一种基于K-均值聚类的TDMA突发长度估计方法与流程

一种基于k-均值聚类的tdma突发长度估计方法
技术领域
1.本发明涉及卫星通信信号处理技术领域，具体的说，是一种基于k-均值聚类的tdma突发长度估计方法。

背景技术：

2.卫星vsat（very small aperture terminal，甚小天线地球站）体制由于其组网灵活、功率利用率高等优点而应用非常广泛，目前政府企业通信系统、海岸监视系统、航管网、空管网等均采用了vsat卫星通信网系统简称vsat网，vsat网中反向tdma（time division multiple access，时分多址）链路的信号处理中的一个重要环节是检测突发的起点以及突发长度，突发长度估计错误会直接影响系统解译的误码性能，所以突发长度的正确估计对tdma解译的性能非常重要。目前针对tdma信号突发的估计完全依靠信号的能量去确定突发的结尾，当信号质量较差时经常会出现突发结尾判断错误的情况，导致该突发解译错误，通过k-均值聚类的方法首先确定突发长度，再根据此长度对各突发进行截取，保证了突发截取长度的正确性，从而提高系统解译性能。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于k-均值聚类的tdma突发长度估计方法，能够对等长帧tdma信号突发长度进行精确估计。
4.本发明通过下述技术方案解决上述问题：一种基于k-均值聚类的tdma突发长度估计方法，包括：步骤s10、对tdma数据进行突发检测，根据突发独特字检测突发起点，通过信号能量变化检测突发结尾，输出每个突发的突发长度；步骤s20、把各个突发长度送入k-均值聚类器进行聚类；步骤s30、选择聚类结果中聚类元素量最大的集合，输出估计出的突发长度。
5.所述步骤s10具体包括：步骤s11、令事件、事件：：其中，是已知突发独特字，是方差为的高斯白噪声；为第n次采样的信号采样值，，n为采样次数；步骤s12、判断似然比：
其中，为信号采样值，为初始判决门限；是事件的概率；是事件的概率；的概率；似然比进一步转化为：步骤s13、把上式两边同时取对数，得到判决准则：简化得到不等式：其中，独特字已知，所以为已知，判决准则进一步简化为：其中，为最终判决门限；步骤s14：根据最终判决门限对突发起点和突发结尾进行判决，输出突发长度。
6.所述步骤s20具体包括：步骤s21：从输入的多个突发长度中选取m个，如3个作为初始聚类中心，初始化k-均值聚类器；步骤s22：根据每个聚类中心的值，计算每个突发长度与这些聚类中心的距离，并根据最小距离对突发长度重新划分集合；步骤s23：通过求集合内突发长度平均值，重新计算每个集合的聚类中心；步骤s24：重复步骤s22和步骤s23，直到集合的聚类中心值不再变化，得到聚类集合。
7.所述步骤s30具体包括：遍历各聚类集合，选择其中聚类元素量最大的集合，设定门限，再次剔除聚类集合中偏离较大的元素，对剩下的元素求平均值，把平均值输出作为估计出的突发长度。
8.本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本发明把k-均值聚类的算法应用到了等长帧的tdma信号突发长度估计中，把常规方法粗估的突发长度再进行k-均值聚类，提高突发长度估计精度，从而提高tdma信号整体解译误码性能。
附图说明
9.图1为本发明的流程图；图2为k-均值聚类流程图。
具体实施方式
10.下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
11.实施例1：结合图1所示，一种基于k-均值聚类的tdma突发长度估计方法，包括：步骤s10，对tdma数据进行突发检测，依靠独特字检测突发起点，通过信号能量变化检测突发结尾；步骤s20，把检测出的各突发长度送入k-均值聚类器进行聚类；步骤s30，选择聚类结果中聚类元素量最大的集合，输出估计出的突发长度。
12.其中，突发为本领域熟知的叫法，指突发出现的一段信号。
13.实施例2：在实施例1的基础上，对tdma数据进行突发检测，依靠独特字检测突发起点，通过信号能量变化检测突发结尾，包括步骤：步骤s1、令事件、事件：：其中，是已知突发独特字，是方差为的高斯白噪声；为第n次采样的信号采样值，，n为采样次数；步骤s2、判断似然比：其中，为信号采样值，为初始判决门限；
是事件的概率；是事件的概率；的概率；似然比进一步转化为：步骤s3、把上式两边同时取对数，得到判决准则：简化得到不等式：其中，独特字已知，所以为已知，判决准则进一步简化为：其中，为最终判决门限；步骤4：根据最终判决门限对突发起始和结尾进行判决，输出突发长度。
14.实施例3：在实施例2的基础上，如图2所示，所述把检测出的各突发长度送入k-均值聚类器进行聚类，包括步骤：步骤1：从输入的多个突发长度中选取3个作为初始聚类中心，初始化k-均值聚类器；步骤2：根据每个聚类中心值，计算每个突发长度与这些中心值的距离，并根据最小距离重新对突发长度集合进行划分；步骤3：通过求集合内突发长度平均值，重新计算每个聚类的中心；步骤4：重复步骤2和3，直到各集合聚类中心值不再变化则停止。
15.实施例4：在实施例3的基础上，所述选择聚类结果中聚类元素量最大的集合，输出估计出的突发长度，包括步骤：遍历各聚类集合，选择其中聚类元素量最大的集合，设定门限，再次剔
除集合中偏离较大的元素，对剩下的元素求平均值，把平均值输出作为估计出的突发长度。
16.尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

技术特征：

1.一种基于k-均值聚类的tdma突发长度估计方法，其特征在于，包括：步骤s10、对时分多址tdma数据进行突发检测，根据突发独特字检测突发起点，通过信号能量变化检测突发结尾，输出每个突发的突发长度；步骤s20、把各个突发长度送入k-均值聚类器进行聚类；步骤s30、选择聚类结果中聚类元素量最大的集合，输出估计出的突发长度。2.根据权利要求1所述的一种基于k-均值聚类的tdma突发长度估计方法，其特征在于，所述步骤s10具体包括：步骤s11、令事件、事件：：其中，是已知突发独特字，是方差为的高斯白噪声；为第n次采样的信号采样值，，n为采样次数；步骤s12、判断似然比：其中，为信号采样值，为初始判决门限；是事件的概率；是事件的概率；的概率；似然比进一步转化为：步骤s13、把上式两边同时取对数，得到判决准则：简化得到不等式：
其中，独特字已知，所以为已知，判决准则进一步简化为：其中，为最终判决门限；步骤s14：根据最终判决门限对突发起点和突发结尾进行判决，输出突发长度。3.根据权利要求2所述的一种基于k-均值聚类的tdma突发长度估计方法，其特征在于，所述步骤s20具体包括：步骤s21：从输入的多个突发长度中选取m个作为初始聚类中心，初始化k-均值聚类器；步骤s22：根据每个聚类中心的值，计算每个突发长度与这些聚类中心的距离，并根据最小距离对突发长度重新划分集合；步骤s23：通过求集合内突发长度平均值，重新计算每个集合的聚类中心；步骤s24：重复步骤s22和步骤s23，直到集合的聚类中心值不再变化，得到聚类集合。4.根据权利要求3所述的一种基于k-均值聚类的tdma突发长度估计方法，其特征在于，所述步骤s30具体包括：遍历各聚类集合，选择其中聚类元素量最大的集合，设定门限，再次剔除聚类集合中偏离较大的元素，对剩下的元素求平均值，把平均值输出作为估计出的突发长度。

技术总结

本发明公开了一种基于K-均值聚类的TDMA突发长度估计方法，涉及卫星通信信号处理技术领域，包括对TDMA数据进行突发检测，根据突发独特字检测突发起点，通过信号能量变化检测突发结尾，输出每个突发的突发长度；把各个突发长度送入K-均值聚类器进行聚类；选择聚类结果中聚类元素量最大的集合，输出估计出的突发长度。本发明把K-均值聚类的算法应用到了等长帧TDMA信号突发长度估计中，把常规方法粗估的突发长度再进行K-均值聚类，提高突发长度估计精度，从而提高TDMA信号整体解译误码性能。从而提高TDMA信号整体解译误码性能。从而提高TDMA信号整体解译误码性能。