DE102015107553B4

DE102015107553B4 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Klassifikation des Modulationsformats eines digital modulierten Signals

Info

Publication number: DE102015107553B4
Application number: DE102015107553.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Weber; Martin Peter; Tobias Fehlhauer; Lothar Schüssele; Andreas Christ
Original assignee: Ls Telcom AG
Current assignee: Ls Telcom AG
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2035-05-14
Also published as: WO2016180410A1; DE102015107553A1

Abstract

Verfahren zur automatischen Klassifikation des Modulationsformats eines digital modulierten Signals, welches folgende Schritte umfasst:
(a) aus dem digital modulierten Signal (S_RX), welches eine vorbestimmte Symbolrate aufweist, wird eine vorbestimmte Anzahl N digitaler I/Q-Datenpunkte (x_i) ermittelt, wobei jeder I/Q-Datenpunkt (x_i) einen I-Datenwert und einen Q-Datenwert aufweist und ein in dem digital modulierten Signal (S_RX) enthaltenes Modulationssymbol repräsentiert;
(b) es wird ein Modulationsformatepool vorgegeben, in welchem eine Anzahl M unterschiedlicher Modulationsformate (CP_m) enthalten ist, wobei jedes Modulationsformat (CP_m) durch ein Konstellationsdiagramm mit einer vorbestimmten Anzahl (K) von Konstellationspunkten (C_k) in der I/Q-Ebene definiert ist;
(c) die I/Q-Datenpunkte (x_i) werden für jedes Modulationsformat (CP_m) des Modulationsformatepools mittels eines Clustering-Verfahrens ausgewertet, wobei die Konstellationspunkte (C_k) eines Modulationsformats (CP_m) jeweils zur Initialisierung des Clustering-Verfahrens verwendet werden und wobei nach Durchführung des Clustering-Verfahrens für jedes der Modulationsformate (CP_m) jeweils alle I/Q-Datenpunkte (x_i) jeweils einem ermittelten Cluster-Schwerpunkt (P_k) zugeordnet sind, welcher aus einem zugeordneten Konstellationspunkt (C_k) hervorgegangen ist und welcher von diesem zugeordneten Konstellationspunkt (C_k) einen bestimmten Abstand aufweist;
(d) für jedes Modulationsformat (CP_m) wird jeweils der Wert einer Nutzenfunktion (F(CP_m)) bestimmt, wobei die Nutzenfunktion (F(CP_m)) so beschaffen ist,
(i) dass sie einen umso höheren Wert annimmt, je besser die jeweils einem Cluster-Schwerpunkt (P_k) zugeordneten I/Q-Datenpunkte (x_i) durch den Cluster-Schwerpunkt (P_k) abgedeckt sind und je geringer die euklidischen Abstände der ermittelten Cluster-Schwerpunkte (P_k) von dem jeweils zugeordneten Konstellationspunkt (C_k) sind; oder
(ii) dass sie einen umso niedrigeren Wert annimmt, je besser die jeweils einem Cluster-Schwerpunkt (P_k) zugeordneten I/Q-Datenpunkte (x_i) durch den Cluster-Schwerpunkt (P_k) abgedeckt sind und je geringer die euklidischen Abstände der ermittelten Cluster-Schwerpunkte (P_k) von dem jeweils zugeordneten Konstellationspunkt (C_k) sind;
(e) es wird dasjenige Modulationsformat (CP_m) als das für das digital modulierte Signal zutreffende Modulationsformat (CP_m) angenommen, für welche die Nutzenfunktion (F(CP_m)) gemäß (d) (i) den höchsten oder die Nutzenfunktion (F(CP_m)) gemäß (d) (ii) den niedrigsten Wert annimmt;
dadurch gekennzeichnet,
(f) dass die Nutzenfunktion (F(CP_m))
(i) eine erste Teilfunktion (F₁(CP_m)) in Form eines multiplikativen Terms aufweist, welcher einen umso höheren Wert annimmt, je besser die jeweils einem Cluster-Schwerpunkt (P_k) zugeordneten Datenpunkte (x_i) durch den Cluster-Schwerpunkt (P_k) abgedeckt sind, und
(ii) eine zweite Teilfunktion (F₂(CP_m)) in Form eines multiplikativen Terms aufweist, welcher einen umso höheren Wert annimmt, je geringer die euklidischen Abstände der mit dem Clustering-Verfahren ermittelten Cluster-Schwerpunkte (P_k) von den jeweils zugeordneten Konstellationspunkten (C_k) des betreffenden Modulationsformats (CP_m) sind, oder
(g) dass die Nutzenfunktion (F(CP_m))
(i) eine erste Teilfunktion (F₁(CP_m)) in Form eines multiplikativen Terms aufweist, welcher einen umso niedrigeren Wert annimmt, je besser die jeweils einem Cluster-Schwerpunkt (P_k) zugeordneten Datenpunkte (x_i) durch den Cluster-Schwerpunkt (P_k) abgedeckt sind, und
(ii) eine zweite Teilfunktion (F₂(CP_m)) in Form eines multiplikativen Terms aufweist, welcher einen umso niedrigeren Wert annimmt, je geringer die euklidischen Abstände der mit dem Clustering-Verfahren ermittelten Cluster-Schwerpunkte (P_k) von den jeweils zugeordneten Konstellationspunkten (C_k) des betreffenden Modulationsformats (CP_m) sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur automatischen Klassifikation des Modulationsformats eines digital modulierten Signals mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 bzw. 11. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine auf einen Datenträger aufgezeichnete oder aus einem Kommunikationsnetz herunterladebare Software zur Durchführung des Verfahrens mit einer Datenverarbeitungseinheit, insbesondere einer Signalprozessoreinheit.
Die automatische Klassifikation der Modulationsart bzw. des Modulationsformats eines digital modulierten Signals stellt den Zwischenschritt zwischen einer Signaldetektion, beispielsweise mittels einer Signal-Monitoringvorrichtung, und der Demodulation eines detektierten Signals dar. Insbesondere dann, wenn weder die gesendeten Daten noch andere Signalparameter, wie der Frequenz-Offset, der Phasen-Offset oder eine Timing-Information bekannt sind, handelt es sich bei der automatischen Modulationsklassifikation (Automatic Modulation Classification: AMC) um eine komplexe Aufgabe im Rahmen der Entwicklung eines Systems oder einer Systemeinheit für das Radio-Monitoring oder im Rahmen der Entwicklung von Cognitive Radio Anwendungen.
Da der Begriff der Modulationsart meist als Oberbegriff verwendet wird (beispielsweise können die Amplituden-, Frequenz- oder Phasenmodulation jeweils als Modulationsart bezeichnet werden) und innerhalb einer bestimmten Modulationsart verschiedene Varianten existieren, die insbesondere unterschiedliche Konstellationsmuster im I/Q-Diagramm aufweisen, wird im Folgenden der Begriff Modulationsformat für eine bestimmte Modulationsart mit einem bestimmten Konstellationsmuster im I/Q-Diagramm verwendet. Mit der AMC wird also einem Signal, das durch eine bestimmte Anzahl von digitalen I/Q-Datenpunkten repräsentiert ist, ein bestimmtes Modulationsformat zugeordnet.
1 zeigt ein schematisches Blockdiagram eines Systemmodells 1 mit eine Sendereinheit 3, einem Übertragungskanal 5 und einer Empfängereinheit 7. Die Sendereinheit 3 erzeugt aus ihr zugeführten (üblicherweise binären) digitalen Sendedaten z_n,TX (n=1, 2, 3, ... ;n ∈ ℕ) mittels einer Modulatoreinheit 9 ein digital moduliertes Sendesignal S_TX , welches ein vorbestimmtes Modulationsformat und eine vorbestimmte Trägerfrequenz f₀ aufweist. Das digital modulierte Sendesignal S_TX der Sendereinheit 3 wird an deren Ausgang dem Übertragungskanal 5 zugeführt, der unter anderem durch ein bestimmtes Rauschverhalten charakterisiert ist. In 1 ist für den Übertragungskanal 5 das AWGN (additive white Gaussian noise) Kanalmodell verwendet, bei dem die Rauscheigenschaften des Kanals 5 durch die Addition eines Rauschsignals S_n mit gaußverteilter Amplitude und konstanter spektraler Rauschleistungsdichte zum Nutzsignal, d.h. dem Sendesignal S_TX , beschrieben wird. Dieses Modell wurde auch bei der Simulation des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung verwendet. Das verrauschte Ausgangssignal der Sendereinheit 3 wird zusätzlich zum Rauschen durch die linearen und nichtlinearen Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals 5 beeinflusst (Dämpfung, Dispersion, Phasenverzerrung etc.) und als (verrauschtes) Empfangssignal S_RX dem Eingang der Empfängereinheit 7 zugeführt.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Empfängereinheit 7 die der automatischen Modulationsklassifikation (AMC) bzw. der gezeigten AMC-Einheit 11 zugeordneten wesentlichen Aufgaben der Signalvorverarbeitung (Signalvorverarbeitungseinheit 13) und der Klassifikation der vorverarbeiteten Daten (Klassifikationseinheit 15). Die AMC-Ergebnisse bzw. ein diese beinhaltendes Signal S_AMC und vorverarbeitete I/Q- Daten x_i (i=1, 2, 3, ... ; j ∈ ℕ) werden dann einer Demodulatoreinheit 17 zugeführt, welche die Demodulation vornimmt und digitale Ausgangsdaten z_n,RX (n=1, 2, 3, ... ;n ∈ ℕ) erzeugt, die im Idealfall, d.h. ohne das Auftreten von Übertragungsfehlern, mit den der Sendeeinheit 3 zugeführten digitalen Eingangsdaten z_n,TX identisch sind.
Das der Empfängereinheit 7 zugeführte Empfangssignal kann entweder ein direkt empfangenes Signal sein, dessen Trägerfrequenz zumindest mit einer vorbestimmten maximal zulässigen Abweichung bekannt ist, oder ein von einer in 1 nicht dargestellten Signal-Monitoring-Einheit detektiertes Signal, wobei die Signal-Monitoring-Einheit ebenfalls ungefähre Informationen betreffend die Trägerfrequenz und die Bandbreite liefert.
Die Signalvorverarbeitungseinheit 13 kann eine nicht näher dargestellte I/Q-Empfängereinheit umfassen, welche das Empfangssignal S_RX in einen Q-Zweig und einen I-Zweig splittet und das Empfangssignal S_RX in jedem der beiden Zweige mit jeweils einem von zwei 90° zueinander verschobenen (orthogonalen) sinusförmigen Signalen mit der ungefähren (d.h. mit einem Frequenzoffset Δf behafteten) Trägerfrequenz f'₀ in das Basisband bzw. (bis auf den Frequenzoffset Δf) zumindest in die Nähe des Basisbandes heruntermischt und mit einer vorbestimmten Abtastrate abtastet. Die Abtastrate sollte dabei deutlich höher sein als die Symbolrate des Empfangssignals S_RX , vorzugsweise ein Vielfaches (beispielsweise den Faktor 10) der Symbolrate betragen. Die Abtastung im Q-Zweig und I-Zweig erfolgt dabei zumindest im Wesentlichen synchron. Die so erzeugten I-Datenwerte und Q-Datenwerte werden für jeden Abtastzeitpunkt zu einem I/Q-Rohdatenpunkt x_j,raw zusammengefasst oder bilden einen solchen. Jeder I/Q-Rohdatenpunkt kann somit als zweidimensionaler Vektor oder als komplexe Zahl dargestellt werden.
Die Vorverarbeitungseinheit 13 erzeugt aus diesen digitalen Rohdaten der Klassifikationseinheit 15 zugeführte Klassifikationseingangsdaten, die hinsichtlich des Timing-Verhaltens nur noch Datenpunkte aufweisen, die jeweils einem möglichst optimalen Abtastzeitpunkt entsprechen und somit jeweils ein Modulationssymbol des Empfangssignals S_RX repräsentieren und die hinsichtlich eines möglichen Frequenz- und Phasenoffsets korrigiert sind. Hierzu sind eine Reihe von Verfahren bekannt, so dass im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht näher darauf eingegangen werden muss. Insbesondere kann die Korrektur des Timings so erfolgen, dass aus den überabgetasteten I/Q-Rohdaten x_j,raw diejenigen Datenpunkte ausgewählt werden, die den optimalen Abtastzeitpunkten am nächsten liegen. Nach der Durchführung der Korrektur hinsichtlich des Timings und der Durchführung einer Frequenz- und Phasenkorrektur liegen korrigierte I/Q-Daten mit Datenpunkten x_i vor. Zur Durchführung der Korrektur kann eine vorbestimmte Anzahl von N Datenpunkten (beispielsweise N aufeinanderfolgende Datenpunkte x_i mit i=1, 2, 3, ... N; i ∈ ℕ) herangezogen werden. Die Anzahl N muss so gewählt werden, dass die verwendeten Korrekturverfahren und gegebenenfalls auch das mit denselben I/Q-Datenpunkten durchgeführte Klassifikationsverfahren Ergebnisse liefern, die mit ausreichender Sicherheit bzw. einer maximal zulässigen Fehlertoleranz zutreffen.
Die Weiterverarbeitung dieser I/Q-Klassifikationsdaten x_i erfolgt dann durch die Klassifikationseinheit 15, welche so ausgebildet ist, dass sie mit möglichst hoher Zuverlässigkeit die Information gewinnt, welches Modulationsformat den Klassifikationsdaten x_i zugrunde liegt, so dass die Demodulatoreinheit 17 unter Verwendung dieser Information eine korrekte Demodulation der I/Q-Daten zur Erzeugung korrekter digitaler Ausgangsdaten vornehmen kann.
Für die eigentliche AMC, die von der Klassifikationseinheit 15 durchgeführt wird, existieren im Wesentlichen zwei grundsätzliche Algorithmen, nämlich einerseits sogenannte wahrscheinlichkeitsbasierte (likelihood-based; LB) Verfahren und andererseits merkmalsbasierte (feature-based; FB) Verfahren. Da LB Verfahren mit dem Nachteil einer deutlich höheren Komplexität bei der rechnerischen Auswertung belastet sind, finden in praktischen Anwendungen meist FB Verfahren Verwendung. Üblicherweise verwenden FB Verfahren bestimmte charakteristische Merkmale eines Modulationsformats, die sich in den Eingangssignaldaten widerspiegeln. Die Entscheidung, ob ein bestimmtes Modulationsformat auf das Empfangssignal S_RX zutrifft, wird also durch den Vergleich der in den Klassifikationsdaten S_d,pp festgestellten charakteristischen Merkmale mit den charakteristischen Merkmalen einer Anzahl vorbestimmter, d.h. a priori bekannter Modulationsformate getroffen.
Für die Durchführung der automatischen Modulationsklassifikation ist es also erforderlich, zunächst einen Pool von Modulationsformaten zu definieren, wobei jedes Modulationsformat durch entsprechende charakteristische Eigenschaften beschrieben ist. Im Rahmen der AMC wird dann dasjenige Modulationsformat aus dem Modulationsformatepool ausgewählt, dessen Eigenschaften sich am besten mit entsprechenden, aus den Signaldaten extrahierten Eigenschaften in Übereinstimmung bringen lassen.
Ein jüngerer Trend geht dahin, Clustering-Verfahren für die AMC zu verwenden, wobei diese Varianten zu den FB Verfahren zählen. Clustering-Verfahren nutzen die im Konstellationsdiagramm von Modulationsformaten enthaltenen Informationen aus, insbesondere die Lage der Konstellationspunkte im I/Q-Diagramm, um die korrigierten I/Q-Datenpunkte jeweils bestmöglich einem Schwerpunkt zuzuordnen, der auch als Prototyp bezeichnet wird. Aus der „Qualität“ der für die einzelnen Modulationsformate des Modulationsformatepools erreichten Zuordnung kann dann geschlossen werden, ob eines, und gegebenenfalls welches, der Modulationsformate auf in die korrigierten Empfangssignaldaten zutrifft. Derartige Clustering-Verfahren sind beispielsweise in folgenden Veröffentlichungen beschrieben:

• Phukan, G.J. et al.; Amplitude Normalization in Blind Modulation Classification; in: National Conference on Communications NCC, pp. 1-5, February 2012;
• Ahmadi, N.; Berangi, R.; Symbol based Modulation Classification using Combination of Fuzzy Clustering and Hierarchical Clustering; in: Signal Processing - an International Journal SPIJ, Vol. 4, Issue 2, pp. 123-137, January 2010;
• Zhendong, C. et al; Modulation Recognition based on Constellation Diagram for M-QAM Signals; in: IEEE 11th International Conference on Electronic Measurements ICEM, pp. 70-74, August 2013;
• Zamanian, M. et al.; Modulation Classification of linearly modulated Signals in a Cognitive Radio Network using Constellation Shape; in: 7th International Workshop on Systems, Signal Processing and their Applications WOSSPA, pp. 13-16, May 2011;
• US 2006/0239338 A1 betreffend eine Modulationsmerkmalsmessung und ein statistisches Klassifikationssystem; und
• US 2013/0215986 A1 betreffend eine blinde Schätzung von Frequenz und Phasenoffset für Empfangssignale.

Problematisch bei der Anwendung derartiger Clustering-Verfahren für die AMC ist jedoch die Erstellung einer Vorschrift, welche die „Qualität“ der Zuordnung der in dem Modulationsformatepool enthaltenen Modulationsformate zu den korrigierten Eingangssignaldaten möglichst einfach und zuverlässig beschreibt.
In O. Azarmanesh, S.G. Bilén, „I-Q diagram utilization in a novel modulation classification technique for cognitive radio applications“, EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking 2013, 2013:289 wird eine Kombination des K-Means Algorithmus mit dem K-Center Algorithmus für die AMC verwendet, wobei lediglich die Standardabweichung der berechneten Prototypen für die AMC Entscheidung verwendet wird.
In der US 6 466 614 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Klassifizieren eines Basisbandsignals beschrieben, bei dem bzw. bei der sämtliche Merkmale der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 bzw. 11 erfüllt sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur automatischen Klassifikation des Modulationsformats eines digital modulierten Signals zu schaffen, welches einen relativ geringen Rechenaufwand erfordert und gleichzeitig eine höhere Sicherheit bei der AMC Entscheidung gewährleistet. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie eine Software zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 11,13 und 14.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die AMC Entscheidung auf der Basis einer Nutzenfunktion getroffen werden kann, die einen umso höheren Wert annimmt, je besser die jeweils einem Cluster-Schwerpunkt zugeordneten I/Q-Datenpunkte durch den Cluster-Schwerpunkt abgedeckt sind und je geringer die bei kritischen Abstände der ermittelten Cluster-Schwerpunkte von dem jeweils zugeordneten Konstellationspunkt sind. Dabei ist die Nutzenfunktion vorzugsweise so ausgebildet, dass sie für jeden der beiden vorgenannten Parameter bzw. für jede der beiden vorgenannten Bedingungen einen monoton steigenden Verlauf zeigt. Die Nutzenfunktion wird also so gebildet, dass deren Wert umso größer ist, je besser die jeweilige Bedingung (bei gleichzeitigem Konstanthalten der jeweils anderen Bedingung) zutrifft. Nach einer anderen Alternative kann die Nutzenfunktion so ausgebildet sein, dass sie einen umso niedrigeren Wert annimmt, je besser die jeweils einem Cluster-Schwerpunkt zugeordneten I/Q- Datenpunkte durch den Cluster-Schwerpunkt abgedeckt sind und je geringer die kritischen Abstände der ermittelten Cluster-Schwerpunkte von dem jeweils zugeordneten Konstellationspunkt sind. In diesem Fall wird die Nutzenfunktion vorzugsweise so gebildet, dass sie für jeden der beiden Parameter bzw. Bedingungen einen monoton fallenden Verlauf zeigt. Die Nutzenfunktion nimmt dann einen umso geringeren Wert an, je besser die jeweilige Bedingung (bei gleichzeitigem Konstanthalten der jeweils anderen Bedingung) zutrifft.
Das Verwenden einer Nutzenfunktion, welche diese beiden Bedingungen bzw. Parameter verknüpft, ermöglicht eine äußerst zuverlässige AMC Entscheidung. Zudem kann die Nutzenfunktion relativ einfach ausgebildet sein, so dass sich ein verhältnismäßig geringer Rechenaufwand für das Bestimmen des Wertes der Nutzenfunktion für jedes der einzelnen Modulationsformate ergibt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Nutzenfunktion so beschaffen, dass sie einen umso höheren Wert annimmt, je mehr Konstellationspunkte des betreffenden Modulationsformats nach der Durchführung des Clustering-Verfahrens jeweils mindestens ein I/Q-Datenpunkt zugeordnet wurde. Durch die Verwendung dieser weiteren Bedingungen bzw. dieses weiteren Parameters ergibt sich eine weiter verbesserte Sicherheit beim Treffen der AMC Entscheidung.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird als Clustering-Verfahren das K-Means-Verfahren verwendet. Dieses Verfahren ermöglicht eine verhältnismäßig einfache und schnelle Zuordnung der I/Q-Datenpunkte der Klassifikationsdaten S_d,pp zu einem bestimmten Prototyp bzw. Cluster-Schwerpunkt. Es ist jedoch ebenfalls möglich, ein anderes Clustering-Verfahren einzusetzen, um die I/Q-Datenpunkte in Cluster aufzuteilen, welchen jeweils ein Cluster-Schwerpunkt zugeordnet ist. Dabei werden erfindungsgemäß die Cluster-Schwerpunkte in der Weise ermittelt, dass das Clustering-Verfahren mit den Konstellationspunkten des Modulationsformats initialisiert wird, so dass die Anzahl der Cluster-Schwerpunkte durch die Anzahl der Konstellationspunkte des betreffenden Modulationsformats festgelegt ist.
Erfindungsgemäß weist die Nutzenfunktion eine erste Teilfunktion in Form eines mulitplikativen Terms auf, welcher einen umso höheren oder niedrigeren Wert annimmt, je besser die jeweils einem Cluster-Schwerpunkt geordneten I/Q-Datenpunkte durch den Cluster-Schwerpunkt abgedeckt sind. Selbstverständlich sind die beiden vorgenannten Alternativen den beiden vorgenannten grundsätzlichen Alternativen für die Ausbildung der Nutzenfunktion zugeordnet. D.h., wenn die Nutzenfunktion so ausgebildet ist, dass sie in Bezug auf die beiden grundsätzlichen Parameter bzw. Bedingungen einen monoton steigenden (fallenden) Verlauf zeigt, so ist auch die erste Teilfunktion als monoton steigende (fallende) Funktion ausgebildet.
Als Maß für die Bewertung der Abdeckung der jeweils einem Cluster-Schwerpunkt zugeordneten I/Q-Datenpunkte durch die Cluster-Schwerpunkte können dabei die euklidischen Abstände der I/Q-Datenpunkte, insbesondere die Summe der euklidischen Abstände der I/Q-Datenpunkte, von dem jeweiligen Cluster-Schwerpunkt herangezogen werden.
Die erste Teilfunktion F₁(CP_m ) der Nutzenfunktion kann dabei durch folgende Beziehung gebildet sein: $F_{1} (C P_{m}) = \frac{1}{1 + J (C P_{m}) \cdot K} mit J (C P_{m}) = \sum_{k = 1}^{K} \sum_{i = 1}^{N} {‖ x_{i} - z_{i k} \cdot P_{k} ‖}^{2}$
wobei mit CP_m das jeweilige Modulationsformat bezeichnet ist (1 ≤ m ≤ M), welches durch eine Anzahl K von Konstellationspunkten C_k (1 ≤ k ≤ K) charakterisiert ist, mit x_i die I/Q-Datenpunkte der Klassifikationsdaten S_d,pp, mit P_k die Cluster-Schwerpunkte nach der Durchführung des Clustering-Verfahrens, und mit z_ik ein Zugehörigkeitsfaktor, welcher den Wert 1 annimmt für den Fall, dass der betreffende Datenpunkt x_i dem Cluster-Schwerpunkt P_k zugeordnet ist, und den Wert 0 für alle sonstigen Fälle. Der Term stellt also die Summe der quadrierten euklidischen Distanzen jedes I/Q-Datenpunkts von dem Cluster-Schwerpunkt P_k des Clusters dar, welchem er angehört. Mit anderen Worten, J(CP_m ) entspricht dem Wert der sogenannten Kostenfunktion des K-Means Verfahrens nach dessen Beendigung. Das K-Means-Verfahren wird dabei nach der Initialisierung mit den Konstellationspunkten des betreffenden Modulationsformats als Anfangs-Cluster-Schwerpunkte (Anfangsprototypen) so lange iterativ durchgeführt, bis sich die Zuordnung der I/Q-Datenpunkte zu den Cluster-Schwerpunkten nicht mehr ändert. Die Zugehörigkeit ergibt sich dabei aus dem minimalen Abstand eines I/Q-Datenpunkts zu allen aktuellen Cluster-Schwerpunkten (aktuellen Prototypen). Am Ende eines iterativen Schritts wird dann jeweils der neue Cluster-Schwerpunkt ermittelt.
Diese erste Teilfunktion F₁(CP_m ) ist so beschaffen, dass sie maximal den Wert 1 annimmt, wenn J(CP_m ) den Wert 0 erreicht, d.h. wenn sämtliche I/Q-Datenpunkte mit dem jeweiligen Cluster-Schwerpunkt zusammenfallen. Je größer die Summe der euklidischen Abstände der I/Q-Datenpunkte von dem jeweils zugeordneten Cluster-Schwerpunkt wird, d.h. je schlechter die Abdeckung der I/Q-Datenpunkte der Cluster durch die zugehörigen Cluster-Schwerpunkte wird, umso kleiner wird der Wert der ersten Teilfunktion F₁(CP_m ) und geht schließlich gegen Null. Durch die Multiplikation des Wertes der Kostenfunktion J(CP_m ) im Nenner der ersten Teilfunktion wird erreicht, dass sich mit zunehmender Anzahl K der Konstellationspunkte eines Modulationsformats CP_m ein geringerer Wert der ersten Teilfunktion und damit der Nutzenfunktion ergibt.
Nach der Erfindung weist die Nutzenfunktion eine zweite Teilfunktion in Form eines multiplikativen Terms auf, welcher einen umso höheren oder niedrigeren Wert annimmt, je geringer die euklidischen Abstände, insbesondere die Summe der euklidischen Abstände oder der mittlere euklidische Abstand, der mit dem Clustering-Verfahren ermittelten Cluster-Schwerpunkte von den jeweils zugeordneten Konstellationspunkte des betreffenden Modulationsformats sind. Auch hier gilt selbstverständlich wieder, dass die beiden vorgenannten Alternativen den beiden weiter oben erläuterten grundsätzlichen Alternativen für die Ausbildung der Nutzenfunktion zugeordnet sind. D.h., wenn die Nutzenfunktion so ausgebildet ist, dass sie in Bezug auf die beiden grundsätzlichen Parameter bzw. Bedingungen einen monoton steigenden (fallenden) Verlauf zeigt, so ist auch die zweite Teilfunktion als monoton steigende (fallende) Funktion ausgebildet.
Die zweite Teilfunktion F₂(CP_m ) der Nutzenfunktion kann vorzugsweise durch folgende Beziehung gebildet sein: $F_{2} (C P_{m}) = \frac{1}{1 + \frac{1}{K} \sum_{k = 1}^{K} ‖ C_{k} - P_{k} ‖}$
wobei mit CP_m (1 ≤ m ≤ M) das Modulationsformat bezeichnet ist, wobei K die Anzahl der Konstellationspunkte bzw. der Cluster-Schwerpunkte des betreffenden Modulationsformats CP_m darstellt, und wobei mit C_k und P_k die Konstellationspunkte bzw. die Cluster-Schwerpunkte des betreffenden Modulationsformats bezeichnet sind.
Diese Form der zweiten Teilfunktion F₂(CP_m ) ist weist dabei einen monoton fallenden Verlauf in Abhängigkeit von der Summe der euklidischen Abstände der Cluster-Schwerpunkte P_k von den betreffenden zugeordneten Konstellationspunkten C_k auf. Es wird also berücksichtigt, wie weit sich der für die Initialisierung der Clustering-Verfahrens verwendete Anfangsprototyp (d.h. der betreffende Konstellationspunkt) bei Beendigung des Clustering-Verfahrens verschoben hat. Die Summe der Abstände wird zur Berechnung der zweiten Teilfunktion F₂(CP_m ) gemittelt, d.h. durch die Anzahl der Konstellationspunkte des betreffenden Modulationsformats dividiert.
In Bezug auf das Zutreffen des zweiten wesentlichen Kriteriums für die Bildung der Nutzenfunktion, d.h. das Vorliegen möglichst geringer Abstände der Cluster-Schwerpunkte von den betreffenden Konstellationspunkten, weist die zweite Teilfunktion F₂(CP_m ) einen monoton steigenden Verlauf auf und erreicht den Maximalwert 1, wenn der mittlere Abstand den Wert 0 erreicht.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Nutzenfunktion eine dritte Teilfunktion F₃(CP_m ) in Form eines multiplikativen Terms aufweisen, welcher folgende Gestalt aufweist: $F_{3} (C P_{m}) = \frac{\sum_{k = 1}^{K} Φ (P_{k})}{K}$
Die Funktion Φ(P_k ) ist dabei so definiert, dass sie den Wert 1 annimmt, falls dem betreffenden Cluster-Schwerpunkt P_k wenigstens ein Datenpunkt zugeordnet wurde, und den Wert 0 sonst. Mit CP_m ist hierbei das Modulationsformat (1 ≤ m ≤ M) bezeichnet ist und mit K die Anzahl der Cluster-Schwerpunkte des betreffenden Modulationsformats.
Hierdurch wird erreicht, dass die dritte Teilfunktion ebenfalls einen Maximalwert von 1 errreicht, wenn jedem Cluster-Schwerpunkt (und damit indirekt jedem Konstellationspunkt) wenigstens ein I/Q-Datenpunkt zugeordnet wurde. Ist dies nicht der Fall, beispielsweise weil das betreffende zu testende Modulationsformat mehr Konstellationspunkte aufweist als das tatsächlich in den I/Q-Daten enthaltene Modulationsformat, so sorgt die dritte Teilfunktion für eine drastische Erniedrigung des Wertes der gesamten Nutzenfunktion, so dass kaum die Gefahr besteht, dass das betreffende zu testende Modulationsformat als korrekt identifiziert wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die erste Teilfunktion F₁(CP_m ) der Nutzenfunktion stärker gewichtet, als die eine oder die beiden weiteren Teilfunktionen F₂(CP_m ) und F₃(CP_m ). Insbesondere kann die erste Teilfunktion F₁(CP_m ) quadriert sein.
Eine Vorrichtung nach der Erfindung zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens kann als geeignete Datenverarbeitungsvorrichtung, insbesondere als Signalprozessor, ausgebildet sein. Eine derartige Datenverarbeitungsvorrichtung kann selbstverständlich auch in einer komplexeren Einheit integriert sein. Das Verfahren wird dann regelmäßig in Form einer Software realisiert sein, die in den Arbeitsspeicher der Datenverarbeitungsvorrichtung geladen werden kann oder in diesem dauerhaft gespeichert vorliegt. Der hier verwendete Begriff „Software“ bezeichnet also jegliche Art von Software, Computerprogramm oder Firmware. Die Software nach der Erfindung kann selbst verständlich in einer auf einen beliebigen Datenträger aufgezeichneten Form vorliegen und von dort in den Arbeitsspeicher einer Datenverarbeitungsvorrichtung geladen oder fest in diesem gespeichert werden. Es ist selbstverständlich ebenfalls möglich, die Software aus einem Kommunikationsnetz herunterzuladen.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 ein schematisches Blockdiagramm eines Systemmodells 1 mit einer Sendeeinheit, einem Übertragungskanal und einer Empfängereinheit, wobei die Empfängereinheit eine Klassifikationseinheit nach der Erfindung umfasst;
2 ein schematisches Blockdiagramm der Vorverarbeitungseinheit der Empfangseinheit in 1;
3 schematische I/Q-Diagramme für Empfangsdaten eines 16 QAM Signals für verschiedene Verarbeitungsschritte der Vorverarbeitung (3a: unkorrigierte, überabgetastete I/Q-Daten; 3b: die hinsichtlich des Timings korrigierten Empfangsdaten (nach Bestimmung des optimalen Abtastzeitpunkts); 3c: die hinsichtlich eines Frequenz- und Phasen-Offsets korrigierten Daten in 3b);
4 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung; und
5 ein Diagramm mit simulierten Detektionswahrscheinlichkeiten bei der Verwendung des Verfahrens nach der Erfindung in Abhängigkeit vom Signalrauschverhältnis für verschiedene Modulationsformate.

Das in 1 dargestellte Systemmodell 1 wurde bereits vorstehend näher erläutert. Im Folgenden sollen daher im Wesentlichen nur noch die Funktionen der AMC-Einheit 11 näher erläutert werden, da neben der Signalvorverarbeitungseinheit 13 insbesondere die Klassifikationseinheit 15 für die Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist. Die Klassifikationseinheit 15 kann als Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere als Signalprozessoreinheit, ausgebildet sein, welche zur Durchführung des im Folgenden erläuterten Klassifikationsverfahren ausgebildet ist. Das Verfahren kann in Form von Software oder Firmware implementiert sein, welches in einem Arbeitsspeicher der Datenverarbeitungseinrichtung enthalten ist, der auch als Festspeicher ausgebildet sein kann.
2 zeigt ein detaillierteres Blockdiagramm eines wesentlichen Teils der Signalvorverarbeitungseinheit 13, welchem bereits die aus dem eigentlichen Empfangssignal S_RX gewonnenen I/Q-Datenpunkte x_i zugeführt sind. Diese I/Q-Datenpunkte können aus dem analogen hochfrequenten Empfangssignal S_RX mittels einer analogen, nicht näher dargestellten I/Q-Empfangsvorrichtung gewonnen werden, welche das hochfrequente Empfangssignal in einen I- und einen Q-Empfangszweig aufteilt und jeweils unter Verwendung eines von zwei orthogonalen sinusförmigen Signalen in das Basisband heruntermischt. Die sinusförmigen Signale weisen dabei eine Frequenz f'₀ auf, die zumindest ungefähr, d.h. bis auf einen Frequenzfehler oder Frequenzoffset Δf der Trägerfrequenz des Empfangssignals S_RX entspricht. Die ungefähre Frequenz f'₀ kann der Signalvorverarbeitungseinheit 13 von einer weiteren, nicht dargestellten Einheit zugeführt oder in diese gespeichert sein. Bei der weiteren Einheit kann es sich beispielsweise um eine Signal-Monitoring-Einheit handeln. Somit wird in jedem der Pfade ein niederfrequentes analoges Signal erzeugt, welches, bis auf einen Frequenz- und einen Phasenoffset, dem I-Signal und dem Q-Signal entspricht, welches jeweils im I-bzw. Q-Pfad eines I/Q-Modulators zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals S_TX der Sendeeinheit 3 hätte verwendet werden können. Abhängig vom jeweiligen Modulationsformat des Ausgangssignals S_TX können jedoch selbstverständlich auch andere Typen von Modulatoren 9 (1) verwendet werden. Dies ändert nichts an der Möglichkeit auf der Empfangsseite einen I/Q-Demodulator bzw. eine in diesem enthaltene I/Q-Empfangseinheit einzusetzen, die in der Lage ist, I/Q-Rohdaten x_i,raw für Empfangssignale mit einem beliebigen digitalen Modulationsformat zu erzeugen.
Die so erzeugten niederfrequentierten analogen I- und Q-Signale können dann mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz zeitsynchron abgetastet und in entsprechende digitale Abtastwerte gewandelt werden. Die Abtastfrequenz wird dabei so gewählt, dass sie wesentlich größer ist als die Symbolrate (auch als Schrittfrequenz bezeichnet) des hochfrequenten Empfangssignals S_RX . Die Abtastfrequenz kann beispielsweise das Zehnfache der Schrittfrequenz betragen.
Die so erzeugten I/Q-Rohdaten x_i,raw werden der in 2 dargestellten Signalvorverarbeitungseinheit 13 an deren Eingang zugeführt. Die Signalvorverarbeitungseinheit 13 umfasst 3 Stufen, welche jeweils zur Korrektur eines bestimmten Fehlers, der noch in den überabgetasteten I/Q-Rohdaten enthalten ist, dienen.
Bei der ersten Stufe handelt es sich um eine Zeitsynchronisationseinheit (Timing Recovery Einheit) 19, welche ein digitales Filter 21 aufweist, das beispielsweise als Tiefpassfilter ausgebildet sein kann und zur Rauschreduzierung dient. Die Bandbreite des Filters 21 kann entweder fest auf einen Wert eingestellt sein, der größer ist als die maximale zu erwartende Bandbreite des Empfangssignals S_RX bzw. der I/Q-Rohdaten x_i,raw. Das gefilterte Ausgangssignal bzw. die gefilterten Ausgangsdaten des digitalen Filters 19 sind einer Einheit 23 zur Bestimmung wenigstens eines Parameters zur Zeitsynchronisation zugeführt. Die Einheit 23 kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass sie nach einem bekannten Verfahren diejenigen Datenpunkte aus den I/Q-Rohdaten x_i.raw auswählt, die jeweils einen der Symboldauer entsprechenden zeitlichen Abstand aufweisen und für die sich eine maximale Öffnung des Augendiagramm ergibt. Ein derartiges nicht datengestütztes (Non Data Aided: NDA) Verfahren ist beispielsweise in Oerder, M.; Meyr, H., „Digital Filter and Square Timing Recovery", IEEE Transactions on Communications, Vol. 36, No. 5, May 1988, pp. 605- 612 beschrieben. Die Einheit 23 zur Bestimmung wenigstens eines Parameters zur Zeitsynchronisation liefert an eine Korrektureinheit 25 den von ihr bestimmten wenigstens einen Parameter, welchen die Korrektureinheit 25 zur Durchführung der Zeitsynchronisation verwendet. Beispielsweise liefert die Einheit 23 die Information, dass bestimmte ausgewählte I/Q-Rohdaten x_i,raw jeweils ein Modulationssymbol repräsentieren. Mit anderen Worten, die Einheit 23 liefert bestimmte Werte für den Index i der I/Q-Rohdaten x_i,raw, insbesondere einen bestimmten Anfangswert für den Index i und ein bestimmtes Intervall Δi, welches einem Vielfachen des Abtastintervalls entspricht.
3a zeigt ein I/Q-Diagramm für eine Vielzahl von I/Q-Rohdatenpunkten x_i , die im Rahmen einer Messung aus einem verrauschtem Empfangssignal S_RX erzeugt wurden, welches eine 16 QAM Modulation aufweist. Da noch keinerlei Korrektur durchgeführt wurde, ist keinerlei Struktur der Datenpunkte, sondern lediglich eine Punktwolke erkennbar. Durch die Durchführung der Zeitsynchronisation mittels der Korrektureinheit 25, wurden aus der in 3a dargestellten Punktwolke diejenigen I/Q-Rohdatenpunkte eliminiert, die kein Modulationssymbol repräsentieren. Die verbleibenden, jeweils ein Modulationssymbol repräsentierenden Punkte sind in 3b dargestellt. Da diese zeitkorrigierten I/Q-Datenpunkte noch mit einem Frequenz- und einem Phasenfehler behaftet sind, ist zwar eine Struktur konzentrischer Ringe erkennbar, jedoch noch keinerlei punktförmige oder punktwolkenförmige Struktur, die ein bestimmtes Modulationsformat mit einer bestimmten Anordnung von Konstellationspunkten erkennen ließe.
Bei der zweiten Stufe der Signalvorverarbeitungseinheit 13 handelt es sich um eine Frequenzsynchronisationseinheit 27, welche eine Skaliereinheit 29, eine Einheit 31 zur Bestimmung wenigstens eines Parameters für die Frequenzsynchronisation und eine Korrektureinheit 33 zur Durchführung der Frequenzsynchronisation umfasst. Die Skaliereinheit 29 normiert die hinsichtlich des Timings korrigierten I/Q-Daten mit deren Varianz, welche der Signalleistung entspricht. Dies ist für die nachfolgende automatische Modulationsklassifikation erforderlich, wobei die Konstellationsdiagramme der in einem Modulationsformatepool ebenfalls in gleicher Weise normiert sein müssen, d.h. ebenfalls auf die Varianz bzw. die Signalleistung. Die Einheit 31 ist zur Bestimmung des noch in den hinsichtlich des Timings korrigierten I/Q-Daten enthaltenen Frequenzfehlers bzw. Frequenz Offsets Δf ausgebildet. Auch hierfür sind entsprechende Verfahren bekannt. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren verwendet, nach dem hinsichtlich des Timings korrigierte I/Q-Daten hinsichtlich der Frequenz variiert werden. Dies erfolgt über einen voraussichtlich ausreichenden Frequenzoffset von ±Δf in einer ausreichend geringen Schrittweite. Für jede so gewählte Frequenz werden die Winkel der skalierten oder nicht-skalierten I/Q-Daten dahingehend ausgewertet, ob sich bestimmte „Häufungen“ ergeben. Hierzu werden für jede Frequenz die Phasenwinkel der (skalierten oder nicht-skalierten) Hilfsprogramme h₁=hist(arg(x_i )), h₂=hist(8·arg(x_i )) und h₃=hist(16·arg(x_i )) erstellt und hinsichtlich der Varianz ausgewertet. Dabei zeigt eine hohe Varianz, dass in dem Histogramm schärfere Peaks vorhanden sind als bei einer geringeren Varianz. Die Histogramme h₂ bzw. h₃ sind dabei insbesondere für 8 PSK und 16 PSK Modulationsformate optimiert. Die Werte der Varianz für die Histogramme h₁, h₂ und h₃ werden im Frequenzbereich ±Δf hinsichtlich ihrer Dynamik ausgewertet. Hierzu kann beispielsweise das Verhältnis aus dem maximalen Wert der Varianz im gesamten Frequenzbereich und dem Mittelwert der Varianz (ebenfalls über den gesamten Frequenzbereich) berechnet werden. Der für die Frequenzkorrektur verwendete Frequenzwert bzw. Frequenz-Offset kann dann unter Heranziehen derjenigen Histogramme h₁, h₂ oder h₃ ermittelt werden, d.h. aus dem betreffenden Diagramm bzw. dem Datensatz der zugehörigen frequenzabhängigen Varianzwerte entnommen werden, welcher den höchsten Wert für die Dynamik der Varianz liefert. Dieser Frequenzwert kann dann für die Korrektur durch die Korrektureinheit 33 verwendet werden.
Da in bestimmten Fällen diese Vorgehensweise nur zu unsicheren Ergebnissen führen würde, weil die Werte für die Dynamik der frequenzabhängigen Varianzen unter Verwendung der Histogramme h₁, h₂ und h₃ zu gering sind, wird erfindungsgemäß zusätzlich eine statistische Analyse mit einer Auswertung des Moments vierter Ordnung µ₄=E((x_i -µ)⁴) und des Moments 16. Ordnung µ₁₆₌E((x_i -µ)¹⁶) durchgeführt wird. Die Momente µ₄ und µ₁₆ werden ebenfalls für jede Frequenz innerhalb des Frequenzbereichs ±Δf hinsichtlich der Dynamik ausgewertet. Im Rahmen einer Gesamtauswertung kann dann der Frequenzwert für die Frequenzkorrektur aus demjenigen Parameter ermittelt werden, für den sich die maximale Dynamik ergibt, d.h. entweder aus einer der frequenzabhängigen Varianzen, die basierend auf den Histogrammen h₁, h₂ und h₃ ermittelt wurden oder aus einem der frequenzabhängigen Momente µ₄ und µ₁₆.
Nach Durchführung der Frequenzkorrektur durch die Frequenzsynchronisationseinheit 27 zeigen sich im Konstellationsdiagramm (bei einem Signal-Rausch-Verhältnis, welches noch eine im Wesentlichen fehlerfreie Demodulation zulässt) bereits deutliche Punkthaufen, die jedoch noch um einen Phasenfehler gegenüber den Konstellationspunkten des tatsächlich zutreffenden Modulationsformats um den Ursprung des I/Q-Diagramms gedreht sein können.
Diese letzte erforderliche Korrektur wird in der dritten Stufe der Signalvorverarbeitungseinheit 13, durch eine Phasensynchronisationseinheit 35 vorgenommen. Hierzu existieren ebenfalls bekannte Verfahren. Beispielsweise kann die Phase der nunmehr frequenzkorrigierten und skalierten I/Q-Daten in einem vorgegebenen Winkelbereich in ausreichend kleinen Schritten variiert werden. Der Winkelbereich wird vorzugsweise abhängig von den a priori festgelegten Modulationsarten vorgegeben. Beispielsweise ist ein Winkelbereich von 180° für BPSK als kleinstes angenommenes Symbolalphabet notwendig. Wird ein minimales Symbolalphabet für QPSK vorgegeben, reicht ein maximaler Winkelbereich von 90° aus. Für die Bestimmung des Korrekturphasenwertes kann dann wieder das bereits für die Frequenzsynchronisation verwendete Histogramm h₁ und die betreffende Varianz herangezogen werden. Aus der phasenabhängigen Varianz kann der Winkelwert für einen Peak bestimmt und mit Winkelwerten verglichen werden, die für die Modulationsformate des Modulationsformatepools bestimmt wurden. Durch die Auswahl eines dem in der vorstehenden Weise ermittelten Winkel am nächsten kommenden Winkels eines Konstellationspunkts der vordefinierten Modulationsformate kann dann aus der bestehenden Winkelabweichung ein Phasenkorrekturwert ermittelt werden. Dieses Verfahren kann in einer Einheit 37 zur Bestimmung wenigstens eines Parameters für die Phasensynchronisation ausgeführt werden. Die Einheit 37 liefert den Phasenkorrekturwert an eine Korrektureinheit 39 zur Durchführung der Phasensynchronisation, die am Ausgang der Signalvorverarbeitungseinheit 13 die hinsichtlich des Timings, eines Frequenzoffsets und eines Phasen-offsets korrigierten I/Q-Daten abgibt.
3c zeigt ein Konstellationsdiagramm für die vollständig korrigierten I/Q-Daten für das simulierte Empfangssignal SRX, welches eine 16 QAM Modulation aufweist. Hier sind deutlich die 16 Punktehaufen erkennbar, die den entsprechenden 16 Konstellationspunkten dieses Modulationsformats zugeordnet sind.
Die für die Korrektur erforderlichen Parameter müssen von der Signalvorverarbeitungseinheit 13 selbstverständlich nicht kontinuierlich für alle Eingangsdaten, d.h. für alle I/Q-Rohdatenpunkte x_i,raw bestimmt werden. Vielmehr ist es ausreichend, die Korrekturdaten einmalig oder in vorbestimmten Abständen oder abhängig von einem oder mehreren weiteren Parametern, beispielsweise der Fehlerrate bei der Demodulation, zu bestimmen und dann auf den Strom der Eingangsdaten anzuwenden. Wie aus 1 ersichtlich, wird der korrigierte Strom von Empfangsdaten, also in der Strom der korrigierten I/Q-Datenpunkte x_i , der Demodulatoreinheit 17 an ihrem Eingangsportal zugeführt. Die zur Demodulation erforderlichen Parameter, insbesondere die Information betreffend das Modulationsformat, erhält die Demodulatoreinheit 17 von der Klassifikationseinheit 15.
Hierzu führt die Signalvorverarbeitungseinheit 13 der Klassifikationseinheit 11 eine vorbestimmte Menge bzw. einen Block von korrigierten I/Q-Datenpunkten x_i zu, beispielsweise einen Block von N=512 Datenpunkten. Dies kann insbesondere auch derselbe Block von I/Q-Datenpunkten sein, der in den Synchronisationseinheiten 19, 27 und 35 für die Bestimmung der einzelnen Parameter zur Durchführung der Zeit-, Frequenz-und Phasensynchronisation verwendet wird.
Im Folgenden wird die Klassifikationseinheit 15 näher erläutert, welche das in 4 als Ablaufdiagramm schematisch dargestellte Klassifikationsverfahren durchführt. Dabei werden nach dem Start des Klassifikationsverfahrens zunächst die hierfür heranzuziehenden korrigierten I/Q-Datenpunkte ausgewählt, beispielsweise die N von der Signalvorverarbeitungseinheit 13 übergebenen Datenpunkte.
In einem zweiten Schritt wählt die Klassifikationseinheit 15 ein erstes zu testendes Modulationsformat CP₁ aus einem Pool von M digitalen Modulationsformaten CP_m (1≤m≤M) aus. Der Pool von Modulationsformaten kann beispielsweise die für die Klassifikation erforderlichen Informationen für die 4 QAM/PSK, 16 QAM, 32 QAM, 64 QAM, BPSK, 8 PSK und 16 PSK Modulationsformate umfassen. Der Pool von Modulationsformaten bzw. die Informationen für jedes der Modulationsformate des Pools können in der Klassifikationseinheit 15 gespeichert sein. Es ist ebenfalls möglich, die betreffenden Informationen der Klassifikationseinheit 15 von einer externen Einheit (nicht dargestellt) zuzuführen. Die gespeicherten Informationen umfassen für jedes Modulationsformat das jeweilige Konstellationsdiagramm, also die I- und die Q-Werte für jeden Konstellationspunkt des betreffenden Modulationsformats. Die I- und Q-Werte werden in derselben Weise normiert, wie dies für die korrigierten I/Q-Datenpunkte erfolgt ist. Wie vorstehend erläutert, kann die Normierung auf die mittlere Leistung erfolgen, die in einem Modulationssignal enthalten ist, welches das betreffende Modulationsformat verwendet.
In einem weiteren Schritt führt die Klassifikationseinheit 15 ein Clustering-Verfahren durch, welches mit den Konstellationspunkten des ausgewählten Modulationsformats initialisiert wird. Als Clustering-Verfahren eignet sich insbesondere das K-Means-Verfahren, dessen Kostenfunktion in Gleichung (1) wiedergegeben ist. $J (C P_{m}) = \sum_{k = 1}^{K} {\sum_{i = 1}^{N} ‖ x_{i} - z_{i k} \cdot P_{k} ‖}^{2}$
In Gleichung (1) sind mit CP_m (1≤m≤M) eines der M Modulationsformate des Modulationsformatepools, mit x_i die I/Q-Datenpunkte des Blocks von N Datenpunkten, mit P_k (1≤k≤K) die K Prototypen des K-Means Verfahrens, welches mit den Konstellationspunkten des betreffenden Modulationsformats initialisiert wurde, und mit z_i,k ein Zugehörigkeitsfaktor bezeichnet, der gleich 1 ist, wenn der jeweilige I/Q-Datenpunkt x_i durch das K-Means Verfahren dem Protoypen P_k zugeordnet wurde und gleich 0 sonst. Die Kostenfunktion des K-Means Verfahrens ist somit durch die Summe der Quadrate der euklidischen Abstände der I/Q-Datenpunkte von dem jeweils zugeordneten Prototypen definiert. Im Idealfall eines nicht-verrauschten Signals liegen die I/Q-Datenpunkte genau auf den Konstellationspunkten des Modulationsformats des Signals, so dass die Kostenfunktion in diesem Idealfall den Wert Null annimmt.
Wie aus 4 ersichtlich, wird in einem weiteren Schritt eine Nutzenfunktion F(CP_m) berechnet, welche bewertet, wie gut das zu testende Modulationsformat CP_m mit dem Modulationsformat des Empfangssignals S_RX übereinstimmt, aus welchem die korrigierten I/Q-Datenpunkte extrahiert wurden.
Bei der Durchführung des Klassifikationsverfahrens gemäß 4 werden die Schritte des Auswählens des zu testenden Modulationsformats, der Durchführung des K-Means-Verfahrens und der Berechnung des Wertes für die Nutzenfunktion für das jeweils zu testende Modulationsformat in einer Schleife für sämtliche Modulationsformate des Modulationsformatepools durchgeführt.
Schließlich wird in einem letzten Schritt jeweils der maximale bzw. minimale Wert argmax F(CP_m) bzw. argmin F(CP_m) ermittelt, je nachdem ob die Nutzenfunktion F(CP_m) so beschaffen ist, dass ein optimales Zutreffen des zu testenden Modulationsformats CP_m zu einem optimal hohen bzw. optimal niedrigen Funktionswert führt. Das Modulationsformat CP_m , für welches sich der höchste bzw. niedrigste Wert der Nutzenfunktion ergibt, wird als das zutreffende Modulationsformat klassifiziert.
Hieraus ergibt sich, dass die Nutzenfunktion im interessierenden Wertebereich und für sämtliche Modulationsformate des Modulationsformatepools einen monoton steigenden oder einen monoton fallenden Verlauf aufweisen muss.
Für die Nutzenfunktion F (CP_m ) hat sich folgende Fassung als vorteilhaft herausgestellt: $F (C P_{m}) = F_{1}^{2} (C P_{m}) \cdot F_{2} (C P_{m}) \cdot F_{2} (C P_{m})$
mit $F_{1} (C P_{m}) = \frac{1}{1 + J (C P_{m}) \cdot K}$
$F_{2} (C P_{m}) = \frac{1}{1 + \frac{1}{K} \sum_{k = 1}^{K} ‖ C_{k} - P_{k} ‖},$
$F_{3} (C P_{m}) = \frac{\sum_{k = 1}^{K} Φ (P_{k})}{K}$
Dabei sind mit C_k die Konstellationspunkte des jeweils zu testenden Modulationsformats CP_m (1≤k≤K) und mit J(CP_m ) der Wert der Kostenfunktion des K-Means Verfahrens nach Gleichung (1) nach Beendigung des Verfahrens bezeichnet. Φ(P_k ) bezeichnet eine Funktion, deren Wert gleich 1 ist, wenn dem Prototypen P_k mit dem Clustering-Verfahren wenigstens ein I/Q-Datenpunkt in der I/Q-Ebene zugeordnet wurde und gleich 0 sonst.
Damit charakterisiert die erste Teilfunktion F₁(CP_m ), die im Wesentlichen durch den Wert der Kostenfunktion bestimmt ist, wie gut die mittels des Clustering-Verfahrens gebildeten Cluster von korrigierten I/Q-Datenpunkten durch den jeweils ermittelten Prototypen, die den Clustern zugeordnet wurden, abgedeckt sind. Die Prototypen P_k eines Modulationsformats gehen dabei aus den jeweiligen Konstellationspunkten C_k des zu testenden Modulationsformat CP_m hervor, mit welchen das Clustering-Verfahren initialisiert wurde.
Wie aus Gleichung (3) ersichtlich, wird der Wert der Kostenfunktion J (CP_m ) noch mit der Anzahl K der Konstellationspunkte gewichtet. Die Teilfunktion F₁(CP_m ) ist ersichtlich so ausgebildet, dass sie für eine optimale Abdeckung der I/Q-Datenpunkte durch die Cluster-Prototypen den Wert 1 erreicht. Für sehr schlechte Abdeckungen, d.h. für den Fall, dass die Kostenfunktion sehr hohe Werte annimmt, geht die erste Teilfunktion nach 0.
Die zweite Teilfunktion F₂(CP_m ) hängt im Wesentlichen von der Summe der euklidischen Abstände bzw. dem mittleren Abstand der Prototypen P_k von den zugehörigen Konstellationspunkten C_k des Modulationsformats CP_m ab, mit welchen das Clustering-Verfahren initialisiert wurde. Je größer diese Abstände bzw. der mittlere Abstand sind, umso mehr geht der Wert der zweiten Teilfunktion F₂(CP_m ) nach 0. Je geringer die Abstände bzw. der mittlere Abstand sind, umso mehr nähert sich der Wert der zweiten Teilfunktion F₂(CP_m ) den Wert 1 an.
Die dritte Teilfunktion berücksichtigt, dass es vorkommen kann, dass ein zu testendes Modulationsformat CP_m mehr Konstellationspunkte hat und wenigstens einer der Punkte so weit von den I/Q-Datenpunkten entfernt liegt, dass ihm mit dem Clustering-Verfahren kein einziger Datenpunkt zugeordnet wird.
Damit ergibt sich durch die Verwendung der Nutzenfunktion gemäß den Gleichungen (1) bis (5) eine relativ einfache, eindeutige und zutreffende Bewertung der Fragenstellung, wie gut ein zu testendes Modulationsformat auf die (korrigierten) I/Q-Datenpunkte und damit auf das Modulationsformat des Empfangssignals (welches durch die I/Q-Datenpunkte charakterisiert wird), zutrifft. Grundsätzlich wird das nach der Nutzenfunktion am besten zutreffende Modulationsformat (welches im Modulationsformatepool enthalten ist) als das tatsächlich zutreffende Modulationsformat gewählt. Es ist jedoch selbstverständlich möglich, einen Schwellenwert zu definieren, der überschritten sein muss, um eine Zuordnung mit ausreichender Sicherheit zu gewährleisten. Beispielsweise können das Empfangssignal und damit auch die hieraus extrahierten und korrigierten I/Q-Daten so verrauscht sein, dass keine ausreichend sichere Zuordnung mehr gewährleistet werden kann. Darüber hinaus kann es auch sein, dass das Modulationsformat des Empfangssignals nicht im Modulationsformatepool enthalten ist. Die vorstehende Nutzenfunktion ist so beschaffen, dass in all diesen Fällen eine ausreichend sichere Aussage getroffen werden kann, ob, und falls ja, welches Modulationsformat des Modulationsformatepools auf das Empfangssignal zutrifft.
Grundsätzlich kann die Nutzenfunktion selbstverständlich auch, unter Verwendung derselben Auswertemechanismen oder -informationen, anders ausgebildet sein. Als Auswertemechanismen werden dabei insbesondere die Kostenfunktion nach Gleichung (1), und der Summenterm im Nenner von Gleichung (4), welcher den euklidischen Abstand der Prototypen nach Abschluss des Clustering-Verfahrens von den dieses initialisierenden Konstellationspunkten darstellt, und der Mechanismus gemäß Gleichung (5) oder ein hierzu analoger Mechanismus angesehen, welcher bewertet, ob allen Prototypen wenigstens ein Datenpunkt zugeordnet wurde.
Wie bereits erwähnt, kann die Nutzenfunktion auch so gebildet sein, dass sie für das am besten zutreffende Modulationsformat einen minimalen Wert annimmt. Das gilt selbstverständlich auch für entsprechend gewählte bzw. ausgebildete Teilfunktionen.
6 zeigt ein Diagramm, in welchem die Wahrscheinlichkeit einer korrekten Zuordnung des Modulationsformats zu dem im verrauschten Empfangssignal S_RX enthaltenen Modulationsformat abhängig vom Signalrauschverhältnis (SNR) dargestellt ist. Die Daten wurden durch Simulation unter Zugrundelegung des Modells in 1 und der Nutzenfunktion nach den Gleichungen (1) bis (5) ermittelt. Für das Korrigieren der I/Q-Daten aus dem Empfangssignal wurden 5000 Pakete mit jeweils 5120 I/Q-Rohdatenpunkten verwendet, die aus dem Empfangssignal extrahiert wurden. Dies entspricht einer Überabtastung mit dem zehnfachen Wert der Symbolrate bzw. der Schrittgeschwindigkeit.
Bezugszeichenliste

CP_m: Modulationsformat (m=1, 2, 3, ...M; m ∈ ℕ)
C_k: Konstellationspunkt eines Modulationsformats
F(CP_m): Nutzenfunktion
K: Anzahl der Konstellationspunkte eines Modulationsformats
M: Anzahl der Modulationsformate im Modulationsformatepool
N: Anzahl der I/Q-Datenpunkte in einem Block
P_k: Clusterschwerpunkt (Prototyp des Clustering-Verfahrens)
S_TX: digital moduliertes Sendesignal
S_n: Rauschsignal
S_RX: digital moduliertes, verrauschtes Empfangssignal
S_AMC: AMC Signal (mit AMC Ergebnissen)
f₀: Trägerfrequenz
f'₀: Trägerfrequenz mit Frequenzoffset
Δf: Frequenzoffset
x_j,raw: I/Q-Rohdatenpunkte (j=1, 2, 3, ... ; j ∈ ℕ)
x_i: (korrigierte) I/Q-Datenpunkte (i=1, 2, 3, ... ; i ∈ ℕ)
z_n,TX: (binäre) digitale Sendedaten (n=1, 2, 3, ... ;n ∈ ℕ)
1: Systemmodell
3: Sendereinheit
5: Übertragungskanal
7: Empfängereinheit
9: Modulatoreinheit
11: AMC (automatic modulation classification) Einheit
13: Signalvorverarbeitungseinheit
15: Klassifikationseinheit
17: Demodulatoreinheit
19: Zeitsynchronisationseinheit
21: digitales Filter
23: Einheit zur Bestimmung wenigstens eines Parameters zur Zeitsynchronisation
25: Korrektureinheit zur Durchführung der Zeitsynchronisation
27: Frequenzsynchronisationseinheit
29: Skaliereinheit
31: Einheit zur Bestimmung wenigstens eines Parameters für die Frequenzsynchronisation
33: Korrektureinheit zur Durchführung der Frequenzsynchronisation
35: Phasensynchronisationseinheit
37: Einheit zur Bestimmung wenigstens eines Parameters für die Phasensynchronisation
39: Korrektureinheit zur Durchführung der Phasensynchronisation

Claims

Verfahren zur automatischen Klassifikation des Modulationsformats eines digital modulierten Signals, welches folgende Schritte umfasst: (a) aus dem digital modulierten Signal (S_RX), welches eine vorbestimmte Symbolrate aufweist, wird eine vorbestimmte Anzahl N digitaler I/Q-Datenpunkte (x_i) ermittelt, wobei jeder I/Q-Datenpunkt (x_i) einen I-Datenwert und einen Q-Datenwert aufweist und ein in dem digital modulierten Signal (S_RX) enthaltenes Modulationssymbol repräsentiert; (b) es wird ein Modulationsformatepool vorgegeben, in welchem eine Anzahl M unterschiedlicher Modulationsformate (CP_m) enthalten ist, wobei jedes Modulationsformat (CP_m) durch ein Konstellationsdiagramm mit einer vorbestimmten Anzahl (K) von Konstellationspunkten (C_k) in der I/Q-Ebene definiert ist; (c) die I/Q-Datenpunkte (x_i) werden für jedes Modulationsformat (CP_m) des Modulationsformatepools mittels eines Clustering-Verfahrens ausgewertet, wobei die Konstellationspunkte (C_k) eines Modulationsformats (CP_m) jeweils zur Initialisierung des Clustering-Verfahrens verwendet werden und wobei nach Durchführung des Clustering-Verfahrens für jedes der Modulationsformate (CP_m) jeweils alle I/Q-Datenpunkte (x_i) jeweils einem ermittelten Cluster-Schwerpunkt (P_k) zugeordnet sind, welcher aus einem zugeordneten Konstellationspunkt (C_k) hervorgegangen ist und welcher von diesem zugeordneten Konstellationspunkt (C_k) einen bestimmten Abstand aufweist; (d) für jedes Modulationsformat (CP_m) wird jeweils der Wert einer Nutzenfunktion (F(CP_m)) bestimmt, wobei die Nutzenfunktion (F(CP_m)) so beschaffen ist, (i) dass sie einen umso höheren Wert annimmt, je besser die jeweils einem Cluster-Schwerpunkt (P_k) zugeordneten I/Q-Datenpunkte (x_i) durch den Cluster-Schwerpunkt (P_k) abgedeckt sind und je geringer die euklidischen Abstände der ermittelten Cluster-Schwerpunkte (P_k) von dem jeweils zugeordneten Konstellationspunkt (C_k) sind; oder (ii) dass sie einen umso niedrigeren Wert annimmt, je besser die jeweils einem Cluster-Schwerpunkt (P_k) zugeordneten I/Q-Datenpunkte (x_i) durch den Cluster-Schwerpunkt (P_k) abgedeckt sind und je geringer die euklidischen Abstände der ermittelten Cluster-Schwerpunkte (P_k) von dem jeweils zugeordneten Konstellationspunkt (C_k) sind; (e) es wird dasjenige Modulationsformat (CP_m) als das für das digital modulierte Signal zutreffende Modulationsformat (CP_m) angenommen, für welche die Nutzenfunktion (F(CP_m)) gemäß (d) (i) den höchsten oder die Nutzenfunktion (F(CP_m)) gemäß (d) (ii) den niedrigsten Wert annimmt; dadurch gekennzeichnet, (f) dass die Nutzenfunktion (F(CP_m)) (i) eine erste Teilfunktion (F₁(CP_m)) in Form eines multiplikativen Terms aufweist, welcher einen umso höheren Wert annimmt, je besser die jeweils einem Cluster-Schwerpunkt (P_k) zugeordneten Datenpunkte (x_i) durch den Cluster-Schwerpunkt (P_k) abgedeckt sind, und (ii) eine zweite Teilfunktion (F₂(CP_m)) in Form eines multiplikativen Terms aufweist, welcher einen umso höheren Wert annimmt, je geringer die euklidischen Abstände der mit dem Clustering-Verfahren ermittelten Cluster-Schwerpunkte (P_k) von den jeweils zugeordneten Konstellationspunkten (C_k) des betreffenden Modulationsformats (CP_m) sind, oder (g) dass die Nutzenfunktion (F(CP_m)) (i) eine erste Teilfunktion (F₁(CP_m)) in Form eines multiplikativen Terms aufweist, welcher einen umso niedrigeren Wert annimmt, je besser die jeweils einem Cluster-Schwerpunkt (P_k) zugeordneten Datenpunkte (x_i) durch den Cluster-Schwerpunkt (P_k) abgedeckt sind, und (ii) eine zweite Teilfunktion (F₂(CP_m)) in Form eines multiplikativen Terms aufweist, welcher einen umso niedrigeren Wert annimmt, je geringer die euklidischen Abstände der mit dem Clustering-Verfahren ermittelten Cluster-Schwerpunkte (P_k) von den jeweils zugeordneten Konstellationspunkten (C_k) des betreffenden Modulationsformats (CP_m) sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzenfunktion (F(CP_m)) so beschaffen ist, dass sie einen umso höheren Wert annimmt, je mehr Konstellationspunkten (C_k) des betreffenden Modulationsformats (CP_m) nach der Durchführung des Clustering-Verfahrens jeweils mindestens ein Datenpunkt (x_i) zugeordnet wurde.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Clustering-Verfahren das K-Means-Verfahren verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Maß für die Bewertung der Abdeckung der jeweils einem Cluster-Schwerpunkt (P_k) zugeordneten Datenpunkte (x_i) durch die Cluster-Schwerpunkte (P_k) die euklidischen Abstände der I/Q-Datenpunkte (x_i) oder die Summe der euklidischen Abstände der I/Q-Datenpunkte (x_i), von dem jeweils zugeordneten Cluster-Schwerpunkt (P_k) herangezogen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilfunktion (F₁(CP_m)) der Nutzenfunktion (F(CP_m)) durch die Beziehung $F_{1} (C P_{m}) = \frac{1}{1 + J (C P_{m}) \cdot K} mit J (C P_{m}) = \sum_{k = 1}^{K} {\sum_{i = 1}^{N} ‖ x_{i} - z_{i k} \cdot P_{k} ‖}^{2}$
gebildet ist, wobei mit CP_m das Modulationsformat bezeichnet ist (1 ≤ m ≤ M), welches durch eine Anzahl K von Konstellationspunkten C_k (1 ≤ k ≤ K) charakterisiert ist, mit x_i die Datenpunkte der I/Q-Daten, mit P_k die Cluster-Schwerpunkte nach der Durchführung des Clustering-Verfahrens, und mit z_ik ein Zugehörigkeitsfaktor, welcher den Wert 1 annimmt für den Fall, dass der betreffende Datenpunkt x_i dem Clusterschwerpunkt P_K zugeordnet ist, und den Wert 0 für alle sonstigen Fälle.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilfunktion (F₂(CP_m)) einen umso höheren oder niedrigeren Wert annimmt, je geringer die Summe der euklidischen Abstände oder der mittlere euklidische Abstand der mit dem Clustering-Verfahren ermittelten Cluster-Schwerpunkte (P_k) von den jeweils zugeordneten Konstellationspunkten (C_k) des betreffenden Modulationsformats (CP_m) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilfunktion (F₂(CP_m)) der Nutzenfunktion (F(CP_m)) durch die Beziehung $F_{2} (C P_{m}) = \frac{1}{1 + \frac{1}{K} \sum_{k = 1}^{K} ‖ C_{k} - P_{k} ‖}$
gebildet ist, wobei mit CP_m (1 ≤ m ≤ M) das Modulationsformat bezeichnet ist, wobei K die Anzahl der Konstellationspunkte und der Cluster-Schwerpunkte des betreffenden Modulationsformats darstellt, und wobei mit C_k und P_k die Konstellationspunkte bzw. die Cluster-Schwerpunkte des betreffenden Modulationsformats bezeichnet sind.
Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 7, soweit diese auch auf Anspruch 2 rückbezogen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzenfunktion (F(CP_m)) eine dritte Teilfunktion (F₃(CP_m)) in Form eines multiplikativen Terms der Gestalt $F_{3} (C P_{m}) = \frac{\sum_{k = 1}^{K} Φ (P_{k})}{K}$
aufweist, wobei Φ(P_k) den Wert 1 annimmt, falls dem betreffenden Cluster-Schwerpunkt P_k wenigstens ein Datenpunkt zugeordnet wurde, und den Wert 0 sonst und wobei mit CP_m das Modulationsformat (1 ≤ m ≤ M) bezeichnet ist und wobei K die Anzahl der Cluster-Schwerpunkte darstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilfunktion (F₁(CP_m)) der Nutzenfunktion (F(CP_m)) stärker gewichtet ist als die eine oder die beiden weiteren Teilfunktionen ((F₂(CP_m), (F₃(CP_m))).
Verfahren nach einem Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilfunktion (F₁(CP_m)) quadriert ist.
Vorrichtung zur automatischen Klassifikation des Modulationsformats eines digital modulierten Signals, welche eine Signalprozessoreinheit umfasst, welche so ausgebildet ist, (a) dass sie aus ihr zugeführten digitalen I/Q-Datenpunkten (x_i) des zu klassifizierenden digital modulierten Signals (S_RX), welches eine vorbestimmte Symbolrate aufweist, eine vorbestimmte Anzahl N von vorzugsweise zeitlich aufeinander folgenden I/Q-Datenpunkten (x_i) auswählt und diese zur Klassifizierung verwendet, wobei jeder I/Q-Datenpunkt (x_i) einen I-Datenwert und einen Q-Datenwert aufweist und ein in dem digital modulierten Signal (S_RX) enthaltenes Modulationssymbol repräsentiert; (b) dass ihr Informationen betreffend einen Modulationsformatepool zuführbar zugänglich sind oder in ihr solche Informationen gespeichert sind, wobei in dem Modulationsformatepool eine Anzahl K unterschiedlicher Modulationsformate (CP_m) enthalten ist, wobei jedes Modulationsformat (CP_m) durch ein Konstellationsdiagramm mit einer vorbestimmten Anzahl von Konstellationspunkten (C_k) in der I/Q-Ebene definiert ist; (c) dass sie die ausgewählten I/Q-Datenpunkte (x_i) für jedes Modulationsformat (CP_m) des Modulationsformatepools mittels eines Clustering-Verfahrens auswertet, wobei sie die Konstellationspunkte (C_k) eines Modulationsformats (CP_m) jeweils zur Initialisierung des Clustering-Verfahrens verwendet und wobei sie nach Durchführung des Clustering-Verfahrens für jedes der Modulationsformate (CP_m) jeweils alle I/Q-Datenpunkte (x_i) jeweils einem ermittelten Cluster-Schwerpunkt (P_k) zuordnet, welcher aus einem zugeordneten Konstellationspunkt (C_k) hervorgegangen ist und welcher von diesem zugeordneten Konstellationspunkt (P_k) einen bestimmten Abstand aufweist; (d) dass sie für jedes Modulationsformat (CP_m) jeweils den Wert einer Nutzenfunktion (F(CP_m)) bestimmt, wobei die Nutzenfunktion (F(CP_m)) so beschaffen ist, (i) dass sie einen umso höheren Wert annimmt, je besser die jeweils einem Cluster-Schwerpunkt (P_k) zugeordneten Datenpunkte (x_i) durch den Cluster-Schwerpunkt (P_k) abgedeckt sind und je geringer die euklidischen Abstände der ermittelten Cluster-Schwerpunkte (P_k) von dem jeweils zugeordneten Konstellationspunkt (C_k) sind; oder (ii) dass sie einen umso niedrigeren Wert annimmt, je besser die jeweils einem Cluster-Schwerpunkt (P_k) zugeordneten Datenpunkte (x_i) durch den Cluster-Schwerpunkt (P_k) abgedeckt sind und je geringer die euklidischen Abstände der ermittelten Cluster-Schwerpunkte (P_k) von dem jeweils zugeordneten Konstellationspunkt (C_k) sind; und (e) dass sie dasjenige Modulationsformat (CP_m) als das für das digital modulierte Signal (S_RX) zutreffende Modulationsformat (CP_m) auswählt, für welche die Nutzenfunktion (F(CP_m)) den höchsten oder niedrigsten Wert annimmt dadurch gekennzeichnet, (f) dass die Nutzenfunktion (F(CP_m)) (i) eine erste Teilfunktion (F₁(CP_m)) in Form eines multiplikativen Terms aufweist, welcher einen umso höheren Wert annimmt, je besser die jeweils einem Cluster-Schwerpunkt (P_k) zugeordneten Datenpunkte (x_i) durch den Cluster-Schwerpunkt (P_k) abgedeckt sind, und (ii) eine zweite Teilfunktion (F₂(CP_m)) in Form eines multiplikativen Terms aufweist, welcher einen umso höheren Wert annimmt, je geringer die euklidischen Abstände der mit dem Clustering-Verfahren ermittelten Cluster-Schwerpunkte (P_k) von den jeweils zugeordneten Konstellationspunkten (C_k) des betreffenden Modulationsformats (CP_m) sind, oder (g) dass die Nutzenfunktion (F(CP_m)) (i) eine erste Teilfunktion (F₁(CP_m)) in Form eines multiplikativen Terms aufweist, welcher einen umso niedrigeren Wert annimmt, je besser die jeweils einem Cluster-Schwerpunkt (P_k) zugeordneten Datenpunkte (x_i) durch den Cluster-Schwerpunkt (P_k) abgedeckt sind, und (ii) eine zweite Teilfunktion (F₂(CP_m)) in Form eines multiplikativen Terms aufweist, welcher einen umso niedrigeren Wert annimmt, je geringer die euklidischen Abstände der mit dem Clustering-Verfahren ermittelten Cluster-Schwerpunkte (P_k) von den jeweils zugeordneten Konstellationspunkten (C_k) des betreffenden Modulationsformats (CP_m) sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 10 ausgebildet ist.
Datenträger mit einer darauf aufgezeichneten Software zur automatischen Klassifikation des Modulationsformats eines digital modulierten Signals, dadurch gekennzeichnet, dass die Software so ausgebildet ist, dass bei einer Ausführung der Software nach dem Laden in den Arbeitsspeicher einer Datenverarbeitungsvorrichtung (15) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchgeführt wird.
Aus einem Kommunikationsnetz, insbesondere dem Internet, herunterladbare Software zur automatischen Klassifikation des Modulationsformats (CP_m) eines digital modulierten Signals (S_RX), wobei bei einer Ausführung der Software nach dem Laden in einen Arbeitsspeicher einer Datenverarbeitungsvorrichtung (15) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchgeführt wird.