WO2021002486A1 - 음성인식 방법 및 그 장치 - Google Patents

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WO2021002486A1
WO2021002486A1 PCT/KR2019/007959 KR2019007959W WO2021002486A1 WO 2021002486 A1 WO2021002486 A1 WO 2021002486A1 KR 2019007959 W KR2019007959 W KR 2019007959W WO 2021002486 A1 WO2021002486 A1 WO 2021002486A1
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eigenvalue
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speech
starting word
voice
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PCT/KR2019/007959
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신원호
맹지찬
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엘지전자 주식회사
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    • G10L2015/088—Word spotting

Definitions

  • the present invention relates to a speech recognition method and apparatus thereof, and more particularly, to a speech recognition method and apparatus for distinguishing whether a speaker is speaking or a machine is speaking.
  • Speech recognition refers to a process in which a computer interprets speech language spoken by a person and converts the contents into text data. Also known as STT. It is attracting attention as a method of entering characters instead of a keyboard. It is applied when it is necessary to control equipment and search information by voice, such as robots and telematics.
  • Such voice recognition technology is widely used because it is close to the actual consumer everyday .
  • Adobe Digital Insight a survey of more than 55 billion customers visited data from 250 US retailers and 1,000 consumers revealed that sales of voice recognition assistants in the fourth quarter of last year increased by 103% from the same period last year.
  • Voice recognition technology is expected to gradually expand to various fields in tandem with the full-scale spread of artificial intelligence (AI) technology and Internet of Things (IoT) technology.
  • AI artificial intelligence
  • IoT Internet of Things
  • a television 1001 and an air conditioner 1002 having a voice recognition function are installed in one space 1000. If the machine sound output through the TV's speaker contains a starting word, for example, in a broadcast advertisement on the TV, the machine sound'High LG, turn on the air conditioner' is transmitted, the air conditioner with built-in voice recognition function If it is in the same space with the TV, the air conditioner can operate the air conditioner by performing voice recognition according to the starting word'high LG'.
  • Such incidents are often reported in reality, and there have been reports of cases where orders were placed because of the misunderstanding of TV sound in Amazon.
  • the present invention is to prevent an electronic product equipped with a voice recognition function from operating irrespective of a user's intention.
  • a speech recognition apparatus receiving a starting word in a standby mode, extracting a first eigenvalue representing a voice characteristic of the starting word from the received starting word, and extracting the first eigenvalue Comparing a value with a template DB, wherein the template DB stores identification information including a starting word made of a machine sound and a second eigenvalue indicating a voice characteristic of the machine sound, and as a result of the comparison, the template DB If the second eigenvalue matching the value is not stored, enters a speech recognition mode for speech recognition of the speaker, and the template DB stores the second eigenvalue matching the first eigenvalue, Disclosed is a voice recognition method comprising the step of entering the standby mode.
  • the starting word is received through a microphone and input to a neural network (ANN) model trained to recognize the speech, and the starting word is extracted from the received speech from the output of the neural network model.
  • ANN neural network
  • the method includes the steps of receiving a mechanical sound, when the starting word is recognized in the mechanical sound, extracting the second eigenvalue from the recognized starting word of the mechanical sound, and matching the extracted second eigenvalue with the starting word of the mechanical sound
  • the template DB may be updated by further including storing in the template DB.
  • the mechanical sound may be a voice output through an electronic device, and the electronic device may include at least one of a voice recognition speaker, a television, and a radio.
  • the voice recognition device is connected to an AI device through a 5G wireless communication system providing a 5G (5 TH Generation) service, and the 5G service includes a Massive Machine-type Communication (mMTC) service, and the The voice to the AI device through an MTC Physical Uplink Shared Channel (MPUSCH) and/or an MTC Physical Uplink Control Channel (MPUCCH), which are physical resources provided through the mMTC service.
  • MPUSCH MTC Physical Uplink Shared Channel
  • MPUCCH MTC Physical Uplink Control Channel
  • the method includes a NB-IoT (Narrowband-Internet of Things) system that provides a system bandwidth related to some resource blocks of the 5G wireless communication system and provides the mMTC service, and the NB -Perform an initial access procedure to the 5G wireless communication system through an anchor type carrier related to the IoT system, and a non-anchor type carrier related to the NB-IoT system
  • the voice data received in the voice recognition mode may be transmitted to the AI device through via.
  • a template DB for storing identification information including a starting word made of a machine sound and a second eigenvalue representing the voice characteristic of the machine sound, a microphone for receiving voice, a processor, and the processor And a memory for storing an instruction executable by the processor, wherein the processor receives a starting word through the microphone in a standby mode, extracts a first eigenvalue from the received starting word, and determines the extracted starting word 1
  • the eigenvalue is compared with the template DB, and if the template DB does not store the second eigenvalue corresponding to the first eigenvalue, a speech recognition mode for speech recognition of the speaker is entered, and the template DB If the second eigenvalue corresponding to the first eigenvalue is stored, a speech recognition device that controls to enter the standby mode is disclosed.
  • the standby mode it is determined whether the received activation word is spoken by a speaker or a machine sound by using a stored database so as to know whether the acquired starting word is a machine sound or a speaker, and then voice recognition is performed. Because it is performed, problems caused by errors in speech recognition can be prevented.
  • FIG. 1 illustrates a block diagram of a wireless communication system to which the methods proposed in the present specification can be applied.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a signal transmission/reception method in a wireless communication system.
  • FIG 3 shows an example of a basic operation of a user terminal and a 5G network in a 5G communication system.
  • FIG. 4 is a block diagram of a speech recognition apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a voice recognition method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a template DB.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a process of updating a template DB.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an environment in which an error in speech recognition occurs.
  • AI 5G communication required by the device and / or the AI processor requiring the processed information (5 th generation mobile communication) will be described in paragraphs A through G to paragraph.
  • FIG. 1 illustrates a block diagram of a wireless communication system to which the methods proposed in the present specification can be applied.
  • a device including an AI module is defined as a first communication device (910 in FIG. 1 ), and a processor 911 may perform a detailed AI operation.
  • a 5G network including another device (AI server) that communicates with the AI device may be a second communication device (920 in FIG. 1), and the processor 921 may perform detailed AI operations.
  • the 5G network may be referred to as the first communication device and the AI device may be referred to as the second communication device.
  • the first communication device or the second communication device may be a base station, a network node, a transmission terminal, a receiving terminal, a wireless device, a wireless communication device, a vehicle, a vehicle equipped with an autonomous driving function, and a connected car.
  • drone Unmanned Aerial Vehicle, UAV
  • AI Artificial Intelligence
  • robot Robot
  • AR Augmented Reality
  • VR Virtual Reality
  • MR Magnetic Reality
  • hologram device public safety device
  • MTC device IoT devices
  • medical devices fintech devices (or financial devices), security devices, climate/environment devices, devices related to 5G services, televisions with voice recognition, refrigerators, washing machines, and household appliances such as air conditioners, or In addition, it may be a device related to the field of the 4th industrial revolution.
  • a terminal or user equipment is a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistants (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation system, and a slate PC.
  • PDA personal digital assistants
  • PMP portable multimedia player
  • slate PC slate PC
  • tablet PC ultrabook
  • wearable device e.g., smartwatch, smart glass
  • head mounted display HMD
  • the HMD may be a display device worn on the head.
  • HMD can be used to implement VR, AR or MR.
  • a drone may be a vehicle that is not human and is flying by a radio control signal.
  • the VR device may include a device that implements an object or a background of a virtual world.
  • the AR device may include a device that connects and implements an object or background of a virtual world, such as an object or background of the real world.
  • the MR device may include a device that combines and implements an object or background of a virtual world, such as an object or background of the real world.
  • the hologram device may include a device that implements a 360-degree stereoscopic image by recording and reproducing stereoscopic information by utilizing an interference phenomenon of light generated by the encounter of two laser lights called holography.
  • the public safety device may include an image relay device or an image device wearable on a user's human body.
  • the MTC device and the IoT device may be devices that do not require direct human intervention or manipulation.
  • the MTC device and the IoT device may include a smart meter, a bending machine, a thermometer, a smart light bulb, a door lock, or various sensors.
  • the medical device may be a device used for the purpose of diagnosing, treating, alleviating, treating or preventing a disease.
  • the medical device may be a device used for the purpose of diagnosing, treating, alleviating or correcting an injury or disorder.
  • a medical device may be a device used for the purpose of examining, replacing or modifying a structure or function.
  • the medical device may be a device used for the purpose of controlling pregnancy.
  • the medical device may include a device for treatment, a device for surgery, a device for (extra-corporeal) diagnosis, a device for hearing aid or a procedure.
  • the security device may be a device installed to prevent a risk that may occur and maintain safety.
  • the security device may be a camera, CCTV, recorder, or black box.
  • the fintech device may be a device capable of providing financial services such as mobile payment.
  • an electronic device is used to mean a device including such devices and incorporating artificial intelligence.
  • a first communication device 910 and a second communication device 920 include a processor (processor, 911,921), a memory (memory, 914,924), one or more Tx/Rx RF modules (radio frequency modules, 915,925). , Tx processors 912 and 922, Rx processors 913 and 923, and antennas 916 and 926.
  • the Tx/Rx module is also called a transceiver.
  • Each Tx/Rx module 915 transmits a signal through a respective antenna 926.
  • the processor implements the previously salpin functions, processes and/or methods.
  • the processor 921 may be associated with a memory 924 that stores program code and data.
  • the memory may be referred to as a computer-readable medium.
  • the transmission (TX) processor 912 implements various signal processing functions for the L1 layer (ie, the physical layer).
  • the receive (RX) processor implements the various signal processing functions of L1 (ie, the physical layer).
  • the UL (communication from the second communication device to the first communication device) is handled in the first communication device 910 in a manner similar to that described with respect to the receiver function in the second communication device 920.
  • Each Tx/Rx module 925 receives a signal through a respective antenna 926.
  • Each Tx/Rx module provides an RF carrier and information to the RX processor 923.
  • the processor 921 may be associated with a memory 924 that stores program code and data.
  • the memory may be referred to as a computer-readable medium.
  • the first communication device may be a vehicle
  • the second communication device may be a 5G network.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a signal transmission/reception method in a wireless communication system.
  • the UE when the UE is powered on or newly enters a cell, the UE performs an initial cell search operation such as synchronizing with the BS (S201). To this end, the UE receives a primary synchronization channel (P-SCH) and a secondary synchronization channel (S-SCH) from the BS, synchronizes with the BS, and obtains information such as cell ID. can do.
  • P-SCH primary synchronization channel
  • S-SCH secondary synchronization channel
  • the UE may obtain intra-cell broadcast information by receiving a physical broadcast channel (PBCH) from the BS.
  • PBCH physical broadcast channel
  • the UE may receive a downlink reference signal (DL RS) in the initial cell search step to check the downlink channel state.
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE acquires more detailed system information by receiving a physical downlink control channel (PDCCH) and a physical downlink shared channel (PDSCH) according to the information carried on the PDCCH. It can be done (S202).
  • PDCCH physical downlink control channel
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • the UE may perform a random access procedure (RACH) for the BS (steps S203 to S206).
  • RACH random access procedure
  • the UE transmits a specific sequence as a preamble through a physical random access channel (PRACH) (S203 and S205), and a random access response for the preamble through the PDCCH and the corresponding PDSCH (random access response, RAR) message can be received (S204 and S206).
  • PRACH physical random access channel
  • RAR random access response
  • a contention resolution procedure may be additionally performed.
  • the UE receives PDCCH/PDSCH (S207) and physical uplink shared channel (PUSCH)/physical uplink control channel as a general uplink/downlink signal transmission process.
  • Uplink control channel, PUCCH) transmission (S208) may be performed.
  • the UE receives downlink control information (DCI) through the PDCCH.
  • DCI downlink control information
  • the UE monitors the set of PDCCH candidates from monitoring opportunities set in one or more control element sets (CORESET) on the serving cell according to the corresponding search space configurations.
  • the set of PDCCH candidates to be monitored by the UE is defined in terms of search space sets, and the search space set may be a common search space set or a UE-specific search space set.
  • the CORESET consists of a set of (physical) resource blocks with a time duration of 1 to 3 OFDM symbols.
  • the network can configure the UE to have multiple CORESETs.
  • the UE monitors PDCCH candidates in one or more search space sets. Here, monitoring means attempting to decode PDCCH candidate(s) in the search space.
  • the UE determines that the PDCCH is detected in the corresponding PDCCH candidate, and performs PDSCH reception or PUSCH transmission based on the detected DCI in the PDCCH.
  • the PDCCH can be used to schedule DL transmissions on the PDSCH and UL transmissions on the PUSCH.
  • the DCI on the PDCCH is a downlink assignment (i.e., downlink grant; DL grant) including at least information on modulation and coding format and resource allocation related to a downlink shared channel, or uplink It includes an uplink grant (UL grant) including modulation and coding format and resource allocation information related to the shared channel.
  • downlink grant i.e., downlink grant; DL grant
  • UL grant uplink grant
  • the UE may perform cell search, system information acquisition, beam alignment for initial access, and DL measurement based on the SSB.
  • SSB is used interchangeably with SS/PBCH (Synchronization Signal/Physical Broadcast Channel) block.
  • SS/PBCH Synchronization Signal/Physical Broadcast Channel
  • the SSB consists of PSS, SSS and PBCH.
  • the SSB is composed of 4 consecutive OFDM symbols, and PSS, PBCH, SSS/PBCH or PBCH are transmitted for each OFDM symbol.
  • the PSS and SSS are each composed of 1 OFDM symbol and 127 subcarriers, and the PBCH is composed of 3 OFDM symbols and 576 subcarriers.
  • Cell discovery refers to a process in which the UE acquires time/frequency synchronization of a cell and detects a cell identifier (eg, Physical layer Cell ID, PCI) of the cell.
  • PSS is used to detect a cell ID within a cell ID group
  • SSS is used to detect a cell ID group.
  • PBCH is used for SSB (time) index detection and half-frame detection.
  • 336 cell ID groups There are 336 cell ID groups, and 3 cell IDs exist for each cell ID group. There are a total of 1008 cell IDs. Information on the cell ID group to which the cell ID of the cell belongs is provided/obtained through the SSS of the cell, and information on the cell ID among 336 cells in the cell ID is provided/obtained through the PSS.
  • the SSB is transmitted periodically according to the SSB period.
  • the SSB basic period assumed by the UE during initial cell search is defined as 20 ms. After cell access, the SSB period may be set to one of ⁇ 5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms, 160ms ⁇ by the network (eg, BS).
  • SI is divided into a master information block (MIB) and a plurality of system information blocks (SIB). SI other than MIB may be referred to as RMSI (Remaining Minimum System Information).
  • the MIB includes information/parameters for monitoring a PDCCH scheduling a PDSCH carrying a System Information Block1 (SIB1), and is transmitted by the BS through the PBCH of the SSB.
  • SIB1 includes information related to availability and scheduling (eg, transmission period, SI-window size) of the remaining SIBs (hereinafter, SIBx, x is an integer greater than or equal to 2). SIBx is included in the SI message and is transmitted through the PDSCH. Each SI message is transmitted within a periodic time window (ie, SI-window).
  • RA random access
  • the random access process is used for various purposes.
  • the random access procedure may be used for initial network access, handover, and UE-triggered UL data transmission.
  • the UE may acquire UL synchronization and UL transmission resources through a random access process.
  • the random access process is divided into a contention-based random access process and a contention free random access process.
  • the detailed procedure for the contention-based random access process is as follows.
  • the UE may transmit the random access preamble as Msg1 in the random access procedure in the UL through the PRACH.
  • Random access preamble sequences having two different lengths are supported. Long sequence length 839 is applied for subcarrier spacing of 1.25 and 5 kHz, and short sequence length 139 is applied for subcarrier spacing of 15, 30, 60 and 120 kHz.
  • the BS When the BS receives the random access preamble from the UE, the BS transmits a random access response (RAR) message (Msg2) to the UE.
  • RAR random access response
  • the PDCCH for scheduling the PDSCH carrying the RAR is transmitted after being CRC masked with a random access (RA) radio network temporary identifier (RNTI) (RA-RNTI).
  • RA-RNTI random access radio network temporary identifier
  • a UE that detects a PDCCH masked with RA-RNTI may receive an RAR from a PDSCH scheduled by a DCI carried by the PDCCH.
  • the UE checks whether the preamble transmitted by the UE, that is, random access response information for Msg1, is in the RAR.
  • Whether there is random access information for Msg1 transmitted by the UE may be determined based on whether a random access preamble ID for a preamble transmitted by the UE exists. If there is no response to Msg1, the UE may retransmit the RACH preamble within a predetermined number of times while performing power ramping. The UE calculates the PRACH transmission power for retransmission of the preamble based on the most recent path loss and power ramping counter.
  • the UE may transmit UL transmission as Msg3 in a random access procedure on an uplink shared channel based on random access response information.
  • Msg3 may include an RRC connection request and a UE identifier.
  • the network may send Msg4, which may be treated as a contention resolution message on the DL. By receiving Msg4, the UE can enter the RRC connected state.
  • the BM process may be divided into (1) a DL BM process using SSB or CSI-RS and (2) a UL BM process using a sounding reference signal (SRS).
  • each BM process may include Tx beam sweeping to determine the Tx beam and Rx beam sweeping to determine the Rx beam.
  • CSI channel state information
  • the UE receives a CSI-ResourceConfig IE including CSI-SSB-ResourceSetList for SSB resources used for BM from BS.
  • the RRC parameter csi-SSB-ResourceSetList represents a list of SSB resources used for beam management and reporting in one resource set.
  • the SSB resource set may be set to ⁇ SSBx1, SSBx2, SSBx3, SSBx4, ⁇ .
  • the SSB index may be defined from 0 to 63.
  • the UE receives signals on SSB resources from the BS based on the CSI-SSB-ResourceSetList.
  • the UE reports the best SSBRI and the corresponding RSRP to the BS.
  • the reportQuantity of the CSI-RS reportConfig IE is set to'ssb-Index-RSRP', the UE reports the best SSBRI and corresponding RSRP to the BS.
  • the UE When the UE is configured with CSI-RS resources in the same OFDM symbol(s) as the SSB, and'QCL-TypeD' is applicable, the UE is similarly co-located in terms of'QCL-TypeD' of the CSI-RS and SSB ( quasi co-located, QCL).
  • QCL-TypeD may mean that QCL is performed between antenna ports in terms of a spatial Rx parameter.
  • the Rx beam determination (or refinement) process of the UE using CSI-RS and the Tx beam sweeping process of the BS are sequentially described.
  • the repetition parameter is set to'ON'
  • the repetition parameter is set to'OFF'.
  • the UE receives the NZP CSI-RS resource set IE including the RRC parameter for'repetition' from the BS through RRC signaling.
  • the RRC parameter'repetition' is set to'ON'.
  • the UE repeats signals on the resource(s) in the CSI-RS resource set in which the RRC parameter'repetition' is set to'ON' in different OFDM symbols through the same Tx beam (or DL spatial domain transmission filter) of the BS Receive.
  • the UE determines its own Rx beam.
  • the UE omits CSI reporting. That is, the UE may omit CSI reporting when the shopping price RRC parameter'repetition' is set to'ON'.
  • the UE receives the NZP CSI-RS resource set IE including the RRC parameter for'repetition' from the BS through RRC signaling.
  • the RRC parameter'repetition' is set to'OFF', and is related to the Tx beam sweeping process of the BS.
  • the UE receives signals on resources in the CSI-RS resource set in which the RRC parameter'repetition' is set to'OFF' through different Tx beams (DL spatial domain transmission filters) of the BS.
  • Tx beams DL spatial domain transmission filters
  • the UE selects (or determines) the best beam.
  • the UE reports the ID (eg, CRI) and related quality information (eg, RSRP) for the selected beam to the BS. That is, when the CSI-RS is transmitted for the BM, the UE reports the CRI and the RSRP for it to the BS.
  • ID eg, CRI
  • RSRP related quality information
  • the UE receives RRC signaling (eg, SRS-Config IE) including a usage parameter set as'beam management' (RRC parameter) from the BS.
  • SRS-Config IE is used for SRS transmission configuration.
  • SRS-Config IE includes a list of SRS-Resources and a list of SRS-ResourceSets. Each SRS resource set means a set of SRS-resources.
  • the UE determines Tx beamforming for the SRS resource to be transmitted based on the SRS-SpatialRelation Info included in the SRS-Config IE.
  • SRS-SpatialRelation Info is set for each SRS resource, and indicates whether to apply the same beamforming as the beamforming used in SSB, CSI-RS or SRS for each SRS resource.
  • SRS-SpatialRelationInfo is set in the SRS resource, the same beamforming as that used in SSB, CSI-RS or SRS is applied and transmitted. However, if SRS-SpatialRelationInfo is not set in the SRS resource, the UE randomly determines Tx beamforming and transmits the SRS through the determined Tx beamforming.
  • BFR beam failure recovery
  • Radio Link Failure may frequently occur due to rotation, movement, or beamforming blockage of the UE. Therefore, BFR is supported in NR to prevent frequent RLF from occurring. BFR is similar to the radio link failure recovery process, and may be supported when the UE knows the new candidate beam(s).
  • the BS sets beam failure detection reference signals to the UE, and the UE sets the number of beam failure indications from the physical layer of the UE within a period set by RRC signaling of the BS. When a threshold set by RRC signaling is reached (reach), a beam failure is declared.
  • the UE triggers beam failure recovery by initiating a random access process on the PCell; Beam failure recovery is performed by selecting a suitable beam (if the BS has provided dedicated random access resources for certain beams, they are prioritized by the UE). Upon completion of the random access procedure, it is considered that beam failure recovery is complete.
  • URLLC transmission as defined by NR is (1) relatively low traffic size, (2) relatively low arrival rate, (3) extremely low latency requirement (e.g. 0.5, 1ms), (4) It may mean a relatively short transmission duration (eg, 2 OFDM symbols), and (5) transmission of an urgent service/message.
  • transmission for a specific type of traffic e.g., URLLC
  • eMBB previously scheduled transmission
  • eMBB and URLLC services can be scheduled on non-overlapping time/frequency resources, and URLLC transmission can occur on resources scheduled for ongoing eMBB traffic.
  • the eMBB UE may not be able to know whether the PDSCH transmission of the UE is partially punctured, and the UE may not be able to decode the PDSCH due to corrupted coded bits.
  • the NR provides a preemption indication.
  • the preemption indication may be referred to as an interrupted transmission indication.
  • the UE receives the DownlinkPreemption IE through RRC signaling from the BS.
  • the UE is configured with the INT-RNTI provided by the parameter int-RNTI in the DownlinkPreemption IE for monitoring of the PDCCH carrying DCI format 2_1.
  • the UE is additionally configured with a set of serving cells by an INT-ConfigurationPerServing Cell including a set of serving cell indexes provided by servingCellID and a corresponding set of positions for fields in DCI format 2_1 by positionInDCI, and dci-PayloadSize It is set with the information payload size for DCI format 2_1 by, and is set with the indication granularity of time-frequency resources by timeFrequencySect.
  • the UE receives DCI format 2_1 from the BS based on the DownlinkPreemption IE.
  • the UE When the UE detects the DCI format 2_1 for the serving cell in the set set of serving cells, the UE is the DCI format among the set of PRBs and symbols in the monitoring period last monitoring period to which the DCI format 2_1 belongs. It can be assumed that there is no transmission to the UE in the PRBs and symbols indicated by 2_1. For example, the UE sees that the signal in the time-frequency resource indicated by the preemption is not a DL transmission scheduled to it, and decodes data based on the signals received in the remaining resource regions.
  • Massive Machine Type Communication is one of the 5G scenarios to support hyper-connection services that simultaneously communicate with a large number of UEs.
  • the UE communicates intermittently with a very low transmission rate and mobility. Therefore, mMTC aims at how long the UE can be driven at a low cost.
  • 3GPP deals with MTC and NB (NarrowBand)-IoT.
  • the mMTC technology has features such as repetitive transmission of PDCCH, PUCCH, physical downlink shared channel (PDSCH), PUSCH, etc., frequency hopping, retuning, and guard period.
  • a PUSCH (or PUCCH (especially, long PUCCH) or PRACH) including specific information and a PDSCH (or PDCCH) including a response to specific information are repeatedly transmitted.
  • Repetitive transmission is performed through frequency hopping, and for repetitive transmission, (RF) retuning is performed in a guard period from a first frequency resource to a second frequency resource, and specific information
  • RF repetitive transmission
  • the response to specific information may be transmitted/received through a narrowband (ex. 6 resource block (RB) or 1 RB).
  • FIG 3 shows an example of a basic operation of a user terminal and a 5G network in a 5G communication system.
  • the UE transmits specific information transmission to the 5G network (S1). And, the 5G network performs 5G processing on the specific information (S2). Here, 5G processing may include AI processing. Then, the 5G network transmits a response including the AI processing result to the UE (S3).
  • the UE performs an initial access procedure and random access with the 5G network before step S1 of FIG. random access) procedure.
  • the UE performs an initial access procedure with the 5G network based on the SSB to obtain DL synchronization and system information.
  • a beam management (BM) process and a beam failure recovery process may be added, and a QCL (quasi-co location) relationship in a process in which the UE receives a signal from the 5G network Can be added.
  • QCL quadsi-co location
  • the UE performs a random access procedure with the 5G network for UL synchronization acquisition and/or UL transmission.
  • the 5G network may transmit a UL grant for scheduling transmission of specific information to the UE. Therefore, the UE transmits specific information to the 5G network based on the UL grant.
  • the 5G network transmits a DL grant for scheduling transmission of the 5G processing result for the specific information to the UE. Accordingly, the 5G network may transmit a response including the AI processing result to the UE based on the DL grant.
  • the UE may receive a DownlinkPreemption IE from the 5G network. And, the UE receives a DCI format 2_1 including a pre-emption indication from the 5G network based on the DownlinkPreemption IE. In addition, the UE does not perform (or expect or assume) reception of eMBB data in the resource (PRB and/or OFDM symbol) indicated by the pre-emption indication. Thereafter, the UE may receive a UL grant from the 5G network when it is necessary to transmit specific information.
  • the UE receives a UL grant from the 5G network to transmit specific information to the 5G network.
  • the UL grant includes information on the number of repetitions for transmission of the specific information, and the specific information may be repeatedly transmitted based on the information on the number of repetitions. That is, the UE transmits specific information to the 5G network based on the UL grant.
  • repetitive transmission of specific information may be performed through frequency hopping, transmission of first specific information may be transmitted in a first frequency resource, and transmission of second specific information may be transmitted in a second frequency resource.
  • the specific information may be transmitted through a narrowband of 6RB (Resource Block) or 1RB (Resource Block).
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of an electronic device with a built-in voice recognition function according to an embodiment of the present invention.
  • an electronic device 10 is a home appliance used in a home, and includes a television, a refrigerator, a vacuum cleaner, a clothes dryer, an air conditioner, etc.
  • Devices including autonomous vehicles, connected cars, and robots with built-in recognition functions may be defined.
  • the electronic device 10 may be configured to include a voice recognition module 260 to recognize a user's voice command and control the operation of the electronic device accordingly.
  • the electronic device 10 is configured to include a communication module (not shown), and is configured to enable data communication with the AI device 20 functioning as a server based on the 5G communication described with reference to FIGS. 1 to 3. I can.
  • the AI device 20 may include an electronic device including an AI module capable of performing AI processing or a server including the AI module.
  • the AI device 20 may be included as at least a part of the electronic device 10 and may be provided to perform at least a part of AI processing together.
  • the AI processing of the AI device understands/learns what the user's voice command means based on data input from the electronic device 10 and performs a series of calculation processes for outputting the result.
  • processing of data related to operation control of the electronic device 10 may be included.
  • the electronic device 10 is an autonomous vehicle
  • sensing data required for driving may be processed by AI to perform processing/decision, and control signal generation operations.
  • the autonomous driving vehicle may perform autonomous driving control by AI processing data acquired through interactions with other electronic devices provided in the vehicle.
  • the electronic device 10 may recognize an activation word from a user's voice command, and perform a series of data processing operations for controlling the television operation according to the user's voice command based on this.
  • the AI device 10 may include an AI processor 26.
  • the AI processor 26 is a computing device capable of learning a neural network, and may be implemented as various electronic devices such as a server, a desktop PC, a notebook PC, and a tablet PC.
  • the AI processor 21 may learn a neural network using a program stored in a memory (not shown).
  • the AI processor 21 may learn a neural network for recognizing a user's voice command.
  • the neural network for recognizing a user's voice command may be designed to simulate a human brain structure on a computer, and may include a plurality of network nodes having weights that simulate neurons of the human neural network. .
  • the plurality of network modes can send and receive data according to their respective connection relationships to simulate the synaptic activity of neurons that send and receive signals through synapses.
  • the neural network may include a deep learning model developed from a neural network model.
  • a plurality of network nodes may be located in different layers and exchange data according to a convolutional connection relationship.
  • neural network models include deep neural networks (DNN), convolutional deep neural networks (CNN), Recurrent Boltzmann Machine (RNN), Restricted Boltzmann Machine (RBM), and deep trust. It includes various deep learning techniques such as deep belief networks (DBN) and deep Q-network, and can be applied to fields such as computer vision, speech recognition, natural language processing, and speech/signal processing.
  • the processor performing the above-described function may be a general-purpose processor (eg, a CPU), but may be an AI-only processor (eg, a GPU) for artificial intelligence learning.
  • a general-purpose processor eg, a CPU
  • an AI-only processor eg, a GPU
  • the memory may store various programs and data required for the operation of the AI device 20.
  • the memory may be implemented as a non-volatile memory, a volatile memory, a flash memory, a hard disk drive (HDD), or a solid state drive (SDD).
  • the memory is accessed by the AI processor 21, and data read/write/edit/delete/update by the AI processor 21 may be performed.
  • the memory 25 is generated through a learning algorithm for data classification/recognition according to an embodiment of the present invention to understand the user's voice command and output a specific result value so that a specific operation can be performed accordingly. You can save the model.
  • the AI processor 21 may include a data learning unit (not shown) that learns a neural network for data classification/recognition.
  • the data learning unit may learn a criterion for how to classify and recognize data using which training data to use to determine data classification/recognition.
  • the data learning unit may learn the deep learning model by acquiring training data to be used for training and applying the acquired training data to the deep learning model.
  • This learning data may be obtained from a plurality of electronic devices 10 connected to enable 5G communication as described below. More precisely, the identification information recorded in the template DB mounted on the electronic device 10 may be used as the learning data.
  • each electronic device 10 periodically or aperiodically transmits identification information to the AI device 20 through 5G communication, and the AI device 20 obtains identification information from a plurality of electronic devices 10 So you can train a neural network model. As a result, it is possible to more accurately understand the user's voice command and control the operation accordingly.
  • the data learning unit may be manufactured in the form of at least one hardware chip and mounted on the AI device 20.
  • the data learning unit may be manufactured in the form of a dedicated hardware chip for artificial intelligence (AI), or may be manufactured as a part of a general-purpose processor (CPU) or a graphics dedicated processor (GPU) and mounted on the AI device 20.
  • the data learning unit may be implemented as a software module.
  • the software module When implemented as a software module (or a program module including an instruction), the software module may be stored in a computer-readable non-transitory computer readable media. In this case, at least one software module may be provided by an operating system (OS) or an application.
  • OS operating system
  • application application
  • the data learning unit may include a learning data acquisition unit (not shown) and a model learning unit (not shown).
  • the training data acquisition unit may acquire training data necessary for a neural network model for classifying and recognizing data.
  • the training data acquisition unit may acquire, as training data, identification information for input into the neural network model from the electronic device 10.
  • the model learning unit may learn to have a criterion for determining how the neural network model classifies predetermined data by using the acquired training data.
  • the model learning unit may train the neural network model through supervised learning using at least a portion of the training data as a criterion for determination.
  • the model learning unit 24 may train the neural network model through unsupervised learning to discover a criterion by self-learning using the training data without guidance.
  • the model learning unit 24 may train the neural network model through reinforcement learning by using feedback on whether the result of situation determination according to the learning is correct.
  • the model learning unit 24 may train the neural network model by using a learning algorithm including an error back-propagation method or a gradient decent method.
  • the model learning unit may store the trained neural network model in a memory.
  • the model learning unit may store the learned neural network model in a memory of a server connected to the AI device 20 through a wired or wireless network.
  • the data learning unit may further include a training data preprocessor (not shown) and a training data selection unit (not shown) to improve the analysis result of the recognition model or save resources or time required for generating the recognition model.
  • the learning data preprocessor may preprocess the acquired data so that the acquired data can be used for learning to determine a situation.
  • the training data preprocessor may process the acquired data into a preset format so that the model training unit can use the training data acquired for learning for image recognition.
  • the learning data selection unit may select data necessary for learning from the learning data obtained by the learning data acquisition unit or the learning data preprocessed by the preprocessor.
  • the selected training data may be provided to the model training unit.
  • the data learning unit may further include a model evaluation unit (not shown) to improve the analysis result of the neural network model.
  • the model evaluation unit may input evaluation data to the neural network model and, when an analysis result output from the evaluation data does not satisfy a predetermined criterion, may cause the model learning unit to learn again.
  • the evaluation data may be predefined data for evaluating the recognition model.
  • the model evaluation unit may evaluate as not satisfying a predetermined criterion when the number or ratio of evaluation data in which the analysis result is inaccurate among the analysis results of the learned recognition model for evaluation data exceeds a threshold value. have.
  • the AI device 20 may further include a communication unit (not shown) to transmit the AI processing result by the AI processor 21 to the electronic device 10.
  • the AI device 20 shown in FIG. 4 has been functionally divided into an AI processor 21, a memory, a communication unit, etc., the aforementioned components may be integrated into one module and may be referred to as an AI module. Reveal it.
  • the electronic device 10 may transmit data requiring AI processing to the AI device 20 through the communication unit 120, and the AI device 20 including the AI processor 26 is AI processing using a deep learning model.
  • the result may be transmitted to the electronic device 10.
  • the AI processing includes processing for speech recognition related to the user's voice command and processing for extracting the result.
  • the electronic device 10 may include a memory 140, a processor 170, and a power supply unit 190, and the processor 170 may further include a voice recognition module 171 and an AI processor 172. have.
  • the memory 140 is electrically connected to the processor 170.
  • the memory 140 is a template DB 150 that stores identification information to distinguish whether programs for implementing various functions of an electronic device and whether the recognized starting word is uttered by a user or a mechanical sound uttered by the electronic device It can be used as a storage space for
  • the memory 140 may store data processed by the processor 170.
  • the memory 140 may be configured with at least one of ROM, RAM, EPROM, flash drive, and hard drive.
  • the memory 140 may be implemented integrally with the processor 170. Depending on the embodiment, the memory 140 may be classified as a sub-element of the processor 170.
  • the power supply unit 190 may supply power to the electronic device 10.
  • the power supply unit 190 may receive power from an external or built-in power source, and supply power to each unit required for driving the electronic device 10.
  • the processor 170 may be electrically connected to each unit and exchange signals.
  • the processor 170 includes application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), processors, and controllers. It may be implemented using at least one of (controllers), micro-controllers, microprocessors, and electrical units for performing other functions.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors and controllers. It may be implemented using at least one of (controllers), micro-controllers, microprocessors, and electrical units for performing other functions.
  • the processor 170 may be driven by power provided from the power supply unit 190.
  • the processor 170 may receive data, process data, generate a signal, and provide a signal while power is supplied by the power supply unit 190.
  • the electronic device 10 may include at least one printed circuit board (PCB). Each unit including the processor 170 may be electrically connected to a printed circuit board.
  • PCB printed circuit board
  • the voice recognition module 171 functions to identify an activation word from a user's voice command or received voice, and performs a voice recognition operation based on TTS alone, or performs an arithmetic operation like the AI processor 172. I can.
  • the AI processor 172 is configured to have the same/similar configuration as the AI processor 26 of the AI device 20 described above, and may be operated to recognize a starting word from a voice received from the outside of the device 10.
  • the voice received through the microphone 9130 from the outside of the device 10 is input to a neural network (ANN) model trained to recognize voice, and the activation word can be extracted from the received voice from the output of the neural network model. .
  • ANN neural network
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a voice recognition method according to an embodiment of the present invention.
  • the electronic device 10 may operate in a standby mode for recognizing a starting word and a voice recognition mode for performing operation control according to voice recognition.
  • the starting word refers to a word for waking up the voice recognition service.
  • the electronic device 10 may be configured to receive surrounding voices through the microphone 130 in the standby mode, and if there is an activation word among the received voices, the electronic device 10 may enter a voice recognition mode and perform operation control according to the input voice. .
  • the starting word can be set in various ways, and the starting word may be set by a user or at the time of factory shipment.
  • the startup word of Google Home is set to a representative word such as'Alexa'
  • the startup word of'OK','Echo' is set to a representative word such as'Hi LG'. May be set.
  • the electronic device 10 When the electronic device 10 is turned on, the electronic device 10 operates in a standby mode, receives surrounding voices in this standby mode, and determines whether an activation word exists in the received voice.
  • the presence of a starting word in the received speech can be made based on classical speech recognition techniques such as TTS transformation, or on the basis of a neural network (ANN) model trained to recognize human speech.
  • the voice received through the microphone 130 is transmitted to the AI processor 172 and input to the neural network model, and a starting word may be extracted from the received voice from the output of the neural network model (S500).
  • the processor 170 calls and loads the speech analysis program from the memory 140, analyzes the extracted starting words according to the speech analysis program, and extracts a first eigenvalue of the extracted starting words (S510).
  • the first eigenvalue is data representing the voice characteristics of the extracted starting words, and may be expressed as a histogram showing the change in strength and weakness of the sound according to the time sequence of the extracted starting words, and the change in the frequency of the sound according to the sequence of time. .
  • the processor 170 compares the first eigenvalue extracted in the previous step S510 with the identification information stored in the template DB 150 (S520).
  • the comparison refers to a process of matching whether there is identification information matching the first intrinsic value, and for this purpose, the identification information may be configured to include a second intrinsic value recording sound characteristics.
  • FIG. 6 An example of the template DB 150 is shown in FIG. 6.
  • the template DB 150 will be described with reference to FIG. 6.
  • the template DB 150 records a mechanical sound, that is, an eigenvalue (hereinafter referred to as a second eigenvalue) of a voice output through an electronic device.
  • the eigenvalue is data obtained by the same method as the first eigenvalue, and is data representing the sound characteristics of a starting word uttered as a mechanical sound.
  • the template DB 150 may be configured to include a starting word field, a machine sound field, and a unique value field.
  • the activation word field is a field for recording the activation words of devices operating with voice recognition. For example, words that wake up the voice recognition service may be recorded in the startup word field, such as'High LG' and'Ok Google'.
  • the machine sound field is a field for recording voices uttered as a mechanical sound.
  • high LG is a field that records the voice spoken by electronic devices such as televisions, radios, artificial intelligence speakers, and portable terminals.
  • the eigenvalue field is a field for recording sound characteristics of each mechanical sound, and since uttered sounds are different for each electronic device, this eigenvalue can serve as a voiceprint.
  • step S520 the processor 170 reads the second eigenvalue stored in the template DB 150 and compares whether there is a match with the first eigenvalue obtained from the extracted starting word.
  • the comparison does not necessarily refer to a case of 100% match, and the comparison result may be output according to a preset condition. For example, if the similarity between the first eigenvalue and the second eigenvalue is 90% or more, it may be determined to be the same.
  • step S530 if there is a second eigenvalue equal to the first eigenvalue, the processor 170 controls the electronic device 10 to operate in the standby mode (S540), and the first eigenvalue and the second eigenvalue If this is not the same, the processor 170 activates the voice recognition module 171 and controls the electronic device 10 to operate in the voice recognition mode (S530).
  • the electronic device 10 when the electronic device 10 receives an activation word, it does not immediately perform a voice recognition operation according to the activation word, and whether it is an activation word input by a user or the electronic device It is possible to distinguish whether it is a spoken word, and accordingly, it is possible to prevent the electronic device from malfunctioning regardless of the user's will.
  • the template DB may be periodically or aperiodically updated through broadcast sound.
  • the broadcast sound refers to the broadcast sound output from an image device such as a television.
  • the electronic device 10 may be set to operate further including a training mode for updating the template DB.
  • This training mode is a mode in which an operation is performed only for updating the template DB while the operation of the electronic device 10 is limited, or the electronic device 10 is set to operate in the background while performing a normal operation. I can.
  • the processor 170 activates the microphone 130 and operates to receive surrounding voices.
  • the surrounding voice refers to a mechanical sound output through a speaker such as a television or an artificial intelligence speaker, and more precisely, may be a broadcast sound output as a mechanical sound.
  • the received broadcast sound may be input to the neural network model of the AI processor 172, and according to the above description, it is determined whether an activation word exists in the received broadcast sound.
  • the starting word identified by the AI processor 172 may be identified by training or may be defined as a default value set at the time of factory shipment of the electronic device.
  • the AI processor 172 may extract the starting word from the received broadcast sound and notify the processor 170 of the fact.
  • the processor 170 extracts the second eigenvalue using a histogram or frequency analysis in order to extract the feature of the corresponding activation word (S704).
  • step S705 the extracted second eigenvalue and the starting word are additionally stored in the template DB 150 as identification information, so that the template DB 150 may be updated.
  • the update of the template DB may be performed in the training mode for a predetermined time or performed in the background during operation of the electronic device to update the template DB whenever a new starting word not stored in the template DB is recognized.
  • the above-described present invention can be implemented as a computer-readable code on a medium on which a program is recorded.
  • the computer-readable medium includes all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable media include HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Disk), SDD (Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. There is also a carrier wave (e.g., transmission over the Internet). Therefore, the detailed description above should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

Landscapes

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Abstract

본 발명의 일 실시예에서는, 스탠바이 모드에서 기동어를 수신하는 단계, 수신된 상기 기동어로부터 상기 기동어의 음성 특징을 나타내는 제1 고유값을 추출하고, 추출된 제1 고유값을 템플릿 DB와 비교하는 단계, 상기 템플릿 DB는 기계음으로 만들어진 기동어와 상기 기계음의 음성 특징을 나타내는 제2 고유값을 포함하는 식별 정보를 저장하며, 상기 비교 결과, 상기 템플릿 DB가 상기 제1 고유값에 매칭되는 상기 제2 고유값을 저장하고 있지 않다면, 화자의 음성 인식을 위한 음성인식 모드로 진입하고, 상기 템플릿 DB가 상기 제1 고유값에 매칭되는 상기 제2 고유값을 저장하고 있다면, 상기 스탠바이 모드로 진입하는 단계를 포함하는 음성인식 방법을 개시한다.

Description

음성인식 방법 및 그 장치
본 발명은 음성인식 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 화자가 말하는 것인지 기계가 말하는 것인지를 구분하는 음성인식 방법과 그 장치에 관한 것이다.
음성 인식이란 사람이 말하는 음성 언어를 컴퓨터가 해석해 그 내용을 문자 데이터로 전환하는 처리를 말한다. STT라고도 한다. 키보드 대신 문자를 입력하는 방식으로 주목을 받고 있다. 로봇, 텔레매틱스 등 음성으로 기기제어, 정보검색이 필요한 경우에 응용된다
이 같은 음성인식 기술은 실제　소비자의　일상에　밀착하여 널리 사용되고 있다. 2018 Adobe 디지털 인사이트에 따르면, 미국 250여 개 유통업체의 550억 개 이상의 고객 방문 데이터와 소비자 1000명을 대상으로 한 설문조사 결과 지난해 4분기　음성인식 비서의 판매량이 전년동기보다 103% 증가한 것으로 드러났고, 음성인식 비서를 갖고 있는 소비자의 절반 이상이 하루에 최소 한 번 이를 사용하고 있다는 조사 결과도 발표되었다.
음성인식 기술은 인공지능(AI) 기술과 사물인터넷(IoT) 기술의 본격적인 확산과 맞물려 다양한 분야로 점차 확대될 전망이다.
그런데, 음성인식 기술이 탑재된 전자 제품들이 많아지다 보니 얘기치 않았던 문제가 발생하기도 한다. 예를 들어, 한 공간에 TV, 에어컨, 공기 청정기, 인공지능 스피커 등의 음성인식을 기반해 동작하는 전자 제품이 같이 존재하는 경우, 사용자의 의도와는 상관없이 음성인식 기능을 갖춘 전자 제품이 작동할 수가 있다.
음성인식에 대한 활용이 점차 확대되다 보면 광고 및 안내에 이를 소개하는 방송 등이 자주 등장하고 있다. 문제는 해당 방송 등을 통해 오 동작이 발생할 가능성이 높아지고 있다는 현실이다.
도 8의 예시와 같이, 한 공간(1000)에 텔레비전(1001)과 음성인식 기능을 갖는 에어컨(1002)이 같이 설치되어 있다고 가정해 보자. 텔레비전이의 스피커를 통해 출력된 기계음이 기동어를 포함하는 경우, 예를 들어 텔레비전의 방송 광고 중 '하이 LG, 에어컨 좀 틀어봐'라는 기계음이 송출된 경우에, 음성인식 기능이 내장된 에어컨이 텔레비전과 한 공간에 있다고 하면 에어컨은 '하이 LG'라는 기동어에 따라 음성인식을 수행해 에어컨을 동작시킬 수 있다. 이 같은 일은 현실에서도 종종 보고가 되고 있는 바, 아마존 등에서도 TV 소리를 착각해 주문이 된 사례 등이 보도된 바가 있다.
본 발명은 전술한 필요성 및/또는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 사용자의 의도와 상관없이 음성인식 기능이 탑재된 전자제품이 동작하는 것을 방지하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 음성인식 장치에서, 스탠바이 모드에서 기동어를 수신하는 단계, 수신된 상기 기동어로부터 상기 기동어의 음성 특징을 나타내는 제1 고유값을 추출하고, 추출된 상기 제1 고유값을 템플릿 DB와 비교하는 단계, 상기 템플릿 DB는 기계음으로 만들어진 기동어와 상기 기계음의 음성 특징을 나타내는 제2 고유값을 포함하는 식별 정보를 저장하며, 상기 비교 결과, 상기 템플릿 DB가 상기 제1 고유값에 매칭되는 상기 제2 고유값을 저장하고 있지 않다면, 화자의 음성 인식을 위한 음성인식 모드로 진입하고, 상기 템플릿 DB가 상기 제1 고유값에 매칭되는 상기 제2 고유값을 저장하고 있다면, 상기 스탠바이 모드로 진입하는 단계를 포함하는 음성인식 방법을 개시한다.
상기 기동어를 수신하는 단계는, 주변의 음성을 마이크를 통해 수신하여 상기 음성을 인식하도록 훈련된 신경망(ANN) 모델에 입력하고, 상기 신경망 모델의 출력으로부터 상기 수신된 음성에서 상기 기동어를 추출할 수 있다.
상기 방법은 기계음을 수신하는 단계, 상기 기계음에서 상기 기동어가 인식되면, 인식된 상기 기계음의 기동어로부터 상기 제2 고유값을 추출하는 단계, 추출된 상기 제2 고유값을 상기 기계음의 기동어와 매칭해 상기 템플릿 DB에 저장하는 단계를 더 포함해 상기 템플릿 DB를 업데이트할 수 있다.
상기 기계음은 전자 장치 통해 출력된 음성일 수 있고, 상기 전자 장치는 음성인식 스피커, 텔레비전, 라디오 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 음성인식 장치가 5G(5 TH Generation) 서비스를 제공하는 5G 무선 통신 시스템을 통해 AI 장치로 접속되며, 상기 5G 서비스는 매시브 기계 타입 통신(Massive Machine-type Communication, mMTC) 서비스를 포함하며, 상기 mMTC 서비스를 통해 제공되는 물리 자원인 MTC 물리 상향 링크 공유 채널(MTC Physical Uplink Shared Channel, MPUSCH) 및/또는 MTC 물리 상향 링크 제어 채널(MTC Physical Uplink Control Channel, MPUCCH)을 통해 상기 AI 장치로 상기 음성인식 모드에서 수신된 음성 데이터를 전송할 수 있다.
상기 방법은, 상기 5G 무선 통신 시스템은 상기 5G 무선 통신 시스템의 일부 자원 블록과 관련된 시스템 대역폭을 제공하며, 상기 mMTC 서비스를 제공하는 NB-IoT(Narrowband-Internet of Things) 시스템을 포함하며, 상기 NB-IoT 시스템과 관련된 앵커 타입의 반송파(anchor type carrier)를 통해 상기 5G 무선 통신 시스템으로의 초기 접속 절차를 수행하고, 상기 NB-IoT 시스템과 관련된 비-앵커 타입의 반송파(non-anchor type carrier)를 통해 상기 AI 장치로 상기 음성인식 모드에서 수신된 음성 데이터를 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 기계음으로 만들어진 기동어와 상기 기계음의 음성 특징을 나타내는 제2 고유값을 포함하는 식별 정보를 저장하는 템플릿 DB(Template DB), 음성을 수신하는 마이크, 프로세서, 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 프로세서는, 스탠바이 모드에서 상기 마이크를 통해 기동어를 수신하고, 수신된 상기 기동어로부터 제1 고유값을 추출하고, 추출된 상기 기동어의 제1 고유값을 상기 템플릿 DB와 비교해, 상기 템플릿 DB가 상기 제1 고유값에 대응하는 상기 제2 고유값을 저장하고 있지 않다면, 화자의 음성 인식을 위한 음성인식 모드로 진입하고, 상기 템플릿 DB가 상기 제1 고유값에 대응하는 상기 제2 고유값을 저장하고 있다면, 상기 스탠바이 모드로 진입하도록 제어하는 음성인식 장치를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 스탠바이 모드에서는 획득한 기동어가 기계음인지 화자인지를 알 수 있도록 저장된 데이터베이스를 활용해 수신된 기동어가 화자에 의해 발화된 것이지 기계음인지를 판단하고, 이후에 음성인식을 수행하기 때문에 음성인식의 오류로 인한 문제를 방지할 수가 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 3은 5G 통신 시스템에서 사용자 단말과 5G 네트워크의 기본동작의 일 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 음성인식 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 음성인식 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 템플릿 DB의 일 예를 설명하는 도면이다.
도 7은 템플릿 DB를 업데이트하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 8은 음성인식의 오류가 발생하는 환경을 예시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, AI 프로세싱된 정보를 필요로 하는 장치 및/또는 AI 프로세서가 필요로 하는 5G 통신(5 th generation mobile communication)을 단락 A 내지 단락 G를 통해 설명하기로 한다.
A. UE 및 5G 네트워크 블록도 예시
도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 1을 참조하면, AI 모듈을 포함하는 장치(AI 장치)를 제1 통신 장치로 정의(도 1의 910)하고, 프로세서(911)가 AI 상세 동작을 수행할 수 있다.
AI 장치와 통신하는 다른 장치(AI 서버)를 포함하는 5G 네트워크를 제2 통신 장치(도 1의 920)하고, 프로세서(921)가 AI 상세 동작을 수행할 수 있다.
5G 네트워크가 제 1 통신 장치로, AI 장치가 제 2 통신 장치로 표현될 수도 있다.
예를 들어, 상기 제 1 통신 장치 또는 상기 제 2 통신 장치는 기지국, 네트워크 노드, 전송 단말, 수신 단말, 무선 장치, 무선 통신 장치, 차량, 자율주행 기능을 탑재한 차량, 커넥티드카(Connected Car), 드론(Unmanned Aerial Vehicle, UAV), AI(Artificial Intelligence) 모듈, 로봇, AR(Augmented Reality) 장치, VR(Virtual Reality) 장치, MR(Mixed Reality) 장치, 홀로그램 장치, 공공 안전 장치, MTC 장치, IoT 장치, 의료 장치, 핀테크 장치(또는 금융 장치), 보안 장치, 기후/환경 장치, 5G 서비스와 관련된 장치, 음성인식 기능이 탑재된 텔레비전, 냉장고, 세탁기, 에어컨과 같은 생활 가전 장치 또는 그 이외 4차 산업 혁명 분야와 관련된 장치일 수 있다.
예를 들어, 단말 또는 UE(User Equipment)는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털 방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, HMD는 머리에 착용하는 형태의 디스플레이 장치일 수 있다. 예를 들어, HMD는 VR, AR 또는 MR을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 드론은 사람이 타지 않고 무선 컨트롤 신호에 의해 비행하는 비행체일 수 있다. 예를 들어, VR 장치는 가상 세계의 객체 또는 배경 등을 구현하는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, AR 장치는 현실 세계의 객체 또는 배경 등에 가상 세계의 객체 또는 배경을 연결하여 구현하는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, MR 장치는 현실 세계의 객체 또는 배경 등에 가상 세계의 객체 또는 배경을 융합하여 구현하는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 홀로그램 장치는 홀로그래피라는 두 개의 레이저 광이 만나서 발생하는 빛의 간섭현상을 활용하여, 입체 정보를 기록 및 재생하여 360도 입체 영상을 구현하는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공공 안전 장치는 영상 중계 장치 또는 사용자의 인체에 착용 가능한 영상 장치 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, MTC 장치 및 IoT 장치는 사람의 직접적인 개입이나 또는 조작이 필요하지 않는 장치일 수 있다. 예를 들어, MTC 장치 및 IoT 장치는 스마트 미터, 벤딩 머신, 온도계, 스마트 전구, 도어락 또는 각종 센서 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 질병을 진단, 치료, 경감, 처치 또는 예방할 목적으로 사용되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 상해 또는 장애를 진단, 치료, 경감 또는 보정할 목적으로 사용되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 구조 또는 기능을 검사, 대체 또는 변형할 목적으로 사용되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 임신을 조절할 목적으로 사용되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 진료용 장치, 수술용 장치, (체외) 진단용 장치, 보청기 또는 시술용 장치 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보안 장치는 발생할 우려가 있는 위험을 방지하고, 안전을 유지하기 위하여 설치한 장치일 수 있다. 예를 들어, 보안 장치는 카메라, CCTV, 녹화기(recorder) 또는 블랙박스 등일 수 있다. 예를 들어, 핀테크 장치는 모바일 결제 등 금융 서비스를 제공할 수 있는 장치일 수 있다. 이하에서 전자 장치라 함은 이 같은 장치들을 포함하고 인공지능이 내장된 장치를 뜻하는 것으로 사용된다.
도 1을 참고하면, 제 1 통신 장치(910)와 제 2 통신 장치(920)은 프로세서(processor, 911,921), 메모리(memory, 914,924), 하나 이상의 Tx/Rx RF 모듈(radio frequency module, 915,925), Tx 프로세서(912,922), Rx 프로세서(913,923), 안테나(916,926)를 포함한다. Tx/Rx 모듈은 트랜시버라고도 한다. 각각의 Tx/Rx 모듈(915)는 각각의 안테나(926)을 통해 신호를 전송한다. 프로세서는 앞서 살핀 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 프로세서 (921)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (924)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다. 보다 구체적으로, DL(제 1 통신 장치에서 제 2 통신 장치로의 통신)에서, 전송(TX) 프로세서(912)는 L1 계층(즉, 물리 계층)에 대한 다양한 신호 처리 기능을 구현한다. 수신(RX) 프로세서는 L1(즉, 물리 계층)의 다양한 신호 프로세싱 기능을 구현한다.
UL(제 2 통신 장치에서 제 1 통신 장치로의 통신)은 제 2 통신 장치(920)에서 수신기 기능과 관련하여 기술된 것과 유사한 방식으로 제 1 통신 장치(910)에서 처리된다. 각각의 Tx/Rx 모듈(925)는 각각의 안테나(926)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 반송파 및 정보를 RX 프로세서(923)에 제공한다. 프로세서 (921)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (924)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 통신 장치는 차량이 될 수 있으며, 상기 제2 통신 장치는 5G 네트워크가 될 수 있다.
B. 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법
도 2는 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 2를 참고하면, UE는 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 BS와 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(initial cell search) 작업을 수행한다(S201). 이를 위해, UE는 BS로부터 1차 동기 채널(primary synchronization channel, P-SCH) 및 2차 동기 채널(secondary synchronization channel, S-SCH)을 수신하여 BS와 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. LTE 시스템과 NR 시스템에서 P-SCH와 S-SCH는 각각 1차 동기 신호(primary synchronization signal, PSS)와 2차 동기 신호(secondary synchronization signal, SSS)로 불린다. 초기 셀 탐색 후, UE는 BS로부터 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, PBCH)를 수신하여 셀 내 브로드캐스트 정보를 획득할 수 있다. 한편, UE는 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(downlink reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다. 초기 셀 탐색을 마친 UE는 물리 하향링크 제어 채널(physical downlink control channel, PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널(physical downlink shared Channel, PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S202).
한편, BS에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 UE는 BS에 대해 임의 접속 과정(random access procedure, RACH)을 수행할 수 있다(단계 S203 내지 단계 S206). 이를 위해, UE는 물리 임의 접속 채널(physical random access Channel, PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로서 전송하고(S203 및 S205), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 임의 접속 응답(random access response, RAR) 메시지를 수신할 수 있다(S204 및 S206). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 과정(contention resolution procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 과정을 수행한 UE는 이후 일반적인 상향링크/하향링크 신호 전송 과정으로서 PDCCH/PDSCH 수신(S207) 및 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared Channel, PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH) 전송(S208)을 수행할 수 있다. 특히 UE는 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(downlink control information, DCI)를 수신한다. UE는 해당 탐색 공간 설정(configuration)들에 따라 서빙 셀 상의 하나 이상의 제어 요소 세트(control element set, CORESET)들에 설정된 모니터링 기회(occasion)들에서 PDCCH 후보(candidate)들의 세트를 모니터링한다. UE가 모니터할 PDCCH 후보들의 세트는 탐색 공간 세트들의 면에서 정의되며, 탐색 공간 세트는 공통 탐색 공간 세트 또는 UE-특정 탐색 공간 세트일 수 있다. CORESET은 1~3개 OFDM 심볼들의 시간 지속기간을 갖는 (물리) 자원 블록들의 세트로 구성된다. 네트워크는 UE가 복수의 CORESET들을 갖도록 설정할 수 있다. UE는 하나 이상의 탐색 공간 세트들 내 PDCCH 후보들을 모니터링한다. 여기서 모니터링이라 함은 탐색 공간 내 PDCCH 후보(들)에 대한 디코딩 시도하는 것을 의미한다. UE가 탐색 공간 내 PDCCH 후보들 중 하나에 대한 디코딩에 성공하면, 상기 UE는 해당 PDCCH 후보에서 PDCCH를 검출했다고 판단하고, 상기 검출된 PDCCH 내 DCI를 기반으로 PDSCH 수신 혹은 PUSCH 전송을 수행한다. PDCCH는 PDSCH 상의 DL 전송들 및 PUSCH 상의 UL 전송들을 스케줄링하는 데 사용될 수 있다. 여기서 PDCCH 상의 DCI는 하향링크 공유 채널과 관련된, 변조(modulation) 및 코딩 포맷과 자원 할당(resource allocation) 정보를 적어도 포함하는 하향링크 배정(assignment)(즉, downlink grant; DL grant), 또는 상향링크 공유 채널과 관련된, 변조 및 코딩 포맷과 자원 할당 정보를 포함하는 상향링크 그랜트(uplink grant; UL grant)를 포함한다.
도 2를 참고하여, 5G 통신 시스템에서의 초기 접속(Initial Access, IA) 절차에 대해 추가적으로 살펴본다.
UE는 SSB에 기반하여 셀 탐색(search), 시스템 정보 획득, 초기 접속을 위한 빔 정렬, DL 측정 등을 수행할 수 있다. SSB는 SS/PBCH(Synchronization Signal/Physical Broadcast channel) 블록과 혼용된다.
SSB는 PSS, SSS와 PBCH로 구성된다. SSB는 4개의 연속된 OFDM 심볼들에 구성되며, OFDM 심볼별로 PSS, PBCH, SSS/PBCH 또는 PBCH가 전송된다. PSS와 SSS는 각각 1개의 OFDM 심볼과 127개의 부반송파들로 구성되고, PBCH는 3개의 OFDM 심볼과 576개의 부반송파들로 구성된다.
셀 탐색은 UE가 셀의 시간/주파수 동기를 획득하고, 상기 셀의 셀 ID(Identifier)(예, Physical layer Cell ID, PCI)를 검출하는 과정을 의미한다. PSS는 셀 ID 그룹 내에서 셀 ID를 검출하는데 사용되고, SSS는 셀 ID 그룹을 검출하는데 사용된다. PBCH는 SSB (시간) 인덱스 검출 및 하프-프레임 검출에 사용된다.
336개의 셀 ID 그룹이 존재하고, 셀 ID 그룹 별로 3개의 셀 ID가 존재한다. 총 1008개의 셀 ID가 존재한다. 셀의 셀 ID가 속한 셀 ID 그룹에 관한 정보는 상기 셀의 SSS를 통해 제공/획득되며, 상기 셀 ID 내 336개 셀들 중 상기 셀 ID에 관한 정보는 PSS를 통해 제공/획득된다
SSB는 SSB 주기(periodicity)에 맞춰 주기적으로 전송된다. 초기 셀 탐색 시에 UE가 가정하는 SSB 기본 주기는 20ms로 정의된다. 셀 접속 후, SSB 주기는 네트워크(예, BS)에 의해 {5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms, 160ms} 중 하나로 설정될 수 있다.
다음으로, 시스템 정보 (system information; SI) 획득에 대해 살펴본다.
SI는 마스터 정보 블록(master information block, MIB)와 복수의 시스템 정보 블록(system information block, SIB)들로 나눠진다. MIB 외의 SI는 RMSI(Remaining Minimum System Information)으로 지칭될 수 있다. MIB는 SIB1(SystemInformationBlock1)을 나르는 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH의 모니터링을 위한 정보/파라미터를 포함하며 SSB의 PBCH를 통해 BS에 의해 전송된다. SIB1은 나머지 SIB들(이하, SIBx, x는 2 이상의 정수)의 가용성(availability) 및 스케줄링(예, 전송 주기, SI-윈도우 크기)과 관련된 정보를 포함한다. SIBx는 SI 메시지에 포함되며 PDSCH를 통해 전송된다. 각각의 SI 메시지는 주기적으로 발생하는 시간 윈도우(즉, SI-윈도우) 내에서 전송된다.
도 2를 참고하여, 5G 통신 시스템에서의 임의 접속(Random Access, RA) 과정에 대해 추가적으로 살펴본다.
임의 접속 과정은 다양한 용도로 사용된다. 예를 들어, 임의 접속 과정은 네트워크 초기 접속, 핸드오버, UE-트리거드(triggered) UL 데이터 전송에 사용될 수 있다. UE는 임의 접속 과정을 통해 UL 동기와 UL 전송 자원을 획득할 수 있다. 임의 접속 과정은 경쟁 기반(contention-based) 임의 접속 과정과 경쟁 프리(contention free) 임의 접속 과정으로 구분된다. 경쟁 기반의 임의 접속 과정에 대한 구체적인 절차는 아래와 같다.
UE가 UL에서 임의 접속 과정의 Msg1로서 임의 접속 프리앰블을 PRACH를 통해 전송할 수 있다. 서로 다른 두 길이를 가지는 임의 접속 프리앰블 시퀀스들이 지원된다. 긴 시퀀스 길이 839는 1.25 및 5 kHz의 부반송파 간격(subcarrier spacing)에 대해 적용되며, 짧은 시퀀스 길이 139는 15, 30, 60 및 120 kHz의 부반송파 간격에 대해 적용된다.
BS가 UE로부터 임의 접속 프리앰블을 수신하면, BS는 임의 접속 응답(random access response, RAR) 메시지(Msg2)를 상기 UE에게 전송한다. RAR을 나르는 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH는 임의 접속(random access, RA) 무선 네트워크 임시 식별자(radio network temporary identifier, RNTI)(RA-RNTI)로 CRC 마스킹되어 전송된다. RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 검출한 UE는 상기 PDCCH가 나르는 DCI가 스케줄링하는 PDSCH로부터 RAR을 수신할 수 있다. UE는 자신이 전송한 프리앰블, 즉, Msg1에 대한 임의 접속 응답 정보가 상기 RAR 내에 있는지 확인한다. 자신이 전송한 Msg1에 대한 임의 접속 정보가 존재하는지 여부는 상기 UE가 전송한 프리앰블에 대한 임의 접속 프리앰블 ID가 존재하는지 여부에 의해 판단될 수 있다. Msg1에 대한 응답이 없으면, UE는 전력 램핑(power ramping)을 수행하면서 RACH 프리앰블을 소정의 횟수 이내에서 재전송할 수 있다. UE는 가장 최근의 경로 손실 및 전력 램핑 카운터를 기반으로 프리앰블의 재전송에 대한 PRACH 전송 전력을 계산한다.
상기 UE는 임의 접속 응답 정보를 기반으로 상향링크 공유 채널 상에서 UL 전송을 임의 접속 과정의 Msg3로서 전송할 수 있다. Msg3은 RRC 연결 요청 및 UE 식별자를 포함할 수 있다. Msg3에 대한 응답으로서, 네트워크는 Msg4를 전송할 수 있으며, 이는 DL 상에서의 경쟁 해결 메시지로 취급될 수 있다. Msg4를 수신함으로써, UE는 RRC 연결된 상태에 진입할 수 있다.
C. 5G 통신 시스템의 빔 관리(Beam Management, BM) 절차
BM 과정은 (1) SSB 또는 CSI-RS를 이용하는 DL BM 과정과, (2) SRS(sounding reference signal)을 이용하는 UL BM 과정으로 구분될 수 있다. 또한, 각 BM 과정은 Tx 빔을 결정하기 위한 Tx 빔 스위핑과 Rx 빔을 결정하기 위한 Rx 빔 스위핑을 포함할 수 있다.
SSB를 이용한 DL BM 과정에 대해 살펴본다.
SSB를 이용한 빔 보고(beam report)에 대한 설정은 RRC_CONNECTED에서 채널 상태 정보(channel state information, CSI)/빔 설정 시에 수행된다.
- UE는 BM을 위해 사용되는 SSB 자원들에 대한 CSI-SSB-ResourceSetList를 포함하는 CSI-ResourceConfig IE를 BS로부터 수신한다. RRC 파라미터 csi-SSB-ResourceSetList는 하나의 자원 세트에서 빔 관리 및 보고을 위해 사용되는 SSB 자원들의 리스트를 나타낸다. 여기서, SSB 자원 세트는 {SSBx1, SSBx2, SSBx3, SSBx4, 쪋}으로 설정될 수 있다. SSB 인덱스는 0부터 63까지 정의될 수 있다.
- UE는 상기 CSI-SSB-ResourceSetList에 기초하여 SSB 자원들 상의 신호들을 상기 BS로부터 수신한다.
- SSBRI 및 참조 신호 수신 전력(reference signal received power, RSRP)에 대한 보고와 관련된 CSI-RS reportConfig가 설정된 경우, 상기 UE는 최선(best) SSBRI 및 이에 대응하는 RSRP를 BS에게 보고한다. 예를 들어, 상기 CSI-RS reportConfig IE의 reportQuantity가 'ssb-Index-RSRP'로 설정된 경우, UE는 BS으로 최선 SSBRI 및 이에 대응하는 RSRP를 보고한다.
UE는 SSB와 동일한 OFDM 심볼(들)에 CSI-RS 자원이 설정되고, 'QCL-TypeD'가 적용 가능한 경우, 상기 UE는 CSI-RS와 SSB가 'QCL-TypeD' 관점에서 유사 동일 위치된(quasi co-located, QCL) 것으로 가정할 수 있다. 여기서, QCL-TypeD는 공간(spatial) Rx 파라미터 관점에서 안테나 포트들 간에 QCL되어 있음을 의미할 수 있다. UE가 QCL-TypeD 관계에 있는 복수의 DL 안테나 포트들의 신호들을 수신 시에는 동일한 수신 빔을 적용해도 무방하다.
다음으로, CSI-RS를 이용한 DL BM 과정에 대해 살펴본다.
CSI-RS를 이용한 UE의 Rx 빔 결정(또는 정제(refinement)) 과정과 BS의 Tx 빔 스위핑 과정에 대해 차례대로 살펴본다. UE의 Rx 빔 결정 과정은 반복 파라미터가 'ON'으로 설정되며, BS의 Tx 빔 스위핑 과정은 반복 파라미터가 'OFF'로 설정된다.
먼저, UE의 Rx 빔 결정 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 'repetition'에 관한 RRC 파라미터를 포함하는 NZP CSI-RS resource set IE를 RRC 시그널링을 통해 BS로부터 수신한다. 여기서, 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'ON'으로 세팅되어 있다.
- UE는 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'ON'으로 설정된 CSI-RS 자원 세트 내의 자원(들) 상에서의 신호들을 BS의 동일 Tx 빔(또는 DL 공간 도메인 전송 필터)을 통해 서로 다른 OFDM 심볼에서 반복 수신한다.
- UE는 자신의 Rx 빔을 결정한다.
- UE는 CSI 보고를 생략한다. 즉, UE는 상가 RRC 파라미터 'repetition'이 'ON'으로 설정된 경우, CSI 보고를 생략할 수 있다.
다음으로, BS의 Tx 빔 결정 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 'repetition'에 관한 RRC 파라미터를 포함하는 NZP CSI-RS resource set IE를 RRC 시그널링을 통해 BS로부터 수신한다. 여기서, 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'OFF'로 세팅되어 있으며, BS의 Tx 빔 스위핑 과정과 관련된다.
- UE는 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'OFF'로 설정된 CSI-RS 자원 세트 내의 자원들 상에서의 신호들을 BS의 서로 다른 Tx 빔(DL 공간 도메인 전송 필터)을 통해 수신한다.
- UE는 최상의(best) 빔을 선택(또는 결정)한다.
- UE는 선택된 빔에 대한 ID(예, CRI) 및 관련 품질 정보(예, RSRP)를 BS으로 보고한다. 즉, UE는 CSI-RS가 BM을 위해 전송되는 경우 CRI와 이에 대한 RSRP를 BS으로 보고한다.
다음으로, SRS를 이용한 UL BM 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 'beam management'로 설정된 (RRC 파라미터) 용도 파라미터를 포함하는 RRC 시그널링(예, SRS-Config IE)를 BS로부터 수신한다. SRS-Config IE는 SRS 전송 설정을 위해 사용된다. SRS-Config IE는 SRS-Resources의 리스트와 SRS-ResourceSet들의 리스트를 포함한다. 각 SRS 자원 세트는 SRS-resource들의 세트를 의미한다.
- UE는 상기 SRS-Config IE에 포함된 SRS-SpatialRelation Info에 기초하여 전송할 SRS 자원에 대한 Tx 빔포밍을 결정한다. 여기서, SRS-SpatialRelation Info는 SRS 자원별로 설정되고, SRS 자원별로 SSB, CSI-RS 또는 SRS에서 사용되는 빔포밍과 동일한 빔포밍을 적용할지를 나타낸다.
- 만약 SRS 자원에 SRS-SpatialRelationInfo가 설정되면 SSB, CSI-RS 또는 SRS에서 사용되는 빔포밍과 동일한 빔포밍을 적용하여 전송한다. 하지만, SRS 자원에 SRS-SpatialRelationInfo가 설정되지 않으면, 상기 UE는 임의로 Tx 빔포밍을 결정하여 결정된 Tx 빔포밍을 통해 SRS를 전송한다.
다음으로, 빔 실패 복구(beam failure recovery, BFR) 과정에 대해 살펴본다.
빔포밍된 시스템에서, RLF(Radio Link Failure)는 UE의 회전(rotation), 이동(movement) 또는 빔포밍 블로키지(blockage)로 인해 자주 발생할 수 있다. 따라서, 잦은 RLF가 발생하는 것을 방지하기 위해 BFR이 NR에서 지원된다. BFR은 무선 링크 실패 복구 과정과 유사하고, UE가 새로운 후보 빔(들)을 아는 경우에 지원될 수 있다. 빔 실패 검출을 위해, BS는 UE에게 빔 실패 검출 참조 신호들을 설정하고, 상기 UE는 상기 UE의 물리 계층으로부터의 빔 실패 지시(indication)들의 횟수가 BS의 RRC 시그널링에 의해 설정된 기간(period) 내에 RRC 시그널링에 의해 설정된 임계치(threshold)에 이르면(reach), 빔 실패를 선언(declare)한다. 빔 실패가 검출된 후, 상기 UE는 PCell 상의 임의 접속 과정을 개시(initiate)함으로써 빔 실패 복구를 트리거하고; 적절한(suitable) 빔을 선택하여 빔 실패 복구를 수행한다(BS가 어떤(certain) 빔들에 대해 전용 임의 접속 자원들을 제공한 경우, 이들이 상기 UE에 의해 우선화된다). 상기 임의 접속 절차의 완료(completion) 시, 빔 실패 복구가 완료된 것으로 간주된다.
D. URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication)
NR에서 정의하는 URLLC 전송은 (1) 상대적으로 낮은 트래픽 크기, (2) 상대적으로 낮은 도착 레이트(low arrival rate), (3) 극도의 낮은 레이턴시 요구사항(requirement)(예, 0.5, 1ms), (4) 상대적으로 짧은 전송 지속기간(duration)(예, 2 OFDM symbols), (5) 긴급한 서비스/메시지 등에 대한 전송을 의미할 수 있다. UL의 경우, 보다 엄격(stringent)한 레이턴시 요구 사항(latency requirement)을 만족시키기 위해 특정 타입의 트래픽(예컨대, URLLC)에 대한 전송이 앞서서 스케줄링된 다른 전송(예컨대, eMBB)과 다중화(multiplexing)되어야 할 필요가 있다. 이와 관련하여 한 가지 방안으로, 앞서 스케줄링 받은 UE에게 특정 자원에 대해서 프리엠션(preemption)될 것이라는 정보를 주고, 해당 자원을 URLLC UE가 UL 전송에 사용하도록 한다.
NR의 경우, eMBB와 URLLC 사이의 동적 자원 공유(sharing)이 지원된다. eMBB와 URLLC 서비스들은 비-중첩(non-overlapping) 시간/주파수 자원들 상에서 스케줄될 수 있으며, URLLC 전송은 진행 중인(ongoing) eMBB 트래픽에 대해 스케줄된 자원들에서 발생할 수 있다. eMBB UE는 해당 UE의 PDSCH 전송이 부분적으로 펑처링(puncturing)되었는지 여부를 알 수 없을 수 있고, 손상된 코딩된 비트(corrupted coded bit)들로 인해 UE는 PDSCH를 디코딩하지 못할 수 있다. 이 점을 고려하여, NR에서는 프리엠션 지시(preemption indication)을 제공한다. 상기 프리엠션 지시(preemption indication)는 중단된 전송 지시(interrupted transmission indication)으로 지칭될 수도 있다.
프리엠션 지시와 관련하여, UE는 BS로부터의 RRC 시그널링을 통해 DownlinkPreemption IE를 수신한다. UE가 DownlinkPreemption IE를 제공받으면, DCI 포맷 2_1을 운반(convey)하는 PDCCH의 모니터링을 위해 상기 UE는 DownlinkPreemption IE 내 파라미터 int-RNTI에 의해 제공된 INT-RNTI를 가지고 설정된다. 상기 UE는 추가적으로 servingCellID에 의해 제공되는 서빙 셀 인덱스들의 세트를 포함하는 INT-ConfigurationPerServing Cell에 의해 서빙 셀들의 세트와 positionInDCI에 의해 DCI 포맷 2_1 내 필드들을 위한 위치들의 해당 세트를 가지고 설정되고, dci-PayloadSize에 의해 DCI 포맷 2_1을 위한 정보 페이로드 크기를 가지고 설졍되며, timeFrequencySect에 의한 시간-주파수 자원들의 지시 입도(granularity)를 가지고 설정된다.
상기 UE는 상기 DownlinkPreemption IE에 기초하여 DCI 포맷 2_1을 상기 BS로부터 수신한다.
UE가 서빙 셀들의 설정된 세트 내 서빙 셀에 대한 DCI 포맷 2_1을 검출하면, 상기 UE는 상기 DCI 포맷 2_1이 속한 모니터링 기간의 바로 앞(last) 모니터링 기간의 PRB들의 세트 및 심볼들의 세트 중 상기 DCI 포맷 2_1에 의해 지시되는 PRB들 및 심볼들 내에는 상기 UE로의 아무런 전송도 없다고 가정할 수 있다. 예를 들어, UE는 프리엠션에 의해 지시된 시간-주파수 자원 내 신호는 자신에게 스케줄링된 DL 전송이 아니라고 보고 나머지 자원 영역에서 수신된 신호들을 기반으로 데이터를 디코딩한다.
E. mMTC (massive MTC)
mMTC(massive Machine Type Communication)은 많은 수의 UE와 동시에 통신하는 초연결 서비스를 지원하기 위한 5G의 시나리오 중 하나이다. 이 환경에서, UE는 굉장히 낮은 전송 속도와 이동성을 가지고 간헐적으로 통신하게 된다. 따라서, mMTC는 UE를 얼마나 낮은 비용으로 오랫동안 구동할 수 있는지를 주요 목표로 하고 있다. mMTC 기술과 관련하여 3GPP에서는 MTC와 NB(NarrowBand)-IoT를 다루고 있다.
mMTC 기술은 PDCCH, PUCCH, PDSCH(physical downlink shared channel), PUSCH 등의 반복 전송, 주파수 호핑(hopping), 리튜닝(retuning), 가드 구간(guard period) 등의 특징을 가진다.
즉, 특정 정보를 포함하는 PUSCH(또는 PUCCH(특히, long PUCCH) 또는 PRACH) 및 특정 정보에 대한 응답을 포함하는 PDSCH(또는 PDCCH)가 반복 전송된다. 반복 전송은 주파수 호핑(frequency hopping)을 통해 수행되며, 반복 전송을 위해, 제 1 주파수 자원에서 제 2 주파수 자원으로 가드 구간(guard period)에서 (RF) 리튜닝(retuning)이 수행되고, 특정 정보 및 특정 정보에 대한 응답은 협대역(narrowband)(ex. 6 RB (resource block) or 1 RB)를 통해 송/수신될 수 있다.
F. 5G 통신을 이용한 AI 기본 동작
도 3은 5G 통신 시스템에서 사용자 단말과 5G 네트워크의 기본동작의 일 예를 나타낸다.
UE는 특정 정보 전송을 5G 네트워크로 전송한다(S1).그리고, 상기 5G 네트워크는 상기 특정 정보에 대한 5G 프로세싱을 수행한다(S2).여기서, 5G 프로세싱은 AI 프로세싱을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 AI 프로세싱 결과를 포함하는 응답을 상기 UE로 전송한다(S3).
G. 5G 통신 시스템에서 사용자 단말과 5G 네트워크 간의 응용 동작
이하, 도 1 및 도 2와 앞서 살핀 무선 통신 기술(BM 절차, URLLC, Mmtc 등)을 참고하여 5G 통신을 이용한 AI 동작에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
먼저, 후술할 본 발명에서 제안하는 방법과 5G 통신의 eMBB 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
도 3의 S1 단계 및 S3 단계와 같이, UE가 5G 네트워크와 신호, 정보 등을 송/수신하기 위해, UE는 도 3의 S1 단계 이전에 5G 네트워크와 초기 접속(initial access) 절차 및 임의 접속(random access) 절차를 수행한다.
보다 구체적으로, UE는 DL 동기 및 시스템 정보를 획득하기 위해 SSB에 기초하여 5G 네트워크와 초기 접속 절차를 수행한다. 상기 초기 접속 절차 과정에서 빔 관리(beam management, BM) 과정, 빔 실패 복구(beam failure recovery) 과정이 추가될 수 있으며, UE가 5G 네트워크로부터 신호를 수신하는 과정에서 QCL(quasi-co location) 관계가 추가될 수 있다.
또한, UE는 UL 동기 획득 및/또는 UL 전송을 위해 5G 네트워크와 임의 접속 절차를 수행한다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 상기 UE로 특정 정보의 전송을 스케쥴링하기 위한 UL grant를 전송할 수 있다. 따라서, 상기 UE는 상기 UL grant에 기초하여 상기 5G 네트워크로 특정 정보를 전송한다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 상기 UE로 상기 특정 정보에 대한 5G 프로세싱 결과의 전송을 스케쥴링하기 위한 DL grant를 전송한다. 따라서, 상기 5G 네트워크는 상기 DL grant에 기초하여 상기 UE로 AI 프로세싱 결과를 포함하는 응답을 전송할 수 있다.
다음으로, 후술할 본 발명에서 제안하는 방법과 5G 통신의 URLLC 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, UE가 5G 네트워크와 초기 접속 절차 및/또는 임의 접속 절차를 수행한 후, UE는 5G 네트워크로부터 DownlinkPreemption IE를 수신할 수 있다. 그리고, UE는 DownlinkPreemption IE에 기초하여 프리엠션 지시(pre-emption indication)을 포함하는 DCI 포맷 2_1을 5G 네트워크로부터 수신한다. 그리고, UE는 프리엠션 지시(pre-emption indication)에 의해 지시된 자원(PRB 및/또는 OFDM 심볼)에서 eMBB data의 수신을 수행(또는 기대 또는 가정)하지 않는다. 이후, UE는 특정 정보를 전송할 필요가 있는 경우 5G 네트워크로부터 UL grant를 수신할 수 있다.
다음으로, 후술할 본 발명에서 제안하는 방법과 5G 통신의 mMTC 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
도 3의 단계들 중 mMTC 기술의 적용으로 달라지는 부분 위주로 설명하기로 한다.
도 3의 S1 단계에서, UE는 특정 정보를 5G 네트워크로 전송하기 위해 5G 네트워크로부터 UL grant를 수신한다. 여기서, 상기 UL grant는 상기 특정 정보의 전송에 대한 반복 횟수에 대한 정보를 포함하고, 상기 특정 정보는 상기 반복 횟수에 대한 정보에 기초하여 반복하여 전송될 수 있다. 즉, 상기 UE는 상기 UL grant에 기초하여 특정 정보를 5G 네트워크로 전송한다. 그리고, 특정 정보의 반복 전송은 주파수 호핑을 통해 수행되고, 첫 번째 특정 정보의 전송은 제 1 주파수 자원에서, 두 번째 특정 정보의 전송은 제 2 주파수 자원에서 전송될 수 있다. 상기 특정 정보는 6RB(Resource Block) 또는 1RB(Resource Block)의 협대역(narrowband)을 통해 전송될 수 있다.
앞서 살핀 5G 통신 기술은 후술할 본 발명에서 제안하는 방법들과 결합되어 적용될 수 있으며, 또는 본 발명에서 제안하는 방법들의 기술적 특징을 구체화하거나 명확하게 하는데 보충될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 음성인식 기능이 내장된 전자 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전자 장치(10)는 가정에서 사용하는 가전으로, 인공지능이 내장된 텔레비전, 냉장고, 청소기, 빨래 건조기, 에어컨 등을 포함하는 장치 또는/및 음성인식 기능이 내장된 자율주행 자동차, 커넥티드 카, 로봇 등을 포함하는 장치 정의될 수 있다.
전자 장치(10)는 음성인식 모듈(260)을 내장해 사용자의 음성 명령을 인식하고, 이에 따른 전자 장치의 동작 제어가 가능하도록 구성될 수 있다.
또한 전자 장치(10)는 통신 모듈(미도시)을 포함하도록 구성되어, 상기 도 1 내지 도 3을 통해 설명한 5G 통신에 기반해 서버로 기능하는 AI 장치(20)와 데이터 통신이 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 AI 장치(20)는 AI 프로세싱을 수행할 수 있는 AI 모듈을 포함하는 전자 기기 또는 상기 AI 모듈을 포함하는 서버 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 AI 장치(20)는 전자 장치(10)의 적어도 일부 구성으로 포함되어 AI 프로세싱 중 적어도 일부를 함께 수행하도록 구비될 수도 있다.
상기 AI 장치의 AI 프로세싱은 전자 장치(10)에서 입력된 데이터에 기초해 사용자의 음성 명령이 뜻하는 바를 이해/학습하고, 그 결과를 출력하는 일련의 연산 과정을 수행할 수 있다.
또한 상기 AI 프로세싱이 전자 장치(10)에 포함되는 경우, 전자 장치(10)의 동작 제어와 관련된 데이터의 프로세싱을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(10)가 자율주행 자동차라면 주행에 필요한 센싱 데이터를 AI 프로세싱하여 처리/판단, 제어 신호 생성 동작을 수행할 수 있다. 또한, 예를 들어, 자율주행 차량은 상기 차량 내에 구비된 다른 전자 기기와의 인터랙션을 통해 획득되는 데이터를 AI 프로세싱 하여 자율주행 제어를 수행할 수 있다.
또한, 전자 장치(10)가 텔레비전이라면, 사용자의 음성 명령으로부터 기동어를 인식하고, 이를 기초로 사용자의 음성 명령에 따라 텔레비전의 동작 제어를 위한 일련의 데이터 프로세싱 동작을 수행할 수 있다.
먼저, AI 장치(10)는 AI 프로세서(26)를 포함해 구성될 수 있다.
상기 AI 프로세서(26)는 신경망을 학습할 수 있는 컴퓨팅 장치로서, 서버, 데스크탑 PC, 노트북 PC, 태블릿 PC 등과 같은 다양한 전자 장치로 구현될 수 있다.
AI 프로세서(21)는 메모리(미도시)에 저장된 프로그램을 이용하여 신경망을 학습할 수 있다. 특히, AI 프로세서(21)는 사용자의 음성 명령을 인식하기 위한 신경망을 학습할 수 있다. 여기서, 사용자의 음성 명령을 인식하기 위한 신경망은 인간의 뇌 구조를 컴퓨터 상에서 모의하도록 설계될 수 있으며, 인간의 신경망의 뉴런(neuron)을 모의하는, 가중치를 갖는 복수의 네트워크 노드들을 포함할 수 있다. 복수의 네트워크 모드들은 뉴런이 시냅스(synapse)를 통해 신호를 주고 받는 뉴런의 시냅틱 활동을 모의하도록 각각 연결 관계에 따라 데이터를 주고 받을 수 있다. 여기서 신경망은 신경망 모델에서 발전한 딥러닝 모델을 포함할 수 있다. 딥 러닝 모델에서 복수의 네트워크 노드들은 서로 다른 레이어에 위치하면서 컨볼루션(convolution) 연결 관계에 따라 데이터를 주고 받을 수 있다. 신경망 모델의 예는 심층 신경망(DNN, deep neural networks), 합성곱 신경망(CNN, convolutional deep neural networks), 순환 신경망(RNN, Recurrent Boltzmann Machine), 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.
한편, 전술한 바와 같은 기능을 수행하는 프로세서는 범용 프로세서(예를 들어, CPU)일 수 있으나, 인공지능 학습을 위한 AI 전용 프로세서(예를 들어, GPU)일 수 있다.
메모리는 AI 장치(20)의 동작에 필요한 각종 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 메모리는 비 휘발성 메모리, 휘발성 메모리, 플래시 메모리(flash-memory), 하드디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SDD) 등으로 구현할 수 있다. 메모리는 AI 프로세서(21)에 의해 액세스되며, AI 프로세서(21)에 의한 데이터의 독취/기록/수정/삭제/갱신 등이 수행될 수 있다. 또한, 메모리(25)는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분류/인식을 위한 학습 알고리즘을 통해 생성되어 사용자의 음성 명령을 이해하고 그에 맞춰 특정 동작을 수행할 수 있도록 특정 결과값을 출력하는 신경망 모델을 저장할 수 있다.
한편, AI 프로세서(21)는 데이터 분류/인식을 위한 신경망을 학습하는 데이터 학습부(미도시)를 포함할 수 있다. 데이터 학습부는 데이터 분류/인식을 판단하기 위하여 어떤 학습 데이터를 이용할지, 학습 데이터를 이용하여 데이터를 어떻게 분류하고 인식할지에 관한 기준을 학습할 수 있다. 데이터 학습부는 학습에 이용될 학습 데이터를 획득하고, 획득된 학습데이터를 딥러닝 모델에 적용함으로써, 딥러닝 모델을 학습할 수 있다. 이러한 학습데이터는 이하에서 설명되는 바와 같이 5G 통신이 가능하도록 연결된 복수의 전자 장치(10)들로부터 획득될 수 있다. 보다 정확히, 이 학습 데이터는 전자 장치(10)에 탑재되어 있는 템플릿 DB에 기록된 식별정보가 이용될 수 있다. 이 경우에, 각 전자 장치(10)는 주기 또는 비주기적으로 식별 정보를 5G 통신을 통해 AI 장치(20)로 전송되고, AI 장치(20)는 복수의 전자 장치(10)로부터 식별 정보를 획득해 신경망 모델을 트레이닝시킬 수 있다. 그 결과 사용자의 음성 명령을 보다 정확히 이해하고 그에 따른 동작 제어가 가능해 질 수 있다.
데이터 학습부는 적어도 하나의 하드웨어 칩 형태로 제작되어 AI 장치(20)에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 데이터 학습부는 인공지능(AI)을 위한 전용 하드웨어 칩 형태로 제작될 수도 있고, 범용 프로세서(CPU) 또는 그래픽 전용 프로세서(GPU)의 일부로 제작되어 AI 장치(20)에 탑재될 수도 있다. 또한, 데이터 학습부는 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈(또는 인스트럭션(instruction)을 포함하는 프로그램 모듈)로 구현되는 경우, 소프트웨어 모듈은 컴퓨터로 읽을 수 있는 판독 가능한 비일시적 판독 가능 기록 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 소프트웨어 모듈은 OS(Operating System)에 의해 제공되거나, 애플리케이션에 의해 제공될 수 있다.
데이터 학습부는 학습 데이터 획득부(미도시) 및 모델 학습부(미도시)를 포함할 수 있다.
학습 데이터 획득부는 데이터를 분류하고 인식하기 위한 신경망 모델에 필요한 학습 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 학습 데이터 획득부는 학습 데이터로서, 신경망 모델에 입력하기 위한 식별 정보를 전자 장치(10)로부터 획득할 수 있다.
모델 학습부는 상기 획득된 학습 데이터를 이용하여, 신경망 모델이 소정의 데이터를 어떻게 분류할지에 관한 판단 기준을 가지도록 학습할 수 있다. 이 때 모델 학습부는 학습 데이터 중 적어도 일부를 판단 기준으로 이용하는 지도 학습(supervised learning)을 통하여, 신경망 모델을 학습시킬 수 있다. 또는 모델 학습부(24)는 지도 없이 학습 데이터를 이용하여 스스로 학습함으로써, 판단 기준을 발견하는 비지도 학습(unsupervised learning)을 통해 신경망 모델을 학습시킬 수 있다. 또한, 모델 학습부(24)는 학습에 따른 상황 판단의 결과가 올바른지에 대한 피드백을 이용하여 강화 학습(reinforcement learning)을 통하여, 신경망 모델을 학습시킬 수 있다. 또한, 모델 학습부(24)는 오류 역전파법(error back-propagation) 또는 경사 하강법(gradient decent)을 포함하는 학습 알고리즘을 이용하여 신경망 모델을 학습시킬 수 있다.
신경망 모델이 학습되면, 모델 학습부는 학습된 신경망 모델을 메모리에 저장할 수 있다. 모델 학습부는 학습된 신경망 모델을 AI 장치(20)와 유선 또는 무선 네트워크로 연결된 서버의 메모리에 저장할 수도 있다.
데이터 학습부는 인식 모델의 분석 결과를 향상시키거나, 인식 모델의 생성에 필요한 리소스 또는 시간을 절약하기 위해 학습 데이터 전처리부(미도시) 및 학습 데이터 선택부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
학습 데이터 전처리부는 획득된 데이터가 상황 판단을 위한 학습에 이용될 수 있도록, 획득된 데이터를 전처리할 수 있다. 예를 들어, 학습 데이터 전처리부는, 모델 학습부가 이미지 인식을 위한 학습을 위하여 획득된 학습 데이터를 이용할 수 있도록, 획득된 데이터를 기 설정된 포맷으로 가공할 수 있다.
또한, 학습 데이터 선택부는, 학습 데이터 획득부에서 획득된 학습 데이터 또는 전처리부에서 전처리된 학습 데이터 중 학습에 필요한 데이터를 선택할 수 있다. 선택된 학습 데이터는 모델 학습부에 제공될 수 있다.
또한, 데이터 학습부는 신경망 모델의 분석 결과를 향상시키기 위하여 모델 평가부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
모델 평가부는, 신경망 모델에 평가 데이터를 입력하고, 평가 데이터로부터 출력되는 분석 결과가 소정 기준을 만족하지 못하는 경우, 모델 학습부로 하여금 다시 학습하도록 할 수 있다. 이 경우, 평가 데이터는 인식 모델을 평가하기 위한 기 정의된 데이터일 수 있다. 일 예로, 모델 평가부는 평가 데이터에 대한 학습된 인식 모델의 분석 결과 중, 분석 결과가 정확하지 않은 평가 데이터의 개수 또는 비율이 미리 설정되 임계치를 초과하는 경우, 소정 기준을 만족하지 못한 것으로 평가할 수 있다.
AI 장치(20)는 AI 프로세서(21)에 의한 AI 프로세싱 결과를 전자 장치(10)로 전송할 수 있도록 통신부(미도시)를 더 포함해 구성될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 AI 장치(20)는 AI 프로세서(21)와 메모리, 통신부 등으로 기능적으로 구분하여 설명하였지만, 전술한 구성요소들이 하나의 모듈로 통합되어 AI 모듈로 호칭될 수도 있음을 밝혀둔다.
전자 장치(10)는, AI 프로세싱이 필요한 데이터를 통신부(120)를 통해 AI 장치(20)로 전송할 수 있고, AI 프로세서(26)을 포함하는 AI 장치(20)는 딥러닝 모델을 이용한 AI 프로세싱 결과를 전자 장치(10)로 전송할 수 있다. 여기서, AI 프로세싱은 사용자의 음성 명령과 관련한 음성 인식을 위한 프로세싱과 그 결과를 추출하기 위한 프로세싱을 포함한다.
전자 장치(10)는 메모리(140), 프로세서(170), 전원 공급부(190)를 포함할 수 있으며, 상기 프로세서(170)는 음성인식 모듈(171)과 AI 프로세서(172)를 더 구비할 수 있다.
메모리(140)는, 프로세서(170)와 전기적으로 연결된다. 메모리(140)는 전자 장치의 여러 가지 기능을 구현하기 위한 프로그램들, 인식된 기동어가 사용자에 의해서 발화된 것인지 또는 전자 장치에서 발화된 기계음인지를 구분할 수 있도록 식별 정보를 저장하는 템플릿 DB(150)를 위한 저장 공간 등으로 사용될 수 있다.
메모리(140)는, 프로세서(170)에서 처리된 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다. 메모리(140)는, 프로세서(170)와 일체형으로 구현될 수 있다. 실시예에 따라, 메모리(140)는, 프로세서(170)의 하위 구성으로 분류될 수 있다.
전원 공급부(190)는, 전자 장치(10)에 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(190)는, 외부 또는 내장된 파워소스로부터 전원을 공급받아, 전자 장치(10)의 구동에 필요한 각 유닛에 전원을 공급할 수 있다.
프로세서(170)는, 각 부와 와 전기적으로 연결되어 신호를 교환할 수 있다. 프로세서(170)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
프로세서(170)는, 전원 공급부(190)로부터 제공되는 전원에 의해 구동될 수 있다. 프로세서(170)는, 전원 공급부(190)에 의해 전원이 공급되는 상태에서 데이터를 수신하고, 데이터를 처리하고, 신호를 생성하고, 신호를 제공할 수 있다.
전자 장치(10)는, 적어도 하나의 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)을 포함할 수 있다. 프로세서(170)를 포함하는 각 부는, 인쇄 회로 기판에 전기적으로 연결될 수 있다.
음성인식 모듈(171)은 사용자의 음성 명령 또는 수신된 음성에서 기동어를 식별하도록 기능해, TTS에 기반하는 음성인식 동작을 단독으로 수행하거나, 또는 AI 프로세서(172)와 같이 연산 동작을 수행할 수 있다.
AI 프로세서(172)는 전술한 AI 장치(20)의 AI 프로세서(26)와 동일/유사한 구성을 가지도록 구성되어 장치(10)의 외부로부터 수신되는 음성에서 기동어를 인식하도록 동작될 수 있다. 장치(10)의 외부로부터 마이크9130)를 통해 수신되는 음성은 음성을 인식하도록 훈련된 신경망(ANN) 모델에 입력되고, 상기 신경망 모델의 출력으로부터 상기 수신된 음성에서 상기 기동어를 추출할 수가 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음성인식 방법을 설명하는 흐름도이다.
일 실시예에서, 전자장치(10)는 기동어를 인식하는 스탠바이 모드와 음성인식에 따라 동작 제어를 실시하는 음성인식 모드로 동작할 수가 있다. 여기서, 기동어는 음성인식 서비스를 깨우기 위한 단어를 말한다. 전자 장치(10)는 스탠바이 모드에서 마이크(130)를 통해 주변의 음성을 수신하고, 수신된 음성 중 기동어가 존재하면 음성인식 모드로 진입해 입력된 음성에 따라 동작 제어를 실시하도록 구성될 수 있다.
기동어는 다양하게 설정이 가능하며, 사용자에 의해 또는 공장 출고 시에 기동어는 설정되어 있을 수 있다. 예를 들어, 구글 홈의 기동어는 'OK 구굴' 에코의 기동어는 '알렉사'와 같이 대표적인 단어로 설정되어 있고, 이와 마찬가지로 전자 장치(10)의 음성인식 서비스를 깨우는 기동어는 '하이 LG'와 같이 설정되어 있을 수 있다.
전자 장치(10)는 턴온(turn on)된 상태에서는 스탠바이 모드로 동작하며, 이 스탠바이 모드에서 주변의 음성을 수신하고, 수신된 음성에서 기동어가 존재하는지 판단하게 된다. 수신된 음성에서 기동어가 존재하는지는 TTS 변환과 같은 고전적 음성인식 기법이나, 또는 사람의 음성을 인식하도록 훈련된 신경망(ANN) 모델에 기초해 이뤄질 수가 있다. 마이크(130)를 통해 수신된 음성은 AI 프로세서(172)로 전달되어 신경망 모델로 입력되고, 상기 신경망 모델의 출력으로부터 수임된 음성에서 기동어를 추출할 수가 있다(S500).
프로세서(170)는 메모리(140)로부터 음성분석 프로그램을 호출해 로딩하고, 추출된 기동어를 이 음성분석 프로그램에 따라 분석해 추출된 기동어의 제1 고유값을 추출한다(S510). 여기서 제1 고유값은 추출된 기동어의 음성 특징을 나타내는 데이터로, 추출된 기동어를 시간 순서에 따라 소리의 강약 변화를 보여주는 히스토그램, 시간의 순서에 따른 소리의 주파수 변화 등으로 표현될 수 있다.
프로세서(170)는 전 단계(S510)에서 추출한 제1 고유값을 템플릿 DB(150)에 저장된 식별 정보와 비교한다(S520). 여기서, 비교는 제1 고유값과 매칭되는 식별정보가 존재하는지 매칭하는 과정을 말하며, 이를 위해 식별정보는 소리 특징을 기록한 제2 고유값을 포함하도록 구성될 수 있다.
템플릿 DB(150)에 대한 일 예를 도 6에 도시하고 있다. 이 도 6을 참조로 템플릿 DB(150)에 대해서 설명한다.
템플릿 DB(150)는 기계음, 즉 전자 장치를 통해 출력되는 음성의 고유값(이하, 제2 고유값이라 함)을 기록한다. 여기서 고유값은 상기 제1 고유값과 동일한 방식에 의해서 구해진 데이터로, 기계음으로 발화된 기동어의 소리 특징을 나타내는 데이터이다.
템플릿 DB(150)는 기동어 필드, 기계음 필드, 고유값 필드를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 기동어 필드는 음성인식으로 동작하는 장치들의 기동어를 기록하는 필드이다. 일 예로 기동어 필드에는 '하이 LG' 'Ok 구글'과 같이 음성 인식 서비스를 깨우는 단어들을 기록할 수 있다. 기계음 필드는 기동어를 기계음으로 발화한 음성을 기록하는 필드이다. 예를 들어 하이 엘지라는 기동어를 텔레비전, 라디오, 인공지능 스프커, 휴대용 단말과 같은 전자 장치에서 발화한 음성을 기록하는 필드이다. 고유값 필드는 각 기계음의 소리 특징을 기록하는 필드로, 각 전자 장치에 따라 발화된 소리가 다르기 때문에, 이 고유값은 성문으로 작용할 수 있다.
S520 단계에서, 프로세서(170)는 템플릿 DB(150)에 저장된 제2 고유값을 읽어 들여 추출된 기동어로부터 획득한 제1 고유값과 매칭되는 것이 존재하는지 비교한다. 여기서, 비교는 반드시 100%일치하는 경우를 말하는 것은 아니며, 기설정된 조건에 따라 비교 결과는 출력될 수 있다. 예를 들어서, 제1 고유값과 제2 고유값의 유사도가 90% 이상이면 동일한 것으로 판단 될 수 있다.
S530 단계의 비교 결과, 제1 고유값과 동일한 제2 고유값이 존재하면 프로세서(170)는 전자 장치(10)가 스탠바이 모드로 동작하도록 제어하고(S540), 제1 고유값과 제2 고유값이 동일하지 않으면 프로세서(170)는 음성인식 모듈(171)을 활성화시켜 전자 장치(10)가 음성인식 모드로 동작할 수 있도록 제어한다(S530).
이 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자 장치(10)가 기동어를 입력받게 되면, 기동어에 따라 바로 음성인식 동작을 수행하지 않고, 사용자에 의해 입력되는 기동어인지, 아니면 전자 장치에서 발화된 기동어인지를 구분할 수가 있고, 이에 따라 전자 장치가 사용자의 의지와 상관없이 오작동하는 것을 방지할 수가 있다.
도 7은 템플릿 DB를 업데이트하는 과정을 설명하는 도면이다. 본 발명의 일 실시예에서 템플릿 DB는 방송음을 통해 주기적 또는 비주기적으로 업데이트될 수 있다. 여기서 방송음은 텔레비전과 같은 영상 장치에서 출력되는 방송 소리를 말한다.
전자 장치(10)는 템플릿 DB를 업데이트하기 위한 트레이닝 모드를 더 포함해 동작하도록 설정되어 있을 수 있다. 이 트레이닝 모드는 전자 장치(10)의 동작은 제한한 채, 템플릿 DB의 업데이트 만을 위한 동작이 실시되는 모드이거나, 또는 전자 장치(10)는 정상적인 동작을 하면서, 백그라운드에서 트레이닝 모드가 동작하도록 설정된 것일 수 있다.
S701 단계에서, 프로세서(170)는 마이크(130)를 활성화시켜 주변의 음성을 수신하도록 동작한다. 여기서 주변의 음성은 텔레비전이나 인공지능 스피커 등의 스피커를 통해 출력되는 기계음을 말하며, 보다 정확히는 기계음으로 출력되는 방송음일 수 있다.
S702 단계에서, 수신된 방송음은 AI 프로세서(172)의 신경망 모델에 입력될 수가 있고, 상술한 바에 따라서 수신된 방송음에서 기동어가 존재하는지 판단하게 된다. 여기서, AI 프로세서(172)가 식별하는 기동어는 훈련에 의해 식별되거나 또는 전자 장치의 공장 출하시 설정된 디폴트 값으로 정의된 것일 수 있다.
S703 단계의 판단 결과 기동어라고 판단이 되면, AI 프로세서(172)는 수신된 방송음에서 기동어를 추출해 프로세서(170)에 그 사실을 통지할 수 있다. 결과값을 수신한 프로세서(170)는 해당 기동어의 특징을 추출하기 위해서 히스토그램 또는 주파수 분석 등을 이용해 제2 고유값을 추출한다(S704).
S705 단계에서, 추출된 제2 고유값과 기동어는 템플릿 DB(150)에 식별 정보로 추가로 저장됨으로써 템플릿DB(150)가 업데이트될 수 있다.
이에 따라서, 인식된 기동어가 사용자에 의해 발화된 것인지, 또는 전자 장치에서 발화된 것인지를 보다 정확하게 인식해 전자 장치의 오작동을 방지할 수 있다.
또한 이 같은 템플릿 DB의 업데이트는 트레이닝 모드에서 일정 시간동안 진행되거나 또는 전자 장치의 동작 중 백그라운드에서 실시되어 템플릿 DB에 저장되지 않은 새로운 기동어를 인식할 때 마다 템플릿 DB를 업데이트하도록 동작될 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 음성인식 장치에서,
    스탠바이 모드에서 기동어를 수신하는 단계;
    수신된 상기 기동어로부터 상기 기동어의 음성 특징을 나타내는 제1 고유값을 추출하고, 추출된 상기 제1 고유값을 템플릿 DB와 비교하는 단계; 및
    상기 템플릿 DB는 기계음으로 만들어진 기동어와 상기 기계음의 음성 특징을 나타내는 제2 고유값을 포함하는 식별 정보를 저장하며,
    상기 비교 결과, 상기 템플릿 DB가 상기 제1 고유값에 매칭되는 상기 제2 고유값을 저장하고 있지 않다면, 화자의 음성 인식을 위한 음성인식 모드로 진입하고, 상기 템플릿 DB가 상기 제1 고유값에 매칭되는 상기 제2 고유값을 저장하고 있다면, 상기 스탠바이 모드로 진입하는 단계;
    를 포함하는 음성인식 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기동어를 수신하는 단계는,
    주변의 음성을 마이크를 통해 수신하여 상기 음성을 인식하도록 훈련된 신경망(ANN) 모델에 입력하고, 상기 신경망 모델의 출력으로부터 상기 수신된 음성에서 상기 기동어를 추출하는 음성인식 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    기계음을 수신하는 단계;
    상기 기계음에서 상기 기동어가 인식되면, 인식된 상기 기계음의 기동어로부터 상기 제2 고유값을 추출하는 단계; 및
    추출된 상기 제2 고유값을 상기 기계음의 기동어와 매칭해 상기 템플릿 DB에 저장하는 단계;
    를 더 포함해 상기 템플릿 DB를 업데이트하는 음성인식 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기계음은 전자 장치 통해 출력된 음성인 음성인식 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전자 장치는 음성인식 스피커, 텔레비전, 라디오 중 적어도 하나를 포함하는 음성인식 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 음성인식 장치가 5G(5 TH Generation) 서비스를 제공하는 5G 무선 통신 시스템을 통해 AI 장치로 접속되며,
    상기 5G 서비스는 매시브 기계 타입 통신(Massive Machine-type Communication, mMTC) 서비스를 포함하며,
    상기 mMTC 서비스를 통해 제공되는 물리 자원인 MTC 물리 상향 링크 공유 채널(MTC Physical Uplink Shared Channel, MPUSCH) 및/또는 MTC 물리 상향 링크 제어 채널(MTC Physical Uplink Control Channel, MPUCCH)을 통해 상기 AI 장치로 상기 음성인식 모드에서 수신된 음성 데이터를 전송하는 음성인식 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 5G 무선 통신 시스템은 상기 5G 무선 통신 시스템의 일부 자원 블록과 관련된 시스템 대역폭을 제공하며, 상기 mMTC 서비스를 제공하는 NB-IoT(Narrowband-Internet of Things) 시스템을 포함하며,
    상기 NB-IoT 시스템과 관련된 앵커 타입의 반송파(anchor type carrier)를 통해 상기 5G 무선 통신 시스템으로의 초기 접속 절차를 수행하고,
    상기 NB-IoT 시스템과 관련된 비-앵커 타입의 반송파(non-anchor type carrier)를 통해 상기 AI 장치로 상기 음성인식 모드에서 수신된 음성 데이터를 전송하는 음성인식 방법.
  8. 기계음으로 만들어진 기동어와 상기 기계음의 음성 특징을 나타내는 제2 고유값을 포함하는 식별 정보를 저장하는 템플릿 DB(Template DB);
    음성을 수신하는 마이크;
    프로세서;
    상기 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 메모리;를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    스탠바이 모드에서 상기 마이크를 통해 기동어를 수신하고,
    수신된 상기 기동어로부터 제1 고유값을 추출하고,
    추출된 상기 기동어의 제1 고유값을 상기 템플릿 DB와 비교해, 상기 템플릿 DB가 상기 제1 고유값에 대응하는 상기 제2 고유값을 저장하고 있지 않다면, 화자의 음성 인식을 위한 음성인식 모드로 진입하고, 상기 템플릿 DB가 상기 제1 고유값에 대응하는 상기 제2 고유값을 저장하고 있다면, 상기 스탠바이 모드로 진입하도록 제어하는 음성인식 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    주변의 음성을 수신해 음성을 인식하도록 트레이닝된 신경망(ANN) 모델에 입력하고, 상기 신경망 모델의 출력으로부터 수신된 주변의 음성에서 상기 기동어를 추출하는 음성인식 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 마이크를 통해 기계음을 수신하고,
    수신된 상기 기계음에서 상기 기동어가 인식되면, 인식된 상기 기계음의 기동어로부터 상기 제2 고유값을 추출하고,
    추출된 상기 제2 고유값을 상기 기계음의 기동어와 매칭해 상기 템플릿 DB에 저장하는 것으로 상기 템플릿 DB를 업데이트하는 음성인식 장치.
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