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专利号: 2023102246772
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于局部特征窗口融合ViT网络的通信信号分类方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、通过真实接收机及模拟仿真获得不同信噪比下的通信信号样本,进行载波同步与符号同步的处理后,转变为带有加性高斯白噪声的基带序列;

步骤2、基带序列经过归一化的预处理,将预处理后的基带序列转换为星座图;

步骤3、将星座图分割为N个块patch,为每一个patch做位置编码,得到变换Transformer编码器的输入序列;

所述位置编码具体过程如下:

星座图表示为 其中H代表输入星座图的高度,W代表输入星座图的宽度,C代表输入星座图的通道数,把输入图像切割为N个P×P大小且像素不重叠的patch:i=1,2,...,N,其中:

2

每个patch的位置信息为 每个P C维的patch向量分别经过线性变换右乘矩阵 得到的D维向量;星座图的全局特征是每个pat ch右乘得到的D维矩阵叠加计算均值得到,记作 经过每个patch块的位置编码得到:z0为编码器Transformer输入序列;

步骤4、将输入序列输入Transformer编码器,先经过l层Transformer网络层,再将第l层Transformer网络层输出特征输入两个分支:一个分支经过全局特征提取GFE模块和一层Transformer网络层;另一个分支经过局部特征提取LFE模块和一层Transformer网络层,这两个分支分别输出全局特征分量gclass与局部特征分量在步骤4中将第l层Transformer网络层输出特征表示为:所述全局特征提取GFE模块,将第l层Transformer网络层的输出再次输入一个Transformer网络层,得到特征向量 取 作为星座图全局特征分量gclass;

所述局部特征提取LFE模块,先将第l层Transformer网络层的输出进行池化,然后与组合得G0,即:式中,Pool表示池化层;Concate表示拼接操作;

将G0将经过M层特征融合层,每个特征融合层的输出序列 表示为:Gm=ReLU(Conv(Splice(Gm‑1))⊙PMask+Gm‑1),m=1,2,…,M   (5)Splice表示局部特征窗口融合模块;Conv表示的卷积层;PMask表示掩码矩阵;ReLU表示激活函数;m为第m层特征融合层;

经M层特征融合层的输出序列GM输入一层Transformer网络层,得到融合了局部特征的输出 选取特征 作为局部特征分量;

步骤5、将得到的全局特征分量gclass与局部特征分量 输入分类器,并构造损失函数训练Transformer编码器,得到通信信号分类结果。

2.根据权利要求1所述基于局部特征窗口融合ViT网络的通信信号分类方法,其特征在于,在步骤1中:所述通信信号样本的集合包括二进制相移键控BPSK、正交相移键控QPSK、8相移键控8PSK、16振幅相移键控16APSK、32振幅相移键控32APSK、16正交振幅调制16QAM、32正交振幅调制32QAM和64正交振幅调制64QAM共8种调制类型,8种调制类型的通信信号通用模型s(n)为:其中,a(n)表示第n个符号的幅度;fc为信号的中心频率,若信号已经经过载波同步处理,则fc趋近于0; 为信号的调制相位,在完整符号周期内保持不变; 表示初始相位;j2

表示平方根sqrt(‑1);n0(n)为服从N(0,σ)的加性高斯白噪声。

3.根据权利要求2所述基于局部特征窗口融合ViT网络的通信信号分类方法,其特征在于,在步骤2中,所述基带序列是由通信信号的同相分量sI(n)与正交分量sQ(n)组成,即:其中,Re[s(n)]表示基带序列的实部信息,Im[s(n)]表示基带序列的虚部信息,Re[]表示取实部,Im[]表示取虚部。

4.根据权利要求3所述基于局部特征窗口融合ViT网络的通信信号分类方法,其特征在于,在步骤2中,将预处理后的基带序列转换为星座图具体操作如下:使用Python将预处理后的基带序列利用scatter函数转换为星座图的形式,再将星座图转换为三通道灰度图。

5.根据权利要求4所述基于局部特征窗口融合ViT网络的通信信号分类方法,其特征在于,所述局部特征窗口融合模块Splice的具体操作如下:假定池化后的局部特征个数为K,每个局部特征拆解为D块,第m层特征融合的过程中逐一将(i1+j1)%(K+1)块特征的j1通道信息Gm‑1((i1+j1)%(K+1),j1)移动到第i1块特征的j1通道位置G'm‑1(i1,j1),%表示取余,移动过程即:G'm‑1(i1,j1)=Gm‑1((i1+j1)%(K+1),j1)i1=0,…,K;j1=0,…,D‑1  (5)其中,G'm‑1(i1,j1)表示移动后的特征序列。

6.根据权利要求5所述基于局部特征窗口融合ViT网络的通信信号分类方法,其特征在于,步骤5中,所述分类器由多层感知器MLP与softmax函数构成;

所述损失函数表达式为:

L=Lcross‑entropy+Ltriplet   (5)其中,Lcross‑entropy为交叉熵损失,Ltriplet为三元组损失。