基于机器学习的自动调制识别技术方案研究与设计

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自动调制识别是非合作通信系统中非常关键的一种技术,被广泛应用在军用和民用等诸多领域,具体是在部分或全部通信参数未知的情况下,对接收信号的调制类型进行分类识别,从而有助于后续信号解调等相关信号处理工作,最终提高通信系统的性能。随着日益复杂多变的通信场景,以往很多研究中假设的高斯分布加性噪声已经不再满足实际信道环境的准确描述。实际中,由于飞机、火车等现代交通工具的高速移动,在其中的用户进行通信时会导致信号遭受多普勒效应影响,信道环境呈现出随着时间具有一定规律变化的特性。而且由于闪电、雷暴、多用户干扰、设备故障等现实原因,信道环境中存在着随机的、不同程度的尖锐脉冲噪声。因此本文分别针对时变信道和脉冲噪声下的自动调制识别问题开展研究,主要内容如下:(1)针对瑞利衰落时变信道,本文第一次提出了格拉斯曼流形特征提取方法,首先通过将一组具有时间相关性的时隙星座图建模于格拉斯曼流形上完成流形特征提取;其次利用具有满秩映射层、保持正交层、投影映射层三层结构的流形学习网络对流形特征进行降维处理并且完成从流形空间到欧式空间的映射;最后通过结构简单的由一层卷积层构成的卷积神经网络完成分类任务。对比传统的卷积神经网络以及其他文献中的分时隙特征融合网络,所提方法在快慢衰落信道下较优的准确率已经得到了实验的有效验证。(2)针对Alpha稳定分布脉冲噪声,本文提出了一种基于轻量级网络的识别方法,前一部分是利用包含对数域映射、阈值处理两步骤的信号预处理操作,从而有效地抑制Alpha稳定分布噪声以及限制信号点至一个合理的范围内;后一部分是通过一个基于Ghost Net思想设计的包含输出通道为16、32、8的三层Ghost单元结构结合一层普通卷积层构建的轻量级网络完成分类任务。实验结果表明,相比于现有的卷积神经网络和残差网络,本文所提方法有着较高的准确率以及较低的计算复杂度。
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