초록 ▼

연구개요
o 본 과제는 1) 차세대 통신 시스템의 전송률 및 네트워크의 확장성 보장과 2) 분산환경에서 기계학습을 수행하는 네트워크를 위한, “특화된 정보 압축 및 정보 전송” 원천기술을 연구함. 특히, “정보이론적 근거와 + 기계학습 알고리즘을 통한 실현”의 방법론을 활용하여, 분산 기계학습 네트워크에서 정보 압축 및 정보 전송 (transfer and processing)의 주요 문제를 새로운 관점에서 해결하는 원천기술 연구를 수행함.
o 본 과제에서는 deep neural network (DNN) autoencode

연구개요
o 본 과제는 1) 차세대 통신 시스템의 전송률 및 네트워크의 확장성 보장과 2) 분산환경에서 기계학습을 수행하는 네트워크를 위한, “특화된 정보 압축 및 정보 전송” 원천기술을 연구함. 특히, “정보이론적 근거와 + 기계학습 알고리즘을 통한 실현”의 방법론을 활용하여, 분산 기계학습 네트워크에서 정보 압축 및 정보 전송 (transfer and processing)의 주요 문제를 새로운 관점에서 해결하는 원천기술 연구를 수행함.
o 본 과제에서는 deep neural network (DNN) autoencoder(AE) 구조를 활용한 새로운 물리계층 전송체계 및 분산적 정보 압축기법을 연구하고 제안함. 제안한 통신 및 정보압축 구조를 기반으로 차세대 통신 네트워크의 주요 문제에 확장 적용함 (federated/distributed learning networks, high order modulation, interference management, joint source channel coding).

연구 목표대비 연구결과
본 연구과제는 2단계로 구성하여 원천기술 연구와 이를 적용하는 확장연구의 형태로 구성하였음.
각 단계별 연구내용은 다음과 같음:
▶1단계 (1,2차년도): 점대점 환경을 위한 AE 기반 통신 체계 및 side information 기반 정보 압축 원천기술 연구
▶2단계 (2,3차년도): 1단계 점대점 연구를 분산 네트워크로 확장하는 연구를 수행하며, edge learning을 위한 joint source channel coding과 scalability를 보장하는 다중접속 통신체계 원천기술 연구

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
o 본 과제는 통신의 주요 문제인 적응적 최적 통신을 위해서 기계학습을 도입하는 한편, 기계학습 최근 트렌드에 있는 분산환경 기계학습을 위한 통신 체계를 연구하는 근본적 통합 프레임워크 연구임. 정보이론적 방향성과 기계학습 구현방법을 도입하여, 분산환경에서 정보-압축 전송문제를 연구하는 도전적인 융합연구에 해당함.
o 본 과제를 통해 차세대 정보압축-전송 기술에 대한 핵심 IPR을 확보하고자 함. 또한 아래 성능 목표치를 만족하는 통합 기술 구현 및 시뮬레이터 설계/검증을 통하여 산업계 파급력을 극대화하고자 함.
o 구체적인 성능 지표로 선형부호+QAM BICM 기반 시스템 대비 높은 변조에서 에러율 성능개선과 복잡도 저하를 실현하여, 차세대 무선통신 목표인 high-order modulation 통신 시스템 원천기술 확보
o 분산 시스템에서 효율적으로 정보를 압축하고-전달하는 정보이론적 이론을 기계학습 알고리즘으로 실현하여, 최적이론에 근접하는 분산 압축-전송 원천기술 확보
o 특히, 연합학습 네트워크와 같은 분산형 기계학습 네트워크에서, 통신과 학습간 근본적 trade-off를 이해학고, 새로운 breakthrough를 제공하는 원천기술 확보

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구 목표 ... 4
• 나. 연차별 연구 목표 및 내용 ... 4
• 다. 기존 연구의 한계점 ... 5
• 라. 연구의 필요성 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 가. 연구개발 1 ... 6
• 나. 연구개발 2 ... 8
• 다. 연구개발 3 ... 10
• 라. 연구개발 4 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 18
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 20
• 끝페이지 ... 26