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专利号: 2018104627674
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于卷积神经网络的数字信号调制分类方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:首先对接收到的信号进行预处理,然后同时利用平滑伪Winger-Ville分布和Born-Jordan分布,将信号转换成平滑伪Winger-Ville时频分布图和Born-Jordan时频分布图;

步骤二:利用卷积神经网络自动提取平滑伪Winger-Ville时频分布图和Born-Jordan时频分布图的特征;

步骤三:利用多模融合模型将步骤二的两种时频图像特征进行特征融合;

步骤四:将步骤三融合后的特征作为多层感知机的输入,先利用训练集来训练模型,然后用训练好的模型完成信号的调制分类。

2.根据权利要求1所述的基于卷积神经网络的数字信号调制分类方法,其特征在于,所述步骤一的信号模型为:其中r(t)和s(t)分别表示接收信号和发射信号,α表示信道增益,ω0和θ0表示频率偏移和相位偏移,n(t)表示高斯噪声,其中当s(t)为ASK,FSK和PSK调制时,表达式为:Am表示调制幅度,an表示符号

序列,Ts符号周期,fc表示载波频率,fm表示调制频率,φ0表示初始相位,φm表示调制相位,g(t)表示矩形脉冲;

当s(t)为QAM调制时,由于QAM信号使用两个正交的载波cos(2πfct)和sin(2πfct),表达式为:an和

bn分别表示符号序列。

3.根据权利要求1所述的基于卷积神经网络的数字信号调制分类方法,其特征在于,所述平滑伪Winger-Ville分布,是一种对Winger-Ville分布进行改进的时频分布,通过分别在时延和频偏方向同时加窗截取来抑制交叉项,表达式为:SPWVDx(t,f)=∫∫h(τ)g(v)x(t-v+τ/2)x*(t-v-τ/2)e-j2πfτdvdτ其中h(τ)和g(v)是两个实的偶窗函数,x(t)=r(t)+jH[r(t)],H[·]表示希尔伯特变换。t和f分别表示时间和频率,v表示频偏,τ表示时延,x*(t)为x(t)的共轭;

Born-Jordan分布也是一种能够有效的抑制交叉项的时频分布:BJDx(t,f)=∫τ[∫vφ(t-v,τ)x(v+τ/2)x*(v-τ/2)dv]e-j2πfτdτ其中

通过上述两种时频分布,将接收到的信号转换为二维图像。

4.根据权利要求3所述的基于卷积神经网络的数字信号调制分类方法,其特征在于,所述步骤二利用卷积神经网络自动提取平滑伪维格纳-威利时频分布图和Born-Jordan时频分布图的特征,具体包括:将得到的时频分布图的尺寸设为(224,224),然后利用卷积神经网络中的残差网络来自动提取图像特征,在普通网络结构中,直接让一些层去拟合一个潜在的恒等映射函数H(x)=x比较困难,x表示网络输入,H(x)表示经过网络后的输出,这也是深层网络难以训练的原因。但是,如果过把网络设计为H(x)=f(x)+x,通过学习一个残差函数f(x)=H(x)-x,只要f(x)=0,就构成一个恒等映射H(x)=x。

5.根据权利要求4所述的基于卷积神经网络的数字信号调制分类方法,其特征在于,所述步骤三的具体处理过程为:首先定义p和q为两种长度相同的离散概率分布,利用Jensen-Shannon(JS)散度用来衡量两种分布的相似度,其表达式为:KL表示相对熵;其次定义x1表示SPWVD时频图的

特征,x2表示BJD时频图特征,将特征x1和特征x2首尾相连聚合成特征xc;最后多模融合模型的损耗函数为:其中, 代表第i个训练样本所提取的特征 所预测的概率类别

分布,m={1,2}表示两种模式, 代表第i个训练样本的融合特征 所c m

预测的概率类别分布,ti表示真实概率分布,N表示训练样本数,θ和θ都为正则参数,μ为超参。

6.根据权利要求5所述的基于卷积神经网络的数字信号调制分类方法,其特征在于,所述步骤四将步骤三融合后的特征作为多层感知机的输入,先利用训练集来训练模型,然后用训练好的模型完成信号的调制分类,具体处理过程为,特征 所预测情感类别概率分布表示为 其中 表示特征 预测为第k类调制方式的概率,K为总的调制类型,输入特征属于第k类调制方式概率为: