现有的数据集用于训练窄带射频(RF)信号分类的深度学习模型缺乏信号类型和渠道障碍的多样性,无法充分评估现实世界中的模型性能。我们介绍了SIG53数据集,该数据集由500万个合成生成的样品组成,来自53个不同的信号类别和专业选择的损害。我们还介绍了Torchsig,这是一种信号处理机学习工具包,可用于生成此数据集。 Torchsig结合了视觉域共有的数据处理原理,它旨在作为未来信号机器学习研究的开源基础。使用SIG53数据集的初始实验是使用最新技术(SOTA)卷积神经网络(Convnets)和变压器进行的。这些实验揭示了变形金刚在不需要额外正规化或转向师教师的情况下优于转向器,这与视觉领域的结果相反。其他实验表明,火炬的特定于域的数据增强功能有助于模型培训,最终使模型性能受益。最后,Torchsig在训练时支持即时的合成数据创建,从而可以通过几乎无限的数据集实现大规模训练会话。
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第五代(5G)网络和超越设想巨大的东西互联网(物联网)推出,以支持延长现实(XR),增强/虚拟现实(AR / VR),工业自动化,自主驾驶和智能所有带来的破坏性应用一起占用射频(RF)频谱的大规模和多样化的IOT设备。随着频谱嘎嘎和吞吐量挑战,这种大规模的无线设备暴露了前所未有的威胁表面。 RF指纹识别是预约的作为候选技术,可以与加密和零信任安全措施相结合,以确保无线网络中的数据隐私,机密性和完整性。在未来的通信网络中,在这项工作中,在未来的通信网络中的相关性,我们对RF指纹识别方法进行了全面的调查,从传统观点到最近的基于深度学习(DL)的算法。现有的调查大多专注于无线指纹方法的受限制呈现,然而,许多方面仍然是不可能的。然而,在这项工作中,我们通过解决信号智能(SIGINT),应用程序,相关DL算法,RF指纹技术的系统文献综述来缓解这一点,跨越过去二十年的RF指纹技术的系统文献综述,对数据集和潜在研究途径的讨论 - 必须以百科全书的方式阐明读者的必要条件。
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神经网是电磁频谱中无线电信号分类的强大方法。由于缺乏多样化和大量的实际RF数据,这些神经网通常经过合成生成的数据训练。但是,通常不清楚如何在现实世界应用中对合成数据进行训练的神经网。本文调查了不同RF信号障碍(例如相,频率和样本率偏移,接收器过滤器,噪声和频道模型)的影响,该影响与现实世界性能有关合成训练数据。为此,本文通过不同的信号障碍的各种合成训练数据集训练神经网。训练后,对神经网的实际RF数据进行了评估,该数据由软件定义的无线电接收器收集。这种方法揭示了应包括在精心设计的合成数据集中的建模信号障碍。研究的显示示例可以将RF信号分类为短波频段的20种不同无线电信号类型之一。通过仅使用精心设计的合成训练数据,它在实际操作中可实现多达95%的精度。
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鉴于无线频谱的有限性和对无线通信最近的技术突破产生的频谱使用不断增加的需求,干扰问题仍在继续持续存在。尽管最近解决干涉问题的进步,但干扰仍然呈现出有效使用频谱的挑战。这部分是由于Wi-Fi的无许可和管理共享乐队使用的升高,长期演进(LTE)未许可(LTE-U),LTE许可辅助访问(LAA),5G NR等机会主义频谱访问解决方案。因此,需要对干扰稳健的有效频谱使用方案的需求从未如此重要。在过去,通过使用避免技术以及非AI缓解方法(例如,自适应滤波器)来解决问题的大多数解决方案。非AI技术的关键缺陷是需要提取或开发信号特征的域专业知识,例如CycrationArity,带宽和干扰信号的调制。最近,研究人员已成功探索了AI / ML的物理(PHY)层技术,尤其是深度学习,可减少或补偿干扰信号,而不是简单地避免它。 ML基于ML的方法的潜在思想是学习来自数据的干扰或干扰特性,从而使需要对抑制干扰的域专业知识进行侧联。在本文中,我们审查了广泛的技术,这些技术已经深入了解抑制干扰。我们为干扰抑制中许多不同类型的深度学习技术提供比较和指导。此外,我们突出了在干扰抑制中成功采用深度学习的挑战和潜在的未来研究方向。
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雷达传感器逐渐成为道路车辆的广泛设备,在自主驾驶和道路安全中发挥着至关重要的作用。广泛采用雷达传感器增加了不同车辆的传感器之间干扰的可能性,产生损坏的范围曲线和范围 - 多普勒地图。为了从范围 - 多普勒地图中提取多个目标的距离和速度,需要减轻影响每个范围分布的干扰。本文提出了一种全卷积神经网络,用于汽车雷达干扰缓解。为了在真实的方案中培训我们的网络,我们介绍了具有多个目标和多个干扰的新数据集的现实汽车雷达信号。为了我们的知识,我们是第一个在汽车雷达领域施加体重修剪的施加量,与广泛使用的辍学相比获得了优越的结果。虽然最先前的作品成功地估计了汽车雷达信号的大小,但我们提出了一种可以准确估计相位的深度学习模型。例如,我们的新方法将相对于普通采用的归零技术的相位估计误差从12.55度到6.58度降低了一半。考虑到缺乏汽车雷达干扰缓解数据库,我们将释放开源我们的大规模数据集,密切复制了多次干扰案例的现实世界汽车场景,允许其他人客观地比较他们在该域中的未来工作。我们的数据集可用于下载:http://github.com/ristea/arim-v2。
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Training generative adversarial networks (GAN) using too little data typically leads to discriminator overfitting, causing training to diverge. We propose an adaptive discriminator augmentation mechanism that significantly stabilizes training in limited data regimes. The approach does not require changes to loss functions or network architectures, and is applicable both when training from scratch and when fine-tuning an existing GAN on another dataset. We demonstrate, on several datasets, that good results are now possible using only a few thousand training images, often matching StyleGAN2 results with an order of magnitude fewer images. We expect this to open up new application domains for GANs. We also find that the widely used CIFAR-10 is, in fact, a limited data benchmark, and improve the record FID from 5.59 to 2.42.
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射频干扰(RFI)缓解仍然是寻找无线电技术的主要挑战。典型的缓解策略包括原点方向(DOO)滤波器,如果在天空上的多个方向上检测到信号,则将信号分类为RFI。这些分类通常依赖于信号属性的估计,例如频率和频率漂移速率。卷积神经网络(CNNS)提供了对现有过滤器的有希望的补充,因为它们可以接受培训以直接分析动态光谱,而不是依赖于推断的信号属性。在这项工作中,我们编译了由标记的动态谱的图像组组成的几个数据集,并且我们设计和训练了可以确定在另一扫描中检测到的信号是否在另一扫描中检测到的CNN。基于CNN的DOO滤波器优于基线2D相关模型以及现有的DOO过滤器在一系列指标范围内,分别具有99.15%和97.81%的精度和召回值。我们发现CNN在标称情况下将传统的DOO过滤器施加6-16倍,减少了需要目视检查的信号数。
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未来的通信网络必须解决稀缺范围,以适应异质无线设备的广泛增长。无线信号识别对于频谱监视,频谱管理,安全通信等越来越重要。因此,对边缘的综合频谱意识有可能成为超越5G网络的新兴推动力。该领域的最新研究具有(i)仅关注单个任务 - 调制或信号(协议)分类 - 在许多情况下,该系统不足以对系统作用,(ii)考虑要么考虑雷达或通信波形(同质波形类别),(iii)在神经网络设计阶段没有解决边缘部署。在这项工作中,我们首次在无线通信域中,我们利用了基于深神经网络的多任务学习(MTL)框架的潜力,同时学习调制和信号分类任务,同时考虑异质无线信号,例如雷达和通信波形。在电磁频谱中。提出的MTL体系结构受益于两项任务之间的相互关系,以提高分类准确性以及使用轻型神经网络模型的学习效率。此外,我们还将对模型进行实验评估,并通过空中收集的样品进行了对模型压缩的第一手洞察力,以及在资源受限的边缘设备上部署的深度学习管道。我们在两个参考体系结构上展示了所提出的模型的显着计算,记忆和准确性提高。除了建模适用于资源约束的嵌入式无线电平台的轻型MTL模型外,我们还提供了一个全面的异质无线信号数据集,以供公众使用。
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Channel estimation is a critical task in multiple-input multiple-output (MIMO) digital communications that substantially effects end-to-end system performance. In this work, we introduce a novel approach for channel estimation using deep score-based generative models. A model is trained to estimate the gradient of the logarithm of a distribution and is used to iteratively refine estimates given measurements of a signal. We introduce a framework for training score-based generative models for wireless MIMO channels and performing channel estimation based on posterior sampling at test time. We derive theoretical robustness guarantees for channel estimation with posterior sampling in single-input single-output scenarios, and experimentally verify performance in the MIMO setting. Our results in simulated channels show competitive in-distribution performance, and robust out-of-distribution performance, with gains of up to $5$ dB in end-to-end coded communication performance compared to supervised deep learning methods. Simulations on the number of pilots show that high fidelity channel estimation with $25$% pilot density is possible for MIMO channel sizes of up to $64 \times 256$. Complexity analysis reveals that model size can efficiently trade performance for estimation latency, and that the proposed approach is competitive with compressed sensing in terms of floating-point operation (FLOP) count.
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随着数据生成越来越多地在没有连接连接的设备上进行,因此与机器学习(ML)相关的流量将在无线网络中无处不在。许多研究表明,传统的无线协议高效或不可持续以支持ML,这创造了对新的无线通信方法的需求。在这项调查中,我们对最先进的无线方法进行了详尽的审查,这些方法是专门设计用于支持分布式数据集的ML服务的。当前,文献中有两个明确的主题,模拟的无线计算和针对ML优化的数字无线电资源管理。这项调查对这些方法进行了全面的介绍,回顾了最重要的作品,突出了开放问题并讨论了应用程序方案。
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近年来,计算机视觉社区中最受欢迎的技术之一就是深度学习技术。作为一种数据驱动的技术,深层模型需要大量准确标记的培训数据,这在许多现实世界中通常是无法访问的。数据空间解决方案是数据增强(DA),可以人为地从原始样本中生成新图像。图像增强策略可能因数据集而有所不同,因为不同的数据类型可能需要不同的增强以促进模型培训。但是,DA策略的设计主要由具有领域知识的人类专家决定,这被认为是高度主观和错误的。为了减轻此类问题,一个新颖的方向是使用自动数据增强(AUTODA)技术自动从给定数据集中学习图像增强策略。 Autoda模型的目的是找到可以最大化模型性能提高的最佳DA策略。这项调查从图像分类的角度讨论了Autoda技术出现的根本原因。我们确定标准自动赛车模型的三个关键组件:搜索空间,搜索算法和评估功能。根据他们的架构,我们提供了现有图像AUTODA方法的系统分类法。本文介绍了Autoda领域的主要作品,讨论了他们的利弊,并提出了一些潜在的方向以进行未来的改进。
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The International Workshop on Reading Music Systems (WoRMS) is a workshop that tries to connect researchers who develop systems for reading music, such as in the field of Optical Music Recognition, with other researchers and practitioners that could benefit from such systems, like librarians or musicologists. The relevant topics of interest for the workshop include, but are not limited to: Music reading systems; Optical music recognition; Datasets and performance evaluation; Image processing on music scores; Writer identification; Authoring, editing, storing and presentation systems for music scores; Multi-modal systems; Novel input-methods for music to produce written music; Web-based Music Information Retrieval services; Applications and projects; Use-cases related to written music. These are the proceedings of the 3rd International Workshop on Reading Music Systems, held in Alicante on the 23rd of July 2021.
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基于RF信号的方向查找和定位系统因多径传播而受到显着影响,特别是在室内环境中。现有算法(例如音乐)在多径存在的情况下解决到达角度(AOA)或在弱信号方案中操作时表现不佳。我们注意到数字采样的RF前端允许轻松分析信号和延迟组件。低成本软件定义的无线电(SDR)模块使能跨宽频谱的通道状态信息(CSI)提取,激励增强的到达角度(AOA)解决方案的设计。我们提出了一种深入的学习方法,可以从SDR多通道数据的单一快照派生AOA。我们比较和对比基于深度学习的角度分类和回归模型,准确地估计最多两个AOA。我们已经在不同平台上实施了推理引擎,实时提取了AOA,展示了我们方法的计算途径。为了证明我们的方法的效用,我们在各种视角(LOS)和非线视线中收集了来自四元通用线性阵列(ULA)的IQ(同步和正交组件)样本( NLOS)环境,并发布了数据集。我们所提出的方法在确定撞击信号的数量并实现平均值为2 ^ {\ rIC} $ 2 ^ {\ cird} $时,我们提出的方法展示了出色的可靠性。
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最近的作品表明,现代机器学习技术可以为长期存在的联合源通道编码(JSCC)问题提供另一种方法。非常有希望的初始结果,优于使用单独的源代码和通道代码的流行数字方案,已被证明用于使用深神经网络(DNNS)的无线图像和视频传输。但是,此类方案的端到端培训需要可区分的通道输入表示。因此,先前的工作假设可以通过通道传输任何复杂值。这可以防止在硬件或协议只能接收数字星座规定的某些频道输入集的情况下应用这些代码。本文中,我们建议使用有限通道输入字母的端到端优化的JSCC解决方案DeepJSCC-Q。我们表明,DEEPJSCC-Q可以实现与允许任何复杂的有价值通道输入的先前作品相似的性能,尤其是在可用的高调制订单时,并且在调制顺序增加的情况下,性能渐近接近无约束通道输入的情况。重要的是,DEEPJSCC-Q保留了不可预测的渠道条件下图像质量的优雅降级,这是在频道迅速变化的移动系统中部署的理想属性。
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Sunquakes are seismic emissions visible on the solar surface, associated with some solar flares. Although discovered in 1998, they have only recently become a more commonly detected phenomenon. Despite the availability of several manual detection guidelines, to our knowledge, the astrophysical data produced for sunquakes is new to the field of Machine Learning. Detecting sunquakes is a daunting task for human operators and this work aims to ease and, if possible, to improve their detection. Thus, we introduce a dataset constructed from acoustic egression-power maps of solar active regions obtained for Solar Cycles 23 and 24 using the holography method. We then present a pedagogical approach to the application of machine learning representation methods for sunquake detection using AutoEncoders, Contrastive Learning, Object Detection and recurrent techniques, which we enhance by introducing several custom domain-specific data augmentation transformations. We address the main challenges of the automated sunquake detection task, namely the very high noise patterns in and outside the active region shadow and the extreme class imbalance given by the limited number of frames that present sunquake signatures. With our trained models, we find temporal and spatial locations of peculiar acoustic emission and qualitatively associate them to eruptive and high energy emission. While noting that these models are still in a prototype stage and there is much room for improvement in metrics and bias levels, we hypothesize that their agreement on example use cases has the potential to enable detection of weak solar acoustic manifestations.
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We build new test sets for the CIFAR-10 and ImageNet datasets. Both benchmarks have been the focus of intense research for almost a decade, raising the danger of overfitting to excessively re-used test sets. By closely following the original dataset creation processes, we test to what extent current classification models generalize to new data. We evaluate a broad range of models and find accuracy drops of 3% -15% on CIFAR-10 and 11% -14% on ImageNet. However, accuracy gains on the original test sets translate to larger gains on the new test sets. Our results suggest that the accuracy drops are not caused by adaptivity, but by the models' inability to generalize to slightly "harder" images than those found in the original test sets.
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Machine Learning for Source Code (ML4Code) is an active research field in which extensive experimentation is needed to discover how to best use source code's richly structured information. With this in mind, we introduce JEMMA, an Extensible Java Dataset for ML4Code Applications, which is a large-scale, diverse, and high-quality dataset targeted at ML4Code. Our goal with JEMMA is to lower the barrier to entry in ML4Code by providing the building blocks to experiment with source code models and tasks. JEMMA comes with a considerable amount of pre-processed information such as metadata, representations (e.g., code tokens, ASTs, graphs), and several properties (e.g., metrics, static analysis results) for 50,000 Java projects from the 50KC dataset, with over 1.2 million classes and over 8 million methods. JEMMA is also extensible allowing users to add new properties and representations to the dataset, and evaluate tasks on them. Thus, JEMMA becomes a workbench that researchers can use to experiment with novel representations and tasks operating on source code. To demonstrate the utility of the dataset, we also report results from two empirical studies on our data, ultimately showing that significant work lies ahead in the design of context-aware source code models that can reason over a broader network of source code entities in a software project, the very task that JEMMA is designed to help with.
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在IEEE 802.11基于WiFi的波形中,接收器使用称为传统短训练场(L-STF)的前导码的第一字段执行粗略的时间和频率同步。 L-STF占据前导码长的40%,占用的通话时间为32美元。通过降低通信开销的目标,我们提出了一种修改的波形,通过消除L-STF来降低前导码长度。为了解码这种修改的波形,我们提出了一种被称为PRONTO的机器学习(ML)方案,其使用其他前导字段执行粗略时间和频率估计,特别是传统的长训练字段(L-LTF)。我们的贡献是三倍:(i)我们展示了Pronto,用于数据包检测和粗CFO估计的定制卷积神经网络(CNN),以及用于稳健训练的数据增强步骤。 (ii)我们提出了一种广义决策流程,使PRONTO与包括标准L-STF的传统波形兼容。 (iii)我们从软件定义的无线电(SDR)的测试平面上验证了空中WiFi数据集的结果。我们的评估表明,PRONTO可以以100%的精度执行数据包检测,并且粗略CFO估计,误差小于3%。我们证明Pronto提供高达40%的前导码减少,没有误码率(BER)劣化。最后,我们通过通过相应的CPU实现,通过GPU并行化进行实验地显示通过GPU并行化实现的加速。
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最近,使用自动编码器(由使用神经网络建模的编码器,渠道和解码器组成)的通信系统的端到端学习问题最近被证明是一种有希望的方法。实际采用这种学习方法面临的挑战是,在变化的渠道条件(例如无线链接)下,它需要经常对自动编码器进行重新训练,以保持低解码错误率。由于重新培训既耗时又需要大量样本,因此当通道分布迅速变化时,它变得不切实际。我们建议使用不更改编码器和解码器网络的快速和样本(几射击)域的适应方法来解决此问题。不同于常规的训练时间无监督或半监督域的适应性,在这里,我们有一个训练有素的自动编码器,来自源分布,我们希望(在测试时间)使用仅使用一个小标记的数据集和无标记的数据来适应(测试时间)到目标分布。我们的方法着重于基于高斯混合物网络的通道模型,并根据类和组件条件仿射变换制定其适应性。学习的仿射转换用于设计解码器的最佳输入转换以补偿分布变化,并有效地呈现在接近源分布的解码器输入中。在实际MMWAVE FPGA设置以及无线设置共有的许多模拟分布变化上,使用非常少量的目标域样本来证明我们方法在适应时的有效性。
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在过去的几年中,深度学习用于脑电图(EEG)分类任务一直在迅速增长,但其应用程序受到EEG数据集相对较小的限制。数据扩展包括在培训过程中人为地增加数据集的大小,它一直是在计算机视觉或语音等应用程序中获得最新性能的关键要素。尽管文献中已经提出了一些脑电图数据的增强转换,但它们对跨任务的绩效的积极影响仍然难以捉摸。在这项工作中,我们提出了对主要现有脑电图增强的统一和详尽的分析,该分析在常见的实验环境中进行了比较。我们的结果强调了为睡眠阶段分类和大脑计算机界面界面的最佳数据增强,在某些情况下显示预测功率改善大于10%。
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