DE202021105968U1

DE202021105968U1 - A machine learning and AI based system for transmitting signals in 6G wireless communication networks

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Publication number: DE202021105968U1
Application number: DE202021105968.0U
Authority: DE
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Priority date: 2021-11-01
Filing date: 2021-11-01
Publication date: 2021-12-07
Anticipated expiration: 2031-11-02

Abstract

KI-basiertes System zum Senden und Empfangen von Signalen in einem drahtlosen 6G-Kommunikationsnetzwerk (100), wobei die Vorrichtung umfasst:ein Modul zum Identifizieren (102) eines neuronalen Netzwerks zum Übertragen erster Informationen;ein Lernmittel zum Lernen (104) des Verbindungsgewichts des neuronalen Netzwerks unter Verwendung der Informationen;einen Sender zum Übertragen von zweiten Informationen (106) zum Aktualisieren des Gewichts des neuronalen Netzwerks, wobei der Sender ein Bestätigungssignal (ACK) überträgt, das mit den Informationen verbunden ist.AI-based system for transmitting and receiving signals in a 6G wireless communication network (100), the device comprising:a module for identifying (102) a neural network for transmitting first information;a learning means for learning (104) the connection weight of the neural network using the information; a transmitter for transmitting second information (106) for updating the weight of the neural network, the transmitter transmitting an acknowledgment signal (ACK) associated with the information.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein auf maschinellem Lern- und KIbasiertem System für den Empfang von Signalen in der drahtlosen 6G-Kommunikation.The present disclosure relates to a machine learning and AI based system for receiving signals in 6G wireless communication.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Die zunehmende Entwicklung der drahtlosen Kommunikation im Laufe der Zeit hat zur Entwicklung von Diensten geführt, die den Menschen helfen. Diese Dienste umfassen Sprachanrufe, Multimediadienste und Datendienste. Nachdem 5G-Kommunikationssysteme (5. Generation) kommerziell werden, wird ein exponentielles Wachstum der Anzahl der angeschlossenen Geräte erwartet. Diese Geräte werden zunehmend mit dem Kommunikationsnetz verbunden sein. Beispiele für Geräte, die angeschlossen werden können, sind Fahrzeuge, Roboter, Drohnen, Haushaltsgeräte, Displays, intelligente Sensoren, die mit verschiedenen Infrastrukturen verbunden sind, Baumaschinen und Fabrikanlagen.The increasing development of wireless communication over time has led to the development of services that help people. These services include voice calls, multimedia services and data services. After 5G communication systems (5th generation) become commercial, exponential growth in the number of connected devices is expected. These devices will increasingly be connected to the communications network. Examples of devices that can be connected are vehicles, robots, drones, home appliances, displays, smart sensors connected to various infrastructures, construction machinery, and factory equipment.

Es wird erwartet, dass sich mobile Geräte in verschiedenen Formfaktoren entwickeln werden, wie z. B. Augmented-Reality-Brillen, Virtual-Reality-Headsets und Hologramm-Geräte. In der 6G-Ära (6. Generation) sind eine Reihe von Geräten und Dingen miteinander verbunden, um verschiedene Dienste bereitzustellen, und es wurden Anstrengungen zur Entwicklung verbesserter 6G-Kommunikationssysteme unternommen. Aus diesem Grund werden 6G-Kommunikationssysteme auch als Beyond-5G-Systeme bezeichnet. Es wird erwartet, dass dieses 6G-Kommunikationssystem 50-mal schneller sein wird als das 5G-Kommunikationssystem, da es eine Spitzendatenrate von Tera (1.000 Giga)-bps und eine Funklatenz von weniger als 100 mu sec haben wird, und es wird erwartet, dass es bis 2030 kommerziell verfügbar sein wird.Mobile devices are expected to evolve in various form factors such as: B. augmented reality glasses, virtual reality headsets and hologram devices. In the 6G era (6th generation), a number of devices and things are connected to provide various services, and efforts have been made to develop improved 6G communication systems. For this reason, 6G communication systems are also referred to as Beyond 5G systems. This 6G communication system is expected to be 50 times faster than the 5G communication system as it will have a peak data rate of Tera (1,000 Giga)-bps and a radio latency of less than 100 mu sec, and it is expected that it will be commercially available by 2030.

Um eine hohe Datenrate und eine extrem niedrige Latenzzeit zu erreichen, werden die 6G-Kommunikationssysteme im Terahertz-Band (z. B. 95 GHz bis 3 THz) implementiert. Aufgrund der größeren Pfadverluste und der atmosphärischen Absorption in den Terahertz-Bändern im Vergleich zu den mit 5G eingeführten mm-Wellenbändern wird erwartet, dass Technologien zur Sicherung der Signalübertragungsdistanz (d. h. der Abdeckung) an Bedeutung gewinnen werden. Als wichtige Technologien zur Sicherung der Abdeckung müssen Hochfrequenz (HF)-Elemente, Antennen, neuartige Wellenformen mit einer besseren Abdeckung als Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), Beamforming und Massive Multiple Input Multiple Output (MIMO), Full Dimensional MIMO (FD-MIMO), Gruppenantennen und Mehrantennen-Übertragungstechnologien wie Großantennen entwickelt werden. Darüber hinaus wurden neue Technologien zur Verbesserung der Abdeckung von Signalen im Terahertz-Band diskutiert, z. B. Linsen und Antennen auf der Grundlage von Metamaterialien, Orbitaldrehimpuls (OAM) und rekonfigurierbare intelligente Oberflächen (RIS).In order to achieve a high data rate and extremely low latency, the 6G communication systems are implemented in the terahertz band (e.g. 95 GHz to 3 THz). Due to the larger path losses and atmospheric absorption in the terahertz bands compared to the mm-wave bands introduced with 5G, technologies to secure signal transmission distance (i.e. coverage) are expected to gain importance. As important technologies to ensure coverage, Radio Frequency (RF) elements, antennas, novel waveforms with better coverage than Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), Beamforming and Massive Multiple Input Multiple Output (MIMO), Full Dimensional MIMO (FD-MIMO ), array antennas and multi-antenna transmission technologies such as large antennas are developed. In addition, new technologies to improve the coverage of signals in the terahertz band were discussed, e.g. B. Metamaterial-based lenses and antennas, orbital angular momentum (OAM), and reconfigurable intelligent surfaces (RIS).

Um die spektrale Effizienz und die Gesamtleistung des Netzes zu verbessern, wurden die folgenden Technologien für 6G-Kommunikationssysteme entwickelt: eine Vollduplex-Technologie, die es ermöglicht, dass eine Uplink-Übertragung und eine Downlink-Übertragung gleichzeitig dieselbe Frequenzressource nutzen; eine Netzwerktechnologie zur integrierten Nutzung von Satelliten, hoch gelegenen Plattformstationen (HAPS) und dergleichen; eine verbesserte Netzwerkstruktur zur Unterstützung von mobilen Basisstationen und dergleichen und zur Ermöglichung der Optimierung und Automatisierung des Netzwerkbetriebs und dergleichen; eine dynamische Technologie zur gemeinsamen Nutzung des Spektrums durch Kollisionsvermeidung auf der Grundlage einer Vorhersage der Spektrumsnutzung; eine Verwendung von künstlicher Intelligenz (KI) in der drahtlosen Kommunikation zur Verbesserung des gesamten Netzwerkbetriebs durch die Verwendung von KI ab einer Entwurfsphase für die Entwicklung von 6G und die Internalisierung von End-to-End-KI-Unterstützungsfunktionen; und eine verteilte Rechentechnologie der nächsten Generation zur Überwindung der Grenze der UE-Rechenfähigkeit durch erreichbare Super-Hochleistungs-Kommunikations- und Rechenressourcen (wie Mobile Edge Computing (MEC), Clouds und dergleichen) über das Netzwerk.In order to improve spectral efficiency and overall network performance, the following technologies have been developed for 6G communication systems: a full-duplex technology that allows an uplink transmission and a downlink transmission to use the same frequency resource at the same time; a network technology for the integrated use of satellites, high altitude platform stations (HAPS) and the like; an improved network structure to support mobile base stations and the like and to enable optimization and automation of network operations and the like; dynamic spectrum sharing technology through collision avoidance based on spectrum usage prediction; a use of artificial intelligence (AI) in wireless communications to improve overall network operations through the use of AI from a design phase for the development of 6G and the internalization of end-to-end AI support functions; and a next-generation distributed computing technology to overcome the limit of UE computing capability by achievable super-high-performance communication and computing resources (such as Mobile Edge Computing (MEC), clouds and the like) over the network.

Um Daten über einen drahtlosen Kanal zu übertragen, sind verschiedene Techniken wie Sende-/Empfangsstrahlformung, Leistungszuweisung und Kanalcodierung erforderlich. Derzeit basieren diese drahtlosen Übertragungstechniken auf mathematisch abgeleiteten optimalen oder besten Verfahren. Bei der drahtlosen Punkt-zu-Punkt-Übertragung beispielsweise schätzen ein Sender und ein Empfänger einen Kanal mithilfe eines Piloten oder Ähnlichem und senden eine Strahlformungsmatrix und eine Empfangsstrahlformungsmatrix.In order to transmit data over a wireless channel, various techniques such as transmit/receive beamforming, power allocation, and channel coding are required. Currently, these wireless transmission techniques are based on mathematically derived optimum or best practices. For example, in point-to-point wireless transmission, a transmitter and a receiver estimate a channel using a pilot or the like and transmit a beamforming matrix and a receive beamforming matrix.

Andererseits ist die optimale Methode für die drahtlose Mehrpunkt-zu-Mehrpunkt-Übertragung noch nicht bekannt. Es wurde j edoch eine Methode zur Erzielung einer hohen Leistung durch einen sich wiederholenden Algorithmus bei der drahtlosen Mehrpunkt-zu-Mehrpunkt-Übertragung vorgeschlagen, aber sie ist relativ kompliziert und erfordert eine große Anzahl von Wiederholungen, so dass es nicht einfach ist, die tatsächliche Umsetzung zu erreichen.On the other hand, the optimal method for multipoint-to-multipoint wireless transmission is not yet known. However, a method of achieving high performance by an iterative algorithm in multipoint-to-multipoint wireless transmission has been proposed, but it is relatively complicated and requires a large number of iterations, so it is not easy to realize the actual one to achieve implementation.

Ein Problem, das durch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu lösen ist, besteht darin, eine drahtlose Übertragungsvorrichtung bereitzustellen, die eine Echtzeitausführung realisiert, indem sie die Implementierungskomplexität reduziert und gleichzeitig die beste Leistung bei der Implementierung einer drahtlosen Übertragungstechnologie beibehält, die aufgrund der Komplexität nicht einfach zu implementieren war.A problem to be solved by an embodiment of the present invention is to provide a wireless transmission device that realizes real-time execution by reducing implementation complexity while maintaining the best performance in the implementation of a wireless transmission technology that cannot be implemented due to complexity was easy to implement.

Die obigen Informationen werden nur als Hintergrundinformationen dargestellt, um das Verständnis der Offenbarung zu unterstützen. Es wurde keine Feststellung getroffen und es wird keine Behauptung darüber aufgestellt, ob irgendetwas davon als Stand der Technik im Hinblick auf die Offenbarung anwendbar sein könnte.The above information is presented only as background information to aid in the understanding of the disclosure. No determination has been made and no assertion is made as to whether any of this could be applicable as prior art with respect to the disclosure.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist auf eine KI-basierte Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Signalen in der drahtlosen Kommunikation gerichtet, die Informationen präzise unter Verwendung einer begrenzten Anzahl von Bits während der Kommunikation sendet oder empfängt.The concept of the present invention is directed to an AI-based device for sending and receiving signals in wireless communication, which sends or receives information precisely using a limited number of bits during communication.

Gemäß einem Aspekt der Offenbarung kann eine Vorrichtung zum Senden oder Empfangen eines Signals in einem mobilen Kommunikationssystem umfassen: ein Modell zum Identifizieren eines neuronalen Netzes zum Senden erster Informationen; ein Modul zum Lernen eines Verbindungsgewichts des neuronalen Netzmodells unter Verwendung der ersten Informationen; einen Sender zum Senden zweiter Informationen zum Aktualisieren eines Gewichts eines zweiten partiellen neuronalen Netzes, das einem Gewicht eines ersten partiellen neuronalen Netzes entspricht, und zum Erzeugen eines ACK-Signals für dasselbe.According to an aspect of the disclosure, an apparatus for transmitting or receiving a signal in a mobile communication system may include: a model for identifying a neural network for transmitting first information; a module for learning a connection weight of the neural network model using the first information; a transmitter for sending second information for updating a weight of a second partial neural network corresponding to a weight of a first partial neural network and for generating an ACK signal for the same.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die zu übertragenden oder zu empfangenden Informationen über ein künstliches neuronales Netz unter Verwendung einer begrenzten Anzahl von Bits genau übermittelt werden, und die Verschlechterung der Leistung eines künstlichen neuronalen Netzes kann gemildert werden, und der mit dem Lernen verbundene Overhead kann verringert werdenAccording to various embodiments, the information to be transmitted or received can be accurately transmitted via an artificial neural network using a limited number of bits, and the degradation of the performance of an artificial neural network can be mitigated and the overhead involved in learning can be reduced

Bevor wir uns der detaillierten Beschreibung zuwenden, kann es von Vorteil sein, Definitionen bestimmter Wörter und Ausdrücke, die in diesem Patentdokument verwendet werden, darzulegen: die Ausdrücke „einschließen“ und „umfassen“ sowie deren Ableitungen bedeuten Einschluss ohne Einschränkung; der Ausdruck „oder“ ist einschließend und bedeutet und/oder; die Ausdrücke „verbunden mit“ und „damit verbunden“ sowie deren Ableitungen können bedeuten, einzuschließen, darin eingeschlossen zu sein, sich damit zu verbinden, zu enthalten, darin enthalten zu sein, sich damit zu verbinden oder damit verbunden zu sin, sich damit zu koppeln oder damit gekoppelt zu sein, damit kommunizierbar zu sein, damit zu kooperieren, sich zu verschachteln, nebeneinander zu stehen, in der Nähe zu sein, an oder mit gebunden zu sein, eine Eigenschaft davon zu haben, oder ähnliches; und der Begriff „Steuergerät“ bezeichnet eine Vorrichtung, ein System oder einen Teil davon, das bzw. der mindestens einen Vorgang steuert, wobei eine solche Vorrichtung in Hardware, Firmware oder Software oder einer Kombination von mindestens zwei dieser Elemente implementiert sein kann. Es ist zu beachten, dass die mit einem bestimmten Steuergerät verbundene Funktionalität zentralisiert oder verteilt sein kann, sei es lokal oder aus der Ferne.Before turning to the detailed description, it may be beneficial to set forth definitions of certain words and phrases used in this patent document: the terms "include" and "comprise" and their derivatives mean inclusion without limitation; the term "or" is inclusive and means and/or; the terms “associated with” and “associated therewith” and derivatives thereof may mean include, be included, associate with, contain, be included, associate with, or be associated with, associate with to couple or be coupled with, communicable with, cooperate with, nest with, juxtapose, be near, bound to or with, have a property of, or the like; and the term "controller" means a device, system or part thereof that controls at least one operation, where such device may be implemented in hardware, firmware or software or a combination of at least two of these elements. It should be noted that the functionality associated with a particular controller can be centralized or distributed, whether locally or remotely.

Darüber hinaus können verschiedene im Folgenden beschriebene Funktionen durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert oder unterstützt werden, die jeweils aus computerlesbarem Programmcode gebildet und in einem computerlesbaren Medium verkörpert sind. Die Begriffe „Anwendung“ und „Programm“ beziehen sich auf ein oder mehrere Computerprogramme, Softwarekomponenten, Befehlssätze, Prozeduren, Funktionen, Objekte, Klassen, Instanzen, zugehörige Daten oder einen Teil davon, die zur Implementierung in einem geeigneten computerlesbaren Programmcode vorliegen. Der Ausdruck „computerlesbarer Programmcode“ umfasst jede Art von Computercode, einschließlich Quellcode, Objektcode und ausführbaren Code. Der Begriff „computerlesbares Medium“ umfasst jede Art von Medium, auf das ein Computer zugreifen kann, wie Festwertspeicher (ROM), Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), ein Festplattenlaufwerk, eine Compact Disc (CD), eine digitale Videodisc (DVD) oder jede andere Art von Speicher. Ein „nicht-transitorisches“ computerlesbares Medium schließt verdrahtete, drahtlose, optische oder andere Kommunikationsverbindungen aus, die transitorische elektrische oder andere Signale transportieren. Ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium umfasst Medien, auf denen Daten dauerhaft gespeichert werden können, und Medien, auf denen Daten gespeichert und später überschrieben werden können, wie z. B. eine wiederbeschreibbare optische Disk oder ein löschbares Speichergerät.In addition, various functions described below may be implemented or supported by one or more computer programs, each formed from computer readable program code and embodied in a computer readable medium. The terms "application" and "program" refer to one or more computer programs, software components, sets of instructions, procedures, functions, objects, classes, instances, associated data, or any portion thereof, available for implementation in suitable computer-readable program code. The term "computer-readable program code" includes any type of computer code, including source code, object code and executable code. The term "computer-readable medium" includes any type of medium accessible by a computer, such as read-only memory (ROM), random-access memory (RAM), a hard disk drive, compact disc (CD), digital video disc (DVD), or any other type of storage. A "non-transitory" computer-readable medium excludes wired, wireless, optical, or other communications links that carry transitory electrical or other signals. A non-transitory computer-readable medium includes media on which data can be permanently stored and media on which data can be stored and later overwritten, such as B. a rewritable optical disc or an erasable storage device.

In der gesamten Patentschrift werden Definitionen für bestimmte Wörter und Ausdrücke angegeben; Fachleute sollten verstehen, dass diese Definitionen in vielen, wenn nicht sogar in den meisten Fällen sowohl für frühere als auch für künftige Verwendungen der definierten Wörter und Ausdrücke gelten.Definitions of certain words and phrases are provided throughout the specification; Those skilled in the art should understand that in many, if not most, cases, these definitions apply to both past and future usages of the defined words and phrases.

Figurenlistecharacter list

Die beigefügten Figuren dienen dem weiteren Verständnis der vorliegenden Offenbarung und sind Bestandteil der vorliegenden Beschreibung. Die Figuren zeigen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Grundsätze der vorliegenden Offenbarung.

1 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm eines KI-basierten Geräts zum Empfangen von Signalen in der drahtlosen Kommunikation.

The accompanying figures serve to further understand the present disclosure and are part of the present description. The figures illustrate exemplary embodiments of the present disclosure and, together with the description, serve to explain the principles of the present disclosure.

1 12 shows an example block diagram of an AI-based device for receiving signals in wireless communications.

Es sollte beachtet werden, dass die Figuren nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind, und die Elemente mit ähnlicher Struktur und Funktion sind im Allgemeinen durch Referenznummern zu Veranschaulichungszwecken in den Figuren dargestellt. Es sollte beachtet werden, dass die Figuren nicht jeden Aspekt der beschriebenen Ausführungsformen illustrieren und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.It should be noted that the figures are not drawn to scale, and elements of similar structure and function are generally represented by reference numerals in the figures for purposes of illustration. It should be noted that the figures do not illustrate every aspect of the described embodiments and do not limit the scope of the present disclosure.

Weitere Objekte, Vorteile und neuartige Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Figuren betrachtet werden.Other objects, advantages and novel features of the invention will be apparent from the following detailed description of the present embodiment when considered in connection with the accompanying figures.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Einem Fachmann wird es einleuchten, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch ohne einige dieser spezifischen Details ausgeführt werden können.In the following description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the embodiments of the present invention. It will be apparent to one skilled in the art that embodiments of the present invention may be practiced without some of these specific details.

Wenn es in der Beschreibung heißt, dass eine Komponente oder ein Merkmal enthalten sein „kann“ oder „könnte“, ist es nicht erforderlich, dass diese spezielle Komponente oder dieses Merkmal enthalten ist oder das Merkmal aufweist.When the specification states that a component or feature "may" or "might" be included, that particular component or feature is not required to be included or have the feature.

Beispielhafte Ausführungsformen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, in denen beispielhafte Ausführungsformen dargestellt sind, ausführlicher beschrieben. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden und sollte nicht als auf die hier dargestellten Ausführungsformen beschränkt ausgelegt werden. Diese Ausführungsformen sind vorgesehen, damit diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und den Umfang der Erfindung denjenigen, die über die üblichen Kenntnisse auf dem Gebiet der Technik verfügen, vollständig vermittelt. Darüber hinaus sollen alle hierin enthaltenen Aussagen, die sich auf Ausführungsformen der Erfindung sowie auf spezifische Beispiele davon beziehen, sowohl strukturelle als auch funktionelle Äquivalente davon umfassen. Darüber hinaus sollen solche Äquivalente sowohl derzeit bekannte Äquivalente als auch in der Zukunft entwickelte Äquivalente umfassen (d. h. alle entwickelten Elemente, die unabhängig von ihrer Struktur die gleiche Funktion erfüllen).Exemplary embodiments are described in more detail below with reference to the accompanying figures, in which exemplary embodiments are illustrated. This invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. These embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those of ordinary skill in the art. Furthermore, all statements contained herein that refer to embodiments of the invention, as well as specific examples thereof, are intended to include both structural and functional equivalents thereof. In addition, such equivalents are intended to include both currently known equivalents and equivalents developed in the future (i.e., any elements developed that perform the same function, regardless of structure).

So wird beispielsweise der Fachmann erkennen, dass die Diagramme, Schemata, Illustrationen und dergleichen konzeptionelle Ansichten oder Prozesse darstellen, die Systeme und Verfahren zur Umsetzung dieser Erfindung illustrieren. Die Funktionen der verschiedenen in den Figuren gezeigten Elemente können sowohl durch den Einsatz von spezieller Hardware als auch von Hardware, die in der Lage ist, zugehörige Software auszuführen, bereitgestellt werden. In ähnlicher Weise sind alle in den Figuren gezeigten Schalter nur konzeptionell.For example, those skilled in the art will recognize that the diagrams, schematics, illustrations, and the like represent conceptual views or processes that illustrate systems and methods for implementing this invention. The functions of the various elements shown in the figures may be provided through the use of either dedicated hardware or hardware capable of executing associated software. Similarly, all switches shown in the figures are conceptual only.

Ihre Funktion kann durch den Betrieb von Programmlogik, durch dedizierte Logik, durch das Zusammenwirken von Programmsteuerung und dedizierter Logik oder sogar manuell ausgeführt werden, wobei die jeweilige Technik von der diese Erfindung implementierenden Einheit ausgewählt werden kann. Diejenigen, die sich auf dem Gebiet der Technik auskennen, verstehen ferner, dass die hierin beschriebenen beispielhaften Hardware-, Software-, Prozess-, Verfahrens- und/oder Betriebssysteme nur der Veranschaulichung dienen und daher nicht auf eine bestimmte Technik beschränkt sein sollen.Their function may be performed through the operation of program logic, through dedicated logic, through the interaction of program control and dedicated logic, or even manually, the particular technique being a choice of the entity implementing this invention. Those skilled in the art will further understand that the example hardware, software, process, method, and/or operating system described herein is for illustration only and, as such, is not intended to be limited to any particular technology.

Es folgt eine detaillierte Beschreibung der in den beigefügten Figuren dargestellten Ausführungsformen der Offenbarung. Die Ausführungsformen sind so detailliert, dass die Offenbarung klar vermittelt wird. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, mit der gebotenen Ausführlichkeit die vorhersehbaren Variationen von Ausführungsformen einzuschränken; im Gegenteil, es ist beabsichtigt, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abzudecken, die in den Geist und den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung fallen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert sind.A detailed description of the embodiments of the disclosure illustrated in the attached figures follows. The embodiments are detailed in order to clearly convey the disclosure. However, it is not intended to limit the foreseeable variations of embodiments in the detail provided; on the contrary, it is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present disclosure as defined by the appended claims.

Jeder der beigefügten Ansprüche definiert eine separate Erfindung, die für Verletzungszwecke als Äquivalent zu den verschiedenen in den Ansprüchen angegebenen Elementen oder Einschränkungen anerkannt wird. Je nach Kontext können sich alle nachstehenden Verweise auf die „Erfindung“ in einigen Fällen nur auf bestimmte spezifische Ausführungsformen beziehen. In anderen Fällen wird anerkannt, dass sich Verweise auf die „Erfindung“ auf Gegenstände beziehen, die in einem oder mehreren, aber nicht notwendigerweise in allen Ansprüchen genannt werden.Each of the appended claims defines a separate invention that is recognized for infringement purposes as equivalent to the various elements or limitations specified in the claims. Depending on the context, all references below to the “invention” may, in some instances, refer only to certain specific embodiments. In other instances, it is recognized that references to "invention" refer to subject matter recited in one or more, but not necessarily all, claims.

Verschiedene Begriffe, die hier verwendet werden, sind nachstehend aufgeführt. Soweit ein in einem Anspruch verwendeter Begriff nachstehend nicht definiert ist, sollte ihm die weiteste Definition gegeben werden, die Personen auf dem einschlägigen Gebiet diesem Begriff gegeben haben, wie sie in gedruckten Veröffentlichungen und erteilten Patenten zum Zeitpunkt der Anmeldung wiedergegeben ist.Various terms used herein are listed below. As far as an in If a term used in a claim is not defined below, it should be given the broadest definition given to that term by persons in the art as reproduced in printed publications and issued patents at the time of filing.

Ein drahtloses Kommunikationssystem hat sich zu einem drahtlosen Breitband-Kommunikationssystem entwickelt, das Hochgeschwindigkeits- und qualitativ hochwertige Paketdatendienste bereitstellt, wie die Kommunikationsstandards, z. B. High-Speed Packet Access (HSPA) von 3GPP, Long Term Evolution (LTE) oder Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA), LTE-Advanced (LTE-A), LTE-Pro, High-Rate Packet Data (HRPD) von 3GPP2, Ultra-Mobile Broadband (UMB) und 802. 16e von IEEE oder dergleichen, über den ursprünglich angebotenen sprachbasierten Dienst hinaus.A wireless communication system has evolved into a broadband wireless communication system that provides high-speed and high-quality packet data services as the communication standards, e.g. B. High-Speed Packet Access (HSPA) from 3GPP, Long Term Evolution (LTE) or Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA), LTE-Advanced (LTE-A), LTE-Pro, High-Rate Packet Data ( HRPD) of 3GPP2, Ultra-Mobile Broadband (UMB) and 802.16e of IEEE or similar, beyond the voice-based service originally offered.

Ein LTE-System, das ein repräsentatives Beispiel für ein drahtloses Breitband-Kommunikationssystem ist, verwendet ein OFDM-Schema (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) für eine Abwärtsstrecke (downlink - DL) und ein SC-FDMA-Schema (Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access) für eine Aufwärtsstrecke (uplink - UL). Eine Aufwärtsstrecke ist eine drahtlose Verbindung, über die ein Endgerät (ein Benutzergerät (UE) oder eine Mobilstation (MS)) Daten oder ein Steuersignal an eine Basisstation (einen e Node B oder eine Basisstation (BS)) überträgt. Eine Abwärtsstrecke bezieht sich auf eine drahtlose Verbindung, über die eine BS Daten oder ein Steuersignal an ein UE überträgt. Das oben beschriebene Mehrfachzugriffsschema kann Zeit-Frequenz-Ressourcen, über die Daten oder Steuerinformationen für jeden Benutzer übertragen werden, so zuweisen oder verwalten, dass sie sich nicht überschneiden, d.h. dass sie orthogonal zueinander sind, wodurch Daten oder Steuerinformationen jedes Benutzers unterschieden werden.An LTE system, which is a representative example of a wireless broadband communication system, uses an OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) scheme for a downlink (DL) and a SC-FDMA (Single-Carrier Frequency- Division Multiple Access) for an uplink (uplink - UL). An uplink is a wireless link over which a terminal (a user equipment (UE) or a mobile station (MS)) transmits data or a control signal to a base station (an e Node B or a base station (BS)). A downlink refers to a wireless link over which a BS transmits data or a control signal to a UE. The multiple access scheme described above can allocate or manage time-frequency resources over which data or control information is transmitted for each user in such a way that they do not overlap, i.e. are orthogonal to each other, thereby distinguishing each user's data or control information.

Ein Kommunikationssystem, das über LTE hinausgeht, d.h. ein 5G-Kommunikationssystem, muss verschiedene Anforderungen eines Nutzers, eines Dienstanbieters usw. unterstützen, und daher muss ein Dienst unterstützt werden, der gleichzeitig verschiedene Anforderungen erfüllt. Zu den Diensten, die für das 5G-Kommunikationssystem in Betracht gezogen werden, können Enhanced Mobile Broadband (eMBB), Massive Machine Type Communication (mMTC), Ultra Reliable Low-Latency Communication (URLLC) usw. gehören. eMBB zielt darauf ab, eine Datenübertragungsrate bereitzustellen, die die Datenübertragungsrate übertrifft, die von Legacy-LTE, LTE-A oder LTE-pro unterstützt wird. Beispielsweise muss eMBB im 5G-Kommunikationssystem aus der Sicht einer einzelnen BS eine maximale Spitzendatenrate von 20 Gbit/s im Downlink und eine maximale Spitzendatenrate von 10 Gbit/s im Uplink bieten.A communication system that goes beyond LTE, i.e., a 5G communication system, needs to support various requirements of a user, a service provider, etc., and therefore a service that simultaneously meets various requirements must be supported. Services under consideration for the 5G communication system may include Enhanced Mobile Broadband (eMBB), Massive Machine Type Communication (mMTC), Ultra Reliable Low-Latency Communication (URLLC), etc. eMBB aims to provide a data transfer rate that exceeds the data transfer rate supported by legacy LTE, LTE-A or LTE-pro. For example, in the 5G communication system, eMBB must provide a maximum peak data rate of 20 Gbps in the downlink and a maximum peak data rate of 10 Gbps in the uplink from the perspective of a single BS.

Außerdem muss das 5G-Kommunikationssystem eine verbesserte vom Benutzer wahrgenommene UE-Datenrate zusammen mit einer Spitzendatenrate bereitstellen. Um die Anforderungen zu erfüllen, besteht der Wunsch, verschiedene Übertragungs- oder Empfangstechnologien zu verbessern, einschließlich einer fortschrittlichen MIMO-Übertragungstechnologie (Multi-Input-Multi-Output). Außerdem überträgt LTE ein Signal mit einer maximalen Übertragungsbandbreite von 20 MHz im 2-GHz-Band, das derzeit von LTE genutzt wird. Das 5G-Kommunikationssystem verwendet jedoch eine größere Frequenzbandbreite als 20 MHz in einem Frequenzband von 3 bis 6 GHz oder in einem Frequenzband größer oder gleich 6 GHz, so dass die vom 5G-Kommunikationssystem geforderte Datenübertragungsrate erfüllt werden kann.In addition, the 5G communication system must provide an improved user-perceived UE data rate along with a peak data rate. In order to meet the requirements, there is a desire to improve various transmission or reception technologies, including an advanced MIMO (Multi-Input-Multi-Output) transmission technology. In addition, LTE transmits a signal with a maximum transmission bandwidth of 20 MHz in the 2 GHz band currently used by LTE. However, the 5G communication system uses a frequency bandwidth greater than 20MHz in a frequency band of 3 to 6 GHz or in a frequency band greater than or equal to 6 GHz, so that the data transmission rate required by the 5G communication system can be met.

Die drei Dienste in 5G, d. h. eMBB, URLLC und mMTC, können gemultiplext und in einem einzigen System übertragen werden. In diesem Fall können, um die unterschiedlichen Anforderungen der Dienste zu erfüllen, Sende- oder Empfangsschemata und Sende- oder Empfangsparameter verwendet werden, die sich zwischen den Diensten unterscheiden.The three services in 5G, i. H. eMBB, URLLC and mMTC can be multiplexed and transmitted in a single system. In this case, in order to meet the different requirements of the services, transmission or reception schemes and transmission or reception parameters that differ between the services can be used.

In einem Aspekt der Erfindung veranschaulicht 1 eine KI-basierte Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Signalen in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk (100). Die Vorrichtung umfasst ein Modell (102) zur Identifizierung eines neuronalen Netzes zur Übertragung einer ersten Information, ein Lernmodul (104) zum Lernen des Verbindungsgewichts des neuronalen Netzes unter Verwendung der Information. Dies geschieht durch die Übermittlung einer zweiten Information zur Aktualisierung des Gewichts des neuronalen Netzes (106). Ein Sender wird verwendet, um das mit der zweiten Information verbundene Signal zu bestätigen (ACK).Illustrated in one aspect of the invention 1 an AI-based device for sending and receiving signals in a wireless communication network (100). The apparatus comprises a model (102) for identifying a neural network for transmitting first information, a learning module (104) for learning the connection weight of the neural network using the information. This is done by sending second information to update the weight of the neural network (106). A transmitter is used to acknowledge (ACK) the signal associated with the second information.

Gemäß der ersten Ausführungsform lernt ein Benutzergerät ein Verbindungsgewicht eines Autoencoders durch Schattentraining und überträgt Informationen, die mit dem gelernten Gewicht verbunden sind, an eine BS, so dass das Gewicht des Autoencoders aktualisiert wird (102).According to the first embodiment, a user equipment learns a connection weight of an autoencoder through shadow training and transmits information associated with the learned weight to a BS so that the weight of the autoencoder is updated (102).

Gemäß der zweiten Ausführungsform lernt eine Basisstation ein Verbindungsgewicht eines Autoencoders über Schattentraining und überträgt Informationen, die mit dem gelernten Gewicht verbunden sind, an ein Benutzergerät, um das Gewicht des Autoencoders zu aktualisieren (104).According to the second embodiment, a base station learns a connection weight of an autoencoder via shadow training and transmits information associated with the learned weight to a user device to update the autoencoder's weight (104).

Gemäß der dritten Ausführungsform kann die Kanalrückkopplung durch Umschalten eines Modus zwischen einem Modus, in dem ein Benutzergerät ein Schattentraining unter Verwendung eines Schemas durchführt, das direkt eine Kanalmatrix zurückführt, einem Autoencoder-basierten Kanalrückkopplungsmodus und einem Modus, in dem eine Basisstation ein Schattentraining unter Verwendung eines Schemas durchführt, das direkt eine Kanalmatrix zurückführt, durchgeführt werden (106).According to the third embodiment, the channel feedback can be achieved by switching a mode between a mode in which a user equipment performs shadow training using a scheme that directly feeds back a channel matrix, an autoencoder-based channel feedback mode, and a mode in which a base station shadows training using of a scheme that directly returns a channel matrix can be performed (106).

Ein Benutzergerät und eine Basisstation können sich einen Satz von Autoencodern teilen, der eine begrenzte Anzahl von Elementen enthält, die im Voraus definiert/trainiert werden. A user equipment and a base station can share a set of autoencoders containing a limited number of elements that are defined/trained in advance.

Der Satz kann ein Satz sein, der einen oder mehrere Autoencoder als Elemente enthält, und jeder Autoencoder hat eine Struktur, die der Anzahl von Schichten und der Anzahl von Knoten für jede Schicht entspricht, die auf der Basis der physikalischen Situation zwischen einem Benutzergerät und einer Basisstation bestimmt werden. Hier kann die physikalische Situation eine Betriebsfrequenz, eine Bandbreite des Benutzergeräts, eine Antennenkonfiguration eines Benutzergeräts/einer Basisstation oder ähnliches umfassen. Die anfänglichen Verbindungsgewichte des jeweiligen Autoencoders im Satz können im Voraus unter der Annahme einer vorbestimmten Situation gelernt werden.The set may be a set containing one or more autoencoders as elements, and each autoencoder has a structure corresponding to the number of layers and the number of nodes for each layer, based on the physical situation between a user device and a Base station to be determined. Here, the physical situation may include an operating frequency, a bandwidth of the user equipment, an antenna configuration of a user equipment/base station, or the like. The initial connection weights of each autoencoder in the set can be learned in advance assuming a predetermined situation.

Ein von der Benutzerausrüstung übertragener Gewichtsbericht kann eine Aufforderung an die Basisstation enthalten, einen Rx zu aktualisieren. Die Basisstation, die den Gewichtsbericht empfängt, kann ein ACK-Signal senden, das den Empfang des Gewichtsberichts an das Benutzergerät im Betrieb bestätigt, und kann das Gewicht des zurückgehaltenen Rx auf ein neues empfangenes Gewicht im Betrieb aktualisieren. Nach dem Empfang des ACK-Signals kann das Benutzergerät das Gewicht des zurückgehaltenen Tx auf ein neu erlerntes Gewicht im Betrieb aktualisieren.A weight report transmitted from user equipment may include a request for the base station to update an Rx. The base station receiving the weight report may send an ACK signal acknowledging receipt of the weight report to the in-service user equipment and may update the weight of the retained Rx to a new in-service weight received. After receiving the ACK signal, the UE can update the weight of the retained Tx to a newly learned weight on the fly.

Das ACK-Signal wird von der empfangenden Station (Ziel) an die sendende Station (Quelle) zurückgesendet, nachdem ein erkennbarer Datenblock einer bestimmten Größe empfangen wurde. Um erkennbar zu sein, muss der Datenblock mit dem verwendeten Protokoll übereinstimmen. Wenn die Quelle das ACK-Signal vom Ziel empfängt, sendet sie den nächsten Datenblock. Erhält die Quelle das ACK-Signal nicht, wiederholt sie je nach Protokoll entweder den Datenblock oder bricht die Übertragung ab.The ACK signal is sent back from the receiving station (destination) to the sending station (source) after receiving a recognizable block of data of a certain size. To be recognizable, the data block must match the protocol used. When the source receives the ACK signal from the target, it sends the next block of data. If the source does not receive the ACK signal, it either repeats the data block or aborts the transmission, depending on the protocol.

Während das Vorstehende verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschreibt, können andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung entwickelt werden, ohne dass der grundlegende Anwendungsbereich der Erfindung verlassen wird. Der Umfang der Erfindung wird durch die folgenden Ansprüche bestimmt. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen, Versionen oder Beispiele beschränkt, die enthalten sind, um eine Person mit gewöhnlichem Fachwissen auf dem Gebiet der Technik zu ermöglichen, die Erfindung zu machen und zu verwenden, wenn sie mit Informationen und Wissen kombiniert werden, die der Person mit gewöhnlichem Fachwissen auf dem Gebiet der Technik zur Verfügung stehen.While the foregoing describes various embodiments of the invention, other and further embodiments of the invention may be devised without departing from the basic scope of the invention. The scope of the invention is determined by the following claims. The invention is not limited to the described embodiments, versions or examples, which are included to enable a person of ordinary skill in the art to make and use the invention when combined with information and knowledge that available to the person of ordinary skill in the art.

Somit wird der Umfang der vorliegenden Offenbarung durch die beigefügten Ansprüche definiert und umfasst sowohl Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen hierin beschriebenen Merkmale als auch Variationen und Modifikationen davon, die dem Fachmann beim Lesen der vorstehenden Beschreibung einfallen würden.Thus, the scope of the present disclosure is defined by the appended claims and includes combinations and sub-combinations of the various features described herein, as well as variations and modifications thereof that would occur to those skilled in the art upon reading the foregoing description.

BezugszeichenlisteReference List

100100: Gerätdevice
102102: Modulmodule
104104: Lernmittellearning aids
106106: SenderChannel

Claims

AI-based system for sending and receiving signals in a 6G wireless communication network (100), the device comprising: a module for identifying (102) a neural network for transmitting first information; learning means for learning (104) the connection weight of the neural network using the information; a transmitter for transmitting second information (106) for updating the weight of the neural network, the transmitter transmitting an acknowledgment signal (ACK) associated with the information.

AI-based system (100) for sending and receiving signals in a wireless communication claim 1 , wherein the weight of the first partial neural network is updated upon receipt of the ACK signal.

AI-based system (100) for sending and receiving signals in a wireless communication claim 1 , wherein the neural network model comprises a first partial neural network corresponding to the user equipment and the second partial neural network corresponding to the base station.

AI-based system (100) for sending and receiving signals in a wireless communication claim 1 , wherein the neural network model comprises at least one hidden layer having a number of nodes less than a number of nodes of an input layer and a number of nodes of an output layer.

AI-based system (100) for sending and receiving signals in a wireless communication claim 1 wherein the neural network model is identified based on at least one of an operating frequency, a UE bandwidth, and antenna configurations of the user equipment and the base station.