The advancement of Virtual Reality (VR) technology is focused on improving its immersiveness, supporting multiuser Virtual Experiences (VEs), and enabling the users to move freely within their VEs while still being confined within specialized VR setups through Redirected Walking (RDW). To meet their extreme data-rate and latency requirements, future VR systems will require supporting wireless networking infrastructures operating in millimeter Wave (mmWave) frequencies that leverage highly directional communication in both transmission and reception through beamforming and beamsteering. We propose the use of predictive context-awareness to optimize transmitter and receiver-side beamforming and beamsteering. By predicting users' short-term lateral movements in multiuser VR setups with Redirected Walking (RDW), transmitter-side beamforming and beamsteering can be optimized through Line-of-Sight (LoS) "tracking" in the users' directions. At the same time, predictions of short-term orientational movements can be utilized for receiver-side beamforming for coverage flexibility enhancements. We target two open problems in predicting these two context information instances: i) predicting lateral movements in multiuser VR settings with RDW, and ii) generating synthetic head rotation datasets for training orientational movements predictors. Our experimental results demonstrate that Long Short-Term Memory (LSTM) networks feature promising accuracy in predicting lateral movements, and context-awareness stemming from VEs further enhances this accuracy. Additionally, we show that a TimeGAN-based approach for orientational data generation can create synthetic samples that closely match experimentally obtained ones.


翻译:虚拟现实(VR)技术的发展趋势着眼于提高其沉浸感、支持多用户虚拟体验,并使用户在自己的虚拟环境中自由移动,同时仍然受限于专门的 VR 设置下的重定向行走(RDW)。为了满足未来 VR 系统的极高数据速率和延迟要求,需要支持无线网络基础设施在毫米波频率下运行,并通过波束赋形和波束指向在发射和接收方向上利用高度定向的通信。我们提出使用预测性上下文感知技术来优化发射端和接收端的波束赋形和波束指向。通过预测用户在带重定向行走的多用户 VR 环境中的短期横向移动,可以通过在用户方向上进行直线视距(LoS)跟踪来优化发射端的波束赋形和波束指向。同时,可以利用短期定向运动的预测来进行接收端的波束赋形以增强覆盖范围的灵活性。我们解决了两个问题:i)在带有重定向行走的多用户 VR 环境中预测横向移动,ii)生成用于训练定向运动预测器的合成头部旋转数据集。我们的实验结果表明,长短期记忆(LSTM)网络在预测横向移动方面具有良好的准确性,并且虚拟环境带来的上下文感知进一步增强了准确性。此外,我们展示了 TimeGAN-based 方法可用于生成接近实验结果的合成样本。

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