In IEEE 802.11 WiFi-based waveforms, the receiver performs coarse time and frequency synchronization using the first field of the preamble known as the legacy short training field (L-STF). The L-STF occupies upto 40% of the preamble length and takes upto 32 us of airtime. With the goal of reducing communication overhead, we propose a modified waveform, where the preamble length is reduced by eliminating the L-STF. To decode this modified waveform, we propose a neural network (NN)-based scheme called PRONTO that performs coarse time and frequency estimations using other preamble fields, specifically the legacy long training field (L-LTF). Our contributions are threefold: (i) We present PRONTO featuring customized convolutional neural networks (CNNs) for packet detection and coarse carrier frequency offset (CFO) estimation, along with data augmentation steps for robust training. (ii) We propose a generalized decision flow that makes PRONTO compatible with legacy waveforms that include the standard L-STF. (iii) We validate the outcomes on an over-the-air WiFi dataset from a testbed of software defined radios (SDRs). Our evaluations show that PRONTO can perform packet detection with 100% accuracy, and coarse CFO estimation with errors as small as 3%. We demonstrate that PRONTO provides upto 40% preamble length reduction with no bit error rate (BER) degradation. We further show that PRONTO is able to achieve the same performance in new environments without the need to re-train the CNNs. Finally, we experimentally show the speedup achieved by PRONTO through GPU parallelization over the corresponding CPU-only implementations.


翻译:在基于IEEE 802.11 WiFi的波形中,接收端利用前导码的第一个字段——传统短训练字段(L-STF)进行粗时间和频率同步。该字段占据前导码长度高达40%,占用长达32微秒的传输时间。为降低通信开销,我们提出了一种改进波形,通过移除L-STF来缩短前导码长度。针对该改进波形的解码问题,我们提出了一种基于神经网络(NN)的方案PRONTO,利用其他前导码字段(特别是传统长训练字段L-LTF)实现粗时间和频率估计。本文贡献包含三部分:(i)提出PRONTO方案,采用定制化卷积神经网络(CNN)进行数据包检测和粗载波频率偏移(CFO)估计,并设计数据增强步骤以实现稳健训练;(ii)提出通用决策流程,使PRONTO兼容包含标准L-STF的传统波形;(iii)基于软件无线电(SDR)测试平台的空中WiFi数据集验证效果。评估结果表明:PRONTO可实现100%准确率的包检测,粗CFO估计误差低至3%。该方案可缩减高达40%的前导码长度且不造成误码率(BER)退化,同时在新环境中无需重新训练CNN即可保持同等性能。最后,实验证明通过GPU并行化,PRONTO相比纯CPU实现取得了显著的加速效果。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
Artificial Intelligence: Ready to Ride the Wave? BCG 28页PPT
专知会员服务
28+阅读 · 2022年2月20日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【跟踪Tracking】15篇论文+代码 | 中秋快乐~
专知
18+阅读 · 2018年9月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2022年9月1日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【跟踪Tracking】15篇论文+代码 | 中秋快乐~
专知
18+阅读 · 2018年9月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员