【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展和通信服務(wù)需求的日益增長,新型無線通信設(shè)備和服務(wù)層出不窮,為人們的日常生活帶來了極大的便利,同時也使得無線電磁環(huán)境愈加復(fù)雜。這直接導(dǎo)致簡單的信號檢測技術(shù)或者傳統(tǒng)的信號識別方法無法為無線電監(jiān)測系統(tǒng)提供高精度、高魯棒性的頻譜感知和分析能力。為了解決這一問題,本文旨在采用機器學(xué)習方法,解決復(fù)雜電磁環(huán)境下的高階調(diào)制信號識別問題,以提高調(diào)制方式識別的準確性和魯棒性。本文主要內(nèi)容如下:1.基于多基因遺傳編程與結(jié)構(gòu)風險最小化原則的信號調(diào)制方式識別方法本文提出了一種基于多基因遺傳編程(Multi-gene genetic programming,MGP)與結(jié)構(gòu)風險最小化原則(Structrual risk minimization principle,SRMP)的信號調(diào)制方式識別方法(GPMC)。該方法使用累積量作為原始判別特征,并可分為訓(xùn)練和識別兩個階段。訓(xùn)練階段中,在基于結(jié)構(gòu)風險最小化原則的目標函數(shù)的指導(dǎo)下,基于多基因遺傳編程的特征工程將高階累積量特征轉(zhuǎn)化為MGP特征并迭代優(yōu)化,直到獲得判別能力更強的最優(yōu)MGP特征。通過上述訓(xùn)練過程,可以獲得將原始累積量特征轉(zhuǎn)化為最優(yōu)MGP特征的特征優(yōu)化函數(shù),以及基于最優(yōu)MGP特征的SRMP分類模型。此外,我們設(shè)計了自適應(yīng)遺傳運算,用于優(yōu)化所提出的方法的訓(xùn)練效率與收斂性。在識別階段,首先使用特征優(yōu)化函數(shù)獲取目標信號的最優(yōu)MGP特征,然后輸入到SRMP分類模型中,由其輸出判別結(jié)果。仿真結(jié)果表明,在加性高斯白噪聲信道和衰落信道下,提出的GPMC方法在識別正確率和魯棒性等方面均明顯優(yōu)于其他現(xiàn)有基于累積量的調(diào)制方式識別方法。2.基于網(wǎng)格星座矩陣與全卷積對比網(wǎng)絡(luò)的信號調(diào)制方式識別方法鑒于人工設(shè)計的統(tǒng)計特征對調(diào)制信號表征不完備和表征缺少差異化的缺點,本文將深度學(xué)習方法應(yīng)用于調(diào)制識別領(lǐng)域,提出了一種基于網(wǎng)格星座矩陣與全卷積對比網(wǎng)絡(luò)的信號調(diào)制方式識別方法(CFCN),以進一步提升調(diào)制識別性能。該方法首先通過計算復(fù)雜度極低的預(yù)處理方法,將接收到的信號采樣轉(zhuǎn)化為網(wǎng)格星座矩陣;然后,使用全卷積網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從維度各異的網(wǎng)格星座矩陣中提取多種常用高階調(diào)制信號的高維表征,并構(gòu)造分類模型。此外,為了擴大不同調(diào)制信號在特征空間中的表征差異,我們設(shè)計了對比損失函數(shù)訓(xùn)練該網(wǎng)絡(luò),以增強高維表征的判別能力。大量仿真實驗證明,相比于基于統(tǒng)計特征和其他基于深度學(xué)習的調(diào)制方式識別方法,所提出的CFCN方法具有更顯著的性能增益和更低的計算復(fù)雜度。最后對本文的主要工作進行了總結(jié),并且對未來相關(guān)研究進行了展望。
【圖文】：

ａｒｇｆ｝表示求解相位。逡逑作為頻譜效率較高的調(diào)制方式，Ｍ－ＰＳＫ和Ｍ－ＱＡＭ被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)有通信標逡逑準和通信系統(tǒng)中。為了更加直觀的呈現(xiàn)高階調(diào)制信號的特點，在圖２－１中展示了逡逑幾種常用的高階ＰＳＫ和ＱＡＭ的信號星座圖。逡逑８逡逑

差在信號處理周期內(nèi)保持恒定。表示頻率偏移，，由接收機的移動性產(chǎn)生，通逡逑常假定為常數(shù)。相比于ＡＷＧＮ信道，衰落信道為接收信號引入了更多的不確定逡逑性，對信號調(diào)制方式識別的準確性和魯棒性帶來了更大的挑戰(zhàn)。圖２－３展示了逡逑ＱＰＳＫ和１６ＱＡＭ信號經(jīng)過衰落信道后接收信號的星座圖。為了更加清晰的表現(xiàn)逡逑衰落信道對信號的影響，圖２－３（ａ）、圖２－３（ｂ）和圖２－３（ｃ）、圖２－３（ｄ）分別考慮了相逡逑位偏移和頻率偏移，其中，相位偏移設(shè)為１５°，頻偏偏移經(jīng)過米樣頻率歸一化，逡逑旋轉(zhuǎn)角度約２３°邋．此外，為了貼合實際的信道條件，在后續(xù)的衰落信道仿真中，逡逑我們依舊會考慮ＡＷＧＮ的影響。逡逑２ｒ邐２逡逑０邋１邐＾邐①邋１邐－邐？邐？逡逑Ｂ邐＃邐Ｂ邐？邋？邐？邋＊逡逑１邐0ｉ邐��？逡逑（０邐０３逡逑１３邐？邐＝３邐？邋？逡逑0邋－１邋ｒ邐0－１邐？逡逑＿２邋＾＂邋＿２邋邐＾邐■邐邐邐！逡逑－２－１０１２邋－２－１０１邋２逡逑Ｉｎ－ｐｈａｓｅ邐Ｉｎ－ｐｈａｓｅ逡逑（ａ）邋ＱＰＳＫ，邋６？0＝１５°邐（ｂ）邋１６ＱＡＭ，邋６？0＝１５°逡逑２邐２－逡逑２邐、邐２邋１逡逑５邋0－邐Ｅ邋0．邋１邋＊邋＾邋＼逡逑］邐Ｖ邐＝５逡逑ａ邋－１邐ｏ邋－１邐、逡逑＿２邐邐＾邐邐邐邋＿２邐＇邐．邐邐邐．逡逑－２－１０邋１邋２邋－２－１０１２逡逑Ｉｎ－ｐｈａｓｅ邐Ｉｎ－ｐｈａｓｅ逡逑（ｃ）ＱＰＳＫ，邋ｆ0＝０．５ｘ１0－４邐（
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN911.3;TP181

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本文編號：2699837