CIF: Small: Machine Learning for Wireless Propagation Channels

CIF:小型:无线传播通道的机器学习

基本信息

  • 批准号:
    2008443
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-10-01 至 2024-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Wireless communications is an essential part of modern society, and with the introduction of 5G, will become even more important. One of the key challenges of wireless communications is that the signals are distorted on their way from the transmitter to the receiver, i.e., by the propagation channel. In order to make communications efficient, the system needs to know and correct these distortions at the receiver. The current way of getting this information is through sending special, known signals, from which the distortion information can be extracted. However this is highly inefficient as useful (payload) data cannot be sent during this time. These challenges are further exacerbated if the distortion information needs to be known at the transmitter, or when prediction of what the distortions will be in the future is needed, or in a different frequency band, or at different locations. This project explores the use of powerful identification and prediction techniques in Machine Learning (ML) to make such predictions. The project team will combine knowledge about the physics of propagation channels and extensive measurement data to train the ML algorithms together with novel ML training approaches to tackle this problem.Importantly, the structure of wireless channels is very different from structures of other types of data (images, documents, etc.) to which ML has been applied. Thus application of ML to wireless channels cannot simply apply modern training algorithms (e.g. deep learning) known from image classification and other well-known ML applications, but rather requires incorporation of the special properties of wireless propagation and suitable rethinking of the ML approaches. The project will thus develop new methodologies, and provide new insights, both from the perspective of ML and that of propagation channels and their impact on system design. The project will also establish an extensive database of channel measurement and ray tracing data that will be used to train and evaluate the proposed algorithms which will be made available to other US researchers.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
无线通信是现代社会的重要组成部分,随着5G的引入,无线通信将变得更加重要。无线通信的主要挑战之一是信号在从发射器到接收器的途中(即传播信道)发生失真。为了提高通信效率,系统需要了解并纠正接收器处的这些失真。当前获取此信息的方法是通过发送特殊的已知信号,从中可以提取失真信息。然而,这是非常低效的,因为在此期间无法发送有用的(有效负载)数据。如果需要在发射机处了解失真信息,或者需要预测未来的失真情况,或者在不同的频段,或者在不同的位置,这些挑战会进一步加剧。该项目探索使用机器学习 (ML) 中强大的识别和预测技术来做出此类预测。项目团队将结合传播信道的物理知识和广泛的测量数据来训练机器学习算法以及新颖的机器学习训练方法来解决这个问题。重要的是,无线信道的结构与其他类型数据的结构非常不同(应用了 ML 的图像、文档等)。因此,将机器学习应用于无线信道不能简单地应用图像分类和其他众所周知的机器学习应用中已知的现代训练算法(例如深度学习),而是需要结合无线传播的特殊属性并对机器学习方法进行适当的重新思考。因此,该项目将从机器学习和传播渠道及其对系统设计的影响的角度开发新的方法,并提供新的见解。该项目还将建立一个广泛的通道测量和射线追踪数据数据库,用于训练和评估所提出的算法,这些算法将提供给其他美国研究人员。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并被认为值得通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Toward Moderate Overparameterization: Global Convergence Guarantees for Training Shallow Neural Networks
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Data augmentation for deep learning based accelerated MRI reconstruction with limited data
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Zalan Fabian;Reinhard Heckel;M. Soltanolkotabi
  • 通讯作者:
    Zalan Fabian;Reinhard Heckel;M. Soltanolkotabi
Outlier-Robust Sparse Estimation via Non-Convex Optimization
通过非凸优化的异常值稳健稀疏估计
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    $ 50万
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    2019
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    $ 50万
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    1816699
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    2018
  • 资助金额:
    $ 50万
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    Standard Grant
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    $ 50万
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    2016
  • 资助金额:
    $ 50万
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知道了