一种基于聚类的矢量调制信号分析方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于聚类的矢量调制信号分析方法及其系统，本方法包括获取矢量调制信号的待测符号样点；从待测符号样点中选取出与矢量调制信号产生的原始星座点数量相同的多个样点，将多个样点作为初始聚类中心并通过聚类算法对多个待测符号样点进行聚类，得到聚类完成后的多个聚类中心；计算多个聚类中心中的每个聚类中心与原始星座点的相似度，根据相似度对多个聚类中心进行排序，得到排序后的多个聚类中心；将排序后的多个聚类中心与原始星座点比较失真，得到矢量调制信号的I/Q不平衡参数，本方法能够准确的测量I/Q不平衡参数，而且在各种调制方式星座图映射下均适用，当发射符号比例不均衡时也具有良好的效果。符号比例不均衡时也具有良好的效果。符号比例不均衡时也具有良好的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚类的矢量调制信号分析方法及其系统


[0001]本专利技术涉及数字信号处理
，特别涉及一种基于聚类的矢量调制信号分析方法及其系统。

技术介绍

[0002]正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)是一种基带信号矢量调制方式，将基带数字信息分离成同向(I路)和正交(Q路)两个独立的分量分别加载到载波上，具有传输效率高、抗噪声能力强等优点，广泛应用于实际通信系统。在QAM调制过程中，调制器的属性不平衡等因素会导致矢量信号I/Q不平衡，体现在基带信号星座图上表现为原点偏移、角度失衡、幅度失衡。信号的调制质量将会直接影响通信质量，因此需要对发射机产生的射频信号进行矢量分析，准确估计发射信号的I/Q不平衡参数。射频一致性测试指标中，对矢量调制信号质量定义了I/Q直流偏移(I/Q Offset)、I/Q相位失衡(I/Q Quadrature Error)、I/Q幅度失衡(I/Q Gain Imbalance)等度量来表征。
[0003]一些传统的I/Q不平衡指标测量算法对信号进行直接平均，估计直流偏移等参数，这种方法在原始符号比例不均衡时表现不佳，或者直接利用参考信号，建立二元线性回归模型，将该问题转化为多维线性方程组求解问题，这些方法的精度依赖于参考信号的获取，若从导频信号中获取，则依赖于导频符号数量和比例，并且大多数通用综测仪往往无法获取导频信息，若从待测符号中获取，则在I/Q失衡严重的情况下有大量错判。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。为此，本专利技术提出一种基于聚类的矢量调制信号分析方法及其系统，能够准确的测量I/Q不平衡参数。
[0005]本专利技术的第一方面，提供了一种基于聚类的矢量调制信号分析方法，所述基于聚类的矢量调制信号分析方法包括：
[0006]获取矢量调制信号的待测符号样点；
[0007]从所述待测符号样点中选取出与所述矢量调制信号产生的原始星座点数量相同的多个样点，将所述多个样点作为初始聚类中心并通过聚类算法对所述多个待测符号样点进行聚类，得到聚类完成后的多个聚类中心；
[0008]计算所述多个聚类中心中的每个所述聚类中心与所述原始星座点的相似度，根据所述相似度对所述多个聚类中心进行排序，得到排序后的所述多个聚类中心；
[0009]将所述排序后的所述多个聚类中心与所述原始星座点进行失真比较，得到所述矢量调制信号的I/Q不平衡参数。
[0010]根据本专利技术的实施例，至少具有如下技术效果：
[0011]本方法利用聚类算法对多个接收符号星座点位置进行聚类，依据聚类后形成的多个聚类中心与原始星座点的相似度判决多个聚类中心的编号，依据排序后的多个聚类中心和原始星座点比较失真，从而测量I/Q不平衡参数，本方法能够准确的测量I/Q不平衡参数，
而且在各种调制方式星座图映射下均适用，当发射符号比例不均衡时也具有良好的效果。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，所述聚类算法为K
‑
means算法。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，所述将所述多个样点作为初始聚类中心并通过聚类算法对所述多个待测符号样点进行聚类，得到聚类完成后的多个聚类中心，包括：
[0014]将所述多个待测符号样点进行平均功率归一化，得到归一化后的多个待测符号样点；
[0015]遍历计算所述归一化后的多个待测符号样点中的每个样点和所述初始聚类中心的闵可夫斯基距离，并归到距离最小的簇中；
[0016]依次类推，当进行第k次聚类时，遍历计算所述归一化后的多个待测符号样点中的每个样点和第k
‑
1次聚类中心的闵可夫斯基距离，并归到距离最小的簇中；其中，k>1；
[0017]直至当第k次聚类中心和第k
‑
1次聚类中心的距离小于预设迭代收敛门限或第k次聚类达到预设最大迭代次数时，迭代结束，得到聚类完成后的多个聚类中心。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述相似度为欧式距离；所述计算所述多个聚类中心中的每个所述聚类中心与所述原始星座点的相似度，根据所述相似度对所述多个聚类中心进行排序，得到排序后的所述多个聚类中心，包括：
[0019]计算所述聚类中心点与所述原始星座点的欧氏距离，将与所述聚类中心点欧式距离最近的一个所述原始星座点作为与所述聚类中心点最相似的一个所述原始星座点；
[0020]将所述聚类中心点最相似的一个所述原始星座点的编号作为所述聚类中心点的预设编号；
[0021]根据每个所述聚类中心点的所述预设编号进行排序，得到排序后的所述多个聚类中心。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，所述从所述待测符号样点中选取出与所述矢量调制信号产生的原始星座点数量相同的多个样点作为初始聚类中心，包括：
[0023]获取所述矢量调制信号的调制方式的理想星座图和所述矢量调制信号的数据点分布星座图区域；
[0024]通过所述理想星座图对所述星座图区域进行网格划分，将落在每个区域内的理想星座点作为初始聚类中心。
[0025]根据本专利技术的一些实施例，所述将所述排序后的所述多个聚类中心与所述原始星座点进行失真比较，得到所述矢量调制信号的I/Q不平衡参数，包括：
[0026]将所述排序后的所述多个聚类中心和所述原始星座点代入I/Q不平衡参数计算公式中，得到矢量调制信号的I/Q不平衡参数。
[0027]根据本专利技术的一些实施例，所述基于聚类的矢量调制信号分析方法还包括：
[0028]根据所述I/Q不平衡参数计算发射信号测量指标。
[0029]本专利技术的第二方面，提供了一种基于聚类的矢量调制信号分析系统，所述基于聚类的矢量调制信号分析系统包括：
[0030]样点获取单元，用于获取矢量调制信号的待测符号样点；
[0031]样点聚类单元，用于从所述待测符号样点中选取出与所述矢量调制信号产生的原始星座点数量相同的多个样点，将所述多个样点作为初始聚类中心并通过聚类算法对所述多个待测符号样点进行聚类，得到聚类完成后的多个聚类中心；
[0032]相似度判决单元，用于计算所述多个聚类中心中的每个所述聚类中心与所述原始星座点的相似度，根据所述相似度对所述多个聚类中心进行排序，得到排序后的所述多个聚类中心；
[0033]不平衡参数计算单元，用于将所述排序后的所述多个聚类中心与所述原始星座点进行失真比较，得到所述矢量调制信号的I/Q不平衡参数。
[0034]由于基于聚类的矢量调制信号分析系统采用了上述实施例的基于聚类的矢量调制信号分析方法的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。
[0035]本专利技术的第三方面，提供了一种电子设备，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于聚类的矢量调制信号分析方法，其特征在于，所述基于聚类的矢量调制信号分析方法包括：获取矢量调制信号的待测符号样点；从所述待测符号样点中选取出与所述矢量调制信号产生的原始星座点数量相同的多个样点，将所述多个样点作为初始聚类中心并通过聚类算法对所述多个待测符号样点进行聚类，得到聚类完成后的多个聚类中心；计算所述多个聚类中心中的每个所述聚类中心与所述原始星座点的相似度，根据所述相似度对所述多个聚类中心进行排序，得到排序后的所述多个聚类中心；将所述排序后的所述多个聚类中心与所述原始星座点进行失真比较，得到所述矢量调制信号的I/Q不平衡参数。2.根据权利要求1所述的基于聚类的矢量调制信号分析方法，其特征在于，所述聚类算法为K
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means算法。3.根据权利要求2所述的基于聚类的矢量调制信号分析方法，其特征在于，所述将所述多个样点作为初始聚类中心并通过聚类算法对所述多个待测符号样点进行聚类，得到聚类完成后的多个聚类中心，包括：将所述多个待测符号样点进行平均功率归一化，得到归一化后的多个待测符号样点；遍历计算所述归一化后的多个待测符号样点中的每个样点和所述初始聚类中心的闵可夫斯基距离，并归到距离最小的簇中；依次类推，当进行第k次聚类时，遍历计算所述归一化后的多个待测符号样点中的每个样点和第k
‑
1次聚类中心的闵可夫斯基距离，并归到距离最小的簇中；其中，k>1；直至当第k次聚类中心和第k
‑
1次聚类中心的距离小于预设迭代收敛门限或第k次聚类达到预设最大迭代次数时，迭代结束，得到聚类完成后的多个聚类中心。4.根据权利要求2或3所述的基于聚类的矢量调制信号分析方法，其特征在于，所述相似度为欧式距离；所述计算所述多个聚类中心中的每个所述聚类中心与所述原始星座点的相似度，根据所述相似度对所述多个聚类中心进行排序，得到排序后的所述多个聚类中心，包括：计算所述聚类中心点与所述原始星座点的欧氏距离，将与所述聚类中心点欧式距离最近的一个所述原始星座点作为与所述聚类中心点最相似的一个所述原始星座点；将所述聚类中心点最相似的一个所述原始星座点的编号作为所述聚类中心点的预设编号；根据每个所述聚类中心点的所述预设编号进行排序，得到排序后的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪娇，李质彬，康国庆，赵琳，施渊籍，石晶林，
申请(专利权)人：中科南京移动通信与计算创新研究院，
类型：发明
国别省市：