlus) paper proposed CSI network architectures that can support Variable CR [Guo, Jiajia, et al. “Convolutional neural network-based multiple-rate compressive sensing for massive MIMO CSI feedback: Design, simulation, and analysis.” [IEEE Transactions on Wireless Communications 19.4 (2020): 2827-2840.], the proposed CSI network architectures, SM-CsiNet+ and PM-CsiNet+, can use the same encoder NN model for different CRs, but still have different encoder NN models for each CR. You must use the decoder NN model. As such, existing CSI network architectures must use different NN models for different CRs, so if the feedback rate needs to change depending on the environment, the model (parameter set) of the CSI network must be changed and used to suit the feedback rate.
일례로, 채널의 coherence time에 따라 feedback rate가 바뀔 수 있다. 환경에 따라 feedback rate가 상이하게 조정되어야 할 수 있는데, 기존의 CSI network architectures는 feedback rate에 따라 CSI network의 model이 바뀌어야 하므로, UE와 BS에서 다수의 models (parameter sets)을 저장하고 있어야 한다. 그러나 UE 및 BS에서의 저장 공간 (storage space)은 유한한 자원이기 때문에, 단일한 model (parameter set)을 통해 가변적인 (variable) feedback rate을 지원할 수 있는 CSI network architecture가 필요하다.For example, the feedback rate may change depending on the coherence time of the channel. The feedback rate may need to be adjusted differently depending on the environment. In existing CSI network architectures, the model of the CSI network must be changed depending on the feedback rate, so the UE and BS must store multiple models (parameter sets). However, because storage space in UE and BS is a finite resource, a CSI network architecture that can support variable feedback rate through a single model (parameter set) is needed.
도 27은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 디코더에 누적 가능한 CSI 피드백 비트 스트림(CSI feedback bit streams accumulable in decoder)의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 27 is a diagram illustrating an example of CSI feedback bit streams accumulable in decoder in a system applicable to the present disclosure.
본 개시에서는 설명의 편의를 위해 CSI encoder의 출력이자 CSI decoder의 입력이 되는 압축된 정보를 “CSI feedback signal”이라 부른다. 본 개시에서는 CSI feedback signal이 bit stream의 형태인 경우를 고려한다. Bit stream이란 floating point numbers로 이루어진 vector가 아닌 0 또는 1의 binary digits(bits)로 이루어진 sequence를 말한다. 따라서, 본 발명에서는 “CSI feedback bit stream”을 encoder의 출력이자 decoder의 입력으로서 고려한다. 하지만, 본 발명의 내용이 bit stream 형태의 signal에만 국한되는 것은 아니다. 도 27의 오른쪽에 표현된 To-Be는 상이한 CSI feedback bit streams이 decoder에 입력되기 전에 더해지는 상황을 나타낸 것이다.In this disclosure, for convenience of explanation, the compressed information that is the output of the CSI encoder and the input of the CSI decoder is called a “CSI feedback signal.” In this disclosure, the case where the CSI feedback signal is in the form of a bit stream is considered. Bit stream refers to a sequence composed of binary digits (bits) of 0 or 1 rather than a vector composed of floating point numbers. Therefore, in the present invention, “CSI feedback bit stream” is considered as the output of the encoder and the input of the decoder. However, the content of the present invention is not limited to signals in the form of bit streams. To-Be shown on the right side of Figure 27 shows the situation in which different CSI feedback bit streams are added before being input to the decoder.
본 개시에서의 “decoder NN에 입력되기 전에 더해진다”, “더해져서 decoder NN에 입력된다”, 혹은 “decoder NN에 더해져서 입력된다” 등과 같은 CSI feedback signal에 대한 표현에서의 “더해진다”라는 기술은 합(summation)뿐만 아니라, 가중합(weighted sum), 가중평균(weighted average) 등을 포괄적으로 의미한다.In the present disclosure, “added” in expressions for CSI feedback signals such as “added before being input to the decoder NN,” “added and input to the decoder NN,” or “added to and input to the decoder NN.” The technique encompasses not only summation, but also weighted sum and weighted average.
도 27의 왼쪽에 표현된 As-Is는 기존의 일반적인 CSI network architectures를 간략히 도식화한 것이다. 파란색 사다리꼴은 encoder NN을 초록색 사다리꼴은 decoder NN을 나타내고, encoder NN와 decoder NN 사이의 빨간색 직사각형은 CSI feedback signal (bit stream)을 나타낸다. 도 27의 왼쪽에 표현된 As-Is에서는 feedback bits의 수에 따른 세 가지 경우가 표현되었다. 도 27에서는 전송되는 feedback bits의 수에 따라 CSI feedback bit stream을 나타내는 빨간색 직사각형의 세로 길이가 다르게 표현될 뿐만 아니라, encoder NN을 나타내는 파란색 사다리꼴의 우측 변의 길이와 decoder NN을 나타내는 초록색 사다리꼴의 좌측 변의 길이 또한 다르게 표현된다. 그 이유는 일반적으로 기존의 CSI network architectures에서는 feedback rate에 따라 encoder NN의 출력과 decoder NN의 입력에 대한 dimension이 달라지기 때문에, encoder NN 및 decoder NN의 구조 자체가 달라질 수 있기 때문이다. As-Is shown on the left side of Figure 27 is a simplified diagram of existing general CSI network architectures. The blue trapezoid represents the encoder NN, the green trapezoid represents the decoder NN, and the red rectangle between the encoder NN and decoder NN represents the CSI feedback signal (bit stream). In the As-Is shown on the left side of Figure 27, three cases are expressed according to the number of feedback bits. In Figure 27, not only is the vertical length of the red rectangle representing the CSI feedback bit stream expressed differently depending on the number of transmitted feedback bits, but also the length of the right side of the blue trapezoid representing the encoder NN and the left side of the green trapezoid representing the decoder NN. It is also expressed differently. The reason is that, in general, in existing CSI network architectures, the dimensions of the output of the encoder NN and the input of the decoder NN vary depending on the feedback rate, so the structures of the encoder NN and decoder NN themselves may vary.
반면, 도 27의 오른쪽에 표현된 To-Be는 기존에 제안된 CSI feedback 방식이다. 기존에 제안된 CSI feedback 방식에서는 상이한 CSI feedback bit streams이 CSI network의 decoder NN에 입력되기 전에 서로 더해질 수 있다. 따라서, decoder NN의 input dimension이 그대로 유지될 수 있고, decoder NN의 구조가 그대로 유지될 수 있으며, 더 나아가 decoder NN의 model (parameter set) 역시도 그대로 유지될 수 있다.On the other hand, To-Be shown on the right side of Figure 27 is a previously proposed CSI feedback method. In the previously proposed CSI feedback method, different CSI feedback bit streams can be added to each other before being input to the decoder NN of the CSI network. Therefore, the input dimension of the decoder NN can be maintained as is, the structure of the decoder NN can be maintained as is, and furthermore, the model (parameter set) of the decoder NN can also be maintained as is.
도 27의 오른쪽에 표현된 To-Be는 decoder NN에 입력되기 전에 더해지는 CSI feedback bit streams의 수에 상관없이 항상 같은 decoder NN model이 사용될 수 있음을 나타낸다. Decoder NN에 더해져서 입력되는 CSI feedback bit streams의 수에 비례하여 feedback bits의 수가 늘어나게 된다. 예를 들어, 단독으로 decoder NN에 입력될 수 있는 CSI feedback bit stream의 길이가 256 bits라고 하면, CSI feedback bit streams의 개수가 2, 3, 4가 됨에 따라 feedback bits의 수는 각각 512, 768, 1024로 증가하게 된다.To-Be expressed on the right side of Figure 27 indicates that the same decoder NN model can always be used regardless of the number of CSI feedback bit streams added before being input to the decoder NN. When added to the Decoder NN, the number of feedback bits increases in proportion to the number of input CSI feedback bit streams. For example, if the length of the CSI feedback bit stream that can be individually input to the decoder NN is 256 bits, as the number of CSI feedback bit streams becomes 2, 3, and 4, the number of feedback bits is 512, 768, and It increases to 1024.
한편, 동일한 decoder NN model을 사용하더라도, decoder NN에 더해져서 입력되는 CSI feedback bit streams의 수가 증가함에 따라, CSI reconstruction 성능이 좋아질 수 있다. 도 27에서는 CSI feedback bit streams의 수가 증가함에 따라 CSI reconstruction 성능이 좋아짐을 Lenna (Lena Forsen)의 image가 더 높은 resolution으로 복원되는 것으로 비유적으로 표현하였다. 그러나 Lenna의 image로 표현한 것은 철저하게 비유일 뿐, 실제로 CSI network에서 복원될 수 있는 CSI matrix 등의 정보는 image처럼 사람의 눈으로 알아보(recognize)기는 어렵다. CSI reconstruction 성능의 증가를 image에서의 resolution 증가로 표현한 것 역시도 비유에 지나지 않으며, CSI reconstruction 성능이 image의 resolution 측면에서 좋아지는 것이라고 확언하기는 어렵다. Deep learning의 특성 상, decoder NN에 더해져서 입력되는 상이한 CSI feedback bit streams이 어떤 의미를 갖고 어떤 역할을 하는 신호인지 정확히 설명되기는 힘들기 때문이다.Meanwhile, even if the same decoder NN model is used, CSI reconstruction performance can improve as the number of CSI feedback bit streams added to the decoder NN and input increases. In Figure 27, the improvement in CSI reconstruction performance as the number of CSI feedback bit streams increases is metaphorically expressed as the image of Lenna (Lena Forsen) being restored with higher resolution. However, what is expressed as an image of Lenna is strictly a metaphor, and in reality, information such as the CSI matrix that can be restored from the CSI network is difficult to recognize with the human eye like an image. Expressing the increase in CSI reconstruction performance as an increase in image resolution is also nothing more than a metaphor, and it is difficult to confirm that CSI reconstruction performance is improving in terms of image resolution. Due to the nature of deep learning, it is difficult to explain exactly what the different CSI feedback bit streams added to the decoder NN mean and what role they play.
도 27의 오른쪽에 표현된 To-Be에서는 decoder NN에 입력되기 전에 더해지는 상이한 역할을 하는 CSI feedback bit streams이 상이한 색깔로 표현되었다. 빨간색 CSI feedback bit stream은 단독으로 decoder NN에 입력되어도 CSI reconstruction이 가능한 신호일 수 있다. 주황색 CSI feedback bit stream은 반드시 빨간색 CSI feedback bit stream과 더해져서 decoder NN에 입력되어야만 CSI reconstruction이 가능한 신호일 수 있다. 상이한 역할의 CSI feedback bit streams가 도 25의 To-Be에서처럼 더해져서 decoder NN에 입력될 수 있는 것을 고려할 때, 상이한 역할의 CSI feedback bit streams를 “상이한 수준”의 CSI feedback bit streams로도 표현할 수 있다.In the To-Be shown on the right side of Figure 27, CSI feedback bit streams playing different roles added before being input to the decoder NN are expressed in different colors. The red CSI feedback bit stream may be a signal that allows CSI reconstruction even if it is independently input to the decoder NN. The orange CSI feedback bit stream must be added to the red CSI feedback bit stream and input to the decoder NN to be a signal for CSI reconstruction. Considering that CSI feedback bit streams of different roles can be added and input to the decoder NN as shown in To-Be of Figure 25, CSI feedback bit streams of different roles can also be expressed as “different level” CSI feedback bit streams.
도 28은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 인코더에서 건너뛰기 연결 전 특징 추출 (Feature extraction before skip connection in encoder)의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 28 is a diagram illustrating an example of feature extraction before skip connection in encoder in a system applicable to the present disclosure.
도 27의 오른쪽 To-Be에 표현된 것과 같이, 상이한 역할을 하되 decoder NN에 더해져서 입력될 수 있는 CSI feedback bit streams을 출력하는 encoder NN의 구조의 일례로 기존에 제안된 ABC-Net (“Accumulable feature extraction Before skip Connection” Network)을 들 수 있다. 도 28의 오른쪽에서는ABC-Net을 구성하는 encoder NN의 구조적 특징이 나타난다. As shown in the right To-Be of Figure 27, the previously proposed ABC-Net (“Accumulable feature extraction Before skip Connection” Network). On the right side of Figure 28, the structural characteristics of the encoder NN that constitutes ABC-Net are shown.
도 28의 왼쪽에 표현된 As-Is에서는 오직 하나의 CSI feedback bit stream이 출력되며, CSI feedback bit stream은 빨간색으로 나타난다. 도 28의 As-Is와 같이 일반적인 CSI network의 encoder에서는 feedback rate가 바뀔 경우 encoder NN의 output dimension이 달라질 수 있기 때문에, encoder NN의 구조 자체가 달라질 수 있다. Feedback rate에 따라 encoder NN의 구조가 변하지 않더라도, 적어도 encoder NN의 model (parameter set)은 feedback rate에 따라 달라질 수밖에 없는 것이 일반적이다. 그 이유는, 일반적인 CSI networks에서는 특정한 encoder NN model은 상기 model에 해당하는 특정하게 고정된 feedback rate에 대한 CSI feedback signal만을 출력하기 때문이다.In the As-Is shown on the left of FIG. 28, only one CSI feedback bit stream is output, and the CSI feedback bit stream appears in red. In the encoder of a general CSI network, as shown in As-Is of Figure 28, when the feedback rate changes, the output dimension of the encoder NN may change, so the structure of the encoder NN itself may change. Even if the structure of the encoder NN does not change depending on the feedback rate, it is common that at least the model (parameter set) of the encoder NN inevitably changes depending on the feedback rate. The reason is that in general CSI networks, a specific encoder NN model outputs only a CSI feedback signal for a specific fixed feedback rate corresponding to the model.
도 28의 우측에 표현된 ABC-Net는 기존에 제안된 상이한 역할의 CSI feedback bit streams을 출력하는 encoder NN 구조를 나타낸다. 상이한 역할의 CSI feedback bit streams가 도 27의 To-Be에서처럼 더해져서 decoder NN에 입력될 수 있는 것을 고려할 때, 상이한 역할의 CSI feedback bit streams를 “상이한 수준”의 CSI feedback bit streams로도 표현할 수 있다. ABC-Net, shown on the right side of Figure 28, represents the encoder NN structure that outputs CSI feedback bit streams of different roles proposed previously. Considering that CSI feedback bit streams of different roles can be added and input to the decoder NN as shown in To-Be of Figure 27, CSI feedback bit streams of different roles can also be expressed as “different level” CSI feedback bit streams.
도 28에서처럼, 상이한 수준의 CSI feedback signal은 상이한 위치의 ResNet 구조 (ResNet-like architecture) block으로부터 얻어질 수 있다.As shown in Figure 28, different levels of CSI feedback signals can be obtained from ResNet-like architecture blocks at different positions.
도 27 및 도 28에서 상이한 수준의 CSI feedback signal은 상이한 색깔로 표현되었다. 제안하는 ABC-Net의 encoder NN 구조에서는 상이한 수준의 CSI feedback bit stream을 출력하기 위해 ResNet 구조의 skip connection 직전의 신호를 fully-connected (FC) layer에 입력하여 CSI feedback bit stream을 출력한다. 즉, identity 신호와 더해지기 직전의 residual 신호를 이용하여 feature extraction을 수행하는 것이 ABC-Net 구조의 특징이라 할 수 있다. 즉, ABC-Net은 “feature extraction before skip connection”의 특징을 갖는다. 그런데, skip connection 이전에 추출(extraction)된 feature vector는 decoder에서 accumulable한 신호이다. 따라서 accumulable feature가 추출(extraction)되는 것으로 볼 수 있다. 즉, ABC-Net은 “Accumulable feature extraction Before skip Connection”의 특징을 갖는다.In Figures 27 and 28, different levels of CSI feedback signals are expressed in different colors. In the proposed encoder NN structure of ABC-Net, in order to output different levels of CSI feedback bit streams, the signal immediately before the skip connection of the ResNet structure is input to the fully-connected (FC) layer and the CSI feedback bit stream is output. In other words, it can be said that a feature of the ABC-Net structure is that feature extraction is performed using the identity signal and the residual signal immediately before being added. In other words, ABC-Net has the characteristic of “feature extraction before skip connection”. However, the feature vector extracted before skip connection is an accumulable signal in the decoder. Therefore, it can be seen that accumulable features are extracted. In other words, ABC-Net has the characteristic of “Accumulable feature extraction before skip connection”.
기존에 제안된 ABC-Net의 특징 중 하나는 encoder NN가 skip connection 이전의 residual 신호를 이용하여 feature extraction을 수행하는 것이라 할 수 있다. 상기 특징은 decoder NN에 입력되기 전에 더해질 수 있는 상이한 수준의 CSI feedback bit streams을 만들기 위함으로 볼 수 있다. 본 개시에서는 decoder NN에 입력되기 전에 더해질 수 있는 상이한 수준의 CSI feedback signals를 “accumulable feedback signals”이라고 부르도록 하겠다. One of the features of the previously proposed ABC-Net is that the encoder NN performs feature extraction using the residual signal before skip connection. The above feature can be seen as creating different levels of CSI feedback bit streams that can be added before being input to the decoder NN. In this disclosure, different levels of CSI feedback signals that can be added before being input to the decoder NN will be referred to as “accumulable feedback signals.”
Accumulable feedback signals을 생성하는 CSI network의 encoder NN 구조의 일례로서 기존에 제안된 방식과는 다른 NN 구조가 가능하다. 도 28에서와 같이 ResNet block이 직렬로 연결된 encoder NN 구조에서는 상이한 수준의 CSI feedback signals 중 나중에 출력되는 feedback signal이 생성되기 위해서는 반드시 encoder NN의 앞선 layers이 동작되어야만 하기 때문에, NN model에 대한 complexity (e.g., computing resource, memory)가 유연하지 (flexible) 못하다는 문제가 존재한다. Encoder NN에 대한 학습 (training)에 있어서도, 앞서서 출력되는 CSI feedback signal에 관련된 layer를 학습시키기 위해서는 상기 CSI feedback signal 다음에 출력되는 feedback signal에 관련된 layer를 함께 학습시켜야만 한다. Training 및 inference 두 측면 모두에 있어서 NN model에 대한 flexibility를 확보하기 위해서는, accumulable CSI feedback signals을 생성하면서도 기존 특허[LG-REF: 22ASL818PC01]에서 제안된 방식과는 다른 encoder NN 구조가 필요하다.As an example of the encoder NN structure of a CSI network that generates accumulable feedback signals, a NN structure different from the previously proposed method is possible. As shown in Figure 28, in the encoder NN structure in which ResNet blocks are connected in series, the previous layers of the encoder NN must be operated in order to generate feedback signals output later among CSI feedback signals of different levels, so complexity (e.g. There is a problem that computing resources, memory) are not flexible. In training the Encoder NN, in order to learn the layer related to the CSI feedback signal output earlier, the layer related to the feedback signal output after the CSI feedback signal must be trained together. In order to secure flexibility for the NN model in both training and inference aspects, an encoder NN structure that generates accumulable CSI feedback signals and is different from the method proposed in the existing patent [LG-REF: 22ASL818PC01] is needed.
따라서, 본 개시에서는 accumulable CSI feedback을 위한 새로운 encoder NN의 구조를 제안한다.Therefore, in this disclosure, we propose a new encoder NN structure for accumulable CSI feedback.
본 개시의 다양한 실시 예들의 구성Configuration of various embodiments of the present disclosure
본 개시에서는, accumulable CSI feedback signals을 생성하면서도 기존에 제안된 직렬 (serial) 방식과는 달리 병렬적인 (parallel) encoder NN의 구조를 제안한다. 구체적으로, 본 개시에서는 상이한 수준의 CSI feedback signals을 출력하되, 병렬적인 (parallel) encoder NN 구조를 제안한다.In this disclosure, we propose a structure of a parallel encoder NN that generates accumulable CSI feedback signals and is parallel, unlike the previously proposed serial method. Specifically, the present disclosure proposes a parallel encoder NN structure that outputs different levels of CSI feedback signals.
도 29는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 제안된 병렬 인코더 NN 아키텍처(Proposed parallel encoder NN architecture)의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 29 is a diagram illustrating an example of a proposed parallel encoder NN architecture in a system applicable to the present disclosure.
본 개시에서는 decoder NN에 더해져서 입력될 수 있는 상이한 역할의 CSI feedback bit streams이 출력되면서 동시에 병렬적인 (parallel) 특징을 갖는 encoder NN의 구조를 제안한다. In this disclosure, we propose a structure of an encoder NN that has parallel characteristics while outputting CSI feedback bit streams of different roles that can be input in addition to the decoder NN.
도 29의 왼쪽에 표현된 As-Is는 일반적인 CSI network의 encoder 구조를 간략히 나타낸 것이다. 일례로 도 26의 (a)에 해당하는 state-of-the-art CSI network architecture인 ACRNet [Lu, Zhilin, et al. "Binarized aggregated network with quantization: Flexible deep learning deployment for CSI feedback in massive MIMO system." IEEE Transactions on Wireless Communications (2022).]의 encoder 구조를 들 수 있다. 도 29에서 점선으로 표시된 block은 도 24 또는 도 25을 통해 설명된 ResNet 구조 (ResNet-like architecture)를 나타낸다. 도 30의 점선으로 표시된 block의 예시로는 대표적으로 도 26의 ACREnBlock이 있으며, 도 22에 나열된 JC-ResNet의 encoder에서의 JC-ResNet Block, BCsiNet에서의 Encoder Head variant C, 그리고 CRNet의 encoder 구조의 일부 등을 예시로 들 수 있다. 본 개시에서는 상기 예시된 것과 같은 유형의 ResNet-like architecture를 편의상 ResNet block이라 통칭한다. As-Is shown on the left of Figure 29 briefly shows the encoder structure of a general CSI network. For example, ACRNet [Lu, Zhilin, et al. “Binarized aggregated network with quantization: Flexible deep learning deployment for CSI feedback in massive MIMO system.” An example is the encoder structure of [IEEE Transactions on Wireless Communications (2022).]. The block indicated by a dotted line in FIG. 29 represents the ResNet structure (ResNet-like architecture) explained through FIG. 24 or FIG. 25. Examples of the block indicated by the dotted line in FIG. 30 include the ACREnBlock of FIG. 26, the JC-ResNet Block in the encoder of JC-ResNet listed in FIG. 22, the Encoder Head variant C in BCsiNet, and the encoder structure of CRNet. Some examples include: In this disclosure, the ResNet-like architecture of the same type as exemplified above is collectively referred to as a ResNet block for convenience.
도 29의 ResNet block 안에 존재하는 연한 파란색(하늘색) block은 하나의 layer일 수도 있지만, 일반적으로는 복수의 layers일 수 있으며, 상기 layers는 일반적으로 convolutional layers일 수 있다. 도 29의 ResNet block 밖에 존재하는 진한 파란색(남색) block은 fully-connected (FC) layer를 나타낼 수 있다. The light blue (light blue) block present in the ResNet block of FIG. 29 may be one layer, but may generally be multiple layers, and the layers may generally be convolutional layers. The dark blue (dark blue) block that exists outside the ResNet block in Figure 29 may represent a fully-connected (FC) layer.
일반적으로 FC layer의 출력은 real numbers로 이루어진 vector로 볼 수 있다. 기존의 문헌[Sohrabi, Foad, Kareem M. Attiah, and Wei Yu. "Deep learning for distributed channel feedback and multiuser precoding in FDD massive MIMO." IEEE Transactions on Wireless Communications 20.7 (2021): 4044-4057.]에는 FC layer의 출력으로 B bits의 bit stream과 equivalent한 bipolar vector 를 출력할 수 있도록, FC layer의 activation function으로 을 적용하는 방법이 제시되어 있다. Sign function은 signum function이라고도 불리며, 아래 수학식 4와 같이 정의된다.In general, the output of the FC layer can be viewed as a vector made up of real numbers. Existing literature [Sohrabi, Foad, Kareem M. Attiah, and Wei Yu. “Deep learning for distributed channel feedback and multiuser precoding in FDD massive MIMO.” [IEEE Transactions on Wireless Communications 20.7 (2021): 4044-4057.] shows a bipolar vector equivalent to the bit stream of B bits as the output of the FC layer. With the activation function of the FC layer, to output A method of applying is presented. Sign function is also called signum function and is defined as
CSI feedback signal의 형태로 bit stream이 encoder NN에서 출력되고 decoder NN에 입력되기 위하여, 기존 문헌[Sohrabi, Foad, Kareem M. Attiah, and Wei Yu. "Deep learning for distributed channel feedback and multiuser precoding in FDD massive MIMO." IEEE Transactions on Wireless Communications 20.7 (2021): 4044-4057.]에 제시된 방법 등이 사용될 수 있다. In order for a bit stream to be output from the encoder NN and input to the decoder NN in the form of a CSI feedback signal, existing literature [Sohrabi, Foad, Kareem M. Attiah, and Wei Yu. “Deep learning for distributed channel feedback and multiuser precoding in FDD massive MIMO.” The method presented in [IEEE Transactions on Wireless Communications 20.7 (2021): 4044-4057.] can be used.
도 29의 왼쪽에 표현된 As-Is에서는 오직 하나의 CSI feedback bit stream이 출력된다. 도 29의 As-Is와 같이 일반적인 CSI network의 encoder에서는 feedback rate가 바뀔 경우 encoder NN의 output dimension이 달라질 수 있기 때문에, encoder NN의 구조 자체가 달라질 수 있다. Feedback rate에 따라 encoder NN의 구조가 변하지 않더라도, 적어도 encoder NN의 model (parameter set)은 feedback rate에 따라 달라질 수밖에 없는 것이 일반적이다. 그 이유는, 일반적인 CSI networks에서는 특정한 encoder NN model은 상기 model에 해당하는 특정하게 고정된 feedback rate에 대한 CSI feedback signal만을 출력하기 때문이다.In As-Is shown on the left side of Figure 29, only one CSI feedback bit stream is output. In the encoder of a general CSI network, as shown in As-Is of Figure 29, when the feedback rate changes, the output dimension of the encoder NN may change, so the structure of the encoder NN itself may change. Even if the structure of the encoder NN does not change depending on the feedback rate, it is common that at least the model (parameter set) of the encoder NN inevitably changes depending on the feedback rate. The reason is that in general CSI networks, a specific encoder NN model outputs only a CSI feedback signal for a specific fixed feedback rate corresponding to the model.
도 29의 우측에 표현된 To-Be (proposed)는 본 개시에서 제안하는 상이한 역할의 CSI feedback bit streams을 출력하는 encoder NN 구조를 나타낸다. 상이한 역할의 CSI feedback bit streams가 도 27의 To-Be에서처럼 더해져서 decoder NN에 입력될 수 있는 것을 고려할 때, 상이한 역할의 CSI feedback bit streams를 “상이한 수준”의 CSI feedback bit streams로도 표현할 수 있다. To-Be (proposed) shown on the right side of FIG. 29 represents the encoder NN structure that outputs CSI feedback bit streams of different roles proposed in this disclosure. Considering that CSI feedback bit streams of different roles can be added and input to the decoder NN as shown in To-Be of Figure 27, CSI feedback bit streams of different roles can also be expressed as “different level” CSI feedback bit streams.
도 29의 To-Be에서처럼, 상이한 수준의 CSI feedback signal 각각은 상이한 위치의 ResNet block 각각으로부터 얻어질 수 있다. 도 29에서 상이한 수준의 CSI feedback signal은 상이한 색깔로 표현되었다. 제안하는 encoder NN 구조에서는 상이한 수준의 CSI feedback bit stream을 출력하기 위해 복수의 ResNet blocks이 서로 병렬적으로 위치할 수 있다. 상기 병렬적으로 위치한 ResNet blocks은 encoder NN의 앞선 layer로부터 출력된 신호를 공통적으로 입력 받을 수 있다. 설명의 편의를 위해 병렬적으로 위치하는 단위 구조로서 ResNet block으로 예시를 들어 설명하였으나, ResNet block 외의 다른 단위 구조가 병렬적으로 위치할 수 있다. 즉, 본 발명의 범위가 ResNet block에 국한되지 않는다. 일례로, 단수 또는 복수의 convolution layer(s)가 단위 구조로서 병렬적으로 위치할 수 있다. As in To-Be of Figure 29, each of the different levels of CSI feedback signals can be obtained from each of the ResNet blocks at different positions. In Figure 29, different levels of CSI feedback signals are expressed in different colors. In the proposed encoder NN structure, multiple ResNet blocks can be located in parallel with each other to output different levels of CSI feedback bit streams. The ResNet blocks located in parallel can commonly receive signals output from the previous layer of the encoder NN. For convenience of explanation, the ResNet block is used as an example as a unit structure located in parallel, but unit structures other than ResNet block can be located in parallel. In other words, the scope of the present invention is not limited to ResNet block. For example, single or multiple convolution layer(s) may be located in parallel as a unit structure.
본 개시에서 제안하는 encoder NN의 특징은 encoder NN을 구성하는 단위 구조 (e.g., ResNet block)가 공통적인 신호를 입력으로 받되 병렬적으로 위치하는 것이라 할 수 있다. 상기 특징은 decoder NN에 입력되기 전에 더해질 수 있는 상이한 수준의 CSI feedback bit streams을 만들기 위함으로 볼 수 있다. The characteristic of the encoder NN proposed in this disclosure is that the unit structure (e.g., ResNet block) constituting the encoder NN receives common signals as input and is located in parallel. The above feature can be seen as creating different levels of CSI feedback bit streams that can be added before being input to the decoder NN.
도 29의 To-Be에서 “...”으로 생략된 부분이 있음에 유의하여야 한다. 즉, 실시 예에 따라서는 encoder NN에 추가적인 ResNet block이 병렬적으로 하나 이상 더 포함될 수 있다.It should be noted that there is a part omitted as “...” in To-Be of Figure 29. That is, depending on the embodiment, the encoder NN may include one or more additional ResNet blocks in parallel.
이하 상술한 특징을 갖는 다양한 실시 예를 제시한다.Hereinafter, various embodiments having the above-described characteristics will be presented.
도 30은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 비트 스트림의 총 개수가 2인 경우의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 30 is a diagram illustrating an example where the total number of bit streams is 2 in a system applicable to the present disclosure.
구체적으로, 도 30은 UE에서 BS로 uplink feedback을 통해 전송하는 CSI feedback bit streams이 총 2가지인 경우에 대해 가능한 실시 예를 나타낸다. 빨간색으로 표현된 CSI feedback bit stream은 단독으로 decoder NN에 입력되어도 CSI의 복원이 가능한 신호이다. 반면, 주황색으로 표현된 CSI feedback bit stream은 반드시 빨간색 신호와 더해져서 decoder NN에 입력되어야만 CSI의 복원이 가능할 수 있다. Specifically, Figure 30 shows a possible embodiment for a case where there are a total of two CSI feedback bit streams transmitted from the UE to the BS through uplink feedback. The CSI feedback bit stream expressed in red is a signal that allows CSI restoration even if it is input alone to the decoder NN. On the other hand, the CSI feedback bit stream expressed in orange must be added to the red signal and input to the decoder NN for CSI restoration to be possible.
도 30에서도 도 27와 마찬가지로, 이해를 돕기 위해 CSI feedback bit streams의 수가 증가함에 따라 CSI reconstruction 성능이 좋아짐을 Lenna (Lena Forsen)의 image가 더 높은 resolution으로 복원되는 것으로 비유적으로 표현하였다. 그러나, 도 29에서와 마찬가지로 철저하게 비유일 뿐이다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 다른 종류의 이미지가 다양하게 적용될 수 있다.In Figure 30, as in Figure 27, to aid understanding, the improvement in CSI reconstruction performance as the number of CSI feedback bit streams increases is metaphorically expressed as the image of Lenna (Lena Forsen) being restored with higher resolution. However, as in Figure 29, it is strictly a metaphor. According to various embodiments of the present disclosure, different types of images may be applied in various ways.
한 가지 CSI feedback bit stream만이 단독으로 UE에서 BS로 전송될 때에는 feedback bits의 수가 512일 수 있다. 두 가지 CSI feedback bit streams이 모두 UE에서 BS로 전송될 때에는 feedback bits의 수가 1024일 수 있다. 두 가지 CSI feedback bit streams이 더해져서 decoder NN에 입력될 때, 한 가지 CSI feedback bit stream만이 단독으로 decoder NN에 입력될 때보다 CSI reconstruction 성능이 더 좋을 수 있다.When only one CSI feedback bit stream is transmitted alone from the UE to the BS, the number of feedback bits may be 512. When both CSI feedback bit streams are transmitted from the UE to the BS, the number of feedback bits may be 1024. When two CSI feedback bit streams are added and input to the decoder NN, CSI reconstruction performance may be better than when only one CSI feedback bit stream is input to the decoder NN alone.
상이한 수준의 CSI feedback bit streams는 모두 동일한 encoder NN model (parameter set)로부터 출력될 수 있다. 한 가지 CSI feedback bit stream만 단독으로 decoder NN에 입력될 때와 두 가지 상이한 CSI feedback bit streams이 더해져서 decoder에 입력될 때 모두 동일한 decoder NN model (parameter set)이 사용될 수 있다. 즉, UE에서 BS로 전송되는 CSI feedback bit streams의 수에 상관없이 항상 동일한 encoder NN model과 decoder NN model이 사용될 수 있다.CSI feedback bit streams of different levels can all be output from the same encoder NN model (parameter set). The same decoder NN model (parameter set) can be used when only one CSI feedback bit stream is input to the decoder NN and when two different CSI feedback bit streams are added and input to the decoder. That is, the same encoder NN model and decoder NN model can always be used regardless of the number of CSI feedback bit streams transmitted from the UE to the BS.
도 31은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 CNN에서의 컨볼루션 연산이 적용된 경우의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 31 is a diagram illustrating an example of a case where a convolution operation in CNN is applied in a system applicable to the present disclosure.
도 31은 일반적인 CNN에서의 convolution 연산을 나타낸다. Convolutional layer에 있어서 height, width, depth의 세 가지 축을 생각해 볼 수 있다. CNN에서의 가장 일반적인 convolution 연산은 filter로 간주될 수 있는 weights (parameters)를 height 및 width 축으로 이동시키면서 input의 각 원소와 곱하여 더한 하나의 값을 출력으로 얻는다. CNN은 주로 image 처리 분야에서 사용되기 때문에 RGB 세 개의 channel에 해당하는 input이 존재할 수 있다. 본 개시에서는 무선 channel과의 혼동을 피하고자 convolution 연산에 있어서 RGB에 해당하는 channel이라는 용어를 depth channel라는 용어로 대체한다. 즉, depth channel의 수가 depth이다. 일반적인 convolution에서는 input의 depth가 아무리 크더라도 input의 모든 depth channel에 대해 단 하나의 depth channel을 갖는 output이 얻어지기 때문에, output의 depth를 늘리기 위해서는 output의 depth 만큼 filter의 수도 늘어나야 한다.Figure 31 shows the convolution operation in a general CNN. In a convolutional layer, three axes can be considered: height, width, and depth. The most common convolution operation in CNN moves weights (parameters), which can be considered filters, to the height and width axes and multiplies each element of the input, adding one value as output. Since CNN is mainly used in the image processing field, there may be input corresponding to three RGB channels. In this disclosure, to avoid confusion with wireless channels, the term channel corresponding to RGB is replaced with the term depth channel in convolution operations. In other words, the number of depth channels is depth. In general convolution, no matter how large the depth of the input is, an output with only one depth channel is obtained for all depth channels of the input. Therefore, in order to increase the depth of the output, the number of filters must be increased by the depth of the output.
도 32는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 depth-wise convolution 연산이 적용된 경우의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 32 is a diagram illustrating an example of a depth-wise convolution operation applied in a system applicable to the present disclosure.
도 31의 실시 예와 달리, depth-wise convolution에서는 input의 각 depth channel마다 따로 output이 얻어지기 때문에, output에 대해 같은 수의 depth channel을 얻기 위해서 필요한 parameters의 수가 일반적인 convolution에서보다 적어질 수 있다. 도 32는 depth-wise (separable) convolution을 나타낸다.Unlike the embodiment of FIG. 31, in depth-wise convolution, an output is obtained separately for each depth channel of the input, so the number of parameters required to obtain the same number of depth channels for the output may be smaller than in a general convolution. Figure 32 shows depth-wise (separable) convolution.
도 33은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 group convolution 연산이 적용된 경우의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 33 is a diagram illustrating an example of a group convolution operation applied in a system applicable to the present disclosure.
도 33는 group convolution을 나타낸다. Group convolution이란 주어진 input의 depth channels을 복수의 groups으로 나누어 각 group별로 따로 convolution을 수행하는 것을 말한다. Figure 33 shows group convolution. Group convolution refers to dividing the depth channels of a given input into multiple groups and performing convolution separately for each group.
도 34는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 group convolution 연산이 적용된 경우의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 34 is a diagram illustrating an example of a group convolution operation applied in a system applicable to the present disclosure.
도 34은 encoder NN에서 병렬적으로 위치하는 단위 구조가 depth 축 관점에서의 convolutional layer인 경우에 대한 실시 예를 나타낸다. Depth 축 관점에서 convolutional layer를 병렬적으로 위치하는 것은 group convolution을 적용한 것으로 볼 수 있다. 도 34의 As-Is는 기존의 일반적인 CSI network의 encoder NN 구조를 나타낸다. 기존의 일반적인 CSI network에서는 encoder side에서의 group convolution이나 depth-wise convolution이 고려되지 않았고, 따라서, 일반적으로 단일한 NN model을 통해서는 고정된 feedback rate에 대한 CSI feedback stream이 출력되며, 가변 feedback rate를 지원하기 위해서는 다수의 NN model이 필요하다. 반면, 도 34에서의 To-Be와 같이 제안하는 발명의 실시예에서는 각 group의 depth channels끼리만의 convolution 연산을 통해 상이한 수준의 CSI feedback streams이 출력되고, 상기 상이한 수준의 CSI feedback streams의 일부 또는 전부가 decoder side에서 가중합 등의 방식으로 더해져서 입력될 수 있기 때문에, 동일한 NN model (parameter set)을 통해 가변 feedback rate를 지원할 수 있다.Figure 34 shows an example where the unit structure located in parallel in the encoder NN is a convolutional layer from the perspective of the depth axis. Placing convolutional layers in parallel from the perspective of the depth axis can be seen as applying group convolution. As-Is in Figure 34 shows the encoder NN structure of a typical existing CSI network. In the existing general CSI network, group convolution or depth-wise convolution on the encoder side was not considered, and therefore, a CSI feedback stream for a fixed feedback rate is generally output through a single NN model, and a variable feedback rate is generally output. Multiple NN models are required to support it. On the other hand, in the embodiment of the proposed invention, such as To-Be in FIG. 34, CSI feedback streams of different levels are output through a convolution operation only between depth channels of each group, and some or all of the CSI feedback streams of the different levels are output. Since can be input by adding weighted sum on the decoder side, variable feedback rate can be supported through the same NN model (parameter set).
도 35a는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 neural network 구조의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 35A is a diagram illustrating an example of a neural network structure in a system applicable to the present disclosure.
도 35b는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 neural network 구조의 일례를 도시한 도면이다.Figure 35b is a diagram showing an example of a neural network structure in a system applicable to the present disclosure.
도 35c는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 neural network 구조의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 35C is a diagram illustrating an example of a neural network structure in a system applicable to the present disclosure.
도 35d는 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 neural network 구조의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 35D is a diagram illustrating an example of a neural network structure in a system applicable to the present disclosure.
도 35a 내지 도 35d는 본 개시에서 제안된 구조에 대한 상세한 neural network 구조의 실시 예를 나타낸다. Figures 35A to 35D show detailed examples of neural network structures for the structure proposed in this disclosure.
구체적으로, 도 35a는 기존 문헌 [Lu, Zhilin, et al. "Binarized aggregated network with quantization: Flexible deep learning deployment for CSI feedback in massive MIMO system." IEEE Transactions on Wireless Communications (2022).]에서 제안된 state-of-the-art (최신의) CSI network architecture인 ACRNet을 도시한다.Specifically, Figure 35a shows the existing literature [Lu, Zhilin, et al. “Binarized aggregated network with quantization: Flexible deep learning deployment for CSI feedback in massive MIMO system.” shows ACRNet, a state-of-the-art CSI network architecture proposed in [IEEE Transactions on Wireless Communications (2022).]
구체적으로, 도 35b는 ACRNet의 일부를 변형한 CSI network architecture인 ACRNet-bipolar의 구조를 도시한다.Specifically, Figure 35b shows the structure of ACRNet-bipolar, a CSI network architecture that is a partial modification of ACRNet.
구체적으로, 도 35c는 기존에 제안된 ABC-Net의 구조를 도시한다.Specifically, Figure 35c shows the structure of the previously proposed ABC-Net.
구체적으로, 도 35d는 본 개시에서 제안하는 parallel encoder NN architecture의 구조를 도시한다.Specifically, Figure 35d shows the structure of the parallel encoder NN architecture proposed in this disclosure.
도 35a에 표현된 ACRNet 구조는 =1/4인 ACRNet-1×이며, B=2인 uniform quantization이 적용된다. 2-bit uniform quantization이 적용된 =1/4의 ACRNet-1×이 비교 대상으로 표현된 이유는 기존 문헌 [Lu, Zhilin, et al. "Binarized aggregated network with quantization: Flexible deep learning deployment for CSI feedback in massive MIMO system." IEEE Transactions on Wireless Communications (2022).]에 성능이 보고된 ACRNet 구조를 이용한 feedback 방식들 중 유일하게 feedback bits 수 가 1024인 방법이기 때문이다.The ACRNet structure expressed in Figure 35a is =1/4 is ACRNet-1×, and uniform quantization with B=2 is applied. 2-bit uniform quantization applied The reason why ACRNet-1× of =1/4 was expressed as the comparison target is because of the existing literature [Lu, Zhilin, et al. “Binarized aggregated network with quantization: Flexible deep learning deployment for CSI feedback in massive MIMO system.” Among the feedback methods using the ACRNet structure whose performance was reported in [IEEE Transactions on Wireless Communications (2022).], it is the only one with a high number of feedback bits. This is because it is a method where is 1024.
도 35d의 제안 구조에서는 encoder NN의 output으로 곧바로 bit stream 형태의 CSI feedback signal이 나올 수 있다. 그런데, state-of-the-art인 ACRNet에서 encoder NN의 output은 real numbers로 구성된 feature vector이기 때문에, 비교를 위해서 ACRNet에 uniform quantization을 적용한 성능을 살펴볼 수 있다. 그러나, uniform quantization을 적용하는 것은 sub-optimal로 알려져 있기 때문에 CSI reconstruction 성능 관점에서 동등 비교라고 할 수 없으며, quantization에 대한 complexity (연산량 및 저장 공간의 양)의 지표가 NN에 대한 complexity (연산량 및 저장 공간의 양)의 지표와는 다소 상이할 수 있기 때문에 상이한 지표로 나타내지는 complexity (연산량 및 저장 공간의 양)를 통합하여 산출하기 어렵다.In the proposed structure of Figure 35d, a CSI feedback signal in the form of a bit stream can be output directly from the encoder NN. However, in the state-of-the-art ACRNet, the output of the encoder NN is a feature vector composed of real numbers, so for comparison, you can look at the performance of applying uniform quantization to ACRNet. However, because applying uniform quantization is known to be sub-optimal, it cannot be said to be an equal comparison from the perspective of CSI reconstruction performance, and the index of complexity (amount of computation and storage space) for quantization is the complexity (amount of computation and storage) for NN. Since it may be somewhat different from the indicator of (amount of space), it is difficult to calculate the complexity (amount of computation and storage space) expressed by different indicators by integrating them.
따라서, encoder NN에서 bit stream이 곧바로 출력되고, encoder NN에서 출력된 bit stream이 곧바로 decoder NN으로 입력될 수 있게 ACRNet을 변형한 CSI network architecture인 ACRNet-bipolar를 제시한다. ACRNet-bipolar는 본 발명의 성능 비교를 위해 고안된 구조로서, 기존 ACRNet에서 encoder의 마지막에 존재하는 FC layer의 output dimension과 decoder의 처음에 존재하는 FC layer의 input dimension을 feedback bits의 수에 맞추고, 기존의 문헌[Sohrabi, Foad, Kareem M. Attiah, and Wei Yu. "Deep learning for distributed channel feedback and multiuser precoding in FDD massive MIMO." IEEE Transactions on Wireless Communications 20.7 (2021): 4044-4057.]처럼 encoder의 마지막에 존재하는 FC layer의 activation function으로 을 적용한 구조이다. FC layer에 상기 변화를 적용한 것을 본 개시에서는 bipolar layer라 표현한다. FC layer를 bipolar layer로 변경한 것 외의 다른 모든 구조는 ACRNet과 동일하다. 성능 비교를 위한 실험에 사용된 ACRNet-bipolar는 실험에 사용된 ACRNet-1×을 기반으로 변형된다.Therefore, we present ACRNet-bipolar, a CSI network architecture that modifies ACRNet so that the bit stream is directly output from the encoder NN and the bit stream output from the encoder NN can be directly input to the decoder NN. ACRNet-bipolar is a structure designed to compare the performance of the present invention. In the existing ACRNet, the output dimension of the FC layer that exists at the end of the encoder and the input dimension of the FC layer that exists at the beginning of the decoder are matched to the number of feedback bits, and the existing ACRNet Sohrabi, Foad, Kareem M. Attiah, and Wei Yu. “Deep learning for distributed channel feedback and multiuser precoding in FDD massive MIMO.” As an activation function of the FC layer that exists at the end of the encoder, as shown in [IEEE Transactions on Wireless Communications 20.7 (2021): 4044-4057.] This is a structure that applies . The application of the above changes to the FC layer is referred to as a bipolar layer in this disclosure. Other than changing the FC layer to a bipolar layer, all other structures are the same as ACRNet. ACRNet-bipolar used in the experiment for performance comparison is modified based on ACRNet-1× used in the experiment.
도 35d의 실시 예에서 제안된 parallel architecture를 통해 전송되는 CSI feedback bit streams은 총 2가지이며, 한 개의 CSI feedback bit stream은 512 bits로 구성되어 있다. 따라서, 도 35d의 제안 구조에서는 512 또는 1024 두 가지 경우의 feedback bits 수가 지원 가능하다. 따라서, feedback bits의 수가 1024가 되도록 uniform quantization이 적용된 ACRNet, feedback bits의 수가 512인 ACRNet-bipolar, 그리고 feedback bits 수가 1024인 ACRNet-bipolar 등과 비교해 볼 수 있다. Feedback bits의 수가 512가 되도록 uniform quantization이 적용된 ACRNet 구조의 성능은 알려진 바 없으므로, 비교에서 제외한다.In the embodiment of Figure 35d, there are a total of two CSI feedback bit streams transmitted through the proposed parallel architecture, and one CSI feedback bit stream consists of 512 bits. Therefore, the proposed structure of Figure 35d can support two numbers of feedback bits: 512 or 1024. Therefore, it can be compared with ACRNet with uniform quantization applied so that the number of feedback bits is 1024, ACRNet-bipolar with 512 feedback bits, and ACRNet-bipolar with 1024 feedback bits. Since the performance of the ACRNet structure with uniform quantization applied so that the number of feedback bits is 512 is not known, it is excluded from the comparison.
도 35b의 ACRNet-bipolar를 사용하여 512와 1024 bits의 feedback rates를 모두 지원하기 위해서는 2.102M+4.200M=6.302M 만큼의 parameters가 필요하지만, 제안된 parallel architecture을 사용할 경우 3.151M 만큼의 parameters가 필요하므로 저장 공간이 50%만큼 절약될 수 있다.In order to support both 512 and 1024 bits of feedback rates using ACRNet-bipolar in Figure 35b, 2.102M+4.200M=6.302M parameters are required, but when using the proposed parallel architecture, 3.151M parameters are required. Therefore, storage space can be saved by 50%.
도 35d의 제안된 parallel architecture가 512 bits의 feedback rate로 동작할 경우에는, 병렬적인 두 paths 중 하나의 path만 동작하면 되므로 feedback bits의 수가 512인 도 35b의 ACRNet-bipolar에서 보다 적은 연산량만으로 동작이 가능하다. 도 35d의 제안된 parallel architecture가 1024 bits의 feedback rate로 동작할 경우에는, 5.792M 만큼의 FLOPs이 필요한데 이는 도 35b의 ACRNet-bipolar가 필요로 하는 FLOPs인 6.840M의 84.7% 수준으로, 15.3% 이상의 연산량 절약 효과가 있는 것으로 볼 수 있다. ACRNet의 경우에는 quantization 및 dequantization 동작을 위한 추가적인 complexity가 필요함에 유의할 수 있다.When the proposed parallel architecture of Figure 35d operates at a feedback rate of 512 bits, only one of the two parallel paths needs to operate, so it can operate with less computational effort than the ACRNet-bipolar of Figure 35b, where the number of feedback bits is 512. possible. When the proposed parallel architecture in Figure 35d operates at a feedback rate of 1024 bits, 5.792M FLOPs are required, which is 84.7% of the 6.840M FLOPs required by ACRNet-bipolar in Figure 35b, or more than 15.3%. It can be seen that there is a computational saving effect. It can be noted that in the case of ACRNet, additional complexity is required for quantization and dequantization operations.
본 개시의 다양한 실시 예들의 효과Effects of various embodiments of the present disclosure
본 개시의 다양한 실시 예들에 대한 기대 효과는 다음과 같다.Expected effects of various embodiments of the present disclosure are as follows.
(1) Downlink channel 환경 및 uplink resource 상황에 따른 adaptive한 feedback rate 운용 (1) Adaptive feedback rate operation according to downlink channel environment and uplink resource situation
제안된 parallel architecture을 사용하면, coherence time과 같은 downlink channel 환경 및 uplink resource 상황을 고려하여 adaptive하게 feedback rate를 운용할 수 있다. 예를 들어, uplink resource가 제한된 상황에서는 단독으로 decoding이 가능한 수준의 CSI feedback bit stream만을 UE가 송신하고, 상기 CSI feedback bit stream을 BS에서 수신한 직후(downlink channel에 대한 coherence time 이내)에 uplink resource가 추가로 주어졌을 경우에는 상이한 CSI feedback bit streams을 모두 보내지 않고 이미 BS에서 수신된 CSI feedback bit stream은 제외하고 추가로 더해질 CSI feedback bit stream만을 보내는 방식으로 운용이 가능하다.Using the proposed parallel architecture, the feedback rate can be operated adaptively by considering downlink channel environment and uplink resource conditions such as coherence time. For example, in a situation where uplink resources are limited, the UE transmits only a CSI feedback bit stream at a level capable of independently decoding, and immediately after receiving the CSI feedback bit stream from the BS (within the coherence time for the downlink channel), the uplink resource If is additionally given, it is possible to operate by sending only the CSI feedback bit stream that will be added, excluding the CSI feedback bit stream already received from the BS, without sending all different CSI feedback bit streams.
(2) NN model (parameter set)의 complexity 감소(2) Reduction in complexity of NN model (parameter set)
Required storage space 및 computing resource 절약 Save required storage space and computing resources
(3) Training 및 inference 동작에 있어서 NN model에 대한 flexibility(3) Flexibility for NN model in training and inference operations
Serial architecture에서는 상이한 수준의 CSI feedback signals 중 나중에 출력되는 feedback signal이 생성되기 위해서는 반드시 encoder NN의 앞선 layers이 동작해야 했으나, 제안하는 parallel architecture에서는 병렬적인 단위 구조가 독립적으로 동작 가능하기 때문에 computing resource 및 memory 측면에서 flexible하다. 따라서, power consumption 측면에서 이점이 있다.In serial architecture, the previous layers of the encoder NN must operate in order to generate feedback signals that are output later among CSI feedback signals of different levels, but in the proposed parallel architecture, the parallel unit structure can operate independently, saving computing resources and memory. Flexible in terms of Therefore, there is an advantage in terms of power consumption.
Serial architecture에서는 앞서서 출력되는 CSI feedback signal에 관련된 layer를 학습(training)시키기 위해서는 반드시 상기 CSI feedback signal 다음에 출력되는 feedback signal에 관련된 layer를 함께 학습시켜야만 했으나, 제안하는 parallel architecture에서는 병렬적인 단위 구조가 독립적으로 학습될 수 있다. In serial architecture, in order to train the layer related to the CSI feedback signal output earlier, the layer related to the feedback signal output after the CSI feedback signal must be trained together, but in the proposed parallel architecture, the parallel unit structure is independent. It can be learned.
(4) 학습 시간 절약(4) Save learning time
도 36은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 누적 가능한 CSI 피드백을 위한 다양한 NN 아키텍처(Different NN architectures for accumulable CSI feedback)의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 36 is a diagram illustrating an example of various NN architectures for accumulable CSI feedback in a system applicable to the present disclosure.
구체적으로, 도 36은 동일한 parameters의 수와 FLOPs을 갖는 accumulable CSI feedback이 가능한 세 가지 상이한 구조의 예시를 도시한 도면이다.Specifically, Figure 36 is a diagram showing examples of three different structures capable of accumulable CSI feedback with the same number of parameters and FLOPs.
도 37은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 제안된 병렬 아키텍처의 성능 및 복잡성(Performance and complexity of proposed parallel architecture)의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 37 is a diagram illustrating an example of the performance and complexity of the proposed parallel architecture in a system applicable to the present disclosure.
구체적으로, 도 36은 동일한 parameters의 수와 FLOPs을 갖는 accumulable CSI feedback이 가능한 세 가지 상이한 구조를 나타낸다. 세 가지 구조 중 두 가지 구조는 serial 구조이며 한 가지 구조는 parallel 구조이다. 도 36에 표현된 ABC-Net (before skip connection)과 제안하는 parallel architecture의 상세한 NN 구조는 도 35c 및 도 35d와 같다. 도 36에 나타난 세 가지 NN architectures에 대한 실험 결과는 도 37과 같다. 실험 환경 및 설정은 ABC-Net이 제안된 기존과 같다. Parallel 구조를 사용하면 serial 구조와 비교 가능한 수준의 channel reconstruction 성능을 보여줄 수 있으며, 학습 시간은 serial 구조에 비하여 1/5 수준으로 매우 감소할 수 있음을 도 37을 통해 알 수 있다.Specifically, Figure 36 shows three different structures capable of accumulable CSI feedback with the same number of parameters and FLOPs. Among the three structures, two structures are serial structures and one structure is a parallel structure. The detailed NN structure of ABC-Net (before skip connection) shown in Figure 36 and the proposed parallel architecture are shown in Figures 35c and 35d. The experimental results for the three NN architectures shown in Figure 36 are shown in Figure 37. The experimental environment and settings are the same as before when ABC-Net was proposed. Using the parallel structure, it is possible to show channel reconstruction performance at a level comparable to the serial structure, and it can be seen from Figure 37 that the learning time can be greatly reduced to 1/5 compared to the serial structure.
본 개시의 다양한 실시 예들에 대한 특징적 구성은 다음과 같다.Characteristic configurations of various embodiments of the present disclosure are as follows.
(1) 무선 통신 시스템에서 전송 기기(단말)이 neural network (NN)를 사용하여 channel state information (CSI)을 기지국으로 전송함에 있어서, 상기 CSI는 복수의 상이한 수준의 sub-CSI 신호들로 구성되고, 상기 단말은 상기 NN의 각 부분으로부터 상기 sub-CSI 신호의 각각을 얻되, 상기 기지국은 상기 복수의 sub-CSI 신호들의 전부 또는 일부를 더하여 얻은 신호를 통하여 상기 CSI를 복원 또는 추정하는 방법.(1) In a wireless communication system, when a transmitting device (terminal) transmits channel state information (CSI) to a base station using a neural network (NN), the CSI is composed of a plurality of sub-CSI signals of different levels. , The terminal obtains each of the sub-CSI signals from each part of the NN, and the base station restores or estimates the CSI through a signal obtained by adding all or part of the plurality of sub-CSI signals.
(2) 상기 sub-CSI 신호들 중 적어도 일부가 (해당 NN 부분 내에서) 병렬적으로 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.(2) A method characterized in that at least some of the sub-CSI signals are obtained in parallel (within the corresponding NN part).
[단말 claim 관련 설명][Description regarding terminal claims]
이하 상술한 실시 예들을 단말의 동작 측면에서 도 38을 참조하여 구체적으로 설명한다. 이하 설명되는 방법들은 설명의 편의를 위하여 구분된 것일 뿐, 상호 배척되지 않는 한 어느 한 방법의 일부 구성이 다른 방법의 일부 구성과 치환되거나, 상호 간에 결합되어 적용될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, the above-described embodiments will be described in detail with reference to FIG. 38 in terms of terminal operation. The methods described below are separated for convenience of explanation, and it goes without saying that, unless mutually exclusive, some components of one method may be replaced with some components of another method, or may be applied in combination with each other.
도 38은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 단말(user equipment, UE)의 동작 과정의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 38 is a diagram illustrating an example of an operation process of a terminal (user equipment, UE) in a system applicable to the present disclosure.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말에 의하여 수행되는 방법이 제공된다.According to various embodiments of the present disclosure, a method performed by a terminal in a wireless communication system is provided.
도 38의 실시 예는, S3801 단계 전에, 단말이 기지국(base station, BS)으로부터 하나 이상의 동기 신호(synchronization signal)를 수신하는 단계; 단말이 상기 기지국으로부터 시스템 정보(system information)를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 도 38의 실시 예는, S3801 단계 전에, 단말이 상기 기지국에게 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계; 단말이 상기 기지국으로부터 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.The embodiment of FIG. 38 includes, before step S3801, a terminal receiving one or more synchronization signals from a base station (BS); The terminal may further include receiving system information from the base station. In addition, the embodiment of FIG. 38 includes, before step S3801, the terminal transmitting a random access preamble to the base station; The terminal may further include receiving a random access response from the base station.
S3801 단계에서, 단말은 기지국(base station, BS)으로부터 참조 신호를 수신한다.In step S3801, the terminal receives a reference signal from a base station (BS).
S3802 단계에서, 단말은 상기 참조 신호에 기반하여 CSI(channel state information)을 생성한다.In step S3802, the terminal generates channel state information (CSI) based on the reference signal.
S3803 단계에서, 단말은 병렬로 배열된 복수의 인코더 컴포넌트들을 포함하는 인코더 NN(neural network) 모델에 기반하여 상기 CSI에 대한 복수의 신호들을 생성한다.In step S3803, the terminal generates a plurality of signals for the CSI based on an encoder neural network (NN) model including a plurality of encoder components arranged in parallel.
S3804 단계에서, 단말은 상기 기지국에게 상기 복수의 신호들을 전송한다.In step S3804, the terminal transmits the plurality of signals to the base station.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 복수의 신호들 중 제1 신호에 기반하여 상기 CSI의 복원이 가능할 수 있다. 상기 복수의 신호들 중 상기 제1 신호 및 다른 하나 이상의 신호에 기반하여 상기 CSI의 복원이 가능할 수 있다. 상기 제1 신호를 제외한 상기 다른 하나 이상의 신호만으로 상기 CSI의 복원이 가능하지 않을 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the CSI may be restored based on a first signal among the plurality of signals. The CSI may be restored based on the first signal and one or more other signals among the plurality of signals. Restoration of the CSI may not be possible with only one or more signals other than the first signal.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 제1 신호 및 상기 다른 하나 이상의 신호에 기반하는 경우, 상기 제1 신호만으로 기반하는 경우보다, 상기 CSI의 복원의 성능이 높을 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, when based on the first signal and at least one other signal, restoration performance of the CSI may be higher than when based on only the first signal.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 각각의 상기 제1 신호 및 상기 다른 하나 이상의 신호는 각각의 상기 복수의 인코더 컴포넌트들에 대응될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, each of the first signal and the other one or more signals may correspond to each of the plurality of encoder components.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 제1 신호만으로 기반하여 상기 CSI의 복원이 수행되는 경우와, 상기 제1 신호 및 상기 다른 하나 이상의 신호에 기반하여 상기 CSI의 복원이 수행되는 경우, 모두 동일한 디코더 NN 모델이 사용될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, when restoration of the CSI is performed based only on the first signal and when restoration of the CSI is performed based on the first signal and the other one or more signals, all are the same. A decoder NN model may be used.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 제1 신호 및 상기 다른 하나 이상의 신호에 기반하여 상기 CSI의 복원이 수행되는 경우, 상기 제1 신호 및 상기 다른 하나 이상의 신호는 가중합(weighted sum)을 통해 하나의 신호로 합해진 후 상기 디코더 NN 모델에 입력될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, when restoration of the CSI is performed based on the first signal and the one or more other signals, the first signal and the one or more other signals are obtained through a weighted sum. After being combined into one signal, it can be input to the decoder NN model.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 디코더 NN 모델은 채널 상태, 업 링크 자원 상태 중 적어도 하나에 기반하여 가변하는 CSI 피드백 정도(feedback rate)에 따라서 상기 제1 신호 및 상기 다른 하나 이상의 신호에 대한 상기 가중합을 적응적으로 수행하도록 구성될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the decoder NN model provides information on the first signal and the other one or more signals according to a CSI feedback rate that varies based on at least one of a channel state and an uplink resource state. It may be configured to adaptively perform the weighted sum.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 각각의 상기 복수의 인코더 컴포넌트들은 하나 이상의 컨볼루션 레이어들을 포함할 수 있다. 상기 인코더 NN 모델은 상기 복수의 인코더 컴포넌트들에 포함되는 컨볼루션 레이어들에 대한 파라미터 세트로 구성될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, each of the plurality of encoder components may include one or more convolutional layers. The encoder NN model may be composed of a parameter set for convolutional layers included in the plurality of encoder components.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면 무선 통신 시스템에서 단말이 제공된다. 단말은 송수신기 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 도 38에 따른 단말의 동작 방법을 수행하도록 구성될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, a terminal is provided in a wireless communication system. The terminal includes a transceiver and at least one processor, and the at least one processor may be configured to perform the terminal operation method according to FIG. 38.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 통신 시스템에서 단말을 제어하는 장치가 제공된다. 상기 장치는 적어도 하나의 프로세서 및 상기 적어도 하나의 프로세서들에 동작 가능하게 접속된 적어도 하나의 메모리를 포함한다. 상기 적어도 하나의 메모리들은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행되는 것에 기반하여, 도 38에 따른 단말의 동작 방법을 수행하는 지시(instruction)들을 저장하도록 구성될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, an apparatus for controlling a terminal in a communication system is provided. The device includes at least one processor and at least one memory operably connected to the at least one processor. The at least one memory may be configured to store instructions for performing the operation method of the terminal according to FIG. 38, based on execution by the at least one processor.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 하나 이상의 명령어를 저장하는 하나 이상의 비일시적인(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능 매체(computer readable medium, CRM)가 제공된다. 상기 하나 이상의 명령어는, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 것에 기반하여, 동작들을 수행하고, 상기 동작들은, 도 38에 따른 단말의 동작 방법을 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, one or more non-transitory computer readable medium (CRM) storing one or more instructions is provided. The one or more instructions perform operations based on execution by one or more processors, and the operations may include the method of operating a terminal according to FIG. 38.
[기지국 claim 관련 설명][Explanation regarding base station claims]
이하 상술한 실시 예들을 기지국의 동작 측면에서 도 39을 참조하여 구체적으로 설명한다. 이하 설명되는 방법들은 설명의 편의를 위하여 구분된 것일 뿐, 상호 배척되지 않는 한 어느 한 방법의 일부 구성이 다른 방법의 일부 구성과 치환되거나, 상호 간에 결합되어 적용될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, the above-described embodiments will be described in detail with reference to FIG. 39 in terms of operation of the base station. The methods described below are separated for convenience of explanation, and it goes without saying that, unless mutually exclusive, some components of one method may be replaced with some components of another method, or may be applied in combination with each other.
도 39은 본 개시에 적용 가능한 시스템에서 기지국(base station, BS)의 동작 과정의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 39 is a diagram illustrating an example of the operation process of a base station (BS) in a system applicable to the present disclosure.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국(base station, BS)에 의하여 수행되는 방법이 제공된다.According to various embodiments of the present disclosure, a method performed by a base station (BS) in a wireless communication system is provided.
도 39의 실시 예는, S3901 단계 전에, 기지국이 단말(user equipment, UE)에게 하나 이상의 동기 신호(synchronization signal)를 전송하는 단계; 기지국이 상기 단말에게 시스템 정보(system information)를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 도 39의 실시 예는, S3901 단계 전에, 기지국이 상기 단말로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 단계; 기지국이 상기 단말에게 랜덤 액세스 응답을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.The embodiment of FIG. 39 includes, before step S3901, a base station transmitting one or more synchronization signals to a user equipment (UE); It may further include the step of the base station transmitting system information to the terminal. In addition, the embodiment of FIG. 39 includes, before step S3901, a base station receiving a random access preamble from the terminal; It may further include the base station transmitting a random access response to the terminal.
S3901 단계에서, 기지국은 단말(user equipment, UE)에게 단말(user equipment, UE)에게 참조 신호를 전송한다.In step S3901, the base station transmits a reference signal to the user equipment (UE).
S3902 단계에서, 기지국은 상기 단말로부터 복수의 신호들을 수신한다. 상기 복수의 신호들은 상기 참조 신호에 기반한 CSI(channel state information)와 관련된다. 상기 복수의 신호들은 병렬로 배열된 복수의 인코더 컴포넌트들을 포함하는 인코더 NN(neural network) 모델에 기반하여 생성된다.In step S3902, the base station receives a plurality of signals from the terminal. The plurality of signals are related to channel state information (CSI) based on the reference signal. The plurality of signals are generated based on an encoder neural network (NN) model including a plurality of encoder components arranged in parallel.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 복수의 신호들 중 제1 신호에 기반하여 상기 CSI의 복원이 가능할 수 있다. 상기 복수의 신호들 중 상기 제1 신호 및 다른 하나 이상의 신호에 기반하여 상기 CSI의 복원이 가능할 수 있다. 상기 제1 신호를 제외한 상기 다른 하나 이상의 신호만으로 상기 CSI의 복원이 가능하지 않을 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the CSI may be restored based on a first signal among the plurality of signals. The CSI may be restored based on the first signal and one or more other signals among the plurality of signals. Restoration of the CSI may not be possible with only one or more signals other than the first signal.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 제1 신호 및 상기 다른 하나 이상의 신호에 기반하는 경우, 상기 제1 신호만으로 기반하는 경우보다, 상기 CSI의 복원의 성능이 높을 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, when based on the first signal and at least one other signal, restoration performance of the CSI may be higher than when based on only the first signal.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 각각의 상기 제1 신호 및 상기 다른 하나 이상의 신호는 각각의 상기 복수의 인코더 컴포넌트들에 대응될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, each of the first signal and the other one or more signals may correspond to each of the plurality of encoder components.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 제1 신호만으로 기반하여 상기 CSI의 복원이 수행되는 경우와, 상기 제1 신호 및 상기 다른 하나 이상의 신호에 기반하여 상기 CSI의 복원이 수행되는 경우, 모두 동일한 디코더 NN 모델이 사용될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, when restoration of the CSI is performed based only on the first signal and when restoration of the CSI is performed based on the first signal and the other one or more signals, all are the same. A decoder NN model may be used.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 제1 신호 및 상기 다른 하나 이상의 신호에 기반하여 상기 CSI의 복원이 수행되는 경우, 상기 제1 신호 및 상기 다른 하나 이상의 신호는 가중합(weighted sum)을 통해 하나의 신호로 합해진 후 상기 디코더 NN 모델에 입력될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, when restoration of the CSI is performed based on the first signal and the one or more other signals, the first signal and the one or more other signals are obtained through a weighted sum. After being combined into one signal, it can be input to the decoder NN model.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 디코더 NN 모델은 채널 상태, 업 링크 자원 상태 중 적어도 하나에 기반하여 가변하는 CSI 피드백 정도(feedback rate)에 따라서 상기 제1 신호 및 상기 다른 하나 이상의 신호에 대한 상기 가중합을 적응적으로 수행하도록 구성될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the decoder NN model provides information on the first signal and the other one or more signals according to a CSI feedback rate that varies based on at least one of a channel state and an uplink resource state. It may be configured to adaptively perform the weighted sum.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 각각의 상기 복수의 인코더 컴포넌트들은 하나 이상의 컨볼루션 레이어들을 포함할 수 있다. 상기 인코더 NN 모델은 상기 복수의 인코더 컴포넌트들에 포함되는 컨볼루션 레이어들에 대한 파라미터 세트로 구성될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, each of the plurality of encoder components may include one or more convolutional layers. The encoder NN model may be composed of a parameter set for convolutional layers included in the plurality of encoder components.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면 무선 통신 시스템에서 기지국(base station, BS)이 제공된다. 기지국은 송수신기 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 도 39에 따른 기지국의 동작 방법을 수행하도록 구성될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, a base station (BS) is provided in a wireless communication system. The base station includes a transceiver and at least one processor, and the at least one processor may be configured to perform the method of operating the base station according to FIG. 39.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국을 제어하는 장치가 제공된다. 상기 장치는 적어도 하나의 프로세서 및 상기 적어도 하나의 프로세서들에 동작 가능하게 접속된 적어도 하나의 메모리를 포함한다. 상기 적어도 하나의 메모리들은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행되는 것에 기반하여, 도 39에 따른 기지국의 동작 방법을 수행하는 지시(instruction)들을 저장하도록 구성될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, an apparatus for controlling a base station in a wireless communication system is provided. The device includes at least one processor and at least one memory operably connected to the at least one processor. The at least one memory may be configured to store instructions for performing the operating method of the base station according to FIG. 39, based on execution by the at least one processor.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 하나 이상의 명령어를 저장하는 하나 이상의 비일시적인(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능 매체(computer readable medium, CRM)가 제공된다. 상기 하나 이상의 명령어는, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 것에 기반하여, 동작들을 수행하고, 상기 동작들은, 도 39에 따른 기지국의 동작 방법을 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, one or more non-transitory computer readable medium (CRM) storing one or more instructions is provided. The one or more instructions perform operations based on execution by one or more processors, and the operations may include the method of operating a base station according to FIG. 39.
본 개시에 적용 가능한 통신 시스템Communication systems applicable to this disclosure
도 40는 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 통신 시스템(1)을 예시한다.40 illustrates a
도 40를 참조하면, 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 통신 시스템(1)은 무선 기기, 기지국 및 네트워크를 포함한다. 여기서, 무선 기기는 무선 접속 기술(예, 5G NR(New RAT), LTE(Long Term Evolution), 6G 무선 통신)을 이용하여 통신을 수행하는 기기를 의미하며, 통신/무선/5G 기기/6G 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(100e), IoT(Internet of Thing) 기기(100f), AI기기/서버(400)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, 차량은 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)(예, 드론)를 포함할 수 있다. XR 기기는 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 기기는 스마트폰, 스마트패드, 웨어러블 기기(예, 스마트워치, 스마트글래스), 컴퓨터(예, 노트북 등) 등을 포함할 수 있다. 가전은 TV, 냉장고, 세탁기 등을 포함할 수 있다. IoT 기기는 센서, 스마트미터 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기지국, 네트워크는 무선 기기로도 구현될 수 있으며, 특정 무선 기기(200a)는 다른 무선 기기에게 기지국/네트워크 노드로 동작할 수도 있다.Referring to FIG. 40, the
무선 기기(100a~100f)는 기지국(200)을 통해 네트워크(300)와 연결될 수 있다. 무선 기기(100a~100f)에는 AI(Artificial Intelligence) 기술이 적용될 수 있으며, 무선 기기(100a~100f)는 네트워크(300)를 통해 AI 서버(400)와 연결될 수 있다. 네트워크(300)는 3G 네트워크, 4G(예, LTE) 네트워크, 5G(예, NR) 네트워크 또는 6G 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다. 무선 기기(100a~100f)는 기지국(200)/네트워크(300)를 통해 서로 통신할 수도 있지만, 기지국/네트워크를 통하지 않고 직접 통신(e.g. 사이드링크 통신(sidelink communication))할 수도 있다. 예를 들어, 차량들(100b-1, 100b-2)은 직접 통신(e.g. V2V(Vehicle to Vehicle)/V2X(Vehicle to everything) communication)을 할 수 있다. 또한, IoT 기기(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(200), 기지국(200)/기지국(200) 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)(e.g. 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 실시 예들의 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.Wireless communication/connection (150a, 150b, 150c) may be established between the wireless devices (100a to 100f)/base station (200) and the base station (200)/base station (200). Here, wireless communication/connection includes various wireless connections such as uplink/downlink communication (150a), sidelink communication (150b) (or D2D communication), and inter-base station communication (150c) (e.g. relay, IAB (Integrated Access Backhaul)). This can be achieved through technology (e.g., 5G NR) through wireless communication/connection (150a, 150b, 150c), where a wireless device and a base station/wireless device, and a base station and a base station can transmit/receive wireless signals to each other. For example, the wireless communication/
한편, NR은 다양한 5G 서비스들을 지원하기 위한 다수의 뉴머롤로지(numerology)(또는 subcarrier spacing(SCS))를 지원한다. 예를 들어, SCS가 15kHz인 경우, 전통적인 셀룰러 밴드들에서의 넓은 영역(wide area)을 지원하며, SCS가 30kHz/60kHz인 경우, 밀집한-도시(dense-urban), 더 낮은 지연(lower latency) 및 더 넓은 캐리어 대역폭(wider carrier bandwidth)을 지원하며, SCS가 60kHz 또는 그보다 높은 경우, 위상 잡음(phase noise)을 극복하기 위해 24.25GHz보다 큰 대역폭을 지원한다.Meanwhile, NR supports multiple numerologies (or subcarrier spacing (SCS)) to support various 5G services. For example, if SCS is 15kHz, it supports wide area in traditional cellular bands, and if SCS is 30kHz/60kHz, it supports dense-urban, lower latency. and a wider carrier bandwidth, and when SCS is 60kHz or higher, it supports a bandwidth greater than 24.25GHz to overcome phase noise.
NR 주파수 밴드(frequency band)는 두 가지 타입(type)(FR1, FR2)의 주파수 범위(frequency range)로 정의될 수 있다. 주파수 범위의 수치는 변경될 수 있으며, 예를 들어, 두 가지 type(FR1, FR2)의 주파수 범위는 하기 표 3와 같을 수 있다. 설명의 편의를 위해 NR 시스템에서 사용되는 주파수 범위 중 FR1은 "sub 6GHz range"를 의미할 수 있고, FR2는 "above 6GHz range"를 의미할 수 있고 밀리미터 웨이브(millimeter wave, mmW)로 불릴 수 있다.The NR frequency band can be defined as two types of frequency ranges (FR1, FR2). The values of the frequency range may be changed. For example, the frequency ranges of the two types (FR1, FR2) may be as shown in Table 3 below. For convenience of explanation, among the frequency ranges used in the NR system, FR1 may mean "sub 6GHz range", and FR2 may mean "above 6GHz range" and may be called millimeter wave (mmW). .
상술한 바와 같이, NR 시스템의 주파수 범위의 수치는 변경될 수 있다. 예를 들어, FR1은 하기 표 4과 같이 410MHz 내지 7125MHz의 대역을 포함할 수 있다. 즉, FR1은 6GHz (또는 5850, 5900, 5925 MHz 등) 이상의 주파수 대역을 포함할 수 있다. 예를 들어, FR1 내에서 포함되는 6GHz (또는 5850, 5900, 5925 MHz 등) 이상의 주파수 대역은 비면허 대역(unlicensed band)을 포함할 수 있다. 비면허 대역은 다양한 용도로 사용될 수 있고, 예를 들어 차량을 위한 통신(예를 들어, 자율주행)을 위해 사용될 수 있다.As mentioned above, the numerical value of the frequency range of the NR system can be changed. For example, FR1 may include a band of 410 MHz to 7125 MHz as shown in Table 4 below. That is, FR1 may include a frequency band of 6GHz (or 5850, 5900, 5925 MHz, etc.). For example, the frequency band above 6 GHz (or 5850, 5900, 5925 MHz, etc.) included within FR1 may include an unlicensed band. Unlicensed bands can be used for a variety of purposes, for example, for communications for vehicles (e.g., autonomous driving).
본 개시에 적용 가능한 무선 기기Wireless devices applicable to this disclosure
이하에서는, 본 개시의 다양한 실시 예들이 적용되는 무선 기기의 예에 대해 설명한다.Below, examples of wireless devices to which various embodiments of the present disclosure are applied will be described.
도 41은 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용될 수 있는 무선 기기를 예시한다.Figure 41 illustrates a wireless device that can be applied to various embodiments of the present disclosure.
도 41을 참조하면, 제1 무선 기기(100)와 제2 무선 기기(200)는 다양한 무선 접속 기술(예, LTE, NR)을 통해 무선 신호를 송수신할 수 있다. 여기서, {제1 무선 기기(100), 제2 무선 기기(200)}은 도 40의 {무선 기기(100x), 기지국(200)} 및/또는 {무선 기기(100x), 무선 기기(100x)}에 대응할 수 있다.Referring to FIG. 41, the
제1 무선 기기(100)는 하나 이상의 프로세서(102) 및 하나 이상의 메모리(104)를 포함하며, 추가적으로 하나 이상의 송수신기(106) 및/또는 하나 이상의 안테나(108)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(102)는 메모리(104) 및/또는 송수신기(106)를 제어하며, 본 문서에 개시되 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(102)는 메모리(104) 내의 정보를 처리하여 제1 정보/신호를 생성한 뒤, 송수신기(106)를 통해 제1 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(102)는 송수신기(106)를 통해 제2 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 수신한 뒤, 제2 정보/신호의 신호 처리로부터 얻은 정보를 메모리(104)에 저장할 수 있다. 메모리(104)는 프로세서(102)와 연결될 수 있고, 프로세서(102)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(104)는 프로세서(102)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(102)와 메모리(104)는 무선 통신 기술(예, LTE, NR)을 구현하도록 설계된 통신 모뎀/회로/칩의 일부일 수 있다. 송수신기(106)는 프로세서(102)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 안테나(108)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 송수신기(106)는 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다. 송수신기(106)는 RF(Radio Frequency) 유닛과 혼용될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에서 무선 기기는 통신 모뎀/회로/칩을 의미할 수도 있다.The
제2 무선 기기(200)는 하나 이상의 프로세서(202), 하나 이상의 메모리(204)를 포함하며, 추가적으로 하나 이상의 송수신기(206) 및/또는 하나 이상의 안테나(208)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(202)는 메모리(204) 및/또는 송수신기(206)를 제어하며, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(202)는 메모리(204) 내의 정보를 처리하여 제3 정보/신호를 생성한 뒤, 송수신기(206)를 통해 제3 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(202)는 송수신기(206)를 통해 제4 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 수신한 뒤, 제4 정보/신호의 신호 처리로부터 얻은 정보를 메모리(204)에 저장할 수 있다. 메모리(204)는 프로세서(202)와 연결될 수 있고, 프로세서(202)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(204)는 프로세서(202)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(202)와 메모리(204)는 무선 통신 기술(예, LTE, NR)을 구현하도록 설계된 통신 모뎀/회로/칩의 일부일 수 있다. 송수신기(206)는 프로세서(202)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 안테나(208)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 송수신기(206)는 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다 송수신기(206)는 RF 유닛과 혼용될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에서 무선 기기는 통신 모뎀/회로/칩을 의미할 수도 있다.The
이하, 무선 기기(100, 200)의 하드웨어 요소에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 하나 이상의 프로토콜 계층이 하나 이상의 프로세서(102, 202)에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하나 이상의 계층(예, PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC, SDAP와 같은 기능적 계층)을 구현할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)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(102, 202)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(102, 202)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(106, 206)에게 제공할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하나 이상의 송수신기(106, 206)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.Hereinafter, the hardware elements of the
하나 이상의 프로세서(102, 202)는 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 또는 마이크로 컴퓨터로 지칭될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)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(102, 202)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(102, 202)에 포함되거나, 하나 이상의 메모리(104, 204)에 저장되어 하나 이상의 프로세서(102, 202)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.One or
하나 이상의 메모리(104, 204)는 하나 이상의 프로세서(102, 202)와 연결될 수 있고, 다양한 형태의 데이터, 신호, 메시지, 정보, 프로그램, 코드, 지시 및/또는 명령을 저장할 수 있다. 하나 이상의 메모리(104, 204)는 ROM, RAM, EPROM, 플래시 메모리, 하드 드라이브, 레지스터, 캐쉬 메모리, 컴퓨터 판독 저장 매체 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 하나 이상의 메모리(104, 204)는 하나 이상의 프로세서(102, 202)의 내부 및/또는 외부에 위치할 수 있다. 또한, 하나 이상의 메모리(104, 204)는 유선 또는 무선 연결과 같은 다양한 기술을 통해 하나 이상의 프로세서(102, 202)와 연결될 수 있다.One or
하나 이상의 송수신기(106, 206)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(106, 206)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(106, 206)는 하나 이상의 프로세서(102, 202)와 연결될 수 있고, 무선 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하나 이상의 송수신기(106, 206)가 하나 이상의 다른 장치에게 사용자 데이터, 제어 정보 또는 무선 신호를 전송하도록 제어할 수 있다. 또한, 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하나 이상의 송수신기(106, 206)가 하나 이상의 다른 장치로부터 사용자 데이터, 제어 정보 또는 무선 신호를 수신하도록 제어할 수 있다. 또한, 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 안테나(108, 208)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 안테나(108, 208)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(106, 206)는 수신된 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 하나 이상의 프로세서(102, 202)를 이용하여 처리하기 위해, 수신된 무선 신호/채널 등을 RF 밴드 신호에서 베이스밴드 신호로 변환(Convert)할 수 있다. 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 프로세서(102, 202)를 이용하여 처리된 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 베이스밴드 신호에서 RF 밴드 신호로 변환할 수 있다. 이를 위하여, 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 (아날로그) 오실레이터 및/또는 필터를 포함할 수 있다.One or
도 42은 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용될 수 있는 무선 기기의 다른 예를 도시한다.Figure 42 shows another example of a wireless device that can be applied to various embodiments of the present disclosure.
도 42에 따르면, 무선 장치는 적어도 하나의 프로세서(102, 202), 적어도 하나의 메모리(104, 204), 적어도 하나의 트랜시버(106, 206), 하나 이상의 안테나(108, 208)를 포함할 수 있다.According to FIG. 42, the wireless device may include at least one processor (102, 202), at least one memory (104, 204), at least one transceiver (106, 206), and one or more antennas (108, 208). there is.
앞서 도 41에서 설명한 무선 장치의 예시와, 도 42에서의 무선 장치의 예시의 차이로써, 도 41는 프로세서(102, 202)와 메모리(104, 204)가 분리되어 있으나, 도 42의 예시에서는 프로세서(102, 202)에 메모리(104, 204)가 포함되어 있다는 점이다.As a difference between the example of the wireless device previously described in FIG. 41 and the example of the wireless device in FIG. 42, in FIG. 41 the
여기서, 프로세서(102, 202), 메모리(104, 204), 트랜시버(106, 206), 하나 이상의 안테나(108, 208)에 대한 구체적인 설명은 앞서 설명한 바와 같기에, 불필요한 기재의 반복을 피하기 위해, 반복되는 설명의 기재는 생략하도록 한다.Here, specific descriptions of the
이하에서는, 본 개시의 다양한 실시 예들이 적용되는 신호 처리 회로의 예를 설명한다.Below, an example of a signal processing circuit to which various embodiments of the present disclosure are applied will be described.
도 43는 전송 신호를 위한 신호 처리 회로를 예시한다.Figure 43 illustrates a signal processing circuit for a transmission signal.
도 43를 참조하면, 신호 처리 회로(1000)는 스크램블러(1010), 변조기(1020), 레이어 매퍼(1030), 프리코더(1040), 자원 매퍼(1050), 신호 생성기(1060)를 포함할 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 도 43의 동작/기능은 도 41의 프로세서(102, 202) 및/또는 송수신기(106, 206)에서 수행될 수 있다. 도 43의 하드웨어 요소는 도 41의 프로세서(102, 202) 및/또는 송수신기(106, 206)에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 블록 1010~1060은 도 41의 프로세서(102, 202)에서 구현될 수 있다. 또한, 블록 1010~1050은 도 41의 프로세서(102, 202)에서 구현되고, 블록 1060은 도 41의 송수신기(106, 206)에서 구현될 수 있다.Referring to FIG. 43, the signal processing circuit 1000 may include a
코드워드는 도 43의 신호 처리 회로(1000)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.The codeword can be converted into a wireless signal through the signal processing circuit 1000 of FIG. 43. Here, a codeword is an encoded bit sequence of an information block. The information block may include a transport block (eg, UL-SCH transport block, DL-SCH transport block). Wireless signals may be transmitted through various physical channels (eg, PUSCH, PDSCH).
구체적으로, 코드워드는 스크램블러(1010)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(1020)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(1030)에 의해 하나 이상의 전송 레이어로 매핑될 수 있다. 각 전송 레이어의 변조 심볼들은 프리코더(1040)에 의해 해당 안테나 포트(들)로 매핑될 수 있다(프리코딩). 프리코더(1040)의 출력 z는 레이어 매퍼(1030)의 출력 y를 N*M의 프리코딩 행렬 W와 곱해 얻을 수 있다. 여기서, N은 안테나 포트의 개수, M은 전송 레이어의 개수이다. 여기서, 프리코더(1040)는 복소 변조 심볼들에 대한 트랜스폼(transform) 프리코딩(예, DFT 변환)을 수행한 이후에 프리코딩을 수행할 수 있다. 또한, 프리코더(1040)는 트랜스폼 프리코딩을 수행하지 않고 프리코딩을 수행할 수 있다.Specifically, the codeword may be converted into a scrambled bit sequence by the
자원 매퍼(1050)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(1060)는 매핑된 변조 심볼들로부터 무선 신호를 생성하며, 생성된 무선 신호는 각 안테나를 통해 다른 기기로 전송될 수 있다. 이를 위해, 신호 생성기(1060)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.The
무선 기기에서 수신 신호를 위한 신호 처리 과정은 도 43의 신호 처리 과정(1010~1060)의 역으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(예, 도 41의 100, 200)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.The signal processing process for the received signal in the wireless device may be configured as the reverse of the signal processing process (1010 to 1060) of FIG. 43. For example, a wireless device (eg, 100 and 200 in FIG. 41) may receive a wireless signal from the outside through an antenna port/transceiver. The received wireless signal can be converted into a baseband signal through a signal restorer. To this end, 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. Afterwards, the baseband signal can be restored to a codeword through a resource de-mapper process, postcoding process, demodulation process, and de-scramble process. The codeword can be restored to the original information block through decoding. Accordingly, a signal processing circuit (not shown) for a received signal may include a signal restorer, resource de-mapper, postcoder, demodulator, de-scrambler, and decoder.
이하에서는, 본 개시의 다양한 실시 예들이 적용되는 무선 기기 활용 예에 대해 설명한다.Below, examples of wireless device utilization to which various embodiments of the present disclosure are applied will be described.
도 44은 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 무선 기기의 다른 예를 나타낸다. 무선 기기는 사용-예/서비스에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다(도 40 참조).Figure 44 shows another example of a wireless device applied to various embodiments of the present disclosure. Wireless devices can be implemented in various forms depending on usage-examples/services (see FIG. 40).
도 44을 참조하면, 무선 기기(100, 200)는 도 41의 무선 기기(100,200)에 대응하며, 다양한 요소(element), 성분(component), 유닛/부(unit), 및/또는 모듈(module)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(100, 200)는 통신부(110), 제어부(120), 메모리부(130) 및 추가 요소(140)를 포함할 수 있다. 통신부는 통신 회로(112) 및 송수신기(들)(114)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(112)는 도 41의 하나 이상의 프로세서(102,202) 및/또는 하나 이상의 메모리(104,204) 를 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(들)(114)는 도 41의 하나 이상의 송수신기(106,206) 및/또는 하나 이상의 안테나(108,208)를 포함할 수 있다. 제어부(120)는 통신부(110), 메모리부(130) 및 추가 요소(140)와 전기적으로 연결되며 무선 기기의 제반 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(120)는 메모리부(130)에 저장된 프로그램/코드/명령/정보에 기반하여 무선 기기의 전기적/기계적 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 메모리부(130)에 저장된 정보를 통신부(110)를 통해 외부(예, 다른 통신 기기)로 무선/유선 인터페이스를 통해 전송하거나, 통신부(110)를 통해 외부(예, 다른 통신 기기)로부터 무선/유선 인터페이스를 통해 수신된 정보를 메모리부(130)에 저장할 수 있다.Referring to FIG. 44, the
추가 요소(140)는 무선 기기의 종류에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 추가 요소(140)는 파워 유닛/배터리, 입출력부(I/O unit), 구동부 및 컴퓨팅부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 무선 기기는 로봇(도 40, 100a), 차량(도 40, 100b-1, 100b-2), XR 기기(도 40, 100c), 휴대 기기(도 40, 100d), 가전(도 40, 100e), IoT 기기(도 40, 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 40, 400), 기지국(도 40, 200), 네트워크 노드 등의 형태로 구현될 수 있다. 무선 기기는 사용-예/서비스에 따라 이동 가능하거나 고정된 장소에서 사용될 수 있다.The
도 44에서 무선 기기(100, 200) 내의 다양한 요소, 성분, 유닛/부, 및/또는 모듈은 전체가 유선 인터페이스를 통해 상호 연결되거나, 적어도 일부가 통신부(110)를 통해 무선으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(100, 200) 내에서 제어부(120)와 통신부(110)는 유선으로 연결되며, 제어부(120)와 제1 유닛(예, 130, 140)은 통신부(110)를 통해 무선으로 연결될 수 있다. 또한, 무선 기기(100, 200) 내의 각 요소, 성분, 유닛/부, 및/또는 모듈은 하나 이상의 요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 하나 이상의 프로세서 집합으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)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(130)는 RAM(Random Access Memory), DRAM(Dynamic RAM), ROM(Read Only Memory), 플래시 메모리(flash memory), 휘발성 메모리(volatile memory), 비-휘발성 메모리(non-volatile memory) 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.In FIG. 44 , various elements, components, units/parts, and/or modules within the
이하, 도 44의 구현 예에 대해 도면을 참조하여 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, the implementation example of FIG. 44 will be described in more detail with reference to the drawings.
도 45는 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 휴대 기기를 예시한다. 휴대 기기는 스마트폰, 스마트패드, 웨어러블 기기(예, 스마트워치, 스마트글래스), 휴대용 컴퓨터(예, 노트북 등)를 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.Figure 45 illustrates a portable device applied to various embodiments of the present disclosure. Portable devices may include smartphones, smart pads, wearable devices (e.g., smartwatches, smartglasses), and portable computers (e.g., laptops, etc.). A mobile device may be referred to as a Mobile Station (MS), user terminal (UT), Mobile Subscriber Station (MSS), Subscriber Station (SS), Advanced Mobile Station (AMS), or Wireless terminal (WT).
도 45를 참조하면, 휴대 기기(100)는 안테나부(108), 통신부(110), 제어부(120), 메모리부(130), 전원공급부(140a), 인터페이스부(140b) 및 입출력부(140c)를 포함할 수 있다. 안테나부(108)는 통신부(110)의 일부로 구성될 수 있다. 블록 110~130/140a~140c는 각각 도 44의 블록 110~130/140에 대응한다.Referring to FIG. 45, the
통신부(110)는 다른 무선 기기, 기지국들과 신호(예, 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(120)는 휴대 기기(100)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 제어부(120)는 AP(Application Processor)를 포함할 수 있다. 메모리부(130)는 휴대 기기(100)의 구동에 필요한 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 또한, 메모리부(130)는 입/출력되는 데이터/정보 등을 저장할 수 있다. 전원공급부(140a)는 휴대 기기(100)에게 전원을 공급하며, 유/무선 충전 회로, 배터리 등을 포함할 수 있다. 인터페이스부(140b)는 휴대 기기(100)와 다른 외부 기기의 연결을 지원할 수 있다. 인터페이스부(140b)는 외부 기기와의 연결을 위한 다양한 포트(예, 오디오 입/출력 포트, 비디오 입/출력 포트)를 포함할 수 있다. 입출력부(140c)는 영상 정보/신호, 오디오 정보/신호, 데이터, 및/또는 사용자로부터 입력되는 정보를 입력 받거나 출력할 수 있다. 입출력부(140c)는 카메라, 마이크로폰, 사용자 입력부, 디스플레이부(140d), 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다.The
일 예로, 데이터 통신의 경우, 입출력부(140c)는 사용자로부터 입력된 정보/신호(예, 터치, 문자, 음성, 이미지, 비디오)를 획득하며, 획득된 정보/신호는 메모리부(130)에 저장될 수 있다. 통신부(110)는 메모리에 저장된 정보/신호를 무선 신호로 변환하고, 변환된 무선 신호를 다른 무선 기기에게 직접 전송하거나 기지국에게 전송할 수 있다. 또한, 통신부(110)는 다른 무선 기기 또는 기지국으로부터 무선 신호를 수신한 뒤, 수신된 무선 신호를 원래의 정보/신호로 복원할 수 있다. 복원된 정보/신호는 메모리부(130)에 저장된 뒤, 입출력부(140c)를 통해 다양한 형태(예, 문자, 음성, 이미지, 비디오, 헵틱)로 출력될 수 있다.For example, in the case of data communication, the input/
도 46는 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 차량 또는 자율 주행 차량을 예시한다.46 illustrates a vehicle or autonomous vehicle applied to various embodiments of the present disclosure.
차량 또는 자율 주행 차량은 이동형 로봇, 차량, 기차, 유/무인 비행체(Aerial Vehicle, AV), 선박 등으로 구현될 수 있다.A vehicle or autonomous vehicle can be implemented as a mobile robot, vehicle, train, manned/unmanned aerial vehicle (AV), ship, etc.
도 46를 참조하면, 차량 또는 자율 주행 차량(100)은 안테나부(108), 통신부(110), 제어부(120), 구동부(140a), 전원공급부(140b), 센서부(140c) 및 자율 주행부(140d)를 포함할 수 있다. 안테나부(108)는 통신부(110)의 일부로 구성될 수 있다. 블록 110/130/140a~140d는 각각 도 44의 블록 110/130/140에 대응한다.Referring to Figure 46, the vehicle or
통신부(110)는 다른 차량, 기지국(e.g. 기지국, 노변 기지국(Road Side unit) 등), 서버 등의 외부 기기들과 신호(예, 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(120)는 차량 또는 자율 주행 차량(100)의 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 제어부(120)는 ECU(Electronic Control Unit)를 포함할 수 있다. 구동부(140a)는 차량 또는 자율 주행 차량(100)을 지상에서 주행하게 할 수 있다. 구동부(140a)는 엔진, 모터, 파워 트레인, 바퀴, 브레이크, 조향 장치 등을 포함할 수 있다. 전원공급부(140b)는 차량 또는 자율 주행 차량(100)에게 전원을 공급하며, 유/무선 충전 회로, 배터리 등을 포함할 수 있다. 센서부(140c)는 차량 상태, 주변 환경 정보, 사용자 정보 등을 얻을 수 있다. 센서부(140c)는 IMU(inertial measurement unit) 센서, 충돌 센서, 휠 센서(wheel sensor), 속도 센서, 경사 센서, 중량 감지 센서, 헤딩 센서(heading sensor), 포지션 모듈(position module), 차량 전진/후진 센서, 배터리 센서, 연료 센서, 타이어 센서, 스티어링 센서, 온도 센서, 습도 센서, 초음파 센서, 조도 센서, 페달 포지션 센서 등을 포함할 수 있다. 자율 주행부(140d)는 주행중인 차선을 유지하는 기술, 어댑티브 크루즈 컨트롤과 같이 속도를 자동으로 조절하는 기술, 정해진 경로를 따라 자동으로 주행하는 기술, 목적지가 설정되면 자동으로 경로를 설정하여 주행하는 기술 등을 구현할 수 있다.The
일 예로, 통신부(110)는 외부 서버로부터 지도 데이터, 교통 정보 데이터 등을 수신할 수 있다. 자율 주행부(140d)는 획득된 데이터를 기반으로 자율 주행 경로와 드라이빙 플랜을 생성할 수 있다. 제어부(120)는 드라이빙 플랜에 따라 차량 또는 자율 주행 차량(100)이 자율 주행 경로를 따라 이동하도록 구동부(140a)를 제어할 수 있다(예, 속도/방향 조절). 자율 주행 도중에 통신부(110)는 외부 서버로부터 최신 교통 정보 데이터를 비/주기적으로 획득하며, 주변 차량으로부터 주변 교통 정보 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 자율 주행 도중에 센서부(140c)는 차량 상태, 주변 환경 정보를 획득할 수 있다. 자율 주행부(140d)는 새로 획득된 데이터/정보에 기반하여 자율 주행 경로와 드라이빙 플랜을 갱신할 수 있다. 통신부(110)는 차량 위치, 자율 주행 경로, 드라이빙 플랜 등에 관한 정보를 외부 서버로 전달할 수 있다. 외부 서버는 차량 또는 자율 주행 차량들로부터 수집된 정보에 기반하여, AI 기술 등을 이용하여 교통 정보 데이터를 미리 예측할 수 있고, 예측된 교통 정보 데이터를 차량 또는 자율 주행 차량들에게 제공할 수 있다.For example, the
도 47은 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 차량을 예시한다. 차량은 운송수단, 기차, 비행체, 선박 등으로도 구현될 수 있다.47 illustrates a vehicle applied to various embodiments of the present disclosure. Vehicles can also be implemented as transportation, trains, airplanes, ships, etc.
도 47을 참조하면, 차량(100)은 통신부(110), 제어부(120), 메모리부(130), 입출력부(140a) 및 위치 측정부(140b)를 포함할 수 있다. 여기서, 블록 110~130/140a~140b는 각각 도 44의 블록 110~130/140에 대응한다.Referring to FIG. 47, the
통신부(110)는 다른 차량, 또는 기지국 등의 외부 기기들과 신호(예, 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(120)는 차량(100)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 메모리부(130)는 차량(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 입출력부(140a)는 메모리부(130) 내의 정보에 기반하여 AR/VR 오브젝트를 출력할 수 있다. 입출력부(140a)는 HUD를 포함할 수 있다. 위치 측정부(140b)는 차량(100)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 위치 정보는 차량(100)의 절대 위치 정보, 주행선 내에서의 위치 정보, 가속도 정보, 주변 차량과의 위치 정보 등을 포함할 수 있다. 위치 측정부(140b)는 GPS 및 다양한 센서들을 포함할 수 있다.The
일 예로, 차량(100)의 통신부(110)는 외부 서버로부터 지도 정보, 교통 정보 등을 수신하여 메모리부(130)에 저장할 수 있다. 위치 측정부(140b)는 GPS 및 다양한 센서를 통하여 차량 위치 정보를 획득하여 메모리부(130)에 저장할 수 있다. 제어부(120)는 지도 정보, 교통 정보 및 차량 위치 정보 등에 기반하여 가상 오브젝트를 생성하고, 입출력부(140a)는 생성된 가상 오브젝트를 차량 내 유리창에 표시할 수 있다(1410, 1420). 또한, 제어부(120)는 차량 위치 정보에 기반하여 차량(100)이 주행선 내에서 정상적으로 운행되고 있는지 판단할 수 있다. 차량(100)이 주행선을 비정상적으로 벗어나는 경우, 제어부(120)는 입출력부(140a)를 통해 차량 내 유리창에 경고를 표시할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 통신부(110)를 통해 주변 차량들에게 주행 이상에 관한 경고 메세지를 방송할 수 있다. 상황에 따라, 제어부(120)는 통신부(110)를 통해 관계 기관에게 차량의 위치 정보와, 주행/차량 이상에 관한 정보를 전송할 수 있다.For example, the
도 48은 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 XR 기기를 예시한다. XR 기기는 HMD, 차량에 구비된 HUD(Head-Up Display), 텔레비전, 스마트폰, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 가전 기기, 디지털 사이니지(signage), 차량, 로봇 등으로 구현될 수 있다.Figure 48 illustrates an XR device applied to various embodiments of the present disclosure. XR devices can be implemented as HMDs, HUDs (Head-Up Displays) installed in vehicles, televisions, smartphones, computers, wearable devices, home appliances, digital signage, vehicles, robots, etc.
도 48을 참조하면, XR 기기(100a)는 통신부(110), 제어부(120), 메모리부(130), 입출력부(140a), 센서부(140b) 및 전원공급부(140c)를 포함할 수 있다. 여기서, 블록 110~130/140a~140c은 각각 도 44의 블록 110~130/140에 대응한다.Referring to FIG. 48, the
통신부(110)는 다른 무선 기기, 휴대 기기, 또는 미디어 서버 등의 외부 기기들과 신호(예, 미디어 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 미디어 데이터는 영상, 이미지, 소리 등을 포함할 수 있다. 제어부(120)는 XR 기기(100a)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 비디오/이미지 획득, (비디오/이미지) 인코딩, 메타데이터 생성 및 처리 등의 절차를 제어 및/또는 수행하도록 구성될 수 있다. 메모리부(130)는 XR 기기(100a)의 구동/XR 오브젝트의 생성에 필요한 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 입출력부(140a)는 외부로부터 제어 정보, 데이터 등을 획득하며, 생성된 XR 오브젝트를 출력할 수 있다. 입출력부(140a)는 카메라, 마이크로폰, 사용자 입력부, 디스플레이부, 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다. 센서부(140b)는 XR 기기 상태, 주변 환경 정보, 사용자 정보 등을 얻을 수 있다. 센서부(140b)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. 전원공급부(140c)는 XR 기기(100a)에게 전원을 공급하며, 유/무선 충전 회로, 배터리 등을 포함할 수 있다.The
일 예로, XR 기기(100a)의 메모리부(130)는 XR 오브젝트(예, AR/VR/MR 오브젝트)의 생성에 필요한 정보(예, 데이터 등)를 포함할 수 있다. 입출력부(140a)는 사용자로부터 XR 기기(100a)를 조작하는 명령을 회득할 수 있으며, 제어부(120)는 사용자의 구동 명령에 따라 XR 기기(100a)를 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 사용자가 XR 기기(100a)를 통해 영화, 뉴스 등을 시청하려고 하는 경우, 제어부(120)는 통신부(130)를 통해 컨텐츠 요청 정보를 다른 기기(예, 휴대 기기(100b)) 또는 미디어 서버에 전송할 수 있다. 통신부(130)는 다른 기기(예, 휴대 기기(100b)) 또는 미디어 서버로부터 영화, 뉴스 등의 컨텐츠를 메모리부(130)로 다운로드/스트리밍 받을 수 있다. 제어부(120)는 컨텐츠에 대해 비디오/이미지 획득, (비디오/이미지) 인코딩, 메타데이터 생성/처리 등의 절차를 제어 및/또는 수행하며, 입출력부(140a)/센서부(140b)를 통해 획득한 주변 공간 또는 현실 오브젝트에 대한 정보에 기반하여 XR 오브젝트를 생성/출력할 수 있다.As an example, the
또한, XR 기기(100a)는 통신부(110)를 통해 휴대 기기(100b)와 무선으로 연결되며, XR 기기(100a)의 동작은 휴대 기기(100b)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 휴대 기기(100b)는 XR 기기(100a)에 대한 콘트롤러로 동작할 수 있다. 이를 위해, XR 기기(100a)는 휴대 기기(100b)의 3차원 위치 정보를 획득한 뒤, 휴대 기기(100b)에 대응하는 XR 개체를 생성하여 출력할 수 있다.Additionally, the
도 49은 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 로봇을 예시한다. 로봇은 사용 목적이나 분야에 따라 산업용, 의료용, 가정용, 군사용 등으로 분류될 수 있다.Figure 49 illustrates a robot applied to various embodiments of the present disclosure. Robots can be classified into industrial, medical, household, military, etc. depending on the purpose or field of use.
도 49을 참조하면, 로봇(100)은 통신부(110), 제어부(120), 메모리부(130), 입출력부(140a), 센서부(140b) 및 구동부(140c)를 포함할 수 있다. 여기서, 블록 110~130/140a~140c은 각각 도 44의 블록 110~130/140에 대응한다.Referring to FIG. 49, the
통신부(110)는 다른 무선 기기, 다른 로봇, 또는 제어 서버 등의 외부 기기들과 신호(예, 구동 정보, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(120)는 로봇(100)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 메모리부(130)는 로봇(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 입출력부(140a)는 로봇(100)의 외부로부터 정보를 획득하며, 로봇(100)의 외부로 정보를 출력할 수 있다. 입출력부(140a)는 카메라, 마이크로폰, 사용자 입력부, 디스플레이부, 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다. 센서부(140b)는 로봇(100)의 내부 정보, 주변 환경 정보, 사용자 정보 등을 얻을 수 있다. 센서부(140b)는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰, 레이더 등을 포함할 수 있다. 구동부(140c)는 로봇 관절을 움직이는 등의 다양한 물리적 동작을 수행할 수 있다. 또한, 구동부(140c)는 로봇(100)을 지상에서 주행하거나 공중에서 비행하게 할 수 있다. 구동부(140c)는 액츄에이터, 모터, 바퀴, 브레이크, 프로펠러 등을 포함할 수 있다.The
도 50는 본 개시의 다양한 실시 예들에 적용되는 AI 기기를 예시한다.Figure 50 illustrates an AI device applied to various embodiments of the present disclosure.
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.AI devices are fixed or mobile devices such as 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 can be implemented with available devices, etc.
도 50를 참조하면, AI 기기(100)는 통신부(110), 제어부(120), 메모리부(130), 입/출력부(140a/140b), 러닝 프로세서부(140c) 및 센서부(140d)를 포함할 수 있다. 블록 110~130/140a~140d는 각각 도 44의 블록 110~130/140에 대응한다.Referring to FIG. 50, the
통신부(110)는 유무선 통신 기술을 이용하여 다른 AI 기기(예, 도 W1, 100x, 200, 400)나 AI 서버(200) 등의 외부 기기들과 유무선 신호(예, 센서 정보, 사용자 입력, 학습 모델, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 이를 위해, 통신부(110)는 메모리부(130) 내의 정보를 외부 기기로 전송하거나, 외부 기기로부터 수신된 신호를 메모리부(130)로 전달할 수 있다.The
제어부(120)는 데이터 분석 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 결정되거나 생성된 정보에 기초하여, AI 기기(100)의 적어도 하나의 실행 가능한 동작을 결정할 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 AI 기기(100)의 구성 요소들을 제어하여 결정된 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 러닝 프로세서부(140c) 또는 메모리부(130)의 데이터를 요청, 검색, 수신 또는 활용할 수 있고, 적어도 하나의 실행 가능한 동작 중 예측되는 동작이나, 바람직한 것으로 판단되는 동작을 실행하도록 AI 기기(100)의 구성 요소들을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 AI 장치(100)의 동작 내용이나 동작에 대한 사용자의 피드백 등을 포함하는 이력 정보를 수집하여 메모리부(130) 또는 러닝 프로세서부(140c)에 저장하거나, AI 서버(도 W1, 400) 등의 외부 장치에 전송할 수 있다. 수집된 이력 정보는 학습 모델을 갱신하는데 이용될 수 있다.The
메모리부(130)는 AI 기기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리부(130)는 입력부(140a)로부터 얻은 데이터, 통신부(110)로부터 얻은 데이터, 러닝 프로세서부(140c)의 출력 데이터, 및 센싱부(140)로부터 얻은 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리부(130)는 제어부(120)의 동작/실행에 필요한 제어 정보 및/또는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다.The
입력부(140a)는 AI 기기(100)의 외부로부터 다양한 종류의 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 입력부(120)는 모델 학습을 위한 학습 데이터, 및 학습 모델이 적용될 입력 데이터 등을 획득할 수 있다. 입력부(140a)는 카메라, 마이크로폰 및/또는 사용자 입력부 등을 포함할 수 있다. 출력부(140b)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다. 출력부(140b)는 디스플레이부, 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다. 센싱부(140)는 다양한 센서들을 이용하여 AI 기기(100)의 내부 정보, AI 기기(100)의 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 얻을 수 있다. 센싱부(140)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.The
러닝 프로세서부(140c)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망으로 구성된 모델을 학습시킬 수 있다. 러닝 프로세서부(140c)는 AI 서버(도 W1, 400)의 러닝 프로세서부와 함께 AI 프로세싱을 수행할 수 있다. 러닝 프로세서부(140c)는 통신부(110)를 통해 외부 기기로부터 수신된 정보, 및/또는 메모리부(130)에 저장된 정보를 처리할 수 있다. 또한, 러닝 프로세서부(140c)의 출력 값은 통신부(110)를 통해 외부 기기로 전송되거나/되고, 메모리부(130)에 저장될 수 있다.The learning
본 개시의 다양한 실시 예들에 기재된 청구항들은 다양한 방식으로 조합될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 다양한 실시 예들의 방법 청구항의 기술적 특징이 조합되어 장치로 구현될 수 있고, 본 개시의 다양한 실시 예들의 장치 청구항의 기술적 특징이 조합되어 방법으로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시의 다양한 실시 예들의 방법 청구항의 기술적 특징과 장치 청구항의 기술적 특징이 조합되어 장치로 구현될 수 있고, 본 개시의 다양한 실시 예들의 방법 청구항의 기술적 특징과 장치 청구항의 기술적 특징이 조합되어 방법으로 구현될 수 있다.Claims set forth in various embodiments of the present disclosure may be combined in various ways. For example, technical features of method claims of various embodiments of the present disclosure may be combined and implemented as a device, and technical features of device claims of various embodiments of the present disclosure may be combined and implemented as a method. In addition, the technical features of the method claims and the technical features of the device claims of various embodiments of the present disclosure may be combined to implement a device, and the technical features of the method claims and the device claims of various embodiments of the present disclosure may be combined. It can be implemented in this way.
Claims (20)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| PCT/KR2022/021320 WO2024143573A1 (en) | 2022-12-26 | 2022-12-26 | Apparatus and method for supporting parallel neural network architecture for cumulative csi feedback in wireless communication system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2022/021320 WO2024143573A1 (en) | 2022-12-26 | 2022-12-26 | Apparatus and method for supporting parallel neural network architecture for cumulative csi feedback in wireless communication system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2024143573A1 true WO2024143573A1 (en) | 2024-07-04 |
Family
ID=91718157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2022/021320 Ceased WO2024143573A1 (en) | 2022-12-26 | 2022-12-26 | Apparatus and method for supporting parallel neural network architecture for cumulative csi feedback in wireless communication system |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2021173331A1 (en) * | 2020-02-28 | 2021-09-02 | Qualcomm Incorporated | Neural network based channel state information feedback |
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| WO2022041196A1 (en) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | Qualcomm Incorporated | Configurable metrics for channel state compression and feedback |
-
2022
- 2022-12-26 WO PCT/KR2022/021320 patent/WO2024143573A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
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| QIANQIAN YANG; MAHDI BOLOURSAZ MASHHADI; DENIZ GUNDUZ: "Deep Convolutional Compression for Massive MIMO CSI Feedback", ARXIV.ORG, 2 July 2019 (2019-07-02), XP081438622 * |
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