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面向隐私安全与信道偏移的轻量化短波信号调制识别方法

姚怡舟 邓文 李保国

姚怡舟, 邓文, 李保国. 面向隐私安全与信道偏移的轻量化短波信号调制识别方法[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT251017
引用本文: 姚怡舟, 邓文, 李保国. 面向隐私安全与信道偏移的轻量化短波信号调制识别方法[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT251017
YAO Yizhou, DENG Wen, LI Baoguo. Towards Privacy-Preserving and Lightweight Modulation Recognition for Short-Wave Signals under Channel Shifts[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT251017
Citation: YAO Yizhou, DENG Wen, LI Baoguo. Towards Privacy-Preserving and Lightweight Modulation Recognition for Short-Wave Signals under Channel Shifts[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT251017

面向隐私安全与信道偏移的轻量化短波信号调制识别方法

doi: 10.11999/JEIT251017 cstr: 32379.14.JEIT251017
详细信息
    作者简介:

    姚怡舟:男,工程师,研究方向为信号调制识别

    邓文:男,助理研究员,研究方向为智能电子对抗与评估技术

    李保国:男,副教授,研究方向为智能电子侦察技术

    通讯作者:

    邓文 dw0907@nudt.edu.cn

  • 中图分类号: TN971.1

Towards Privacy-Preserving and Lightweight Modulation Recognition for Short-Wave Signals under Channel Shifts

  • 摘要: 现有基于监督学习范式的短波信号调制识别方法通常假设训练数据(源域)与测试数据(目标域)服从同一分布。然而,短波信道易受电离层变化影响,导致域间分布差异显著,进而引发模型性能退化。此外,无人平台边缘侧部署还面临设备资源受限、标注样本稀缺以及数据隐私保护等多重挑战。针对上述问题,本文提出一种基于源模型迁移的轻量化识别方法,能够在不访问源域数据的条件下实现隐私安全的模型迁移。该方法的优势主要体现在三个方面:首先,具备良好的轻量化特性,仅需在无标签目标域上进行单轮训练即可快速收敛,显著降低了计算开销;其次,具备优异的小样本适应能力,在目标域样本极少的场景下仍能保持较高的识别精度;最后,通过融合涵盖同相/正交分量、幅度/相位信息及频谱特征的多模态信号特征,充分利用特征互补性增强了模型鲁棒性。仿真实验结果表明,该方法在大幅降低资源消耗的同时,在小样本条件下仍能保持稳定的识别性能,验证了其兼具快速收敛、低资源需求和良好泛化能力的特性。
  • 图  1  同相正交分量

    图  2  频谱幅度

    图  3  二次方谱

    图  4  幅度相位

    图  5  多模态源模型迁移框架处理流程示意

    图  6  低纬度静态环境信道向中等环境信道迁移识别率

    图  7  低纬度静态环境信道向恶劣环境信道迁移识别率

    图  8  中纬度静态环境信道向中等环境信道迁移识别率

    图  9  中纬度静态环境信道向恶劣环境信道迁移识别率

    图  10  高纬度静态环境信道向中等环境信道迁移识别率

    图  11  高纬度静态环境信道向恶劣环境信道迁移识别率

    图  12  低纬度静态环境信道向中等环境信道迁移情况下,不同训练样本量下M-SMOT的识别准确率变化曲线

    图  13  M-SMOT目标域100%训练样本量平均识别准确率混淆矩阵

    图  14  M-SMOT目标域10%训练样本量平均识别准确率混淆矩阵

    图  15  M-SMOT目标域1%训练样本量平均识别准确率混淆矩阵

    图  16  低纬度静态环境信道向中等环境信道迁移情况下,具有和不具有自监督伪标签的不同算法识别率对比

    图  17  低纬度静态环境信道向中等环境信道迁移情况下,输入不同模态特征组合的识别率对比

    表  1  不同跨信道场景下各方法的平均识别准确率(%)

    纬度源域信道状态目标域信道状态有监督学习Source-OnlyM-SMOT
    低纬度静态环境中等环境98.082.793.6
    恶劣环境98.796.596.8
    中纬度静态环境中等环境98.788.292.9
    恶劣环境98.983.494.0
    高纬度静态环境中等环境98.791.997.9
    恶劣环境98.894.896.8
    下载: 导出CSV

    表  2  不同模型开销对比分析

    模型 是否需要存储
    源域数据
    单样本推理峰
    值内存(MB)
    目标域数据训
    练稳定轮次
    ResNeXt-DANN[12] 5.1 50
    域适应神经网络
    识别模型[13]
    168.3 30
    ATLA[14] 10.8 30
    AMRMIDAN[15] 5.2 50
    M-SMOT(所提模型) 6.0 1
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 修回日期:  2026-01-22
  • 录用日期:  2026-01-22
  • 网络出版日期:  2026-02-11

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