在本文中,我们介绍了一种生成的对抗性网络(GaN)机器学习模型,用于在空间域中插入不规则分布的测量,以构造平滑的射频图(RFMAP),然后使用深神经网络进行定位。在空间,时间和频域中监控无线频谱将成为促进超出-5G和6G通信技术的动态频谱访问(DSA)的关键特性。本地化,无线信号检测和频谱策略制作是分布式频谱感测的几个应用程序将发挥重要作用。无线发射器的检测和定位是在大谱和空间区域中非常具有挑战性的任务。为了构建平滑的RFMAP数据库,需要大量测量,这可能非常昂贵且耗时。一种帮助实现这些系统的一种方法是在给定区域中收集有限的局部测量,然后将测量值插入以构造数据库。文献中的当前方法采用信道建模来构建射频图,其缺乏用于精确定位的粒度,而我们所提出的方法重建了新的广义RFMAP。将本地化结果与传统信道模型进行了呈现和比较。
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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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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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In data-driven systems, data exploration is imperative for making real-time decisions. However, big data is stored in massive databases that are difficult to retrieve. Approximate Query Processing (AQP) is a technique for providing approximate answers to aggregate queries based on a summary of the data (synopsis) that closely replicates the behavior of the actual data, which can be useful where an approximate answer to the queries would be acceptable in a fraction of the real execution time. In this paper, we discuss the use of Generative Adversarial Networks (GANs) for generating tabular data that can be employed in AQP for synopsis construction. We first discuss the challenges associated with constructing synopses in relational databases and then introduce solutions to those challenges. Following that, we organized statistical metrics to evaluate the quality of the generated synopses. We conclude that tabular data complexity makes it difficult for algorithms to understand relational database semantics during training, and improved versions of tabular GANs are capable of constructing synopses to revolutionize data-driven decision-making systems.
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低成本毫米波(MMWAVE)通信和雷达设备的商业可用性开始提高消费市场中这种技术的渗透,为第五代(5G)的大规模和致密的部署铺平了道路(5G) - 而且以及6G网络。同时,普遍存在MMWAVE访问将使设备定位和无设备的感测,以前所未有的精度,特别是对于Sub-6 GHz商业级设备。本文使用MMWAVE通信和雷达设备在基于设备的定位和无设备感应中进行了现有技术的调查,重点是室内部署。我们首先概述关于MMWAVE信号传播和系统设计的关键概念。然后,我们提供了MMWaves启用的本地化和感应方法和算法的详细说明。我们考虑了在我们的分析中的几个方面,包括每个工作的主要目标,技术和性能,每个研究是否达到了一定程度的实现,并且该硬件平台用于此目的。我们通过讨论消费者级设备的更好算法,密集部署的数据融合方法以及机器学习方法的受过教育应用是有前途,相关和及时的研究方向的结论。
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基于机器学习的室内定位引起了学院和行业的越来越多的关注,因为可以从参考数据中提取有意义的信息。许多研究人员正在使用受监督,半监督和无监督的机器学习模型来减少定位错误并为最终用户提供可靠的解决方案。在本文中,我们通过结合卷积神经网络(CNN),长期记忆(LSTM)和生成对抗网络(GAN)来提出一种新的体系结构,以增加训练数据并提高位置准确性。在17个公共数据集中对受监督和无监督模型的建议组合进行了测试,从而对其性能进行了广泛的分析。结果,超过70%的定位误差已减少。
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“轨迹”是指由地理空间中的移动物体产生的迹线,通常由一系列按时间顺序排列的点表示,其中每个点由地理空间坐标集和时间戳组成。位置感应和无线通信技术的快速进步使我们能够收集和存储大量的轨迹数据。因此,许多研究人员使用轨迹数据来分析各种移动物体的移动性。在本文中,我们专注于“城市车辆轨迹”,这是指城市交通网络中车辆的轨迹,我们专注于“城市车辆轨迹分析”。城市车辆轨迹分析提供了前所未有的机会,可以了解城市交通网络中的车辆运动模式,包括以用户为中心的旅行经验和系统范围的时空模式。城市车辆轨迹数据的时空特征在结构上相互关联,因此,许多先前的研究人员使用了各种方法来理解这种结构。特别是,由于其强大的函数近似和特征表示能力,深度学习模型是由于许多研究人员的注意。因此,本文的目的是开发基于深度学习的城市车辆轨迹分析模型,以更好地了解城市交通网络的移动模式。特别是,本文重点介绍了两项研究主题,具有很高的必要性,重要性和适用性:下一个位置预测,以及合成轨迹生成。在这项研究中,我们向城市车辆轨迹分析提供了各种新型模型,使用深度学习。
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本文介绍了一种基于条件生成的对抗网络的碰撞频率数据增强方法,以改善碰撞频率模型。通过比较基本SPF(使用原始数据开发)和增强SPF(使用原始数据加合成数据开发)的性能来评估所提出的方法,以便在热点识别性能,模型预测精度和色散参数估计精度方面。使用模拟和现实世界崩溃数据集进行实验。结果表明,通过CGAN的合成崩溃数据具有与原始数据相同的分布,并且在分散参数低时,在几乎所有方面都占据了基础SPF的增强SPF。
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Efficient localization plays a vital role in many modern applications of Unmanned Ground Vehicles (UGV) and Unmanned aerial vehicles (UAVs), which would contribute to improved control, safety, power economy, etc. The ubiquitous 5G NR (New Radio) cellular network will provide new opportunities for enhancing localization of UAVs and UGVs. In this paper, we review the radio frequency (RF) based approaches for localization. We review the RF features that can be utilized for localization and investigate the current methods suitable for Unmanned vehicles under two general categories: range-based and fingerprinting. The existing state-of-the-art literature on RF-based localization for both UAVs and UGVs is examined, and the envisioned 5G NR for localization enhancement, and the future research direction are explored.
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缺失数据的归责是在许多工程和科学应用中发挥着重要作用的任务。通常,这种缺失的数据来自传感器的限制或后处理转换误差的实验观察中。其他时间从计算机模拟中的数值和算法约束产生。本文的一个这样的实例和应用重点是风暴浪涌的数值模拟。模拟数据对应于感兴趣的地理领域内的多个保存点的时间序列浪涌预测,创建了浪涌点在空间且时间上大量相关的时空呈现问题,并且缺失的值区域在结构上分布随机的。最近,已经开发了机器学习技术,例如神经网络方法,并用于缺少数据归档任务。生成的对抗网(GAN)和基于GAN的技术是特别引起了无监督机器学习方法的关注。在这项研究中,通过应用卷积神经网络而不是完全连接的层来改善生成的对抗性归纳网(增益)性能,以更好地捕获数据的相关性并从相邻的浪涌点促进学习。对所研究的数据所需的方法的另一调整是考虑点作为附加特征的点的坐标,以通过卷积层提供更多信息。我们将所提出的方法称为卷积生成的对抗性普通网(CONV-GAIL)。通过考虑风暴浪涌数据所需的改进和适应来评估和与原始增益和其他一些技术进行评估,提出的方法的表现。结果表明,CONV增益比研究数据上的替代方法具有更好的性能。
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随着深度学习生成模型的最新进展,它在时间序列领域的出色表现并没有花费很长时间。用于与时间序列合作的深度神经网络在很大程度上取决于培训中使用的数据集的广度和一致性。这些类型的特征通常在现实世界中不丰富,在现实世界中,它们通常受到限制,并且通常具有必须保证的隐私限制。因此,一种有效的方法是通过添加噪声或排列并生成新的合成数据来使用\ gls {da}技术增加数据数。它正在系统地审查该领域的当前最新技术,以概述所有可用的算法,并提出对最相关研究的分类法。将评估不同变体的效率;作为过程的重要组成部分,将分析评估性能的不同指标以及有关每个模型的主要问题。这项研究的最终目的是摘要摘要,这些领域的进化和性能会产生更好的结果,以指导该领域的未来研究人员。
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毫米波(MMWAVE)定位算法利用MMWAVE信号的准光传播,从而在接收器处产生稀疏角谱。基于角度的定位的几何方法通常需要了解环境的地图和接入点的位置。因此,若干作品求助于自动学习,以便从接收的MMWAVE信号的特性推断设备的位置。但是,为这些模型收集培训数据是一个重大负担。在这项工作中,我们提出了一个浅色神经网络模型,以便在室内本地化MMWAVE设备。该模型需要比文献中提出的更少的重量。因此,可以在资源受限的硬件中实现,并且需要更少的培训样本来汇聚。我们还建议通过从基于几何形状的MMWAVE定位算法检索(固有的不完美)位置估计来缓解培训数据收集工作。即使在这种情况下,我们的结果表明,所提出的神经网络也表现出与最先进的算法一样好或更好。
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数据通常以表格格式存储。几个研究领域(例如,生物医学,断层/欺诈检测),容易出现不平衡的表格数据。由于阶级失衡,对此类数据的监督机器学习通常很困难,从而进一步增加了挑战。合成数据生成,即过采样是一种用于提高分类器性能的常见补救措施。最先进的线性插值方法,例如洛拉斯和普罗拉斯,可用于从少数族裔类的凸空间中生成合成样本,以在这种情况下提高分类器的性能。生成的对抗网络(GAN)是合成样本生成的常见深度学习方法。尽管GAN被广泛用于合成图像生成,但在不平衡分类的情况下,它们在表格数据上的范围没有充分探索。在本文中,我们表明,与线性插值方法相比,现有的深层生成模型的性能较差,该方法从少数族裔类的凸空间中生成合成样本,对于小规模的表格数据集中的分类问题不平衡。我们提出了一个深厚的生成模型,将凸出空间学习和深层生成模型的思想结合在一起。 Convgen了解了少数族类样品的凸组合的系数,因此合成数据与多数类的不同。我们证明,与现有的深层生成模型相比,我们提出的模型Convgen在与现有的线性插值方法相当的同时,改善了此类小数据集的不平衡分类。此外,我们讨论了如何将模型用于一般的综合表格数据生成,甚至超出了数据不平衡的范围,从而提高了凸空间学习的整体适用性。
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尽管在文本,图像和视频上生成的对抗网络(GAN)取得了显着的成功,但由于一些独特的挑战,例如捕获不平衡数据中的依赖性,因此仍在开发中,生成高质量的表格数据仍在开发中,从而优化了合成患者数据的质量。保留隐私。在本文中,我们提出了DP-CGAN,这是一个由数据转换,采样,条件和网络培训组成的差异私有条件GAN框架,以生成现实且具有隐私性的表格数据。 DP-Cgans区分分类和连续变量,并将它们分别转换为潜在空间。然后,我们将条件矢量构建为附加输入,不仅在不平衡数据中介绍少数族裔类,还可以捕获变量之间的依赖性。我们将统计噪声注入DP-CGAN的网络训练过程中的梯度,以提供差异隐私保证。我们通过统计相似性,机器学习绩效和隐私测量值在三个公共数据集和两个现实世界中的个人健康数据集上使用最先进的生成模型广泛评估了我们的模型。我们证明,我们的模型优于其他可比模型,尤其是在捕获变量之间的依赖性时。最后,我们在合成数据生成中介绍了数据实用性与隐私之间的平衡,考虑到现实世界数据集的不同数据结构和特征,例如不平衡变量,异常分布和数据的稀疏性。
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由于能够产生与实际数据的显着统计相似性的高质量数据,生成的对抗性网络(GANS)最近在AI社区中引起了相当大的关注。从根本上,GaN是在训练中以越野方式训练的两个神经网络之间的游戏,以达到零和纳什均衡轮廓。尽管在过去几年中在GAN完成了改进,但仍有几个问题仍有待解决。本文评论了GANS游戏理论方面的文献,并解决了游戏理论模型如何应对生成模型的特殊挑战,提高GAN的表现。我们首先提出一些预备,包括基本GaN模型和一些博弈论背景。然后,我们将分类系统将最先进的解决方案分为三个主要类别:修改的游戏模型,修改的架构和修改的学习方法。分类基于通过文献中提出的游戏理论方法对基本GaN模型进行的修改。然后,我们探讨每个类别的目标,并讨论每个类别的最新作品。最后,我们讨论了这一领域的剩余挑战,并提出了未来的研究方向。
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Generative adversarial networks (GANs) provide a way to learn deep representations without extensively annotated training data. They achieve this through deriving backpropagation signals through a competitive process involving a pair of networks. The representations that can be learned by GANs may be used in a variety of applications, including image synthesis, semantic image editing, style transfer, image super-resolution and classification. The aim of this review paper is to provide an overview of GANs for the signal processing community, drawing on familiar analogies and concepts where possible. In addition to identifying different methods for training and constructing GANs, we also point to remaining challenges in their theory and application.
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在室内和GPS拒绝环境中的无线移动设备或机器人的本地化是一个难题,特别是在传统摄像机和基于LIDAR的替代感测和本地化模式可能失败的动态场景中。我们提出了一种用于估计移动机器人的位置与在环境中部署的静态无线传感器节点(WSN)相关的方法。该方法采用新的粒子滤波器,其使用在到达方向(DOA)估计的高斯概率与移动机器人的移动模型结合使用的高斯概率来更新其权重。通过广泛的模拟和公共现实世界测量数据集,在准确性和计算效率方面评估和验证所提出的方法,与标准的最先进的本地化方法相比。结果显示了通过高计算效率平衡的高仪表级定位精度,使其能够在线使用,而无需为基于典型指纹的定位算法中的专用离线阶段使用。
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在本文中,提出了一种称为Cgan-EB的新非参数型经验贝叶斯方法,用于近似经验贝叶斯(EB)估计,这些经验贝叶斯(例如,道路段)中的估计是深度神经网络的建模优势,其性能基于负二项式模型(NB-EB)的传统方法模拟研究比较。 NB-EB使用负二项式模型来模拟崩溃数据,并且是实践中最常见的方法。为了在所提出的Cgan-EB中模拟崩溃数据,使用条件生成的对抗网络,这是一种强大的深度神经网络的方法,可以模拟任何类型的分布。设计并进行了许多仿真实验,以评估不同条件下的Cgan-EB性能,并将其与NB-EB进行比较。结果表明,当条件有利于NB-EB模型时,Cgan-EB执行以及NB-EB的表现(即数据符合NB模型的假设),并且在实验中的实验中占NB-EB的胜度,特别是低于实际遇到的条件样本方式,当碰撞频率不遵循与协变量的对数线性关系。
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基于参数统计模型的经验贝叶斯(EB)方法如负二项式(NB)已广泛用于道路网络安全筛选过程中的排名位点。本文是提出基于条件生成对冲网络(CGAN)的新型非参数EB方法的新型研究,其中提出了一种基于条件生成的对冲网络(CGAN)的模拟频率数据数据。与参数方法不同,在提议的CGAN-EB中,无所决的和独立变量之间不需要预先指定的底层关系,他们能够建模任何类型的分布。该拟议的方法现在应用于从2012年至2017年在华盛顿州的道路段收集的真实数据集。与模型拟合,预测性能和网络筛查结果的Cgan-EB的性能与作为基准的传统方法(NB-EB)进行比较。结果表明,在预测权力和热点识别测试方面,所提出的Cgan-EB方法优于NB-EB。
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无线环境地图(REM)后可用于增强各种通信和网络代理的性能的有力工具。然而,生成的REM是费力的任务,尤其是在复杂的3维(3D)环境,如在室内。为了解决这个问题,我们提出了自主发电室内的三维空间的细粒度的REM的系统。在该系统中,多个小室内无人飞行器(UAV)依次用于信号质量指示符的3D采样。所收集的读数是流线型为其训练机器学习(ML)系统,经过训练之后,该系统能够预测在未知的3D位置信号的质量。该系统能够自动和自主REM生成,并可以被直接部署在新的环境。此外,系统支持REM采样而不自干扰和是与技术无关,只要REM采样接收机设有合适的尺寸和重量要由无人机携带。在演示中,我们实例使用两种无人机系统设计和显示其来访72点的航点和收集数以千计的Wi-Fi数据样本的能力。我们的研究结果还包括ML系统的一个实例用于预测在不被无人机访问位置上的已知的Wi-Fi接入点(AP)的接收信号强度(RSS)。
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