WO2022014731A1 - Scheduling method and device for aircomp-based federated learning - Google Patents

Scheduling method and device for aircomp-based federated learning Download PDF

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WO2022014731A1
WO2022014731A1 PCT/KR2020/009240 KR2020009240W WO2022014731A1 WO 2022014731 A1 WO2022014731 A1 WO 2022014731A1 KR 2020009240 W KR2020009240 W KR 2020009240W WO 2022014731 A1 WO2022014731 A1 WO 2022014731A1
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WO
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information
communication devices
server
time
parameter
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Application number
PCT/KR2020/009240
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
이태현
이상림
이호재
김영준
전기준
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N20/00Machine learning
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter

Definitions

  • This disclosure relates to wireless communication.
  • 6G systems are expected to have 50 times higher simultaneous wireless connectivity than 5G wireless communication systems.
  • URLLC a key feature of 5G, will become an even more important technology by providing an end-to-end delay of less than 1ms in 6G communication.
  • 6G systems will have much better volumetric spectral efficiencies as opposed to frequently used areal spectral efficiencies.
  • the 6G system can provide very long battery life and advanced battery technology for energy harvesting, so mobile devices will not need to be charged separately in the 6G system.
  • AI The most important and newly introduced technology for 6G systems is AI.
  • AI was not involved in the 4G system.
  • 5G systems will support partial or very limited AI.
  • the 6G system will be AI-enabled for full automation.
  • Advances in machine learning will create more intelligent networks for real-time communication in 6G.
  • Incorporating AI into communications can simplify and enhance real-time data transmission.
  • AI can use numerous analytics to determine how complex target tasks are performed. In other words, AI can increase efficiency and reduce processing delays.
  • AirComp-based federated learning When performing AirComp-based federated learning, synchronized aggregation of each device is required. In this case, when a training failure or the like occurs in the device scheduled by the server, an aggregation error may occur.
  • a scheduling method between a server and a device is presented to solve asynchronous problems caused by differences in AI capabilities of devices participating in AirComp-based federated learning.
  • Each device transmits a training completion flag to the server after updating the local parameter, and through this, the server can determine the distribution of the number of devices that have completed learning and the learning delay time. Based on this, the server performs scheduling with the device by adjusting the trade-off value in consideration of learning accuracy and latency performance.
  • the devices participating in the learning can transmit local parameters to the server at the same time, and the server can reduce the parameter averaging error by identifying the number of devices that have completed learning.
  • the straggler effect can be mitigated by excluding a device whose learning is delayed according to a trade-off value from scheduling.
  • the edge server can mitigate the aggregation error for AI parameters by identifying the number of devices that have failed training.
  • it is possible to mitigate the straggler effect, which depends on the worst case among devices participating in learning, in latency of federated learning.
  • FIG. 1 illustrates a wireless communication system to which the present disclosure can be applied.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a radio protocol architecture for a user plane.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a radio protocol structure for a control plane.
  • FIG. 4 shows another example of a wireless communication system to which the technical features of the present disclosure can be applied.
  • 5 illustrates functional partitioning between NG-RAN and 5GC.
  • FIG. 6 illustrates a frame structure that can be applied in NR.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a difference between a conventional control region and CORESET in NR.
  • FIG. 10 shows an example of a frame structure for a new radio access technology.
  • FIG. 12 is an abstract diagram of a hybrid beamforming structure from the viewpoint of the TXRU and the physical antenna.
  • FIG. 13 shows a synchronization signal and a PBCH (SS/PBCH) block.
  • 15 shows an example of a process of acquiring system information of a terminal.
  • 17 is for explaining a power ramping carwonter.
  • 19 is a flowchart illustrating an example of performing an idle mode DRX operation.
  • 21 shows an example of a communication structure that can be provided in a 6G system.
  • FIG. 22 shows an example of a perceptron structure.
  • FIG. 23 shows an example of a multiple perceptron structure.
  • 25 shows an example of a convolutional neural network.
  • 26 shows an example of a filter operation in a convolutional neural network.
  • FIG. 27 shows an example of a neural network structure in which a cyclic loop exists.
  • FIG. 30 is a diagram showing an example of THz communication application.
  • 31 is a diagram illustrating an example of an electronic device-based THz wireless communication transceiver.
  • 32 is a diagram illustrating an example of a method of generating an optical device-based THz signal.
  • 33 is a diagram illustrating an example of an optical element-based THz wireless communication transceiver.
  • 34 illustrates the structure of a photoinc source based transmitter.
  • 35 illustrates the structure of an optical modulator.
  • 36 illustrates an example of an operation process for federated learning based on orthogonal division access.
  • 39 shows an example of an operation process of a server for determining a parameter transmission time and scheduling with a device.
  • 40 shows an example of a joint learning process of a server and a device after scheduling.
  • 41 shows an example of the number of arrivals of the training completion flag according to time and a scheduling process of the server.
  • FIG. 43 is a flowchart of an example of a federated learning control method proposed in the present specification.
  • 44 illustrates the communication system 1 applied to the present disclosure.
  • 45 illustrates a wireless device applicable to the present disclosure.
  • 46 illustrates a signal processing circuit for a transmission signal.
  • 49 illustrates a vehicle or an autonomous driving vehicle applied to the present disclosure.
  • 50 illustrates a vehicle applied to the present disclosure.
  • 53 illustrates an AI device applied to the present disclosure.
  • a or B (A or B) may mean “only A”, “only B” or “both A and B”.
  • a or B (A or B)” may be interpreted as “A and/or B (A and/or B)”.
  • A, B or C(A, B or C) herein means “only A”, “only B”, “only C”, or “any and any combination of A, B and C ( any combination of A, B and C)”.
  • a slash (/) or a comma (comma) used herein may mean “and/or”.
  • A/B may mean “A and/or B”. Accordingly, “A/B” may mean “only A”, “only B”, or “both A and B”.
  • A, B, C may mean “A, B, or C”.
  • At least one of A and B may mean “only A”, “only B” or “both A and B”.
  • the expression “at least one of A or B” or “at least one of A and/or B” means “at least one It can be interpreted the same as “at least one of A and B”.
  • At least one of A, B and C means “only A”, “only B”, “only C”, or “A, B and C” Any combination of A, B and C”. Also, “at least one of A, B or C” or “at least one of A, B and/or C” means may mean “at least one of A, B and C”.
  • parentheses used herein may mean “for example”. Specifically, when displayed as “control information (PDCCH)”, “PDCCH” may be proposed as an example of “control information”. In other words, “control information” of the present specification is not limited to “PDCCH”, and “PDDCH” may be proposed as an example of “control information”. Also, even when displayed as “control information (ie, PDCCH)”, “PDCCH” may be proposed as an example of “control information”.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as universal terrestrial radio access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with a radio technology such as global system for mobile communications (GSM)/general packet radio service (GPRS)/enhanced data rates for GSM evolution (EDGE).
  • GSM global system for mobile communications
  • GPRS general packet radio service
  • EDGE enhanced data rates for GSM evolution
  • OFDMA may be implemented with a wireless technology such as Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, and evolved UTRA (E-UTRA).
  • IEEE 802.16m is an evolution of IEEE 802.16e, and provides backward compatibility with a system based on IEEE 802.16e.
  • UTRA is part of the universal mobile telecommunications system (UMTS).
  • 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is a part of evolved UMTS (E-UMTS) that uses evolved-UMTS terrestrial radio access (E-UTRA), and employs OFDMA in downlink and SC in uplink - Adopt FDMA.
  • LTE-A (advanced) is an evolution of 3GPP LTE.
  • 5G NR is a successor technology of LTE-A, and is a new clean-slate type mobile communication system with characteristics such as high performance, low latency, and high availability. 5G NR can utilize all available spectrum resources, from low frequency bands below 1 GHz, to intermediate frequency bands from 1 GHz to 10 GHz, and high frequency (millimeter wave) bands above 24 GHz.
  • LTE-A or 5G NR is mainly described, but the spirit of the present disclosure is not limited thereto.
  • E-UTRAN Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network
  • LTE Long Term Evolution
  • the E-UTRAN includes a base station (20: Base Station, BS) that provides a control plane (control plane) and a user plane (user plane) to a terminal (10: User Equipment, UE).
  • the terminal 10 may be fixed or mobile, and may be called by other terms such as a mobile station (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), a mobile terminal (MT), and a wireless device.
  • the base station 20 refers to a fixed station that communicates with the terminal 10, and may be called by other terms such as an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), and an access point.
  • eNB evolved-NodeB
  • BTS base transceiver system
  • the base stations 20 may be connected to each other through an X2 interface.
  • the base station 20 is connected to an Evolved Packet Core (EPC) 30 through an S1 interface, more specifically, a Mobility Management Entity (MME) through S1-MME and a Serving Gateway (S-GW) through S1-U.
  • EPC Evolved Packet Core
  • the EPC 30 is composed of an MME, an S-GW, and a Packet Data Network-Gateway (P-GW).
  • the MME has access information of the terminal or information about the capability of the terminal, and this information is mainly used for mobility management of the terminal.
  • the S-GW is a gateway having E-UTRAN as an endpoint
  • the P-GW is a gateway having a PDN as an endpoint.
  • the layers of the Radio Interface Protocol between the terminal and the network are L1 (Layer 1), It can be divided into L2 (2nd layer) and L3 (3rd layer), of which the physical layer belonging to the first layer provides an information transfer service using a physical channel,
  • the RRC (Radio Resource Control) layer located in the third layer performs a role of controlling radio resources between the terminal and the network. To this end, the RRC layer exchanges RRC messages between the terminal and the base station.
  • the 2 is a block diagram illustrating a radio protocol architecture for a user plane.
  • 3 is a block diagram illustrating a radio protocol structure for a control plane.
  • the user plane is a protocol stack for transmitting user data
  • the control plane is a protocol stack for transmitting a control signal.
  • the physical layer provides an information transfer service (information transfer service) to the upper layer using a physical channel (physical channel).
  • the physical layer is connected to a medium access control (MAC) layer, which is an upper layer, through a transport channel. Data moves between the MAC layer and the physical layer through the transport channel. Transmission channels are classified according to how and with what characteristics data are transmitted through the air interface.
  • MAC medium access control
  • the physical channel may be modulated by OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), and time and frequency are used as radio resources.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • the functions of the MAC layer include mapping between logical channels and transport channels and multiplexing/demultiplexing into transport blocks provided as physical channels on transport channels of MAC service data units (SDUs) belonging to logical channels.
  • SDUs MAC service data units
  • the MAC layer provides a service to the RLC (Radio Link Control) layer through a logical channel.
  • RLC Radio Link Control
  • the functions of the RLC layer include concatenation, segmentation, and reassembly of RLC SDUs.
  • the RLC layer In order to guarantee various QoS (Quality of Service) required by Radio Bearer (RB), the RLC layer has a transparent mode (Transparent Mode, TM), an unacknowledged mode (Unacknowledged Mode, UM) and an acknowledged mode (Acknowledged Mode).
  • TM Transparent Mode
  • UM unacknowledged Mode
  • AM acknowledged Mode
  • AM RLC provides error correction through automatic repeat request (ARQ).
  • the RRC (Radio Resource Control) layer is defined only in the control plane.
  • the RRC layer is responsible for controlling logical channels, transport channels, and physical channels in relation to configuration, re-configuration, and release of radio bearers.
  • RB means a logical path provided by the first layer (PHY layer) and the second layer (MAC layer, RLC layer, PDCP layer) for data transfer between the terminal and the network.
  • Functions of the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer in the user plane include delivery of user data, header compression, and ciphering.
  • Functions of the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer in the control plane include transmission of control plane data and encryption/integrity protection.
  • Setting the RB means defining the characteristics of a radio protocol layer and channel to provide a specific service, and setting each specific parameter and operation method.
  • the RB may be further divided into a signaling RB (SRB) and a data RB (DRB).
  • SRB is used as a path for transmitting an RRC message in the control plane
  • DRB is used as a path for transmitting user data in the user plane.
  • the terminal When an RRC connection is established between the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the E-UTRAN, the terminal is in an RRC connected state, otherwise, it is in an RRC idle state.
  • a downlink transport channel for transmitting data from a network to a terminal there are a BCH (Broadcast Channel) for transmitting system information and a downlink SCH (Shared Channel) for transmitting user traffic or control messages in addition to this.
  • BCH Broadcast Channel
  • SCH Shared Channel
  • downlink multicast or broadcast service traffic or control messages they may be transmitted through a downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • MCH downlink multicast channel
  • RACH random access channel
  • SCH uplink shared channel
  • the logical channels that are located above the transport channel and are mapped to the transport channel include a Broadcast Control Channel (BCCH), a Paging Control Channel (PCCH), a Common Control Channel (CCCH), a Multicast Control Channel (MCCH), and a Multicast Traffic Channel (MTCH). Channel), etc.
  • BCCH Broadcast Control Channel
  • PCCH Paging Control Channel
  • CCCH Common Control Channel
  • MCCH Multicast Control Channel
  • MTCH Multicast Traffic Channel
  • a physical channel consists of several OFDM symbols in the time domain and several sub-carriers in the frequency domain.
  • One sub-frame is composed of a plurality of OFDM symbols in the time domain.
  • a resource block is a resource allocation unit and includes a plurality of OFDM symbols and a plurality of sub-carriers.
  • each subframe may use specific subcarriers of specific OFDM symbols (eg, the first OFDM symbol) of the corresponding subframe for a Physical Downlink Control Channel (PDCCH), that is, an L1/L2 control channel.
  • PDCCH Physical Downlink Control Channel
  • a Transmission Time Interval (TTI) is a unit time of transmission, and may be, for example, a subframe or a slot.
  • new radio access technology new RAT, NR
  • next-generation communication As more and more communication devices require greater communication capacity, there is a need for improved mobile broadband communication compared to a conventional radio access technology (RAT).
  • massive MTC massive machine type communications
  • massive MTC massive machine type communications
  • URLLC Ultra-Reliable and Low Latency Communication
  • FIG. 4 shows another example of a wireless communication system to which the technical features of the present disclosure can be applied.
  • FIG. 4 shows a system architecture based on a 5G new radio access technology (NR) system.
  • An entity used in a 5G NR system may absorb some or all functions of an entity (eg, eNB, MME, S-GW) introduced in FIG. 1 .
  • An entity used in the NR system may be identified with the name "NG" to distinguish it from LTE.
  • the wireless communication system includes one or more UEs 11 , a next-generation RAN (NG-RAN), and a 5th generation core network (5GC).
  • the NG-RAN consists of at least one NG-RAN node.
  • the NG-RAN node is an entity corresponding to the BS 20 shown in FIG. 1 .
  • the NG-RAN node is configured with at least one gNB 21 and/or at least one ng-eNB 22 .
  • the gNB 21 provides termination of the NR user plane and control plane protocol towards the UE 11 .
  • the Ng-eNB 22 provides termination of the E-UTRA user plane and control plane protocol towards the UE 11 .
  • 5GC includes an access and mobility management function (AMF), a user plane function (UPF), and a session management function (SMF).
  • AMF hosts functions such as NAS security, idle state mobility handling, and more.
  • the AMF is an entity that includes the functions of the conventional MME.
  • UPF hosts functions such as mobility anchoring and PDU (protocol data unit) processing.
  • the UPF is an entity that includes the functions of the conventional S-GW.
  • SMF hosts functions such as UE IP address assignment and PDU session control.
  • gNB and ng-eNB are interconnected via Xn interface. gNB and ng-eNB are also connected to 5GC via NG interface. More specifically, it is connected to the AMF via the NG-C interface and to the UPF via the NG-U interface.
  • 5 illustrates functional partitioning between NG-RAN and 5GC.
  • the gNB is inter-cell radio resource management (Inter Cell RRM), radio bearer management (RB control), connection mobility control (Connection Mobility Control), radio admission control (Radio Admission Control), measurement setup and provision Functions such as (Measurement configuration & Provision) and dynamic resource allocation may be provided.
  • AMF may provide functions such as NAS security, idle state mobility processing, and the like.
  • the UPF may provide functions such as mobility anchoring and PDU processing.
  • a Session Management Function (SMF) may provide functions such as terminal IP address assignment and PDU session control.
  • FIG. 6 illustrates a frame structure that can be applied in NR.
  • a frame may be configured for 10 milliseconds (ms), and may include 10 subframes configured for 1 ms.
  • uplink and downlink transmission may be composed of frames.
  • a radio frame has a length of 10 ms and may be defined as two 5 ms half-frames (HF).
  • a half-frame may be defined as 5 1ms subframes (Subframe, SF).
  • a subframe is divided into one or more slots, and the number of slots in a subframe depends on subcarrier spacing (SCS).
  • SCS subcarrier spacing
  • Each slot includes 12 or 14 OFDM(A) symbols according to a cyclic prefix (CP). When a normal CP is used, each slot includes 14 symbols. When the extended CP is used, each slot includes 12 symbols.
  • the symbol may include an OFDM symbol (or a CP-OFDM symbol) and an SC-FDMA symbol (or a DFT-s-OFDM symbol).
  • One or a plurality of slots may be included in the subframe according to subcarrier spacing.
  • Table 1 illustrates a subcarrier spacing configuration ⁇ .
  • Table 2 illustrates the number of slots in a frame (N frame ⁇ slot ), the number of slots in a subframe (N subframe ⁇ slot ), and the number of symbols in a slot (N slot symb ) according to the subcarrier spacing configuration ⁇ . .
  • Table 3 illustrates the number of symbols per slot, the number of slots per frame, and the number of slots per subframe (SF) according to SCS when the extended CP is used.
  • OFDM(A) numerology eg, SCS, CP length, etc.
  • OFDM(A) numerology eg, SCS, CP length, etc.
  • the (absolute time) interval of a time resource eg, SF, slot, or TTI
  • TU Time Unit
  • a slot includes a plurality of symbols in the time domain.
  • one slot may include 14 symbols, but in the case of an extended CP, one slot may include 12 symbols.
  • one slot may include 7 symbols, but in the case of an extended CP, one slot may include 6 symbols.
  • a carrier wave includes a plurality of subcarriers in the frequency domain.
  • a resource block (RB) may be defined as a plurality of (eg, 12) consecutive subcarriers in the frequency domain.
  • a bandwidth part (BWP) may be defined as a plurality of consecutive (P)RBs in the frequency domain, and may correspond to one numerology (eg, SCS, CP length, etc.).
  • a carrier wave may include a maximum of N (eg, 5) BWPs. Data communication may be performed through the activated BWP.
  • Each element may be referred to as a resource element (RE) in the resource grid, and one complex symbol may be mapped.
  • RE resource element
  • a physical downlink control channel may include one or more control channel elements (CCEs) as shown in Table 4 below.
  • CCEs control channel elements
  • the PDCCH may be transmitted through a resource composed of 1, 2, 4, 8 or 16 CCEs.
  • the CCE consists of six resource element groups (REGs), and one REG consists of one resource block in the frequency domain and one orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbol in the time domain.
  • REGs resource element groups
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • a new unit called a control resource set may be introduced.
  • the UE may receive the PDCCH in CORESET.
  • CORESET may be composed of N CORESET RB resource blocks in the frequency domain, and may be composed of N CORESET symb ⁇ ⁇ 1, 2, 3 ⁇ symbols in the time domain.
  • N CORESET RB and N CORESET symb may be provided by the base station through a higher layer signal.
  • a plurality of CCEs (or REGs) may be included in CORESET.
  • the UE may attempt PDCCH detection in CORESET in units of 1, 2, 4, 8 or 16 CCEs.
  • One or a plurality of CCEs capable of attempting PDCCH detection may be referred to as PDCCH candidates.
  • the terminal may receive a plurality of CORESETs set.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a difference between a conventional control region and CORESET in NR.
  • the control region 300 in the conventional wireless communication system (eg, LTE/LTE-A) is configured over the entire system band used by the base station. All terminals except for some terminals supporting only a narrow band (eg, eMTC/NB-IoT terminals) receive radio signals of the entire system band of the base station in order to properly receive/decode the control information transmitted by the base station.
  • eMTC/NB-IoT terminals receive radio signals of the entire system band of the base station in order to properly receive/decode the control information transmitted by the base station.
  • the CORESETs 301, 302, and 303 may be said to be radio resources for control information to be received by the terminal, and only a part of the system band may be used instead of the entire system band.
  • the base station may allocate a CORESET to each terminal, and may transmit control information through the allocated CORESET.
  • the first CORESET 301 may be allocated to terminal 1
  • the second CORESET 302 may be allocated to the second terminal
  • the third CORESET 303 may be allocated to terminal 3 .
  • the terminal may receive control information of the base station even if it does not necessarily receive the entire system band.
  • the CORESET there may be a terminal-specific CORESET for transmitting terminal-specific control information and a common CORESET for transmitting control information common to all terminals.
  • the resource may include at least one of a resource in a time domain, a resource in a frequency domain, a resource in a code domain, and a resource in a space domain.
  • FIG. 10 shows an example of a frame structure for a new radio access technology.
  • a structure in which a control channel and a data channel are time division multiplexed (TDM) in one TTI is considered as one of the frame structures.
  • a hatched region indicates a downlink control region, and a black portion indicates an uplink control region.
  • An area without an indication may be used for downlink data (DL data) transmission or uplink data (UL data) transmission.
  • a characteristic of this structure is that downlink (DL) transmission and uplink (UL) transmission are sequentially performed within one subframe, so that DL data is transmitted within a subframe, and UL ACK / Acknowledgment/Not-acknowledgement (NACK) may also be received.
  • NACK Acknowledgment/Not-acknowledgement
  • the base station and the terminal switch from the transmit mode to the receive mode, or a time gap for the conversion process from the receive mode to the transmit mode. ) is required.
  • some OFDM symbols at the time of switching from DL to UL in the self-contained subframe structure may be set as a guard period (GP).
  • one slot may have a self-contained structure in which all of a DL control channel, DL or UL data, and a UL control channel may be included.
  • the first N symbols in a slot may be used to transmit a DL control channel (hereinafter, DL control region), and the last M symbols in a slot may be used to transmit a UL control channel (hereinafter, UL control region).
  • N and M are each an integer greater than or equal to 0.
  • a resource region hereinafter, referred to as a data region between the DL control region and the UL control region may be used for DL data transmission or UL data transmission.
  • a data region a resource region between the DL control region and the UL control region may be used for DL data transmission or UL data transmission.
  • the following configuration may be considered. Each section is listed in chronological order.
  • the DL region may be (i) a DL data region, (ii) a DL control region + a DL data region.
  • the UL region may be (i) a UL data region, (ii) a UL data region + a UL control region.
  • the PDCCH may be transmitted in the DL control region, and the PDSCH may be transmitted in the DL data region.
  • the PUCCH may be transmitted in the UL control region, and the PUSCH may be transmitted in the UL data region.
  • DCI downlink control information
  • DL data scheduling information for example, DL data scheduling information, UL data scheduling information, etc.
  • UCI Uplink Control Information
  • ACK/NACK Positive Acknowledgment/Negative Acknowledgment
  • CSI Channel State Information
  • SR Service Request
  • the GP provides a time gap between the base station and the terminal in the process of switching from the transmission mode to the reception mode or in the process of switching from the reception mode to the transmission mode. Some symbols at the time of switching from DL to UL in a subframe may be set to GP.
  • mmW millimeter wave
  • the wavelength is shortened, so that it is possible to install a plurality of antenna elements in the same area. That is, in the 30 GHz band, the wavelength is 1 cm, and a total of 100 antenna elements can be installed in a 2-dimensional array form at 0.5 wavelength (lambda) intervals on a 5 by 5 cm panel. Therefore, mmW uses a plurality of antenna elements to increase a beamforming (BF) gain to increase coverage or increase throughput.
  • BF beamforming
  • TXRU transceiver unit
  • independent beamforming for each frequency resource is possible.
  • TXRU transceiver unit
  • to install the TXRU in all 100 antenna elements (element) has a problem in terms of effectiveness in terms of price. Therefore, a method of mapping a plurality of antenna elements to one TXRU and adjusting the direction of a beam with an analog phase shifter is being considered.
  • This analog beamforming method has a disadvantage in that frequency selective beamforming cannot be performed because only one beam direction can be made in the entire band.
  • hybrid beamforming As an intermediate form between digital beamforming (Digital BF) and analog beamforming (analog BF), hybrid beamforming (hybrid BF) having B TXRUs, which is less than Q antenna elements, may be considered.
  • hybrid beamforming having B TXRUs, which is less than Q antenna elements, may be considered.
  • the direction of beams that can be transmitted simultaneously is limited to B or less.
  • analog beamforming (or RF beamforming) performs precoding (or combining) at the RF stage, which results in the number of RF chains and the number of D/A (or A/D) converters. It has the advantage of being able to achieve performance close to digital beamforming while reducing the
  • the hybrid beamforming structure may be represented by N TXRUs and M physical antennas. Then, digital beamforming for L data layers to be transmitted from the transmitter can be expressed as an N by L matrix, and then the N digital signals converted into analog signals through TXRU. After conversion, analog beamforming expressed by an M by N matrix is applied.
  • FIG. 12 is an abstract diagram of a hybrid beamforming structure from the viewpoint of the TXRU and the physical antenna.
  • the number of digital beams is L, and the number of analog beams is N. Furthermore, in the NR system, a direction of supporting more efficient beamforming to a terminal located in a specific area is considered by designing a base station to change analog beamforming in units of symbols. Furthermore, when defining N specific TXRUs and M RF antennas as one antenna panel in FIG. 12, the NR system considers introducing a plurality of antenna panels to which hybrid beamforming independent of each other is applicable. is becoming
  • analog beams advantageous for signal reception may be different for each terminal, at least a specific subframe for a synchronization signal, system information, paging, etc.
  • a beam sweeping operation in which a plurality of analog beams to be applied by a base station is changed for each symbol so that all terminals can have a reception opportunity is being considered.
  • FIG. 13 shows a synchronization signal and a PBCH (SS/PBCH) block.
  • the SS/PBCH block spans PSS and SSS occupying 1 symbol and 127 subcarriers, and 3 OFDM symbols and 240 subcarriers, respectively, but on one symbol, an unused portion for SSS is in the middle It consists of the remaining PBCH.
  • the periodicity of the SS/PBCH block may be configured by the network, and the time position at which the SS/PBCH block may be transmitted may be determined by subcarrier spacing.
  • Polar coding may be used for the PBCH.
  • the UE may assume a band-specific subcarrier interval for the SS/PBCH block unless the network sets the UE to assume different subcarrier intervals.
  • PBCH symbols carry their frequency-multiplexed DMRS.
  • QPSK modulation may be used for PBCH.
  • 1008 unique physical layer cell IDs may be given.
  • first symbol indices for candidate SS/PBCH blocks are determined according to subcarrier spacing of SS/PBCH blocks, which will be described later.
  • the first symbols of the candidate SS/PBCH blocks have an index of ⁇ 4, 8, 16, 20 ⁇ +28*n.
  • n 0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18.
  • the first symbols of the candidate SS/PBCH blocks have an index of ⁇ 8, 12, 16, 20, 32, 36, 40, 44 ⁇ +56*n.
  • n 0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8.
  • Candidate SS/PBCH blocks in a half frame are indexed in ascending order from 0 to L-1 on the time axis.
  • the index of SS/PBCH blocks in which the UE cannot receive other signals or channels in REs overlapping with REs corresponding to SS/PBCH blocks is set can be set.
  • the index of SS/PBCH blocks per serving cell in which the UE cannot receive other signals or channels in REs overlapping the REs corresponding to the SS/PBCH blocks. can be set.
  • the setting by 'SSB-transmitted' may take precedence over the setting by 'SSB-transmitted-SIB1'.
  • a periodicity of a half frame for reception of SS/PBCH blocks per serving cell may be set by a higher layer parameter 'SSB-periodicityServingCell'. If the UE does not set the periodicity of the half frame for the reception of SS/PBCH blocks, the UE must assume the periodicity of the half frame. The UE may assume that the periodicity is the same for all SS/PBCH blocks in the serving cell.
  • the UE may obtain 6-bit SFN information through the MIB (Master Information Block) received in the PBCH.
  • SFN 4 bits can be obtained in the PBCH transport block.
  • the UE may obtain a 1-bit half frame indicator as part of the PBCH payload.
  • the UE may obtain the SS/PBCH block index by the DMRS sequence and the PBCH payload. That is, LSB 3 bits of the SS block index can be obtained by the DMRS sequence for a period of 5 ms. Also, the MSB 3 bits of the timing information are explicitly carried within the PBCH payload (for >6 GHz).
  • the UE may assume that a half frame with SS/PBCH blocks occurs with a periodicity of 2 frames. If it detects the SS / PBCH block, the terminal, and if the k for the FR1 and SSB ⁇ 23 ⁇ 11 SSB and k for FR2, Type0-PDCCH common search space (common search space) is determined that the present controlled set of resources for do. The UE determines that there is no control resource set for the Type0-PDCCH common search space if k SSB >23 for FR1 and k SSB > 11 for FR2.
  • the UE For a serving cell without transmission of SS/PBCH blocks, the UE acquires time and frequency synchronization of the serving cell based on reception of SS/PBCH blocks on the PSCell or the primary cell of the cell group for the serving cell.
  • SI System information
  • MIB MasterInformationBlock
  • SIBs SystemInformationBlocks
  • SIB1 SystemInformationBlockType1
  • SIB1 is transmitted with periodicity and repetition on the DL-SCH.
  • SIB1 includes information on availability and scheduling (eg, periodicity, SI-window size) of other SIBs. In addition, it indicates whether these (ie, other SIBs) are provided on a periodic broadcast basis or upon request. If other SIBs are provided by request, SIB1 includes information for the UE to perform the SI request;
  • SIBs other than SIB1 are carried in a SystemInformation (SI) message transmitted on the DL-SCH.
  • SI SystemInformation
  • Each SI message is transmitted within a periodically occurring time domain window (called an SI-window);
  • the RAN provides the necessary SI by dedicated signaling. Nevertheless, the UE must acquire the MIB of the PSCell in order to obtain the SFN timing of the SCH (which may be different from the MCG).
  • the RAN releases and adds the related secondary cell.
  • the SI can be changed only by reconfiguration with Sync.
  • 15 shows an example of a process of acquiring system information of a terminal.
  • the terminal may receive the MIB from the network and then receive the SIB1. Thereafter, the terminal may transmit a system information request to the network, and may receive a 'SystemInformation message' from the network in response thereto.
  • the terminal may apply a system information acquisition procedure for acquiring AS (access stratum) and NAS (non-access stratum) information.
  • UEs in RRC_IDLE and RRC_INACTIVE states must ensure (at least) valid versions of MIB, SIB1, and SystemInformationBlockTypeX (according to the relevant RAT support for UE-controlled mobility).
  • the UE in the RRC_CONNECTED state must guarantee valid versions of MIB, SIB1, and SystemInformationBlockTypeX (according to mobility support for the related RAT).
  • the UE must store the related SI obtained from the currently camped/serving cell.
  • the version of the SI obtained and stored by the terminal is valid only for a certain period of time.
  • the UE may use this stored version of the SI after, for example, cell reselection, return from coverage, or system information change instruction.
  • the random access procedure of the UE can be summarized as shown in Table 5 below.
  • the UE may transmit a physical random access channel (PRACH) preamble in uplink as message (Msg) 1 of the random access procedure.
  • PRACH physical random access channel
  • Random access preamble sequences having two different lengths are supported.
  • a long sequence of length 839 applies to subcarrier spacings of 1.25 kHz and 5 kHz
  • a short sequence of length 139 applies to subcarrier spacings of 15, 30, 60, and 120 kHz.
  • a long sequence supports an unrestricted set and a restricted set of types A and B, whereas a short sequence supports only an unrestricted set.
  • a plurality of RACH preamble formats are defined with one or more RACH OFDM symbols, a different cyclic prefix (CP), and a guard time.
  • the PRACH preamble configuration to be used is provided to the UE as system information.
  • the UE may retransmit the power-rammed PRACH preamble within a prescribed number of times.
  • the UE calculates the PRACH transmission power for retransmission of the preamble based on the most recent estimated path loss and power ramping counter. If the UE performs beam switching, the power ramping counter does not change.
  • 17 is for explaining a power ramping carwonter.
  • the UE may perform power ramping for retransmission of the random access preamble based on the power ramping counter.
  • the power ramping counter does not change when the UE performs beam switching during PRACH retransmission.
  • the UE when the UE retransmits the random access preamble for the same beam, such as when the power ramping counter increases from 1 to 2 and from 3 to 4, the UE increments the power ramping counter by 1. However, when the beam is changed, the power ramping counter does not change during PRACH retransmission.
  • the system information informs the UE of the relationship between SS blocks and RACH resources.
  • the threshold of the SS block for the RACH resource relationship is based on RSRP and network configuration. Transmission or retransmission of the RACH preamble is based on an SS block that satisfies a threshold. Accordingly, in the example of FIG. 18 , since the SS block m exceeds the threshold of the received power, the RACH preamble is transmitted or retransmitted based on the SS block m.
  • the DL-SCH may provide timing arrangement information, an RA-preamble ID, an initial uplink grant, and a temporary C-RNTI.
  • the UE may perform uplink transmission on the UL-SCH as Msg3 of the random access procedure.
  • Msg3 may include an RRC connection request and UE identifier.
  • the network may transmit Msg4, which may be treated as a contention resolution message, in downlink.
  • Msg4 may be treated as a contention resolution message
  • up to 400 megahertz (MHz) per component carrier (CC) may be supported. If the terminal operating in such a wideband CC always operates with RF for the entire CC turned on, the terminal battery consumption may increase.
  • different numerology for each frequency band within the CC eg, subcarrier spacing (sub -carrier spacing: SCS)
  • SCS subcarrier spacing
  • the base station may instruct the terminal to operate only in a partial bandwidth rather than the entire bandwidth of the broadband CC, and the partial bandwidth is defined as a bandwidth part (BWP) for convenience.
  • BWP may be composed of continuous resource blocks (RBs) on the frequency axis, and one numerology (eg, subcarrier interval, cyclic prefix (CP) length, slot/mini-slot) may correspond to a duration, etc.).
  • numerology eg, subcarrier interval, cyclic prefix (CP) length, slot/mini-slot
  • the base station may set a plurality of BWPs even within one CC configured for the terminal. For example, in a PDCCH monitoring slot, a BWP occupying a relatively small frequency region may be configured, and a PDSCH indicated by the PDCCH may be scheduled on a larger BWP.
  • some terminals may be set to other BWPs for load balancing.
  • a partial spectrum from the entire bandwidth may be excluded and both BWPs may be configured in the same slot.
  • the base station may set at least one DL/UL BWP to a terminal associated with a wideband CC, and at least one DL/UL BWP among DL/UL BWP(s) set at a specific time. It can be activated (activation) (by L1 signaling or MAC CE or RRC signaling, etc.), and switching to another configured DL / UL BWP (by L1 signaling or MAC CE or RRC signaling, etc.) can be indicated, or timer-based timer When the value expires, it may be switched to a predetermined DL/UL BWP. In this case, the activated DL/UL BWP is defined as an active DL/UL BWP.
  • the terminal in a situation such as when the terminal is in the process of initial access or before the RRC connection is set up, it may not be able to receive the configuration for DL/UL BWP.
  • the DL assumed by the terminal /UL BWP is defined as an initial active DL/UL BWP.
  • Discontinuous Reception refers to an operation mode in which a UE (User Equipment) reduces battery consumption so that the UE can discontinuously receive a downlink channel. That is, the terminal configured for DRX can reduce power consumption by discontinuously receiving the DL signal.
  • UE User Equipment
  • the DRX operation is performed within a DRX cycle indicating a time interval in which On Duration is periodically repeated.
  • the DRX cycle includes an on-period and a sleep period (Sleep Duration) (or an opportunity of DRX).
  • the on-period indicates a time interval during which the UE monitors the PDCCH to receive the PDCCH.
  • DRX may be performed in RRC (Radio Resource Control)_IDLE state (or mode), RRC_INACTIVE state (or mode), or RRC_CONNECTED state (or mode).
  • RRC_IDLE state and RRC_INACTIVE state DRX may be used to receive paging signal discontinuously.
  • RRC_IDLE state a state in which a radio connection (RRC connection) is not established between the base station and the terminal.
  • RRC connection A wireless connection (RRC connection) is established between the base station and the terminal, but the wireless connection is inactive.
  • RRC_CONNECTED state a state in which a radio connection (RRC connection) is established between the base station and the terminal.
  • DRX can be basically divided into idle (idle) mode DRX, connected (Connected) DRX (C-DRX), and extended (extended) DRX.
  • DRX applied in the IDLE state may be named idle mode DRX, and DRX applied in the CONNECTED state may be named connected mode DRX (C-DRX).
  • Extended/Enhanced DRX is a mechanism that can extend the cycles of idle mode DRX and C-DRX, and Extended/Enhanced DRX (eDRX) can be mainly used for (massive) IoT applications.
  • whether to allow eDRX may be configured based on system information (eg, SIB1).
  • SIB1 may include an eDRX-allowed parameter.
  • the eDRX-allowed parameter is a parameter indicating whether idle mode extended DRX is allowed.
  • paging occasion is P-RNTI (Paging-Radio Network Temporary Identifier) (which addresses a paging message for NB-IoT) PDCCH (Physical Downlink Control Channel) or MPDCCH (MTC PDCCH) ) or a subframe that can be transmitted through a narrowband PDCCH (NPDCCH).
  • P-RNTI Paging-Radio Network Temporary Identifier
  • MTC PDCCH MPDCCH
  • NPDCCH narrowband PDCCH
  • PO may indicate a start subframe of MPDCCH repetition.
  • the PO may indicate the start subframe of the NPDCCH repetition. Therefore, the first valid NB-IoT downlink subframe after PO is the start subframe of NPDCCH repetition.
  • One paging frame is one radio frame that may include one or a plurality of paging opportunities. When DRX is used, the UE only needs to monitor one PO per DRX cycle.
  • One paging narrow band is one narrow band in which the terminal performs paging message reception. PF, PO, and PNB may be determined based on DRX parameters provided in system information.
  • 19 is a flowchart illustrating an example of performing an idle mode DRX operation.
  • the terminal may receive idle mode DRX configuration information from the base station through higher layer signaling (eg, system information) (S21).
  • higher layer signaling eg, system information
  • the UE may determine a Paging Frame (PF) and a Paging Occasion (PO) to monitor the PDCCH in the paging DRX cycle based on the idle mode DRX configuration information (S22).
  • the DRX cycle may include an on-period and a sleep period (or an opportunity of DRX).
  • the UE may monitor the PDCCH in the PO of the determined PF (S23).
  • the UE monitors only one subframe (PO) per paging DRX cycle.
  • the terminal receives the PDCCH scrambled by the P-RNTI during the on-period (ie, when paging is detected), the terminal transitions to the connected mode and may transmit/receive data to/from the base station.
  • C-DRX means DRX applied in the RRC connection state.
  • the DRX cycle of C-DRX may consist of a short DRX cycle and/or a long DRX cycle.
  • a short DRX cycle may correspond to an option.
  • the UE may perform PDCCH monitoring for the on-period. If the PDCCH is successfully detected during PDCCH monitoring, the UE may operate (or run) an inactive timer and maintain an awake state. Conversely, if the PDCCH is not successfully detected during PDCCH monitoring, the UE may enter the sleep state after the on-period ends.
  • a PDCCH reception opportunity (eg, a slot having a PDCCH search space) may be configured non-contiguously based on the C-DRX configuration.
  • a PDCCH reception opportunity (eg, a slot having a PDCCH search space) may be continuously configured in the present disclosure.
  • PDCCH monitoring may be limited to a time interval set as a measurement gap (gap) regardless of the C-DRX configuration.
  • the DRX cycle consists of 'On Duration' and 'Opportunity for DRX'.
  • the DRX cycle defines a time interval in which the 'on-period' is periodically repeated.
  • the 'on-interval' indicates a time period that the UE monitors to receive the PDCCH.
  • the UE performs PDCCH monitoring during the 'on-period'. If there is a successfully detected PDCCH during PDCCH monitoring, the UE operates an inactivity timer and maintains an awake state. On the other hand, if there is no PDCCH successfully detected during PDCCH monitoring, the UE enters a sleep state after the 'on-period' ends.
  • PDCCH monitoring/reception may be discontinuously performed in the time domain in performing the procedures and/or methods described/proposed above.
  • a PDCCH reception opportunity eg, a slot having a PDCCH search space
  • PDCCH monitoring/reception may be continuously performed in the time domain in performing the procedures and/or methods described/proposed above.
  • PDCCH reception opportunities eg, a slot having a PDCCH search space
  • PDCCH monitoring may be limited in a time interval configured as a measurement gap.
  • Table 6 shows the process of the UE related to DRX (RRC_CONNECTED state).
  • DRX configuration information is received through higher layer (eg, RRC) signaling, and whether DRX ON/OFF is controlled by a DRX command of the MAC layer. If DRX is configured, PDCCH monitoring may be discontinuously performed in performing the procedures and/or methods described/proposed in the present disclosure.
  • Type of signals UE procedure Step 1 RRC signaling (MAC-CellGroupConfig) - Receive DRX setting information Step 2 MAC CE ((Long) DRX command MAC CE) - Receive DRX command Step 3 - - PDCCH monitoring during on-duration of DRX cycle
  • the MAC-CellGroupConfig may include configuration information required to set a MAC (Medium Access Control) parameter for a cell group.
  • MAC-CellGroupConfig may also include configuration information related to DRX.
  • MAC-CellGroupConfig may include information as follows to define DRX.
  • drx-InactivityTimer Defines the length of the time interval in which the UE remains awake after the PDCCH opportunity in which the PDCCH indicating the initial UL or DL data is detected
  • drx-HARQ-RTT-TimerDL Defines the length of the maximum time interval from when DL initial transmission is received until DL retransmission is received.
  • drx-HARQ-RTT-TimerDL Defines the length of the maximum time interval after the grant for UL initial transmission is received until the grant for UL retransmission is received.
  • the UE maintains the awake state and performs PDCCH monitoring at every PDCCH opportunity.
  • the 6G system may be a 5G system or a next-generation communication system after the NR system.
  • 6G systems have (i) very high data rates per device, (ii) very large number of connected devices, (iii) global connectivity, (iv) very low latency, (v) battery-free free) It aims to lower the energy consumption of IoT devices, (vi) ultra-reliable connections, and (vii) connected intelligence with machine learning capabilities.
  • the vision of the 6G system can be in four aspects: intelligent connectivity, deep connectivity, holographic connectivity, and ubiquitous connectivity. can be satisfied. That is, Table 7 is a table showing an example of the requirements of the 6G system.
  • the 6G system includes enhanced mobile broadband (eMBB), ultra-reliable low latency communications (URLLC), massive machine-type communication (mMTC), AI integrated communication, tactile internet, and high throughput. ), high network capacity, high energy efficiency, low backhaul and access network congestion, and key factors such as enhanced data security (key factors) can have.
  • 21 shows an example of a communication structure that can be provided in a 6G system.
  • 6G systems are expected to have 50 times higher simultaneous wireless connectivity than 5G wireless communication systems.
  • URLLC a key feature of 5G, will become an even more important technology by providing an end-to-end delay of less than 1ms in 6G communication.
  • 6G systems will have much better volumetric spectral efficiencies as opposed to frequently used areal spectral efficiencies.
  • the 6G system can provide very long battery life and advanced battery technology for energy harvesting, so mobile devices will not need to be charged separately in the 6G system.
  • New network characteristics in 6G may be as follows.
  • 6G is expected to be integrated with satellites to provide a global mobile population.
  • the integration of terrestrial, satellite and public networks into one wireless communication system is very important for 6G.
  • AI may be applied in each step of a communication procedure (or each procedure of signal processing to be described later).
  • the 6G wireless network will deliver power to charge the batteries of devices such as smartphones and sensors. Therefore, wireless information and energy transfer (WIET) will be integrated.
  • WIET wireless information and energy transfer
  • Small cell networks The idea of small cell networks was introduced to improve the received signal quality as a result of improved throughput, energy efficiency and spectral efficiency in cellular systems. As a result, small cell networks are essential characteristics for communication systems beyond 5G and Beyond 5G (5GB). Accordingly, the 6G communication system also adopts the characteristics of the small cell network.
  • Ultra-dense heterogeneous networks will be another important characteristic of 6G communication systems.
  • a multi-tier network composed of heterogeneous networks improves overall QoS and reduces costs.
  • a backhaul connection is characterized as a high-capacity backhaul network to support high-capacity traffic.
  • High-speed fiber optics and free-space optics (FSO) systems may be possible solutions to this problem.
  • High-precision localization (or location-based service) through communication is one of the functions of the 6G wireless communication system. Therefore, the radar system will be integrated with the 6G network.
  • Softening and virtualization are two important features that underlie the design process in 5GB networks to ensure flexibility, reconfigurability and programmability. In addition, billions of devices can be shared in a shared physical infrastructure.
  • AI artificial intelligence
  • AI The most important and newly introduced technology for 6G systems is AI.
  • AI was not involved in the 4G system.
  • 5G systems will support partial or very limited AI.
  • the 6G system will be AI-enabled for full automation.
  • Advances in machine learning will create more intelligent networks for real-time communication in 6G.
  • Incorporating AI into communications can simplify and enhance real-time data transmission.
  • AI can use numerous analytics to determine how complex target tasks are performed. In other words, AI can increase efficiency and reduce processing delays.
  • AI can also play an important role in M2M, machine-to-human and human-to-machine communication.
  • AI can be a rapid communication in BCI (Brain Computer Interface).
  • BCI Brain Computer Interface
  • AI-based communication systems can be supported by metamaterials, intelligent structures, intelligent networks, intelligent devices, intelligent cognitive radios, self-sustaining wireless networks, and machine learning.
  • AI-based physical layer transmission means applying a signal processing and communication mechanism based on an AI driver rather than a traditional communication framework in a fundamental signal processing and communication mechanism. For example, deep learning-based channel coding and decoding, deep learning-based signal estimation and detection, deep learning-based MIMO mechanism, AI-based resource scheduling ( scheduling) and allocation may be included.
  • Machine learning may be used for channel estimation and channel tracking, and may be used for power allocation, interference cancellation, and the like in a physical layer of a downlink (DL). In addition, machine learning may be used for antenna selection, power control, symbol detection, and the like in a MIMO system.
  • DL downlink
  • machine learning may be used for antenna selection, power control, symbol detection, and the like in a MIMO system.
  • DNN deep neural network
  • Deep learning-based AI algorithms require large amounts of training data to optimize training parameters.
  • a lot of training data is used offline. This is because static training on training data in a specific channel environment may cause a contradiction between dynamic characteristics and diversity of a wireless channel.
  • signals of the physical layer of wireless communication are complex signals.
  • further research on a neural network for detecting a complex domain signal is needed.
  • Machine learning refers to a set of actions that trains a machine to create a machine that can perform tasks that humans can or cannot do.
  • Machine learning requires data and a learning model.
  • data learning methods can be roughly divided into three types: supervised learning, unsupervised learning, and reinforcement learning.
  • Neural network learning is to minimize output errors. Neural network learning repeatedly inputs learning data into the neural network, calculates the output and target errors of the neural network for the training data, and backpropagates the neural network error from the output layer of the neural network to the input layer in the direction to reduce the error. ) to update the weight of each node in the neural network.
  • Supervised learning uses training data in which the correct answer is labeled in the training data, and in unsupervised learning, the correct answer may not be labeled in the training data. That is, for example, learning data in the case of supervised learning regarding data classification may be data in which categories are labeled for each of the training data.
  • the labeled training data is input to the neural network, and an error can be calculated by comparing the output (category) of the neural network with the label of the training data.
  • the calculated error is back propagated in the reverse direction (ie, from the output layer to the input layer) in the neural network, and the connection weight of each node of each layer of the neural network may be updated according to the back propagation.
  • a change amount of the connection weight of each node to be updated may be determined according to a learning rate.
  • the computation of the neural network on the input data and the backpropagation of errors can constitute a learning cycle (epoch).
  • the learning rate may be applied differently depending on the number of repetitions of the learning cycle of the neural network. For example, in the early stage of learning of a neural network, a high learning rate can be used to allow the neural network to quickly obtain a certain level of performance to increase efficiency, and a low learning rate can be used to increase accuracy at the end of learning.
  • the learning method may vary depending on the characteristics of the data. For example, when the purpose of accurately predicting data transmitted from a transmitter in a communication system is at a receiver, it is preferable to perform learning using supervised learning rather than unsupervised learning or reinforcement learning.
  • the learning model corresponds to the human brain, and the most basic linear model can be considered. ) is called
  • the neural network cord used as a learning method is largely divided into deep neural networks (DNN), convolutional deep neural networks (CNN), and Recurrent Boltzmann Machine (RNN) methods. have.
  • DNN deep neural networks
  • CNN convolutional deep neural networks
  • RNN Recurrent Boltzmann Machine
  • An artificial neural network is an example of connecting several perceptrons.
  • FIG. 22 shows an example of a perceptron structure.
  • each component is multiplied by a weight (W 1 ,W 2 ,...,W d ), and the result After summing all the , the whole process of applying the activation function ⁇ ( ⁇ ) is called a perceptron.
  • the huge artificial neural network structure may extend the simplified perceptron structure shown in FIG. 22 to apply input vectors to different multidimensional perceptrons. For convenience of description, an input value or an output value is referred to as a node.
  • the perceptron structure shown in FIG. 22 can be described as being composed of a total of three layers based on an input value and an output value.
  • An artificial neural network in which H (d+1)-dimensional perceptrons exist between the first and second layers and K (H+1)-dimensional perceptrons exist between the second and third layers can be expressed as shown in FIG. have.
  • FIG. 23 shows an example of a multiple perceptron structure.
  • the layer where the input vector is located is called the input layer
  • the layer where the final output value is located is called the output layer
  • all layers located between the input layer and the output layer are called hidden layers.
  • three layers are disclosed, but when counting the actual number of artificial neural network layers, the input layer is counted except for the input layer, so it can be viewed as a total of two layers.
  • the artificial neural network is constructed by connecting the perceptrons of the basic blocks in two dimensions.
  • the aforementioned input layer, hidden layer, and output layer can be jointly applied in various artificial neural network structures such as CNN and RNN, which will be described later, as well as multi-layer perceptron.
  • CNN neural network
  • RNN multi-layer perceptron
  • DNN deep neural network
  • the deep neural network shown in Fig. 24 is a multilayer perceptron composed of eight hidden layers + output layers.
  • the multi-layered perceptron structure is referred to as a fully-connected neural network.
  • a connection relationship does not exist between nodes located in the same layer, and a connection relationship exists only between nodes located in adjacent layers.
  • DNN has a fully connected neural network structure and is composed of a combination of multiple hidden layers and activation functions, so it can be usefully applied to figure out the correlation between input and output.
  • the correlation characteristic may mean a joint probability of input/output.
  • various artificial neural network structures different from the above-described DNN can be formed depending on how a plurality of perceptrons are connected to each other.
  • 25 shows an example of a convolutional neural network.
  • nodes located inside one layer are arranged in a one-dimensional vertical direction.
  • the nodes are two-dimensionally arranged with w horizontally and h vertical nodes.
  • a weight is added per connection in the connection process from one input node to the hidden layer, a total of h*w weights must be considered.
  • h*w nodes in the input layer a total of h 2 w 2 weights are needed between two adjacent layers.
  • 26 shows an example of a filter operation in a convolutional neural network.
  • the convolutional neural network of FIG. 25 has a problem in that the number of weights increases exponentially according to the number of connections, so instead of considering the connections of all modes between adjacent layers, it is assumed that a filter with a small size exists in FIG. As in , the weighted sum and activation function operations are performed on the overlapping filters.
  • One filter has a weight corresponding to the number corresponding to its size, and weight learning can be performed so that a specific feature on an image can be extracted and output as a factor.
  • a 3 by 3 filter is applied to the upper left 3 by 3 region of the input layer, and an output value obtained by performing weighted sum and activation function operations on the corresponding node is stored in z 22 .
  • the filter performs weighted sum and activation function calculations while moving horizontally and vertically at regular intervals while scanning the input layer, and places the output value at the position of the current filter.
  • a calculation method is similar to a convolution operation on an image in the field of computer vision, so a deep neural network with such a structure is called a convolutional neural network (CNN), and a hidden neural network generated as a result of a convolution operation
  • the layer is called a convolutional layer.
  • a neural network having a plurality of convolutional layers is called a deep convolutional neural network (DCNN).
  • the number of weights can be reduced by calculating the weighted sum by including only nodes located in the region covered by the filter in the node where the filter is currently located. Due to this, one filter can be used to focus on features for a local area. Accordingly, CNN can be effectively applied to image data processing in which physical distance in a two-dimensional domain is an important criterion. Meanwhile, in CNN, a plurality of filters may be applied immediately before the convolution layer, and a plurality of output results may be generated through the convolution operation of each filter.
  • a structure in which an input method is applied to an artificial neural network is called a recurrent neural network structure.
  • FIG. 27 shows an example of a neural network structure in which a cyclic loop exists.
  • a recurrent neural network completely connects elements (x 1 (t), x 2 (t), ..., x d (t)) of a point t in a data sequence.
  • the immediately preceding time point t-1 inputs the hidden vectors (z 1 (t1), z 2 (t1),..., z H (t1)) together to apply the weighted sum and activation functions.
  • z 1 (t1), z 2 (t1),..., z H (t1) is a structure that The reason why the hidden vector is transferred to the next time in this way is because information in the input vector at the previous time is considered to be accumulated in the hidden vector of the current time.
  • the recurrent neural network operates in a predetermined time sequence with respect to an input data sequence.
  • the hidden vector (z 1 (1), z 2 (1) ), ..., z H (1)) are input together with the input vectors of time 2 (x 1 (2), x 2 (2), ..., x d (2)) to form weighted sum and activation functions
  • a deep recurrent neural network when a plurality of hidden layers are arranged in a recurrent neural network, this is called a deep recurrent neural network (DRNN).
  • the recurrent neural network is designed to be usefully applied to sequence data (eg, natural language processing).
  • Deep Q-Network As a neural network core used as a learning method, in addition to DNN, CNN, and RNN, Restricted Boltzmann Machine (RBM), deep belief networks (DBN), Deep Q-Network and It includes various deep learning techniques such as, and can be applied to fields such as computer vision, voice recognition, natural language processing, and voice/signal processing.
  • RBM Restricted Boltzmann Machine
  • DNN deep belief networks
  • Deep Q-Network includes various deep learning techniques such as, and can be applied to fields such as computer vision, voice recognition, natural language processing, and voice/signal processing.
  • AI-based physical layer transmission means applying a signal processing and communication mechanism based on an AI driver rather than a traditional communication framework in a fundamental signal processing and communication mechanism.
  • deep learning-based channel coding and decoding, deep learning-based signal estimation and detection, deep learning-based MIMO mechanism, AI-based resource scheduling and It may include an allocation (allocation) and the like.
  • the data rate can be increased by increasing the bandwidth. This can be accomplished by using sub-THz communication with a wide bandwidth and applying advanced large-scale MIMO technology.
  • THz waves also known as sub-millimeter radiation, typically exhibit a frequency band between 0.1 THz and 10 THz with corresponding wavelengths in the range of 0.03 mm-3 mm.
  • the 100GHz-300GHz band range (Sub THz band) is considered a major part of the THz band for cellular communication.
  • the 6G cellular communication capacity is increased.
  • 300GHz-3THz is in the far-infrared (IR) frequency band.
  • the 300GHz-3THz band is part of the broadband, but at the edge of the wideband, just behind the RF band. Thus, this 300 GHz-3 THz band shows similarities to RF.
  • THz communication The main characteristics of THz communication include (i) widely available bandwidth to support very high data rates, and (ii) high path loss occurring at high frequencies (high directional antennas are indispensable).
  • the narrow beamwidth produced by the highly directional antenna reduces interference.
  • the small wavelength of the THz signal allows a much larger number of antenna elements to be integrated into devices and BSs operating in this band. This allows the use of advanced adaptive nesting techniques that can overcome range limitations.
  • optical wireless communication technology OPC technology
  • OWC technology is envisioned for 6G communications in addition to RF-based communications for all possible device-to-access networks. These networks connect to network-to-backhaul/fronthaul network connections.
  • OWC technology has already been used since the 4G communication system, but will be used more widely to meet the needs of the 6G communication system.
  • OWC technologies such as light fidelity, visible light communication, optical camera communication, and FSO communication based on a light band are well known technologies.
  • Communication based on optical radio technology can provide very high data rates, low latency and secure communication.
  • LiDAR can also be used for ultra-high-resolution 3D mapping in 6G communication based on wide bands.
  • FSO The transmitter and receiver characteristics of an FSO system are similar to those of a fiber optic network.
  • data transmission in an FSO system is similar to that of a fiber optic system. Therefore, FSO can be a good technology to provide backhaul connectivity in 6G systems along with fiber optic networks.
  • FSO supports high-capacity backhaul connections for remote and non-remote areas such as sea, space, underwater, and isolated islands.
  • FSO also supports cellular BS connectivity.
  • MIMO technology improves, so does the spectral efficiency. Therefore, large-scale MIMO technology will be important in 6G systems. Since the MIMO technology uses multiple paths, a multiplexing technique and a beam generation and operation technique suitable for the THz band should also be considered important so that a data signal can be transmitted through one or more paths.
  • Blockchain will become an important technology for managing large amounts of data in future communication systems.
  • Blockchain is a form of distributed ledger technology, which is a database distributed across numerous nodes or computing devices. Each node replicates and stores an identical copy of the ledger.
  • the blockchain is managed as a peer-to-peer network. It can exist without being managed by a centralized authority or server. Data on the blockchain is collected together and organized into blocks. Blocks are linked together and protected using encryption.
  • Blockchain in nature perfectly complements IoT at scale with improved interoperability, security, privacy, reliability and scalability. Therefore, blockchain technology provides several features such as interoperability between devices, traceability of large amounts of data, autonomous interaction of different IoT systems, and large-scale connection stability of 6G communication systems.
  • the 6G system integrates terrestrial and public networks to support vertical expansion of user communications.
  • 3D BS will be provided via low orbit satellites and unmanned aerial vehicles (UAVs). Adding a new dimension in terms of elevation and associated degrees of freedom makes 3D connections significantly different from traditional 2D networks.
  • UAVs unmanned aerial vehicles
  • UAVs Unmanned Aerial Vehicles
  • a BS entity is installed in the UAV to provide cellular connectivity.
  • UAVs have certain features not found in fixed BS infrastructure, such as easy deployment, strong line-of-sight links, and degrees of freedom with controlled mobility.
  • UAVs can *?* easily handle these situations.
  • UAV will become a new paradigm in the field of wireless communication. This technology facilitates the three basic requirements of wireless networks: eMBB, URLLC and mMTC.
  • UAVs can also serve several purposes, such as improving network connectivity, fire detection, disaster emergency services, security and surveillance, pollution monitoring, parking monitoring, incident monitoring, and more. Therefore, UAV technology is recognized as one of the most important technologies for 6G communication.
  • Tight integration of multiple frequencies and heterogeneous communication technologies is very important in 6G systems. As a result, users can seamlessly move from one network to another without having to make any manual configuration on the device. The best network is automatically selected from the available communication technologies. This will break the limitations of the cell concept in wireless communication. Currently, user movement from one cell to another causes too many handovers in high-density networks, causing handover failures, handover delays, data loss and ping-pong effects. 6G cell-free communication will overcome all of this and provide better QoS. Cell-free communication will be achieved through multi-connectivity and multi-tier hybrid technologies and different heterogeneous radios of devices.
  • WIET wireless information and energy transfer
  • WIET uses the same fields and waves as wireless communication systems.
  • the sensor and smartphone will be charged using wireless power transfer during communication.
  • WIET is a promising technology for extending the life of battery-charging wireless systems. Therefore, devices without batteries will be supported in 6G communication.
  • Autonomous wireless networks are the ability to continuously detect dynamically changing environmental conditions and exchange information between different nodes.
  • sensing will be tightly integrated with communications to support autonomous systems.
  • the density of access networks in 6G will be enormous.
  • Each access network is connected by backhaul connections such as fiber optic and FSO networks.
  • backhaul connections such as fiber optic and FSO networks.
  • Beamforming is a signal processing procedure that adjusts an antenna array to transmit a radio signal in a specific direction.
  • Beamforming technology has several advantages, such as high No. 14-to-noise ratio, interference prevention and rejection, and high network efficiency.
  • Hologram beamforming (HBF) is a new beamforming method that is significantly different from MIMO systems because it uses a software-defined antenna. HBF will be a very effective approach for efficient and flexible transmission and reception of signals in multi-antenna communication devices in 6G.
  • Big data analytics is a complex process for analyzing various large data sets or big data. This process ensures complete data management by finding information such as hidden data, unknown correlations and customer propensity. Big data is gathered from a variety of sources such as videos, social networks, images and sensors. This technology is widely used to process massive amounts of data in 6G systems.
  • LIS large intelligent surface
  • the linearity is strong, so there may be many shaded areas due to obstructions.
  • the LIS technology that expands the communication area, strengthens communication stability and enables additional additional services becomes important.
  • the LIS is an artificial surface made of electromagnetic materials, and can change the propagation of incoming and outgoing radio waves.
  • LIS can be seen as an extension of massive MIMO, but the array structure and operation mechanism are different from those of massive MIMO.
  • LIS has low power consumption in that it operates as a reconfigurable reflector with passive elements, that is, only passively reflects the signal without using an active RF chain.
  • each of the passive reflectors of the LIS must independently adjust the phase shift of the incoming signal, it can be advantageous for a wireless communication channel.
  • the reflected signal can be gathered at the target receiver to boost the received signal power.
  • THz wave is located between RF (Radio Frequency)/millimeter (mm) and infrared bands. Beam focusing may be possible.
  • RF Radio Frequency
  • mm millimeter
  • the frequency band expected to be used for THz wireless communication may be a D-band (110 GHz to 170 GHz) or H-band (220 GHz to 325 GHz) band with low propagation loss due to absorption of molecules in the air.
  • THz wireless communication may be applied to wireless cognition, sensing, imaging, wireless communication, THz navigation, and the like.
  • FIG. 30 is a diagram showing an example of THz communication application.
  • the THz wireless communication scenario may be classified into a macro network, a micro network, and a nanoscale network.
  • THz wireless communication can be applied to vehicle-to-vehicle connection and backhaul/fronthaul connection.
  • THz wireless communication in micro-networks is used in indoor small cells, fixed point-to-point or multi-point connections such as wireless connections in data centers, and short-range such as kiosk downloading. It can be applied to communication (near-field communication).
  • Table 8 is a table showing an example of a technique that can be used in the THz wave.
  • Transceivers Device Available immature UTC-PD, RTD and SBD Modulation and coding Low order modulation techniques (OOK, QPSK), LDPC, Reed Soloman, Hamming, Polar, Turbo Antenna Omni and Directional, phased array with low number of antenna elements Bandwidth 300 GHz to 69 GHz (or 23 GHz) Channel models Partially Data rate 100 Gbps Outdoor deployment No Free space loss High Coverage Low Radio Measurements 300 GHz indoor Device size Few micrometers
  • THz wireless communication can be classified based on a method for generating and receiving THz.
  • the THz generation method can be classified into an optical device or an electronic device-based technology.
  • 31 is a diagram illustrating an example of an electronic device-based THz wireless communication transceiver.
  • a method of generating THz using an electronic device includes a method using a semiconductor device such as a Resonant Tunneling Diode (RTD), a method using a local oscillator and a multiplier, and an integrated circuit based on a compound semiconductor HEMT (High Electron Mobility Transistor).
  • MMIC Monolithic Microwave Integrated Circuits
  • a doubler, tripler, or multiplier is applied to increase the frequency, and it passes through the subharmonic mixer and is radiated by the antenna. Since the THz band forms a high frequency, a multiplier is essential.
  • the multiplier is a circuit that has an output frequency that is N times that of the input, matches the desired harmonic frequency, and filters out all other frequencies.
  • beamforming may be implemented by applying an array antenna or the like to the antenna of FIG. 31 .
  • IF indicates an intermediate frequency
  • tripler and multipler indicate a multiplier
  • PA Power Amplifier PA Power Amplifier
  • LNA low noise amplifier LNA low noise amplifier
  • PLL phase lock circuit Phase lock circuit (Phase) -Locked Loop).
  • FIG. 32 is a diagram illustrating an example of a method of generating an optical device-based THz signal
  • FIG. 33 is a diagram illustrating an example of an optical device-based THz wireless communication transceiver.
  • Optical device-based THz wireless communication technology refers to a method of generating and modulating a THz signal using an optical device.
  • the optical element-based THz signal generation technology is a technology that generates a high-speed optical signal using a laser and an optical modulator, and converts it into a THz signal using an ultra-high-speed photodetector.
  • it is easier to increase the frequency compared to the technology using only electronic devices, it is possible to generate a high-power signal, and it is possible to obtain a flat response characteristic in a wide frequency band.
  • a laser diode, a broadband optical modulator, and a high-speed photodetector are required to generate an optical device-based THz signal.
  • an optical coupler refers to a semiconductor device that uses light waves to transmit electrical signals to provide a coupling with electrical insulation between circuits or systems
  • UTC-PD Uni-Traveling Carrier Photo-) Detector
  • UTC-PD is one of the photodetectors, which uses electrons as active carriers and reduces the movement time of electrons by bandgap grading.
  • UTC-PD is capable of photodetection above 150GHz.
  • EDFA Erbium-Doped Fiber Amplifier
  • PD Photo Detector
  • OSA various optical communication functions (photoelectric It represents an optical module (Optical Sub Aassembly) in which conversion, electro-optical conversion, etc.) are modularized into one component
  • DSO represents a digital storage oscilloscope.
  • FIGS. 34 and 35 illustrate the structure of the photoelectric converter (or photoelectric converter) will be described with reference to FIGS. 34 and 35 .
  • 34 illustrates a structure of a photoinc source-based transmitter
  • FIG. 35 illustrates a structure of an optical modulator.
  • a phase of a signal may be changed by passing an optical source of a laser through an optical wave guide. At this time, data is loaded by changing electrical characteristics through a microwave contact or the like. Accordingly, an optical modulator output is formed as a modulated waveform.
  • the photoelectric modulator (O/E converter) is an optical rectification operation by a nonlinear crystal (nonlinear crystal), photoelectric conversion (O / E conversion) by a photoconductive antenna (photoconductive antenna), a bunch of electrons in the light beam (bunch of) THz pulses can be generated by, for example, emission from relativistic electrons.
  • a terahertz pulse (THz pulse) generated in the above manner may have a length in units of femtoseconds to picoseconds.
  • An O/E converter performs down conversion by using non-linearity of a device.
  • a number of contiguous GHz bands for fixed or mobile service use for the terahertz system are used. likely to use
  • available bandwidth may be classified based on oxygen attenuation 10 2 dB/km in a spectrum up to 1 THz. Accordingly, a framework in which the available bandwidth is composed of several band chunks may be considered.
  • the bandwidth (BW) becomes about 20 GHz.
  • Effective down conversion from the IR band to the THz band depends on how the nonlinearity of the O/E converter is utilized. That is, in order to down-convert to a desired terahertz band (THz band), the O/E converter having the most ideal non-linearity for transfer to the terahertz band (THz band) is design is required. If an O/E converter that does not fit the target frequency band is used, there is a high possibility that an error may occur with respect to the amplitude and phase of the corresponding pulse.
  • a terahertz transmission/reception system may be implemented using one photoelectric converter. Although it depends on the channel environment, as many photoelectric converters as the number of carriers may be required in a far-carrier system. In particular, in the case of a multi-carrier system using several broadbands according to the above-described spectrum usage-related scheme, the phenomenon will become conspicuous. In this regard, a frame structure for the multi-carrier system may be considered.
  • the down-frequency-converted signal based on the photoelectric converter may be transmitted in a specific resource region (eg, a specific frame).
  • the frequency domain of the specific resource region may include a plurality of chunks. Each chunk may be composed of at least one component carrier (CC).
  • Federated learning is one of the techniques of distributed machine learning, in which several devices that are the subject of learning share parameters such as weight or gradient of the local model with the server.
  • the server updates the global parameters by collecting the local model parameters of each device. In this process, since raw data of each device is not shared, communication overhead in the data transmission process can be reduced and personal information can be protected.
  • 36 illustrates an example of an operation process for federated learning based on orthogonal division access.
  • the federated learning based on the existing orthogonal multiple access operates as shown in FIG. 36 .
  • the device transmits local parameters to each allocated resource, and the server performs offline aggregation on the parameters received from the device.
  • the server derives global parameters through averaging of all local parameters, and transmits them back to the device.
  • the time for updating global parameters is delayed as the number of devices participating in learning increases under limited resources.
  • AirComp is a method in which all devices transmit local parameters using the same resource as shown in FIG. 37, and the signal received to the server can naturally obtain the sum of local parameters by the superposition characteristic of analog waveforms. have. Since AirComp-based federated learning transmits local parameters through the same resource, latency is not significantly affected by the number of devices participating in learning. However, for accurate aggregation of parameters, all devices must be synchronized.
  • the server may use a method of designating a time for transmitting local parameters as shown in FIG. 38 . Because the time required to update parameters is different for each device due to differences in AI capabilities, the server must designate the parameter transmission time based on the device with the largest learning delay in order to receive the local parameters of all devices. This creates a straggler effect in which the overall latency of learning depends on the worst device. In addition, in AirComp-based federated learning, if local parameters cannot be transmitted at the specified time due to communication failure or device learning delay problem, the server cannot accurately determine whether the device parameters are transmitted. Therefore, it is necessary to develop a scheduling technology that can secure learning accuracy while mitigating the Straggler effect of federated learning.
  • edge devices #1 to #5 when the edge server broadcasts global parameters, edge devices #1 to #5 perform parameter updates.
  • a time for transmitting a local parameter or a desired aggregation time may be defined in advance.
  • edge device #1, edge device #2, and edge device #3 complete training within the required aggregation time and transmit local parameters to the edge server.
  • the training completion time is later than the required aggregation time due to scheduling delay
  • the edge device #5 the training completion time is later than the required aggregation time due to the training delay. Accordingly, referring to FIG. 38 , although the number K of devices participating in training is 5, the number of local parameters received by the edge server is 3, so an error may occur in federated learning.
  • the federated learning system dealt with in this specification is composed of a server that manages the entire learning and a plurality of edge devices having local data. Each device learns a weight or gradient parameter for the model based on local data and sends it to the server using the same resource.
  • the server calculates an averaged global parameter by dividing the sum of local parameters received through AirComp by the number of devices participating in learning, and broadcasts it back to the devices.
  • 39 shows an example of a signaling process between the server and the device in the initial learning process.
  • the server broadcasts initial global parameters to devices that want to participate in learning, and each device performs learning based on the received parameters and their own local data.
  • the device that has completed updating the local parameter transmits a flag indicating that learning has been completed to the server.
  • each of edge devices #1 to #4 performs training, and when training is completed, the flag is transmitted to the server.
  • 40 shows an example of an operation process of a server for determining a parameter transmission time and scheduling with a device.
  • FIG. 40 shows the operation of the server receiving the training completion flag.
  • the server can determine the number of devices that have completed learning and transmitted parameters through the number of flags received.
  • the server can determine the learning latency of each device through the time the flag is received, and based on this, can designate a parameter transmission time to each device.
  • the server may consider the following when determining the parameter transmission time.
  • AirComp-based federated learning requires all devices to transmit local parameters at the same time, so the latency efficiency of learning is affected by the largest learning latency among devices participating in learning.
  • a time point after the time when the edge device #1, the edge device #2, and the edge device #3 transmits the flag may be set as the aggregation time.
  • the aggregation time may be set to an arbitrary point in time earlier than the training completion point of the edge device #4 in consideration of the number of devices participating in learning and the learning latency. That is, in the example of FIG. 39, edge device #4 may be excluded from the federated learning process by the server.
  • the server may determine the parameter transmission time of the device in consideration of both the accuracy and latency of federated learning. To this end, the server calculates the following tradeoff value ⁇ every time by using the number of parameter transmission devices (K) and the learning delay time T train i of the i-th device identified through the received flag.
  • p and q are tradeoff values and exponent values having a positive real value, and can be adjusted while the server considers the parameter transmission time. If the learning accuracy is prioritized and the server receives the local parameters of as many devices as possible, the server may increase the p value. On the other hand, scheduling can be performed by increasing the value of q in order to preferentially perform federated learning with devices having a fast learning speed by prioritizing the latency efficiency of learning.
  • the server receives local parameters from all devices or continuously calculates the trade-off value and determines that the trade-off value cannot be maximized even if the training completion flag arrives later, the server sets the parameter transmission time as the parameter transmission time and sends the flags to the devices. can tell you
  • 41 shows an example of a joint learning process of a server and a device after scheduling.
  • Devices participating in federated learning through the scheduling process transmit the updated local parameters to the server using the same resources, and the server updates the global parameters by dividing the number K of devices participating in the sum of the received local parameters, K broadcast to the specified device.
  • the server updates the global parameters by dividing the number K of devices participating in the sum of the received local parameters, K broadcast to the specified device.
  • one of the following methods can be selected and operated.
  • the K devices participating in the learning transmit local parameters according to the learning completion time at the promised transmission time when learning is performed.
  • the server may periodically change the parameter transmission time.
  • the edge server transmits updated global parameters to edge devices #1 to #3. Thereafter, each of the edge devices #1 to #3 performs training. At this time, according to the training capabilities of the edge devices #1 to #3, each of the edge devices #1 to #3 can complete the training within the aggregation time, so that each of the devices can sufficiently complete the training within the aggregation time. Training can be performed, and thus the accuracy of local parameters can be increased. Thereafter, the edge devices #1 to #3 simultaneously transmit local parameters to the edge server at the aggregation time.
  • the local parameters updated by each of the edge devices receiving the initial global parameters by performing training may be separately transmitted to the server after the flag is transmitted.
  • the server may determine a transmission time of the updated local parameter based on the flag and inform the edge devices.
  • the server may receive all local parameters updated based on the initial global parameters, or may receive as many as the number of edge devices participating in the subsequent joint learning. That is, in the example of FIGS. 39 to 41 , the server may receive a local parameter from each of the edge devices #1 to #4, and may receive a local parameter from each of the edge devices #1 to #3.
  • the tor-training completion time may be determined by the server for every cycle.
  • the period may be a time interval including a global parameter transmission time and a reception time of a local parameter trained based on the global parameter from the server's point of view. That is, the period may be determined for every global parameter transmission.
  • the period may be defined in advance or may be changed aperiodically whenever there is a decision of the server.
  • the trade-off value is defined through the number of devices participating in learning and the learning delay time of the slowest participating device.
  • the server continuously calculates the trade-off value through the training completion flag from each device in the initial learning phase. If the server does not receive the flag for a long time, since the trade-off value does not increase even after receiving the flag later, the server does not receive the flag any more and performs scheduling with the devices that have completed learning so far. At this time, the server adjusts the number of devices participating in the federated learning and the parameter transmission time through p and q, which are exponential values of the trade-off value.
  • FIG. 42 is a diagram illustrating a result of scheduling a device participating in learning by a server according to a p or q value.
  • the server increases the p value of the trade-off value to slow down the parameter transmission time as much as possible so that as many devices as possible participate in the learning.
  • a method to proceed with the next learning as quickly as possible may be selected.
  • FIG. 43 is a flowchart of an example of a federated learning control method proposed in the present specification. The method may be performed by a server that performs federated learning.
  • the server transmits the first global parameter to the N communication devices (S4310).
  • the server receives a plurality of training completion information from each of the N communication devices (S4320).
  • each of the plurality of training completion information may inform the training completion time of each of the N communication devices.
  • the server transmits the second global parameter and time information to the K communication devices (S4330).
  • the time information may inform the request completion time determined based on the plurality of training completion information.
  • the server receives K local parameters from each of the K communication devices at the completion of the request (S4340).
  • K and N may be an integer of 1 or more.
  • the K communication devices may be included in the N communication devices.
  • the local parameter may be determined based on the second global parameter.
  • the methods proposed in the present specification include at least one computer-readable recording medium including an instruction based on being executed by at least one processor, and one or more processors. and one or more memories operably coupled by the one or more processors and storing instructions, wherein the one or more processors execute the instructions to perform the methods proposed herein, configured to control a terminal It can also be performed by an apparatus.
  • an operation by the base station corresponding to the operation performed by the terminal may be considered.
  • 44 illustrates the communication system 1 applied to the present disclosure.
  • the communication system 1 applied to the present disclosure includes a wireless device, a base station, and a network.
  • the wireless device refers to a device that performs communication using a radio access technology (eg, 5G NR (New RAT), LTE (Long Term Evolution)), and may be referred to as a communication/wireless/5G device.
  • a radio access technology eg, 5G NR (New RAT), LTE (Long Term Evolution)
  • the wireless device may include a robot 100a, a vehicle 100b-1, 100b-2, an eXtended Reality (XR) device 100c, a hand-held device 100d, and a home appliance 100e. ), an Internet of Thing (IoT) device 100f, and an AI device/server 400 .
  • the vehicle may include a vehicle equipped with a wireless communication function, an autonomous driving vehicle, a vehicle capable of performing inter-vehicle communication, and the like.
  • the vehicle may include an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) (eg, a drone).
  • UAV Unmanned Aerial Vehicle
  • XR devices include AR (Augmented Reality)/VR (Virtual Reality)/MR (Mixed Reality) devices, and include a Head-Mounted Device (HMD), a Head-Up Display (HUD) provided in a vehicle, a television, a smartphone, It may be implemented in the form of a computer, a wearable device, a home appliance, a digital signage, a vehicle, a robot, and the like.
  • the portable device may include a smart phone, a smart pad, a wearable device (eg, a smart watch, smart glasses), a computer (eg, a laptop computer), and the like.
  • Home appliances may include a TV, a refrigerator, a washing machine, and the like.
  • the IoT device may include a sensor, a smart meter, and the like.
  • the base station and the network may be implemented as a wireless device, and the specific wireless device 200a may operate as a base station/network node to other wireless devices.
  • the wireless devices 100a to 100f may be connected to the network 300 through the base station 200 .
  • AI Artificial Intelligence
  • the network 300 may be configured using a 3G network, a 4G (eg, LTE) network, or a 5G (eg, NR) network.
  • the wireless devices 100a to 100f may communicate with each other through the base station 200/network 300, but may also communicate directly (e.g. sidelink communication) without passing through the base station/network.
  • the vehicles 100b-1 and 100b-2 may perform direct communication (e.g. Vehicle to Vehicle (V2V)/Vehicle to everything (V2X) communication).
  • the IoT device eg, sensor
  • the IoT device may communicate directly with other IoT devices (eg, sensor) or other wireless devices 100a to 100f.
  • Wireless communication/connection 150a, 150b, and 150c may be performed between the wireless devices 100a to 100f/base station 200 and the base station 200/base station 200 .
  • the wireless communication/connection includes uplink/downlink communication 150a and sidelink communication 150b (or D2D communication), and communication between base stations 150c (eg relay, IAB (Integrated Access Backhaul)).
  • This can be done through technology (eg 5G NR)
  • Wireless communication/connection 150a, 150b, 150c allows the wireless device and the base station/radio device, and the base station and the base station to transmit/receive wireless signals to each other.
  • the wireless communication/connection 150a, 150b, and 150c may transmit/receive signals through various physical channels.
  • various signal processing processes eg, channel encoding/decoding, modulation/demodulation, resource mapping/demapping, etc.
  • resource allocation processes etc.
  • 45 illustrates a wireless device applicable to the present disclosure.
  • the first wireless device 100 and the second wireless device 200 may transmit and receive wireless signals through various wireless access technologies (eg, LTE, NR).
  • ⁇ first wireless device 100, second wireless device 200 ⁇ is ⁇ wireless device 100x, base station 200 ⁇ of FIG. 44 and/or ⁇ wireless device 100x, wireless device 100x) ⁇ can be matched.
  • the first wireless device 100 includes one or more processors 102 and one or more memories 104 , and may further include one or more transceivers 106 and/or one or more antennas 108 .
  • the processor 102 controls the memory 104 and/or the transceiver 106 and may be configured to implement the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flowcharts disclosed herein.
  • the processor 102 may process information in the memory 104 to generate first information/signal, and then transmit a wireless signal including the first information/signal through the transceiver 106 .
  • the processor 102 may receive the radio signal including the second information/signal through the transceiver 106 , and then store information obtained from signal processing of the second information/signal in the memory 104 .
  • the memory 104 may be connected to the processor 102 and may store various information related to the operation of the processor 102 .
  • memory 104 may provide instructions for performing some or all of the processes controlled by processor 102 , or for performing descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flowcharts disclosed herein. may store software code including
  • the processor 102 and the memory 104 may be part of a communication modem/circuit/chip designed to implement a wireless communication technology (eg, LTE, NR).
  • a wireless communication technology eg, LTE, NR
  • the transceiver 106 may be coupled to the processor 102 , and may transmit and/or receive wireless signals via one or more antennas 108 .
  • the transceiver 106 may include a transmitter and/or a receiver.
  • the transceiver 106 may be used interchangeably with a radio frequency (RF) unit.
  • RF radio frequency
  • a wireless device may refer to a communication modem/circuit/chip.
  • the second wireless device 200 includes one or more processors 202 , one or more memories 204 , and may further include one or more transceivers 206 and/or one or more antennas 208 .
  • the processor 202 controls the memory 204 and/or the transceiver 206 and may be configured to implement the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or flow charts disclosed herein.
  • the processor 202 may process the information in the memory 204 to generate third information/signal, and then transmit a wireless signal including the third information/signal through the transceiver 206 .
  • the processor 202 may receive the radio signal including the fourth information/signal through the transceiver 206 , and then store information obtained from signal processing of the fourth information/signal in the memory 204 .
  • the memory 204 may be connected to the processor 202 and may store various information related to the operation of the processor 202 .
  • the memory 204 may provide instructions for performing some or all of the processes controlled by the processor 202, or for performing the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flowcharts disclosed herein. may store software code including
  • the processor 202 and the memory 204 may be part of a communication modem/circuit/chip designed to implement a wireless communication technology (eg, LTE, NR).
  • the transceiver 206 may be coupled to the processor 202 and may transmit and/or receive wireless signals via one or more antennas 208 .
  • the transceiver 206 may include a transmitter and/or a receiver.
  • the transceiver 206 may be used interchangeably with an RF unit.
  • a wireless device may refer to a communication modem/circuit/chip.
  • one or more protocol layers may be implemented by one or more processors 102 , 202 .
  • one or more processors 102 , 202 may implement one or more layers (eg, functional layers such as PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC, SDAP).
  • the one or more processors 102, 202 are configured to process one or more Protocol Data Units (PDUs) and/or one or more Service Data Units (SDUs) according to the description, function, procedure, proposal, method, and/or operational flowcharts disclosed herein.
  • PDUs Protocol Data Units
  • SDUs Service Data Units
  • One or more processors 102 , 202 may generate messages, control information, data, or information according to the description, function, procedure, proposal, method, and/or flow charts disclosed herein.
  • the one or more processors 102 and 202 generate a signal (eg, a baseband signal) including PDUs, SDUs, messages, control information, data or information according to the functions, procedures, proposals and/or methods disclosed herein. , to one or more transceivers 106 and 206 .
  • the one or more processors 102 , 202 may receive signals (eg, baseband signals) from one or more transceivers 106 , 206 , and may be described, functions, procedures, proposals, methods, and/or operational flowcharts disclosed herein.
  • PDUs, SDUs, messages, control information, data, or information may be acquired according to the fields.
  • One or more processors 102, 202 may be referred to as a controller, microcontroller, microprocessor, or microcomputer.
  • One or more processors 102 , 202 may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs Field Programmable Gate Arrays
  • firmware or software may be implemented using firmware or software, and the firmware or software may be implemented to include modules, procedures, functions, and the like.
  • the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or flow charts disclosed in this document provide that firmware or software configured to perform is contained in one or more processors 102 , 202 , or stored in one or more memories 104 , 204 . It may be driven by the above processors 102 and 202 .
  • the descriptions, functions, procedures, proposals, methods, and/or flowcharts of operations disclosed herein may be implemented using firmware or software in the form of code, instructions, and/or a set of instructions.
  • One or more memories 104 , 204 may be coupled with one or more processors 102 , 202 , and may store various forms of data, signals, messages, information, programs, code, instructions, and/or instructions.
  • the one or more memories 104 and 204 may be comprised of ROM, RAM, EPROM, flash memory, hard drives, registers, cache memory, computer readable storage media, and/or combinations thereof.
  • One or more memories 104 , 204 may be located inside and/or external to one or more processors 102 , 202 . Additionally, one or more memories 104 , 204 may be coupled to one or more processors 102 , 202 through various technologies, such as wired or wireless connections.
  • One or more transceivers 106 , 206 may transmit user data, control information, radio signals/channels, etc. referred to in the methods and/or operational flowcharts of this document to one or more other devices.
  • One or more transceivers 106, 206 may receive user data, control information, radio signals/channels, etc. referred to in the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods and/or flow charts, etc. disclosed herein, from one or more other devices. have.
  • one or more transceivers 106 , 206 may be coupled to one or more processors 102 , 202 and may transmit and receive wireless signals.
  • one or more processors 102 , 202 may control one or more transceivers 106 , 206 to transmit user data, control information, or wireless signals to one or more other devices.
  • one or more processors 102 , 202 may control one or more transceivers 106 , 206 to receive user data, control information, or wireless signals from one or more other devices.
  • one or more transceivers 106, 206 may be coupled to one or more antennas 108, 208, and the one or more transceivers 106, 206 may be coupled via one or more antennas 108, 208 to the descriptions, functions, and functions disclosed herein. , may be set to transmit and receive user data, control information, radio signals/channels, etc.
  • one or more antennas may be a plurality of physical antennas or a plurality of logical antennas (eg, antenna ports).
  • the one or more transceivers 106, 206 convert the received radio signal/channel, etc. from the RF band signal to process the received user data, control information, radio signal/channel, etc. using the one or more processors 102, 202. It can be converted into a baseband signal.
  • One or more transceivers 106 , 206 may convert user data, control information, radio signals/channels, etc. processed using one or more processors 102 , 202 from baseband signals to RF band signals.
  • one or more transceivers 106 , 206 may include (analog) oscillators and/or filters.
  • 46 illustrates a signal processing circuit for a transmission signal.
  • the signal processing circuit 1000 may include a scrambler 1010 , a modulator 1020 , a layer mapper 1030 , a precoder 1040 , a resource mapper 1050 , and a signal generator 1060 .
  • the operations/functions of FIG. 46 may be performed by the processors 102 , 202 and/or transceivers 106 , 206 of FIG. 45 .
  • the hardware elements of FIG. 46 may be implemented in the processors 102 , 202 and/or transceivers 106 , 206 of FIG. 45 .
  • blocks 1010 to 1060 may be implemented in the processors 102 and 202 of FIG. 45 .
  • blocks 1010 to 1050 may be implemented in the processors 102 and 202 of FIG. 45
  • block 1060 may be implemented in the transceivers 106 and 206 of FIG. 45 .
  • the codeword may be converted into a wireless signal through the signal processing circuit 1000 of FIG. 46 .
  • the codeword is a coded bit sequence of an information block.
  • the information block may include a transport block (eg, a UL-SCH transport block, a DL-SCH transport block).
  • the radio signal may be transmitted through various physical channels (eg, PUSCH, PDSCH).
  • the codeword may be converted into a scrambled bit sequence by the scrambler 1010 .
  • a scramble sequence used for scrambling is generated based on an initialization value, and the initialization value may include ID information of a wireless device, and the like.
  • the scrambled bit sequence may be modulated by a modulator 1020 into a modulation symbol sequence.
  • the modulation method may include pi/2-Binary Phase Shift Keying (pi/2-BPSK), m-Phase Shift Keying (m-PSK), m-Quadrature Amplitude Modulation (m-QAM), and the like.
  • the complex modulation symbol sequence may be mapped to one or more transport layers by the layer mapper 1030 .
  • Modulation symbols of each transport layer may be mapped to corresponding antenna port(s) by the precoder 1040 (precoding).
  • the output z of the precoder 1040 may be obtained by multiplying the output y of the layer mapper 1030 by the precoding matrix W of N*M.
  • N is the number of antenna ports
  • M is the number of transport layers.
  • the precoder 1040 may perform precoding after performing transform precoding (eg, DFT transform) on the complex modulation symbols. Also, the precoder 1040 may perform precoding without performing transform precoding.
  • the resource mapper 1050 may map modulation symbols of each antenna port to a time-frequency resource.
  • the time-frequency resource may include a plurality of symbols (eg, a CP-OFDMA symbol, a DFT-s-OFDMA symbol) in the time domain and a plurality of subcarriers in the frequency domain.
  • CP Cyclic Prefix
  • DAC Digital-to-Analog Converter
  • the signal processing process for the received signal in the wireless device may be configured in reverse of the signal processing process 1010 to 1060 of FIG. 46 .
  • the wireless device eg, 100 and 200 in FIG. 45
  • the received radio signal may be converted into a baseband signal through a signal restorer.
  • the signal restorer may include a frequency downlink converter, an analog-to-digital converter (ADC), a CP remover, and a Fast Fourier Transform (FFT) module.
  • ADC analog-to-digital converter
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the baseband signal may be restored to a codeword through a resource de-mapper process, a postcoding process, a demodulation process, and a descrambling process.
  • the codeword may be restored to the original information block through decoding.
  • the signal processing circuit (not shown) for the received signal may include a signal restorer, a resource de-mapper, a post coder, a demodulator, a descrambler, and a decoder.
  • the wireless device 47 shows another example of a wireless device applied to the present disclosure.
  • the wireless device may be implemented in various forms according to use-example/service (refer to FIG. 44 ).
  • wireless devices 100 and 200 correspond to wireless devices 100 and 200 of FIG. 45 , and various elements, components, units/units, and/or modules ) may consist of
  • the wireless devices 100 and 200 may include a communication unit 110 , a control unit 120 , a memory unit 130 , and an additional element 140 .
  • the communication unit may include communication circuitry 112 and transceiver(s) 114 .
  • communication circuitry 112 may include one or more processors 102 , 202 and/or one or more memories 104 , 204 of FIG. 45 .
  • the transceiver(s) 114 may include one or more transceivers 106 , 206 and/or one or more antennas 108 , 208 of FIG.
  • the control unit 120 is electrically connected to the communication unit 110 , the memory unit 130 , and the additional element 140 , and controls general operations of the wireless device. For example, the controller 120 may control the electrical/mechanical operation of the wireless device based on the program/code/command/information stored in the memory unit 130 . In addition, the control unit 120 transmits information stored in the memory unit 130 to the outside (eg, other communication device) through the communication unit 110 through a wireless/wired interface, or externally (eg, through the communication unit 110 ) Information received through a wireless/wired interface from another communication device) may be stored in the memory unit 130 .
  • the outside eg, other communication device
  • Information received through a wireless/wired interface from another communication device may be stored in the memory unit 130 .
  • the additional element 140 may be configured in various ways according to the type of the wireless device.
  • the additional element 140 may include at least one of a power unit/battery, an input/output unit (I/O unit), a driving unit, and a computing unit.
  • wireless devices include, but are not limited to, robots ( FIGS. 44 and 100A ), vehicles ( FIGS. 44 , 100B-1 , 100B-2 ), XR devices ( FIGS. 44 and 100C ), portable devices ( FIGS. 44 and 100D ), and home appliances. (FIG. 44, 100e), IoT device (FIG.
  • the wireless device may be mobile or used in a fixed location depending on the use-example/service.
  • various elements, components, units/units, and/or modules in the wireless devices 100 and 200 may be all interconnected through a wired interface, or at least some may be wirelessly connected through the communication unit 110 .
  • the control unit 120 and the communication unit 110 are connected by wire, and the control unit 120 and the first unit (eg, 130 , 140 ) are connected to the communication unit 110 through the communication unit 110 . It can be connected wirelessly.
  • each element, component, unit/unit, and/or module within the wireless device 100 , 200 may further include one or more elements.
  • the controller 120 may be configured with one or more processor sets.
  • control unit 120 may be configured as a set of a communication control processor, an application processor, an electronic control unit (ECU), a graphic processing processor, a memory control processor, and the like.
  • memory unit 130 may include random access memory (RAM), dynamic RAM (DRAM), read only memory (ROM), flash memory, volatile memory, and non-volatile memory. volatile memory) and/or a combination thereof.
  • FIG. 47 will be described in more detail with reference to the drawings.
  • the portable device may include a smart phone, a smart pad, a wearable device (eg, a smart watch, smart glasses), and a portable computer (eg, a laptop computer).
  • a mobile device may be referred to as a mobile station (MS), a user terminal (UT), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS), an advanced mobile station (AMS), or a wireless terminal (WT).
  • MS mobile station
  • UT user terminal
  • MSS mobile subscriber station
  • SS subscriber station
  • AMS advanced mobile station
  • WT wireless terminal
  • the portable device 100 includes an antenna unit 108 , a communication unit 110 , a control unit 120 , a memory unit 130 , a power supply unit 140a , an interface unit 140b , and an input/output unit 140c ) may be included.
  • the antenna unit 108 may be configured as a part of the communication unit 110 .
  • Blocks 110 to 130/140a to 140c respectively correspond to blocks 110 to 130/140 in FIG. 47 .
  • the communication unit 110 may transmit and receive signals (eg, data, control signals, etc.) with other wireless devices and base stations.
  • the controller 120 may perform various operations by controlling the components of the portable device 100 .
  • the controller 120 may include an application processor (AP).
  • the memory unit 130 may store data/parameters/programs/codes/commands necessary for driving the portable device 100 . Also, the memory unit 130 may store input/output data/information.
  • the power supply unit 140a supplies power to the portable device 100 and may include a wired/wireless charging circuit, a battery, and the like.
  • the interface unit 140b may support a connection between the portable device 100 and other external devices.
  • the interface unit 140b may include various ports (eg, an audio input/output port and a video input/output port) for connection with an external device.
  • the input/output unit 140c may receive or output image information/signal, audio information/signal, data, and/or information input from a user.
  • the input/output unit 140c may include a camera, a microphone, a user input unit, a display unit 140d, a speaker, and/or a haptic module.
  • the input/output unit 140c obtains information/signals (eg, touch, text, voice, image, video) input from the user, and the obtained information/signals are stored in the memory unit 130 . can be saved.
  • the communication unit 110 may convert the information/signal stored in the memory into a wireless signal, and transmit the converted wireless signal directly to another wireless device or to a base station. Also, after receiving a radio signal from another radio device or base station, the communication unit 110 may restore the received radio signal to original information/signal. After the restored information/signal is stored in the memory unit 130 , it may be output in various forms (eg, text, voice, image, video, haptic) through the input/output unit 140c.
  • various forms eg, text, voice, image, video, haptic
  • the vehicle or autonomous driving vehicle may be implemented as a mobile robot, a vehicle, a train, an aerial vehicle (AV), a ship, and the like.
  • AV aerial vehicle
  • the vehicle or autonomous driving vehicle 100 includes an antenna unit 108, a communication unit 110, a control unit 120, a driving unit 140a, a power supply unit 140b, a sensor unit 140c, and autonomous driving. It may include a part 140d.
  • the antenna unit 108 may be configured as a part of the communication unit 110 .
  • Blocks 110/130/140a-140d correspond to blocks 110/130/140 of FIG. 47, respectively.
  • the communication unit 110 may transmit/receive signals (eg, data, control signals, etc.) to and from external devices such as other vehicles, base stations (e.g., base stations, roadside units, etc.), servers, and the like.
  • the controller 120 may control elements of the vehicle or the autonomous driving vehicle 100 to perform various operations.
  • the controller 120 may include an Electronic Control Unit (ECU).
  • the driving unit 140a may cause the vehicle or the autonomous driving vehicle 100 to run on the ground.
  • the driving unit 140a may include an engine, a motor, a power train, a wheel, a brake, a steering device, and the like.
  • the power supply unit 140b supplies power to the vehicle or the autonomous driving vehicle 100 , and may include a wired/wireless charging circuit, a battery, and the like.
  • the sensor unit 140c may obtain vehicle status, surrounding environment information, user information, and the like.
  • the sensor unit 140c includes an inertial measurement unit (IMU) sensor, a collision sensor, a wheel sensor, a speed sensor, an inclination sensor, a weight sensor, a heading sensor, a position module, and a vehicle forward movement.
  • IMU inertial measurement unit
  • a collision sensor a wheel sensor
  • a speed sensor a speed sensor
  • an inclination sensor a weight sensor
  • a heading sensor a position module
  • a vehicle forward movement / may include a reverse sensor, a battery sensor, a fuel sensor, a tire sensor, a steering sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, an ultrasonic sensor, an illuminance sensor, a pedal position sensor, and the like.
  • the autonomous driving unit 140d includes a technology for maintaining a driving lane, a technology for automatically adjusting speed such as adaptive cruise control, a technology for automatically driving along a predetermined route, and a technology for automatically setting a route when a destination is set. technology can be implemented.
  • the communication unit 110 may receive map data, traffic information data, and the like from an external server.
  • the autonomous driving unit 140d may generate an autonomous driving route and a driving plan based on the acquired data.
  • the controller 120 may control the driving unit 140a to move the vehicle or the autonomous driving vehicle 100 along the autonomous driving path (eg, speed/direction adjustment) according to the driving plan.
  • the communication unit 110 may obtain the latest traffic information data from an external server non/periodically, and may acquire surrounding traffic information data from surrounding vehicles.
  • the sensor unit 140c may acquire vehicle state and surrounding environment information.
  • the autonomous driving unit 140d may update the autonomous driving route and driving plan based on the newly acquired data/information.
  • the communication unit 110 may transmit information about a vehicle location, an autonomous driving route, a driving plan, and the like to an external server.
  • the external server may predict traffic information data in advance using AI technology or the like based on information collected from the vehicle or autonomous vehicles, and may provide the predicted traffic information data to the vehicle or autonomous vehicles.
  • the vehicle 50 illustrates a vehicle applied to the present disclosure.
  • the vehicle may also be implemented as a means of transportation, a train, an air vehicle, a ship, and the like.
  • the vehicle 100 may include a communication unit 110 , a control unit 120 , a memory unit 130 , an input/output unit 140a , and a position measurement unit 140b .
  • blocks 110 to 130/140a to 140b correspond to blocks 110 to 130/140 of FIG. 47, respectively.
  • the communication unit 110 may transmit and receive signals (eg, data, control signals, etc.) with other vehicles or external devices such as a base station.
  • the controller 120 may control components of the vehicle 100 to perform various operations.
  • the memory unit 130 may store data/parameters/programs/codes/commands supporting various functions of the vehicle 100 .
  • the input/output unit 140a may output an AR/VR object based on information in the memory unit 130 .
  • the input/output unit 140a may include a HUD.
  • the position measuring unit 140b may acquire position information of the vehicle 100 .
  • the location information may include absolute location information of the vehicle 100 , location information within a driving line, acceleration information, location information with a surrounding vehicle, and the like.
  • the position measuring unit 140b may include a GPS and various sensors.
  • the communication unit 110 of the vehicle 100 may receive map information, traffic information, and the like from an external server and store it in the memory unit 130 .
  • the position measuring unit 140b may acquire vehicle position information through GPS and various sensors and store it in the memory unit 130 .
  • the controller 120 may generate a virtual object based on map information, traffic information, vehicle location information, and the like, and the input/output unit 140a may display the created virtual object on a window inside the vehicle ( 1410 and 1420 ).
  • the controller 120 may determine whether the vehicle 100 is normally operating within the driving line based on the vehicle location information. When the vehicle 100 deviates from the driving line abnormally, the controller 120 may display a warning on the windshield of the vehicle through the input/output unit 140a.
  • control unit 120 may broadcast a warning message regarding driving abnormality to surrounding vehicles through the communication unit 110 .
  • control unit 120 may transmit the location information of the vehicle and information on driving/vehicle abnormality to a related organization through the communication unit 110 .
  • the XR device may be implemented as an HMD, a head-up display (HUD) provided in a vehicle, a television, a smart phone, a computer, a wearable device, a home appliance, a digital signage, a vehicle, a robot, and the like.
  • HMD head-up display
  • a television a smart phone
  • a computer a wearable device
  • a home appliance a digital signage
  • a vehicle a robot, and the like.
  • the XR device 100a may include a communication unit 110 , a control unit 120 , a memory unit 130 , an input/output unit 140a , a sensor unit 140b , and a power supply unit 140c .
  • blocks 110 to 130/140a to 140c correspond to blocks 110 to 130/140 of FIG. 47, respectively.
  • the communication unit 110 may transmit/receive signals (eg, media data, control signals, etc.) to/from external devices such as other wireless devices, portable devices, or media servers.
  • Media data may include images, images, and sounds.
  • the controller 120 may perform various operations by controlling the components of the XR device 100a.
  • the controller 120 may be configured to control and/or perform procedures such as video/image acquisition, (video/image) encoding, and metadata generation and processing.
  • the memory unit 130 may store data/parameters/programs/codes/commands necessary for driving the XR device 100a/creating an XR object.
  • the input/output unit 140a may obtain control information, data, and the like from the outside, and may output the generated XR object.
  • the input/output unit 140a may include a camera, a microphone, a user input unit, a display unit, a speaker, and/or a haptic module.
  • the sensor unit 140b may obtain an XR device state, surrounding environment information, user information, and the like.
  • the sensor unit 140b may include a proximity sensor, an illuminance sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, a gyro sensor, an inertial sensor, an RGB sensor, an IR sensor, a fingerprint recognition sensor, an ultrasonic sensor, an optical sensor, a microphone, and/or a radar. have.
  • the power supply unit 140c supplies power to the XR device 100a, and may include a wired/wireless charging circuit, a battery, and the like.
  • the memory unit 130 of the XR device 100a may include information (eg, data, etc.) necessary for generating an XR object (eg, AR/VR/MR object).
  • the input/output unit 140a may obtain a command to operate the XR device 100a from the user, and the controller 120 may drive the XR device 100a according to the user's driving command. For example, when the user intends to watch a movie or news through the XR device 100a, the controller 120 transmits the content request information to another device (eg, the mobile device 100b) through the communication unit 130 or can be sent to the media server.
  • another device eg, the mobile device 100b
  • the communication unit 130 may download/stream contents such as movies and news from another device (eg, the portable device 100b) or a media server to the memory unit 130 .
  • the controller 120 controls and/or performs procedures such as video/image acquisition, (video/image) encoding, and metadata generation/processing for the content, and is acquired through the input/output unit 140a/sensor unit 140b It is possible to generate/output an XR object based on information about one surrounding space or a real object.
  • the XR device 100a is wirelessly connected to the portable device 100b through the communication unit 110 , and the operation of the XR device 100a may be controlled by the portable device 100b.
  • the portable device 100b may operate as a controller for the XR device 100a.
  • the XR device 100a may obtain 3D location information of the portable device 100b, and then generate and output an XR object corresponding to the portable device 100b.
  • Robots can be classified into industrial, medical, home, military, etc. depending on the purpose or field of use.
  • the robot 100 may include a communication unit 110 , a control unit 120 , a memory unit 130 , an input/output unit 140a , a sensor unit 140b , and a driving unit 140c .
  • blocks 110 to 130/140a to 140c correspond to blocks 110 to 130/140 of FIG. 47, respectively.
  • the communication unit 110 may transmit/receive signals (eg, driving information, control signals, etc.) with external devices such as other wireless devices, other robots, or control servers.
  • the controller 120 may perform various operations by controlling the components of the robot 100 .
  • the memory unit 130 may store data/parameters/programs/codes/commands supporting various functions of the robot 100 .
  • the input/output unit 140a may obtain information from the outside of the robot 100 and may output information to the outside of the robot 100 .
  • the input/output unit 140a may include a camera, a microphone, a user input unit, a display unit, a speaker, and/or a haptic module.
  • the sensor unit 140b may obtain internal information, surrounding environment information, user information, and the like of the robot 100 .
  • the sensor unit 140b may include a proximity sensor, an illumination sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, a gyro sensor, an inertial sensor, an IR sensor, a fingerprint recognition sensor, an ultrasonic sensor, an optical sensor, a microphone, a radar, and the like.
  • the driving unit 140c may perform various physical operations, such as moving a robot joint. In addition, the driving unit 140c may make the robot 100 travel on the ground or fly in the air.
  • the driving unit 140c may include an actuator, a motor, a wheel, a brake, a propeller, and the like.
  • AI devices include TVs, projectors, smartphones, PCs, laptops, digital broadcasting terminals, tablet PCs, wearable devices, set-top boxes (STBs), radios, washing machines, refrigerators, digital signage, robots, vehicles, etc. It may be implemented in any possible device or the like.
  • the AI device 100 includes a communication unit 110 , a control unit 120 , a memory unit 130 , input/output units 140a/140b , a learning processor unit 140c , and a sensor unit 140d). may include.
  • Blocks 110 to 130/140a to 140d correspond to blocks 110 to 130/140 of FIG. 47, respectively.
  • the communication unit 110 uses wired/wireless communication technology to communicate with external devices such as other AI devices (eg, FIGS. 44, 100x, 200, 400) or an AI server (eg, 400 in FIG. 44) and wired/wireless signals (eg, sensor information). , user input, learning model, control signal, etc.) can be transmitted and received. To this end, the communication unit 110 may transmit information in the memory unit 130 to an external device or transmit a signal received from the external device to the memory unit 130 .
  • AI devices eg, FIGS. 44, 100x, 200, 400
  • an AI server eg, 400 in FIG. 44
  • wired/wireless signals eg, sensor information
  • the communication unit 110 may transmit information in the memory unit 130 to an external device or transmit a signal received from the external device to the memory unit 130 .
  • the controller 120 may determine at least one executable operation of the AI device 100 based on information determined or generated using a data analysis algorithm or a machine learning algorithm. In addition, the controller 120 may control the components of the AI device 100 to perform the determined operation. For example, the control unit 120 may request, search, receive, or utilize the data of the learning processor unit 140c or the memory unit 130 , and may be predicted or preferred among at least one executable operation. Components of the AI device 100 may be controlled to execute the operation. In addition, the control unit 120 collects history information including user feedback on the operation contents or operation of the AI device 100 and stores it in the memory unit 130 or the learning processor unit 140c, or the AI server ( 44 and 400), and the like may be transmitted to an external device. The collected historical information may be used to update the learning model.
  • the memory unit 130 may store data supporting various functions of the AI device 100 .
  • the memory unit 130 may store data obtained from the input unit 140a , data obtained from the communication unit 110 , output data of the learning processor unit 140c , and data obtained from the sensing unit 140 .
  • the memory unit 130 may store control information and/or software codes necessary for the operation/execution of the control unit 120 .
  • the input unit 140a may acquire various types of data from the outside of the AI device 100 .
  • the input unit 140a may acquire training data for model learning, input data to which the learning model is applied, and the like.
  • the input unit 140a may include a camera, a microphone, and/or a user input unit.
  • the output unit 140b may generate an output related to sight, hearing, or touch.
  • the output unit 140b may include a display unit, a speaker, and/or a haptic module.
  • the sensing unit 140 may obtain at least one of internal information of the AI device 100 , surrounding environment information of the AI device 100 , and user information by using various sensors.
  • the sensing unit 140 may include a proximity sensor, an illumination sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, a gyro sensor, an inertial sensor, an RGB sensor, an IR sensor, a fingerprint recognition sensor, an ultrasonic sensor, an optical sensor, a microphone, and/or a radar. have.
  • the learning processor unit 140c may train a model composed of an artificial neural network by using the training data.
  • the learning processor unit 140c may perform AI processing together with the learning processor unit of the AI server ( FIGS. 44 and 400 ).
  • the learning processor unit 140c may process information received from an external device through the communication unit 110 and/or information stored in the memory unit 130 .
  • the output value of the learning processor unit 140c may be transmitted to an external device through the communication unit 110 and/or stored in the memory unit 130 .

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Abstract

Disclosed is a scheduling method between a server and a device for solving the problem of asynchronization occurring due to a difference in AI capability of the device participating in AirComp-based federated learning. Disclosed is a federated learning control method performed by a server, the method in which: a first global parameter is transmitted to N communication devices; a plurality of training completion information items are received from the respective N communication devices, wherein each of the plurality of training completion information items indicates the training completion point of the respective N communication devices; a second global parameter and point information are transmitted to K communication devices, wherein the point information indicates the requested completion point determined on the basis of the plurality of training completion information items; and K local parameters are received from the respective K communication devices at the requested completion point.

Description

AIRCOMP 기반 연합학습의 스케줄링 방법 및 장치Scheduling method and apparatus for federated learning based on AIRCOMP
본 개시는 무선 통신에 관한 것이다.This disclosure relates to wireless communication.
6G 시스템은 5G 무선통신 시스템보다 50배 더 높은 동시 무선통신 연결성을 가질 것으로 예상된다. 5G의 주요 특징(key feature)인 URLLC는 6G 통신에서 1ms보다 적은 단-대-단(end-to-end) 지연을 제공함으로써 보다 더 주요한 기술이 될 것이다. 6G 시스템은 자주 사용되는 영역 스펙트럼 효율과 달리 체적 스펙트럼 효율이 훨씬 우수할 것이다. 6G 시스템은 매우 긴 배터리 수명과 에너지 수확을 위한 고급 배터리 기술을 제공할 수 있어, 6G 시스템에서 모바일 디바이스들은 별도로 충전될 필요가 없을 것이다.6G systems are expected to have 50 times higher simultaneous wireless connectivity than 5G wireless communication systems. URLLC, a key feature of 5G, will become an even more important technology by providing an end-to-end delay of less than 1ms in 6G communication. 6G systems will have much better volumetric spectral efficiencies as opposed to frequently used areal spectral efficiencies. The 6G system can provide very long battery life and advanced battery technology for energy harvesting, so mobile devices will not need to be charged separately in the 6G system.
6G 시스템에 가장 중요하며, 새로 도입될 기술은 AI이다. 4G 시스템에는 AI가 관여하지 않았다. 5G 시스템은 부분 또는 매우 제한된 AI를 지원할 것이다. 그러나, 6G 시스템은 완전히 자동화를 위해 AI가 지원될 것이다. 머신 러닝의 발전은 6G에서 실시간 통신을 위해 보다 지능적인 네트워크를 만들 것이다. 통신에 AI를 도입하면 실시간 데이터 전송이 간소화되고 향상될 수 있다. AI는 수많은 분석을 사용하여 복잡한 대상 작업이 수행되는 방식을 결정할 수 있다. 즉, AI는 효율성을 높이고 처리 지연을 줄일 수 있다.The most important and newly introduced technology for 6G systems is AI. AI was not involved in the 4G system. 5G systems will support partial or very limited AI. However, the 6G system will be AI-enabled for full automation. Advances in machine learning will create more intelligent networks for real-time communication in 6G. Incorporating AI into communications can simplify and enhance real-time data transmission. AI can use numerous analytics to determine how complex target tasks are performed. In other words, AI can increase efficiency and reduce processing delays.
AirComp 기반의 연합학습 수행 시 각 장치의 동기화된 집성(synchronized aggregation)이 요구된다. 이 때, 서버로부터 스케줄링된 장치에서 트레이닝 실패 등이 발생하는 경우 집성 오류(aggregation error)가 발생할 수 있다.When performing AirComp-based federated learning, synchronized aggregation of each device is required. In this case, when a training failure or the like occurs in the device scheduled by the server, an aggregation error may occur.
본 명세서에 따르면, AirComp 기반 연합학습에 참여하는 장치의 AI 능력 차이로 인해 발생하는 비동기 문제를 해결하기 위한 서버와 장치 간의 스케줄링 방법을 제시한다. 각 장치는 로컬 파라미터의 업데이트 이후 서버로 트레이닝 완료 플래그를 전송하고, 서버는 이를 통해 학습을 완료한 장치의 개수 및 학습 지연 시간에 대한 분포를 파악할 수 있다. 이를 기반으로 서버는 학습의 정확도와 레이턴시 성능을 고려하여 트레이드오프 값을 조정하여 장치와의 스케줄링을 진행한다. 이를 통해 학습에 참여하는 장치는 로컬 파라미터를 동시에 서버로 전송할 수 있으며, 서버는 학습을 완료한 장치의 개수를 파악하여 파라미터 애버리징(parameter averaging) 오차를 줄일 수 있다. 또한, 트레이드오프 값에 따라 학습이 지연된 장치는 스케줄링에서 배제함으로써, 스트래글러 효과를 완화할 수 있다.According to the present specification, a scheduling method between a server and a device is presented to solve asynchronous problems caused by differences in AI capabilities of devices participating in AirComp-based federated learning. Each device transmits a training completion flag to the server after updating the local parameter, and through this, the server can determine the distribution of the number of devices that have completed learning and the learning delay time. Based on this, the server performs scheduling with the device by adjusting the trade-off value in consideration of learning accuracy and latency performance. Through this, the devices participating in the learning can transmit local parameters to the server at the same time, and the server can reduce the parameter averaging error by identifying the number of devices that have completed learning. In addition, the straggler effect can be mitigated by excluding a device whose learning is delayed according to a trade-off value from scheduling.
본 명세서에 따르면, 엣지 서버가 트레이닝에 실패한 장치의 개수를 파악하여 AI 파라미터에 대한 집성 오류를 완화할 수 있다. 또한, 연합 학습의 레이턴시가 학습에 참여하는 장치 중 최악의 경우(worst case)에 의존하는 스트래글러 효과(straggler effect)를 완화할 수 있다.According to the present specification, the edge server can mitigate the aggregation error for AI parameters by identifying the number of devices that have failed training. In addition, it is possible to mitigate the straggler effect, which depends on the worst case among devices participating in learning, in latency of federated learning.
본 명세서의 구체적인 일례를 통해 얻을 수 있는 효과는 이상에서 나열된 효과로 제한되지 않는다. 예를 들어, 관련된 기술분야의 통상의 지식을 자긴 자(a person having ordinary skill in the related art)가 본 명세서로부터 이해하거나 유도할 수 있는 다양한 기술적 효과가 존재할 수 있다. 이에 따라 본 명세서의 구체적인 효과는 본 명세서에 명시적으로 기재된 것에 제한되지 않고, 본 명세서의 기술적 특징으로부터 이해되거나 유도될 수 있는 다양한 효과를 포함할 수 있다.Effects that can be obtained through specific examples of the present specification are not limited to the effects listed above. For example, various technical effects that a person having ordinary skill in the related art can understand or derive from this specification may exist. Accordingly, the specific effects of the present specification are not limited to those explicitly described herein, and may include various effects that can be understood or derived from the technical characteristics of the present specification.
도 1은 본 개시가 적용될 수 있는 무선통신 시스템을 예시한다.1 illustrates a wireless communication system to which the present disclosure can be applied.
도 2는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a radio protocol architecture for a user plane.
도 3은 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a radio protocol structure for a control plane.
도 4는 본 개시의 기술적 특징이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 다른 예를 나타낸다.4 shows another example of a wireless communication system to which the technical features of the present disclosure can be applied.
도 5는 NG-RAN과 5GC 간의 기능적 분할을 예시한다.5 illustrates functional partitioning between NG-RAN and 5GC.
도 6은 NR에서 적용될 수 있는 프레임 구조를 예시한다.6 illustrates a frame structure that can be applied in NR.
도 7은 슬롯 구조를 나타낸다.7 shows a slot structure.
도 8은 CORESET을 예시한다.8 illustrates CORESET.
도 9는 종래의 제어 영역과 NR에서의 CORESET의 차이점을 나타내는 도면이다.9 is a diagram illustrating a difference between a conventional control region and CORESET in NR.
도 10은 새로운 무선 접속 기술에 대한 프레임 구조의 일례를 도시한 것이다.10 shows an example of a frame structure for a new radio access technology.
도 11은 셀프 컨테인드 슬롯 구조의 예이다.11 is an example of a self-contained slot structure.
도 12는 상기 TXRU 및 물리적 안테나 관점에서 하이브리드 빔포밍(Hybrid beamforming) 구조를 추상적으로 도식화한 것이다.12 is an abstract diagram of a hybrid beamforming structure from the viewpoint of the TXRU and the physical antenna.
도 13은 동기화 신호 및 PBCH(SS/PBCH) 블록을 도시한 것이다.13 shows a synchronization signal and a PBCH (SS/PBCH) block.
도 14는 단말이 타이밍 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 것이다.14 is for explaining a method for a terminal to obtain timing information.
도 15는 단말의 시스템 정보 획득 과정의 일례를 도시한 것이다.15 shows an example of a process of acquiring system information of a terminal.
도 16은 랜덤 접속 절차를 설명하기 위한 것이다.16 is for explaining a random access procedure.
도 17은 파워 램핑 카원터를 설명하기 위한 것이다.17 is for explaining a power ramping carwonter.
도 18은 RACH 자원 관계에 대한 SS 블록의 문턱치 개념을 설명하기 위한 것이다.18 is for explaining the concept of the threshold value of the SS block for the RACH resource relationship.
도 19는 유휴 모드 DRX 동작을 수행하는 일례를 도식한 순서도다.19 is a flowchart illustrating an example of performing an idle mode DRX operation.
도 20은 DRX 사이클을 예시한다.20 illustrates a DRX cycle.
도 21은 6G 시스템에서 제공 가능한 통신 구조의 일례를 나타낸다.21 shows an example of a communication structure that can be provided in a 6G system.
도 22는 퍼셉트론 구조의 일례를 도시한 것이다.22 shows an example of a perceptron structure.
도 23은 다중 퍼셉트론 구조의 일례를 도시한 것이다.23 shows an example of a multiple perceptron structure.
도 24는 심층 신경망의 일례를 도시한 것이다.24 shows an example of a deep neural network.
도 25는 컨볼루션 신경망의 일례를 도시한 것이다.25 shows an example of a convolutional neural network.
도 26은 컨볼루션 신경망에서의 필터 연산의 일례를 도시한 것이다.26 shows an example of a filter operation in a convolutional neural network.
도 27은 순환 루프가 존재하는 신경망 구조의 일례를 도시한 것이다.27 shows an example of a neural network structure in which a cyclic loop exists.
도 28은 순환 신경망의 동작 구조의 일례를 도시한 것이다.28 shows an example of the operation structure of a recurrent neural network.
도 29는 전자기 스펙트럼의 일례를 나타낸다.29 shows an example of an electromagnetic spectrum.
도 30은 THz 통신 응용의 일례를 나타낸 도이다.30 is a diagram showing an example of THz communication application.
도 31은 전자소자 기반 THz 무선통신 송수신기의 일례를 나타낸 도이다.31 is a diagram illustrating an example of an electronic device-based THz wireless communication transceiver.
도 32는 광 소자 기반 THz 신호를 생성하는 방법의 일례를 나타낸 도이다.32 is a diagram illustrating an example of a method of generating an optical device-based THz signal.
도 33은 광 소자 기반 THz 무선통신 송수신기의 일례를 나타낸 도이다.33 is a diagram illustrating an example of an optical element-based THz wireless communication transceiver.
도 34는 광자 소스(Photoinc source) 기반 송신기의 구조를 예시한다.34 illustrates the structure of a photoinc source based transmitter.
도 35는 광 변조기(Optical modulator)의 구조를 예시한다.35 illustrates the structure of an optical modulator.
도 36은 직교 분할 접속 기반의 연합학습 동작 과정의 일례를 도시한 것이다.36 illustrates an example of an operation process for federated learning based on orthogonal division access.
도 37은 AirComp 기반의 연합학습 동작 과정의 일례를 도시한 것이다.37 shows an example of an AirComp-based federated learning operation process.
도 38은 AirComp 기반 연합학습의 비동기 상황의 일례를 도시한 것이다.38 shows an example of an asynchronous situation of AirComp-based federated learning.
도 39는 파라미터 송신 시간을 정하기 위한 서버의 동작 과정 및 장치와의 스케줄링의 일례를 도시한 것이다.39 shows an example of an operation process of a server for determining a parameter transmission time and scheduling with a device.
도 40은 스케줄링 이후의 서버와 장치의 연합학습 과정의 일례를 도시한 것이다.40 shows an example of a joint learning process of a server and a device after scheduling.
도 41은 시간에 따른 트레이닝 완료 플래그의 도착 횟수 및 서버의 스케줄링 과정의 일례를 도시한 것이다.41 shows an example of the number of arrivals of the training completion flag according to time and a scheduling process of the server.
도 42는 시간에 따른 트레이닝 완료 플래그의 도착 횟수 및 서버의 스케줄링 과정의 일례를 도시한 것이다.42 shows an example of the number of arrivals of the training completion flag according to time and a scheduling process of the server.
도 43은 본 명세서에서 제안하는 연합 학습 제어 방법의 일례에 대한 순서도이다.43 is a flowchart of an example of a federated learning control method proposed in the present specification.
도 44는 본 개시에 적용되는 통신 시스템(1)을 예시한다.44 illustrates the communication system 1 applied to the present disclosure.
도 45는 본 개시에 적용될 수 있는 무선 기기를 예시한다.45 illustrates a wireless device applicable to the present disclosure.
도 46은 전송 신호를 위한 신호 처리 회로를 예시한다.46 illustrates a signal processing circuit for a transmission signal.
도 47은 본 개시에 적용되는 무선 기기의 다른 예를 나타낸다.47 shows another example of a wireless device applied to the present disclosure.
도 48은 본 개시에 적용되는 휴대 기기를 예시한다.48 illustrates a portable device applied to the present disclosure.
도 49는 본 개시에 적용되는 차량 또는 자율 주행 차량을 예시한다.49 illustrates a vehicle or an autonomous driving vehicle applied to the present disclosure.
도 50은 본 개시에 적용되는 차량을 예시한다.50 illustrates a vehicle applied to the present disclosure.
도 51은 본 개시에 적용되는 XR 기기를 예시한다.51 illustrates an XR device applied to the present disclosure.
도 52는 본 개시에 적용되는 로봇을 예시한다.52 illustrates a robot applied to the present disclosure.
도 53은 본 개시에 적용되는 AI 기기를 예시한다.53 illustrates an AI device applied to the present disclosure.
본 명세서에서 “A 또는 B(A or B)”는 “오직 A”, “오직 B” 또는 “A와 B 모두”를 의미할 수 있다. 달리 표현하면, 본 명세서에서 “A 또는 B(A or B)”는 “A 및/또는 B(A and/or B)”으로 해석될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 “A, B 또는 C(A, B or C)”는 “오직 A”, “오직 B”, “오직 C”, 또는 “A, B 및 C의 임의의 모든 조합(any combination of A, B and C)”를 의미할 수 있다.In this specification, “A or B (A or B)” may mean “only A”, “only B” or “both A and B”. In other words, in the present specification, “A or B (A or B)” may be interpreted as “A and/or B (A and/or B)”. For example, “A, B or C(A, B or C)” herein means “only A”, “only B”, “only C”, or “any and any combination of A, B and C ( any combination of A, B and C)”.
본 명세서에서 사용되는 슬래쉬(/)나 쉼표(comma)는 “및/또는(and/or)”을 의미할 수 있다. 예를 들어, “A/B”는 “A 및/또는 B”를 의미할 수 있다. 이에 따라 “A/B”는 “오직 A”, “오직 B”, 또는 “A와 B 모두”를 의미할 수 있다. 예를 들어, “A, B, C”는 “A, B 또는 C”를 의미할 수 있다.A slash (/) or a comma (comma) used herein may mean “and/or”. For example, “A/B” may mean “A and/or B”. Accordingly, “A/B” may mean “only A”, “only B”, or “both A and B”. For example, “A, B, C” may mean “A, B, or C”.
본 명세서에서 “적어도 하나의 A 및 B(at least one of A and B)”는, “오직 A”, “오직 B” 또는 “A와 B 모두”를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 “적어도 하나의 A 또는 B(at least one of A or B)”나 “적어도 하나의 A 및/또는 B(at least one of A and/or B)”라는 표현은 “적어도 하나의 A 및 B(at least one of A and B)”와 동일하게 해석될 수 있다. As used herein, “at least one of A and B” may mean “only A”, “only B” or “both A and B”. In addition, in this specification, the expression “at least one of A or B” or “at least one of A and/or B” means “at least one It can be interpreted the same as “at least one of A and B”.
또한, 본 명세서에서 “적어도 하나의 A, B 및 C(at least one of A, B and C)”는, “오직 A”, “오직 B”, “오직 C”, 또는 “A, B 및 C의 임의의 모든 조합(any combination of A, B and C)”를 의미할 수 있다. 또한, “적어도 하나의 A, B 또는 C(at least one of A, B or C)”나 “적어도 하나의 A, B 및/또는 C(at least one of A, B and/or C)”는 “적어도 하나의 A, B 및 C(at least one of A, B and C)”를 의미할 수 있다. Also, as used herein, “at least one of A, B and C” means “only A”, “only B”, “only C”, or “A, B and C” Any combination of A, B and C”. Also, “at least one of A, B or C” or “at least one of A, B and/or C” means may mean “at least one of A, B and C”.
또한, 본 명세서에서 사용되는 괄호는 “예를 들어(for example)”를 의미할 수 있다. 구체적으로, “제어 정보(PDCCH)”로 표시된 경우, “제어 정보”의 일례로 “PDCCH”가 제안된 것일 수 있다. 달리 표현하면 본 명세서의 “제어 정보”는 “PDCCH”로 제한(limit)되지 않고, “PDDCH”가 “제어 정보”의 일례로 제안될 것일 수 있다. 또한, “제어 정보(즉, PDCCH)”로 표시된 경우에도, “제어 정보”의 일례로 “PDCCH”가 제안된 것일 수 있다.In addition, parentheses used herein may mean “for example”. Specifically, when displayed as “control information (PDCCH)”, “PDCCH” may be proposed as an example of “control information”. In other words, “control information” of the present specification is not limited to “PDCCH”, and “PDDCH” may be proposed as an example of “control information”. Also, even when displayed as “control information (ie, PDCCH)”, “PDCCH” may be proposed as an example of “control information”.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)를 제공한다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA(evolved-UMTS terrestrial radio access)를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다. The following technologies include code division multiple access (CDMA), frequency division multiple access (FDMA), time division multiple access (TDMA), orthogonal frequency division multiple access (OFDMA), single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA), etc. It can be used in various wireless communication systems. CDMA may be implemented with a radio technology such as universal terrestrial radio access (UTRA) or CDMA2000. TDMA may be implemented with a radio technology such as global system for mobile communications (GSM)/general packet radio service (GPRS)/enhanced data rates for GSM evolution (EDGE). OFDMA may be implemented with a wireless technology such as Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, and evolved UTRA (E-UTRA). IEEE 802.16m is an evolution of IEEE 802.16e, and provides backward compatibility with a system based on IEEE 802.16e. UTRA is part of the universal mobile telecommunications system (UMTS). 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is a part of evolved UMTS (E-UMTS) that uses evolved-UMTS terrestrial radio access (E-UTRA), and employs OFDMA in downlink and SC in uplink - Adopt FDMA. LTE-A (advanced) is an evolution of 3GPP LTE.
5G NR은 LTE-A의 후속 기술로서, 고성능, 저지연, 고가용성 등의 특성을 가지는 새로운 Clean-slate 형태의 이동 통신 시스템이다. 5G NR은 1GHz 미만의 저주파 대역에서부터 1GHz~10GHz의 중간 주파 대역, 24GHz 이상의 고주파(밀리미터파) 대역 등 사용 가능한 모든 스펙트럼 자원을 활용할 수 있다.5G NR is a successor technology of LTE-A, and is a new clean-slate type mobile communication system with characteristics such as high performance, low latency, and high availability. 5G NR can utilize all available spectrum resources, from low frequency bands below 1 GHz, to intermediate frequency bands from 1 GHz to 10 GHz, and high frequency (millimeter wave) bands above 24 GHz.
설명을 명확하게 하기 위해, LTE-A 또는 5G NR을 위주로 기술하지만 본 개시의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.For clarity of explanation, LTE-A or 5G NR is mainly described, but the spirit of the present disclosure is not limited thereto.
도 1은 본 개시가 적용될 수 있는 무선통신 시스템을 예시한다. 이는 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network), 또는 LTE(Long Term Evolution)/LTE-A 시스템이라고도 불릴 수 있다.1 illustrates a wireless communication system to which the present disclosure can be applied. This may also be called an Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN), or a Long Term Evolution (LTE)/LTE-A system.
E-UTRAN은 단말(10: User Equipment, UE)에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(20: Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), MT(mobile terminal), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.The E-UTRAN includes a base station (20: Base Station, BS) that provides a control plane (control plane) and a user plane (user plane) to a terminal (10: User Equipment, UE). The terminal 10 may be fixed or mobile, and may be called by other terms such as a mobile station (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), a mobile terminal (MT), and a wireless device. . The base station 20 refers to a fixed station that communicates with the terminal 10, and may be called by other terms such as an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), and an access point.
기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core, 30), 보다 상세하게는 S1-MME를 통해 MME(Mobility Management Entity)와 S1-U를 통해 S-GW(Serving Gateway)와 연결된다.The base stations 20 may be connected to each other through an X2 interface. The base station 20 is connected to an Evolved Packet Core (EPC) 30 through an S1 interface, more specifically, a Mobility Management Entity (MME) through S1-MME and a Serving Gateway (S-GW) through S1-U.
EPC(30)는 MME, S-GW 및 P-GW(Packet Data Network-Gateway)로 구성된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지고 있으며, 이러한 정보는 단말의 이동성 관리에 주로 사용된다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, P-GW는 PDN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.The EPC 30 is composed of an MME, an S-GW, and a Packet Data Network-Gateway (P-GW). The MME has access information of the terminal or information about the capability of the terminal, and this information is mainly used for mobility management of the terminal. The S-GW is a gateway having E-UTRAN as an endpoint, and the P-GW is a gateway having a PDN as an endpoint.
단말과 네트워크 사이의 무선인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection: OSI) 기준 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있는데, 이 중에서 제1계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공하며, 제 3계층에 위치하는 RRC(Radio Resource Control) 계층은 단말과 네트워크 간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 기지국간 RRC 메시지를 교환한다.The layers of the Radio Interface Protocol between the terminal and the network are L1 (Layer 1), It can be divided into L2 (2nd layer) and L3 (3rd layer), of which the physical layer belonging to the first layer provides an information transfer service using a physical channel, The RRC (Radio Resource Control) layer located in the third layer performs a role of controlling radio resources between the terminal and the network. To this end, the RRC layer exchanges RRC messages between the terminal and the base station.
도 2는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다. 도 3은 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다. 사용자 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.2 is a block diagram illustrating a radio protocol architecture for a user plane. 3 is a block diagram illustrating a radio protocol structure for a control plane. The user plane is a protocol stack for transmitting user data, and the control plane is a protocol stack for transmitting a control signal.
도 2 및 3을 참조하면, 물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위 계층인 MAC(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있다. 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이로 데이터가 이동한다. 전송채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다.2 and 3, the physical layer (PHY (physical) layer) provides an information transfer service (information transfer service) to the upper layer using a physical channel (physical channel). The physical layer is connected to a medium access control (MAC) layer, which is an upper layer, through a transport channel. Data moves between the MAC layer and the physical layer through the transport channel. Transmission channels are classified according to how and with what characteristics data are transmitted through the air interface.
서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신기와 수신기의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 변조될 수 있고, 시간과 주파수를 무선자원으로 활용한다.Data moves through physical channels between different physical layers, that is, between the physical layers of the transmitter and the receiver. The physical channel may be modulated by OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), and time and frequency are used as radio resources.
MAC 계층의 기능은 논리채널과 전송채널간의 맵핑 및 논리채널에 속하는 MAC SDU(service data unit)의 전송채널 상으로 물리채널로 제공되는 전송블록(transport block)으로의 다중화/역다중화를 포함한다. MAC 계층은 논리채널을 통해 RLC(Radio Link Control) 계층에게 서비스를 제공한다.The functions of the MAC layer include mapping between logical channels and transport channels and multiplexing/demultiplexing into transport blocks provided as physical channels on transport channels of MAC service data units (SDUs) belonging to logical channels. The MAC layer provides a service to the RLC (Radio Link Control) layer through a logical channel.
RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)를 포함한다. 무선베어러(Radio Bearer: RB)가 요구하는 다양한 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명모드(Transparent Mode, TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 확인모드(Acknowledged Mode, AM)의 세 가지의 동작모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다.The functions of the RLC layer include concatenation, segmentation, and reassembly of RLC SDUs. In order to guarantee various QoS (Quality of Service) required by Radio Bearer (RB), the RLC layer has a transparent mode (Transparent Mode, TM), an unacknowledged mode (Unacknowledged Mode, UM) and an acknowledged mode (Acknowledged Mode). , AM) provides three operation modes. AM RLC provides error correction through automatic repeat request (ARQ).
RRC(Radio Resource Control) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크간의 데이터 전달을 위해 제1 계층(PHY 계층) 및 제2 계층(MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층)에 의해 제공되는 논리적 경로를 의미한다.The RRC (Radio Resource Control) layer is defined only in the control plane. The RRC layer is responsible for controlling logical channels, transport channels, and physical channels in relation to configuration, re-configuration, and release of radio bearers. RB means a logical path provided by the first layer (PHY layer) and the second layer (MAC layer, RLC layer, PDCP layer) for data transfer between the terminal and the network.
사용자 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering)를 포함한다. 제어 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)를 포함한다.Functions of the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer in the user plane include delivery of user data, header compression, and ciphering. Functions of the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer in the control plane include transmission of control plane data and encryption/integrity protection.
RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다. RB는 다시 SRB(Signaling RB)와 DRB(Data RB) 두가지로 나누어 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.Setting the RB means defining the characteristics of a radio protocol layer and channel to provide a specific service, and setting each specific parameter and operation method. The RB may be further divided into a signaling RB (SRB) and a data RB (DRB). The SRB is used as a path for transmitting an RRC message in the control plane, and the DRB is used as a path for transmitting user data in the user plane.
단말의 RRC 계층과 E-UTRAN의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 확립되면, 단말은 RRC 연결(RRC connected) 상태에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 아이들(RRC idle) 상태에 있게 된다.When an RRC connection is established between the RRC layer of the terminal and the RRC layer of the E-UTRAN, the terminal is in an RRC connected state, otherwise, it is in an RRC idle state.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향링크 전송채널로는 시스템정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel)과 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 하향링크 SCH(Shared Channel)이 있다. 하향링크 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 하향링크 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향링크 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향링크 전송채널로는 초기 제어메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 상향링크 SCH(Shared Channel)가 있다.As a downlink transport channel for transmitting data from a network to a terminal, there are a BCH (Broadcast Channel) for transmitting system information and a downlink SCH (Shared Channel) for transmitting user traffic or control messages in addition to this. In the case of downlink multicast or broadcast service traffic or control messages, they may be transmitted through a downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH). On the other hand, as an uplink transport channel for transmitting data from the terminal to the network, there are a random access channel (RACH) for transmitting an initial control message and an uplink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or control messages.
전송채널 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.The logical channels that are located above the transport channel and are mapped to the transport channel include a Broadcast Control Channel (BCCH), a Paging Control Channel (PCCH), a Common Control Channel (CCCH), a Multicast Control Channel (MCCH), and a Multicast Traffic Channel (MTCH). Channel), etc.
물리채널(Physical Channel)은 시간 영역에서 여러 개의 OFDM 심벌과 주파수 영역에서 여러 개의 부반송파(Sub-carrier)로 구성된다. 하나의 서브프레임(Sub-frame)은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심벌(Symbol)들로 구성된다. 자원블록은 자원 할당 단위로, 복수의 OFDM 심벌들과 복수의 부반송파(sub-carrier)들로 구성된다. 또한 각 서브프레임은 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 즉, L1/L2 제어채널을 위해 해당 서브프레임의 특정 OFDM 심벌들(예, 첫 번째 OFDM 심볼)의 특정 부반송파들을 이용할 수 있다. TTI(Transmission Time Interval)는 전송의 단위 시간으로, 예를 들어, 서브프레임 또는 슬롯이 될 수 있다.A physical channel consists of several OFDM symbols in the time domain and several sub-carriers in the frequency domain. One sub-frame is composed of a plurality of OFDM symbols in the time domain. A resource block is a resource allocation unit and includes a plurality of OFDM symbols and a plurality of sub-carriers. In addition, each subframe may use specific subcarriers of specific OFDM symbols (eg, the first OFDM symbol) of the corresponding subframe for a Physical Downlink Control Channel (PDCCH), that is, an L1/L2 control channel. A Transmission Time Interval (TTI) is a unit time of transmission, and may be, for example, a subframe or a slot.
이하, 새로운 무선 접속 기술(new radio access technology: new RAT, NR)에 대해 설명한다.Hereinafter, a new radio access technology (new RAT, NR) will be described.
더욱 많은 통신 기기들이 더욱 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존의 무선 접속 기술(radio access technology; RAT)에 비해 향상된 모바일 브로드밴드(mobile broadband) 통신에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 매시브 MTC (massive Machine Type Communications) 역시 차세대 통신에서 고려될 주요 이슈 중 하나이다. 뿐만 아니라 신뢰도(reliability) 및 지연(latency)에 민감한 서비스/단말을 고려한 통신 시스템 디자인이 논의되고 있다. 이와 같이 확장된 모바일 브로드밴드 커뮤니케이션(enhanced mobile broadband communication), massive MTC, URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 등을 고려한 차세대 무선 접속 기술의 도입이 논의되고 있으며, 본 개시에서는 편의상 해당 기술(technology)을 new RAT 또는 NR이라고 부른다.As more and more communication devices require greater communication capacity, there is a need for improved mobile broadband communication compared to a conventional radio access technology (RAT). In addition, massive MTC (massive machine type communications), which provides various services anytime, anywhere by connecting multiple devices and things, is also one of the major issues to be considered in next-generation communication. In addition, a communication system design in consideration of a service/terminal sensitive to reliability and latency is being discussed. The introduction of a next-generation wireless access technology in consideration of such expanded mobile broadband communication, massive MTC, and URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication) is being discussed, and in this disclosure, for convenience, the technology is called new RAT or NR.
도 4는 본 개시의 기술적 특징이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 다른 예를 나타낸다.4 shows another example of a wireless communication system to which the technical features of the present disclosure can be applied.
구체적으로, 도 4는 5G NR(new radio access technology) 시스템에 기초한 시스템 아키텍처를 도시한다. 5G NR 시스템(이하, 간단히 "NR"이라 칭함)에서 사용되는 개체는 도 1에서 소개된 개체(예를 들어, eNB, MME, S-GW)의 일부 또는 모든 기능을 흡수할 수 있다. NR 시스템에서 사용되는 개체는 LTE와 구별하기 위해 "NG"라는 이름으로 식별될 수 있다.Specifically, FIG. 4 shows a system architecture based on a 5G new radio access technology (NR) system. An entity used in a 5G NR system (hereinafter simply referred to as “NR”) may absorb some or all functions of an entity (eg, eNB, MME, S-GW) introduced in FIG. 1 . An entity used in the NR system may be identified with the name "NG" to distinguish it from LTE.
도 4를 참조하면, 무선 통신 시스템은 하나 이상의 UE(11), NG-RAN(next-generation RAN) 및 5세대 코어 네트워크(5GC)를 포함한다. NG-RAN은 적어도 하나의 NG-RAN 노드로 구성된다. NG-RAN 노드는 도 1에 도시된 BS(20)에 대응하는 개체이다. NG-RAN 노드는 적어도 하나의 gNB(21) 및/또는 적어도 하나의 ng-eNB (22)로 구성된다. gNB(21)는 UE(11)를 향한 NR 사용자 평면 및 제어 평면 프로토콜의 종단을 제공한다. Ng-eNB(22)는 UE(11)를 향한 E-UTRA 사용자 평면 및 제어 평면 프로토콜의 종단을 제공한다.Referring to FIG. 4 , the wireless communication system includes one or more UEs 11 , a next-generation RAN (NG-RAN), and a 5th generation core network (5GC). The NG-RAN consists of at least one NG-RAN node. The NG-RAN node is an entity corresponding to the BS 20 shown in FIG. 1 . The NG-RAN node is configured with at least one gNB 21 and/or at least one ng-eNB 22 . The gNB 21 provides termination of the NR user plane and control plane protocol towards the UE 11 . The Ng-eNB 22 provides termination of the E-UTRA user plane and control plane protocol towards the UE 11 .
5GC는 AMF(access and mobility management function), UPF(user plane function) 및 SMF(session management function)을 포함한다. AMF는 NAS 보안, 아이들 상태 이동성 처리 등과 같은 기능을 호스트 한다. AMF는 종래 MME의 기능을 포함하는 개체이다. UPF는 이동성 앵커링, PDU(protocol data unit) 처리와 같은 기능을 호스트 한다. UPF는 종래의 S-GW의 기능을 포함하는 개체이다. SMF는 UE IP 주소 할당, PDU 세션 제어와 같은 기능을 호스트 한다.5GC includes an access and mobility management function (AMF), a user plane function (UPF), and a session management function (SMF). AMF hosts functions such as NAS security, idle state mobility handling, and more. The AMF is an entity that includes the functions of the conventional MME. UPF hosts functions such as mobility anchoring and PDU (protocol data unit) processing. The UPF is an entity that includes the functions of the conventional S-GW. SMF hosts functions such as UE IP address assignment and PDU session control.
gNB와 ng-eNB는 Xn 인터페이스를 통해 상호 연결된다. gNB 및 ng-eNB는 또한 NG 인터페이스를 통해 5GC에 연결된다. 보다 구체적으로는, NG-C 인터페이스를 통해 AMF에, 그리고 NG-U 인터페이스를 통해 UPF에 연결된다.gNB and ng-eNB are interconnected via Xn interface. gNB and ng-eNB are also connected to 5GC via NG interface. More specifically, it is connected to the AMF via the NG-C interface and to the UPF via the NG-U interface.
도 5는 NG-RAN과 5GC 간의 기능적 분할을 예시한다.5 illustrates functional partitioning between NG-RAN and 5GC.
도 5를 참조하면, gNB는 인터 셀 간의 무선 자원 관리(Inter Cell RRM), 무선 베어러 관리(RB control), 연결 이동성 제어(Connection Mobility Control), 무선 허용 제어(Radio Admission Control), 측정 설정 및 제공(Measurement configuration & Provision), 동적 자원 할당(dynamic resource allocation) 등의 기능을 제공할 수 있다. AMF는 NAS 보안, 아이들 상태 이동성 처리 등의 기능을 제공할 수 있다. UPF는 이동성 앵커링(Mobility Anchoring), PDU 처리 등의 기능을 제공할 수 있다. SMF(Session Management Function)는 단말 IP 주소 할당, PDU 세션 제어 등의 기능을 제공할 수 있다.Referring to FIG. 5, the gNB is inter-cell radio resource management (Inter Cell RRM), radio bearer management (RB control), connection mobility control (Connection Mobility Control), radio admission control (Radio Admission Control), measurement setup and provision Functions such as (Measurement configuration & Provision) and dynamic resource allocation may be provided. AMF may provide functions such as NAS security, idle state mobility processing, and the like. The UPF may provide functions such as mobility anchoring and PDU processing. A Session Management Function (SMF) may provide functions such as terminal IP address assignment and PDU session control.
도 6은 NR에서 적용될 수 있는 프레임 구조를 예시한다.6 illustrates a frame structure that can be applied in NR.
도 6을 참조하면, 프레임은 10 ms(millisecond)로 구성될 수 있고, 1 ms로 구성된 서브프레임 10개를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , a frame may be configured for 10 milliseconds (ms), and may include 10 subframes configured for 1 ms.
NR에서 상향링크 및 하향링크 전송은 프레임으로 구성될 수 있다. 무선 프레임은 10 ms의 길이를 가지며, 2개의 5ms 하프-프레임(Half-Frame, HF)으로 정의될 수 있다. 하프-프레임은 5개의 1ms 서브프레임(Subframe, SF)으로 정의될 수 있다. 서브프레임은 하나 이상의 슬롯으로 분할되며, 서브프레임 내 슬롯 개수는 SCS(Subcarrier Spacing)에 의존한다. 각 슬롯은 CP(cyclic prefix)에 따라 12개 또는 14개의 OFDM(A) 심볼을 포함한다. 노멀 CP(normal CP)가 사용되는 경우, 각 슬롯은 14개의 심볼을 포함한다. 확장 CP가 사용되는 경우, 각 슬롯은 12개의 심볼을 포함한다. 여기서, 심볼은 OFDM 심볼 (혹은, CP-OFDM 심볼), SC-FDMA 심볼 (혹은, DFT-s-OFDM 심볼)을 포함할 수 있다.In NR, uplink and downlink transmission may be composed of frames. A radio frame has a length of 10 ms and may be defined as two 5 ms half-frames (HF). A half-frame may be defined as 5 1ms subframes (Subframe, SF). A subframe is divided into one or more slots, and the number of slots in a subframe depends on subcarrier spacing (SCS). Each slot includes 12 or 14 OFDM(A) symbols according to a cyclic prefix (CP). When a normal CP is used, each slot includes 14 symbols. When the extended CP is used, each slot includes 12 symbols. Here, the symbol may include an OFDM symbol (or a CP-OFDM symbol) and an SC-FDMA symbol (or a DFT-s-OFDM symbol).
서브프레임 내에는 부반송파 간격(subcarrier spacing)에 따라 하나 또는 복수의 슬롯(slot)들이 포함될 수 있다.One or a plurality of slots may be included in the subframe according to subcarrier spacing.
다음 표 1은 부반송파 간격 설정(subcarrier spacing configuration) μ를 예시한다.The following Table 1 illustrates a subcarrier spacing configuration μ.
Figure PCTKR2020009240-appb-T000001
Figure PCTKR2020009240-appb-T000001
다음 표 2는 부반송파 간격 설정(subcarrier spacing configuration) μ에 따라, 프레임 내 슬롯 개수(Nframeμ slot), 서브프레임 내 슬롯 개수(Nsubframeμ slot), 슬롯 내 심볼 개수(Nslot symb) 등을 예시한다.Table 2 below illustrates the number of slots in a frame (N frameμ slot ), the number of slots in a subframe (N subframeμ slot ), and the number of symbols in a slot (N slot symb ) according to the subcarrier spacing configuration μ. .
Figure PCTKR2020009240-appb-T000002
Figure PCTKR2020009240-appb-T000002
표 3은 확장 CP가 사용되는 경우, SCS에 따라 슬롯 별 심볼의 개수, 프레임 별 슬롯의 개수와 서브프레임(SF) 별 슬롯의 개수를 예시한다.Table 3 illustrates the number of symbols per slot, the number of slots per frame, and the number of slots per subframe (SF) according to SCS when the extended CP is used.
Figure PCTKR2020009240-appb-T000003
Figure PCTKR2020009240-appb-T000003
NR 시스템에서는 하나의 단말에게 병합되는 복수의 셀들간에 OFDM(A) 뉴머놀로지(numerology)(예, SCS, CP 길이 등)가 상이하게 설정될 수 있다. 이에 따라, 동일한 개수의 심볼로 구성된 시간 자원(예, SF, 슬롯 또는 TTI)(편의상, TU(Time Unit)로 통칭)의 (절대 시간) 구간이 병합된 셀들간에 상이하게 설정될 수 있다.In the NR system, OFDM(A) numerology (eg, SCS, CP length, etc.) may be set differently between a plurality of cells merged into one UE. Accordingly, the (absolute time) interval of a time resource (eg, SF, slot, or TTI) (commonly referred to as TU (Time Unit) for convenience) composed of the same number of symbols may be set differently between the merged cells.
도 7은 슬롯 구조를 나타낸다.7 shows a slot structure.
도 7을 참조하면, 슬롯은 시간 영역에서 복수의 심볼들을 포함한다. 예를 들어, 노멀 CP의 경우 하나의 슬롯이 14개의 심볼을 포함하나, 확장 CP의 경우 하나의 슬롯이 12개의 심볼을 포함할 수 있다. 또는 노멀 CP의 경우 하나의 슬롯이 7개의 심볼을 포함하나, 확장 CP의 경우 하나의 슬롯이 6개의 심볼을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , a slot includes a plurality of symbols in the time domain. For example, in the case of a normal CP, one slot may include 14 symbols, but in the case of an extended CP, one slot may include 12 symbols. Alternatively, in the case of a normal CP, one slot may include 7 symbols, but in the case of an extended CP, one slot may include 6 symbols.
반송파는 주파수 영역에서 복수의 부반송파들을 포함한다. RB(Resource Block)는 주파수 영역에서 복수(예를 들어, 12)의 연속한 부반송파로 정의될 수 있다. BWP(Bandwidth Part)는 주파수 영역에서 복수의 연속한 (P)RB로 정의될 수 있으며, 하나의 뉴머놀로지(numerology)(예, SCS, CP 길이 등)에 대응될 수 있다. 반송파는 최대 N개(예를 들어, 5개)의 BWP를 포함할 수 있다. 데이터 통신은 활성화된 BWP를 통해서 수행될 수 있다. 각각의 요소는 자원 그리드에서 자원요소(Resource Element, RE)로 지칭될 수 있고, 하나의 복소 심볼이 맵핑될 수 있다.A carrier wave includes a plurality of subcarriers in the frequency domain. A resource block (RB) may be defined as a plurality of (eg, 12) consecutive subcarriers in the frequency domain. A bandwidth part (BWP) may be defined as a plurality of consecutive (P)RBs in the frequency domain, and may correspond to one numerology (eg, SCS, CP length, etc.). A carrier wave may include a maximum of N (eg, 5) BWPs. Data communication may be performed through the activated BWP. Each element may be referred to as a resource element (RE) in the resource grid, and one complex symbol may be mapped.
PDCCH(physical downlink control channel)은 다음 표 4와 같이 하나 또는 그 이상의 CCE(control channel element)들로 구성될 수 있다.A physical downlink control channel (PDCCH) may include one or more control channel elements (CCEs) as shown in Table 4 below.
집성 레벨(Aggregation level)Aggregation level CCE의 개수(Number of CCEs)Number of CCEs
1One 1One
22 22
44 44
88 88
1616 1616
즉, PDCCH는 1, 2, 4, 8 또는 16개의 CCE들로 구성되는 자원을 통해 전송될 수 있다. 여기서, CCE는 6개의 REG(resource element group)로 구성되며, 하나의 REG는 주파수 영역에서 하나의 자원 블록, 시간 영역에서 하나의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼로 구성된다.That is, the PDCCH may be transmitted through a resource composed of 1, 2, 4, 8 or 16 CCEs. Here, the CCE consists of six resource element groups (REGs), and one REG consists of one resource block in the frequency domain and one orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbol in the time domain.
한편, NR에서는, 제어 자원 집합(control resource set: CORESET)이라는 새로운 단위를 도입할 수 있다. 단말은 CORESET에서 PDCCH를 수신할 수 있다.Meanwhile, in NR, a new unit called a control resource set (CORESET) may be introduced. The UE may receive the PDCCH in CORESET.
도 8은 CORESET을 예시한다.8 illustrates CORESET.
도 8을 참조하면, CORESET은 주파수 영역에서 NCORESET RB 개의 자원 블록들로 구성되고, 시간 영역에서 NCORESET symb ∈ {1, 2, 3}개의 심볼로 구성될 수 있다. NCORESET RB, NCORESET symb 는 상위 계층 신호를 통해 기지국에 의하여 제공될 수 있다. 도 8에 도시한 바와 같이 CORESET 내에는 복수의 CCE들(또는 REG들)이 포함될 수 있다.Referring to FIG. 8, CORESET may be composed of N CORESET RB resource blocks in the frequency domain, and may be composed of N CORESET symb ∈ {1, 2, 3} symbols in the time domain. N CORESET RB and N CORESET symb may be provided by the base station through a higher layer signal. As shown in FIG. 8 , a plurality of CCEs (or REGs) may be included in CORESET.
단말은 CORESET 내에서, 1, 2, 4, 8 또는 16개의 CCE들을 단위로 PDCCH 검출을 시도할 수 있다. PDCCH 검출을 시도할 수 있는 하나 또는 복수 개의 CCE들을 PDCCH 후보라 할 수 있다.The UE may attempt PDCCH detection in CORESET in units of 1, 2, 4, 8 or 16 CCEs. One or a plurality of CCEs capable of attempting PDCCH detection may be referred to as PDCCH candidates.
단말은 복수의 CORESET들을 설정 받을 수 있다.The terminal may receive a plurality of CORESETs set.
도 9는 종래의 제어 영역과 NR에서의 CORESET의 차이점을 나타내는 도면이다.9 is a diagram illustrating a difference between a conventional control region and CORESET in NR.
도 9를 참조하면, 종래의 무선통신 시스템(예컨대, LTE/LTE-A)에서의 제어 영역(300)은 기지국이 사용하는 시스템 대역 전체에 걸쳐 구성되었다. 좁은 대역만을 지원하는 일부 단말(예를 들어, eMTC/NB-IoT 단말)을 제외한 모든 단말은, 기지국이 전송하는 제어 정보를 제대로 수신/디코딩하기 위해서는 상기 기지국의 시스템 대역 전체의 무선 신호를 수신할 수 있어야 했다.Referring to FIG. 9 , the control region 300 in the conventional wireless communication system (eg, LTE/LTE-A) is configured over the entire system band used by the base station. All terminals except for some terminals supporting only a narrow band (eg, eMTC/NB-IoT terminals) receive radio signals of the entire system band of the base station in order to properly receive/decode the control information transmitted by the base station. should be able
반면, NR에서는, 전술한 CORESET을 도입하였다. CORESET(301, 302, 303)은 단말이 수신해야 하는 제어정보를 위한 무선 자원이라 할 수 있으며, 시스템 대역 전체 대신 일부만을 사용할 수 있다. 기지국은 각 단말에게 CORESET을 할당할 수 있으며, 할당한 CORESET을 통해 제어 정보를 전송할 수 있다. 예를 들어, 도 9에서 제1 CORESET(301)은 단말 1에게 할당하고, 제2 CORESET(302)는 제2 단말에게 할당하고, 제3 CORESET(303)은 단말 3에게 할당할 수 있다. NR에서의 단말은 시스템 대역 전체를 반드시 수신하지 않더라도 기지국의 제어 정보를 수신할 수 있다.On the other hand, in NR, the aforementioned CORESET was introduced. The CORESETs 301, 302, and 303 may be said to be radio resources for control information to be received by the terminal, and only a part of the system band may be used instead of the entire system band. The base station may allocate a CORESET to each terminal, and may transmit control information through the allocated CORESET. For example, in FIG. 9 , the first CORESET 301 may be allocated to terminal 1, the second CORESET 302 may be allocated to the second terminal, and the third CORESET 303 may be allocated to terminal 3 . In NR, the terminal may receive control information of the base station even if it does not necessarily receive the entire system band.
CORESET에는, 단말 특정적 제어 정보를 전송하기 위한 단말 특정적 CORESET과 모든 단말에게 공통적인 제어 정보를 전송하기 위한 공통적 CORESET이 있을 수 있다.In the CORESET, there may be a terminal-specific CORESET for transmitting terminal-specific control information and a common CORESET for transmitting control information common to all terminals.
한편, NR에서는, 응용(Application) 분야에 따라서는 높은 신뢰성(high reliability)를 요구할 수 있고, 이러한 상황에서 하향링크 제어 채널(예컨대, physical downlink control channel: PDCCH)을 통해 전송되는 DCI(downlink control information)에 대한 목표 BLER(block error rate)은 종래 기술보다 현저히 낮아질 수 있다. 이처럼 높은 신뢰성을 요구하는 요건(requirement)을 만족시키기 위한 방법의 일례로는, DCI에 포함되는 내용(contents)양을 줄이거나, 그리고/혹은 DCI 전송 시에 사용하는 자원의 양을 증가시킬 수 있다. 이 때 자원은, 시간 영역에서의 자원, 주파수 영역에서의 자원, 코드 영역에서의 자원, 공간 영역에서의 자원 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.On the other hand, in NR, high reliability may be required depending on the field of application, and in this situation, downlink control information (DCI) transmitted through a downlink control channel (eg, physical downlink control channel: PDCCH) ), the target block error rate (BLER) can be significantly lower than in the prior art. As an example of a method for satisfying such a high reliability requirement, the amount of content included in DCI may be reduced, and/or the amount of resources used during DCI transmission may be increased. . In this case, the resource may include at least one of a resource in a time domain, a resource in a frequency domain, a resource in a code domain, and a resource in a space domain.
한편, NR에서는 다음 기술/특징이 적용될 수 있다.Meanwhile, in NR, the following technology/features may be applied.
<셀프 컨테인드 서브프레임 구조(Self-contained subframe structure)><Self-contained subframe structure>
도 10은 새로운 무선 접속 기술에 대한 프레임 구조의 일례를 도시한 것이다.10 shows an example of a frame structure for a new radio access technology.
NR에서는 레이턴시(latency)를 최소화 하기 위한 목적으로 도 10과 같이, 하나의 TTI내에, 제어 채널과 데이터 채널이 시분할 다중화(Time Division Multiplexing: TDM) 되는 구조가 프레임 구조(frame structure)의 한가지로서 고려될 수 있다.In NR, as shown in FIG. 10 for the purpose of minimizing latency, a structure in which a control channel and a data channel are time division multiplexed (TDM) in one TTI is considered as one of the frame structures. can be
도 10에서 빗금 친 영역은 하향링크 제어(downlink control) 영역을 나타내고, 검정색 부분은 상향링크 제어(uplink control) 영역을 나타낸다. 표시가 없는 영역은 하향링크 데이터(downlink data; DL data) 전송을 위해 사용될 수도 있고, 상향링크 데이터(uplink data; UL data) 전송을 위해 사용될 수도 있다. 이러한 구조의 특징은 한 개의 서브프레임(subframe) 내에서 하향링크(DL) 전송과 상향링크(uplink; UL) 전송이 순차적으로 진행되어, 서브프레임(subframe) 내에서 DL data를 보내고, UL ACK/NACK(Acknowledgement/Not-acknowledgement)도 받을 수 있다. 결과적으로 데이터 전송 에러 발생시에 데이터 재전송까지 걸리는 시간을 줄이게 되며, 이로 인해 최종 데이터 전달의 레이턴시(latency)를 최소화할 수 있다.In FIG. 10 , a hatched region indicates a downlink control region, and a black portion indicates an uplink control region. An area without an indication may be used for downlink data (DL data) transmission or uplink data (UL data) transmission. A characteristic of this structure is that downlink (DL) transmission and uplink (UL) transmission are sequentially performed within one subframe, so that DL data is transmitted within a subframe, and UL ACK / Acknowledgment/Not-acknowledgement (NACK) may also be received. As a result, when a data transmission error occurs, the time taken until data retransmission is reduced, thereby minimizing the latency of final data transmission.
이러한 데이터 및 제어 영역이 TDM된 서브프레임 구조(data and control TDMed subframe structure)에서 기지국과 단말이 송신 모드에서 수신 모드로의 전환 과정 또는 수신 모드에서 송신 모드로의 전환 과정을 위한 타입 갭(time gap)이 필요하다. 이를 위하여 셀프 컨테인드 서브프레임 구조에서 DL에서 UL로 전환되는 시점의 일부 OFDM 심볼이 보호 구간(guard period: GP)로 설정될 수 있다.In the data and control TDMed subframe structure in which the data and control regions are TDMed, the base station and the terminal switch from the transmit mode to the receive mode, or a time gap for the conversion process from the receive mode to the transmit mode. ) is required. To this end, some OFDM symbols at the time of switching from DL to UL in the self-contained subframe structure may be set as a guard period (GP).
도 11은 셀프 컨테인드 슬롯 구조의 예이다.11 is an example of a self-contained slot structure.
도 11을 참조하면, 하나의 슬롯은 DL 제어 채널, DL 또는 UL 데이터, UL 제어 채널 등이 모두 포함될 수 있는 자기-완비 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 슬롯 내의 처음 N개의 심볼은 DL 제어 채널을 전송하는데 사용되고(이하, DL 제어 영역), 슬롯 내의 마지막 M개의 심볼은 UL 제어 채널을 전송하는데 사용될 수 있다(이하, UL 제어 영역). N과 M은 각각 0 이상의 정수이다. DL 제어 영역과 UL 제어 영역의 사이에 있는 자원 영역(이하, 데이터 영역)은 DL 데이터 전송을 위해 사용되거나, UL 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 다음의 구성을 고려할 수 있다. 각 구간은 시간 순서대로 나열되었다.Referring to FIG. 11 , one slot may have a self-contained structure in which all of a DL control channel, DL or UL data, and a UL control channel may be included. For example, the first N symbols in a slot may be used to transmit a DL control channel (hereinafter, DL control region), and the last M symbols in a slot may be used to transmit a UL control channel (hereinafter, UL control region). N and M are each an integer greater than or equal to 0. A resource region (hereinafter, referred to as a data region) between the DL control region and the UL control region may be used for DL data transmission or UL data transmission. As an example, the following configuration may be considered. Each section is listed in chronological order.
1. DL only 구성1. DL only configuration
2. UL only 구성2. UL only configuration
3. Mixed UL-DL 구성3. Mixed UL-DL configuration
- DL 영역 + GP(Guard Period) + UL 제어 영역- DL area + GP (Guard Period) + UL control area
- DL 제어 영역 + GP + UL 영역- DL control area + GP + UL area
여기서, DL 영역은 (i) DL 데이터 영역, (ii) DL 제어 영역 + DL 데이터 영역일 수 있다. UL 영역은 (i) UL 데이터 영역, (ii) UL 데이터 영역 + UL 제어 영역일 수 있다.Here, the DL region may be (i) a DL data region, (ii) a DL control region + a DL data region. The UL region may be (i) a UL data region, (ii) a UL data region + a UL control region.
DL 제어 영역에서는 PDCCH가 전송될 수 있고, DL 데이터 영역에서는 PDSCH가 전송될 수 있다. UL 제어 영역에서는 PUCCH가 전송될 수 있고, UL 데이터 영역에서는 PUSCH가 전송될 수 있다. PDCCH에서는 DCI(Downlink Control Information), 예를 들어 DL 데이터 스케줄링 정보, UL 데이터 스케줄링 정보 등이 전송될 수 있다. PUCCH에서는 UCI(Uplink Control Information), 예를 들어 DL 데이터에 대한 ACK/NACK(Positive Acknowledgement/Negative Acknowledgement) 정보, CSI(Channel State Information) 정보, SR(Scheduling Request) 등이 전송될 수 있다. GP는 기지국과 단말이 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는 과정 또는 수신 모드에서 송신 모드로 전환하는 과정에서 시간 갭을 제공한다. 서브프레임 내에서 DL에서 UL로 전환되는 시점의 일부 심볼이 GP로 설정될 수 있다.The PDCCH may be transmitted in the DL control region, and the PDSCH may be transmitted in the DL data region. The PUCCH may be transmitted in the UL control region, and the PUSCH may be transmitted in the UL data region. In the PDCCH, downlink control information (DCI), for example, DL data scheduling information, UL data scheduling information, etc. may be transmitted. In PUCCH, Uplink Control Information (UCI), for example, ACK/NACK (Positive Acknowledgment/Negative Acknowledgment) information for DL data, CSI (Channel State Information) information, SR (Scheduling Request), etc. may be transmitted. The GP provides a time gap between the base station and the terminal in the process of switching from the transmission mode to the reception mode or in the process of switching from the reception mode to the transmission mode. Some symbols at the time of switching from DL to UL in a subframe may be set to GP.
<아날로그 빔포밍 #1(Analog beamforming #1)><Analog beamforming #1>
밀리미터 웨이브(Millimeter Wave: mmW)에서는 파장이 짧아져서 동일 면적에 다수개의 안테나 엘리먼트(element)의 설치가 가능해 진다. 즉 30GHz 대역에서 파장은 1cm로써 5 by 5 cm의 패널(panel)에 0.5 파장(lambda) 간격으로 2-차원(dimension) 배열 형태로 총 100개의 안테나 엘리먼트(element) 설치가 가능하다. 그러므로 mmW에서는 다수개의 안테나 엘리먼트(element)를 사용하여 빔포밍(beamforming: BF) 이득을 높여 커버리지를 증가시키거나, 처리량(throughput)을 높이려고 한다.In millimeter wave (mmW), the wavelength is shortened, so that it is possible to install a plurality of antenna elements in the same area. That is, in the 30 GHz band, the wavelength is 1 cm, and a total of 100 antenna elements can be installed in a 2-dimensional array form at 0.5 wavelength (lambda) intervals on a 5 by 5 cm panel. Therefore, mmW uses a plurality of antenna elements to increase a beamforming (BF) gain to increase coverage or increase throughput.
이 경우에 안테나 엘리먼트(element) 별로 전송 파워 및 위상 조절이 가능하도록 트랜시버 유닛(Transceiver Unit: TXRU)을 가지면 주파수 자원 별로 독립적인 빔포밍(beamforming)이 가능하다. 그러나 100여개의 안테나 엘리먼트(element) 모두에 TXRU를 설치하기에는 가격측면에서 실효성이 떨어지는 문제를 갖게 된다. 그러므로 하나의 TXRU에 다수개의 안테나 엘리먼트(element)를 맵핑(mapping)하고 아날로그 페이즈 쉬프터(analog phase shifter)로 빔(beam)의 방향을 조절하는 방식이 고려되고 있다. 이러한 아날로그 빔포밍(analog beamforming) 방식은 전 대역에 있어서 하나의 빔(beam) 방향만을 만들 수 있어 주파수 선택적 빔포밍(beamforming)을 해줄 수 없는 단점을 갖는다.In this case, if a transceiver unit (TXRU) is provided to enable transmission power and phase adjustment for each antenna element, independent beamforming for each frequency resource is possible. However, to install the TXRU in all 100 antenna elements (element) has a problem in terms of effectiveness in terms of price. Therefore, a method of mapping a plurality of antenna elements to one TXRU and adjusting the direction of a beam with an analog phase shifter is being considered. This analog beamforming method has a disadvantage in that frequency selective beamforming cannot be performed because only one beam direction can be made in the entire band.
디지털 빔포밍(Digital BF)과 아날로그 빔포밍(analog BF)의 중간 형태로 Q개의 안테나 엘리먼트(element)보다 적은 개수인 B개의 TXRU를 갖는 하이브리드 빔포밍(hybrid BF)을 고려할 수 있다. 이 경우에 B개의 TXRU와 Q개의 안테나 엘리먼트(element)의 연결 방식에 따라서 차이는 있지만, 동시에 전송할 수 있는 빔의 방향은 B개 이하로 제한되게 된다.As an intermediate form between digital beamforming (Digital BF) and analog beamforming (analog BF), hybrid beamforming (hybrid BF) having B TXRUs, which is less than Q antenna elements, may be considered. In this case, although there is a difference according to the connection method of the B TXRUs and the Q antenna elements, the direction of beams that can be transmitted simultaneously is limited to B or less.
<아날로그 빔포밍 #2(Analog beamforming #2)><Analog beamforming #2>
NR 시스템에서는 다수의 안테나가 사용되는 경우, 디지털 빔포밍과 아날로그 빔포밍을 결합한 하이브리드 빔포밍 기법이 대두되고 있다. 이 때, 아날로그 빔포밍(또는 RF 빔포밍)은 RF 단에서 프리코딩(Precoding) (또는 컴바이닝(Combining))을 수행하며, 이로 인해 RF 체인 수와 D/A (또는 A/D) 컨버터 수를 줄이면서도 디지털 빔포밍에 근접하는 성능을 낼 수 있다는 장점이 있다. 편의상 상기 하이브리드 빔포밍 구조는 N개의 TXRU와 M개의 물리적 안테나로 표현될 수 있다. 그러면 송신단에서 전송할 L개의 데이터 계층(data layer)에 대한 디지털 빔포밍은 N by L 행렬로 표현될 수 있고, 이후 변환된 N개의 디지털 신호(digital signal)는 TXRU를 거쳐 아날로그 신호(analog signal)로 변환된 다음 M by N 행렬로 표현되는 아날로그 빔포밍이 적용된다.In the NR system, when multiple antennas are used, a hybrid beamforming technique combining digital beamforming and analog beamforming is emerging. At this time, analog beamforming (or RF beamforming) performs precoding (or combining) at the RF stage, which results in the number of RF chains and the number of D/A (or A/D) converters. It has the advantage of being able to achieve performance close to digital beamforming while reducing the For convenience, the hybrid beamforming structure may be represented by N TXRUs and M physical antennas. Then, digital beamforming for L data layers to be transmitted from the transmitter can be expressed as an N by L matrix, and then the N digital signals converted into analog signals through TXRU. After conversion, analog beamforming expressed by an M by N matrix is applied.
도 12는 상기 TXRU 및 물리적 안테나 관점에서 하이브리드 빔포밍(Hybrid beamforming) 구조를 추상적으로 도식화한 것이다.12 is an abstract diagram of a hybrid beamforming structure from the viewpoint of the TXRU and the physical antenna.
도 12에서 디지털 빔(digital beam)의 개수는 L개 이며, 아날로그 빔(analog beam)의 개수는 N개이다. 더 나아가서 NR 시스템에서는 기지국이 아날로그 빔포밍을 심볼 단위로 변경할 수 있도록 설계하여 특정한 지역에 위치한 단말에게 보다 효율적인 빔포밍을 지원하는 방향을 고려하고 있다. 더 나아가서 도 12에서 특정 N개의 TXRU와 M개의 RF 안테나를 하나의 안테나 패널(panel)로 정의할 때, 상기 NR 시스템에서는 서로 독립적인 하이브리드 빔포밍이 적용 가능한 복수의 안테나 패널을 도입하는 방안까지 고려되고 있다.12, the number of digital beams is L, and the number of analog beams is N. Furthermore, in the NR system, a direction of supporting more efficient beamforming to a terminal located in a specific area is considered by designing a base station to change analog beamforming in units of symbols. Furthermore, when defining N specific TXRUs and M RF antennas as one antenna panel in FIG. 12, the NR system considers introducing a plurality of antenna panels to which hybrid beamforming independent of each other is applicable. is becoming
상기와 같이 기지국이 복수의 아날로그 빔을 활용하는 경우, 단말 별로 신호 수신에 유리한 아날로그 빔이 다를 수 있으므로 적어도 동기화 신호(synchronization signal), 시스템 정보(system information), 페이징(paging) 등에 대해서는 특정 서브프레임에서 기지국이 적용할 복수 아날로그 빔들을 심볼 별로 바꾸어 모든 단말이 수신 기회를 가질 수 있도록 하는 빔 스위핑(beam sweeping) 동작이 고려되고 있다.As described above, when the base station uses a plurality of analog beams, since analog beams advantageous for signal reception may be different for each terminal, at least a specific subframe for a synchronization signal, system information, paging, etc. In , a beam sweeping operation in which a plurality of analog beams to be applied by a base station is changed for each symbol so that all terminals can have a reception opportunity is being considered.
도 13은 동기화 신호 및 PBCH(SS/PBCH) 블록을 도시한 것이다.13 shows a synchronization signal and a PBCH (SS/PBCH) block.
도 13에 따르면, SS/PBCH 블록은 각각 1개의 심볼 및 127개의 부반송파들을 차지하는 PSS 및 SSS, 및 3개의 OFDM 심볼들 및 240개의 부반송파들에 걸쳐 있으나 하나의 심볼 상에는 SSS를 위한 미사용 부분이 중간에 남겨진 PBCH로 구성된다. SS/PBCH 블록의 주기성은 네트워크에 의해 설정될 수 있고 SS/PBCH 블록이 전송될 수 있는 시간 위치는 부반송파 간격(subcarrier spacing)에 의해 결정될 수 있다.According to FIG. 13, the SS/PBCH block spans PSS and SSS occupying 1 symbol and 127 subcarriers, and 3 OFDM symbols and 240 subcarriers, respectively, but on one symbol, an unused portion for SSS is in the middle It consists of the remaining PBCH. The periodicity of the SS/PBCH block may be configured by the network, and the time position at which the SS/PBCH block may be transmitted may be determined by subcarrier spacing.
PBCH에 대해서는 폴라 코딩(Polar Coding)이 사용될 수 있다. 단말은 네트워크가 상이한 부반송파 간격을 단말이 가정하도록 설정하지 않는 한 SS/PBCH 블록에 대해 밴드-특정적인 부반송파 간격을 가정할 수 있다.Polar coding may be used for the PBCH. The UE may assume a band-specific subcarrier interval for the SS/PBCH block unless the network sets the UE to assume different subcarrier intervals.
PBCH 심볼들은 자신의 주파수-다중화된 DMRS를 운반한다. PBCH에 대해 QPSK 변조가 사용될 수 있다. 1008개의 고유한 물리 계층 셀 ID가 주어질 수 있다.PBCH symbols carry their frequency-multiplexed DMRS. QPSK modulation may be used for PBCH. 1008 unique physical layer cell IDs may be given.
SS/PBCH 블록들을 갖는 하프 프레임에 대하여, 후보 SS/PBCH 블록들에 대한 첫 번째 심볼 인덱스들은 후술하는 SS/PBCH 블록들의 부반송파 간격에 따라 결정된다.For a half frame with SS/PBCH blocks, first symbol indices for candidate SS/PBCH blocks are determined according to subcarrier spacing of SS/PBCH blocks, which will be described later.
- 케이스(case) A - 부반송파 간격 15kHz: 후보 SS/PBCH 블록들의 첫 번째 심볼들은 {2, 8}+14*n의 인덱스를 갖는다. 3GHz 이하의 반송파 주파수에 대하여, n=0, 1이다. 3GHz 초과 6GHz 이하의 반송파 주파수에 대하여, n=0, 1, 2, 3이다.- Case A - Subcarrier spacing 15 kHz: The first symbols of the candidate SS/PBCH blocks have an index of {2, 8} + 14*n. For carrier frequencies below 3 GHz, n = 0, 1. For carrier frequencies greater than 3 GHz and less than or equal to 6 GHz, n = 0, 1, 2, 3.
- 케이스 B - 부반송파 간격 30kHz: 후보 SS/PBCH 블록들의 첫 번째 심볼들은 {4, 8, 16, 20}+28*n의 인덱스를 갖는다. 3GHz 이하의 반송파 주파수에 대하여, n=0이다. 3GHz 초과 6GHz 이하의 반송파 주파수에 대하여, n=0, 1이다.- Case B - Subcarrier spacing 30 kHz: The first symbols of the candidate SS/PBCH blocks have an index of {4, 8, 16, 20}+28*n. For carrier frequencies below 3 GHz, n=0. For carrier frequencies greater than 3 GHz and less than or equal to 6 GHz, n = 0, 1.
- 케이스 C - 부반송파 간격 30kHz: 후보 SS/PBCH 블록들의 첫 번째 심볼들은 {2, 8}+14*n의 인덱스를 갖는다. 3GHz 이하의 반송파 주파수에 대하여, n=0, 1이다. 3GHz 초과 6GHz 이하의 반송파 주파수에 대하여, n=0, 1, 2, 3이다.- Case C - Subcarrier spacing 30 kHz: The first symbols of the candidate SS/PBCH blocks have an index of {2, 8}+14*n. For carrier frequencies below 3 GHz, n = 0, 1. For carrier frequencies greater than 3 GHz and less than or equal to 6 GHz, n = 0, 1, 2, 3.
- 케이스 D - 부반송파 간격 120kHz: 후보 SS/PBCH 블록들의 첫 번째 심볼들은 {4, 8, 16, 20}+28*n의 인덱스를 갖는다. 6GHz 초과의 반송파 주파수에 대하여, n=0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18이다.- Case D - Subcarrier spacing 120 kHz: The first symbols of the candidate SS/PBCH blocks have an index of {4, 8, 16, 20}+28*n. For carrier frequencies above 6 GHz, n=0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18.
- 케이스 E - 부반송파 간격 240kHz: 후보 SS/PBCH 블록들의 첫 번째 심볼들은 {8, 12, 16, 20, 32, 36, 40, 44}+56*n의 인덱스를 갖는다. 6GHz 초과의 반송파 주파수에 대하여, n=0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8이다.- Case E - Subcarrier spacing 240 kHz: The first symbols of the candidate SS/PBCH blocks have an index of {8, 12, 16, 20, 32, 36, 40, 44}+56*n. For carrier frequencies above 6 GHz, n=0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8.
하프 프레임 내 후보 SS/PBCH 블록들은 시간 축에서 0부터 L-1까지 오름차순으로 인덱싱된다. 단말은 PBCH 내에서 전송된 DM-RS 시퀀스의 인덱스와의 일 대 일 맵핑으로부터 하프 프레임 당 SS/PBCH 블록 인덱스의 L=4에 대한 2 LSB 비트를, L>4에 대한 3 LSB 비트를 결정해야 한다. L=64에 대하여, 단말은 PBCH 페이로드 비트들에 의한 하프 프레임 당 SS/PBCH 블록 인덱스의 3 MSB 비트를 결정해야 한다.Candidate SS/PBCH blocks in a half frame are indexed in ascending order from 0 to L-1 on the time axis. The UE must determine 2 LSB bits for L=4 and 3 LSB bits for L>4 of the SS/PBCH block index per half frame from one-to-one mapping with the index of the DM-RS sequence transmitted in the PBCH do. For L=64, the UE must determine 3 MSB bits of the SS/PBCH block index per half frame by the PBCH payload bits.
상위 계층 파라미터 'SSB-transmitted-SIB1'에 의하여, 단말이 SS/PBCH 블록들에 대응하는 RE들과 오버렙되는 RE들 내에서 다른 신호 또는 채널들을 수신할 수 없는 SS/PBCH 블록들의 인덱스가 설정될 수 있다. 또한 상위 계층 파라미터 'SSB-transmitted'에 의하여, SS/PBCH 블록들과 대응하는 RE들에 오버랩되는 RE들 내에서 단말이 다른 신호 또는 채널들을 수신할 수 없는 서빙 셀 당 SS/PBCH 블록들의 인덱스가 설정될 수 있다. 'SSB-transmitted'에 의한 설정은 'SSB-transmitted-SIB1'에 의한 설정에 우선할 수 있다. 상위 계층 파라미터 'SSB-periodicityServingCell'에 의해 서빙 셀 당 SS/PBCH 블록들의 수신에 대한 하프 프레임의 주기성이 설정될 수 있다. 만약 단말이 SS/PBCH 블록들의 수신에 대한 하프 프레임의 주기성을 설정받지 못하면, 단말은 하프 프레임의 주기성을 가정해야 한다. 단말은 서빙 셀 내 모든 SS/PBCH 블록들에 대해 주기성이 동일하다고 가정할 수 있다.By the higher layer parameter 'SSB-transmitted-SIB1', the index of SS/PBCH blocks in which the UE cannot receive other signals or channels in REs overlapping with REs corresponding to SS/PBCH blocks is set can be In addition, by the higher layer parameter 'SSB-transmitted', the index of SS/PBCH blocks per serving cell in which the UE cannot receive other signals or channels in REs overlapping the REs corresponding to the SS/PBCH blocks. can be set. The setting by 'SSB-transmitted' may take precedence over the setting by 'SSB-transmitted-SIB1'. A periodicity of a half frame for reception of SS/PBCH blocks per serving cell may be set by a higher layer parameter 'SSB-periodicityServingCell'. If the UE does not set the periodicity of the half frame for the reception of SS/PBCH blocks, the UE must assume the periodicity of the half frame. The UE may assume that the periodicity is the same for all SS/PBCH blocks in the serving cell.
도 14는 단말이 타이밍 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 것이다.14 is for explaining a method for a terminal to obtain timing information.
우선, 단말은 PBCH 내에서 수신한 MIB(MasterInformationBlock)를 통하여 6비트의 SFN 정보를 얻을 수 있다. 또한, PBCH 전송 블록 내에서 SFN 4 비트를 획득할 수 있다.First, the UE may obtain 6-bit SFN information through the MIB (Master Information Block) received in the PBCH. In addition, SFN 4 bits can be obtained in the PBCH transport block.
두 번째로, 단말은 PBCH 페이로드의 일부로서 1 비트 하프 프레임 지시자를 얻을 수 있다. 3GHz 미만에서, 하프 프레임 지시자는 Lmax=4에 대한 PBCH DMRS의 일부로서 암묵적으로 시그널링될 수 있다.Second, the UE may obtain a 1-bit half frame indicator as part of the PBCH payload. Below 3 GHz, the half frame indicator may be implicitly signaled as part of the PBCH DMRS for Lmax=4.
마지막으로, 단말은 DMRS 시퀀스 및 PBCH 페이로드에 의해 SS/PBCH 블록 인덱스를 획득할 수 있다. 즉, 5ms 주기 동안 DMRS 시퀀스에 의하여 SS 블록 인덱스의 LSB 3 비트를 얻을 수 있다. 또한, (6GHz 초과에 대해) PBCH 페이로드 내에서 타이밍 정보의 MSB 3 비트가 명시적으로 운반된다.Finally, the UE may obtain the SS/PBCH block index by the DMRS sequence and the PBCH payload. That is, LSB 3 bits of the SS block index can be obtained by the DMRS sequence for a period of 5 ms. Also, the MSB 3 bits of the timing information are explicitly carried within the PBCH payload (for >6 GHz).
초기 셀 선택에서, 단말은 SS/PBCH 블록들을 갖는 하프 프레임이 2 프레임의 주기성을 갖고 발생한다고 가정할 수 있다. SS/PBCH 블록을 감지하면, 단말은, 만약 FR1에 대해 kSSB≤23이고 및 FR2에 대해 kSSB≤11이면, Type0-PDCCH 공통 검색 공간(common search space)에 대한 제어 자원 집합이 존재한다고 결정한다. 단말은, 만약 FR1에 대해 kSSB>23이고 및 FR2에 대해 kSSB>11이면, Type0-PDCCH 공통 검색 공간(common search space)에 대한 제어 자원 집합이 존재하지 않는다고 결정한다.In the initial cell selection, the UE may assume that a half frame with SS/PBCH blocks occurs with a periodicity of 2 frames. If it detects the SS / PBCH block, the terminal, and if the k for the FR1 and SSB ≤23 ≤11 SSB and k for FR2, Type0-PDCCH common search space (common search space) is determined that the present controlled set of resources for do. The UE determines that there is no control resource set for the Type0-PDCCH common search space if k SSB >23 for FR1 and k SSB > 11 for FR2.
SS/PBCH 블록들의 전송이 없는 서빙 셀에 대해, 단말은 서빙 셀에 대한 셀 그룹의 프라이머리 셀 또는 PSCell 상에서의 SS/PBCH 블록들의 수신에 기반하여 서빙 셀의 시간 및 주파수 동기를 획득한다.For a serving cell without transmission of SS/PBCH blocks, the UE acquires time and frequency synchronization of the serving cell based on reception of SS/PBCH blocks on the PSCell or the primary cell of the cell group for the serving cell.
이하에서는, 시스템 정보 획득에 대해 설명한다.Hereinafter, system information acquisition will be described.
시스템 정보(system information: SI)는 MasterInformationBlock (MIB) 및 복수의 SystemInformationBlocks (SIBs)로 나뉘어진다. 여기서,System information (SI) is divided into a MasterInformationBlock (MIB) and a plurality of SystemInformationBlocks (SIBs). here,
- MIB는 80ms 주기를 갖고 항상 BCH 상에서 전송되고 80ms 이내에서 반복되며, 셀로부터 SystemInformationBlockType1 (SIB1)을 획득하기 위해 필요한 파라미터들을 포함한다;- MIB has a period of 80 ms, is always transmitted on BCH and is repeated within 80 ms, and includes parameters necessary to obtain SystemInformationBlockType1 (SIB1) from the cell;
- SIB1은 DL-SCH 상에서 주기성 및 반복을 갖고 전송된다. SIB1은 다른 SIB들의 이용 가능성 및 스케줄링(예를 들어, 주기성, SI-윈도우 크기)에 대한 정보를 포함한다. 또한, 이들(즉, 다른 SIB들)이 주기적인 방송 기반으로 제공되는지 또는 요구에 의해 제공되는지 여부를 지시한다. 만약 다른 SIB들이 요구에 의해 제공되면 SIB1은 단말이 SI 요청을 수행하기 위한 정보를 포함한다;- SIB1 is transmitted with periodicity and repetition on the DL-SCH. SIB1 includes information on availability and scheduling (eg, periodicity, SI-window size) of other SIBs. In addition, it indicates whether these (ie, other SIBs) are provided on a periodic broadcast basis or upon request. If other SIBs are provided by request, SIB1 includes information for the UE to perform the SI request;
- SIB1 이외의 SIB들은 DL-SCH 상에서 전송되는 SystemInformation (SI) 메시지로 운반된다. 각 SI 메시지는 주기적으로 발생하는 시간 영역 윈도우(SI-윈도우라고 부른다.) 내에서 전송된다;- SIBs other than SIB1 are carried in a SystemInformation (SI) message transmitted on the DL-SCH. Each SI message is transmitted within a periodically occurring time domain window (called an SI-window);
- PSCell 및 세컨더리 셀들에 대해, RAN은 전용 시그널링에 의해 필요한 SI를 제공한다. 그럼에도 불구하고, 단말은 SCH의 SFN 타이밍(MCG와 다를 수 있음.)을 얻기 위해 PSCell의 MIB를 획득해야 한다. 세컨더리 셀에 대한 관련 SI가 변경되면, RAN은 관련 세컨더리 셀을 해제 및 추가한다. PSCell에 대해, SI는 동기화를 통한 재설정(Reconfiguration with Sync)으로만 변경 가능하다.- For the PSCell and secondary cells, the RAN provides the necessary SI by dedicated signaling. Nevertheless, the UE must acquire the MIB of the PSCell in order to obtain the SFN timing of the SCH (which may be different from the MCG). When the related SI for the secondary cell is changed, the RAN releases and adds the related secondary cell. For the PSCell, the SI can be changed only by reconfiguration with Sync.
도 15는 단말의 시스템 정보 획득 과정의 일례를 도시한 것이다.15 shows an example of a process of acquiring system information of a terminal.
도 15에 따르면, 단말은 네트워크로부터 MIB를 수신하고, 이후 SIB1을 수신할 수 있다. 이후, 단말은 네트워크로 시스템 정보 요청을 전송할 수 있고, 그에 대한 응답으로 'SystemInformation message'를 네트워크로부터 수신할 수 있다.According to FIG. 15 , the terminal may receive the MIB from the network and then receive the SIB1. Thereafter, the terminal may transmit a system information request to the network, and may receive a 'SystemInformation message' from the network in response thereto.
단말은 AS(access stratum) 및 NAS(non-access stratum) 정보 획득을 위한 시스템 정보 획득 절차를 적용할 수 있다.The terminal may apply a system information acquisition procedure for acquiring AS (access stratum) and NAS (non-access stratum) information.
RRC_IDLE 및 RRC_INACTIVE 상태의 단말은 (단말이 제어하는 이동성에 대한 관련 RAT 지원에 따라) 유효한 버전의 (적어도) MIB, SIB1 및 SystemInformationBlockTypeX을 보장해야 한다.UEs in RRC_IDLE and RRC_INACTIVE states must ensure (at least) valid versions of MIB, SIB1, and SystemInformationBlockTypeX (according to the relevant RAT support for UE-controlled mobility).
RRC_CONNECTED 상태의 단말은 (관련 RAT에 대한 이동성 지원에 따라) MIB, SIB1, 및 SystemInformationBlockTypeX의 유효한 버전을 보장해야 한다.The UE in the RRC_CONNECTED state must guarantee valid versions of MIB, SIB1, and SystemInformationBlockTypeX (according to mobility support for the related RAT).
단말은 현재 캠프한/서빙 셀로부터 획득한 관련 SI를 저장해야 한다. 단말이 획득하고 저장한 SI의 버전은 일정 시간 동안만 유효하다. 단말은 예를 들어, 셀 재선택 이후, 커버리지 밖으로부터의 복귀, 또는 시스템 정보 변경 지시 이후에 이러한 저장된 버전의 SI를 사용할 수 있다.The UE must store the related SI obtained from the currently camped/serving cell. The version of the SI obtained and stored by the terminal is valid only for a certain period of time. The UE may use this stored version of the SI after, for example, cell reselection, return from coverage, or system information change instruction.
이하에서는, 랜덤 접속(random access)에 대해 설명한다.Hereinafter, random access will be described.
단말의 랜덤 접속 절차는 다음 표 5와 같이 요약할 수 있다.The random access procedure of the UE can be summarized as shown in Table 5 below.
Figure PCTKR2020009240-appb-T000004
Figure PCTKR2020009240-appb-T000004
도 16은 랜덤 접속 절차를 설명하기 위한 것이다.16 is for explaining a random access procedure.
도 16에 따르면, 먼저, 단말은 랜덤 접속 절차의 message(Msg) 1로서 상향링크로 PRACH(physical random access channel) 프리앰블을 전송할 수 있다.Referring to FIG. 16 , first, the UE may transmit a physical random access channel (PRACH) preamble in uplink as message (Msg) 1 of the random access procedure.
2 개의 서로 다른 길이를 갖는 랜덤 접속 프리앰블 시퀀스가 지원된다. 길이 839의 긴 시퀀스는 1.25kHz 및 5kHz의 부반송파 간격에 적용되고, 길이 139의 짧은 시퀀스는 15, 30, 60, 및 120kHz의 부반송파 간격에 적용된다. 긴 시퀀스는 한정되지 않은 집합(inrestricted set) 및 타입 A 및 타입 B의 한정된 집합을 지원하고, 반면 짧은 시퀀스는 오직 한정되지 않은 집합만을 지원한다.Random access preamble sequences having two different lengths are supported. A long sequence of length 839 applies to subcarrier spacings of 1.25 kHz and 5 kHz, and a short sequence of length 139 applies to subcarrier spacings of 15, 30, 60, and 120 kHz. A long sequence supports an unrestricted set and a restricted set of types A and B, whereas a short sequence supports only an unrestricted set.
복수의 RACH 프리앰블 포맷들은 하나 이상의 RACH OFDM 심볼들, 상이한 CP(cyclic prefix), 및 보호 시간(guard time)으로 정의된다. 사용할 PRACH 프리앰블 설정은 시스템 정보로 단말에게 제공된다.A plurality of RACH preamble formats are defined with one or more RACH OFDM symbols, a different cyclic prefix (CP), and a guard time. The PRACH preamble configuration to be used is provided to the UE as system information.
Msg1에 대한 응답이 없는 경우, 단말은 규정된 횟수 내에서 파워 램핑된 PRACH 프리앰블을 재전송할 수 있다. 단말은 가장 최근의 추정 경로 손실 및 파워 램핑 카운터에 기반하여 프리앰블의 재전송에 대한 PRACH 전송 전력을 계산한다. 만약 단말이 빔 스위칭을 수행하면, 파워 램핑 카운터는 변하지 않는다.If there is no response to Msg1, the UE may retransmit the power-rammed PRACH preamble within a prescribed number of times. The UE calculates the PRACH transmission power for retransmission of the preamble based on the most recent estimated path loss and power ramping counter. If the UE performs beam switching, the power ramping counter does not change.
도 17은 파워 램핑 카원터를 설명하기 위한 것이다.17 is for explaining a power ramping carwonter.
단말은 파워 램핑 카운터에 기반하여 랜덤 접속 프리앰블의 재전송에 대한 파워 램핑을 수행할 수 있다. 여기서, 전술한 바와 같이, 파워 램핑 카운터는 단말이 PRACH 재전송 시 빔 스위칭을 수행하는 경우 변하지 않는다.The UE may perform power ramping for retransmission of the random access preamble based on the power ramping counter. Here, as described above, the power ramping counter does not change when the UE performs beam switching during PRACH retransmission.
도 17에 따르면, 파워 램핑 카운터가 1에서 2로, 3에서 4로 증가하는 경우와 같이, 단말이 동일한 빔에 대해 랜덤 접속 프리앰블을 재전송할 경우에는 단말은 파워 램핑 카운터를 1씩 증가시킨다. 그러나 빔이 변경된 경우에는 PRACH 재전송 시 파워 램핑 카운터가 변하지 않는다.Referring to FIG. 17, when the UE retransmits the random access preamble for the same beam, such as when the power ramping counter increases from 1 to 2 and from 3 to 4, the UE increments the power ramping counter by 1. However, when the beam is changed, the power ramping counter does not change during PRACH retransmission.
도 18은 RACH 자원 관계에 대한 SS 블록의 문턱치 개념을 설명하기 위한 것이다.18 is for explaining the concept of the threshold value of the SS block for the RACH resource relationship.
시스템 정보는 SS 블록들과 RACH 자원들 사이의 관계를 단말에게 알려준다. RACH 자원 관계에 대한 SS 블록의 문턱치는 RSRP 및 네트워크 설정에 기반한다. RACH 프리앰블의 전송 또는 재전송은 문턱치를 만족하는 SS 블록에 기반한다. 따라서, 도 18의 예에서는, SS 블록 m이 수신 전력의 문턱치를 넘으므로, SS 블록 m에 기반하여 RACH 프리앰블이 전송 또는 재전송된다.The system information informs the UE of the relationship between SS blocks and RACH resources. The threshold of the SS block for the RACH resource relationship is based on RSRP and network configuration. Transmission or retransmission of the RACH preamble is based on an SS block that satisfies a threshold. Accordingly, in the example of FIG. 18 , since the SS block m exceeds the threshold of the received power, the RACH preamble is transmitted or retransmitted based on the SS block m.
이후, 단말이 DL-SCH 상에서 랜덤 접속 응답(random access response)을 수신하면, DL-SCH는 타이밍 배열 정보, RA-프리앰블 ID, 초기 상향링크 그랜트 및 임시 C-RNTI를 제공할 수 있다.Thereafter, when the UE receives a random access response on the DL-SCH, the DL-SCH may provide timing arrangement information, an RA-preamble ID, an initial uplink grant, and a temporary C-RNTI.
상기 정보에 기반하여, 단말은 랜덤 접속 절차의 Msg3로서 UL-SCH 상에서 상향링크 전송을 할 수 있다. Msg3은 RRC 연결 요청 및 UE 식별자를 포함할 수 있다.Based on the information, the UE may perform uplink transmission on the UL-SCH as Msg3 of the random access procedure. Msg3 may include an RRC connection request and UE identifier.
이에 대한 응답으로, 네트워크는 경쟁 해소 메시지로 취급될 수 있는 Msg4를 하향링크로 전송할 수 있다. 이를 수신함으로써 단말은 RRC 연결 상태로 진입할 수 있다.In response to this, the network may transmit Msg4, which may be treated as a contention resolution message, in downlink. By receiving this, the terminal can enter the RRC connected state.
<대역폭 파트(bandwidth part: BWP)><bandwidth part (BWP)>
NR 시스템에서는 하나의 요소 반송파(component carrier: CC) 당 최대 400 메가헤르츠(megahertz: MHz)까지 지원될 수 있다. 이러한 광대역(wideband) CC에서 동작하는 단말이 항상 CC 전체에 대한 RF를 켜둔 채로 동작한다면 단말 배터리 소모가 커질 수 있다. 혹은 하나의 광대역 CC 내에 동작하는 여러 유스 케이스(use case)들(예, eMBB, URLLC, mMTC 등)을 고려할 때 해당 CC 내에 주파수 대역 별로 서로 다른 뉴머롤로지(numerology) (예, 부반송파 간격(sub-carrier spacing: SCS))가 지원될 수 있다. 혹은 단말 별로 최대 대역폭에 대한 능력(capability)이 다를 수 있다. 이를 고려하여 기지국은 광대역 CC의 전체 대역폭이 아닌 일부 대역폭에서만 동작하도록 단말에게 지시할 수 있으며, 해당 일부 대역폭을 편의상 대역폭 파트(bandwidth part: BWP)로 정의하고자 한다. BWP는 주파수 축 상에서 연속한 자원 블록(resource block: RB)들로 구성될 수 있으며, 하나의 뉴머롤로지 (예, 부반송파 간격, CP(cyclic prefix) 길이, 슬롯/미니-슬롯(mini-slot) 기간(duration) 등)에 대응될 수 있다.In the NR system, up to 400 megahertz (MHz) per component carrier (CC) may be supported. If the terminal operating in such a wideband CC always operates with RF for the entire CC turned on, the terminal battery consumption may increase. Alternatively, when considering several use cases (eg, eMBB, URLLC, mMTC, etc.) operating within one broadband CC, different numerology for each frequency band within the CC (eg, subcarrier spacing (sub -carrier spacing: SCS)) may be supported. Alternatively, the capability for the maximum bandwidth may be different for each terminal. In consideration of this, the base station may instruct the terminal to operate only in a partial bandwidth rather than the entire bandwidth of the broadband CC, and the partial bandwidth is defined as a bandwidth part (BWP) for convenience. BWP may be composed of continuous resource blocks (RBs) on the frequency axis, and one numerology (eg, subcarrier interval, cyclic prefix (CP) length, slot/mini-slot) may correspond to a duration, etc.).
한편, 기지국은 단말에게 설정된 하나의 CC 내에서도 다수의 BWP를 설정할 수 있다. 일 예로, PDCCH 모니터링 슬롯(PDCCH monitoring slot)에서는 상대적으로 작은 주파수 영역을 차지하는 BWP를 설정하고, PDCCH에서 지시하는 PDSCH는 그보다 큰 BWP 상에 스케줄링될 수 있다. 혹은, 특정 BWP에 단말들이 몰리는 경우 부하 밸런싱(load balancing)을 위해 일부 단말들을 다른 BWP로 설정할 수 있다. 혹은, 이웃 셀 간의 주파수 영역 인터-셀 간섭 해제(frequency domain inter-cell interference cancellation) 등을 고려하여 전체 대역폭 중 가운데 일부 스펙트럼을 배제하고 양쪽 BWP들을 동일 슬롯 내에서도 설정할 수 있다. 즉, 기지국은 광대역(wideband) CC 와 관련(association)된 단말에게 적어도 하나의 DL/UL BWP를 설정해 줄 수 있으며, 특정 시점에 설정된 DL/UL BWP(s) 중 적어도 하나의 DL/UL BWP를 (L1 시그널링 또는 MAC CE 또는 RRC 시그널링 등에 의해) 활성화(activation)시킬 수 있고, 다른 설정된 DL/UL BWP로 스위칭이 (L1 시그널링 또는 MAC CE 또는 RRC 시그널링 등에 의해) 지시될 수 있거나, 타이머 기반으로 타이머 값이 만료되면 정해진 DL/UL BWP로 스위칭될 수도 있다. 이 때, 활성화된 DL/UL BWP를 활성(active) DL/UL BWP로 정의한다. 그런데 단말이 초기 접속(initial access) 과정에 있거나, 혹은 RRC 연결이 셋업(set up)되기 전 등의 상황에서는 DL/UL BWP에 대한 설정을 수신하지 못할 수 있는데, 이러한 상황에서 단말이 가정하는 DL/UL BWP는 초기 활성(initial active) DL/UL BWP라고 정의한다.On the other hand, the base station may set a plurality of BWPs even within one CC configured for the terminal. For example, in a PDCCH monitoring slot, a BWP occupying a relatively small frequency region may be configured, and a PDSCH indicated by the PDCCH may be scheduled on a larger BWP. Alternatively, when terminals are concentrated in a specific BWP, some terminals may be set to other BWPs for load balancing. Alternatively, in consideration of frequency domain inter-cell interference cancellation between neighboring cells, a partial spectrum from the entire bandwidth may be excluded and both BWPs may be configured in the same slot. That is, the base station may set at least one DL/UL BWP to a terminal associated with a wideband CC, and at least one DL/UL BWP among DL/UL BWP(s) set at a specific time. It can be activated (activation) (by L1 signaling or MAC CE or RRC signaling, etc.), and switching to another configured DL / UL BWP (by L1 signaling or MAC CE or RRC signaling, etc.) can be indicated, or timer-based timer When the value expires, it may be switched to a predetermined DL/UL BWP. In this case, the activated DL/UL BWP is defined as an active DL/UL BWP. However, in a situation such as when the terminal is in the process of initial access or before the RRC connection is set up, it may not be able to receive the configuration for DL/UL BWP. In this situation, the DL assumed by the terminal /UL BWP is defined as an initial active DL/UL BWP.
<DRX(Discontinuous Reception)><DRX(Discontinuous Reception)>
DRX(Discontinuous Reception)는 UE(User Equipment)가 배터리 소비를 감소시켜 단말이 다운 링크 채널을 불연속적으로 수신할 수 있게 하는 동작 모드를 의미한다. 즉, DRX로 설정된 단말은 DL 시그널을 불연속적으로 수신함으로써 전력 소비를 줄일 수 있다.Discontinuous Reception (DRX) refers to an operation mode in which a UE (User Equipment) reduces battery consumption so that the UE can discontinuously receive a downlink channel. That is, the terminal configured for DRX can reduce power consumption by discontinuously receiving the DL signal.
DRX 동작은 온 구간(On Duration)이 주기적으로 반복되는 시간 간격을 나타내는 DRX 사이클 내에서 수행된다. DRX 사이클은 온-구간 및 수면 구간(Sleep Duration)(혹은, DRX의 기회)을 포함한다. 온-구간은 단말이 PDCCH를 수신하기 위해 PDCCH를 모니터링하는 시간 간격을 나타낸다.The DRX operation is performed within a DRX cycle indicating a time interval in which On Duration is periodically repeated. The DRX cycle includes an on-period and a sleep period (Sleep Duration) (or an opportunity of DRX). The on-period indicates a time interval during which the UE monitors the PDCCH to receive the PDCCH.
DRX는 RRC(Radio Resource Control)_IDLE 상태(또는 모드), RRC_INACTIVE 상태(또는 모드) 또는 RRC_CONNECTED 상태(또는 모드)에서 수행될 수 있다. RRC_IDLE 상태 및 RRC_INACTIVE 상태에서, DRX는 페이징 신호를 불연속적으로 수신하는데 사용될 수 있다.DRX may be performed in RRC (Radio Resource Control)_IDLE state (or mode), RRC_INACTIVE state (or mode), or RRC_CONNECTED state (or mode). In RRC_IDLE state and RRC_INACTIVE state, DRX may be used to receive paging signal discontinuously.
- RRC_IDLE 상태: 기지국과 단말 사이에 무선 연결(RRC 연결)이 확립(establish)되지 않은 상태.- RRC_IDLE state: a state in which a radio connection (RRC connection) is not established between the base station and the terminal.
- RRC_INACTIVE 상태: 기지국과 단말 사이에 무선 연결(RRC 연결)이 확립되었지만, 무선 연결은 비활성화된 상태.- RRC_INACTIVE state: A wireless connection (RRC connection) is established between the base station and the terminal, but the wireless connection is inactive.
- RRC_CONNECTED 상태: 기지국과 단말 사이에 무선 연결(RRC 연결)이 확립된 상태.- RRC_CONNECTED state: a state in which a radio connection (RRC connection) is established between the base station and the terminal.
DRX는 기본적으로 유휴(idle) 모드 DRX, 연결된(Connected) DRX (C-DRX) 및 확장(extended) DRX로 구분될 수 있다.DRX can be basically divided into idle (idle) mode DRX, connected (Connected) DRX (C-DRX), and extended (extended) DRX.
IDLE 상태에서 적용된 DRX는 유휴 모드 DRX라고 명명될 수 있으며, CONNECTED 상태에서 적용된 DRX는 연결 모드 DRX(C-DRX)라고 명명될 수 있다.DRX applied in the IDLE state may be named idle mode DRX, and DRX applied in the CONNECTED state may be named connected mode DRX (C-DRX).
eDRX(Extended/Enhanced DRX)는 유휴 모드 DRX 및 C-DRX의 사이클을 확장할 수 있는 메커니즘으로, eDRX(Extended/Enhanced DRX)는 주로 (매시브) IoT의 적용에 사용될 수 있다. 유휴 모드 DRX에서, eDRX를 허용할 것인지 여부는 시스템 정보(예컨대, SIB1)에 기반하여 설정될 수 있다. SIB1은 eDRX-허용(allowed) 파라미터를 포함할 수 있다. eDRX-허용 파라미터는 유휴 모드 확장 DRX가 허용되는지 여부를 나타내는 파라미터다.Extended/Enhanced DRX (eDRX) is a mechanism that can extend the cycles of idle mode DRX and C-DRX, and Extended/Enhanced DRX (eDRX) can be mainly used for (massive) IoT applications. In idle mode DRX, whether to allow eDRX may be configured based on system information (eg, SIB1). SIB1 may include an eDRX-allowed parameter. The eDRX-allowed parameter is a parameter indicating whether idle mode extended DRX is allowed.
<유휴(idle) 모드 DRX><idle mode DRX>
유휴 모드에서, 단말은 전력 소비를 감소시키기 위해 DRX를 사용할 수 있다. 하나의 페이징 기회(paging occasion; PO)는 P-RNTI(Paging-Radio Network Temporary Identifier)가 (NB-IoT에 대한 페이징 메시지를 어드레스(address)하는) PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 또는 MPDCCH(MTC PDCCH) 또는 NPDCCH(Narrowband PDCCH)를 통해 전송될 수 있는 서브 프레임이다.In the idle mode, the UE may use DRX to reduce power consumption. One paging occasion (paging occasion; PO) is P-RNTI (Paging-Radio Network Temporary Identifier) (which addresses a paging message for NB-IoT) PDCCH (Physical Downlink Control Channel) or MPDCCH (MTC PDCCH) ) or a subframe that can be transmitted through a narrowband PDCCH (NPDCCH).
MPDCCH를 통해 전송된 P-RNTI에서 PO는 MPDCCH 반복의 시작 서브 프레임을 나타낼 수 있다. NPDCCH를 통해 전송된 P-RNTI의 케이스에서, PO에 의해 결정된 서브프레임이 유효한 NB-IoT 다운링크 서브 프레임이 아닌 경우, PO는 NPDCCH 반복의 시작 서브 프레임을 나타낼 수 있다. 따라서, PO 이후의 첫 번째 유효 NB-IoT 다운 링크 서브 프레임은 NPDCCH 반복의 시작 서브 프레임이다.In P-RNTI transmitted through MPDCCH, PO may indicate a start subframe of MPDCCH repetition. In the case of P-RNTI transmitted through NPDCCH, when the subframe determined by the PO is not a valid NB-IoT downlink subframe, the PO may indicate the start subframe of the NPDCCH repetition. Therefore, the first valid NB-IoT downlink subframe after PO is the start subframe of NPDCCH repetition.
하나의 페이징 프레임(paging frame; PF)은 하나 또는 복수의 페이징 기회를 포함할 수 있는 하나의 무선 프레임이다. DRX가 사용될 때, 단말은 DRX 사이클 당 하나의 PO만을 모니터링하면 된다. 하나의 페이징 협대역(paging narrow band; PNB)은 단말이 페이징 메시지 수신을 수행하는 하나의 협대역이다. PF, PO 및 PNB는 시스템 정보에서 제공되는 DRX 파라미터에 기초하여 결정될 수 있다.One paging frame (PF) is one radio frame that may include one or a plurality of paging opportunities. When DRX is used, the UE only needs to monitor one PO per DRX cycle. One paging narrow band (PNB) is one narrow band in which the terminal performs paging message reception. PF, PO, and PNB may be determined based on DRX parameters provided in system information.
도 19는 유휴 모드 DRX 동작을 수행하는 일례를 도식한 순서도다.19 is a flowchart illustrating an example of performing an idle mode DRX operation.
도 19에 따르면, 단말은 상위 계층 시그널링(예컨대, 시스템 정보)을 통해 유휴 모드 DRX 설정 정보를 기지국으로부터 수신할 수 있다(S21).According to FIG. 19 , the terminal may receive idle mode DRX configuration information from the base station through higher layer signaling (eg, system information) (S21).
단말은 유휴 모드 DRX 설정 정보에 기반하여 페이징 DRX 사이클에서 PDCCH를 모니터링하기 위해 PF(Paging Frame) 및 PO(Paging Occasion)를 결정할 수 있다(S22). 이 경우 DRX 사이클에는 온-구간 및 수면 구간(또는 DRX의 기회)이 포함될 수 있다.The UE may determine a Paging Frame (PF) and a Paging Occasion (PO) to monitor the PDCCH in the paging DRX cycle based on the idle mode DRX configuration information (S22). In this case, the DRX cycle may include an on-period and a sleep period (or an opportunity of DRX).
단말은 결정된 PF의 PO에서 PDCCH를 모니터링할 수 있다(S23). 여기서 예컨대, 단말은 페이징 DRX 사이클 당 하나의 서브 프레임(PO)만을 모니터링한다. 또한, 단말이 온-구간 동안 P-RNTI에 의해 스크램블링된 PDCCH를 수신하면(즉, 페이징이 검출되는 경우), 단말은 연결 모드로 천이하고 기지국과 데이터를 송수신할 수 있다.The UE may monitor the PDCCH in the PO of the determined PF (S23). Here, for example, the UE monitors only one subframe (PO) per paging DRX cycle. In addition, when the terminal receives the PDCCH scrambled by the P-RNTI during the on-period (ie, when paging is detected), the terminal transitions to the connected mode and may transmit/receive data to/from the base station.
<연결 모드 DRX(Connected mode DRX(C-DRX))><Connected mode DRX(C-DRX)>
C-DRX는 RRC 연결 상태에서 적용되는 DRX를 의미한다. C-DRX의 DRX 사이클은 짧은 DRX 사이클 및/또는 긴 DRX 사이클로 구성될 수 있다. 여기서, 짧은 DRX 사이클은 선택 사항에 해당할 수 있다.C-DRX means DRX applied in the RRC connection state. The DRX cycle of C-DRX may consist of a short DRX cycle and/or a long DRX cycle. Here, a short DRX cycle may correspond to an option.
C-DRX가 설정된 경우, 단말은 온-구간에 대한 PDCCH 모니터링을 수행할 수 있다. PDCCH 모니터링 동안 PDCCH가 성공적으로 검출되면, 단말은 인액티브(inactive) 타이머를 동작(또는 실행)하고 어웨이크(awake) 상태를 유지할 수 있다. 반대로, PDCCH 모니터링 동안 PDCCH가 성공적으로 검출되지 않으면, 단말은 온-구간이 종료된 후 슬립 상태로 진입할 수 있다.When C-DRX is configured, the UE may perform PDCCH monitoring for the on-period. If the PDCCH is successfully detected during PDCCH monitoring, the UE may operate (or run) an inactive timer and maintain an awake state. Conversely, if the PDCCH is not successfully detected during PDCCH monitoring, the UE may enter the sleep state after the on-period ends.
C-DRX가 설정된 경우, PDCCH 수신 기회(예컨대, PDCCH 서치 스페이스를 가지는 슬롯)는 C-DRX 설정에 기반하여 비연속적으로 설정될 수 있다. 대조적으로, C-DRX가 설정되지 않으면, 본 개시에서 PDCCH 수신 기회(예컨대, PDCCH 서치 스페이스를 갖는 슬롯)가 연속적으로 설정될 수 있다.When C-DRX is configured, a PDCCH reception opportunity (eg, a slot having a PDCCH search space) may be configured non-contiguously based on the C-DRX configuration. In contrast, if C-DRX is not configured, a PDCCH reception opportunity (eg, a slot having a PDCCH search space) may be continuously configured in the present disclosure.
한편, PDCCH 모니터링은 C-DRX 설정에 관계없이 측정 갭(gap)으로 설정된 시간 간격으로 제한될 수 있다.On the other hand, PDCCH monitoring may be limited to a time interval set as a measurement gap (gap) regardless of the C-DRX configuration.
도 20은 DRX 사이클을 예시한다.20 illustrates a DRX cycle.
도 20을 참조하면, DRX 사이클은 'On Duration(온-구간)'과 'Opportunity for DRX(DRX를 위한 기회)'로 구성된다. DRX 사이클은 '온-구간'이 주기적으로 반복되는 시간 간격을 정의한다. '온-구간'은 단말이 PDCCH를 수신하기 위해 모니터링 하는 시간 구간을 나타낸다. DRX가 설정되면, 단말은 '온-구간' 동안 PDCCH 모니터링을 수행한다. PDCCH 모니터링 동안에 성공적으로 검출된 PDCCH가 있는 경우, 단말은 inactivity 타이머를 동작시키고 깬(awake) 상태를 유지한다. 반면, PDCCH 모니터링 동안에 성공적으로 검출된 PDCCH가 없는 경우, 단말은 '온-구간'이 끝난 뒤 슬립(sleep) 상태로 들어간다. 따라서, DRX가 설정된 경우, 앞에서 설명/제안한 절차 및/또는 방법을 수행함에 있어서 PDCCH 모니터링/수신이 시간 도메인에서 불연속적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, DRX가 설정된 경우, 본 개시에서 PDCCH 수신 기회(occasion)(예, PDCCH 탐색 공간을 갖는 슬롯)는 DRX 설정에 따라 불연속적으로 설정될 수 있다. 반면, DRX가 설정되지 않은 경우, 앞에서 설명/제안한 절차 및/또는 방법을 수행함에 있어서 PDCCH 모니터링/수신이 시간 도메인에서 연속적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, DRX가 설정되지 않은 경우, 본 개시에서 PDCCH 수신 기회(예, PDCCH 탐색 공간을 갖는 슬롯)는 연속적으로 설정될 수 있다. 한편, DRX 설정 여부와 관계 없이, 측정 갭으로 설정된 시간 구간에서는 PDCCH 모니터링이 제한될 수 있다.Referring to FIG. 20 , the DRX cycle consists of 'On Duration' and 'Opportunity for DRX'. The DRX cycle defines a time interval in which the 'on-period' is periodically repeated. The 'on-interval' indicates a time period that the UE monitors to receive the PDCCH. When DRX is configured, the UE performs PDCCH monitoring during the 'on-period'. If there is a successfully detected PDCCH during PDCCH monitoring, the UE operates an inactivity timer and maintains an awake state. On the other hand, if there is no PDCCH successfully detected during PDCCH monitoring, the UE enters a sleep state after the 'on-period' ends. Therefore, when DRX is configured, PDCCH monitoring/reception may be discontinuously performed in the time domain in performing the procedures and/or methods described/proposed above. For example, when DRX is configured, in the present disclosure, a PDCCH reception opportunity (eg, a slot having a PDCCH search space) may be configured discontinuously according to the DRX configuration. On the other hand, when DRX is not configured, PDCCH monitoring/reception may be continuously performed in the time domain in performing the procedures and/or methods described/proposed above. For example, when DRX is not configured, PDCCH reception opportunities (eg, a slot having a PDCCH search space) may be continuously configured in the present disclosure. Meanwhile, regardless of whether DRX is configured or not, PDCCH monitoring may be limited in a time interval configured as a measurement gap.
표 6은 DRX와 관련된 단말의 과정을 나타낸다(RRC_CONNECTED 상태). 표 6을 참조하면, DRX 구성 정보는 상위 계층(예, RRC) 시그널링을 통해 수신되고, DRX ON/OFF 여부는 MAC 계층의 DRX 커맨드에 의해 제어된다. DRX가 설정되면, 본 개시에 설명/제안한 절차 및/또는 방법을 수행함에 있어서 PDCCH 모니터링을 불연속적으로 수행할 수 있다.Table 6 shows the process of the UE related to DRX (RRC_CONNECTED state). Referring to Table 6, DRX configuration information is received through higher layer (eg, RRC) signaling, and whether DRX ON/OFF is controlled by a DRX command of the MAC layer. If DRX is configured, PDCCH monitoring may be discontinuously performed in performing the procedures and/or methods described/proposed in the present disclosure.
신호의 종류(Type of signals)Type of signals 단말 절차(UE procedure) UE procedure
단계 1Step 1 RRC 시그널링(MAC-CellGroupConfig)RRC signaling (MAC-CellGroupConfig) - DRX 설정 정보 수신- Receive DRX setting information
단계 2Step 2 MAC CE((긴(Long)) DRX 명령(command) MAC CE)MAC CE ((Long) DRX command MAC CE) - DRX 명령 수신- Receive DRX command
단계 3Step 3 -- - DRX 주기의 온-듀레이션(on-duration) 동안 PDCCH 모니터링- PDCCH monitoring during on-duration of DRX cycle
상기 MAC-CellGroupConfig는 셀 그룹을 위한 MAC(Medium Access Control) 파라미터를 설정하는데 필요한 구성 정보를 포함할 수 있다. MAC-CellGroupConfig는 DRX에 관한 구성 정보도 포함할 수 있다. 예를 들어, MAC-CellGroupConfig는 DRX를 정의하는데 정보를 다음과 같이 포함할 수 있다.The MAC-CellGroupConfig may include configuration information required to set a MAC (Medium Access Control) parameter for a cell group. MAC-CellGroupConfig may also include configuration information related to DRX. For example, MAC-CellGroupConfig may include information as follows to define DRX.
- Value of drx-OnDurationTimer: DRX 사이클의 시작 구간의 길이를 정의- Value of drx-OnDurationTimer: Defines the length of the start section of the DRX cycle
- Value of drx-InactivityTimer: 초기 UL 또는 DL 데이터를 지시하는 PDCCH가 검출된 PDCCH 기회 이후에 단말이 깬 상태로 있는 시간 구간의 길이를 정의- Value of drx-InactivityTimer: Defines the length of the time interval in which the UE remains awake after the PDCCH opportunity in which the PDCCH indicating the initial UL or DL data is detected
- Value of drx-HARQ-RTT-TimerDL: DL 초기 전송이 수신된 후, DL 재전송이 수신될 때까지의 최대 시간 구간의 길이를 정의.- Value of drx-HARQ-RTT-TimerDL: Defines the length of the maximum time interval from when DL initial transmission is received until DL retransmission is received.
- Value of drx-HARQ-RTT-TimerDL: UL 초기 전송에 대한 그랜트가 수신된 후, UL 재전송에 대한 그랜트가 수신될 때까지의 최대 시간 구간의 길이를 정의.- Value of drx-HARQ-RTT-TimerDL: Defines the length of the maximum time interval after the grant for UL initial transmission is received until the grant for UL retransmission is received.
- drx-LongCycleStartOffset: DRX 사이클의 시간 길이와 시작 시점을 정의- drx-LongCycleStartOffset: Defines the time length and start time of the DRX cycle
- drx-ShortCycle (optional): short DRX 사이클의 시간 길이를 정의- drx-ShortCycle (optional): Defines the time length of short DRX cycle
여기서, drx-OnDurationTimer, drx-InactivityTimer, drx-HARQ-RTT-TimerDL, drx-HARQ-RTT-TimerDL 중 어느 하나라도 동작 중이면 단말은 깬 상태를 유지하면서 매 PDCCH 기회마다 PDCCH 모니터링을 수행한다.Here, if any one of drx-OnDurationTimer, drx-InactivityTimer, drx-HARQ-RTT-TimerDL, and drx-HARQ-RTT-TimerDL is in operation, the UE maintains the awake state and performs PDCCH monitoring at every PDCCH opportunity.
이하에서는 6G 시스템에 대해 설명한다. 여기서, 6G 시스템이란 5G 시스템 또는 NR 시스템 이후의 차세대 통신 시스템일 수 있다.Hereinafter, a 6G system will be described. Here, the 6G system may be a 5G system or a next-generation communication system after the NR system.
6G 시스템은 (i)디바이스 당 매우 높은 데이터 속도, (ii)매우 많은 수의 연결된 디바이스들, (iii)글로벌 연결성(global connectivity), (iv)매우 낮은 지연, (v)배터리-프리(battery-free) IoT 디바이스들의 에너지 소비를 낮추고, (vi)초고신뢰성 연결, (vii)머신 러닝 능력을 가지는 연결된 지능 등에 목적이 있다. 6G 시스템의 비전은 지능형 연결성(intelligent connectivity), 딥 연결성(deep connectivity), 홀로그램 연결성(holographic connectivity), 유비쿼터스 연결성(ubiquitous connectivity)과 같은 4가지 측면일 수 있으며, 6G 시스템은 아래 표 7과 같은 요구 사항을 만족시킬 수 있다. 즉, 표 7은 6G 시스템의 요구 사항의 일례를 나타낸 표이다.6G systems have (i) very high data rates per device, (ii) very large number of connected devices, (iii) global connectivity, (iv) very low latency, (v) battery-free free) It aims to lower the energy consumption of IoT devices, (vi) ultra-reliable connections, and (vii) connected intelligence with machine learning capabilities. The vision of the 6G system can be in four aspects: intelligent connectivity, deep connectivity, holographic connectivity, and ubiquitous connectivity. can be satisfied. That is, Table 7 is a table showing an example of the requirements of the 6G system.
디바이스 당 최대 전송률(Per device peak data rate)Per device peak data rate 1 Tbps1 Tbps
E2E 레이턴시(E2E latency)E2E latency 1 ms1 ms
최대 스펙트럼 효율(Maximum spectral efficiency)Maximum spectral efficiency 100bps/Hz100 bps/Hz
이동성 지원(Mobility support)Mobility support Up to 1000km/hrUp to 1000km/hr
위성 조립(Satellite integration)Satellite integration 완전히(Fully)Fully
AIAI 완전히(Fully)Fully
자율 주행 차량(Autonomous vehicle)Autonomous vehicle 완전히(Fully)Fully
XRXR 완전히(Fully)Fully
햅틱 통신(Haptic Communication)Haptic Communication 완전히(Fully)Fully
6G 시스템은 eMBB(Enhanced mobile broadband), URLLC(Ultra-reliable low latency communications), mMTC(massive machine-type communication), AI 통합 통신(AI integrated communication), 촉각 인터넷(Tactile internet), 높은 처리량(High throughput), 높은 네트워크 용량(High network capacity), 높은 에너지 효율(High energy efficiency), 낮은 백홀 및 액세스 네트워크 혼잡(Low backhaul and access network congestion), 강화된 데이터 보안(Enhanced data security)과 같은 핵심 요소(key factor)들을 가질 수 있다.The 6G system includes enhanced mobile broadband (eMBB), ultra-reliable low latency communications (URLLC), massive machine-type communication (mMTC), AI integrated communication, tactile internet, and high throughput. ), high network capacity, high energy efficiency, low backhaul and access network congestion, and key factors such as enhanced data security (key factors) can have.
도 21은 6G 시스템에서 제공 가능한 통신 구조의 일례를 나타낸다.21 shows an example of a communication structure that can be provided in a 6G system.
6G 시스템은 5G 무선통신 시스템보다 50배 더 높은 동시 무선통신 연결성을 가질 것으로 예상된다. 5G의 주요 특징(key feature)인 URLLC는 6G 통신에서 1ms보다 적은 단-대-단(end-to-end) 지연을 제공함으로써 보다 더 주요한 기술이 될 것이다. 6G 시스템은 자주 사용되는 영역 스펙트럼 효율과 달리 체적 스펙트럼 효율이 훨씬 우수할 것이다. 6G 시스템은 매우 긴 배터리 수명과 에너지 수확을 위한 고급 배터리 기술을 제공할 수 있어, 6G 시스템에서 모바일 디바이스들은 별도로 충전될 필요가 없을 것이다. 6G에서 새로운 네트워크 특성들은 다음과 같을 수 있다.6G systems are expected to have 50 times higher simultaneous wireless connectivity than 5G wireless communication systems. URLLC, a key feature of 5G, will become an even more important technology by providing an end-to-end delay of less than 1ms in 6G communication. 6G systems will have much better volumetric spectral efficiencies as opposed to frequently used areal spectral efficiencies. The 6G system can provide very long battery life and advanced battery technology for energy harvesting, so mobile devices will not need to be charged separately in the 6G system. New network characteristics in 6G may be as follows.
- 위성 통합 네트워크(Satellites integrated network): 글로벌 모바일 집단을 제공하기 위해 6G는 위성과 통합될 것으로 예상된다. 지상파, 위성 및 공중 네트워크를 하나의 무선통신 시스템으로 통합은 6G에 매우 중요하다.- Satellites integrated network: 6G is expected to be integrated with satellites to provide a global mobile population. The integration of terrestrial, satellite and public networks into one wireless communication system is very important for 6G.
- 연결된 인텔리전스(Connected intelligence): 이전 세대의 무선 통신 시스템과 달리 6G는 혁신적이며, “연결된 사물”에서 "연결된 지능"으로 무선 진화가 업데이트될 것이다. AI는 통신 절차의 각 단계(또는 후술할 신호 처리의 각 절차)에서 적용될 수 있다.- Connected intelligence: Unlike previous generations of wireless communication systems, 6G is revolutionary and will update the evolution of wireless from “connected things” to “connected intelligence”. AI may be applied in each step of a communication procedure (or each procedure of signal processing to be described later).
- 무선 정보 및 에너지 전달의 완벽한 통합(Seamless integration wireless information and energy transfer): 6G 무선 네트워크는 스마트폰들과 센서들과 같이 디바이스들의 배터리를 충전하기 위해 전력을 전달할 것이다. 그러므로, 무선 정보 및 에너지 전송 (WIET)은 통합될 것이다.- Seamless integration wireless information and energy transfer: The 6G wireless network will deliver power to charge the batteries of devices such as smartphones and sensors. Therefore, wireless information and energy transfer (WIET) will be integrated.
- 유비쿼터스 슈퍼 3D 연결(Ubiquitous super 3D connectivity): 드론 및 매우 낮은 지구 궤도 위성의 네트워크 및 핵심 네트워크 기능에 접속은 6G 유비쿼터스에서 슈퍼 3D 연결을 만들 것이다.- Ubiquitous super 3D connectivity: access to networks and core network functions of drones and very low Earth orbiting satellites will create super 3D connectivity in 6G ubiquitous.
위와 같은 6G의 새로운 네트워크 특성들에서 몇 가지 일반적인 요구 사항은 다음과 같을 수 있다.In the above new network characteristics of 6G, some general requirements may be as follows.
- 스몰 셀 네트워크(small cell networks): 스몰 셀 네트워크의 아이디어는 셀룰러 시스템에서 처리량, 에너지 효율 및 스펙트럼 효율 향상의 결과로 수신 신호 품질을 향상시키기 위해 도입되었다. 결과적으로, 스몰 셀 네트워크는 5G 및 비욘드 5G (5GB) 이상의 통신 시스템에 필수적인 특성이다. 따라서, 6G 통신 시스템 역시 스몰 셀 네트워크의 특성을 채택한다.- Small cell networks: The idea of small cell networks was introduced to improve the received signal quality as a result of improved throughput, energy efficiency and spectral efficiency in cellular systems. As a result, small cell networks are essential characteristics for communication systems beyond 5G and Beyond 5G (5GB). Accordingly, the 6G communication system also adopts the characteristics of the small cell network.
- 초 고밀도 이기종 네트워크(Ultra-dense heterogeneous network): 초 고밀도 이기종 네트워크들은 6G 통신 시스템의 또 다른 중요한 특성이 될 것이다. 이기종 네트워크로 구성된 멀티-티어 네트워크는 전체 QoS를 개선하고 비용을 줄인다.- Ultra-dense heterogeneous network: Ultra-dense heterogeneous networks will be another important characteristic of 6G communication systems. A multi-tier network composed of heterogeneous networks improves overall QoS and reduces costs.
- 대용량 백홀(High-capacity backhaul): 백홀 연결은 대용량 트래픽을 지원하기 위해 대용량 백홀 네트워크로 특징 지어진다. 고속 광섬유 및 자유 공간 광학 (FSO) 시스템이 이 문제에 대한 가능한 솔루션일 수 있다.- High-capacity backhaul: A backhaul connection is characterized as a high-capacity backhaul network to support high-capacity traffic. High-speed fiber optics and free-space optics (FSO) systems may be possible solutions to this problem.
- 모바일 기술과 통합된 레이더 기술: 통신을 통한 고정밀 지역화(또는 위치 기반 서비스)는 6G 무선통신 시스템의 기능 중 하나이다. 따라서, 레이더 시스템은 6G 네트워크와 통합될 것이다.- Radar technology integrated with mobile technology: High-precision localization (or location-based service) through communication is one of the functions of the 6G wireless communication system. Therefore, the radar system will be integrated with the 6G network.
- 소프트화 및 가상화(Softwarization and virtualization): 소프트화 및 가상화는 유연성, 재구성성 및 프로그래밍 가능성을 보장하기 위해 5GB 네트워크에서 설계 프로세스의 기초가 되는 두 가지 중요한 기능이다. 또한, 공유 물리적 인프라에서 수십억 개의 장치가 공유될 수 있다.- Softwarization and virtualization: Softening and virtualization are two important features that underlie the design process in 5GB networks to ensure flexibility, reconfigurability and programmability. In addition, billions of devices can be shared in a shared physical infrastructure.
이하에서는 6G 시스템의 핵심 구현 기술 중 인공 지능(Artificial Intelligence: AI)에 대해 설명한다.Hereinafter, artificial intelligence (AI) among the core implementation technologies of the 6G system will be described.
6G 시스템에 가장 중요하며, 새로 도입될 기술은 AI이다. 4G 시스템에는 AI가 관여하지 않았다. 5G 시스템은 부분 또는 매우 제한된 AI를 지원할 것이다. 그러나, 6G 시스템은 완전히 자동화를 위해 AI가 지원될 것이다. 머신 러닝의 발전은 6G에서 실시간 통신을 위해 보다 지능적인 네트워크를 만들 것이다. 통신에 AI를 도입하면 실시간 데이터 전송이 간소화되고 향상될 수 있다. AI는 수많은 분석을 사용하여 복잡한 대상 작업이 수행되는 방식을 결정할 수 있다. 즉, AI는 효율성을 높이고 처리 지연을 줄일 수 있다.The most important and newly introduced technology for 6G systems is AI. AI was not involved in the 4G system. 5G systems will support partial or very limited AI. However, the 6G system will be AI-enabled for full automation. Advances in machine learning will create more intelligent networks for real-time communication in 6G. Incorporating AI into communications can simplify and enhance real-time data transmission. AI can use numerous analytics to determine how complex target tasks are performed. In other words, AI can increase efficiency and reduce processing delays.
핸드 오버, 네트워크 선택, 자원 스케줄링과 같은 시간 소모적인 작업은 AI를 사용함으로써 즉시 수행될 수 있다. AI는 M2M, 기계-대-인간 및 인간-대-기계 통신에서도 중요한 역할을 할 수 있다. 또한, AI는 BCI(Brain Computer Interface)에서 신속한 통신이 될 수 있다. AI 기반 통신 시스템은 메타 물질, 지능형 구조, 지능형 네트워크, 지능형 장치, 지능형 인지 라디오(radio), 자체 유지 무선 네트워크 및 머신 러닝에 의해 지원될 수 있다.Time-consuming tasks such as handovers, network selection, and resource scheduling can be performed instantly by using AI. AI can also play an important role in M2M, machine-to-human and human-to-machine communication. In addition, AI can be a rapid communication in BCI (Brain Computer Interface). AI-based communication systems can be supported by metamaterials, intelligent structures, intelligent networks, intelligent devices, intelligent cognitive radios, self-sustaining wireless networks, and machine learning.
최근에는 AI를 무선 통신 시스템과 통합하려고 하는 시도들이 나타나고 있으나, 이는 애플리케이션 계층(application layer), 네트워크 계층(network layer) 특히, 딥러닝을 무선 자원 관리 및 할당(wireless resource management and allocation) 분야에 집중되어 왔다. 그러나, 이러한 연구는 점점 MAC 계층(layer)과 물리 계층(Physical layer)으로 발전하고 있으며, 특히 물리 계층에서 딥러닝을 무선 전송(wireless transmission)과 결합하고자 하는 시도들이 나타나고 있다. AI 기반의 물리 계층 전송은, 근본적인 신호 처리 및 통신 메커니즘에 있어서, 전통적인 통신 프레임워크가 아니라 AI 드라이버에 기초한 신호 처리 및 통신 메커니즘을 적용하는 것을 의미한다. 예를 들어, 딥러닝 기반의 채널 코딩 및 디코딩(channel coding and decoding), 딥러닝 기반의 신호 추정(estimation) 및 검출(detection), 딥러닝 기반의 MIMO 메커니즘(mechanism), AI 기반의 자원 스케줄링(scheduling) 및 할당(allocation) 등을 포함할 수 있다.Recently, attempts have been made to integrate AI with wireless communication systems, but these focus on the application layer, network layer, and especially deep learning in the field of wireless resource management and allocation. has been However, these studies are gradually developing into a MAC layer and a physical layer, and in particular, attempts to combine deep learning with wireless transmission in the physical layer are appearing. AI-based physical layer transmission means applying a signal processing and communication mechanism based on an AI driver rather than a traditional communication framework in a fundamental signal processing and communication mechanism. For example, deep learning-based channel coding and decoding, deep learning-based signal estimation and detection, deep learning-based MIMO mechanism, AI-based resource scheduling ( scheduling) and allocation may be included.
머신 러닝은 채널 추정 및 채널 트래킹을 위해 사용될 수 있으며, DL(downlink)의 물리 계층(physical layer)에서 전력 할당(power allocation), 간섭 제거 (interference cancellation) 등에 사용될 수 있다. 또한, 머신 러닝은 MIMO 시스템에서 안테나 선택, 전력 제어(power control), 심볼 검출(symbol detection) 등에도 사용될 수 있다.Machine learning may be used for channel estimation and channel tracking, and may be used for power allocation, interference cancellation, and the like in a physical layer of a downlink (DL). In addition, machine learning may be used for antenna selection, power control, symbol detection, and the like in a MIMO system.
그러나, 물리계층에서의 전송을 위한 DNN(deep neural network)의 적용은 아래와 같은 문제점이 있을 수 있다.However, the application of a deep neural network (DNN) for transmission in the physical layer may have the following problems.
딥러닝 기반의 AI 알고리즘은 훈련 파라미터를 최적화하기 위해 수많은 훈련 데이터가 필요하다. 그러나 특정 채널 환경에서의 데이터를 훈련 데이터로 획득하는데 있어서의 한계로 인해, 오프라인 상에서 많은 훈련 데이터를 사용한다. 이는 특정 채널 환경에서 훈련 데이터에 대한 정적 훈련(static training)은, 무선 채널의 동적 특성 및 다이버시티(diversity) 사이에 모순(contradiction)이 생길 수 있다.Deep learning-based AI algorithms require large amounts of training data to optimize training parameters. However, due to a limitation in acquiring data in a specific channel environment as training data, a lot of training data is used offline. This is because static training on training data in a specific channel environment may cause a contradiction between dynamic characteristics and diversity of a wireless channel.
또한, 현재 딥러닝은 주로 실제 신호(real signal)을 대상으로 한다. 그러나, 무선 통신의 물리 계층의 신호들은 복소 신호(complex signal)이다. 무선 통신 신호의 특성을 매칭시키기 위해 복소 도메인 신호의 검출하는 신경망(neural network)에 대한 연구가 더 필요하다.In addition, current deep learning mainly targets real signals. However, signals of the physical layer of wireless communication are complex signals. In order to match the characteristics of a wireless communication signal, further research on a neural network for detecting a complex domain signal is needed.
이하, 머신 러닝에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, machine learning will be described in more detail.
머신 러닝은 사람이 할 수 있거나 혹은 하기 어려운 작업을 대신해낼 수 있는 기계를 만들어내기 위해 기계를 학습시키는 일련의 동작을 의미한다. 머신 러닝을 위해서는 데이터와 러닝 모델이 필요하다. 머신 러닝에서 데이터의 학습 방법은 크게 3가지 즉, 지도 학습(supervised learning), 비지도 학습(unsupervised learning) 그리고 강화 학습(reinforcement learning)으로 구분될 수 있다.Machine learning refers to a set of actions that trains a machine to create a machine that can perform tasks that humans can or cannot do. Machine learning requires data and a learning model. In machine learning, data learning methods can be roughly divided into three types: supervised learning, unsupervised learning, and reinforcement learning.
신경망 학습은 출력의 오류를 최소화하기 위한 것이다. 신경망 학습은 반복적으로 학습 데이터를 신경망에 입력시키고 학습 데이터에 대한 신경망의 출력과 타겟의 에러를 계산하고, 에러를 줄이기 위한 방향으로 신경망의 에러를 신경망의 출력 레이어에서부터 입력 레이어 방향으로 역전파(backpropagation) 하여 신경망의 각 노드의 가중치를 업데이트하는 과정이다.Neural network learning is to minimize output errors. Neural network learning repeatedly inputs learning data into the neural network, calculates the output and target errors of the neural network for the training data, and backpropagates the neural network error from the output layer of the neural network to the input layer in the direction to reduce the error. ) to update the weight of each node in the neural network.
지도 학습은 학습 데이터에 정답이 라벨링된 학습 데이터를 사용하며 비지도 학습은 학습 데이터에 정답이 라벨링되어 있지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어 데이터 분류에 관한 지도 학습의 경우의 학습 데이터는 학습 데이터 각각에 카테고리가 라벨링된 데이터일 수 있다. 라벨링된 학습 데이터가 신경망에 입력되고 신경망의 출력(카테고리)과 학습 데이터의 라벨을 비교하여 오차(error)가 계산될 수 있다. 계산된 오차는 신경망에서 역방향(즉, 출력 레이어에서 입력 레이어 방향)으로 역전파 되며, 역전파에 따라 신경망의 각 레이어의 각 노드들의 연결 가중치가 업데이트 될 수 있다. 업데이트 되는 각 노드의 연결 가중치는 학습률(learing rate)에 따라 변화량이 결정될 수 있다. 입력 데이터에 대한 신경망의 계산과 에러의 역전파는 학습 사이클(epoch)을 구성할 수 있다. 학습률은 신경망의 학습 사이클의 반복 횟수에 따라 상이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 신경망의 학습 초기에는 높은 학습률을 사용하여 신경망이 빠르게 일정 수준의 성능을 확보하도록 하여 효율성을 높이고, 학습 후기에는 낮은 학습률을 사용하여 정확도를 높일 수 있다.Supervised learning uses training data in which the correct answer is labeled in the training data, and in unsupervised learning, the correct answer may not be labeled in the training data. That is, for example, learning data in the case of supervised learning regarding data classification may be data in which categories are labeled for each of the training data. The labeled training data is input to the neural network, and an error can be calculated by comparing the output (category) of the neural network with the label of the training data. The calculated error is back propagated in the reverse direction (ie, from the output layer to the input layer) in the neural network, and the connection weight of each node of each layer of the neural network may be updated according to the back propagation. A change amount of the connection weight of each node to be updated may be determined according to a learning rate. The computation of the neural network on the input data and the backpropagation of errors can constitute a learning cycle (epoch). The learning rate may be applied differently depending on the number of repetitions of the learning cycle of the neural network. For example, in the early stage of learning of a neural network, a high learning rate can be used to allow the neural network to quickly obtain a certain level of performance to increase efficiency, and a low learning rate can be used to increase accuracy at the end of learning.
데이터의 특징에 따라 학습 방법은 달라질 수 있다. 예를 들어, 통신 시스템 상에서 송신단에서 전송한 데이터를 수신단에서 정확하게 예측하는 것을 목적으로 하는 경우, 비지도 학습 또는 강화 학습 보다는 지도 학습을 이용하여 학습을 수행하는 것이 바람직하다.The learning method may vary depending on the characteristics of the data. For example, when the purpose of accurately predicting data transmitted from a transmitter in a communication system is at a receiver, it is preferable to perform learning using supervised learning rather than unsupervised learning or reinforcement learning.
러닝 모델은 인간의 뇌에 해당하는 것으로서, 가장 기본적인 선형 모델을 생각할 수 있으나, 인공 신경망(artificial neural networks)와 같은 복잡성이 높은 신경망 구조를 러닝 모델로 사용하는 머신 러닝의 패러다임을 딥러닝(deep learning)이라 한다.The learning model corresponds to the human brain, and the most basic linear model can be considered. ) is called
학습(learning) 방식으로 사용하는 신경망 코어(neural network cord)는 크게 심층 신경망(DNN, deep neural networks), 합성곱 신경망(CNN, convolutional deep neural networks), 순환 신경망(RNN, Recurrent Boltzmann Machine) 방식이 있다.The neural network cord used as a learning method is largely divided into deep neural networks (DNN), convolutional deep neural networks (CNN), and Recurrent Boltzmann Machine (RNN) methods. have.
인공 신경망(artificial neural network)은 여러 개의 퍼셉트론을 연결한 예시이다.An artificial neural network is an example of connecting several perceptrons.
도 22는 퍼셉트론 구조의 일례를 도시한 것이다.22 shows an example of a perceptron structure.
도 22를 참조하면, 입력 벡터 x=(x1, x2, ..., xd)가 입력되면 각 성분에 가중치(W1,W2,...,Wd)를 곱하고, 그 결과를 모두 합산한 후, 활성 함수 σ(·) 를 적용하는 전체 과정을 퍼셉트론(perceptron)이라 한다. 거대한 인공 신경망 구조는 도 22에 도시한 단순화된 퍼셉트론 구조를 확장하여 입력 벡터를 서로 다른 다 차원의 퍼셉트론에 적용할 수도 있다. 설명의 편의를 위해 입력 값 또는 출력 값을 노드(node)라 칭한다.Referring to FIG. 22 , when an input vector x=(x 1 , x 2 , ..., x d ) is input, each component is multiplied by a weight (W 1 ,W 2 ,...,W d ), and the result After summing all the , the whole process of applying the activation function σ(·) is called a perceptron. The huge artificial neural network structure may extend the simplified perceptron structure shown in FIG. 22 to apply input vectors to different multidimensional perceptrons. For convenience of description, an input value or an output value is referred to as a node.
한편, 도 22에 도시된 퍼셉트론 구조는 입력 값, 출력 값을 기준으로 총 3개의 계층(layer)으로 구성되는 것으로 설명할 수 있다. 제1 계층과 제2 계층 사이에는 (d+1) 차원의 퍼셉트론 H개, 제2 계층과 제3 계층 사이에는 (H+1)차원 퍼셉트론이 K 개 존재하는 인공신경망을 도 23과 같이 표현할 수 있다.Meanwhile, the perceptron structure shown in FIG. 22 can be described as being composed of a total of three layers based on an input value and an output value. An artificial neural network in which H (d+1)-dimensional perceptrons exist between the first and second layers and K (H+1)-dimensional perceptrons exist between the second and third layers can be expressed as shown in FIG. have.
도 23은 다중 퍼셉트론 구조의 일례를 도시한 것이다.23 shows an example of a multiple perceptron structure.
입력 벡터가 위치하는 층을 입력 층(input layer), 최종 출력 값이 위치하는 층을 출력 층(output layer), 입력 층과 출력 층 사이에 위치하는 모든 층을 은닉 층(hidden layer)라 한다. 도 23의 예시는 3개의 층이 개시되나, 실제 인공 신경망 층의 개수를 카운트할 때는 입력 층을 제외하고 카운트하므로 총 2개의 층으로 볼 수 있다. 인공신경망은 기본 블록의 퍼셉트론을 2차원적으로 연결되어 구성된다.The layer where the input vector is located is called the input layer, the layer where the final output value is located is called the output layer, and all layers located between the input layer and the output layer are called hidden layers. In the example of FIG. 23, three layers are disclosed, but when counting the actual number of artificial neural network layers, the input layer is counted except for the input layer, so it can be viewed as a total of two layers. The artificial neural network is constructed by connecting the perceptrons of the basic blocks in two dimensions.
전술한 입력 층, 은닉 층, 출력 층은 다층 퍼셉트론 뿐 아니라 후술할 CNN, RNN 등 다양한 인공 신경망 구조에서 공동적으로 적용될 수 있다. 은닉 층의 개수가 많아질수록 인공 신경망이 깊어진 것이며, 충분히 깊어진 인공 신경망을 러닝 모델로 사용하는 머신 러닝 패러다임을 딥러닝(Deep Learning)이라 한다. 또한 딥러닝을 위해 사용하는 인공신경망을 심층 신경망(DNN: Deep neural network)라 한다.The aforementioned input layer, hidden layer, and output layer can be jointly applied in various artificial neural network structures such as CNN and RNN, which will be described later, as well as multi-layer perceptron. As the number of hidden layers increases, the artificial neural network becomes deeper, and a machine learning paradigm that uses a sufficiently deep artificial neural network as a learning model is called deep learning. Also, an artificial neural network used for deep learning is called a deep neural network (DNN).
도 24는 심층 신경망의 일례를 도시한 것이다.24 shows an example of a deep neural network.
도 24에 도시된 심층 신경망은 은닉 층+출력 층이 8개로 구성된 다층 퍼셉트론이다. 상기 다층 퍼셉트론 구조를 완전 연결 신경망(fully-connected neural network)이라 표현한다. 완전 연결 신경망은 서로 같은 층에 위치하는 노드 간에는 연결 관계가 존재하지 않으며, 인접한 층에 위치한 노드들 간에만 연결 관계가 존재한다. DNN은 완전 연결 신경망 구조를 가지고 다수의 은닉 층과 활성 함수들의 조합으로 구성되어 입력과 출력 사이의 상관 관계 특성을 파악하는데 유용하게 적용될 수 있다. 여기서 상관 관계 특성은 입출력의 결합 확률(joint probability)을 의미할 수 있다.The deep neural network shown in Fig. 24 is a multilayer perceptron composed of eight hidden layers + output layers. The multi-layered perceptron structure is referred to as a fully-connected neural network. In a fully connected neural network, a connection relationship does not exist between nodes located in the same layer, and a connection relationship exists only between nodes located in adjacent layers. DNN has a fully connected neural network structure and is composed of a combination of multiple hidden layers and activation functions, so it can be usefully applied to figure out the correlation between input and output. Here, the correlation characteristic may mean a joint probability of input/output.
한편, 복수의 퍼셉트론을 서로 어떻게 연결하느냐에 따라 전술한 DNN과 다른 다양한 인공 신경망 구조를 형성할 수 있다.Meanwhile, various artificial neural network structures different from the above-described DNN can be formed depending on how a plurality of perceptrons are connected to each other.
도 25는 컨볼루션 신경망의 일례를 도시한 것이다.25 shows an example of a convolutional neural network.
DNN은 하나의 층 내부에 위치한 노드들이 1차원적의 세로 방향으로 배치되어 있다. 그러나, 도 25를 참고하면, 노드들이 2차원적으로 가로 w개, 세로 h개의 노드가 배치할 경우를 가정할 수 있다. 이 경우, 하나의 입력 노드에서 은닉 층으로 이어지는 연결 과정에서 연결 하나당 가중치가 부가되므로 총 h*w 개의 가중치를 고려해야 한다. 입력 층에 h*w 개의 노드가 존재하므로 인접한 두 층 사이에는 총 h2w2 개의 가중치가 필요하다.In DNN, nodes located inside one layer are arranged in a one-dimensional vertical direction. However, referring to FIG. 25 , it can be assumed that the nodes are two-dimensionally arranged with w horizontally and h vertical nodes. In this case, since a weight is added per connection in the connection process from one input node to the hidden layer, a total of h*w weights must be considered. Since there are h*w nodes in the input layer, a total of h 2 w 2 weights are needed between two adjacent layers.
도 26은 컨볼루션 신경망에서의 필터 연산의 일례를 도시한 것이다.26 shows an example of a filter operation in a convolutional neural network.
도 25의 컨볼루션 신경망은 연결 개수에 따라 가중치의 개수가 기하급수적으로 증가하는 문제가 있어 인접한 층 간의 모든 모드의 연결을 고려하는 대신, 크기가 작은 필터(filter)가 존재하는 것으로 가정하여 도 26에서와 같이 필터가 겹치는 부분에 대해서는 가중 합 및 활성 함수 연산을 수행하도록 한다.The convolutional neural network of FIG. 25 has a problem in that the number of weights increases exponentially according to the number of connections, so instead of considering the connections of all modes between adjacent layers, it is assumed that a filter with a small size exists in FIG. As in , the weighted sum and activation function operations are performed on the overlapping filters.
하나의 필터는 그 크기만큼의 개수에 해당하는 가중치를 가지며, 이미지 상의 어느 특정한 특징을 요인으로 추출하여 출력할 수 있도록 가중치의 학습이 이루어질 수 있다. 도 26에서는 3 by 3 크기의 필터가 입력 층의 가장 좌측 상단 3 by 3 영역에 적용되고, 해당 노드에 대한 가중 합 및 활성 함수 연산을 수행한 결과 출력 값을 z22에 저장한다.One filter has a weight corresponding to the number corresponding to its size, and weight learning can be performed so that a specific feature on an image can be extracted and output as a factor. In FIG. 26 , a 3 by 3 filter is applied to the upper left 3 by 3 region of the input layer, and an output value obtained by performing weighted sum and activation function operations on the corresponding node is stored in z 22 .
상기 필터는 입력 층을 스캔하면서 가로, 세로 일정 간격만큼 이동하면서 가중 합 및 활성 함수 연산을 수행하고 그 출력 값을 현재 필터의 위치에 위치시킨다. 이러한 연산 방식은 컴퓨터 비전(computer vision) 분야에서 이미지에 대한 컨볼루션(convolution) 연산과 유사하여 이러한 구조의 심층 신경망을 컨볼루션 신경망(CNN: convolutional neural network)라 하고, 컨볼루션 연산 결과 생성되는 은닉 층을 컨볼루션 층(convolutional layer)라 한다. 또한, 복수의 컨볼루션 층이 존재하는 신경망을 심층 컨볼루션 신경망(DCNN: Deep convolutional)이라 한다.The filter performs weighted sum and activation function calculations while moving horizontally and vertically at regular intervals while scanning the input layer, and places the output value at the position of the current filter. Such a calculation method is similar to a convolution operation on an image in the field of computer vision, so a deep neural network with such a structure is called a convolutional neural network (CNN), and a hidden neural network generated as a result of a convolution operation The layer is called a convolutional layer. Also, a neural network having a plurality of convolutional layers is called a deep convolutional neural network (DCNN).
컨볼루션 층에서는 현재 필터가 위치한 노드에서, 상기 필터가 커버하는 영역에 위치한 노드만을 포괄하여 가중 합을 계산함으로써, 가중치의 개수를 줄여줄 수 있다. 이로 인해, 하나의 필터가 로컬(local) 영역에 대한 특징에 집중하도록 이용될 수 있다. 이에 따라 CNN은 2차원 영역 상의 물리적 거리가 중요한 판단 기준이 되는 이미지 데이터 처리에 효과적으로 적용될 수 있다. 한편, CNN은 컨볼루션 층의 직전에 복수의 필터가 적용될 수 있으며, 각 필터의 컨볼루션 연산을 통해 복수의 출력 결과를 생성할 수도 있다.In the convolution layer, the number of weights can be reduced by calculating the weighted sum by including only nodes located in the region covered by the filter in the node where the filter is currently located. Due to this, one filter can be used to focus on features for a local area. Accordingly, CNN can be effectively applied to image data processing in which physical distance in a two-dimensional domain is an important criterion. Meanwhile, in CNN, a plurality of filters may be applied immediately before the convolution layer, and a plurality of output results may be generated through the convolution operation of each filter.
한편, 데이터 속성에 따라 시퀀스(sequence) 특성이 중요한 데이터들이 있을 수 있다. 이러한 시퀀스 데이터들의 길이 가변성, 선후 관계를 고려하여 데이터 시퀀스 상의 원소를 매 시점(timestep) 마다 하나씩 입력하고, 특정 시점에 출력된 은닉 층의 출력 벡터(은닉 벡터)를, 시퀀스 상의 바로 다음 원소와 함께 입력하는 방식을 인공 신경망에 적용한 구조를 순환 신경망 구조라 한다.Meanwhile, there may be data whose sequence characteristics are important according to data properties. Considering the length variability and precedence relationship of the sequence data, one element in the data sequence is input at each timestep, and the output vector (hidden vector) of the hidden layer output at a specific time is combined with the next element in the sequence. A structure in which an input method is applied to an artificial neural network is called a recurrent neural network structure.
도 27은 순환 루프가 존재하는 신경망 구조의 일례를 도시한 것이다.27 shows an example of a neural network structure in which a cyclic loop exists.
도 27을 참조하면, 순환 신경망(RNN: recurrent neural network)은 데이터 시퀀스 상의 어느 시점 t의 원소 (x1(t), x2(t),..., xd(t))를 완전 연결 신경망에 입력하는 과정에서, 바로 이전 시점 t-1은 은닉 벡터(z1(t1), z2(t1),..., zH(t1))를 함께 입력하여 가중 합 및 활성 함수를 적용하는 구조이다. 이와 같이 은닉 벡터를 다음 시점으로 전달하는 이유는 앞선 시점들에서의 입력 벡터 속 정보들이 현재 시점의 은닉 벡터에 누적된 것으로 간주하기 때문이다.Referring to FIG. 27 , a recurrent neural network (RNN ) completely connects elements (x 1 (t), x 2 (t), ..., x d (t)) of a point t in a data sequence. In the process of input to the neural network, the immediately preceding time point t-1 inputs the hidden vectors (z 1 (t1), z 2 (t1),..., z H (t1)) together to apply the weighted sum and activation functions. is a structure that The reason why the hidden vector is transferred to the next time in this way is because information in the input vector at the previous time is considered to be accumulated in the hidden vector of the current time.
도 28은 순환 신경망의 동작 구조의 일례를 도시한 것이다.28 shows an example of the operation structure of a recurrent neural network.
도 28을 참조하면, 순환 신경망은 입력되는 데이터 시퀀스에 대하여 소정의 시점 순서대로 동작한다.Referring to FIG. 28 , the recurrent neural network operates in a predetermined time sequence with respect to an input data sequence.
시점 1에서의 입력 벡터(x1(t), x2(t),..., xd(t))가 순환 신경망에 입력되었을 때의 은닉 벡터(z1(1), z2(1), ..., zH(1))가 시점 2의 입력 벡터(x1(2), x2(2), ..., xd(2))와 함께 입력되어 가중 합 및 활성 함수를 통해 은닉 층의 벡터(z1(2), z2(2) ,..., zH(2))를 결정한다. 이러한 과정은 시점 2, 시점 3, ... 시점 T 까지 반복적으로 수행된다.When the input vector (x 1 (t), x 2 (t),..., x d (t)) at time 1 is input to the recurrent neural network, the hidden vector (z 1 (1), z 2 (1) ), ..., z H (1)) are input together with the input vectors of time 2 (x 1 (2), x 2 (2), ..., x d (2)) to form weighted sum and activation functions Determine the vectors of the hidden layer (z 1 (2), z 2 (2) ,..., z H (2)) through This process is repeatedly performed until time point 2, time point 3, ... time T.
한편, 순환 신경망 내에서 복수의 은닉 층이 배치될 경우, 이를 심층 순환 신경망(DRNN: Deep recurrent neural network)라 한다. 순환 신경망은 시퀀스 데이터(예를 들어, 자연어 처리(natural language processing)에 유용하게 적용되도록 설계되어 있다.On the other hand, when a plurality of hidden layers are arranged in a recurrent neural network, this is called a deep recurrent neural network (DRNN). The recurrent neural network is designed to be usefully applied to sequence data (eg, natural language processing).
학습(learning) 방식으로 사용하는 신경망 코어로서 DNN, CNN, RNN 외에 제한 볼츠만 머신(RBM, Restricted Boltzmann Machine), 심층 신뢰 신경망(DBN, deep belief networks), 심층 Q-네트워크(Deep Q-Network)와 같은 다양한 딥 러닝 기법들을 포함하며, 컴퓨터 비젼, 음성인식, 자연어 처리, 음성/신호처리 등의 분야에 적용될 수 있다.As a neural network core used as a learning method, in addition to DNN, CNN, and RNN, Restricted Boltzmann Machine (RBM), deep belief networks (DBN), Deep Q-Network and It includes various deep learning techniques such as, and can be applied to fields such as computer vision, voice recognition, natural language processing, and voice/signal processing.
최근에는 AI를 무선 통신 시스템과 통합하려고 하는 시도들이 나타나고 있으나, 이는 애플리케이션 계층(application layer), 네트워크 계층(network layer) 특히, 딥러닝을 무선 자원 관리 및 할당 분야에 집중되어 왔다. 그러나, 이러한 연구는 점점 MAC 계층과 물리 계층으로 발전하고 있으며, 특히 물리 계층에서 딥러닝을 무선 전송(wireless transmission)과 결합하고자 하는 시도들이 나타나고 있다. AI 기반의 물리 계층 전송은, 근본적인 신호 처리 및 통신 메커니즘에 있어서, 전통적인 통신 프레임워크가 아니라 AI 드라이버에 기초한 신호 처리 및 통신 메커니즘을 적용하는 것을 의미한다. 예를 들어, 딥러닝 기반의 채널 코딩 및 디코딩(channel coding and decoding), 딥러닝 기반의 신호 추정(estimation) 및 검출(detection), 딥러닝 기반의 MIMO 메커니즘, AI 기반의 자원 스케줄링(scheduling) 및 할당(allocation) 등을 포함할 수 있다.Recently, attempts have been made to integrate AI with wireless communication systems, but these have been focused on the application layer, network layer, and in particular, deep learning in the field of radio resource management and allocation. However, these studies are gradually developing into the MAC layer and the physical layer, and in particular, attempts to combine deep learning with wireless transmission in the physical layer are appearing. AI-based physical layer transmission means applying a signal processing and communication mechanism based on an AI driver rather than a traditional communication framework in a fundamental signal processing and communication mechanism. For example, deep learning-based channel coding and decoding, deep learning-based signal estimation and detection, deep learning-based MIMO mechanism, AI-based resource scheduling and It may include an allocation (allocation) and the like.
이하에서는 6G 시스템의 핵심 구현 기술들을 설명한다.Hereinafter, core implementation technologies of the 6G system will be described.
먼저, 테라헤르츠(terahertz, THz) 통신에 대해 설명한다.First, terahertz (THz) communication will be described.
데이터 전송률은 대역폭을 늘려 높일 수 있다. 이것은 넓은 대역폭으로 부(sub)-THz 통신을 사용하고, 진보된 대규모 MIMO 기술을 적용하여 수행될 수 있다. 밀리미터 이하의 방사선으로도 알려진 THz파는 일반적으로 0.03mm-3mm 범위의 해당 파장을 가진 0.1THz와 10THz 사이의 주파수 대역을 나타낸다. 100GHz-300GHz 대역 범위(Sub THz 대역)는 셀룰러 통신을 위한 THz 대역의 주요 부분으로 간주된다. 부(sub)-THz 대역 mmWave 대역에 추가하면 6G 셀룰러 통신 용량은 늘어난다. 정의된 THz 대역 중 300GHz-3THz는 원적외선(IR) 주파수 대역에 있다. 300GHz-3THz 대역은 광 대역의 일부이지만 광 대역의 경계에 있으며, RF 대역 바로 뒤에 있다. 따라서, 이 300 GHz-3 THz 대역은 RF와 유사성을 나타낸다.The data rate can be increased by increasing the bandwidth. This can be accomplished by using sub-THz communication with a wide bandwidth and applying advanced large-scale MIMO technology. THz waves, also known as sub-millimeter radiation, typically exhibit a frequency band between 0.1 THz and 10 THz with corresponding wavelengths in the range of 0.03 mm-3 mm. The 100GHz-300GHz band range (Sub THz band) is considered a major part of the THz band for cellular communication. When added to the sub-THz band mmWave band, the 6G cellular communication capacity is increased. Among the defined THz bands, 300GHz-3THz is in the far-infrared (IR) frequency band. The 300GHz-3THz band is part of the broadband, but at the edge of the wideband, just behind the RF band. Thus, this 300 GHz-3 THz band shows similarities to RF.
도 29는 전자기 스펙트럼의 일례를 나타낸다.29 shows an example of an electromagnetic spectrum.
THz 통신의 주요 특성은 (i) 매우 높은 데이터 전송률을 지원하기 위해 광범위하게 사용 가능한 대역폭, (ii) 고주파에서 발생하는 높은 경로 손실 (고 지향성 안테나는 필수 불가결)을 포함한다. 높은 지향성 안테나에서 생성된 좁은 빔 폭은 간섭을 줄인다. THz 신호의 작은 파장은 훨씬 더 많은 수의 안테나 소자가 이 대역에서 동작하는 장치 및 BS에 통합될 수 있게 한다. 이를 통해 범위 제한을 극복할 수 있는 고급 적응형 배열 기술을 사용할 수 있다.The main characteristics of THz communication include (i) widely available bandwidth to support very high data rates, and (ii) high path loss occurring at high frequencies (high directional antennas are indispensable). The narrow beamwidth produced by the highly directional antenna reduces interference. The small wavelength of the THz signal allows a much larger number of antenna elements to be integrated into devices and BSs operating in this band. This allows the use of advanced adaptive nesting techniques that can overcome range limitations.
이하에서는 광 무선 통신 기술(Optical wireless communication technology, OWC technology)에 대해 설명한다.Hereinafter, an optical wireless communication technology (OWC technology) will be described.
OWC 기술은 가능한 모든 장치-대-액세스 네트워크를 위한 RF 기반 통신 외에도 6G 통신을 위해 계획되었다. 이러한 네트워크는 네트워크-대-백홀/프론트홀 네트워크 연결에 접속한다. OWC 기술은 4G 통신 시스템 이후 이미 사용되고 있으나 6G 통신 시스템의 요구를 충족시키기 위해 더 널리 사용될 것이다. 광 충실도(light fidelity), 가시광 통신, 광 카메라 통신 및 광 대역에 기초한 FSO 통신과 같은 OWC 기술은 이미 잘 알려진 기술이다. 광 무선 기술 기반의 통신은 매우 높은 데이터 속도, 낮은 지연 시간 및 안전한 통신을 제공할 수 있다. LiDAR 또한 광 대역을 기반으로 6G 통신에서 초 고해상도 3D 매핑을 위해 이용될 수 있다.OWC technology is envisioned for 6G communications in addition to RF-based communications for all possible device-to-access networks. These networks connect to network-to-backhaul/fronthaul network connections. OWC technology has already been used since the 4G communication system, but will be used more widely to meet the needs of the 6G communication system. OWC technologies such as light fidelity, visible light communication, optical camera communication, and FSO communication based on a light band are well known technologies. Communication based on optical radio technology can provide very high data rates, low latency and secure communication. LiDAR can also be used for ultra-high-resolution 3D mapping in 6G communication based on wide bands.
이하에서는 FSO(free space optical) 백홀 네트워크에 대해 설명한다.Hereinafter, a free space optical (FSO) backhaul network will be described.
FSO 시스템의 송신기 및 수신기 특성은 광섬유 네트워크의 특성과 유사하다. 따라서, FSO 시스템의 데이터 전송은 광섬유 시스템과 비슷하다. 따라서, FSO는 광섬유 네트워크와 함께 6G 시스템에서 백홀 연결을 제공하는 좋은 기술이 될 수 있다. FSO를 사용하면, 10,000km 이상의 거리에서도 매우 장거리 통신이 가능하다. FSO는 바다, 우주, 수중, 고립된 섬과 같은 원격 및 비원격 지역을 위한 대용량 백홀 연결을 지원한다. FSO는 셀룰러 BS 연결도 지원한다.The transmitter and receiver characteristics of an FSO system are similar to those of a fiber optic network. Thus, data transmission in an FSO system is similar to that of a fiber optic system. Therefore, FSO can be a good technology to provide backhaul connectivity in 6G systems along with fiber optic networks. Using FSO, very long-distance communication is possible even at distances of 10,000 km or more. FSO supports high-capacity backhaul connections for remote and non-remote areas such as sea, space, underwater, and isolated islands. FSO also supports cellular BS connectivity.
이하에서는 대규모 MIMO 기술에 대해 설명한다.Hereinafter, large-scale MIMO technology will be described.
스펙트럼 효율을 향상시키는 핵심 기술 중 하나는 MIMO 기술을 적용하는 것이다. MIMO 기술이 향상되면 스펙트럼 효율도 향상된다. 따라서, 6G 시스템에서 대규모 MIMO 기술이 중요할 것이다. MIMO 기술은 다중 경로를 이용하기 때문에 데이터 신호가 하나 이상의 경로로 전송될 수 있도록 다중화 기술 및 THz 대역에 적합한 빔 생성 및 운영 기술도 중요하게 고려되어야 한다.One of the key technologies to improve spectral efficiency is to apply MIMO technology. As MIMO technology improves, so does the spectral efficiency. Therefore, large-scale MIMO technology will be important in 6G systems. Since the MIMO technology uses multiple paths, a multiplexing technique and a beam generation and operation technique suitable for the THz band should also be considered important so that a data signal can be transmitted through one or more paths.
이하에서는 블록 체인에 대해 설명한다.Hereinafter, the blockchain will be described.
블록 체인은 미래의 통신 시스템에서 대량의 데이터를 관리하는 중요한 기술이 될 것이다. 블록 체인은 분산 원장 기술의 한 형태로서, 분산 원장은 수많은 노드 또는 컴퓨팅 장치에 분산되어 있는 데이터베이스이다. 각 노드는 동일한 원장 사본을 복제하고 저장한다. 블록 체인은 P2P 네트워크로 관리된다. 중앙 집중식 기관이나 서버에서 관리하지 않고 존재할 수 있다. 블록 체인의 데이터는 함께 수집되어 블록으로 구성된다. 블록은 서로 연결되고 암호화를 사용하여 보호된다. 블록 체인은 본질적으로 향상된 상호 운용성(interoperability), 보안, 개인 정보 보호, 안정성 및 확장성을 통해 대규모 IoT를 완벽하게 보완한다. 따라서, 블록 체인 기술은 장치 간 상호 운용성, 대용량 데이터 추적성, 다른 IoT 시스템의 자율적 상호 작용 및 6G 통신 시스템의 대규모 연결 안정성과 같은 여러 기능을 제공한다.Blockchain will become an important technology for managing large amounts of data in future communication systems. Blockchain is a form of distributed ledger technology, which is a database distributed across numerous nodes or computing devices. Each node replicates and stores an identical copy of the ledger. The blockchain is managed as a peer-to-peer network. It can exist without being managed by a centralized authority or server. Data on the blockchain is collected together and organized into blocks. Blocks are linked together and protected using encryption. Blockchain in nature perfectly complements IoT at scale with improved interoperability, security, privacy, reliability and scalability. Therefore, blockchain technology provides several features such as interoperability between devices, traceability of large amounts of data, autonomous interaction of different IoT systems, and large-scale connection stability of 6G communication systems.
이하에서는 3D 네트워킹에 대해 설명한다.Hereinafter, 3D networking will be described.
6G 시스템은 지상 및 공중 네트워크를 통합하여 수직 확장의 사용자 통신을 지원한다. 3D BS는 저궤도 위성 및 UAV(unmanned aerial vehicle)를 통해 제공될 것이다. 고도 및 관련 자유도 측면에서 새로운 차원을 추가하면 3D 연결이 기존 2D 네트워크와 상당히 다르다.The 6G system integrates terrestrial and public networks to support vertical expansion of user communications. 3D BS will be provided via low orbit satellites and unmanned aerial vehicles (UAVs). Adding a new dimension in terms of elevation and associated degrees of freedom makes 3D connections significantly different from traditional 2D networks.
이하에서는 양자 커뮤니케이션에 대해 설명한다.Hereinafter, quantum communication will be described.
6G 네트워크의 맥락에서 네트워크의 감독되지 않은 강화 학습이 유망하다. 지도 학습 방식은 6G에서 생성된 방대한 양의 데이터에 레이블을 지정할 수 없다. 비지도 학습에는 라벨링이 필요하지 않다. 따라서, 이 기술은 복잡한 네트워크의 표현을 자율적으로 구축하는 데 사용할 수 있다. 강화 학습과 비지도 학습을 결합하면 진정한 자율적인 방식으로 네트워크를 운영할 수 있다.In the context of 6G networks, unsupervised reinforcement learning of networks is promising. Supervised learning methods cannot label the massive amounts of data generated by 6G. Unsupervised learning does not require labeling. Thus, this technique can be used to autonomously build representations of complex networks. Combining reinforcement learning and unsupervised learning allows networks to operate in a truly autonomous way.
이하에서는 무인 항공기에 대해 설명한다.Hereinafter, the unmanned aerial vehicle will be described.
UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 또는 드론은 6G 무선 통신에서 중요한 요소가 될 것이다. 대부분의 경우, UAV 기술을 사용하여 고속 데이터 무선 연결이 제공된다. BS 엔티티는 셀룰러 연결을 제공하기 위해 UAV에 설치된다. UAV는 쉬운 배치, 강력한 가시선 링크 및 이동성이 제어되는 자유도와 같은 고정 BS 인프라에서 볼 수 없는 특정 기능을 가지고 있다. 천재 지변 등의 긴급 상황 동안, 지상 통신 인프라의 배치는 경제적으로 실현 가능하지 않으며, 때로는 휘발성 환경에서 서비스를 제공할 수 없다. UAV는 이러한 상황을 쉽게 처리할 수 *?*있다. UAV는 무선 통신 분야의 새로운 패러다임이 될 것이다. 이 기술은 eMBB, URLLC 및 mMTC 인 무선 네트워크의 세 가지 기본 요구 사항을 용이하게 한다. UAV는 또한, 네트워크 연결성 향상, 화재 감지, 재난 응급 서비스, 보안 및 감시, 오염 모니터링, 주차 모니터링, 사고 모니터링 등과 같은 여러 가지 목적을 지원할 수 있다. 따라서, UAV 기술은 6G 통신에 가장 중요한 기술 중 하나로 인식되고 있다.Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) or drones will become an important element in 6G wireless communication. In most cases, high-speed data wireless connections are provided using UAV technology. A BS entity is installed in the UAV to provide cellular connectivity. UAVs have certain features not found in fixed BS infrastructure, such as easy deployment, strong line-of-sight links, and degrees of freedom with controlled mobility. During emergencies such as natural disasters, the deployment of terrestrial communications infrastructure is not economically feasible and sometimes cannot provide services in volatile environments. UAVs can *?* easily handle these situations. UAV will become a new paradigm in the field of wireless communication. This technology facilitates the three basic requirements of wireless networks: eMBB, URLLC and mMTC. UAVs can also serve several purposes, such as improving network connectivity, fire detection, disaster emergency services, security and surveillance, pollution monitoring, parking monitoring, incident monitoring, and more. Therefore, UAV technology is recognized as one of the most important technologies for 6G communication.
이하에서는 셀-프리 통신(Cell-free Communication)에 대해 설명한다.Hereinafter, cell-free communication will be described.
여러 주파수와 이기종 통신 기술의 긴밀한 통합은 6G 시스템에서 매우 중요하다. 결과적으로, 사용자는 디바이스에서 어떤 수동 구성을 만들 필요 없이 네트워크에서 다른 네트워크로 원활하게 이동할 수 있다. 사용 가능한 통신 기술에서 최상의 네트워크가 자동으로 선택된다. 이것은 무선 통신에서 셀 개념의 한계를 깨뜨릴 것이다. 현재, 하나의 셀에서 다른 셀로의 사용자 이동은 고밀도 네트워크에서 너무 많은 핸드 오버를 야기하고, 핸드 오버 실패, 핸드 오버 지연, 데이터 손실 및 핑퐁 효과를 야기한다. 6G 셀-프리 통신은 이 모든 것을 극복하고 더 나은 QoS를 제공할 것이다. 셀-프리 통신은 멀티 커넥티비티 및 멀티-티어 하이브리드 기술과 장치의 서로 다른 이기종 라디오를 통해 달성될 것이다.Tight integration of multiple frequencies and heterogeneous communication technologies is very important in 6G systems. As a result, users can seamlessly move from one network to another without having to make any manual configuration on the device. The best network is automatically selected from the available communication technologies. This will break the limitations of the cell concept in wireless communication. Currently, user movement from one cell to another causes too many handovers in high-density networks, causing handover failures, handover delays, data loss and ping-pong effects. 6G cell-free communication will overcome all of this and provide better QoS. Cell-free communication will be achieved through multi-connectivity and multi-tier hybrid technologies and different heterogeneous radios of devices.
이하에서는 무선 정보 및 에너지 전송 통합(wireless information and energy transfer, WIET)에 대해 설명한다.Hereinafter, wireless information and energy transfer (WIET) will be described.
WIET은 무선 통신 시스템과 같이 동일한 필드와 웨이브(wave)를 사용한다. 특히, 센서와 스마트폰은 통신 중 무선 전력 전송을 사용하여 충전될 것이다. WIET은 배터리 충전 무선 시스템의 수명을 연장하기 위한 유망한 기술이다. 따라서, 배터리가 없는 장치는 6G 통신에서 지원될 것이다.WIET uses the same fields and waves as wireless communication systems. In particular, the sensor and smartphone will be charged using wireless power transfer during communication. WIET is a promising technology for extending the life of battery-charging wireless systems. Therefore, devices without batteries will be supported in 6G communication.
이하에서는 센싱과 커뮤니케이션의 통합에 대해 설명한다.Hereinafter, the integration of sensing and communication will be described.
자율 무선 네트워크는 동적으로 변화하는 환경 상태를 지속적으로 감지하고 서로 다른 노드 간에 정보를 교환할 수 있는 기능이다. 6G에서, 감지는 자율 시스템을 지원하기 위해 통신과 긴밀하게 통합될 것이다.Autonomous wireless networks are the ability to continuously detect dynamically changing environmental conditions and exchange information between different nodes. In 6G, sensing will be tightly integrated with communications to support autonomous systems.
이하에서는 액세스 백홀 네트워크의 통합에 대해 설명한다.The following describes the integration of the access backhaul network.
6G에서 액세스 네트워크의 밀도는 엄청날 것이다. 각 액세스 네트워크는 광섬유와 FSO 네트워크와 같은 백홀 연결로 연결된다. 매우 많은 수의 액세스 네트워크들에 대처하기 위해, 액세스 및 백홀 네트워크 사이에 긴밀한 통합이 있을 것이다.The density of access networks in 6G will be enormous. Each access network is connected by backhaul connections such as fiber optic and FSO networks. To cope with a very large number of access networks, there will be tight integration between the access and backhaul networks.
이하에서는 홀로그램 빔 포밍에 대해 설명한다.Hereinafter, hologram beamforming will be described.
빔 포밍은 특정 방향으로 무선 신호를 전송하기 위해 안테나 배열을 조정하는 신호 처리 절차이다. 스마트 안테나 또는 진보된 안테나 시스템의 하위 집합이다. 빔 포밍 기술은 높은 14호 대잡음비, 간섭 방지 및 거부, 높은 네트워크 효율과 같은 몇 가지 장점이 있다. 홀로그램 빔 포밍(HBF)은 소프트웨어-정의된 안테나를 사용하기 때문에 MIMO 시스템과 상당히 다른 새로운 빔 포밍 방법이다. HBF는 6G에서 다중 안테나 통신 장치에서 신호의 효율적이고 유연한 전송 및 수신을 위해 매우 효과적인 접근 방식이 될 것이다.Beamforming is a signal processing procedure that adjusts an antenna array to transmit a radio signal in a specific direction. A smart antenna or a subset of an advanced antenna system. Beamforming technology has several advantages, such as high No. 14-to-noise ratio, interference prevention and rejection, and high network efficiency. Hologram beamforming (HBF) is a new beamforming method that is significantly different from MIMO systems because it uses a software-defined antenna. HBF will be a very effective approach for efficient and flexible transmission and reception of signals in multi-antenna communication devices in 6G.
이하에서는 빅 데이터 분석에 대해 설명한다.Hereinafter, big data analysis will be described.
빅 데이터 분석은 다양한 대규모 데이터 세트 또는 빅 데이터를 분석하기 위한 복잡한 프로세스이다. 이 프로세스는 숨겨진 데이터, 알 수 없는 상관 관계 및 고객 성향과 같은 정보를 찾아 완벽한 데이터 관리를 보장한다. 빅 데이터는 비디오, 소셜 네트워크, 이미지 및 센서와 같은 다양한 소스에서 수집된다. 이 기술은 6G 시스템에서 방대한 데이터를 처리하는 데 널리 사용된다.Big data analytics is a complex process for analyzing various large data sets or big data. This process ensures complete data management by finding information such as hidden data, unknown correlations and customer propensity. Big data is gathered from a variety of sources such as videos, social networks, images and sensors. This technology is widely used to process massive amounts of data in 6G systems.
이하에서는 LIS(large intelligent surface)에 대해 설명한다.Hereinafter, a large intelligent surface (LIS) will be described.
THz 대역 신호의 경우 직진성이 강하여 방해물로 인한 음영 지역이 많이 생길 수 있는데, 이러한 음영 지역 근처에 LIS 설치함으로써 통신 권역을 확대하고 통신 안정성 강화 및 추가적인 부가 서비스가 가능한 LIS 기술이 중요하게 된다. LIS는 전자기 물질(electromagnetic materials)로 만들어진 인공 표면(artificial surface)이고, 들어오는 무선파와 나가는 무선파의 전파(propagation)을 변경시킬 수 있다. LIS는 massive MIMO의 확장으로 보여질 수 있으나, massive MIMO와 서로 다른 array 구조 및 동작 메커니즘이 다르다. 또한, LIS는 수동 엘리먼트(passive elements)를 가진 재구성 가능한 리플렉터(reflector)로서 동작하는 점 즉, 활성(active) RF chain을 사용하지 않고 신호를 수동적으로만 반사(reflect)하는 점에서 낮은 전력 소비를 가지는 장점이 있다. 또한, LIS의 수동적인 리플렉터 각각은 입사되는 신호의 위상 편이를 독립적으로 조절해야 하기 때문에, 무선 통신 채널에 유리할 수 있다. LIS 컨트롤러를 통해 위상 편이를 적절히 조절함으로써, 반사된 신호는 수신된 신호 전력을 부스트(boost)하기 위해 타겟 수신기에서 모여질 수 있다.In the case of the THz band signal, the linearity is strong, so there may be many shaded areas due to obstructions. By installing the LIS near these shaded areas, the LIS technology that expands the communication area, strengthens communication stability and enables additional additional services becomes important. The LIS is an artificial surface made of electromagnetic materials, and can change the propagation of incoming and outgoing radio waves. LIS can be seen as an extension of massive MIMO, but the array structure and operation mechanism are different from those of massive MIMO. In addition, LIS has low power consumption in that it operates as a reconfigurable reflector with passive elements, that is, only passively reflects the signal without using an active RF chain. There are advantages to having Also, since each of the passive reflectors of the LIS must independently adjust the phase shift of the incoming signal, it can be advantageous for a wireless communication channel. By properly adjusting the phase shift via the LIS controller, the reflected signal can be gathered at the target receiver to boost the received signal power.
이하에서는 THz 통신에 대해 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, THz communication will be described in more detail.
THz 무선통신은 대략 0.1~10THz(1THz=1012Hz)의 진동수를 가지는 THz파를 이용하여 무선통신을 이용하는 것으로, 100GHz 이상의 매우 높은 캐리어 주파수를 사용하는 테라헤르츠(THz) 대역 무선통신을 의미할 수 있다. THz파는 RF(Radio Frequency)/밀리미터(mm)와 적외선 대역 사이에 위치하며, (i) 가시광/적외선에 비해 비금속/비분극성 물질을 잘 투과하며 RF/밀리미터파에 비해 파장이 짧아 높은 직진성을 가지며 빔 집속이 가능할 수 있다. 또한, THz파의 광자 에너지는 수 meV에 불과하기 때문에 인체에 무해한 특성이 있다. THz 무선통신에 이용될 것으로 기대되는 주파수 대역은 공기 중 분자 흡수에 의한 전파 손실이 작은 D-밴드(110GHz~170GHz) 혹은 H-밴드(220GHz~325GHz) 대역일 수 있다. THz 무선통신에 대한 표준화 논의는 3GPP 이외에도 IEEE 802.15 THz working group을 중심으로 논의되고 있으며, IEEE 802.15의 Task Group (TG3d, TG3e)에서 발행되는 표준문서는 본 명세서에서 설명되는 내용을 구체화하거나 보충할 수 있다. THz 무선통신은 무선 인식(wireless cognition), 센싱(sensing), 이미징(imaging), 무선 통신(wireless), THz 네비게이션(navigation) 등에 응용될 수 있다.THz wireless communication uses wireless communication using THz waves having a frequency of approximately 0.1 to 10 THz (1THz=10 12 Hz), which means terahertz (THz) band wireless communication using a very high carrier frequency of 100 GHz or higher. can THz wave is located between RF (Radio Frequency)/millimeter (mm) and infrared bands. Beam focusing may be possible. In addition, since the photon energy of the THz wave is only a few meV, it is harmless to the human body. The frequency band expected to be used for THz wireless communication may be a D-band (110 GHz to 170 GHz) or H-band (220 GHz to 325 GHz) band with low propagation loss due to absorption of molecules in the air. The standardization discussion on THz wireless communication is being discussed centered on the IEEE 802.15 THz working group in addition to 3GPP, and the standard documents issued by the IEEE 802.15 Task Group (TG3d, TG3e) may specify or supplement the content described in this specification. have. THz wireless communication may be applied to wireless cognition, sensing, imaging, wireless communication, THz navigation, and the like.
도 30은 THz 통신 응용의 일례를 나타낸 도이다.30 is a diagram showing an example of THz communication application.
도 30에 도시된 바와 같이, THz 무선통신 시나리오는 매크로 네트워크(macro network), 마이크로 네트워크(micro network), 나노스케일 네트워크(nanoscale network)로 분류될 수 있다. 매크로 네트워크에서 THz 무선통신은 차량 대 차량(vehicle-to-vehicle) 연결 및 백홀/프론트홀(backhaul/fronthaul) 연결에 응용될 수 있다. 마이크로 네트워크에서 THz 무선통신은 인도어 스몰 셀(small cell), 데이터 센터에서 무선 연결과 같은 고정된 포인트 대 포인트(point-to-point) 또는 멀티 포인트(multi-point) 연결, 키오스크 다운로딩과 같은 근거리 통신(near-field communication)에 응용될 수 있다.30 , the THz wireless communication scenario may be classified into a macro network, a micro network, and a nanoscale network. In the macro network, THz wireless communication can be applied to vehicle-to-vehicle connection and backhaul/fronthaul connection. THz wireless communication in micro-networks is used in indoor small cells, fixed point-to-point or multi-point connections such as wireless connections in data centers, and short-range such as kiosk downloading. It can be applied to communication (near-field communication).
표 8은 THz 파에서 이용될 수 있는 기술의 일례를 나타낸 표이다.Table 8 is a table showing an example of a technique that can be used in the THz wave.
트랜시버 장치(Transceivers Device)Transceivers Device Available immature: UTC-PD, RTD 및 SBDAvailable immature: UTC-PD, RTD and SBD
변조 및 코딩(Modulation and coding)Modulation and coding 낮은 등급의 변조 기법(Low order modulation techniques (OOK, QPSK)), LDPC, Reed Soloman, Hamming, Polar, TurboLow order modulation techniques (OOK, QPSK), LDPC, Reed Soloman, Hamming, Polar, Turbo
안테나(Antenna)Antenna 전방향 및 방향성(Omni and Directional), 안테나 요소 수가 낮은 위상 배열(phased array with low number of antenna elements)Omni and Directional, phased array with low number of antenna elements
대역폭(Bandwidth)Bandwidth 300GHz에서 69GHz (또는 23 GHz)300 GHz to 69 GHz (or 23 GHz)
채널 모델(Channel models)Channel models 부분적(Partially)Partially
데이터 레이트(Data rate) Data rate 100Gbps100 Gbps
실외 배치(Outdoor deployment)Outdoor deployment NoNo
자유 공간 손실(Free space loss)Free space loss 높음(High)High
커버리지(Coverage)Coverage 낮음(Low) Low
무선 측정(Radio Measurements)Radio Measurements 300GHz 실내(indoor)300 GHz indoor
장치 크기(Device size)Device size 마이크로미터(Few micrometers)Few micrometers
THz 무선통신은 THz 발생 및 수신을 위한 방법을 기준으로 분류할 수 있다. THz 발생 방법은 광 소자 또는 전자소자 기반 기술로 분류할 수 있다.THz wireless communication can be classified based on a method for generating and receiving THz. The THz generation method can be classified into an optical device or an electronic device-based technology.
도 31은 전자소자 기반 THz 무선통신 송수신기의 일례를 나타낸 도이다.31 is a diagram illustrating an example of an electronic device-based THz wireless communication transceiver.
전자 소자를 이용하여 THz를 발생시키는 방법은 공명 터널링 다이오드(RTD: Resonant Tunneling Diode)와 같은 반도체 소자를 이용하는 방법, 국부 발진기와 체배기를 이용하는 방법, 화합물 반도체 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 기반의 집적회로를 이용한 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuits) 방법, Si-CMOS 기반의 집적회로를 이용하는 방법 등이 있다. 도 31의 경우, 주파수를 높이기 위해 체배기(doubler, tripler, multiplier)가 적용되었고, 서브하모닉 믹서를 지나 안테나에 의해 방사된다. THz 대역은 높은 주파수를 형성하므로, 체배기가 필수적이다. 여기서, 체배기는 입력 대비 N배의 출력 주파수를 갖게 하는 회로이며, 원하는 하모닉 주파수에 정합시키고, 나머지 모든 주파수는 걸러낸다. 그리고, 도 31의 안테나에 배열 안테나 등이 적용되어 빔포밍이 구현될 수도 있다. 도 31에서, IF는 중간 주파수(intermediate frequency)를 나타내며, tripler, multipler는 체배기를 나타내며, PA 전력 증폭기(Power Amplifier)를 나타내며, LNA는 저잡음 증폭기(low noise amplifier), PLL은 위상동기회로(Phase-Locked Loop)를 나타낸다. A method of generating THz using an electronic device includes a method using a semiconductor device such as a Resonant Tunneling Diode (RTD), a method using a local oscillator and a multiplier, and an integrated circuit based on a compound semiconductor HEMT (High Electron Mobility Transistor). MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuits) method using In the case of FIG. 31 , a doubler, tripler, or multiplier is applied to increase the frequency, and it passes through the subharmonic mixer and is radiated by the antenna. Since the THz band forms a high frequency, a multiplier is essential. Here, the multiplier is a circuit that has an output frequency that is N times that of the input, matches the desired harmonic frequency, and filters out all other frequencies. Also, beamforming may be implemented by applying an array antenna or the like to the antenna of FIG. 31 . In FIG. 31 , IF indicates an intermediate frequency, tripler and multipler indicate a multiplier, PA Power Amplifier, LNA low noise amplifier, and PLL phase lock circuit (Phase) -Locked Loop).
도 32는 광 소자 기반 THz 신호를 생성하는 방법의 일례를 나타낸 도이며, 도 33은 광 소자 기반 THz 무선통신 송수신기의 일례를 나타낸 도이다.32 is a diagram illustrating an example of a method of generating an optical device-based THz signal, and FIG. 33 is a diagram illustrating an example of an optical device-based THz wireless communication transceiver.
광 소자 기반 THz 무선통신 기술은 광소자를 이용하여 THz 신호를 발생 및 변조하는 방법을 말한다. 광 소자 기반 THz 신호 생성 기술은 레이저와 광변조기 등을 이용하여 초고속 광신호를 생성하고, 이를 초고속 광검출기를 이용하여 THz 신호로 변환하는 기술이다. 이 기술은 전자 소자만을 이용하는 기술에 비해 주파수를 증가시키기가 용이하고, 높은 전력의 신호 생성이 가능하며, 넓은 주파수 대역에서 평탄한 응답 특성을 얻을 수 있다. 광소자 기반 THz 신호 생성을 위해서는 도 32에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드, 광대역 광변조기, 초고속 광검출기가 필요하다. 도 32의 경우, 파장이 다른 두 레이저의 빛 신호를 합파하여 레이저 간의 파장 차이에 해당하는 THz 신호를 생성하는 것이다. 도 32에서, 광 커플러(Optical Coupler)는 회로 또는 시스템 간의 전기적 절연과의 결합을 제공하기 위해 광파를 사용하여 전기신호를 전송하도록 하는 반도체 디바이스를 의미하며, UTC-PD(Uni-Travelling Carrier Photo-Detector)은 광 검출기의 하나로서, 능동 캐리어(active carrier)로 전자를 사용하며 밴드갭 그레이딩(Bandgap Grading)으로 전자의 이동 시간을 감소시킨 소자이다. UTC-PD는 150GHz 이상에서 광검출이 가능하다. 도 33에서, EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier)는 어븀이 첨가된 광섬유 증폭기를 나타내며, PD(Photo Detector)는 광신호를 전기신호로 변환할 수 있는 반도체 디바이스를 나타내며, OSA는 각종 광통신 기능(광전 변환, 전광 변환 등)을 하나의 부품으로 모듈화시킨 광모듈(Optical Sub Aassembly)를 나타내며, DSO는 디지털 스토리지 오실로스코프(digital storage oscilloscope)를 나타낸다.Optical device-based THz wireless communication technology refers to a method of generating and modulating a THz signal using an optical device. The optical element-based THz signal generation technology is a technology that generates a high-speed optical signal using a laser and an optical modulator, and converts it into a THz signal using an ultra-high-speed photodetector. In this technology, it is easier to increase the frequency compared to the technology using only electronic devices, it is possible to generate a high-power signal, and it is possible to obtain a flat response characteristic in a wide frequency band. As shown in FIG. 32 , a laser diode, a broadband optical modulator, and a high-speed photodetector are required to generate an optical device-based THz signal. In the case of FIG. 32 , light signals of two lasers having different wavelengths are multiplexed to generate a THz signal corresponding to a difference in wavelength between the lasers. In FIG. 32 , an optical coupler refers to a semiconductor device that uses light waves to transmit electrical signals to provide a coupling with electrical insulation between circuits or systems, and UTC-PD (Uni-Traveling Carrier Photo-) Detector) is one of the photodetectors, which uses electrons as active carriers and reduces the movement time of electrons by bandgap grading. UTC-PD is capable of photodetection above 150GHz. 33, EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) represents an erbium-doped optical fiber amplifier, PD (Photo Detector) represents a semiconductor device capable of converting an optical signal into an electrical signal, and OSA represents various optical communication functions (photoelectric It represents an optical module (Optical Sub Aassembly) in which conversion, electro-optical conversion, etc.) are modularized into one component, and DSO represents a digital storage oscilloscope.
도 34 및 도 35을 참조하여 광전 변환기(또는 광전 컨버터)의 구조를 설명한다. 도 34는 광자 소스(Photoinc source) 기반 송신기의 구조를 예시하며, 도 35는 광 변조기(Optical modulator)의 구조를 예시한다.The structure of the photoelectric converter (or photoelectric converter) will be described with reference to FIGS. 34 and 35 . 34 illustrates a structure of a photoinc source-based transmitter, and FIG. 35 illustrates a structure of an optical modulator.
일반적으로 레이저(Laser)의 광학 소스(Optical source)를 광파 가이드(Optical wave guide)를 통과시켜 신호의 위상(phase) 등을 변화시킬 수 있다. 이때, 마이크로파 컨택트(Microwave contact) 등을 통해 전기적 특성을 변화시킴으로써 데이터를 싣게 된다. 따라서, 광학 변조기 출력(Optical modulator output)은 변조된(modulated) 형태의 파형으로 형성된다. 광전 변조기(O/E converter)는 비선형 크리스탈(nonlinear crystal)에 의한 광학 정류(optical rectification) 동작, 광전도 안테나(photoconductive antenna)에 의한 광전 변환(O/E conversion), 광속의 전자 다발(bunch of relativistic electrons)로부터의 방출(emission) 등에 따라 THz 펄스를 생성할 수 있다. 상기와 같은 방식으로 발생한 테라헤르츠 펄스(THz pulse)는 펨토 세컨드(femto second)부터 피코 세컨드(pico second)의 단위의 길이를 가질 수 있다. 광전 변환기(O/E converter)는 소자의 비선형성(non-linearity)을 이용하여, 하향 변환(Down conversion)을 수행한다. In general, a phase of a signal may be changed by passing an optical source of a laser through an optical wave guide. At this time, data is loaded by changing electrical characteristics through a microwave contact or the like. Accordingly, an optical modulator output is formed as a modulated waveform. The photoelectric modulator (O/E converter) is an optical rectification operation by a nonlinear crystal (nonlinear crystal), photoelectric conversion (O / E conversion) by a photoconductive antenna (photoconductive antenna), a bunch of electrons in the light beam (bunch of) THz pulses can be generated by, for example, emission from relativistic electrons. A terahertz pulse (THz pulse) generated in the above manner may have a length in units of femtoseconds to picoseconds. An O/E converter performs down conversion by using non-linearity of a device.
테라헤르츠 스펙트럼의 용도(THz spectrum usage)를 고려할 때, 테라헤르츠 시스템을 위해서 고정된(fixed) 또는 모바일 서비스(mobile service) 용도로써 여러 개의 연속적인 기가헤르츠(contiguous GHz)의 대역들(bands)을 사용할 가능성이 높다. 아웃도어(outdoor) 시나리오 기준에 의하면, 1THz까지의 스펙트럼에서 산소 감쇠(Oxygen attenuation) 102 dB/km를 기준으로 가용 대역폭(Bandwidth)이 분류될 수 있다. 이에 따라 상기 가용 대역폭이 여러 개의 밴드 청크(band chunk)들로 구성되는 프레임워크(framework)가 고려될 수 있다. 상기 프레임워크의 일 예시로 하나의 캐리어(carrier)에 대해 테라헤르츠 펄스(THz pulse)의 길이를 50ps로 설정한다면, 대역폭(BW)은 약 20GHz가 된다. Considering the THz spectrum usage, a number of contiguous GHz bands for fixed or mobile service use for the terahertz system are used. likely to use According to the outdoor scenario standard, available bandwidth may be classified based on oxygen attenuation 10 2 dB/km in a spectrum up to 1 THz. Accordingly, a framework in which the available bandwidth is composed of several band chunks may be considered. As an example of the framework, if the length of a terahertz pulse (THz pulse) for one carrier is set to 50 ps, the bandwidth (BW) becomes about 20 GHz.
적외선 대역(IR band)에서 테라헤르츠 대역(THz band)으로의 효과적인 하향 변환(Down conversion)은 광전 컨버터(O/E converter)의 비선형성(nonlinearity)을 어떻게 활용하는가에 달려 있다. 즉, 원하는 테라헤르츠 대역(THz band)으로 하향 변환(down conversion)하기 위해서는 해당 테라헤르츠 대역(THz band)에 옮기기에 가장 이상적인 비선형성(non-linearity)을 갖는 광전 변환기(O/E converter)의 설계가 요구된다. 만일 타겟으로 하는 주파수 대역에 맞지 않는 광전 변환기(O/E converter)를 사용하는 경우, 해당 펄스(pulse)의 크기(amplitude), 위상(phase)에 대하여 오류(error)가 발생할 가능성이 높다. Effective down conversion from the IR band to the THz band depends on how the nonlinearity of the O/E converter is utilized. That is, in order to down-convert to a desired terahertz band (THz band), the O/E converter having the most ideal non-linearity for transfer to the terahertz band (THz band) is design is required. If an O/E converter that does not fit the target frequency band is used, there is a high possibility that an error may occur with respect to the amplitude and phase of the corresponding pulse.
단일 캐리어(single carrier) 시스템에서는 광전 변환기 1개를 이용하여 테라헤르츠 송수신 시스템이 구현될 수 있다. 채널 환경에 따라 달라지지만 멀리 캐리어(Multi carrier) 시스템에서는 캐리어 수만큼 광전 변환기가 요구될 수 있다. 특히 전술한 스펙트럼 용도와 관련된 계획에 따라 여러 개의 광대역들을 이용하는 멀티 캐리어 시스템인 경우, 그 현상이 두드러지게 될 것이다. 이와 관련하여 상기 멀티 캐리어 시스템을 위한 프레임 구조가 고려될 수 있다. 광전 변환기를 기반으로 하향 주파수 변환된 신호는 특정 자원 영역(예: 특정 프레임)에서 전송될 수 있다. 상기 특정 자원 영역의 주파수 영역은 복수의 청크(chunk)들을 포함할 수 있다. 각 청크(chunk)는 적어도 하나의 컴포넌트 캐리어(CC)로 구성될 수 있다. In a single carrier system, a terahertz transmission/reception system may be implemented using one photoelectric converter. Although it depends on the channel environment, as many photoelectric converters as the number of carriers may be required in a far-carrier system. In particular, in the case of a multi-carrier system using several broadbands according to the above-described spectrum usage-related scheme, the phenomenon will become conspicuous. In this regard, a frame structure for the multi-carrier system may be considered. The down-frequency-converted signal based on the photoelectric converter may be transmitted in a specific resource region (eg, a specific frame). The frequency domain of the specific resource region may include a plurality of chunks. Each chunk may be composed of at least one component carrier (CC).
이하에서는, 본 개시의 제안에 대해 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the proposal of the present disclosure will be described in more detail.
이하의 도면은 본 명세서의 구체적인 일례를 설명하기 위해 작성되었다. 도면에 기재된 구체적인 장치의 명칭이나 구체적인 신호/메시지/필드의 명칭은 예시적으로 제시된 것이므로, 본 명세서의 기술적 특징이 이하의 도면에 사용된 구체적인 명칭에 제한되지 않는다.The following drawings were created to explain a specific example of the present specification. Since the names of specific devices described in the drawings or the names of specific signals/messages/fields are presented by way of example, the technical features of the present specification are not limited to the specific names used in the following drawings.
연합학습(Federated learning)은 분산 머신러닝의 기법 중 하나로, 학습의 주체인 여러 장치(device)들이 서버와 로컬 모델(local model)의 가중치(weight)나 기울기(gradient) 등의 파라미터를 공유하며, 서버는 각 장치의 로컬 모델 파라미터를 취합하여 글로벌 파라미터(global parameter)를 업데이트한다. 이 과정에서 각 장치의 미가공 데이터(raw data)는 공유하지 않기 때문에 데이터 전송 과정에서의 통신 오버헤드(communication overhead)를 줄일 수 있으며, 개인정보를 보호할 수 있다.Federated learning is one of the techniques of distributed machine learning, in which several devices that are the subject of learning share parameters such as weight or gradient of the local model with the server. The server updates the global parameters by collecting the local model parameters of each device. In this process, since raw data of each device is not shared, communication overhead in the data transmission process can be reduced and personal information can be protected.
도 36은 직교 분할 접속 기반의 연합학습 동작 과정의 일례를 도시한 것이다.36 illustrates an example of an operation process for federated learning based on orthogonal division access.
기존의 직교 다중 접속을 기반으로 하는 연합학습은 도 36과 같이 동작한다. 장치는 각자 할당된 자원에 로컬 파라미터를 전송하고, 서버는 장치로부터 수신한 파라미터에 대하여 오프라인 집성(offline aggregation)을 수행한다. 일반적으로 서버는 모든 로컬 파라미터에 대한 애버리징(averaging)을 통해 글로벌 파라미터를 도출하며, 이를 다시 장치에게 전송한다. 하지만 장치마다 서로 다른 자원을 사용하여 학습을 수행하는 점에서 한정된 자원 하에서는 학습에 참여하는 장치의 수가 증가할수록 글로벌 파라미터를 업데이트하기 위한 시간이 지연된다.The federated learning based on the existing orthogonal multiple access operates as shown in FIG. 36 . The device transmits local parameters to each allocated resource, and the server performs offline aggregation on the parameters received from the device. In general, the server derives global parameters through averaging of all local parameters, and transmits them back to the device. However, since learning is performed using different resources for each device, the time for updating global parameters is delayed as the number of devices participating in learning increases under limited resources.
이러한 문제를 해결하기 위해 최근 AirComp(Over-the-Air Computation) 기반의 연합학습에 대한 연구가 진행되고 있다.In order to solve this problem, recent research on AirComp (Over-the-Air Computation) based federated learning is being conducted.
도 37은 AirComp 기반의 연합학습 동작 과정의 일례를 도시한 것이다.37 shows an example of an AirComp-based federated learning operation process.
AirComp는 도 37과 같이 모든 장치가 동일한 자원을 활용하여 로컬 파라미터를 전송하는 방식으로, 서버로 수신된 신호는 아날로그 파형(analog waveform)의 중첩(superposition) 특성에 의해 자연스럽게 로컬 파라미터의 합을 얻을 수 있다. AirComp 기반 연합학습은 동일한 자원을 통해 로컬 파라미터를 전송하기 때문에 학습에 참여하는 장치의 수에 레이턴시(latency)가 크게 영향을 받지 않는다. 하지만 파라미터들의 정확한 집성(aggregation)을 위해서 모든 장치의 동기를 맞춰야 한다.AirComp is a method in which all devices transmit local parameters using the same resource as shown in FIG. 37, and the signal received to the server can naturally obtain the sum of local parameters by the superposition characteristic of analog waveforms. have. Since AirComp-based federated learning transmits local parameters through the same resource, latency is not significantly affected by the number of devices participating in learning. However, for accurate aggregation of parameters, all devices must be synchronized.
도 38은 AirComp 기반 연합학습의 비동기 상황의 일례를 도시한 것이다.38 shows an example of an asynchronous situation of AirComp-based federated learning.
AirComp 기반 연합학습 시 장치의 동기를 맞추기 위해 서버는 도 38과 같이 로컬 파라미터를 송신하는 시간을 지정해주는 방식을 사용할 수 있다. 장치마다 AI 능력 차이로 인해 파라미터를 업데이트하는데 필요한 시간이 서로 다르므로 서버는 모든 장치의 로컬 파라미터를 수신하기 위해 학습 지연이 가장 큰 장치를 기준으로 파라미터 송신 시간을 지정해주어야 한다. 이는 학습 전체의 레이턴시가 가장 나쁜 장치(worst device)에 의존하게 되는 스트래글러 효과(straggler effect)를 발생시킨다. 또한 AirComp 기반 연합학습은 통신 장애 또는 장치의 학습 지연 문제로 인해 로컬 파라미터를 지정한 시간에 전송하지 못한 경우, 서버가 장치의 파라미터 전송 여부를 정확히 알 수 없다. 따라서 연합학습의 스트래글러 효과를 완화하면서 학습의 정확도를 확보할 수 있는 스케줄링 기술에 대한 개발이 필요하다.In order to synchronize the devices during AirComp-based federated learning, the server may use a method of designating a time for transmitting local parameters as shown in FIG. 38 . Because the time required to update parameters is different for each device due to differences in AI capabilities, the server must designate the parameter transmission time based on the device with the largest learning delay in order to receive the local parameters of all devices. This creates a straggler effect in which the overall latency of learning depends on the worst device. In addition, in AirComp-based federated learning, if local parameters cannot be transmitted at the specified time due to communication failure or device learning delay problem, the server cannot accurately determine whether the device parameters are transmitted. Therefore, it is necessary to develop a scheduling technology that can secure learning accuracy while mitigating the Straggler effect of federated learning.
도 38을 참고하면, 엣지 서버가 글로벌 파라미터를 브로드캐스트하면, 엣지 장치 #1 내지 엣지 장치 #5가 파라미터 업데이트를 수행한다. 여기서, 로컬 파라미터를 송신하는 시간 또는 요구되는 집성 시간(desired aggregation time)이 사전에 정의될 수 있다. 도 38을 참고하면, 엣지 장치 #1, 엣지 장치 #2 및 엣지 장치 #3은 요구되는 집성 시간 이내에 트레이닝을 완료하여 로컬 파라미터를 엣지 서버로 전송한다. 그러나, 엣지 장치 #4의 경우 스케줄링의 지연으로 인해 트레이닝 완료 시점이 요구되는 집성 시점보다 늦고, 엣지 장치 #5의 경우 트레이닝의 지연으로 인해 트레이닝 완료 시점이 요구되는 집성 시점보다 늦다. 따라서, 도 38을 참고하면 트레이닝에 참여하는 장치의 개수 K는 5이지만, 엣지 서버가 수신한 로컬 파라미터의 개수는 3이므로, 연합학습에 오류가 발생할 수 있다.Referring to FIG. 38 , when the edge server broadcasts global parameters, edge devices #1 to #5 perform parameter updates. Here, a time for transmitting a local parameter or a desired aggregation time may be defined in advance. Referring to FIG. 38 , edge device #1, edge device #2, and edge device #3 complete training within the required aggregation time and transmit local parameters to the edge server. However, in the case of edge device #4, the training completion time is later than the required aggregation time due to scheduling delay, and in the edge device #5, the training completion time is later than the required aggregation time due to the training delay. Accordingly, referring to FIG. 38 , although the number K of devices participating in training is 5, the number of local parameters received by the edge server is 3, so an error may occur in federated learning.
이하에서는, 본 명세서에서 제안하는 AirComp 기반 연합학습에 대한 스케줄링의 시그널링 절차에 대해 설명한다.Hereinafter, a signaling procedure of scheduling for AirComp-based federated learning proposed in the present specification will be described.
본 명세서에서는 AirComp 기반의 연합학습 시 비동기 상황 및 파라미터를 송신하는 장치의 개수 오차를 해결하기 위한 스케줄링 방법에 대하여 제안한다. 본 명세서에서 다루는 연합학습 시스템은 전체 학습을 주관하는 서버와 로컬 데이터를 갖고 있는 다수의 엣지 장치(edge device)로 구성되어 있다. 각 장치는 로컬 데이터를 기반으로 모델에 대한 가중치 또는 기울기 파라미터(gradient parameter)를 학습하고 동일한 자원을 활용하여 서버로 송신한다. 서버는 AirComp를 통해 수신한 로컬 파라미터들의 합을 학습에 참여하는 장치의 수로 나누어 평균 글로벌 파라미터(averaged global parameter)를 산출하고 이를 다시 장치로 브로드캐스트(broadcast)한다. In the present specification, a scheduling method for resolving an asynchronous situation and an error in the number of devices that transmit parameters in AirComp-based federated learning is proposed. The federated learning system dealt with in this specification is composed of a server that manages the entire learning and a plurality of edge devices having local data. Each device learns a weight or gradient parameter for the model based on local data and sends it to the server using the same resource. The server calculates an averaged global parameter by dividing the sum of local parameters received through AirComp by the number of devices participating in learning, and broadcasts it back to the devices.
도 39 내지 도 41은 본 명세서에서 제안하는 연합학습 과정의 일례를 순차적으로 도시한 것이다.39 to 41 sequentially show an example of the combined learning process proposed in the present specification.
도 39는 초기 학습 과정에서의 서버와 디바이스의 시그널링 과정의 일례를 도시한 것이다.39 shows an example of a signaling process between the server and the device in the initial learning process.
도 39는 본 명세서에서 제안하는 스케줄링 방법을 신호 흐름에 따라 나타낸 것으로, 구체적인 과정은 다음과 같다. 서버는 학습에 참여하고자 하는 장치에게 초기 글로벌 파라미터(initial global parameter)를 브로드캐스트하고, 각 장치는 수신한 파라미터와 각자의 로컬 데이터를 기반으로 학습을 진행한다. 로컬 파라미터의 업데이트를 완료한 장치는 서버로 학습을 완료했다는 플래그(flag)를 송신한다. 도 39를 참고하면 엣지 장치 #1 내지 #4 각각은 트레이닝을 수행하고, 트레이닝이 완료되면 서버로 상기 플래그를 전송한다.39 shows the scheduling method proposed in the present specification according to a signal flow, and the detailed process is as follows. The server broadcasts initial global parameters to devices that want to participate in learning, and each device performs learning based on the received parameters and their own local data. The device that has completed updating the local parameter transmits a flag indicating that learning has been completed to the server. Referring to FIG. 39 , each of edge devices #1 to #4 performs training, and when training is completed, the flag is transmitted to the server.
도 40은 파라미터 송신 시간을 정하기 위한 서버의 동작 과정 및 장치와의 스케줄링의 일례를 도시한 것이다.40 shows an example of an operation process of a server for determining a parameter transmission time and scheduling with a device.
구체적으로, 도 40은 트레이닝 완료 플래그를 수신한 서버의 동작을 나타낸다. 서버는 수신한 플래그의 수를 통해 학습을 완료하고 파라미터를 송신한 장치의 개수를 파악할 수 있다. 또한 서버는 플래그를 수신한 시간을 통해 각 장치의 학습 레이턴시를 파악할 수 있으며, 이를 기반으로 각 장치에게 파라미터 송신 시간을 지정할 수 있다. 서버는 파라미터 송신 시간을 정할 때 다음 사항들을 고려할 수 있다.Specifically, FIG. 40 shows the operation of the server receiving the training completion flag. The server can determine the number of devices that have completed learning and transmitted parameters through the number of flags received. In addition, the server can determine the learning latency of each device through the time the flag is received, and based on this, can designate a parameter transmission time to each device. The server may consider the following when determining the parameter transmission time.
- 연합학습의 정확도를 확보하기 위해서는 학습에 참여하는 장치의 개수가 충분해야 한다. 이를 최대화하기 위해서는 학습 지연이 가장 큰 장치를 기준으로 파라미터 송신 시간을 지정해야 한다.- In order to secure the accuracy of federated learning, the number of devices participating in learning must be sufficient. To maximize this, parameter transmission time should be specified based on the device with the largest learning delay.
- AirComp 기반 연합학습은 모든 장치가 동시에 로컬 파라미터를 전송해야 하기 때문에, 학습의 레이턴시 효율은 학습에 참여하는 장치 중 가장 큰 학습 지연 시간에 영향을 받는다.- AirComp-based federated learning requires all devices to transmit local parameters at the same time, so the latency efficiency of learning is affected by the largest learning latency among devices participating in learning.
도 40은 엣지 서버는 학습에 참여하는 장치의 개수가 3개 이상이면 학습에 참여하는 장치의 개수가 충분하다고 판단한 경우를 가정한다. 따라서, 도 40을 참고하면, 엣지 장치 #1, 엣지 장치 #2 및 엣지 장치 #3이 플래그를 전송한 시점 이후의 시점을 집성 시점으로 설정할 수 있다. 상기 집성 시점은 학습에 참여하는 장치의 개수 및 학습의 레이턴시를 고려하여 엣지 장치 #4의 트레이닝 완료 시점보다 빠른 임의의 시점으로 설정될 수 있다. 즉, 도 39의 예에서 엣지 장치 #4는 서버에 의해 연합학습 과정에서 제외될 수 있다.40 assumes that the edge server determines that the number of devices participating in learning is sufficient when the number of devices participating in learning is three or more. Accordingly, referring to FIG. 40 , a time point after the time when the edge device #1, the edge device #2, and the edge device #3 transmits the flag may be set as the aggregation time. The aggregation time may be set to an arbitrary point in time earlier than the training completion point of the edge device #4 in consideration of the number of devices participating in learning and the learning latency. That is, in the example of FIG. 39, edge device #4 may be excluded from the federated learning process by the server.
즉, 서버는 연합학습의 정확도와 레이턴시를 모두 고려하여 장치의 파라미터 전송 시간을 결정할 수 있다. 이를 위해, 서버는 수신한 플래그를 통해 파악한 파라미터 송신 장치의 개수(K)와 i번째 장치의 학습 지연 시간 Ttrain i를 활용하여 다음과 같은 트레이드오프 값(tradeoff value) γ를 매 시간마다 산출할 수 있다.That is, the server may determine the parameter transmission time of the device in consideration of both the accuracy and latency of federated learning. To this end, the server calculates the following tradeoff value γ every time by using the number of parameter transmission devices (K) and the learning delay time T train i of the i-th device identified through the received flag. can
Figure PCTKR2020009240-appb-M000001
Figure PCTKR2020009240-appb-M000001
이 때 p와 q는 양의 실수 값을 갖는 트레이드오프 값(tradeoff value)과 지수 값(exponent value)으로, 서버가 파라미터 송신 시간을 고려하는 과정에서 조정할 수 있다. 만일 학습의 정확도를 우선시하여 최대한 많은 장치의 로컬 파라미터를 수신하기 위해서는 서버는 p 값을 증가시킬 수 있다. 반면, 학습의 레이턴시 효율을 우선시하여 학습 속도가 빠른 장치들과 우선적으로 연합학습을 진행하기 위해서는 q 값을 증가시켜 스케줄링을 수행할 수 있다. 서버는 모든 장치로부터 로컬 파라미터를 수신한 시점 또는 지속적으로 트레이드오프 값을 산출하여 이후에 트레이닝 완료 플래그가 도착해도 트레이드오프 값을 최대화시키지 못한다고 파악한 시점을 파라미터 송신 시간으로 정하여 플래그를 전송한 장치들에게 알려줄 수 있다.In this case, p and q are tradeoff values and exponent values having a positive real value, and can be adjusted while the server considers the parameter transmission time. If the learning accuracy is prioritized and the server receives the local parameters of as many devices as possible, the server may increase the p value. On the other hand, scheduling can be performed by increasing the value of q in order to preferentially perform federated learning with devices having a fast learning speed by prioritizing the latency efficiency of learning. When the server receives local parameters from all devices or continuously calculates the trade-off value and determines that the trade-off value cannot be maximized even if the training completion flag arrives later, the server sets the parameter transmission time as the parameter transmission time and sends the flags to the devices. can tell you
도 41은 스케줄링 이후의 서버와 장치의 연합학습 과정의 일례를 도시한 것이다.41 shows an example of a joint learning process of a server and a device after scheduling.
도 41은 파라미터 송신 시간을 약속한 장치들과 서버의 동작을 나타낸다. 상기 스케줄링 과정을 통해 연합학습에 참여하게 된 장치들은 업데이트한 로컬 파라미터를 동일한 자원을 활용하여 서버로 송신하고, 서버는 수신한 로컬 파라미터의 합에 참여한 장치의 개수 K를 나눠 글로벌 파라미터를 업데이트하여 스케줄링된 장치에게 브로드캐스트한다. 이후의 연합학습 과정에서는 다음 방법 중 하나를 선택하여 동작할 수 있다.41 shows the operation of the devices and the server that have promised a parameter transmission time. Devices participating in federated learning through the scheduling process transmit the updated local parameters to the server using the same resources, and the server updates the global parameters by dividing the number K of devices participating in the sum of the received local parameters, K broadcast to the specified device. In the subsequent federated learning process, one of the following methods can be selected and operated.
- 학습에 참여하게 되는 K개의 장치들은 이후 학습을 진행할 때, 약속된 송신 시간에 학습 완료 시점에 맞추어 로컬 파라미터를 전송한다.- The K devices participating in the learning transmit local parameters according to the learning completion time at the promised transmission time when learning is performed.
- 통신 환경 및 장치의 상태에 따라 학습 지연 성능이 변화하는 환경에서, 서버는 주기적으로 파라미터 송신 시간을 변경할 수 있다.- In an environment where learning delay performance changes depending on the communication environment and device status, the server may periodically change the parameter transmission time.
도 41을 참고하면, 엣지 장치 #1 내지 #3에 대한 로컬 파라미터에 기반하여 엣지 서버는 업데이트된 글로벌 파라미터를 엣지 장치 #1 내지 #3에게 전송한다. 이후, 엣지 장치 #1 내지 #3 각각은 트레이닝을 수행한다. 이 때, 엣지 장치 #1 내지 엣지 장치 #3 각각의 트레이닝 능력에 따르면, 엣지 장치 #1 내지 엣지 장치 #3 각각은 집성 시간 이내에 트레이닝을 완료할 수 있으므로, 상기 장치들 각각은 집성 시간 이내에 충분하게 트레이닝을 수행할 수 있고, 따라서 로컬 파라미터의 정확도가 증가할 수 있다. 이후, 엣지 장치 #1 내지 #3은 집성 시간에 동시에 엣지 서버로 로컬 파라미터를 전송한다.Referring to FIG. 41 , based on local parameters for edge devices #1 to #3, the edge server transmits updated global parameters to edge devices #1 to #3. Thereafter, each of the edge devices #1 to #3 performs training. At this time, according to the training capabilities of the edge devices #1 to #3, each of the edge devices #1 to #3 can complete the training within the aggregation time, so that each of the devices can sufficiently complete the training within the aggregation time. Training can be performed, and thus the accuracy of local parameters can be increased. Thereafter, the edge devices #1 to #3 simultaneously transmit local parameters to the edge server at the aggregation time.
한편, 도 39 내지 도 41의 일례에서, 초기 글로벌 파라미터를 수신한 엣지 장치들 각각이 트레이닝을 수행하여 업데이트한 로컬 파라미터는 플래그 송신 이후 별도로 서버로 전송될 수 있다. 이 때, 상기 서버는 상기 플래그에 기반하여 상기 업데이트한 로컬 파라미터의 전송 시점을 결정하여 엣지 장치들에게 알려줄 수 있다. 또한, 상기 서버는 초기 글로벌 파라미터에 기반하여 업데이트된 로컬 파라미터를 모두 수신할 수도 있고, 이후의 연합학습에 참가하는 엣지 장치들의 개수만큼 수신할 수도 있다. 즉, 도 39 내지 도 41의 일례에서, 서버는 엣지 장치 #1 내지 #4 각각으로부터 로컬 파라미터를 수신할 수도 있고, 엣지 장치 #1 내지 #3 각각으로부터 로컬 파라미터를 수신할 수도 있다.Meanwhile, in the example of FIGS. 39 to 41 , the local parameters updated by each of the edge devices receiving the initial global parameters by performing training may be separately transmitted to the server after the flag is transmitted. In this case, the server may determine a transmission time of the updated local parameter based on the flag and inform the edge devices. In addition, the server may receive all local parameters updated based on the initial global parameters, or may receive as many as the number of edge devices participating in the subsequent joint learning. That is, in the example of FIGS. 39 to 41 , the server may receive a local parameter from each of the edge devices #1 to #4, and may receive a local parameter from each of the edge devices #1 to #3.
또한, 도 39 내지 도 41의 일례에서, 토레이닝 완료 시점은 매 주기마다 서버에 의해 결정될 수 있다. 여기서, 상기 주기는 서버의 관점에서 글로벌 파라미터 전송 시점 및 상기 글로벌 파라미터에 기반하여 트레이닝된 로컬 파라미터의 수신 시점을 포함하는 시간 구간일 수 있다. 즉, 상기 주기는 매 글로벌 파라미터 전송마다 결정될 수 있다. 또는, 상기 주기는 사전에 정의될 수도 있고, 서버의 결정이 있는 경우마다 비주기적으로 변경될 수도 있다.In addition, in the example of FIGS. 39 to 41 , the tor-training completion time may be determined by the server for every cycle. Here, the period may be a time interval including a global parameter transmission time and a reception time of a local parameter trained based on the global parameter from the server's point of view. That is, the period may be determined for every global parameter transmission. Alternatively, the period may be defined in advance or may be changed aperiodically whenever there is a decision of the server.
이하에서는, 본 명세서에서 제안하는 사용자 스케줄링에 대한 트레이드오프 값 제어에 대해 설명한다.Hereinafter, tradeoff value control for user scheduling proposed in the present specification will be described.
이하에서는 전술한 연합학습의 트레이드오프 값을 서버에서 조정하는 방안에 대해 설명한다. 트레이드오프 값은 학습에 참여하는 장치의 개수와 가장 느린 참여 장치의 학습 지연 시간을 통해 정의한다. 서버는 초기 학습 단계에서 각 장치로부터 트레이닝 완료 플래그를 통해 트레이드오프 값을 지속적으로 계산한다. 서버가 플래그를 장시간 수신하지 못하면 이후에 플래그를 수신하여도 트레이드오프 값이 증가하지 않기 때문에, 서버는 더 이상 플래그를 수신하지 않고 지금까지 학습을 완료한 장치들과의 스케줄링을 진행한다. 이 때 서버는 연합학습의 참여 장치의 개수 및 파라미터 송신 시간을 트레이드오프 값의 지수 값(exponent value)인 p, q를 통해 조정한다. Hereinafter, a method of adjusting the above-described trade-off value of federated learning in the server will be described. The trade-off value is defined through the number of devices participating in learning and the learning delay time of the slowest participating device. The server continuously calculates the trade-off value through the training completion flag from each device in the initial learning phase. If the server does not receive the flag for a long time, since the trade-off value does not increase even after receiving the flag later, the server does not receive the flag any more and performs scheduling with the devices that have completed learning so far. At this time, the server adjusts the number of devices participating in the federated learning and the parameter transmission time through p and q, which are exponential values of the trade-off value.
도 42는 시간에 따른 트레이닝 완료 플래그의 도착 횟수 및 서버의 스케줄링 과정의 일례를 도시한 것이다.42 shows an example of the number of arrivals of the training completion flag according to time and a scheduling process of the server.
도 42는 p 또는 q 값에 따라 서버가 학습에 참여하는 장치를 스케줄링한 결과를 도시한 것이다. 서버는 트레이드오프 값의 p 값을 증가시켜 최대한 많은 장치가 학습에 참여하도록 파라미터 송신 시간을 최대한 늦춰준다. 반면 트레이드오프 값의 q 값을 증가시켜 충분한 수의 장치가 학습을 완료했다면 최대한 빠른 시간에 다음 학습을 진행하는 방법을 선택할 수도 있다.42 is a diagram illustrating a result of scheduling a device participating in learning by a server according to a p or q value. The server increases the p value of the trade-off value to slow down the parameter transmission time as much as possible so that as many devices as possible participate in the learning. On the other hand, if a sufficient number of devices have completed learning by increasing the q value of the trade-off value, a method to proceed with the next learning as quickly as possible may be selected.
도 43는 본 명세서에서 제안하는 연합 학습 제어 방법의 일례에 대한 순서도이다. 상기 방법은 연합 학습(federated learning)을 수행하는 서버(server)에 의해 수행될 수 있다.43 is a flowchart of an example of a federated learning control method proposed in the present specification. The method may be performed by a server that performs federated learning.
서버는 N개의 통신 장치들에게 제1 글로벌 파라미터를 전송한다(S4310).The server transmits the first global parameter to the N communication devices (S4310).
이후, 상기 서버는 상기 N개의 통신 장치들 각각으로부터 복수의 트레이닝 완료 정보를 수신한다(S4320). 여기서, 상기 복수의 트레이닝 완료 정보 각각은 상기 N개의 통신 장치들 각각의 트레이닝 완료 시점을 알려줄 수 있다.Thereafter, the server receives a plurality of training completion information from each of the N communication devices (S4320). Here, each of the plurality of training completion information may inform the training completion time of each of the N communication devices.
이후, 상기 서버는 제2 글로벌 파라미터 및 시점 정보를 K개의 통신 장치들에게 전송한다(S4330). 여기서, 상기 시점 정보는 상기 복수의 트레이닝 완료 정보에 기반하여 결정된 요구 완료 시점을 알려줄 수 있다.Thereafter, the server transmits the second global parameter and time information to the K communication devices (S4330). Here, the time information may inform the request completion time determined based on the plurality of training completion information.
이후, 상기 서버는 상기 요구 완료 시점에 상기 K개의 통신 장치들 각각으로부터 K개의 로컬 파라미터를 수신한다(S4340). 여기서, 상기 K 및 N 각각은 1 이상의 정수일 수 있다. 또한 여기서, 상기 K개의 통신 장치들은 상기 N개의 통신 장치들에 포함될 수 있다. 또한 여기서, 상기 로컬 파라미터는 상기 제2 글로벌 파라미터에 기반하여 결정될 수 있다.Thereafter, the server receives K local parameters from each of the K communication devices at the completion of the request (S4340). Here, each of K and N may be an integer of 1 or more. Also, here, the K communication devices may be included in the N communication devices. Also, here, the local parameter may be determined based on the second global parameter.
본 명세서에 기재된 청구항들은 다양한 방식으로 조합될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서의 방법 청구항의 기술적 특징이 조합되어 장치로 구현될 수 있고, 본 명세서의 장치 청구항의 기술적 특징이 조합되어 방법으로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서의 방법 청구항의 기술적 특징과 장치 청구항의 기술적 특징이 조합되어 장치로 구현될 수 있고, 본 명세서의 방법 청구항의 기술적 특징과 장치 청구항의 기술적 특징이 조합되어 방법으로 구현될 수 있다.The claims described herein may be combined in various ways. For example, the technical features of the method claims of the present specification may be combined and implemented as an apparatus, and the technical features of the apparatus claims of the present specification may be combined and implemented as a method. In addition, the technical features of the method claim of the present specification and the technical features of the apparatus claim may be combined to be implemented as an apparatus, and the technical features of the method claim and the technical features of the apparatus claim of the present specification may be combined and implemented as a method.
본 명세서에서 제안하는 방법들은 단말 이외에도, 적어도 하나의 프로세서(processor)에 의해 실행됨을 기초로 하는 명령어(instruction)를 포함하는 적어도 하나의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체(computer readable medium) 및 하나 이상의 프로세서 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하게 연결되고, 및 명령들을 저장하는 하나 이상의 메모리를 포함하되, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 명령어들을 실행하여 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행하는, 단말을 제어하도록 설정된 장치(apparatus)에 의해서도 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 제안하는 방법들에 따르면, 단말이 수행하는 동작에 대응되는 기지국에 의한 동작이 고려될 수 있음은 자명하다.In addition to the terminal, the methods proposed in the present specification include at least one computer-readable recording medium including an instruction based on being executed by at least one processor, and one or more processors. and one or more memories operably coupled by the one or more processors and storing instructions, wherein the one or more processors execute the instructions to perform the methods proposed herein, configured to control a terminal It can also be performed by an apparatus. In addition, it is obvious that, according to the methods proposed in this specification, an operation by the base station corresponding to the operation performed by the terminal may be considered.
이하에서는 본 개시가 적용되는 통신 시스템의 예를 설명한다.Hereinafter, an example of a communication system to which the present disclosure is applied will be described.
이로 제한되는 것은 아니지만, 본 문서에 개시된 본 개시의 다양한 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 기기들간에 무선 통신/연결(예, 5G)을 필요로 하는 다양한 분야에 적용될 수 있다.Although not limited thereto, the various descriptions, functions, procedures, proposals, methods, and/or operation flowcharts of the present disclosure disclosed in this document may be applied to various fields requiring wireless communication/connection (eg, 5G) between devices. have.
이하, 도면을 참조하여 보다 구체적으로 예시한다. 이하의 도면/설명에서 동일한 도면 부호는 다르게 기술하지 않는 한, 동일하거나 대응되는 하드웨어 블록, 소프트웨어 블록 또는 기능 블록을 예시할 수 있다. Hereinafter, it will be exemplified in more detail with reference to the drawings. In the following drawings/descriptions, the same reference numerals may represent the same or corresponding hardware blocks, software blocks, or functional blocks, unless otherwise indicated.
도 44는 본 개시에 적용되는 통신 시스템(1)을 예시한다.44 illustrates the communication system 1 applied to the present disclosure.
도 44를 참조하면, 본 개시에 적용되는 통신 시스템(1)은 무선 기기, 기지국 및 네트워크를 포함한다. 여기서, 무선 기기는 무선 접속 기술(예, 5G NR(New RAT), LTE(Long Term Evolution))을 이용하여 통신을 수행하는 기기를 의미하며, 통신/무선/5G 기기로 지칭될 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 무선 기기는 로봇(100a), 차량(100b-1, 100b-2), XR(eXtended Reality) 기기(100c), 휴대 기기(Hand-held device)(100d), 가전(100e), IoT(Internet of Thing) 기기(100f), AI기기/서버(400)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량은 무선 통신 기능이 구비된 차량, 자율 주행 차량, 차량간 통신을 수행할 수 있는 차량 등을 포함할 수 있다. 여기서, 차량은 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)(예, 드론)를 포함할 수 있다. XR 기기는 AR(Augmented Reality)/VR(Virtual Reality)/MR(Mixed Reality) 기기를 포함하며, HMD(Head-Mounted Device), 차량에 구비된 HUD(Head-Up Display), 텔레비전, 스마트폰, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 가전 기기, 디지털 사이니지(signage), 차량, 로봇 등의 형태로 구현될 수 있다. 휴대 기기는 스마트폰, 스마트패드, 웨어러블 기기(예, 스마트워치, 스마트글래스), 컴퓨터(예, 노트북 등) 등을 포함할 수 있다. 가전은 TV, 냉장고, 세탁기 등을 포함할 수 있다. IoT 기기는 센서, 스마트미터 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기지국, 네트워크는 무선 기기로도 구현될 수 있으며, 특정 무선 기기(200a)는 다른 무선 기기에게 기지국/네트워크 노드로 동작할 수도 있다.Referring to FIG. 44 , the communication system 1 applied to the present disclosure includes a wireless device, a base station, and a network. Here, the wireless device refers to a device that performs communication using a radio access technology (eg, 5G NR (New RAT), LTE (Long Term Evolution)), and may be referred to as a communication/wireless/5G device. Although not limited thereto, the wireless device may include a robot 100a, a vehicle 100b-1, 100b-2, an eXtended Reality (XR) device 100c, a hand-held device 100d, and a home appliance 100e. ), an Internet of Thing (IoT) device 100f, and an AI device/server 400 . For example, the vehicle may include a vehicle equipped with a wireless communication function, an autonomous driving vehicle, a vehicle capable of performing inter-vehicle communication, and the like. Here, the vehicle may include an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) (eg, a drone). XR devices include AR (Augmented Reality)/VR (Virtual Reality)/MR (Mixed Reality) devices, and include a Head-Mounted Device (HMD), a Head-Up Display (HUD) provided in a vehicle, a television, a smartphone, It may be implemented in the form of a computer, a wearable device, a home appliance, a digital signage, a vehicle, a robot, and the like. The portable device may include a smart phone, a smart pad, a wearable device (eg, a smart watch, smart glasses), a computer (eg, a laptop computer), and the like. Home appliances may include a TV, a refrigerator, a washing machine, and the like. The IoT device may include a sensor, a smart meter, and the like. For example, the base station and the network may be implemented as a wireless device, and the specific wireless device 200a may operate as a base station/network node to other wireless devices.
무선 기기(100a~100f)는 기지국(200)을 통해 네트워크(300)와 연결될 수 있다. 무선 기기(100a~100f)에는 AI(Artificial Intelligence) 기술이 적용될 수 있으며, 무선 기기(100a~100f)는 네트워크(300)를 통해 AI 서버(400)와 연결될 수 있다. 네트워크(300)는 3G 네트워크, 4G(예, LTE) 네트워크 또는 5G(예, NR) 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다. 무선 기기(100a~100f)는 기지국(200)/네트워크(300)를 통해 서로 통신할 수도 있지만, 기지국/네트워크를 통하지 않고 직접 통신(e.g. 사이드링크 통신(sidelink communication))할 수도 있다. 예를 들어, 차량들(100b-1, 100b-2)은 직접 통신(e.g. V2V(Vehicle to Vehicle)/V2X(Vehicle to everything) communication)을 할 수 있다. 또한, IoT 기기(예, 센서)는 다른 IoT 기기(예, 센서) 또는 다른 무선 기기(100a~100f)와 직접 통신을 할 수 있다.The wireless devices 100a to 100f may be connected to the network 300 through the base station 200 . AI (Artificial Intelligence) technology may be applied to the wireless devices 100a to 100f , and the wireless devices 100a to 100f may be connected to the AI server 400 through the network 300 . The network 300 may be configured using a 3G network, a 4G (eg, LTE) network, or a 5G (eg, NR) network. The wireless devices 100a to 100f may communicate with each other through the base station 200/network 300, but may also communicate directly (e.g. sidelink communication) without passing through the base station/network. For example, the vehicles 100b-1 and 100b-2 may perform direct communication (e.g. Vehicle to Vehicle (V2V)/Vehicle to everything (V2X) communication). Also, the IoT device (eg, sensor) may communicate directly with other IoT devices (eg, sensor) or other wireless devices 100a to 100f.
무선 기기(100a~100f)/기지국(200), 기지국(200)/기지국(200) 간에는 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)이 이뤄질 수 있다. 여기서, 무선 통신/연결은 상향/하향링크 통신(150a)과 사이드링크 통신(150b)(또는, D2D 통신), 기지국간 통신(150c)(e.g. relay, IAB(Integrated Access Backhaul)과 같은 다양한 무선 접속 기술(예, 5G NR)을 통해 이뤄질 수 있다. 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)을 통해 무선 기기와 기지국/무선 기기, 기지국과 기지국은 서로 무선 신호를 송신/수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)은 다양한 물리 채널을 통해 신호를 송신/수신할 수 있다. 이를 위해, 본 개시의 다양한 제안들에 기반하여, 무선 신호의 송신/수신을 위한 다양한 구성정보 설정 과정, 다양한 신호 처리 과정(예, 채널 인코딩/디코딩, 변조/복조, 자원 매핑/디매핑 등), 자원 할당 과정 등 중 적어도 일부가 수행될 수 있다.Wireless communication/ connection 150a, 150b, and 150c may be performed between the wireless devices 100a to 100f/base station 200 and the base station 200/base station 200 . Here, the wireless communication/connection includes uplink/downlink communication 150a and sidelink communication 150b (or D2D communication), and communication between base stations 150c (eg relay, IAB (Integrated Access Backhaul)). This can be done through technology (eg 5G NR) Wireless communication/ connection 150a, 150b, 150c allows the wireless device and the base station/radio device, and the base station and the base station to transmit/receive wireless signals to each other. For example, the wireless communication/ connection 150a, 150b, and 150c may transmit/receive signals through various physical channels.To this end, based on various proposals of the present disclosure, At least some of various configuration information setting processes, various signal processing processes (eg, channel encoding/decoding, modulation/demodulation, resource mapping/demapping, etc.), resource allocation processes, etc. may be performed.
도 45는 본 개시에 적용될 수 있는 무선 기기를 예시한다.45 illustrates a wireless device applicable to the present disclosure.
도 45를 참조하면, 제1 무선 기기(100)와 제2 무선 기기(200)는 다양한 무선 접속 기술(예, LTE, NR)을 통해 무선 신호를 송수신할 수 있다. 여기서, {제1 무선 기기(100), 제2 무선 기기(200)}은 도 44의 {무선 기기(100x), 기지국(200)} 및/또는 {무선 기기(100x), 무선 기기(100x)}에 대응할 수 있다.Referring to FIG. 45 , the first wireless device 100 and the second wireless device 200 may transmit and receive wireless signals through various wireless access technologies (eg, LTE, NR). Here, {first wireless device 100, second wireless device 200} is {wireless device 100x, base station 200} of FIG. 44 and/or {wireless device 100x, wireless device 100x) } can be matched.
제1 무선 기기(100)는 하나 이상의 프로세서(102) 및 하나 이상의 메모리(104)를 포함하며, 추가적으로 하나 이상의 송수신기(106) 및/또는 하나 이상의 안테나(108)을 더 포함할 수 있다. 프로세서(102)는 메모리(104) 및/또는 송수신기(106)를 제어하며, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(102)는 메모리(104) 내의 정보를 처리하여 제1 정보/신호를 생성한 뒤, 송수신기(106)을 통해 제1 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(102)는 송수신기(106)를 통해 제2 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 수신한 뒤, 제2 정보/신호의 신호 처리로부터 얻은 정보를 메모리(104)에 저장할 수 있다. 메모리(104)는 프로세서(102)와 연결될 수 있고, 프로세서(102)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(104)는 프로세서(102)에 의해 제어되는 프로세스들 중 일부 또는 전부를 수행하거나, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 수행하기 위한 명령들을 포함하는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다. 여기서, 프로세서(102)와 메모리(104)는 무선 통신 기술(예, LTE, NR)을 구현하도록 설계된 통신 모뎀/회로/칩의 일부일 수 있다. 송수신기(106)는 프로세서(102)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 안테나(108)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 송수신기(106)는 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다. 송수신기(106)는 RF(Radio Frequency) 유닛과 혼용될 수 있다. 본 개시에서 무선 기기는 통신 모뎀/회로/칩을 의미할 수도 있다.The first wireless device 100 includes one or more processors 102 and one or more memories 104 , and may further include one or more transceivers 106 and/or one or more antennas 108 . The processor 102 controls the memory 104 and/or the transceiver 106 and may be configured to implement the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flowcharts disclosed herein. For example, the processor 102 may process information in the memory 104 to generate first information/signal, and then transmit a wireless signal including the first information/signal through the transceiver 106 . In addition, the processor 102 may receive the radio signal including the second information/signal through the transceiver 106 , and then store information obtained from signal processing of the second information/signal in the memory 104 . The memory 104 may be connected to the processor 102 and may store various information related to the operation of the processor 102 . For example, memory 104 may provide instructions for performing some or all of the processes controlled by processor 102 , or for performing descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flowcharts disclosed herein. may store software code including Here, the processor 102 and the memory 104 may be part of a communication modem/circuit/chip designed to implement a wireless communication technology (eg, LTE, NR). The transceiver 106 may be coupled to the processor 102 , and may transmit and/or receive wireless signals via one or more antennas 108 . The transceiver 106 may include a transmitter and/or a receiver. The transceiver 106 may be used interchangeably with a radio frequency (RF) unit. In the present disclosure, a wireless device may refer to a communication modem/circuit/chip.
제2 무선 기기(200)는 하나 이상의 프로세서(202), 하나 이상의 메모리(204)를 포함하며, 추가적으로 하나 이상의 송수신기(206) 및/또는 하나 이상의 안테나(208)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(202)는 메모리(204) 및/또는 송수신기(206)를 제어하며, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(202)는 메모리(204) 내의 정보를 처리하여 제3 정보/신호를 생성한 뒤, 송수신기(206)를 통해 제3 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(202)는 송수신기(206)를 통해 제4 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 수신한 뒤, 제4 정보/신호의 신호 처리로부터 얻은 정보를 메모리(204)에 저장할 수 있다. 메모리(204)는 프로세서(202)와 연결될 수 있고, 프로세서(202)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(204)는 프로세서(202)에 의해 제어되는 프로세스들 중 일부 또는 전부를 수행하거나, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 수행하기 위한 명령들을 포함하는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다. 여기서, 프로세서(202)와 메모리(204)는 무선 통신 기술(예, LTE, NR)을 구현하도록 설계된 통신 모뎀/회로/칩의 일부일 수 있다. 송수신기(206)는 프로세서(202)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 안테나(208)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 송수신기(206)는 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다 송수신기(206)는 RF 유닛과 혼용될 수 있다. 본 개시에서 무선 기기는 통신 모뎀/회로/칩을 의미할 수도 있다.The second wireless device 200 includes one or more processors 202 , one or more memories 204 , and may further include one or more transceivers 206 and/or one or more antennas 208 . The processor 202 controls the memory 204 and/or the transceiver 206 and may be configured to implement the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or flow charts disclosed herein. For example, the processor 202 may process the information in the memory 204 to generate third information/signal, and then transmit a wireless signal including the third information/signal through the transceiver 206 . In addition, the processor 202 may receive the radio signal including the fourth information/signal through the transceiver 206 , and then store information obtained from signal processing of the fourth information/signal in the memory 204 . The memory 204 may be connected to the processor 202 and may store various information related to the operation of the processor 202 . For example, the memory 204 may provide instructions for performing some or all of the processes controlled by the processor 202, or for performing the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flowcharts disclosed herein. may store software code including Here, the processor 202 and the memory 204 may be part of a communication modem/circuit/chip designed to implement a wireless communication technology (eg, LTE, NR). The transceiver 206 may be coupled to the processor 202 and may transmit and/or receive wireless signals via one or more antennas 208 . The transceiver 206 may include a transmitter and/or a receiver. The transceiver 206 may be used interchangeably with an RF unit. In the present disclosure, a wireless device may refer to a communication modem/circuit/chip.
이하, 무선 기기(100, 200)의 하드웨어 요소에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 하나 이상의 프로토콜 계층이 하나 이상의 프로세서(102, 202)에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하나 이상의 계층(예, PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC, SDAP와 같은 기능적 계층)을 구현할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 하나 이상의 PDU(Protocol Data Unit) 및/또는 하나 이상의 SDU(Service Data Unit)를 생성할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 생성할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 본 문서에 개시된 기능, 절차, 제안 및/또는 방법에 따라 PDU, SDU, 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 포함하는 신호(예, 베이스밴드 신호)를 생성하여, 하나 이상의 송수신기(106, 206)에게 제공할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하나 이상의 송수신기(106, 206)로부터 신호(예, 베이스밴드 신호)를 수신할 수 있고, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 PDU, SDU, 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 획득할 수 있다.Hereinafter, hardware elements of the wireless devices 100 and 200 will be described in more detail. Although not limited thereto, one or more protocol layers may be implemented by one or more processors 102 , 202 . For example, one or more processors 102 , 202 may implement one or more layers (eg, functional layers such as PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC, SDAP). The one or more processors 102, 202 are configured to process one or more Protocol Data Units (PDUs) and/or one or more Service Data Units (SDUs) according to the description, function, procedure, proposal, method, and/or operational flowcharts disclosed herein. can create One or more processors 102 , 202 may generate messages, control information, data, or information according to the description, function, procedure, proposal, method, and/or flow charts disclosed herein. The one or more processors 102 and 202 generate a signal (eg, a baseband signal) including PDUs, SDUs, messages, control information, data or information according to the functions, procedures, proposals and/or methods disclosed herein. , to one or more transceivers 106 and 206 . The one or more processors 102 , 202 may receive signals (eg, baseband signals) from one or more transceivers 106 , 206 , and may be described, functions, procedures, proposals, methods, and/or operational flowcharts disclosed herein. PDUs, SDUs, messages, control information, data, or information may be acquired according to the fields.
하나 이상의 프로세서(102, 202)는 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 또는 마이크로 컴퓨터로 지칭될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다. 일 예로, 하나 이상의 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), 하나 이상의 DSP(Digital Signal Processor), 하나 이상의 DSPD(Digital Signal Processing Device), 하나 이상의 PLD(Programmable Logic Device) 또는 하나 이상의 FPGA(Field Programmable Gate Arrays)가 하나 이상의 프로세서(102, 202)에 포함될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 펌웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있고, 펌웨어 또는 소프트웨어는 모듈, 절차, 기능 등을 포함하도록 구현될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 수행하도록 설정된 펌웨어 또는 소프트웨어는 하나 이상의 프로세서(102, 202)에 포함되거나, 하나 이상의 메모리(104, 204)에 저장되어 하나 이상의 프로세서(102, 202)에 의해 구동될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 코드, 명령어 및/또는 명령어의 집합 형태로 펌웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있다. One or more processors 102, 202 may be referred to as a controller, microcontroller, microprocessor, or microcomputer. One or more processors 102 , 202 may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof. For example, one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), one or more Digital Signal Processors (DSPs), one or more Digital Signal Processing Devices (DSPDs), one or more Programmable Logic Devices (PLDs), or one or more Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) may be included in one or more processors 102 , 202 . The descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or flowcharts of operations disclosed in this document may be implemented using firmware or software, and the firmware or software may be implemented to include modules, procedures, functions, and the like. The descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or flow charts disclosed in this document provide that firmware or software configured to perform is contained in one or more processors 102 , 202 , or stored in one or more memories 104 , 204 . It may be driven by the above processors 102 and 202 . The descriptions, functions, procedures, proposals, methods, and/or flowcharts of operations disclosed herein may be implemented using firmware or software in the form of code, instructions, and/or a set of instructions.
하나 이상의 메모리(104, 204)는 하나 이상의 프로세서(102, 202)와 연결될 수 있고, 다양한 형태의 데이터, 신호, 메시지, 정보, 프로그램, 코드, 지시 및/또는 명령을 저장할 수 있다. 하나 이상의 메모리(104, 204)는 ROM, RAM, EPROM, 플래시 메모리, 하드 드라이브, 레지스터, 캐쉬 메모리, 컴퓨터 판독 저장 매체 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 하나 이상의 메모리(104, 204)는 하나 이상의 프로세서(102, 202)의 내부 및/또는 외부에 위치할 수 있다. 또한, 하나 이상의 메모리(104, 204)는 유선 또는 무선 연결과 같은 다양한 기술을 통해 하나 이상의 프로세서(102, 202)와 연결될 수 있다.One or more memories 104 , 204 may be coupled with one or more processors 102 , 202 , and may store various forms of data, signals, messages, information, programs, code, instructions, and/or instructions. The one or more memories 104 and 204 may be comprised of ROM, RAM, EPROM, flash memory, hard drives, registers, cache memory, computer readable storage media, and/or combinations thereof. One or more memories 104 , 204 may be located inside and/or external to one or more processors 102 , 202 . Additionally, one or more memories 104 , 204 may be coupled to one or more processors 102 , 202 through various technologies, such as wired or wireless connections.
하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 다른 장치에게 본 문서의 방법들 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 전송할 수 있다. 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 다른 장치로부터 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 수신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 프로세서(102, 202)와 연결될 수 있고, 무선 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하나 이상의 송수신기(106, 206)가 하나 이상의 다른 장치에게 사용자 데이터, 제어 정보 또는 무선 신호를 전송하도록 제어할 수 있다. 또한, 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하나 이상의 송수신기(106, 206)가 하나 이상의 다른 장치로부터 사용자 데이터, 제어 정보 또는 무선 신호를 수신하도록 제어할 수 있다. 또한, 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 안테나(108, 208)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 안테나(108, 208)를 통해 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 송수신하도록 설정될 수 있다. 본 문서에서, 하나 이상의 안테나는 복수의 물리 안테나이거나, 복수의 논리 안테나(예, 안테나 포트)일 수 있다. 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 수신된 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 하나 이상의 프로세서(102, 202)를 이용하여 처리하기 위해, 수신된 무선 신호/채널 등을 RF 밴드 신호에서 베이스밴드 신호로 변환(Convert)할 수 있다. 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 프로세서(102, 202)를 이용하여 처리된 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 베이스밴드 신호에서 RF 밴드 신호로 변환할 수 있다. 이를 위하여, 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 (아날로그) 오실레이터 및/또는 필터를 포함할 수 있다.One or more transceivers 106 , 206 may transmit user data, control information, radio signals/channels, etc. referred to in the methods and/or operational flowcharts of this document to one or more other devices. One or more transceivers 106, 206 may receive user data, control information, radio signals/channels, etc. referred to in the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods and/or flow charts, etc. disclosed herein, from one or more other devices. have. For example, one or more transceivers 106 , 206 may be coupled to one or more processors 102 , 202 and may transmit and receive wireless signals. For example, one or more processors 102 , 202 may control one or more transceivers 106 , 206 to transmit user data, control information, or wireless signals to one or more other devices. In addition, one or more processors 102 , 202 may control one or more transceivers 106 , 206 to receive user data, control information, or wireless signals from one or more other devices. Further, one or more transceivers 106, 206 may be coupled to one or more antennas 108, 208, and the one or more transceivers 106, 206 may be coupled via one or more antennas 108, 208 to the descriptions, functions, and functions disclosed herein. , may be set to transmit and receive user data, control information, radio signals/channels, etc. mentioned in procedures, proposals, methods and/or operation flowcharts. In this document, one or more antennas may be a plurality of physical antennas or a plurality of logical antennas (eg, antenna ports). The one or more transceivers 106, 206 convert the received radio signal/channel, etc. from the RF band signal to process the received user data, control information, radio signal/channel, etc. using the one or more processors 102, 202. It can be converted into a baseband signal. One or more transceivers 106 , 206 may convert user data, control information, radio signals/channels, etc. processed using one or more processors 102 , 202 from baseband signals to RF band signals. To this end, one or more transceivers 106 , 206 may include (analog) oscillators and/or filters.
도 46은 전송 신호를 위한 신호 처리 회로를 예시한다.46 illustrates a signal processing circuit for a transmission signal.
도 46을 참조하면, 신호 처리 회로(1000)는 스크램블러(1010), 변조기(1020), 레이어 매퍼(1030), 프리코더(1040), 자원 매퍼(1050), 신호 생성기(1060)를 포함할 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 도 46의 동작/기능은 도 45의 프로세서(102, 202) 및/또는 송수신기(106, 206)에서 수행될 수 있다. 도 46의 하드웨어 요소는 도 45의 프로세서(102, 202) 및/또는 송수신기(106, 206)에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 블록 1010~1060은 도 45의 프로세서(102, 202)에서 구현될 수 있다. 또한, 블록 1010~1050은 도 45의 프로세서(102, 202)에서 구현되고, 블록 1060은 도 45의 송수신기(106, 206)에서 구현될 수 있다.Referring to FIG. 46 , the signal processing circuit 1000 may include a scrambler 1010 , a modulator 1020 , a layer mapper 1030 , a precoder 1040 , a resource mapper 1050 , and a signal generator 1060 . have. Although not limited thereto, the operations/functions of FIG. 46 may be performed by the processors 102 , 202 and/or transceivers 106 , 206 of FIG. 45 . The hardware elements of FIG. 46 may be implemented in the processors 102 , 202 and/or transceivers 106 , 206 of FIG. 45 . For example, blocks 1010 to 1060 may be implemented in the processors 102 and 202 of FIG. 45 . Further, blocks 1010 to 1050 may be implemented in the processors 102 and 202 of FIG. 45 , and block 1060 may be implemented in the transceivers 106 and 206 of FIG. 45 .
코드워드는 도 46의 신호 처리 회로(1000)를 거쳐 무선 신호로 변환될 수 있다. 여기서, 코드워드는 정보블록의 부호화된 비트 시퀀스이다. 정보블록은 전송블록(예, UL-SCH 전송블록, DL-SCH 전송블록)을 포함할 수 있다. 무선 신호는 다양한 물리 채널(예, PUSCH, PDSCH)을 통해 전송될 수 있다.The codeword may be converted into a wireless signal through the signal processing circuit 1000 of FIG. 46 . Here, the codeword is a coded bit sequence of an information block. The information block may include a transport block (eg, a UL-SCH transport block, a DL-SCH transport block). The radio signal may be transmitted through various physical channels (eg, PUSCH, PDSCH).
구체적으로, 코드워드는 스크램블러(1010)에 의해 스크램블된 비트 시퀀스로 변환될 수 있다. 스크램블에 사용되는 스크램블 시퀀스는 초기화 값에 기반하여 생성되며, 초기화 값은 무선 기기의 ID 정보 등이 포함될 수 있다. 스크램블된 비트 시퀀스는 변조기(1020)에 의해 변조 심볼 시퀀스로 변조될 수 있다. 변조 방식은 pi/2-BPSK(pi/2-Binary Phase Shift Keying), m-PSK(m-Phase Shift Keying), m-QAM(m-Quadrature Amplitude Modulation) 등을 포함할 수 있다. 복소 변조 심볼 시퀀스는 레이어 매퍼(1030)에 의해 하나 이상의 전송 레이어로 매핑될 수 있다. 각 전송 레이어의 변조 심볼들은 프리코더(1040)에 의해 해당 안테나 포트(들)로 매핑될 수 있다(프리코딩). 프리코더(1040)의 출력 z는 레이어 매퍼(1030)의 출력 y를 N*M의 프리코딩 행렬 W와 곱해 얻을 수 있다. 여기서, N은 안테나 포트의 개수, M은 전송 레이어의 개수이다. 여기서, 프리코더(1040)는 복소 변조 심볼들에 대한 트랜스폼(transform) 프리코딩(예, DFT 변환)을 수행한 이후에 프리코딩을 수행할 수 있다. 또한, 프리코더(1040)는 트랜스폼 프리코딩을 수행하지 않고 프리코딩을 수행할 수 있다.Specifically, the codeword may be converted into a scrambled bit sequence by the scrambler 1010 . A scramble sequence used for scrambling is generated based on an initialization value, and the initialization value may include ID information of a wireless device, and the like. The scrambled bit sequence may be modulated by a modulator 1020 into a modulation symbol sequence. The modulation method may include pi/2-Binary Phase Shift Keying (pi/2-BPSK), m-Phase Shift Keying (m-PSK), m-Quadrature Amplitude Modulation (m-QAM), and the like. The complex modulation symbol sequence may be mapped to one or more transport layers by the layer mapper 1030 . Modulation symbols of each transport layer may be mapped to corresponding antenna port(s) by the precoder 1040 (precoding). The output z of the precoder 1040 may be obtained by multiplying the output y of the layer mapper 1030 by the precoding matrix W of N*M. Here, N is the number of antenna ports, and M is the number of transport layers. Here, the precoder 1040 may perform precoding after performing transform precoding (eg, DFT transform) on the complex modulation symbols. Also, the precoder 1040 may perform precoding without performing transform precoding.
자원 매퍼(1050)는 각 안테나 포트의 변조 심볼들을 시간-주파수 자원에 매핑할 수 있다. 시간-주파수 자원은 시간 도메인에서 복수의 심볼(예, CP-OFDMA 심볼, DFT-s-OFDMA 심볼)을 포함하고, 주파수 도메인에서 복수의 부반송파를 포함할 수 있다. 신호 생성기(1060)는 매핑된 변조 심볼들로부터 무선 신호를 생성하며, 생성된 무선 신호는 각 안테나를 통해 다른 기기로 전송될 수 있다. 이를 위해, 신호 생성기(1060)는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 모듈 및 CP(Cyclic Prefix) 삽입기, DAC(Digital-to-Analog Converter), 주파수 상향 변환기(frequency uplink converter) 등을 포함할 수 있다.The resource mapper 1050 may map modulation symbols of each antenna port to a time-frequency resource. The time-frequency resource may include a plurality of symbols (eg, a CP-OFDMA symbol, a DFT-s-OFDMA symbol) in the time domain and a plurality of subcarriers in the frequency domain. The signal generator 1060 generates a radio signal from the mapped modulation symbols, and the generated radio signal may be transmitted to another device through each antenna. To this end, the signal generator 1060 may include an Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) module and a Cyclic Prefix (CP) inserter, a Digital-to-Analog Converter (DAC), a frequency uplink converter, and the like. .
무선 기기에서 수신 신호를 위한 신호 처리 과정은 도 46의 신호 처리 과정(1010~1060)의 역으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(예, 도 45의 100, 200)는 안테나 포트/송수신기를 통해 외부로부터 무선 신호를 수신할 수 있다. 수신된 무선 신호는 신호 복원기를 통해 베이스밴드 신호로 변환될 수 있다. 이를 위해, 신호 복원기는 주파수 하향 변환기(frequency downlink converter), ADC(analog-to-digital converter), CP 제거기, FFT(Fast Fourier Transform) 모듈을 포함할 수 있다. 이후, 베이스밴드 신호는 자원 디-매퍼 과정, 포스트코딩(postcoding) 과정, 복조 과정 및 디-스크램블 과정을 거쳐 코드워드로 복원될 수 있다. 코드워드는 복호(decoding)를 거쳐 원래의 정보블록으로 복원될 수 있다. 따라서, 수신 신호를 위한 신호 처리 회로(미도시)는 신호 복원기, 자원 디-매퍼, 포스트코더, 복조기, 디-스크램블러 및 복호기를 포함할 수 있다.The signal processing process for the received signal in the wireless device may be configured in reverse of the signal processing process 1010 to 1060 of FIG. 46 . For example, the wireless device (eg, 100 and 200 in FIG. 45 ) may receive a wireless signal from the outside through an antenna port/transceiver. The received radio signal may be converted into a baseband signal through a signal restorer. To this end, the signal restorer may include a frequency downlink converter, an analog-to-digital converter (ADC), a CP remover, and a Fast Fourier Transform (FFT) module. Thereafter, the baseband signal may be restored to a codeword through a resource de-mapper process, a postcoding process, a demodulation process, and a descrambling process. The codeword may be restored to the original information block through decoding. Accordingly, the signal processing circuit (not shown) for the received signal may include a signal restorer, a resource de-mapper, a post coder, a demodulator, a descrambler, and a decoder.
도 47은 본 개시에 적용되는 무선 기기의 다른 예를 나타낸다. 무선 기기는 사용-예/서비스에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다(도 44 참조).47 shows another example of a wireless device applied to the present disclosure. The wireless device may be implemented in various forms according to use-example/service (refer to FIG. 44 ).
도 47을 참조하면, 무선 기기(100, 200)는 도 45의 무선 기기(100,200)에 대응하며, 다양한 요소(element), 성분(component), 유닛/부(unit), 및/또는 모듈(module)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(100, 200)는 통신부(110), 제어부(120), 메모리부(130) 및 추가 요소(140)를 포함할 수 있다. 통신부는 통신 회로(112) 및 송수신기(들)(114)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(112)는 도 45의 하나 이상의 프로세서(102,202) 및/또는 하나 이상의 메모리(104,204) 를 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(들)(114)는 도 45의 하나 이상의 송수신기(106,206) 및/또는 하나 이상의 안테나(108,208)을 포함할 수 있다. 제어부(120)는 통신부(110), 메모리부(130) 및 추가 요소(140)와 전기적으로 연결되며 무선 기기의 제반 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(120)는 메모리부(130)에 저장된 프로그램/코드/명령/정보에 기반하여 무선 기기의 전기적/기계적 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 메모리부(130)에 저장된 정보를 통신부(110)을 통해 외부(예, 다른 통신 기기)로 무선/유선 인터페이스를 통해 전송하거나, 통신부(110)를 통해 외부(예, 다른 통신 기기)로부터 무선/유선 인터페이스를 통해 수신된 정보를 메모리부(130)에 저장할 수 있다.Referring to FIG. 47 , wireless devices 100 and 200 correspond to wireless devices 100 and 200 of FIG. 45 , and various elements, components, units/units, and/or modules ) may consist of For example, the wireless devices 100 and 200 may include a communication unit 110 , a control unit 120 , a memory unit 130 , and an additional element 140 . The communication unit may include communication circuitry 112 and transceiver(s) 114 . For example, communication circuitry 112 may include one or more processors 102 , 202 and/or one or more memories 104 , 204 of FIG. 45 . For example, the transceiver(s) 114 may include one or more transceivers 106 , 206 and/or one or more antennas 108 , 208 of FIG. 45 . The control unit 120 is electrically connected to the communication unit 110 , the memory unit 130 , and the additional element 140 , and controls general operations of the wireless device. For example, the controller 120 may control the electrical/mechanical operation of the wireless device based on the program/code/command/information stored in the memory unit 130 . In addition, the control unit 120 transmits information stored in the memory unit 130 to the outside (eg, other communication device) through the communication unit 110 through a wireless/wired interface, or externally (eg, through the communication unit 110 ) Information received through a wireless/wired interface from another communication device) may be stored in the memory unit 130 .
추가 요소(140)는 무선 기기의 종류에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 추가 요소(140)는 파워 유닛/배터리, 입출력부(I/O unit), 구동부 및 컴퓨팅부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 무선 기기는 로봇(도 44, 100a), 차량(도 44, 100b-1, 100b-2), XR 기기(도 44, 100c), 휴대 기기(도 44, 100d), 가전(도 44, 100e), IoT 기기(도 44, 100f), 디지털 방송용 단말, 홀로그램 장치, 공공 안전 장치, MTC 장치, 의료 장치, 핀테크 장치(또는 금융 장치), 보안 장치, 기후/환경 장치, AI 서버/기기(도 44, 400), 기지국(도 44, 200), 네트워크 노드 등의 형태로 구현될 수 있다. 무선 기기는 사용-예/서비스에 따라 이동 가능하거나 고정된 장소에서 사용될 수 있다.The additional element 140 may be configured in various ways according to the type of the wireless device. For example, the additional element 140 may include at least one of a power unit/battery, an input/output unit (I/O unit), a driving unit, and a computing unit. Although not limited thereto, wireless devices include, but are not limited to, robots ( FIGS. 44 and 100A ), vehicles ( FIGS. 44 , 100B-1 , 100B-2 ), XR devices ( FIGS. 44 and 100C ), portable devices ( FIGS. 44 and 100D ), and home appliances. (FIG. 44, 100e), IoT device (FIG. 44, 100f), digital broadcasting terminal, hologram device, public safety device, MTC device, medical device, fintech device (or financial device), security device, climate/environment device, It may be implemented in the form of an AI server/device ( FIGS. 44 and 400 ), a base station ( FIGS. 44 and 200 ), and a network node. The wireless device may be mobile or used in a fixed location depending on the use-example/service.
도 47에서 무선 기기(100, 200) 내의 다양한 요소, 성분, 유닛/부, 및/또는 모듈은 전체가 유선 인터페이스를 통해 상호 연결되거나, 적어도 일부가 통신부(110)를 통해 무선으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(100, 200) 내에서 제어부(120)와 통신부(110)는 유선으로 연결되며, 제어부(120)와 제1 유닛(예, 130, 140)은 통신부(110)를 통해 무선으로 연결될 수 있다. 또한, 무선 기기(100, 200) 내의 각 요소, 성분, 유닛/부, 및/또는 모듈은 하나 이상의 요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 하나 이상의 프로세서 집합으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 통신 제어 프로세서, 어플리케이션 프로세서(Application processor), ECU(Electronic Control Unit), 그래픽 처리 프로세서, 메모리 제어 프로세서 등의 집합으로 구성될 수 있다. 다른 예로, 메모리부(130)는 RAM(Random Access Memory), DRAM(Dynamic RAM), ROM(Read Only Memory), 플래시 메모리(flash memory), 휘발성 메모리(volatile memory), 비-휘발성 메모리(non-volatile memory) 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.In FIG. 47 , various elements, components, units/units, and/or modules in the wireless devices 100 and 200 may be all interconnected through a wired interface, or at least some may be wirelessly connected through the communication unit 110 . For example, in the wireless devices 100 and 200 , the control unit 120 and the communication unit 110 are connected by wire, and the control unit 120 and the first unit (eg, 130 , 140 ) are connected to the communication unit 110 through the communication unit 110 . It can be connected wirelessly. In addition, each element, component, unit/unit, and/or module within the wireless device 100 , 200 may further include one or more elements. For example, the controller 120 may be configured with one or more processor sets. For example, the control unit 120 may be configured as a set of a communication control processor, an application processor, an electronic control unit (ECU), a graphic processing processor, a memory control processor, and the like. As another example, the memory unit 130 may include random access memory (RAM), dynamic RAM (DRAM), read only memory (ROM), flash memory, volatile memory, and non-volatile memory. volatile memory) and/or a combination thereof.
이하, 도 47의 구현 예에 대해 도면을 참조하여 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, the embodiment of FIG. 47 will be described in more detail with reference to the drawings.
도 48은 본 개시에 적용되는 휴대 기기를 예시한다. 휴대 기기는 스마트폰, 스마트패드, 웨어러블 기기(예, 스마트워치, 스마트글래스), 휴대용 컴퓨터(예, 노트북 등)을 포함할 수 있다. 휴대 기기는 MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station) 또는 WT(Wireless terminal)로 지칭될 수 있다.48 illustrates a portable device applied to the present disclosure. The portable device may include a smart phone, a smart pad, a wearable device (eg, a smart watch, smart glasses), and a portable computer (eg, a laptop computer). A mobile device may be referred to as a mobile station (MS), a user terminal (UT), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS), an advanced mobile station (AMS), or a wireless terminal (WT).
도 48을 참조하면, 휴대 기기(100)는 안테나부(108), 통신부(110), 제어부(120), 메모리부(130), 전원공급부(140a), 인터페이스부(140b) 및 입출력부(140c)를 포함할 수 있다. 안테나부(108)는 통신부(110)의 일부로 구성될 수 있다. 블록 110~130/140a~140c는 각각 도 47의 블록 110~130/140에 대응한다.Referring to FIG. 48 , the portable device 100 includes an antenna unit 108 , a communication unit 110 , a control unit 120 , a memory unit 130 , a power supply unit 140a , an interface unit 140b , and an input/output unit 140c ) may be included. The antenna unit 108 may be configured as a part of the communication unit 110 . Blocks 110 to 130/140a to 140c respectively correspond to blocks 110 to 130/140 in FIG. 47 .
통신부(110)는 다른 무선 기기, 기지국들과 신호(예, 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(120)는 휴대 기기(100)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 제어부(120)는 AP(Application Processor)를 포함할 수 있다. 메모리부(130)는 휴대 기기(100)의 구동에 필요한 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 또한, 메모리부(130)는 입/출력되는 데이터/정보 등을 저장할 수 있다. 전원공급부(140a)는 휴대 기기(100)에게 전원을 공급하며, 유/무선 충전 회로, 배터리 등을 포함할 수 있다. 인터페이스부(140b)는 휴대 기기(100)와 다른 외부 기기의 연결을 지원할 수 있다. 인터페이스부(140b)는 외부 기기와의 연결을 위한 다양한 포트(예, 오디오 입/출력 포트, 비디오 입/출력 포트)를 포함할 수 있다. 입출력부(140c)는 영상 정보/신호, 오디오 정보/신호, 데이터, 및/또는 사용자로부터 입력되는 정보를 입력 받거나 출력할 수 있다. 입출력부(140c)는 카메라, 마이크로폰, 사용자 입력부, 디스플레이부(140d), 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다.The communication unit 110 may transmit and receive signals (eg, data, control signals, etc.) with other wireless devices and base stations. The controller 120 may perform various operations by controlling the components of the portable device 100 . The controller 120 may include an application processor (AP). The memory unit 130 may store data/parameters/programs/codes/commands necessary for driving the portable device 100 . Also, the memory unit 130 may store input/output data/information. The power supply unit 140a supplies power to the portable device 100 and may include a wired/wireless charging circuit, a battery, and the like. The interface unit 140b may support a connection between the portable device 100 and other external devices. The interface unit 140b may include various ports (eg, an audio input/output port and a video input/output port) for connection with an external device. The input/output unit 140c may receive or output image information/signal, audio information/signal, data, and/or information input from a user. The input/output unit 140c may include a camera, a microphone, a user input unit, a display unit 140d, a speaker, and/or a haptic module.
일 예로, 데이터 통신의 경우, 입출력부(140c)는 사용자로부터 입력된 정보/신호(예, 터치, 문자, 음성, 이미지, 비디오)를 획득하며, 획득된 정보/신호는 메모리부(130)에 저장될 수 있다. 통신부(110)는 메모리에 저장된 정보/신호를 무선 신호로 변환하고, 변환된 무선 신호를 다른 무선 기기에게 직접 전송하거나 기지국에게 전송할 수 있다. 또한, 통신부(110)는 다른 무선 기기 또는 기지국으로부터 무선 신호를 수신한 뒤, 수신된 무선 신호를 원래의 정보/신호로 복원할 수 있다. 복원된 정보/신호는 메모리부(130)에 저장된 뒤, 입출력부(140c)를 통해 다양한 형태(예, 문자, 음성, 이미지, 비디오, 헵틱)로 출력될 수 있다. For example, in the case of data communication, the input/output unit 140c obtains information/signals (eg, touch, text, voice, image, video) input from the user, and the obtained information/signals are stored in the memory unit 130 . can be saved. The communication unit 110 may convert the information/signal stored in the memory into a wireless signal, and transmit the converted wireless signal directly to another wireless device or to a base station. Also, after receiving a radio signal from another radio device or base station, the communication unit 110 may restore the received radio signal to original information/signal. After the restored information/signal is stored in the memory unit 130 , it may be output in various forms (eg, text, voice, image, video, haptic) through the input/output unit 140c.
도 49는 본 개시에 적용되는 차량 또는 자율 주행 차량을 예시한다. 차량 또는 자율 주행 차량은 이동형 로봇, 차량, 기차, 유/무인 비행체(Aerial Vehicle, AV), 선박 등으로 구현될 수 있다.49 illustrates a vehicle or an autonomous driving vehicle applied to the present disclosure. The vehicle or autonomous driving vehicle may be implemented as a mobile robot, a vehicle, a train, an aerial vehicle (AV), a ship, and the like.
도 49를 참조하면, 차량 또는 자율 주행 차량(100)은 안테나부(108), 통신부(110), 제어부(120), 구동부(140a), 전원공급부(140b), 센서부(140c) 및 자율 주행부(140d)를 포함할 수 있다. 안테나부(108)는 통신부(110)의 일부로 구성될 수 있다. 블록 110/130/140a~140d는 각각 도 47의 블록 110/130/140에 대응한다.49 , the vehicle or autonomous driving vehicle 100 includes an antenna unit 108, a communication unit 110, a control unit 120, a driving unit 140a, a power supply unit 140b, a sensor unit 140c, and autonomous driving. It may include a part 140d. The antenna unit 108 may be configured as a part of the communication unit 110 . Blocks 110/130/140a-140d correspond to blocks 110/130/140 of FIG. 47, respectively.
통신부(110)는 다른 차량, 기지국(e.g. 기지국, 노변 기지국(Road Side unit) 등), 서버 등의 외부 기기들과 신호(예, 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(120)는 차량 또는 자율 주행 차량(100)의 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 제어부(120)는 ECU(Electronic Control Unit)를 포함할 수 있다. 구동부(140a)는 차량 또는 자율 주행 차량(100)을 지상에서 주행하게 할 수 있다. 구동부(140a)는 엔진, 모터, 파워 트레인, 바퀴, 브레이크, 조향 장치 등을 포함할 수 있다. 전원공급부(140b)는 차량 또는 자율 주행 차량(100)에게 전원을 공급하며, 유/무선 충전 회로, 배터리 등을 포함할 수 있다. 센서부(140c)는 차량 상태, 주변 환경 정보, 사용자 정보 등을 얻을 수 있다. 센서부(140c)는 IMU(inertial measurement unit) 센서, 충돌 센서, 휠 센서(wheel sensor), 속도 센서, 경사 센서, 중량 감지 센서, 헤딩 센서(heading sensor), 포지션 모듈(position module), 차량 전진/후진 센서, 배터리 센서, 연료 센서, 타이어 센서, 스티어링 센서, 온도 센서, 습도 센서, 초음파 센서, 조도 센서, 페달 포지션 센서 등을 포함할 수 있다. 자율 주행부(140d)는 주행중인 차선을 유지하는 기술, 어댑티브 크루즈 컨트롤과 같이 속도를 자동으로 조절하는 기술, 정해진 경로를 따라 자동으로 주행하는 기술, 목적지가 설정되면 자동으로 경로를 설정하여 주행하는 기술 등을 구현할 수 있다.The communication unit 110 may transmit/receive signals (eg, data, control signals, etc.) to and from external devices such as other vehicles, base stations (e.g., base stations, roadside units, etc.), servers, and the like. The controller 120 may control elements of the vehicle or the autonomous driving vehicle 100 to perform various operations. The controller 120 may include an Electronic Control Unit (ECU). The driving unit 140a may cause the vehicle or the autonomous driving vehicle 100 to run on the ground. The driving unit 140a may include an engine, a motor, a power train, a wheel, a brake, a steering device, and the like. The power supply unit 140b supplies power to the vehicle or the autonomous driving vehicle 100 , and may include a wired/wireless charging circuit, a battery, and the like. The sensor unit 140c may obtain vehicle status, surrounding environment information, user information, and the like. The sensor unit 140c includes an inertial measurement unit (IMU) sensor, a collision sensor, a wheel sensor, a speed sensor, an inclination sensor, a weight sensor, a heading sensor, a position module, and a vehicle forward movement. / may include a reverse sensor, a battery sensor, a fuel sensor, a tire sensor, a steering sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, an ultrasonic sensor, an illuminance sensor, a pedal position sensor, and the like. The autonomous driving unit 140d includes a technology for maintaining a driving lane, a technology for automatically adjusting speed such as adaptive cruise control, a technology for automatically driving along a predetermined route, and a technology for automatically setting a route when a destination is set. technology can be implemented.
일 예로, 통신부(110)는 외부 서버로부터 지도 데이터, 교통 정보 데이터 등을 수신할 수 있다. 자율 주행부(140d)는 획득된 데이터를 기반으로 자율 주행 경로와 드라이빙 플랜을 생성할 수 있다. 제어부(120)는 드라이빙 플랜에 따라 차량 또는 자율 주행 차량(100)이 자율 주행 경로를 따라 이동하도록 구동부(140a)를 제어할 수 있다(예, 속도/방향 조절). 자율 주행 도중에 통신부(110)는 외부 서버로부터 최신 교통 정보 데이터를 비/주기적으로 획득하며, 주변 차량으로부터 주변 교통 정보 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 자율 주행 도중에 센서부(140c)는 차량 상태, 주변 환경 정보를 획득할 수 있다. 자율 주행부(140d)는 새로 획득된 데이터/정보에 기반하여 자율 주행 경로와 드라이빙 플랜을 갱신할 수 있다. 통신부(110)는 차량 위치, 자율 주행 경로, 드라이빙 플랜 등에 관한 정보를 외부 서버로 전달할 수 있다. 외부 서버는 차량 또는 자율 주행 차량들로부터 수집된 정보에 기반하여, AI 기술 등을 이용하여 교통 정보 데이터를 미리 예측할 수 있고, 예측된 교통 정보 데이터를 차량 또는 자율 주행 차량들에게 제공할 수 있다.For example, the communication unit 110 may receive map data, traffic information data, and the like from an external server. The autonomous driving unit 140d may generate an autonomous driving route and a driving plan based on the acquired data. The controller 120 may control the driving unit 140a to move the vehicle or the autonomous driving vehicle 100 along the autonomous driving path (eg, speed/direction adjustment) according to the driving plan. During autonomous driving, the communication unit 110 may obtain the latest traffic information data from an external server non/periodically, and may acquire surrounding traffic information data from surrounding vehicles. Also, during autonomous driving, the sensor unit 140c may acquire vehicle state and surrounding environment information. The autonomous driving unit 140d may update the autonomous driving route and driving plan based on the newly acquired data/information. The communication unit 110 may transmit information about a vehicle location, an autonomous driving route, a driving plan, and the like to an external server. The external server may predict traffic information data in advance using AI technology or the like based on information collected from the vehicle or autonomous vehicles, and may provide the predicted traffic information data to the vehicle or autonomous vehicles.
도 50은 본 개시에 적용되는 차량을 예시한다. 차량은 운송수단, 기차, 비행체, 선박 등으로도 구현될 수 있다.50 illustrates a vehicle applied to the present disclosure. The vehicle may also be implemented as a means of transportation, a train, an air vehicle, a ship, and the like.
도 50을 참조하면, 차량(100)은 통신부(110), 제어부(120), 메모리부(130), 입출력부(140a) 및 위치 측정부(140b)를 포함할 수 있다. 여기서, 블록 110~130/140a~140b는 각각 도 47의 블록 110~130/140에 대응한다.Referring to FIG. 50 , the vehicle 100 may include a communication unit 110 , a control unit 120 , a memory unit 130 , an input/output unit 140a , and a position measurement unit 140b . Here, blocks 110 to 130/140a to 140b correspond to blocks 110 to 130/140 of FIG. 47, respectively.
통신부(110)는 다른 차량, 또는 기지국 등의 외부 기기들과 신호(예, 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(120)는 차량(100)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 메모리부(130)는 차량(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 입출력부(140a)는 메모리부(130) 내의 정보에 기반하여 AR/VR 오브젝트를 출력할 수 있다. 입출력부(140a)는 HUD를 포함할 수 있다. 위치 측정부(140b)는 차량(100)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 위치 정보는 차량(100)의 절대 위치 정보, 주행선 내에서의 위치 정보, 가속도 정보, 주변 차량과의 위치 정보 등을 포함할 수 있다. 위치 측정부(140b)는 GPS 및 다양한 센서들을 포함할 수 있다.The communication unit 110 may transmit and receive signals (eg, data, control signals, etc.) with other vehicles or external devices such as a base station. The controller 120 may control components of the vehicle 100 to perform various operations. The memory unit 130 may store data/parameters/programs/codes/commands supporting various functions of the vehicle 100 . The input/output unit 140a may output an AR/VR object based on information in the memory unit 130 . The input/output unit 140a may include a HUD. The position measuring unit 140b may acquire position information of the vehicle 100 . The location information may include absolute location information of the vehicle 100 , location information within a driving line, acceleration information, location information with a surrounding vehicle, and the like. The position measuring unit 140b may include a GPS and various sensors.
일 예로, 차량(100)의 통신부(110)는 외부 서버로부터 지도 정보, 교통 정보 등을 수신하여 메모리부(130)에 저장할 수 있다. 위치 측정부(140b)는 GPS 및 다양한 센서를 통하여 차량 위치 정보를 획득하여 메모리부(130)에 저장할 수 있다. 제어부(120)는 지도 정보, 교통 정보 및 차량 위치 정보 등에 기반하여 가상 오브젝트를 생성하고, 입출력부(140a)는 생성된 가상 오브젝트를 차량 내 유리창에 표시할 수 있다(1410, 1420). 또한, 제어부(120)는 차량 위치 정보에 기반하여 차량(100)이 주행선 내에서 정상적으로 운행되고 있는지 판단할 수 있다. 차량(100)이 주행선을 비정상적으로 벗어나는 경우, 제어부(120)는 입출력부(140a)를 통해 차량 내 유리창에 경고를 표시할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 통신부(110)를 통해 주변 차량들에게 주행 이상에 관한 경고 메세지를 방송할 수 있다. 상황에 따라, 제어부(120)는 통신부(110)를 통해 관계 기관에게 차량의 위치 정보와, 주행/차량 이상에 관한 정보를 전송할 수 있다. For example, the communication unit 110 of the vehicle 100 may receive map information, traffic information, and the like from an external server and store it in the memory unit 130 . The position measuring unit 140b may acquire vehicle position information through GPS and various sensors and store it in the memory unit 130 . The controller 120 may generate a virtual object based on map information, traffic information, vehicle location information, and the like, and the input/output unit 140a may display the created virtual object on a window inside the vehicle ( 1410 and 1420 ). In addition, the controller 120 may determine whether the vehicle 100 is normally operating within the driving line based on the vehicle location information. When the vehicle 100 deviates from the driving line abnormally, the controller 120 may display a warning on the windshield of the vehicle through the input/output unit 140a. Also, the control unit 120 may broadcast a warning message regarding driving abnormality to surrounding vehicles through the communication unit 110 . Depending on the situation, the control unit 120 may transmit the location information of the vehicle and information on driving/vehicle abnormality to a related organization through the communication unit 110 .
도 51은 본 개시에 적용되는 XR 기기를 예시한다. XR 기기는 HMD, 차량에 구비된 HUD(Head-Up Display), 텔레비전, 스마트폰, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 가전 기기, 디지털 사이니지(signage), 차량, 로봇 등으로 구현될 수 있다.51 illustrates an XR device applied to the present disclosure. The XR device may be implemented as an HMD, a head-up display (HUD) provided in a vehicle, a television, a smart phone, a computer, a wearable device, a home appliance, a digital signage, a vehicle, a robot, and the like.
도 51을 참조하면, XR 기기(100a)는 통신부(110), 제어부(120), 메모리부(130), 입출력부(140a), 센서부(140b) 및 전원공급부(140c)를 포함할 수 있다. 여기서, 블록 110~130/140a~140c은 각각 도 47의 블록 110~130/140에 대응한다.Referring to FIG. 51 , the XR device 100a may include a communication unit 110 , a control unit 120 , a memory unit 130 , an input/output unit 140a , a sensor unit 140b , and a power supply unit 140c . . Here, blocks 110 to 130/140a to 140c correspond to blocks 110 to 130/140 of FIG. 47, respectively.
통신부(110)는 다른 무선 기기, 휴대 기기, 또는 미디어 서버 등의 외부 기기들과 신호(예, 미디어 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 미디어 데이터는 영상, 이미지, 소리 등을 포함할 수 있다. 제어부(120)는 XR 기기(100a)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 비디오/이미지 획득, (비디오/이미지) 인코딩, 메타데이터 생성 및 처리 등의 절차를 제어 및/또는 수행하도록 구성될 수 있다. 메모리부(130)는 XR 기기(100a)의 구동/XR 오브젝트의 생성에 필요한 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 입출력부(140a)는 외부로부터 제어 정보, 데이터 등을 획득하며, 생성된 XR 오브젝트를 출력할 수 있다. 입출력부(140a)는 카메라, 마이크로폰, 사용자 입력부, 디스플레이부, 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다. 센서부(140b)는 XR 기기 상태, 주변 환경 정보, 사용자 정보 등을 얻을 수 있다. 센서부(140b)는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰 및/또는 레이더 등을 포함할 수 있다. 전원공급부(140c)는 XR 기기(100a)에게 전원을 공급하며, 유/무선 충전 회로, 배터리 등을 포함할 수 있다.The communication unit 110 may transmit/receive signals (eg, media data, control signals, etc.) to/from external devices such as other wireless devices, portable devices, or media servers. Media data may include images, images, and sounds. The controller 120 may perform various operations by controlling the components of the XR device 100a. For example, the controller 120 may be configured to control and/or perform procedures such as video/image acquisition, (video/image) encoding, and metadata generation and processing. The memory unit 130 may store data/parameters/programs/codes/commands necessary for driving the XR device 100a/creating an XR object. The input/output unit 140a may obtain control information, data, and the like from the outside, and may output the generated XR object. The input/output unit 140a may include a camera, a microphone, a user input unit, a display unit, a speaker, and/or a haptic module. The sensor unit 140b may obtain an XR device state, surrounding environment information, user information, and the like. The sensor unit 140b may include a proximity sensor, an illuminance sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, a gyro sensor, an inertial sensor, an RGB sensor, an IR sensor, a fingerprint recognition sensor, an ultrasonic sensor, an optical sensor, a microphone, and/or a radar. have. The power supply unit 140c supplies power to the XR device 100a, and may include a wired/wireless charging circuit, a battery, and the like.
일 예로, XR 기기(100a)의 메모리부(130)는 XR 오브젝트(예, AR/VR/MR 오브젝트)의 생성에 필요한 정보(예, 데이터 등)를 포함할 수 있다. 입출력부(140a)는 사용자로부터 XR 기기(100a)를 조작하는 명령을 회득할 수 있으며, 제어부(120)는 사용자의 구동 명령에 따라 XR 기기(100a)를 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 사용자가 XR 기기(100a)를 통해 영화, 뉴스 등을 시청하려고 하는 경우, 제어부(120)는 통신부(130)를 통해 컨텐츠 요청 정보를 다른 기기(예, 휴대 기기(100b)) 또는 미디어 서버에 전송할 수 있다. 통신부(130)는 다른 기기(예, 휴대 기기(100b)) 또는 미디어 서버로부터 영화, 뉴스 등의 컨텐츠를 메모리부(130)로 다운로드/스트리밍 받을 수 있다. 제어부(120)는 컨텐츠에 대해 비디오/이미지 획득, (비디오/이미지) 인코딩, 메타데이터 생성/처리 등의 절차를 제어 및/또는 수행하며, 입출력부(140a)/센서부(140b)를 통해 획득한 주변 공간 또는 현실 오브젝트에 대한 정보에 기반하여 XR 오브젝트를 생성/출력할 수 있다.For example, the memory unit 130 of the XR device 100a may include information (eg, data, etc.) necessary for generating an XR object (eg, AR/VR/MR object). The input/output unit 140a may obtain a command to operate the XR device 100a from the user, and the controller 120 may drive the XR device 100a according to the user's driving command. For example, when the user intends to watch a movie or news through the XR device 100a, the controller 120 transmits the content request information to another device (eg, the mobile device 100b) through the communication unit 130 or can be sent to the media server. The communication unit 130 may download/stream contents such as movies and news from another device (eg, the portable device 100b) or a media server to the memory unit 130 . The controller 120 controls and/or performs procedures such as video/image acquisition, (video/image) encoding, and metadata generation/processing for the content, and is acquired through the input/output unit 140a/sensor unit 140b It is possible to generate/output an XR object based on information about one surrounding space or a real object.
또한, XR 기기(100a)는 통신부(110)를 통해 휴대 기기(100b)와 무선으로 연결되며, XR 기기(100a)의 동작은 휴대 기기(100b)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 휴대 기기(100b)는 XR 기기(100a)에 대한 콘트롤러로 동작할 수 있다. 이를 위해, XR 기기(100a)는 휴대 기기(100b)의 3차원 위치 정보를 획득한 뒤, 휴대 기기(100b)에 대응하는 XR 개체를 생성하여 출력할 수 있다. In addition, the XR device 100a is wirelessly connected to the portable device 100b through the communication unit 110 , and the operation of the XR device 100a may be controlled by the portable device 100b. For example, the portable device 100b may operate as a controller for the XR device 100a. To this end, the XR device 100a may obtain 3D location information of the portable device 100b, and then generate and output an XR object corresponding to the portable device 100b.
도 52는 본 개시에 적용되는 로봇을 예시한다. 로봇은 사용 목적이나 분야에 따라 산업용, 의료용, 가정용, 군사용 등으로 분류될 수 있다.52 illustrates a robot applied to the present disclosure. Robots can be classified into industrial, medical, home, military, etc. depending on the purpose or field of use.
도 52를 참조하면, 로봇(100)은 통신부(110), 제어부(120), 메모리부(130), 입출력부(140a), 센서부(140b) 및 구동부(140c)를 포함할 수 있다. 여기서, 블록 110~130/140a~140c은 각각 도 47의 블록 110~130/140에 대응한다.Referring to FIG. 52 , the robot 100 may include a communication unit 110 , a control unit 120 , a memory unit 130 , an input/output unit 140a , a sensor unit 140b , and a driving unit 140c . Here, blocks 110 to 130/140a to 140c correspond to blocks 110 to 130/140 of FIG. 47, respectively.
통신부(110)는 다른 무선 기기, 다른 로봇, 또는 제어 서버 등의 외부 기기들과 신호(예, 구동 정보, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(120)는 로봇(100)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 메모리부(130)는 로봇(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 입출력부(140a)는 로봇(100)의 외부로부터 정보를 획득하며, 로봇(100)의 외부로 정보를 출력할 수 있다. 입출력부(140a)는 카메라, 마이크로폰, 사용자 입력부, 디스플레이부, 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다. 센서부(140b)는 로봇(100)의 내부 정보, 주변 환경 정보, 사용자 정보 등을 얻을 수 있다. 센서부(140b)는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰, 레이더 등을 포함할 수 있다. 구동부(140c)는 로봇 관절을 움직이는 등의 다양한 물리적 동작을 수행할 수 있다. 또한, 구동부(140c)는 로봇(100)을 지상에서 주행하거나 공중에서 비행하게 할 수 있다. 구동부(140c)는 액츄에이터, 모터, 바퀴, 브레이크, 프로펠러 등을 포함할 수 있다.The communication unit 110 may transmit/receive signals (eg, driving information, control signals, etc.) with external devices such as other wireless devices, other robots, or control servers. The controller 120 may perform various operations by controlling the components of the robot 100 . The memory unit 130 may store data/parameters/programs/codes/commands supporting various functions of the robot 100 . The input/output unit 140a may obtain information from the outside of the robot 100 and may output information to the outside of the robot 100 . The input/output unit 140a may include a camera, a microphone, a user input unit, a display unit, a speaker, and/or a haptic module. The sensor unit 140b may obtain internal information, surrounding environment information, user information, and the like of the robot 100 . The sensor unit 140b may include a proximity sensor, an illumination sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, a gyro sensor, an inertial sensor, an IR sensor, a fingerprint recognition sensor, an ultrasonic sensor, an optical sensor, a microphone, a radar, and the like. The driving unit 140c may perform various physical operations, such as moving a robot joint. In addition, the driving unit 140c may make the robot 100 travel on the ground or fly in the air. The driving unit 140c may include an actuator, a motor, a wheel, a brake, a propeller, and the like.
도 53은 본 개시에 적용되는 AI 기기를 예시한다. AI 기기는 TV, 프로젝터, 스마트폰, PC, 노트북, 디지털방송용 단말기, 태블릿 PC, 웨어러블 장치, 셋톱박스(STB), 라디오, 세탁기, 냉장고, 디지털 사이니지, 로봇, 차량 등과 같은, 고정형 기기 또는 이동 가능한 기기 등으로 구현될 수 있다.53 illustrates an AI device applied to the present disclosure. AI devices include TVs, projectors, smartphones, PCs, laptops, digital broadcasting terminals, tablet PCs, wearable devices, set-top boxes (STBs), radios, washing machines, refrigerators, digital signage, robots, vehicles, etc. It may be implemented in any possible device or the like.
도 53을 참조하면, AI 기기(100)는 통신부(110), 제어부(120), 메모리부(130), 입/출력부(140a/140b), 러닝 프로세서부(140c) 및 센서부(140d)를 포함할 수 있다. 블록 110~130/140a~140d는 각각 도 47의 블록 110~130/140에 대응한다.Referring to FIG. 53 , the AI device 100 includes a communication unit 110 , a control unit 120 , a memory unit 130 , input/output units 140a/140b , a learning processor unit 140c , and a sensor unit 140d). may include. Blocks 110 to 130/140a to 140d correspond to blocks 110 to 130/140 of FIG. 47, respectively.
통신부(110)는 유무선 통신 기술을 이용하여 다른 AI 기기(예, 도 44, 100x, 200, 400)나 AI 서버(예, 도 44의 400) 등의 외부 기기들과 유무선 신호(예, 센서 정보, 사용자 입력, 학습 모델, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 이를 위해, 통신부(110)는 메모리부(130) 내의 정보를 외부 기기로 전송하거나, 외부 기기로부터 수신된 신호를 메모리부(130)로 전달할 수 있다.The communication unit 110 uses wired/wireless communication technology to communicate with external devices such as other AI devices (eg, FIGS. 44, 100x, 200, 400) or an AI server (eg, 400 in FIG. 44) and wired/wireless signals (eg, sensor information). , user input, learning model, control signal, etc.) can be transmitted and received. To this end, the communication unit 110 may transmit information in the memory unit 130 to an external device or transmit a signal received from the external device to the memory unit 130 .
제어부(120)는 데이터 분석 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 결정되거나 생성된 정보에 기초하여, AI 기기(100)의 적어도 하나의 실행 가능한 동작을 결정할 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 AI 기기(100)의 구성 요소들을 제어하여 결정된 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 러닝 프로세서부(140c) 또는 메모리부(130)의 데이터를 요청, 검색, 수신 또는 활용할 수 있고, 적어도 하나의 실행 가능한 동작 중 예측되는 동작이나, 바람직한 것으로 판단되는 동작을 실행하도록 AI 기기(100)의 구성 요소들을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 AI 장치(100)의 동작 내용이나 동작에 대한 사용자의 피드백 등을 포함하는 이력 정보를 수집하여 메모리부(130) 또는 러닝 프로세서부(140c)에 저장하거나, AI 서버(도 44, 400) 등의 외부 장치에 전송할 수 있다. 수집된 이력 정보는 학습 모델을 갱신하는데 이용될 수 있다.The controller 120 may determine at least one executable operation of the AI device 100 based on information determined or generated using a data analysis algorithm or a machine learning algorithm. In addition, the controller 120 may control the components of the AI device 100 to perform the determined operation. For example, the control unit 120 may request, search, receive, or utilize the data of the learning processor unit 140c or the memory unit 130 , and may be predicted or preferred among at least one executable operation. Components of the AI device 100 may be controlled to execute the operation. In addition, the control unit 120 collects history information including user feedback on the operation contents or operation of the AI device 100 and stores it in the memory unit 130 or the learning processor unit 140c, or the AI server ( 44 and 400), and the like may be transmitted to an external device. The collected historical information may be used to update the learning model.
메모리부(130)는 AI 기기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리부(130)는 입력부(140a)로부터 얻은 데이터, 통신부(110)로부터 얻은 데이터, 러닝 프로세서부(140c)의 출력 데이터, 및 센싱부(140)로부터 얻은 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리부(130)는 제어부(120)의 동작/실행에 필요한 제어 정보 및/또는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다.The memory unit 130 may store data supporting various functions of the AI device 100 . For example, the memory unit 130 may store data obtained from the input unit 140a , data obtained from the communication unit 110 , output data of the learning processor unit 140c , and data obtained from the sensing unit 140 . Also, the memory unit 130 may store control information and/or software codes necessary for the operation/execution of the control unit 120 .
입력부(140a)는 AI 기기(100)의 외부로부터 다양한 종류의 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 입력부(140a)는 모델 학습을 위한 학습 데이터, 및 학습 모델이 적용될 입력 데이터 등을 획득할 수 있다. 입력부(140a)는 카메라, 마이크로폰 및/또는 사용자 입력부 등을 포함할 수 있다. 출력부(140b)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다. 출력부(140b)는 디스플레이부, 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다. 센싱부(140)는 다양한 센서들을 이용하여 AI 기기(100)의 내부 정보, AI 기기(100)의 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 얻을 수 있다. 센싱부(140)는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰 및/또는 레이더 등을 포함할 수 있다.The input unit 140a may acquire various types of data from the outside of the AI device 100 . For example, the input unit 140a may acquire training data for model learning, input data to which the learning model is applied, and the like. The input unit 140a may include a camera, a microphone, and/or a user input unit. The output unit 140b may generate an output related to sight, hearing, or touch. The output unit 140b may include a display unit, a speaker, and/or a haptic module. The sensing unit 140 may obtain at least one of internal information of the AI device 100 , surrounding environment information of the AI device 100 , and user information by using various sensors. The sensing unit 140 may include a proximity sensor, an illumination sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, a gyro sensor, an inertial sensor, an RGB sensor, an IR sensor, a fingerprint recognition sensor, an ultrasonic sensor, an optical sensor, a microphone, and/or a radar. have.
러닝 프로세서부(140c)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망으로 구성된 모델을 학습시킬 수 있다. 러닝 프로세서부(140c)는 AI 서버(도 44, 400)의 러닝 프로세서부와 함께 AI 프로세싱을 수행할 수 있다. 러닝 프로세서부(140c)는 통신부(110)를 통해 외부 기기로부터 수신된 정보, 및/또는 메모리부(130)에 저장된 정보를 처리할 수 있다. 또한, 러닝 프로세서부(140c)의 출력 값은 통신부(110)를 통해 외부 기기로 전송되거나/되고, 메모리부(130)에 저장될 수 있다.The learning processor unit 140c may train a model composed of an artificial neural network by using the training data. The learning processor unit 140c may perform AI processing together with the learning processor unit of the AI server ( FIGS. 44 and 400 ). The learning processor unit 140c may process information received from an external device through the communication unit 110 and/or information stored in the memory unit 130 . In addition, the output value of the learning processor unit 140c may be transmitted to an external device through the communication unit 110 and/or stored in the memory unit 130 .

Claims (19)

  1. 연합 학습(federated learning)을 수행하는 서버(server)에 의해 수행되는 연합 학습 제어 방법에 있어서,In the federated learning control method performed by a server performing federated learning,
    N개의 통신 장치들에게 제1 글로벌 파라미터를 전송하고,sending a first global parameter to N communication devices;
    상기 N개의 통신 장치들 각각으로부터 복수의 트레이닝 완료 정보를 수신하되, 상기 복수의 트레이닝 완료 정보 각각은 상기 N개의 통신 장치들 각각의 트레이닝 완료 시점을 알려주고,Receiving a plurality of training completion information from each of the N communication devices, each of the plurality of training completion information informs the training completion time of each of the N communication devices,
    제2 글로벌 파라미터 및 시점 정보를 K개의 통신 장치들에게 전송하되, 상기 시점 정보는 상기 복수의 트레이닝 완료 정보에 기반하여 결정된 요구 완료 시점을 알려주고, 및Transmitting the second global parameter and time information to the K communication devices, wherein the time information informs the request completion time determined based on the plurality of training completion information, and
    상기 요구 완료 시점에 상기 K개의 통신 장치들 각각으로부터 K개의 로컬 파라미터를 수신하되,Receive K local parameters from each of the K communication devices at the request completion time,
    상기 K 및 N 각각은 1 이상의 정수이고,Each of K and N is an integer of 1 or more,
    상기 K개의 통신 장치들은 상기 N개의 통신 장치들에 포함되고,The K communication devices are included in the N communication devices,
    상기 로컬 파라미터는 상기 제2 글로벌 파라미터에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the local parameter is determined based on the second global parameter.
  2. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 서버는 상기 요구 완료 시점을 트레이드오프(tradeoff) 파라미터 γ에 기반하여 결정하고,The server determines the request completion time based on a tradeoff parameter γ,
    상기 서버는 상기 트레이드오프 파라미터를 상기 연합 학습의 정확도 및 레이턴시(latency)에 기반하여 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.The server determines the trade-off parameter based on accuracy and latency of the federated learning.
  3. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 트레이드 오프 파라미터는 수학식 1에 기반하여 결정되고,The trade-off parameter is determined based on Equation 1,
    [수학식 1][Equation 1]
    Figure PCTKR2020009240-appb-I000001
    Figure PCTKR2020009240-appb-I000001
    상기 p 및 q는 양의 실수이고,wherein p and q are positive real numbers,
    상기 Ttrain i는 i번째 통신 장치의 트레이닝 완료 시점인 것을 특징으로 하는 방법.The T train i is a method, characterized in that the training completion time of the ith communication device.
  4. 제3항에 있어서,4. The method of claim 3,
    상기 p 및 q는 상기 서버에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.wherein p and q are determined by the server.
  5. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 서버는 특정 시점에 N개의 특정 로컬 파라미터를 수신하고,The server receives N specific local parameters at a specific time,
    상기 제2 글로벌 파라미터는 상기 N개의 특정 로컬 파라미터에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.The second global parameter is determined based on the N specific local parameters.
  6. 제5항에 있어서,6. The method of claim 5,
    상기 서버는 상기 N개의 통신 장치들에게 요청 정보를 전송하고,The server transmits request information to the N communication devices,
    상기 요청 정보는 상기 특정 시점에 상기 특정 로컬 파라미터의 전송을 요청하는 정보인 것을 특징으로 하는 방법.The request information is information for requesting transmission of the specific local parameter at the specific time.
  7. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 서버는 특정 시점에 K개의 특정 로컬 파라미터를 수신하고,The server receives K specific local parameters at a specific time,
    상기 제2 글로벌 파라미터는 상기 K개의 특정 로컬 파라미터에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.The second global parameter is determined based on the K specific local parameters.
  8. 제7항에 있어서,8. The method of claim 7,
    상기 서버는 상기 K개의 통신 장치들에게 요청 정보를 전송하고,The server transmits request information to the K communication devices,
    상기 요청 정보는 상기 특정 시점에 상기 특정 로컬 파라미터의 전송을 요청하는 정보인 것을 특징으로 하는 방법.The request information is information for requesting transmission of the specific local parameter at the specific time.
  9. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 복수의 트레이닝 완료 정보의 개수는 N 또는 K인 것을 특징으로 하는 방법.Method, characterized in that the number of the plurality of training completion information is N or K.
  10. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 서버는 상기 K의 값을 상기 연합 학습의 정확도 및 레이턴시(latency)에 기반하여 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.The server determines the value of K based on accuracy and latency of the federated learning.
  11. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 서버는 상기 요구 완료 시점을 주기적으로 변경하는 것을 특징으로 하는 방법.The method, characterized in that the server periodically changes the request completion time.
  12. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11,
    상기 상기 서버는 상기 요구 완료 시점을 글로벌 파라미터 전송 당 변경하는 것을 특징으로 하는 방법.The method, characterized in that the server changes the request completion time per global parameter transmission.
  13. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 K개의 로컬 파라미터는 동일한 자원 상에서 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.The K local parameters are transmitted on the same resource.
  14. 제13항에 있어서,14. The method of claim 13,
    상기 서버는 아날로그 파형의 중첩에 기반하여 상기 K개의 로컬 파라미터의 합을 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.and the server determines the sum of the K local parameters based on the superposition of the analog waveforms.
  15. 연합 학습(federated learning)을 수행하는 서버(server)는,A server that performs federated learning is,
    명령어들을 저장하는 하나 이상의 메모리;one or more memories storing instructions;
    하나 이상의 송수신기; 및one or more transceivers; and
    상기 하나 이상의 메모리와 상기 하나 이상의 송수신기를 연결하는 하나 이상의 프로세서를 포함하되, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 명령어들을 실행하여,one or more processors coupling the one or more memories and the one or more transceivers, wherein the one or more processors execute the instructions,
    N개의 통신 장치들에게 제1 글로벌 파라미터를 전송하고,sending a first global parameter to N communication devices;
    상기 N개의 통신 장치들 각각으로부터 복수의 트레이닝 완료 정보를 수신하되, 상기 복수의 트레이닝 완료 정보 각각은 상기 N개의 통신 장치들 각각의 트레이닝 완료 시점을 알려주고,Receiving a plurality of training completion information from each of the N communication devices, each of the plurality of training completion information informs the training completion time of each of the N communication devices,
    제2 글로벌 파라미터 및 시점 정보를 K개의 통신 장치들에게 전송하되, 상기 시점 정보는 상기 복수의 트레이닝 완료 정보에 기반하여 결정된 요구 완료 시점을 알려주고, 및Transmitting the second global parameter and time information to the K communication devices, wherein the time information informs the request completion time determined based on the plurality of training completion information, and
    상기 요구 완료 시점에 상기 K개의 통신 장치들 각각으로부터 K개의 로컬 파라미터를 수신하되,Receive K local parameters from each of the K communication devices at the request completion time,
    상기 K 및 N 각각은 1 이상의 정수이고,Each of K and N is an integer of 1 or more,
    상기 K개의 통신 장치들은 상기 N개의 통신 장치들에 포함되고,The K communication devices are included in the N communication devices,
    상기 로컬 파라미터는 상기 제2 글로벌 파라미터에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.and the local parameter is determined based on the second global parameter.
  16. 연합 학습(federated learning)을 수행하는 통신 장치에 의해 수행되는 파라미터 전송 방법에 있어서,In the parameter transmission method performed by a communication device performing federated learning,
    서버로부터 제1 글로벌 파라미터를 수신하고,Receive a first global parameter from the server,
    트레이닝 완료 정보를 상기 서버로 전송하되, 상기 트레이닝 완료 정보는 상기 통신 장치의 트레이닝 완료 시점을 알려주고,Transmits the training completion information to the server, the training completion information informs the training completion time of the communication device,
    제2 글로벌 파라미터 및 시점 정보를 서버로부터 수신하되, 상기 시점 정보는 요구 완료 시점을 알려주고, 및Receive the second global parameter and time information from the server, wherein the time information informs the request completion time, and
    로컬 파라미터를 상기 요구 완료 시점에 상기 서버로 전송하되,Transmitting local parameters to the server at the time of completion of the request,
    상기 로컬 파라미터는 상기 제2 글로벌 파라미터에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the local parameter is determined based on the second global parameter.
  17. 연합 학습(federated learning)을 수행하는 통신 장치는,A communication device for performing federated learning,
    명령어들을 저장하는 하나 이상의 메모리;one or more memories storing instructions;
    하나 이상의 송수신기; 및one or more transceivers; and
    상기 하나 이상의 메모리와 상기 하나 이상의 송수신기를 연결하는 하나 이상의 프로세서를 포함하되, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 명령어들을 실행하여,one or more processors coupling the one or more memories and the one or more transceivers, wherein the one or more processors execute the instructions,
    서버로부터 제1 글로벌 파라미터를 수신하고,Receive a first global parameter from the server,
    트레이닝 완료 정보를 상기 서버로 전송하되, 상기 트레이닝 완료 정보는 상기 통신 장치의 트레이닝 완료 시점을 알려주고,Transmits the training completion information to the server, the training completion information informs the training completion time of the communication device,
    제2 글로벌 파라미터 및 시점 정보를 서버로부터 수신하되, 상기 시점 정보는 요구 완료 시점을 알려주고, 및Receive the second global parameter and time information from the server, wherein the time information informs the request completion time, and
    로컬 파라미터를 상기 요구 완료 시점에 상기 서버로 전송하되,Transmitting local parameters to the server at the time of completion of the request,
    상기 로컬 파라미터는 상기 제2 글로벌 파라미터에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.and the local parameter is determined based on the second global parameter.
  18. 연합 학습(federated learning)을 수행하는 서버(server)를 제어하도록 설정된 장치(apparatus)에 있어서, 상기 장치는,An apparatus configured to control a server that performs federated learning, the apparatus comprising:
    하나 이상의 프로세서; 및one or more processors; and
    상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하게 연결되고, 및 명령들을 저장하는 하나 이상의 메모리를 포함하되, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 명령어들을 실행하여,one or more memories operably coupled by the one or more processors and storing instructions, wherein the one or more processors execute the instructions,
    N개의 통신 장치들에게 제1 글로벌 파라미터를 전송하고,sending a first global parameter to N communication devices;
    상기 N개의 통신 장치들 각각으로부터 복수의 트레이닝 완료 정보를 수신하되, 상기 복수의 트레이닝 완료 정보 각각은 상기 N개의 통신 장치들 각각의 트레이닝 완료 시점을 알려주고,Receiving a plurality of training completion information from each of the N communication devices, each of the plurality of training completion information informs the training completion time of each of the N communication devices,
    제2 글로벌 파라미터 및 시점 정보를 K개의 통신 장치들에게 전송하되, 상기 시점 정보는 상기 복수의 트레이닝 완료 정보에 기반하여 결정된 요구 완료 시점을 알려주고, 및The second global parameter and time information are transmitted to the K communication devices, wherein the time information informs the request completion time determined based on the plurality of training completion information, and
    상기 요구 완료 시점에 상기 K개의 통신 장치들 각각으로부터 K개의 로컬 파라미터를 수신하되,Receive K local parameters from each of the K communication devices at the request completion time,
    상기 K 및 N 각각은 1 이상의 정수이고,Each of K and N is an integer of 1 or more,
    상기 K개의 통신 장치들은 상기 N개의 통신 장치들에 포함되고,The K communication devices are included in the N communication devices,
    상기 로컬 파라미터는 상기 제2 글로벌 파라미터에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.and the local parameter is determined based on the second global parameter.
  19. 적어도 하나의 프로세서(processor)에 의해 실행됨을 기초로 하는 명령어(instruction)를 포함하는 적어도 하나의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체(computer readable medium)에 있어서,In at least one computer-readable recording medium comprising an instruction based on being executed by at least one processor,
    N개의 통신 장치들에게 제1 글로벌 파라미터를 전송하고,sending a first global parameter to N communication devices;
    상기 N개의 통신 장치들 각각으로부터 복수의 트레이닝 완료 정보를 수신하되, 상기 복수의 트레이닝 완료 정보 각각은 상기 N개의 통신 장치들 각각의 트레이닝 완료 시점을 알려주고,Receiving a plurality of training completion information from each of the N communication devices, each of the plurality of training completion information informs the training completion time of each of the N communication devices,
    제2 글로벌 파라미터 및 시점 정보를 K개의 통신 장치들에게 전송하되, 상기 시점 정보는 상기 복수의 트레이닝 완료 정보에 기반하여 결정된 요구 완료 시점을 알려주고, 및Transmitting the second global parameter and time information to the K communication devices, wherein the time information informs the request completion time determined based on the plurality of training completion information, and
    상기 요구 완료 시점에 상기 K개의 통신 장치들 각각으로부터 K개의 로컬 파라미터를 수신하되,Receive K local parameters from each of the K communication devices at the request completion time,
    상기 기록 매체는 연합 학습(federated learning)을 수행하는 서버(server)에 포함되고,The recording medium is included in a server that performs federated learning,
    상기 K 및 N 각각은 1 이상의 정수이고,Each of K and N is an integer of 1 or more,
    상기 K개의 통신 장치들은 상기 N개의 통신 장치들에 포함되고,The K communication devices are included in the N communication devices,
    상기 로컬 파라미터는 상기 제2 글로벌 파라미터에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.and the local parameter is determined based on the second global parameter.
PCT/KR2020/009240 2020-07-14 2020-07-14 Scheduling method and device for aircomp-based federated learning WO2022014731A1 (en)

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