Ming Li;Xiaolin Zhang;Rongchen Sun;Zengmao Chen;Chenghao Liu
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.6
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pp.1743-1758
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2023
Automatic modulation classification is a critical algorithm for non-cooperative communication systems. This paper addresses the challenging problem of closed-set and open-set signal modulation classification in complex channels. We propose a novel approach that incorporates a self-learning filter and center-loss in Deep Residual Shrinking Networks (DRSN) for closed-set modulation classification, and the Opendistance method for open-set modulation classification. Our approach achieves better performance than existing methods in both closed-set and open-set recognition. In closed-set recognition, the self-learning filter and center-loss combination improves recognition performance, with a maximum accuracy of over 92.18%. In open-set recognition, the use of a self-learning filter and center-loss provide an effective feature vector for open-set recognition, and the Opendistance method outperforms SoftMax and OpenMax in F1 scores and mean average accuracy under high openness. Overall, our proposed approach demonstrates promising results for automatic modulation classification, providing better performance in non-cooperative communication systems.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.25
no.3
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pp.427-432
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2021
In this paper, we conduct performance analysis in automatic modulation classification of unknown communication signal to identify its modulation types based on deep neural network. The modulation classification performance was verified using time domain digital sample data of the modulated signal, frequency domain data to which FFT was applied, and time and frequency domain mixed data as neural network input data. For 11 types of analog and digitally modulated signals, the modulation classification performance was verified in various SNR environments ranging from -20 to 18 dB and reason for false classification was analyzed. In addition, by checking the learning speed according to the type of input data for neural network, proposed method is effective for constructing an practical automatic modulation recognition system that require a lot of time to learn.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.41
no.11
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pp.1406-1409
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2016
In this paper, we propose the heuristic signal grouping algorithm to estimate channel state value over full blind communication situation which means that there is no information about the modulation scheme and the channel state information between the transmitter and the receiver. Hereafter, using the constellation rotation method and the probability density function(pdf) the modulation scheme is determined to perform automatic modulation classification(AMC). Furthermore, the modulation type and a channel state value estimation capability is evaluated by comparing the proposed scheme with other conventional techniques from the simulation results in terms of the symbol error rate(SER) and the root mean square error (RMSE).
Automatic modulation classification(AMC) is a core technique in Software Defined Radio(SDR) platform that enables smart and flexible spectrum sensing and access in a wide frequency band. In this study, we propose a simple yet accurate deep learning-based method that allows AMC for variable-size radio signals. To this end, we design a classification architecture consisting of two Convolutional Neural Network(CNN)-based models, namely main and small models, which were trained on radio signal datasets with two different signal sizes, respectively. Then, for a received signal input with an arbitrary length, modulation classification is performed by augmenting the input samples using a self-replicating padding technique to fit the input layer size of our model. Experiments using the RadioML 2018.01A dataset demonstrated that the proposed method provides higher accuracy than the existing methods in all signal-to-noise ratio(SNR) domains with less computation overhead.
Automatic modulation classification is essential in radar emitter identification. We propose a cascade classifier by combining a support vector machine (SVM) and convolutional neural network (CNN), considering that noise might be taken as radar signals. First, the SVM distinguishes noise signals by the main ridge slice feature of signals. Second, the complex envelope features of the predicted radar signals are extracted and placed into a designed CNN, where a modulation classification task is performed. Simulation results show that the SVM-CNN can effectively distinguish radar signals from noise. The overall probability of successful recognition (PSR) of modulation is 98.52% at 20 dB and 82.27% at -2 dB with low computation costs. Furthermore, we found that the accuracy of intermediate frequency estimation significantly affects the PSR. This study shows the possibility of training a classifier using complex envelope features. What the proposed CNN has learned can be interpreted as an equivalent matched filter consisting of a series of small filters that can provide different responses determined by envelope features.
Park, Cheol-Sun;Yang, Jong-Won;Nah, Sun-Phil;Jang, Won
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.10
no.4
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pp.88-96
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2007
This paper discusses the fast modulation classifiers capable of classifying both analog and digital modulation signals in wireless communications applications. A total of 7 statistical signal features are extracted and used to classify 9 modulated signals. In this paper, we investigate the performance of the two types of fast modulation classifiers (i.e. 2 nearest neighbor classifiers and 2 minimum distance classifiers) and compare the performance of these classifiers with that of the state of the art for the existing classification methods such as SVM Classifier. Computer simulations indicate good performance on an AWGN channel, even at low signal-to-noise ratios, in case of minimum distance classifiers (MDC for short) and k nearest neighbor classifiers (kNNC for short). Besides a good performance, these type classifiers are considered as ideal candidate to adapt real-time software radio because of their fast modulation classification capability.
Park, Cheol-Sun;Nah, Sun-Phil;Yang, Jong-Won;Choi, Jun-Ho
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.45
no.4
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pp.22-30
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2008
In this paper, we deal with modulation classification method using WT capable of classifying incident digital signals without a priori information. These key features should have good properties of sensitive with modulation types and insensitive with SNR variation. The 4 key features for modulation recognition are selected using WT coefficients, which have the property of insentive to the changing of noise. The numerical simulations for classifying 8 digital modulation types using these features are peformed. The numerical simulations of the 3 types (i.e. DTC, MDC, and SVMC) of modulation classifiers are performed the investigation of classification accuracy and execution time to design the modulation classification module in software radio. The simulation result indicated that the execution time of MDC and DTC was best and MDC and SVMC showed good classification performance.
In this paper, we propose an automatic modulation classification method for ten digitally modulated baseband signals, such as 2-FSK, 4-FSK, 8-FSK, MSK, BPSK, QPSK, 8-PSK, 16-QAM, 32-QAM, and 64-QAM based on higher order statistics of cyclostationary process. The first order cyclic moments and higher order cyclic cumulants of the signal are used as features of the modulation signals. The proposed method consists of two stages. At the first stage, we classify modulation signals as M-FSK and non-FSK using peaks of the first order cyclic moment. At the next step, we apply the Gaussian mixture model-based classifier to classify non-FSK. Simulation results are demonstrated to evaluate the proposed scheme. The results show high probability of classification even in the presence of frequency and phase offsets.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.10
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pp.3458-3478
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2022
Automatic modulation recognition is the core algorithm in the field of modulation classification in communication systems. Our investigations show that deep learning (DL) based modulation recognition techniques have achieved effective progress for multiple-input multiple-output (MIMO) systems. However, network complexity is always an additional burden for high-accuracy classifications, which makes it impractical. Therefore, in this paper, we propose a low-complexity dimensional interactive lightweight network (DilNet) for MIMO systems. Specifically, the signals received by different antennas are cooperatively input into the network, and the network calculation amount is reduced through the depth-wise separable convolution. A two-dimensional interactive attention (TDIA) module is designed to extract interactive information of different dimensions, and improve the effectiveness of the cooperation features. In addition, the TDIA module ensures low complexity through compressing the convolution dimension, and the computational burden after inserting TDIA is also acceptable. Finally, the network is trained with a penalized statistical entropy loss function. Simulation results show that compared to existing modulation recognition methods, the proposed DilNet dramatically reduces the model complexity. The dimensional interactive lightweight network trained by penalized statistical entropy also performs better for recognition accuracy in MIMO systems.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.32
no.4C
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pp.425-432
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2007
In this paper, we deals with automatic modulation classification capable of classifying incident signals without a priori information. The 7 key features which have good properties of sensitive with modulation types and insensitive with SNR variation are selected. The numerical simulations for classifying 9 modulation types using the these features are performed. The numerical simulations of the 4 types of modulation classifiers are performed the investigation of classification accuracy and execution time to implement the fast modulation classifier in software radio. The simulation result indicated that the execution time of DTC was best and SVC and MDC showed good classification performance. The prototype was implemented with DTC type. With the result of field trials, we confirmed the performance in the prototype was agreed with the numerical simulation result of DTC.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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