[發明專利]基于生成分類網絡的無線信號增強解調方法及系統

有效

• 申請號: 202110411551.7
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113242201B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 陳曉江;寇欣;劉彤;李昊育;房鼎益
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: H04L27/14
• 分類號: H04L27/14;G06N3/08
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王孝明

本發明提供了一種基于生成分類網絡的無線信號增強解調方法，其中包括：步驟4，解調網絡輸入無線信號的無線信號特征選取：選擇使用原始無線信號經過去直流和快速傅里葉變換后的無線信號特征作為解調網絡輸入無線信號的無線信號特征。步驟5，無線信號解調：使用解調網絡對無線信號進行解調，解調網絡為使用信號的符號信息和不受干擾的無線信號同時作為解調網絡訓練過程中的標簽，經過訓練得到的訓練好的深度神經網絡；解調網絡中包括生成網絡和分類網絡，采用生成網絡進行無線信號增強，將增強后的無線信號輸入到分類網絡中，輸出信息比特流，從而實現無線信號的解調。

技術領域

本發明屬于信號解調領域，涉及無線信號增強解調方法，特別涉及一種基于生成分類網絡的無線信號增強解調方法及系統。

背景技術

現有的無線通信中存在極低的信噪比、回波延遲、碼間干擾(ISI)、時間傳播、多普勒效應、振動衰落、極化等效應，傳統的信號解調算法也表現出解調能力不足等弱點。傳統的解調器通常采取特定的解調算法，因為需要和調制端配套，而導致其通用性能較差，在升級調制技術或者更換物理層技術方案，通常需要系統級的重新設計，這對技術研發和成本都是較大的開銷。為了實現通信系統的靈活性、降低科研成本，軟件無線電可以通過計算機的高級語言實現了大部分數字信號處理的功能，通過軟件的控制以及參數配置，一套軟件無線電設備可以滿足物理層的不同需求，以方便科研人員對不同通信系統的研究。

傳統的信號解調技術主要有三大類，分別是相干解調、非相干解調和基于機器學習的信號解調方式。

其中相干解調是一種基于對比信號相干性的檢測方法，特點是需要提取載波信息，通過恢復出相干載波，利用這個相干載波和已調信號作用，得到原始數字基帶信號。這個相干載波與原來發送端調制信號基帶的載波信號是同頻同相的。相干解調能夠實現較高的解調性能。但是相干載波是要和已調信號相乘，這就需要嚴格的接收機和載波同步。實現相干解調的關鍵是接收端要恢復出一個與調制載波嚴格同步的相干載波。恢復載波性能的好壞，直接關系到接收機解調性能的優劣。

非相干解調相對于相干解調方式，是指不需要提取載波信息的一種解調方法。通常來說，非相干解調方法，方法簡單而且不需要任何先驗知識，實現容易，但是相較相干解調方法，其性能略有損失。非相干解調的優點是可以較少地考慮信道估計甚至略去，處理復雜度降低，實現較為簡單，但相比相干解調方法的性能下降，從定量角度來看，普遍的結果是非相干解調性能比相干解調差3dB。

基于機器學習方法的信號解調在近年來得到了廣泛的研究，主要是通過神經網絡的非線性映射特性對信號進行解調。主要思想是將信號解調問題看作一個分類問題，在獲得調制方案后，接收機只需加載相應的權重和偏差即可進行解調，這將在很大程度上簡化系統的復雜度。然而，基于機器學習的分類方法在非線性信號上的性能有限，不能實現噪聲和干擾的全局最優解。事實是，這些方法是基于信號是平穩的假設，實際信號具有典型的非平穩的統計特征。

綜上，現有的方法主要有以下三類問題：1.檢測效果不好；2.計算復雜度較高；3.不能滿足信號非平穩時的應用需求。這些問題導致現有的信號解調方法通常在非平穩信道上沒有良好的解調性能。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于，提供一種基于生成分類網絡的無線信號增強解調方法及系統，以解決現有技術中的信號解調方法在非平穩信道上沒有良好的解調性能的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案予以實現：

一種基于生成分類網絡的無線信號增強解調方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，無線信號調制：

確定無線信號的信號頻段、調制方式、發送符號以及符號率，確定發送端、接收端的設備型號、帶寬和采樣率；

步驟2，通信系統部署：