基于联合特征参数的数字调制识别优化算法

针对数字调制识别在低信噪比下的应用,提出了一种基于联合特征参数的数字调制识别优化算法。该算法利用调制信号的高阶累积量和时域瞬时信息,并结合星座图特征进行特征提取,采用弹性反向传播（resilient back-propagation, RPROP）算法训练的反向传播（back propagation, BP）神经网络对多进制数字幅度调制（M-ary amplitude shift keying, MASK）、多进制数字频率调制（M-ary frequency shift keying, MFSK）、多进制数字相位调制（M-ary phase shift keying, MPSK）、多进制正交幅度调制（M-ary quadrature amplitude modulation, MQAM）共4类12种信号进行分类识别。仿真结果表明,当信噪比低至-2 dB时,提出的调制识别优化算法可使12种数字调制信号的正确识别率均达97%以上,极大地改善了低信噪比下的识别性能。     

基于奇异值熵和分形维数的雷达信号识别

针对低信噪比条件下雷达信号脉内调制方式识别算法识别率低的问题,提出了基于奇异值熵和分形维数的雷达信号识别算法。该方法首先通过Choi Williams分布得到信号的时频图像,提取时频图像的奇异值熵;然后再提取信号频谱的盒维数与信息维数,组成三维特征向量;最后使用基于支持向量机的分类器实现雷达信号的分类识别。对8种典型雷达信号的仿真试验结果表明该方法抗噪性强、识别率高,在信噪比大于1 dB时,平均识别率能达到95%以上。     

基于熵特征和支持向量机的调制识别方法

通信信号调制识别在非合作通信领域是一项重要的研究课题。针对当前算法计算量大,能识别的调制类型少的特点,提出了一种基于熵特征和支持向量机（support vector machine, SVM）的调制识别新方法。该算法通过提取接收信号的多维熵特征,作为调制识别的特征参数,并利用基于二叉树的SVM作为分类器,对接收信号进行调制识别。除了信号的信噪比,该算法不需要信号带宽和载频等其他先验知识。理论分析与计算机仿真结果表明,该方法具有很高的识别率,计算量小,具有很好的应用价值。     

基于近似熵的Multi-h CPM调制识别算法

Multi-h连续相位调制(continuous phase modulation, CPM)信号与其调制指数均值相等的Single-h CPM信号的特征具有极大相似性,难以区分。针对该问题,提出了一种基于近似熵的Multi-h CPM调制识别算法。该算法将信号按照相同调制指数为一组的方式拆分为多个子序列,通过舍弃符号间拼接产生的多余模式向量对近似熵进行修正,然后利用Multi-h CPM信号各子序列近似熵的差异性,完成Multi-h CPM信号和Single-h CPM信号的类间识别,最后利用概率神经网络完成类内识别。实验结果表明,该算法在信噪比低至11 dB时,仍可以达到90%的识别率。     

基于VMD和特征融合的辐射源信号识别

在日趋复杂的电子对抗中,如何提高雷达辐射源信号(radar emitter signal, RES)识别率和抗噪性能是亟待解决的问题。为此提出了一种变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和特征融合相结合的RES识别方法。首先利用VMD算法对各雷达信号进行分解得到3个本征模态函数(intrinsic mode function, IMF);然后,对这3个IMF分量提取排列熵(permutation entropy, PE)和样本熵(sample entropy, SE)特征进行特征融合，构成六维特征向量；最后利用支持向量机对辐射源信号进行识别。利用6种不同的辐射源信号对该方法进行了验证,仿真实验结果表明,该方法在低信噪比(signal to noise ratio, SNR)下能取得较好的识别率,当SNR不低于0 dB时,六维特征向量的识别率达到100%,具有较强的抗噪性能。     

基于时频特征提取和残差神经网络的雷达信号识别

针对低信噪比(signal to noise ratio, SNR)下雷达信号脉内调制类型识别率较低的问题, 提出了基于时频特征提取和残差神经网络的雷达信号识别算法。时频特征提取首先通过分数阶傅里叶变换对信号进行Chirp基分解, 按照Chirp基载频与调频率的不同组合对信号划分类别, 并设置对应的分类特征参数。然后, 计算信号的伪Wigner-Ville时频分布并提取Zernike矩。上述特征参数组成信号特征矢量, 使用残差神经网络分类器实现雷达信号识别。仿真结果表明, 在SNR=-2 dB时识别准确率能达到93%以上, 同时鲁棒性验证良好, 算法复杂度能够满足现实要求。     

基于TCNN-BiLSTM网络的调制识别算法

针对传统调制识别算法在低信噪比下识别率不高的情况,提出双路卷积神经网络级联双向长短时记忆(two-way convolutional neural network cascaded bidirectional long short-term memory, TCNN-BiLSTM)网络的调制识别算法。首先,该算法并联不同尺度卷积核的卷积层,提取调制信号不同维度的特征。然后,级联BiLSTM层,对多维特征构建LSTM时间模型。最后,使用softmax分类器完成识别。仿真实验表明,所提算法结构在加性高斯白噪声和特定信道参数的瑞利衰落信道下,性能要优于基于传统特征和其他网络结构的识别算法。在特定信道参数的瑞利衰落信道下信噪比低至6 dB时,该算法对6种数字调制信号的识别率仍可达到92%以上。     

自适应OFDM系统中调制识别算法研究

提出了一种适用于快衰落信道下自适应OFDM系统的调制识别算法。在信道估计和频域补偿的基础上,利用子载波组样本的6阶和8阶累积量识别5种调制信号。仿真结果表明,该算法具有良好的识别性能和稳健性,在SNR=16 dB,移动台速度小于40 km/h的条件下,调制方式的正确识别率可在到95%以上。     

基于联合特征参数和一维CNN的MIMO-OFDM系统调制识别算法

针对当前非协作通信中多输入多输出正交频分复用(multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing, MIMO-OFDM)系统子载波的调制识别问题，提出了一种基于一维卷积神经网络(one-dimensional convolutional neural network, 1D-CNN)的调制识别方法。首先，利用特征矩阵的联合近似对角化(joint approximate diagonalization of eigenvalue matrix, JADE)算法从接收端的混合信号中恢复发送信号；然后，提取恢复信号的循环谱切片和四次方谱作为浅层特征；最后，利用1D-CNN对特征进行训练，使用测试样本对所提出的调制识别方法进行仿真验证。仿真结果表明，所提方法对MIMO-OFDM系统中的5种信号可以进行有效识别，在信噪比为10 dB时的识别精度即可达到100%。     

基于残差生成对抗网络的调制识别算法

针对小样本条件下通信信号识别准确率不高、网络训练困难的问题, 本文提出一种基于残差生成对抗网络的调制识别算法。首先, 设计一种以Leakyrelu作为隐藏层激活函数的新残差单元, 使得网络对输入为负值的数据也可以进行梯度计算; 然后, 将新残差单元组成的残差网络和卷积神经网络作为本文算法的基本网络结构, 使用卷积步幅为1的非对称小卷积核, 更好地提取信号的边缘特征信息; 最后, 用Dropout代替池化操作, 并选择Adam梯度优化算法以交替迭代方式完成网络训练。仿真实验结果表明, 小样本条件下, 残差生成对抗网络算法复杂度明显降低, 信噪比(signal to noise ratio, SNR)在0 dB以上时, 对10种调制信号的识别准确率可以达到91%, 验证了所提方法的有效性。     

非正交码移键控和码索引调制算法

针对正交码移键控(code shift keying, CSK)误比特率(bit error rate, BER)性能下降和非正交码索引调制(non-orthogonal-code index modulation, N-CIM)未能充分利用扩频码自相关性的不足,提出一种非正交CSK和码索引调制(non-orthogonal-CSK-code index modulation, N-CSK-CIM)算法。发送端信息比特分为调制比特和扩频码映射比特;调制比特用来进行符号调制,映射比特映射为扩频码的索引和码相位索引。首先根据调制比特进行符号调制,然后利用映射比特映射的扩频码索引选择同一原始扩频码,并根据码相位索引进行码移键控产生新的扩频码,调制后的符号实部与虚部分别用这一新的扩频码进行扩频。仿真结果表明,在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise, AWGN)信道和瑞利衰落信道中,相同信噪比时, N-CSK-CIM算法的BER性能优于N-CIM算法和正交CSK算法。     

利用联合特征参数的卫星单混信号调制识别

针对卫星通信中常见的单-混二进制相移键控(binary phase shift keying, BPSK)、正交相移键控(quadrature phase shift keying, QPSK)、8进制相移键控(8 phase shift keying, 8PSK)、16进制正交幅度调制(16 quadrature amplitude modulation, 16QAM)信号调制识别问题,本文基于不同信号的累积量差异和方谱特性,充分利用累积量和谱线特征并构造合理的特征参数,最终构建决策树分类器,实现了这些信号的调制识别,并有效实现了混合QPSK和混合8PSK信号的识别。实验表明,该算法能够实现高斯白噪声条件下的单-混BPSK、QPSK、8PSK、16QAM信号的分类。当信噪比大于6 dB时,除混合QPSK和混合8PSK信号外,其他信号的调制识别率能达到98%,当信噪比大于10 dB时,混合QPSK和混合8PSK信号的调制识别率能达到92%。与现有算法相比,识别率更高,由此证明所提算法的有效性。     

基于SVD和MPSO-SVM的光纤周界

针对光纤振动信号有噪声干扰、识别信号类型准确率不高且识别时间长的问题,提出了基于奇异值分解(singular value decomposition, SVD)和改进粒子群优化支持向量机(modified particle swarm optimization support vector machine, MPSO-SVM)的识别方法。首先,采用SVD对信号去噪,根据奇异值序列二阶差分谱单边极小值原则确定信号重构秩阶次。其次,提取振动信号特征,利用串行特征融合(serial feature fusion, SFF)方法组建特征向量组。最后,利用MPSO-SVM进行分类识别,提高识别精度和算法效率。采用实测信号进行验证,结果表明,信噪比有明显提升,信号平均识别率较粒子群优化支持向量机(particle swarm optimization support vector machine, PSO-SVM)提升5%。该方法较传统神经网络识别方法有较好的效果,具有实际应用价值。     

基于生成对抗与卷积神经网络的调制识别方法

自动调制识别在频谱监测和认知无线电中占有重要地位.针对现有调制识别算法在低信噪比条件下识别率低的问题,提出一种基于生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)和卷积神经网络(convolu-tional neural network,CNN)的数字信号调制识别方法.在利用平滑伪W...     

基于高阶累积量特征学习的调制识别方法

自动调制分类是确保通信安全、可靠的关键技术之一。在低信噪比(low signal-to-noise ratio, Low-SNR)环境中,自动调制分类识别率低且识别类型受限。利用零均值高斯白噪声(white Gaussian noise,WGN)的高阶累积量理论值等于0的性质,在信号分析过程中,引入高阶累积量,可使系统免受WGN的影响。同时,引入深度学习网络结构完成微弱特征的表征,可有效解决调制方式受限及Low-SNR情况下的识别率下降问题。实验结果表明,所提方法在高斯信道环境下的分类精度比现有方法要高,在Low-SNR的不同信道环境下有较高的识别率,且使模型在时间、相位和频率偏移量方面具有更好的鲁棒性。     

多调制指数CPM信号的新分解方式及其准相干解调

针对卫星通信等资源受限的无线通信系统,研究了多调制指数连续相位调制(Multi-h continuous phase modulation, Multi-h CPM)信号的调制与解调相关问题。首先提出了一种新的分解方式来简化Multi-h CPM信号的调制过程,并给出了相应的周期性状态网格图。然后根据新的分解方式设计了一种适用于Multi-h CPM信号的导频辅助准相干解调算法,并从功率谱和误码性能两方面对所设计的Multi-h CPM信号和单调制指数CPM(Single-h CPM)信号进行了评估与比较。仿真结果表明:无论采用何种频率脉冲, Multi-h CPM信号都要比Single-h CPM信号具有更加光滑的功率谱曲线;仅两个导频符号辅助下,未编码Multi-h CPM系统较未编码Single-h CPM系统有将近2 dB的性能增益,且在低信噪比下,编码Multi-h CPM系统性能要比编码Single-h CPM系统好0.1~0.25 dB。     

多调制指数CPM信号的新分解方式及其准相干解调

针对卫星通信等资源受限的无线通信系统,研究了多调制指数连续相位调制(Multi-h continuous phase modulation, Multi-h CPM)信号的调制与解调相关问题。首先提出了一种新的分解方式来简化Multi-h CPM信号的调制过程,并给出了相应的周期性状态网格图。然后根据新的分解方式设计了一种适用于Multi-h CPM信号的导频辅助准相干解调算法,并从功率谱和误码性能两方面对所设计的Multi-h CPM信号和单调制指数CPM(Single-h CPM)信号进行了评估与比较。仿真结果表明:无论采用何种频率脉冲, Multi-h CPM信号都要比Single-h CPM信号具有更加光滑的功率谱曲线;仅两个导频符号辅助下,未编码Multi-h CPM系统较未编码Single-h CPM系统有将近2 dB的性能增益,且在低信噪比下,编码Multi-h CPM系统性能要比编码Single-h CPM系统好0.1~0.25 dB。