단일 블록 채널 코드를 활용한 자연어 문장 전송을 위한 시맨틱 기반 수신기 프레임워크

본 논문은 잡음이 있는 무선 채널을 통해 여러 개의 짧은 블록 코드 (short block codes) 를 사용하여 자연어 문장을 전송하기 위한 시맨틱 강화 (semantic-enhanced) 수신기 프레임워크를 제시합니다. ASCII 인코딩이 수행된 후, 문장은 각 부분이 독립적으로 짧은 블록 코드로 인코딩되어 AWGN 채널을 통해 전송되도록 분할됩니다. 수신기에서는 병렬로 각 부분을 디코딩한 뒤, 언어 모델 컨텍스트를 활용하여 손상된 부분을 재구성하는 시맨틱 오류 수정 (SEC) 모델을 적용합니다. 또한, 가중치 해밍 거리를 통해 최적의 후보를 선택하는 다중 후보 재구성을 생성하는 시맨틱 리스트 디코딩 (SLD), CRC 기반 오류 검출을 신뢰도 점수 (confidence score) 로 대체하여 CRC 오버헤드 없이 선택적 부분 재전송을 가능하게 하는 시맨틱 신뢰도 유도 HARQ (SHARQ) 메커니즘을 추가로 제안합니다. 모든 모듈은 양방향 및 자동 회귀형 트랜스포머 (BART) 를 사용하여 설계 및 학습되었습니다. 시뮬레이션 결과는 제안된 방식이 동일한 전송률에서 기존 용량 근접형 짧은 코드와 긴 코드를 모두 크게 능가함을 보여줍니다. 구체적으로, SEC 는 단순한 짧은 코드 전송 대비 약 0.4 dB 의 BLER 이득을 제공하며, SLD 를 적용하면 이를 0.8 dB 로 확장합니다. 전체 문장을 단일 긴 5G LDPC 코드워드로 전송하는 방식과 비교할 때, 본 접근법은 시맨틱 충실도 (semantic fidelity) 를 크게 향상시키고 디코딩 지연 시간을 최대 90% 까지 줄입니다. SHARQ 는 기존 HARQ 대비 추가적인 1.5 dB 의 이득을 제공합니다.