基于神经网络的直扩信号捕获算法研究
发布时间：2021-05-12 13:14
在当今高科技时代下,主要有光纤、卫星和扩频三种通信方式[1]。其中扩频通信技术可以将容易被检测到的窄带信号转换成宽带信号,这种信号能够隐藏在噪声中,不容易被截获,抗干扰能力强,因此应用范围非常广泛。在扩频系统中,扩频码的同步捕获至关重要。传统的捕获算法包括时域捕获算法和频域捕获算法两个方面,但是数据量和运算量比较大。本文针对传统算法数据量大和消耗资源较多的问题,基于直扩信号的稀疏特性,利用压缩感知理论来进行直扩信号捕获,突破了传统直扩信号捕获算法中半码片的限制,从而降低了数据量。具体而言,首先利用伪随机码构造正交基,构建直接序列扩频信号的压缩感知模型,然后介绍了一种基于交替方向乘子法（Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM）的并行直扩信号捕获算法,交替方向乘子法将捕获算法进行分布式求解,子问题之间相对独立且每个子问题都有简单的闭合解,降低了算法的计算量。其次,为了降低ADMM迭代捕获算法的实现难度并进一步提高直扩信号捕获的效率,利用神经网络来模拟基于压缩感知的直扩信号捕获算法,从网络结构设计、激活函数选择、...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 扩频码捕获方法的研究现状
1.3 神经网络的研究现状
1.4 本文的主要内容和结构
第二章 扩频通信的基础理论
2.1 扩频通信的基本概念
2.2 直接序列扩频通信系统
2.3 直扩系统的伪随机序列
2.4 直扩系统同步捕获方法
2.4.1 时域捕获算法
2.4.2 频域捕获算法
2.5 本章小结
第三章 基于压缩感知的直扩信号捕获算法
3.1 压缩感知基础理论
3.2 直扩信号的稀疏表示
3.3 直扩信号捕获压缩感知模型
3.4 信号的重构
3.5 算法性能分析
3.6 本章小结
第四章 基于神经网络的直扩信号捕获算法
4.1 训练数据的获取与处理
4.2 构建神经网络模型
4.2.1 网络结构设计
4.2.2 激活函数选择
4.2.3 损失函数选择
4.2.4 梯度下降方法选择
4.3 神经网络模型优化
4.3.1 神经网络的隐藏层数和每层神经元的个数
4.3.2 学习率
4.3.3 小批量数据的大小
4.4 性能分析
4.4.1 捕获概率
4.4.2 捕获时间
4.5 本章小结
第五章 直扩信号捕获的FPGA设计与实现
5.1 开发平台和系统参数
5.2 基于压缩感知的捕获算法设计与实现
5.2.1 ADMM的并行实现结构
5.2.2 压缩感知算法数据存储方式
5.2.3 除法器单元
5.2.4 复数计算单元
5.2.5 ADMM算法的FPGA实现
5.3 基于神经网络的捕获算法设计与实现
5.3.1 神经网络的并行计算结构
5.3.2 神经网络算法数据存储方式
5.3.3 神经网络的FPGA实现
5.4 性能分析
5.4.1 资源消耗
5.4.2 捕获概率
5.5 本章小结
第六章 总结及展望
致谢
参考文献
个人攻读硕士期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于交错方向乘子法的并行GPS信号捕获算法[J]. 杨峰,周飞,潘丽丽,林静然. 电子科技大学学报. 2020(02)
[2]一种利用压缩感知改进的PMF-FFT扩频捕获算法[J]. 王凯,吴斌,汪勃. 电讯技术. 2018(06)
[3]浅谈FPGA技术的优势及其应用[J]. 陈木. 电子世界. 2015(13)
[4]基于压缩感知的DSSS信号双阶段捕获方法[J]. 程艳合,杨文革. 北京航空航天大学学报. 2015(04)
[5]国外无线通信抗干扰技术研究进展[J]. 征惠玲. 电讯技术. 2014(04)
[6]软件无线电技术在通信系统中的应用[J]. 孙倩. 无线互联科技. 2013(07)
[7]FPGA器件设计技术发展综述[J]. 杨海钢,孙嘉斌,王慰. 电子与信息学报. 2010(03)
[8]压缩感知理论简介[J]. 喻玲娟,谢晓春. 电视技术. 2008(12)
[9]DSSS滑动相关捕获算法改进及性能分析[J]. 杨灵,赵笙罡,胡修林. 电讯技术. 2007(01)
[10]直接扩频码捕获技术的研究[J]. 张斌,王华奎,李艳萍. 现代电子技术. 2006(09)
硕士论文
[1]基于FPGA的卷积神经网络的设计与实现[D]. 鲍思琦.大连理工大学 2019
[2]基于SFT的快速捕获与干扰抑制联合算法研究[D]. 龚巧娴.北京理工大学 2015
本文编号：3183479
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 扩频码捕获方法的研究现状
1.3 神经网络的研究现状
1.4 本文的主要内容和结构
第二章 扩频通信的基础理论
2.1 扩频通信的基本概念
2.2 直接序列扩频通信系统
2.3 直扩系统的伪随机序列
2.4 直扩系统同步捕获方法
2.4.1 时域捕获算法
2.4.2 频域捕获算法
2.5 本章小结
第三章 基于压缩感知的直扩信号捕获算法
3.1 压缩感知基础理论
3.2 直扩信号的稀疏表示
3.3 直扩信号捕获压缩感知模型
3.4 信号的重构
3.5 算法性能分析
3.6 本章小结
第四章 基于神经网络的直扩信号捕获算法
4.1 训练数据的获取与处理
4.2 构建神经网络模型
4.2.1 网络结构设计
4.2.2 激活函数选择
4.2.3 损失函数选择
4.2.4 梯度下降方法选择
4.3 神经网络模型优化
4.3.1 神经网络的隐藏层数和每层神经元的个数
4.3.2 学习率
4.3.3 小批量数据的大小
4.4 性能分析
4.4.1 捕获概率
4.4.2 捕获时间
4.5 本章小结
第五章 直扩信号捕获的FPGA设计与实现
5.1 开发平台和系统参数
5.2 基于压缩感知的捕获算法设计与实现
5.2.1 ADMM的并行实现结构
5.2.2 压缩感知算法数据存储方式
5.2.3 除法器单元
5.2.4 复数计算单元
5.2.5 ADMM算法的FPGA实现
5.3 基于神经网络的捕获算法设计与实现
5.3.1 神经网络的并行计算结构
5.3.2 神经网络算法数据存储方式
5.3.3 神经网络的FPGA实现
5.4 性能分析
5.4.1 资源消耗
5.4.2 捕获概率
5.5 本章小结
第六章 总结及展望
致谢
参考文献
个人攻读硕士期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于交错方向乘子法的并行GPS信号捕获算法[J]. 杨峰,周飞,潘丽丽,林静然. 电子科技大学学报. 2020(02)
[2]一种利用压缩感知改进的PMF-FFT扩频捕获算法[J]. 王凯,吴斌,汪勃. 电讯技术. 2018(06)
[3]浅谈FPGA技术的优势及其应用[J]. 陈木. 电子世界. 2015(13)
[4]基于压缩感知的DSSS信号双阶段捕获方法[J]. 程艳合,杨文革. 北京航空航天大学学报. 2015(04)
[5]国外无线通信抗干扰技术研究进展[J]. 征惠玲. 电讯技术. 2014(04)
[6]软件无线电技术在通信系统中的应用[J]. 孙倩. 无线互联科技. 2013(07)
[7]FPGA器件设计技术发展综述[J]. 杨海钢,孙嘉斌,王慰. 电子与信息学报. 2010(03)
[8]压缩感知理论简介[J]. 喻玲娟,谢晓春. 电视技术. 2008(12)
[9]DSSS滑动相关捕获算法改进及性能分析[J]. 杨灵,赵笙罡,胡修林. 电讯技术. 2007(01)
[10]直接扩频码捕获技术的研究[J]. 张斌,王华奎,李艳萍. 现代电子技术. 2006(09)
硕士论文
[1]基于FPGA的卷积神经网络的设计与实现[D]. 鲍思琦.大连理工大学 2019
[2]基于SFT的快速捕获与干扰抑制联合算法研究[D]. 龚巧娴.北京理工大学 2015
本文编号：3183479
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