自编码扩频
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现代电子技术Modern Electronics Technique2024年4月1日第47卷第7期Apr. 2024Vol. 47 No. 70 引 言深度学习作为人工智能、机器学习的新领域,目的是让机器能够像人脑一样学习从而更接近人工智能。
随着深度学习广泛发展,无线通信领域的专家希望应用深度学习在提高数据传输速率及传输可靠性的基础上实现智能通信[1]。
基于深度学习的无线通信物理层技术研究正逐步开展并取得了较好成果,如将深度学习应用于信号调制识别[2⁃3]、信道译码[4]、OFDM 信号处理[5⁃6]、MIMO 通信[7⁃8]、无线通信安全[9]等,但上述应用多是将深度学习用于单独优化无线通信系统某一子模块或联合优化部分子模块,且各个子模块的最佳性能通常是在某一指定环境或者理论条件下仿真得到,在实际应用中并不符合真实信道情况,“模块化”理念指导下的无线通信系统只是实现了“局部优化”,并未在整体性能上实现“全局优化”。
文献[10]使用自编码器替代传统无线通信系统,并采用数据驱动方式开展端到端训练、验证、测试,仿真结果表明,其块误码率性能优于传统BPSK 无线通信系统并具备一定的信道编码增益,实现了无线通信系统整体性能的“全局优化”。
此文献为设计基于深度学习的端到端无线通信系统提供了思路,但也存在以下问题:如若输入数据维度增加将导致网络参数及训练量增加;系统如何应用高阶调制以提高无线传输有效性;系统如何提高无线传输可靠性并应对未知信道下的干扰信号等。
文献[11]采用卷积神经网络降低系统维度和训练量;文献[12]利用差分编码提高传输可靠性,但未针对干扰信号进行研究。
扩频最初用于军事通信抵抗扰码或发送低功率信号进行隐藏,使非目标监听者难以检测发送信号[13],现也用于商业领域,如数字蜂窝通信、局间无线通信。
扩基于自编码器和直接序列扩频的端到端无线通信技术研究陆 瑞, 江 汉, 任江飞(陆军工程大学, 江苏 南京 210000)摘 要: 基于自编码器和直接序列扩频设计实现了一种无线扩频通信系统,并采用数据驱动方式开展端到端训练、验证、测试,同时重点研究了信道规模、编码速率等超参数和干扰信号对系统块误码率性能的影响。
扩频通信技术在实际中的应用摘要:通过介绍扩频通信技术的概念及原理来研究它是如何在实际中应用的。
关键词: 扩频分类应用正文:一、扩频技术是近年发展非常迅速的一种技术,它不仅在军事通信中发挥出了不可取代的优势,而且广泛地渗透到了通信的各个方面,如卫星通信、移动通信、微波通信、无线定位系统、无线局域网、全球个人通信等。
扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)川简称“扩频通信”。
是将发送的信息展宽到一个很宽的频带上,这一频带比要发送的信息带宽宽的多,在接收端通过相关接收,从而将信号恢复到信息带宽。
扩频通信按其工作方式的不同,可分为直接序列扩频(DS),跳频(FH),跳时(TH),以及它们的组合方式,如:FH/DS,TH/DS,FH/TH等。
不同的扩频技术,其抗干扰机理和对不同扰的抵抗能力是不同的。
直接序列扩频技术通过相关处理,降低进入解调器的信号功率来达到抗干扰目的;跳频系统依靠载频的随机跳变,以躲避方式对抗通信中的干扰。
直接序列扩频技术是目前应用较为广泛。
三、低轨卫星通信信道模型低轨口星通信信道是一种无线衰落时变信道。
其中,径衰落、阴影衰落及多普勒频移是影响低轨卫星信道的主要因素。
将低轨卫星通信的传播环境分为城市环境、开阔地带环境、农村及郊区环境三种,分别用瑞利信道、莱斯信道和C.I舶信道模璎来近似n-lo]。
2.1城市环境在此情况下,视线分冒可以认为是完全被建筑物阻挡吸收,直射分量:(f)为零,接收的信号为各条路径的散射分量之和,此时只存在多径衰落。
各途径传播的散射信号相互独立,而且散射信号的振幅之和是恒定的,合成信号的包络服从瑞利(Rayleigh)分布,其概率密度函数为,式中,r为接收信号的包络,,为平均多径功率,合成信号的相位服从[0,27r)的均匀分布,此时的信道属于瑞利信道。
当采用SystemVue软件建立其仿真模型时,可由JK信道子系统构成,设其多径数目为5,最大多普勒频移为20kHz。
自编码直接扩谱通信原理与机制现代通信技术的发展可谓是惊人,来自数字通信、电磁辐射、无线网络等技术领域,构成了一个全面而完备的信息传输体系,为人类日常生活中的各个方面提供了便捷的沟通方式。
其中,随着技术的发展,现在一种新兴的通信技术自编码直接扩谱通信技术(dmDPC),正在经历着前所未有的发展。
本文将介绍dmDPC的相关原理和机制以及其在应用方面的前景。
首先,关于dmDPC的概念和相关原理。
简而言之,dmDPC是一种新兴的通信技术,它采用自编码技术来实现非连续变频带宽的扩展,以获得更宽的带宽和更高的数据传输速率。
它在信号传输过程中,应用自编码码元与调制码元间的相关性,通过盲解调来估计并消除信号序列中的噪声,实现较低的信噪比及更高的发射功率的同时获得更高的通信质量,并在通信范围内实现通讯的稳定性。
而在系统机制方面,dmDPC的主要机制是自编码直接扩谱(direct-mapping-DPC,dmDPC)。
它采用一种基于差分型自编码码元连接的信道补偿方案,这种方案可以减少带宽占用,但是会增加噪声干扰。
为此,dmDPC的设计中将采用自编码码元和调制码元关联的盲解调技术,可以有效去除信号中的噪声,实现更高的通信质量。
此外,dmDPC的发展还带来了众多的优点。
首先,它极大地扩展了传统的调制通信的带宽,可以有效地提高数据传输的速率;其次,它可以大大降低发射功率,增强信号抗干扰能力,大大提升了通信的安全性;第三,它可以实现非连续、多用户同时发射,从而实现更高的数据吞吐量;最后,它可以改善现有通信系统的可靠性,实现高质量的通信效果。
最后,在应用方面,dmDPC在无线网络领域具有广泛的可能性。
在手机网络领域,dmDPC可以实现自适应的带宽分配以及更高的数据传输率;而在宽带网络领域,dmDPC可以用于宽带多用户空口数据的实时传输,实现更快的数据传输速率以及更高的质量和可靠性;而在室内网络环境,dmDPC可以实现更快的数据传输速率,更高的可靠性以及低延迟,是一种更加高效和可靠的室内网络通信技术。