改进变分模态分解与多特征的通信辐射源个体识别方法

针对通信辐射源指纹特征难以提取和单一特征识别率不高的问题,并考虑到通信辐射源细微特征的非线性、非平稳特点,该文提出了一种基于改进变分模态分解和多特征的通信辐射源个体识别方法。首先,为了获得变分模态分解的分解层数和惩罚因子的最优组合,采用鲸鱼优化算法对通信辐射源符号波形信号的变分模态分解方法进行了改进,该方法以序列复杂度为停止准则,使每个符号波形信号能够自适应地分解出包含非线性指纹特征的高频信号分量和数据信息的低频分量;然后,根据相关阈值选取能够最佳表征辐射源非线性特征的高频信号分量层数,分别对其提取模糊熵、排列熵、Higuchi维数以及Katz维数并组成多域联合特征向量;最后,通过卷积神经网络实现通信辐射源个体识别分类,利用ORACLE公开数据集进行实验。实验结果表明:该方法有较高的识别精度且具有良好的抗噪声性能。

DRSN与集成融合的OFDM辐射源个体识别方法

针对在低信噪下通信辐射源识别率低的问题,提出一种DRSN(Deep Residual Shrinkage Networks)与集成融合的OFDM辐射源个体识别方法。首先,从OFDM发射机产生信号的原理出发,对可能产生OFDM发射机指纹差异的来源进行分析,对相邻帧OFDM信号做相干积累,有效提升OFDM信号的信噪比,通过截取OFDM前导信号,减少因传输内容差异所带来的影响,对OFDM前导信号进行功率累加和双谱对角切片信号处理,构建OFDM前导信号的多域数据集;随后,将OFDM前导信号多域数据分别送入具有自动软阈值化去噪和具有跨层连接结构防止梯度消失的DRSN网络进行训练,有效减少噪声对发射机指纹信号的干扰和避免阈值设置不佳所带来识别效果不佳的问题,并且在DRSN网络训练时采用5折交叉验证的策略,防止网络训练中出现过拟合的现象,利用Stacking集成学习思想实现3个DRSN网络初级预测结果的融合;最后,将融合结果作为次级数据送入逻辑回归LR(Logistic Regression)次级线性分类器,利用ECOC(Error Correcting Output Code)策略将多分类任务转为二分类任务,对样本类别进行编码,当测试样本经过二分类器获得一组预测类别编码后,通过计算样本类别编码与预测类别编码之间的欧式距离,根据最小欧式距离所属类别来确定最终分类结果。在公开数据集上的实验结果表明:对比其他深度学习的方法,信噪比为5 dB和0 dB时,DRSN与集成融合的OFDM辐射源识别的准确率分别为97%和95.88%,并且具有较低的复杂度,能够验证在低信噪比下该方法的有效性。

PSO算法下GP-周期随机共振的微弱OFDM信号检测

为了解决传统随机共振系统在微弱正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号解调应用中存在的人工选择参数困难、解调效果差的问题,提出一种基于粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PWO)算法的GP(Gaussian Potential)-周期随机共振系统的微弱OFDM信号检测方法。该方法利用GP-周期随机系统对OFDM信号经正交变换后的两路高频信号分别进行随机共振,同时运用阻尼参数与信号频率之间的关系对两路信号进行降频处理,使得上下两路信号都能够发生随机共振;然后使用PWO算法对随机共振的系统参数进行优化处理,以使得上下两路信号达到最优的共振效果;最后,将上下两路共振之后的信号合成完成OFDM信号解调,得到最终的数字序列。本文探讨了优化前后GP-周期随机共振系统的共振效果,研究了优化前后GP-周期随机共振诱导下的OFDM系统星座图的聚集程度以及误码率情况,对比分析了经典双稳随机共振、经典三稳随机共振和所提模型对OFDM信号检测的影响。仿真结果表明:相比常用的传统随机共振模型,该方法用于OFDM信号检测的星座图中信号点的聚集程度更高,同时OFDM系统误码率在同样的信噪比下降低50%左右。

应用FFB-EWT的OFDM辐射源个体识别

针对在传统辐射源个体识别方法中OFDM辐射源细微指纹特征信息会受到数据信号成分和信道噪声的影响会导致分类识别率低的问题,根据短导码的子载波频谱特点设计了一种基于固定频率边界的经验小波变换(frequency fixed boundary-empirical wavelet transform,FFB-EWT)和深度残差网络的OFDM辐射源个体识别方法.首先,提取OFDM信号的短导码,根据短导码中传输信号子载波的频率间隔划分固定边界条件,将频域边界值应用于FFB-EWT对信号进行分解,去除包含前导序列信息的子载波分量;其次,对相邻帧中包含指纹特征的空子载波分量进行积累,提高指纹特征信号的信噪比;然后,使用双通道的结合了非局部注意力模块和通道注意力模块的ResNet18残差网络,对IQ两路数据输入进行特征提取,通过Softmax函数进行分类;最后,选择Oracle公开数据集验证方法的可行性.实验结果表明利用FFB-EWT方法对6个不同辐射源个体在6 dB和0 dB条件下进行识别,准确率可以达到98.17%和89.33%,证明了该方法在低信噪比条件下的有效性.

气量法与差减法测定岩石中碳酸盐含量的对比研究

为探讨气量法与差减法对于岩石中碳酸盐含量(以碳酸钙计)测定的差异性,从实验条件、方法检出限、准确度、精密度和显著性检验方面进行对比分析。结果表明:气量法对于测试环境的温度-压力要求较为严格,环境温度每变化1℃,样品中碳酸盐含量的测定结果会有0.34%的差异;大气压力每变化100 Pa,碳酸盐含量的测定结果会有0.10%的差异,所以气量法需要在温度-压力恒定的条件下进行。而温度-压力的变化对差减法的测定结果基本无影响。气量法的检出限为0.02%低于差减法的检出限0.04%,2种方法分别平行测定碳酸盐含量低、中、高的岩石样品6次,重复测定的相对标准偏差RSD均小于5%,两种方法的精密度良好。对不同类型的岩石成分分析标准物质进行测量,气量法与差减法测定碳酸盐含量的结果均落在参考值的不确定度范围之内,表明2种方法的准确度满足要求。采用t检验进行不同方法的显著性检验分析,2种方法计算出的t值均小于t检验临界值2.228,表明在置信度为95%的条件下,气量法与差减法对于岩石中碳酸盐含量的测量结果不存在显著性差异。气量法对于岩石样品的称样量较大,为0.5~10 g,远高于差减法的称样量0.2 g。为此,提出2种测定方法均可准确精密地测定岩石中的碳酸盐含量,在实际的检测工作中,少量零散的样品优先选择气量法进行测量,大批量样品检测选择差减法更有优势。

带通信号非均匀采样理论的研究

为拓宽带通信号非均匀采样的采样频率范围,提出了一种周期性非均匀带通采样方法,该非均匀采样的平均采样频率在数值上等于带通信号无失真均匀采样的采样频率.分析了采样后信号频谱的混叠问题,在此基础上,给出了无失真重建时内插函数的傅里叶像函数应该满足的条件.计算机仿真实例验证了非均匀采样时内插函数的计算和带通信号的重建过程.

高动态GPS信号的捕获方法及性能

分析了基于分段匹配滤波器(PMF)-FFT实现高动态GPS信号捕获的子相关长度和FFT运算点数对捕获性能的影响,推导出多普勒频移捕获的范围和精度值,针对PMF-FFT捕获的多普勒频移分辨率低的缺点,提出了采用最小二乘法对幅频响应最大峰进行曲线拟合的方法来提高多普勒频率捕获精度的方案,最后对高动态GPS信号的捕获进行了仿真。结果表明:该方法可以很好地实现高动态GPS信号的快速精确捕获,并可以有效地缩短捕获时间和节省硬件资源。

一种基于分时发射技术的双线性间断调频准连续波雷达的研究

为解决常规线性调频雷达存在的距离速度耦合和近距离盲区等问题,提出一种采用大占空比双线性间断调频脉冲信号的准连续波体制雷达.该雷达在一个脉冲重复周期内分时交替发射频谱互不重叠的两个线性调频脉冲信号,接收机通过发射信号分离、Stretch处理、时域互相关、FFT、运动补偿等过程可以在一个脉冲重复周期内获得运动目标的速度估计值和距离估计值.本文首先给出了该雷达的信号模型和距离速度去耦合原理,分析了系统性能,最后讨论了尚需解决的关键问题.

QPSK调制的WCDMA信号的一种数模混合型解扩方法

从降低解扩电路功耗和提高运算速度两方面考虑,针对采用QPSK调制的宽带码分多址(WCDMA)信号,提出了一种数模混合型解扩方法。该方法采用二阶采样保持技术对QPSK信号进行时域离散化和正交分解,通过数字控制的模拟匹配滤波器组在模拟域进行相关运算。给出了二阶采样参数的选取原则和模拟匹配滤波器组的实现结构,通过仿真实验验证了该方法的有效性。与全数字的解扩方法相比,该方法无需高速A/D转换器和正交解调器。

用于超宽带无线通信系统的CMOS射频混频器的设计

基于射频CMOS集成电路技术,设计出用于超宽带无线通信系统的CMOS下变频器。讨论了利用电容电感网络进行窄带电路阻抗匹配和电阻网络进行宽带电路阻抗匹配的思想和方法。调用SMIC的0.25μm射频工艺库在HSPICE仿真平台上对混频器电路进行了仿真,并对输出信号进行了频谱分析,仿真了该电路的关键技术参数。模拟结果和仿真参数验证了该混频器电路的正确性和可实现性。

幅度和相位预失真参数并行估计的间接学习结构预失真方法

为解决传统间接学习结构自适应预失真器中幅度和相位预失真参数之间相互影响的问题,提出了一种对功率放大器的幅度和相位预失真参数进行分开和并行估计的自适应预失真方法,其中幅度和相位预失真器均采用间接学习结构进行训练;将该方法应用在典型的无记忆功率放大器模型中,对DVB-T标准中2k模式OFDM信号的预失真过程进行了实验仿真;仿真结果表明,在预失真多项式阶数相同条件下,改进的间接学习结构预失真方法与传统间接学习结构预失真方法相比较,带外谱抑制增益平均提高了约4dB。

CDMA扩频信号的数模混合型解扩方法

提出一种CDMA扩频信号的数模混合型解扩方法。该方法首先采用二阶采样实现中频信号的正交解调,再用数字控制的并行模拟运算电路实现的模拟匹配滤波器对基带信号进行相关解扩。仿真实验表明,该方法能实现CDMA扩频信号的相关解扩,而且实现电路结构简单,是一种有效的相关解扩技术。

低功耗CMOS低噪声放大器的分析与设计

基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种低功耗约束下的CMOS低噪声放大器。与传统的共源共栅结构相比,该电路在共源晶体管的栅源间并联一个电容,以优化噪声;并引入一个电感,与级间寄生电容谐振,以提高增益;通过减小晶体管的尺寸,实现了低功耗。模拟结果表明,在2.45 GHz工作频率下,增益大于14 dB,噪声系数小于1 dB,直流功耗小于2 mW。

基于扩展粒子滤波算法的单载波通信信号载波跟踪方法研究

为解决高速移动场景下常规载波跟踪方法精度低以及响应速度慢的问题,提出了一种基于扩展粒子滤波的单载波通信信号载波跟踪方法.该方法将扩展卡尔曼滤波和粒子滤波相结合来实现科斯塔斯环中的环路滤波器功能,其中以反正切鉴别器的输出数值作为观测量,以本地载波与接收信号之间的相位差.载波频偏和频偏变化率作为扩展卡尔曼滤波器的状态量.本文首先给出了高速移动通信场景下的高动态信号模型,其次对基于扩展粒子滤波的载波跟踪方法进行了理论分析,再次给出了载波跟踪方法的工作步骤,最后分别对采用锁频环与锁相环组合算法、扩展卡尔曼滤波、粒子滤波和扩展粒子滤波的单载波通信信号载波跟踪过程进行了仿真.结果表明基于扩展粒子滤波的跟踪环路更适用于高动态场景,相比与基于扩展卡尔曼和基于粒子滤波的跟踪环路其载波跟踪时,其频率误差范围分别下降到50%和67%,相比与基于扩展卡尔曼的跟踪环路相位误差范围下降到57%.

α稳定分布噪声下数字频移键控信号的分数低阶循环谱分析

针对α稳定分布噪声环境下数字通信信号的二阶与高阶循环统计特征显著退化问题,结合分数低阶矩和共变理论对二进制频移键控(Frequency Shift Keying,FSK)信号的分数低阶循环谱公式进行了理论推导,并对2FSK信号在不同混合信噪比、分数阶因子和特征指数条件下的分数低阶循环谱进行了详细的仿真分析.理论和仿真结果表明:2FSK信号分数低阶与二阶的循环谱结构相同,其谱峰对应的循环频率相同,谱峰的幅度值不同,取决于循环谱的阶因子.相对于在低混合信噪比下失效的二阶循环谱,分数低阶循环谱对α稳定分布噪声具有更强的抗干扰性和适用性.

一种基于深度置信网络的通信辐射源个体识别方法

针对复杂电磁环境下通信辐射源个体识别问题,提出了一种小样本条件下基于深度置信网络的通信辐射源个体识别方法.首先分析通信辐射源信号频带内互调干扰信号的幅度和相位特性,建立基于互调干扰信号的通信辐射源个体特征;然后对辐射源信号进行预处理得到通信辐射源信号的矩形积分双谱,再采取对比散度的方法,利用高阶谱自底向上训练每个受限玻尔兹曼机,通过多次迭代得到合适的权重、隐藏层的偏差和可见层的偏差,从而提取出辐射信号的互调干扰信号特征;最后使用softmax分类器对训练模型进行微调,获得面向通信辐射源细微特征识别的深度学习网络.通过计算机的仿真得到了超过80%的识别率,进一步验证了该方法的有效性.

改善异步电机转子断条故障诊断性能的一种方法

在介绍定子电流频谱分析法诊断异步电机鼠笼转子断条故障基本理论的基础上 ,针对传统频谱分析法存在的问题 ,提出了基于复数滤波器的工频对消法。仿真和分析表明 ,该方法提高了故障诊断时的信噪比 ,使定子电流频谱分析更加可靠。

非均匀采样时带通信号重建像函数的一种计算方法

在广义采样定理的信号模型的基础上,讨论了非均匀采样时带通信号的重建问题,导出了重建函数的傅里叶像的一种有效计算方法,最后给出了带通信号重建的计算机仿真实例。

基于学习字典和符号同步信息的OFDM信号带内多路单载波通信干扰抑制方法

针对传统干扰抑制方法对正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号带内多路单载波通信干扰抑制难度大的问题,本文提出了一种基于学习字典和符号同步信息的干扰抑制方法。根据不同通信信号之间形态成分的差异,使用K-奇异值分解(K-Singular Value Decomposition,K-SVD)算法对OFDM信号和多路干扰信号依次进行训练,得到符合各信号特征的过完备字典,确保各信号间的有效区分。在使用过完备字典对干扰信号进行稀疏分解时,先利用符号同步信息对干扰样本信号进行符号周期分段,再利用正交匹配追踪算法(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)算法进行稀疏分解以提高不同符号周期内干扰信号的分解精度。最后在接收端采用对消法依次对重构后的干扰信号进行抑制。仿真结果表明所提方法可有效地对2PSK和MSK、2PSK和2FSK干扰模型进行抑制,相比于传统的频域置零法可有效提升系统性能。

一种新的宽带2FSK非相干解调器

讨论在低压配电网电力线高速数据通信信道下,宽带2FSK信号的最佳非相干解调问题。基于对信道统计特性的估计,提出了一种非相干最佳接收机的结构,可使接收机更好地适应低压电力线信道的时变特性。并给出了误码率公式以及最佳加权系数和误码率数值曲线。数值分析结果表明,设计的非相干2FSK最佳解调器的误码性能优于传统的非相干2FSK解调器。