基于深度学习的非理想情况下调制信号类型识别研究

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随着现代无线电通信技术的发展与应用、无线电信号特征与电磁环境变得更加复杂,这给调制识别技术带来了许多新的技术难题。深度学习在语音、图像等领域展现了优异的特征提取能力,并且有很强的泛化能力和鲁棒性。将深度学习强大的特征提取能力应用到通信信号的调制识别中,无疑能更好地应对日益复杂的电磁环境带来的问题和挑战。近年来,深度学习已经在调制识别领域取得了较好的识别效果,本文将继续研究深度学习在信号调制类型识别上的应用,并且研究非理想情况下的调制类型识别,主要工作内容如下:(1)首先制作了高斯白噪声环境下的信号数据集和含有相位偏移、频率偏移的信号数据集。然后介绍五种的卷积神经网络和循环神经网络模型,分别为Le Net、VGGNet、Res Net、LSTM和CLDNN。并将其构建为适用于本文数据集,为后文的仿真实验提供对比模型。(2)设计了一种双通道的CG-Res神经网络,并且研究了网络超参数对算法性能的影响,得出了在实验范围内识别准确率较高的一种结构,该结构在-10d B到20d B信噪比的高斯白噪声环境下,平均识别准确率达到88.9%,在信噪比高于10d B时,识别准确率达到100%,相较于其他深度学习算法,CG-Res网络的识别准确率更高。对比CG-Res网络对不同长度信号的识别准确率,实验表明信号长度为512时识别准确率最高。(3)首先研究算法在存在相位偏移和频率偏移的非理想情况下的调制信号识别鲁棒性,实验表明模型对有相位偏移和频率偏移的信号进行识别时,准确率下降严重。然后增加训练集中的相位偏移和频率偏移,以这种训练方式训练的模型对有偏移信号的识别准确率更高。最后,针对有偏移信号识别准确率低于高斯白噪声信号的问题,采用了一种偏移校正模块,叠加校正模块的CG-Res网络对含相位偏移和频率偏移调制信号有更高的识别准确率,平均识别准确率为84.5%,在信噪比低于10d B时,校正模块提升了5.7%的识别准确率。
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