[发明专利]一种覆盖多类损耗因素的通用电磁信号数据集构建方法

权利要求书

1.一种覆盖多类损耗因素的通用电磁信号数据集构建方法，其特征在于，具体步骤如下：

首先，电磁信号输入层对随机生产的码元信息进行调制，生成多种单载波调制信号，并以射频调制信号的形式输出；同时，确定通信场景中存在的损耗因素类型及其参数；根据射频调制信号的传输过程，分别在发射机、接收机和信道中按顺序添加各种损耗因素，生成覆盖多类损耗因素的电磁信号数据集r(t)：

r(t)＝s(t)·h(t)+n(t)

其中，t为时间，s(t)为射频调制信号，h(t)为包含通信系统损耗因素的时变信道冲激响应函数，n(t)为加型高斯白噪声；

然后，信号数据输出层对覆盖多类损耗因素的电磁信号数据集进行结构化数据保存，并确定各参数取值；

最后，通过电磁信号数据集结构化处理及参数确定，生成结构化的通用电磁信号数据集，为信号检测和调制分类提供监督学习或非监督学习的数据样本。

2.根据权利要求1所述的一种覆盖多类损耗因素的通用电磁信号数据集构建方法，其特征在于，所述的电磁信号输入层对随机生产的码元信息进行调制，具体为：

首先，电磁信号输入层利用伪随机码生成器随机生成包含比特信息的码元，码元信息通过信号调制原理生成各种调制信号；

然后，对各调制信号依次进行波形成形和IQ调制上变频，得到多种单载波调制信号，并以射频调制信号的形式输出；

射频调制信号如下所示：

其中，real为取复信号的实部，t为时间，I(t)为信号的同相分量，Q(t)为信号的正交分量，j为虚数单位，f_c为载波频率，θ₀为初始相位，T为信号持续时间。

3.根据权利要求1所述的一种覆盖多类损耗因素的通用电磁信号数据集构建方法，其特征在于，所述的通信系统损耗因素类之间的关系利用UML类图设计并确定，具体为：

首先，通过UML类图确定各个类的属性和各损耗类的接口；

然后，根据各损耗因素类的作用关系，确定存在关联的损耗因素类；

各损耗因素类的作用关系包括：多普勒效应类通过聚合的方式伴随着多径延迟损耗类一起作用于调制信号类；载波频偏和载波相偏两种损耗因素类依赖多普勒效应类或者时钟偏移类作用于调制信号类；其他的损耗因素类独立作用于调制信号类，并用依赖关系表示。

4.根据权利要求1所述的一种覆盖多类损耗因素的通用电磁信号数据集构建方法，其特征在于，所述的损耗因素的叠加顺序具体为：

(a)发射机射频前端产生相位噪声损耗和非线性放大失真损耗；

(b)无线信道环境包含多径衰落、多普勒效应和路径损失损耗因素；

(c)接收机射频前端产生相位噪声损耗、非线性放大失真损耗、载波频偏/相偏损耗及时钟偏移损耗；

(d)信号在各种环境中均等效存在一个加型高斯白噪声。

5.根据权利要求1所述的一种覆盖多类损耗因素的通用电磁信号数据集构建方法，其特征在于，所述的对覆盖多类损耗因素的电磁信号数据集进行结构化数据保存，具体为：

(a)首先，确定信号数据维度；

信号数据维度包括信号的宽度、高度和通道数，高度分为实部和虚部；

(b)然后，在确定了信号数据维度的基础上进行信号数据归一化；

(c)最后，根据应用领域确定数据信号的数据帧和标签，得到结构化的覆盖多类损耗因素的电磁信号数据集。

6.根据权利要求1所述的一种覆盖多类损耗因素的通用电磁信号数据集构建方法，其特征在于，所述的电磁信号数据集的参数包括：间歇性信号占比、信噪比、调制方式样本数、信噪比样本数和数据集文件格式；

(a)间歇性信号占比取值在最小值与最大值之间服从均匀分布；

(b)信噪比取值设定为最小值和最大值之间等间隔取值；

(c)数据集的总样本数：每种调制方式的样本数和每种信噪比的样本数之和；

(d)数据集文件格式选择主流的h5或mat后缀类型，并选择单文件或多文件保存。