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专利号: 2021112331359
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于特征增强的深度接收器的防御方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤(1):构建数据集并训练深度接收器;

步骤(2):构建生成对抗网络,构建的生成对抗网络包括生成器、判别器、解调器;

步骤(3):对生成对抗网络进行预训练;

步骤(4):训练生成对抗网络,最终得到性能充足的生成器;

步骤(5):将无线电信号输入到步骤(4)得到的生成器中处理,得到特征增强的电信号,再输入到深度接收器,实现对无线电信号解码的低误码率。

2.根据权利要求1所述的一种基于特征增强的深度接收器的防御方法,其特征在于,所述步骤(1)包括以下子步骤:(1.1)构建数据集:构建的数据集包括a条样本信号,分为b类样本信号,从每类样本信号中抽取c%的样本信号作为训练集,训练集参与后续的模型生成训练,所述样本信号均为干净样本信号,a、b、c为自然数;

(1.2)训练深度接收器:所述深度接收器由密集卷积神经网络组成;训练设置的超参数为:模型训练轮数Epochdense、批处理样本信号数M1、设置梯度更新规则;深度接收器模型训练损失函数Lossdense表示为以下公式:其中,上标i代表第i个样本信号,i=1,2,…,M1,M1为每轮批处理样本信号数,N为比特位数,j=1,2,…,N, 为第i个输入样本信号在第j位的第k类上的真实标签,k为比特位1i

或0的预测结果,即 表示真实标签为0, 表示真实标签为1,pj(x)表示深度接收器模型i

对样本信号x的输出的第j位的比特预测概率。

3.根据权利要求1所述的一种基于特征增强的深度接收器的防御方法,其特征在于,所述步骤(2)包括以下子步骤:(2.1)搭建一个生成器:所述生成器由编码器和解码器组成,所述编码器由卷积神经网络和长短记忆神经网络组成,所述解码器由反卷积神经网络组成;

(2.2)搭建一个判别器:所述判别器由卷积神经网络和长短记忆神经网络组成;

(2.3)搭建一个解调器;

所述解调器由密集卷积神经网络组成。

4.根据权利要求1所述的一种基于特征增强的深度接收器的防御方法,其特征在于,所述步骤(3)包括以下子步骤:(3.1)判别器预训练

对判别器进行预训练,设置训练参数:预训练轮数Epochk,批处理样本信号数M2,梯度更新规则设置为随机梯度下降SGD,判别器D的预训练损失函数LossD(x,wD)的公式如下所示:i

其中x 为干净样本信号,上标i代表第i个样本信号,i=1,2,…,M2,M2为每轮批处理样i i

本信号数;D(x ;ωD)表示判别器判断x是否为干净信号的概率,大于阈值被认为是干净样本信号,小于阈值被认为是非干净样本信号;wD表示判别器的权重参数;对输出概率D(·;·)取log,是将事件发生概率转为信息量;

(3.2)解调器预训练

对解调器进行预训练,设置训练参数:预训练轮数Epochk,批处理样本信号数M3,梯度更新规则设置为随机梯度下降SGD,解调器C的预训练损失函数LossC(x,wc)的公式如下所示:i

其中x 为干净样本信号,上标i代表第i个干净样本信号,i=1,2,…,M3,M3为每轮批处i i

理样本信号数;N为比特位数,j=1,2,…,N,Cj(x ;ωC)表示解调器C对样本信号x的输出的第j位的比特位预测概率, 表示第i个输入样本在第j位的第k类上的真实标签,k为比特位1或0的预测结果;wC表示解调器的权重参数。

5.根据权利要求1所述的一种基于特征增强的深度接收器的防御方法,其特征在于,所述步骤(4)包括以下子步骤:i 1 2 i

(4.1)生成噪声样本信号:从高斯分布中得到随机噪声样本信号z ={z ,z ,…,z ,…M4 i i

z },z的维度和干净样本信号x的维度相同,为2*n;

i i

(4.2)将步骤(4.1)得到的噪声样本信号z 和干净样本信号x 重叠组合得到的维度为4*n,并将所述 输入到生成器中;

(4.3)生成器生成增强噪声样本信号:输入到生成器中的 经过生成器内的编码器i i i

和解码器处理,输出增强噪声样本信号v ;所述噪声样本信号v和干净样本信号x的维度相同;

其中G(;)表示生成器,wG表示生成器的模型参数;

i i I

(4.4)增强噪声样本信号v和干净样本信号x相加获得增强样本信号x:I i i

x=x+v

I i I

(4.5)增强样本信号x 和干净样本信号x输入到判别器:分别将增强样本信号x 和干净i

样本信号x输入到判别器,判别器的输出是对输入样本信号是否为干净样本信号的概率输出,判别器的输出区间范围为[0,1];通过提升其随机梯度更新判别器,判别器训练的损失函数为:

其中D(·;·)表示判别器对输入样本是否为干净样本的判别概率,M4为判别器每轮训练数;

判别器D的输出进行反向传播,即输出结果再输入到判别器D中;

(4.6)判别器输出反馈到生成器:根据步骤(4.5)判别器的输出,通过提升随机梯度来更新生成器;从判别器的输出反馈到生成器的训练损失函数 为:其中 表示判别器的输出反馈回生成器的loss,wD表示判别器的权重参数,wG表示生成器的权重参数;

I i I

(4.7)增强样本信号x 和干净样本信号x输入到解调器:分别将增强样本信号x 和干净i

样本信号x 输入解调器,解调器输出各个比特位的概率 对解调器C的输出进行反向传播,通过提升其随机梯度更新解调器;解调器的训练损失函数LossC(x,wc)如下所示:

其中M4为解调器每轮批处理样本信号数,与步骤(4.5)中判别器每轮批处理样本信号数相同;wC表示解调器的权重参数;N为比特位数,j=1,2,…,N, 为第i个输入样本信号在第j位的第k类上的真实标签,k为比特位1或0的预测结果,即 表示真实标签为0, 表示真实标签为1;

解调器C的输出进行反向传播,即输出结果再输入到解调器C中;

(4.8)解调器输出反馈到生成器:将步骤(4.7)解调器的输出反馈到生成器进行训练;通过提升随机梯度来更新生成器,解调器的训练损失函数 为:其中 表示解调器的输出反馈回生成器的损失函数;M4为生成器G每轮批处理样本信号数,与步骤(4.7)中判别器D每轮批处理样本信号数相同;N为比特位数,j=1,2,…,N, 为第i个输入样本信号在第j位的第k类上的真实标签,k为比特位1或0的预测结果,即表示真实标签为0, 表示真实标签为1返回步骤(4.1),重复步骤(4.2)‑(4.8),直至生成器、判别器、解调器都收敛,输出保存得到性能充足的生成器。