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Title:
NONLINEAR COMPENSATION DEVICE AND METHOD, TRANSMITTER AND COMMUNICATION SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/169774
Kind Code:
A1
Abstract:
The embodiments of the present invention provide a nonlinear compensation device and method, a transmitter and a communication system. The device comprises a preprocessor which is used for preprocessing a transmitting signal in accordance with a preprocessing coefficient obtained in advance, and a predistorter which conducts predistortion processing on the preprocessed signal, so that a comparison result of characteristic parameters of the signal after the predistortion processing and the transmitting signal satisfies a preset condition. The embodiments of the present invention can conduct effective nonlinear compensation only by preprocessing the transmitting signal at a transmitting end and measuring the signal at the transmitting end without measuring same multiple times at a receiving end, and can reduce the circuit complexity of a communication system and the calculating complexity.

Inventors:
LIU BO (CN)
YAN WEIZHEN (CN)
LI LEI (CN)
Application Number:
PCT/CN2014/075027
Publication Date:
October 23, 2014
Filing Date:
April 10, 2014
Export Citation:
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Assignee:
FUJITSU LTD (JP)
LIU BO (CN)
YAN WEIZHEN (CN)
LI LEI (CN)
International Classes:
H04L25/49
Foreign References:
CN101175061A2008-05-07
CN101621305A2010-01-06
US20120286985A12012-11-15
CN102394846A2012-03-28
Attorney, Agent or Firm:
BEIJING SANYOU INTELLECTUAL PROPERTY AGENCY LTD. (CN)
北京三友知识产权代理有限公司 (CN)
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Claims:
权 利 要 求 书

1、 一种非线性补偿装置, 其中, 所述装置包括:

预处理器, 所述预处理器用于根据预先获得的预处理系数对发射信号进行预处 理;

预失真器, 所述预失真器用于对预处理后的信号进行预失真处理;

其中,经过预处理后再经过预失真处理后的信号与所述发射信号的特性参数的比 较结果满足预先设定的条件。

2、 根据权利要求 1所述的装置, 其中, 所述特性参数包括功率、 振幅以及均值 中的一个或多个; 所述预处理系数包括缩放系数和 /或平移系数;

当所述预处理系数包括缩放系数时, 所述预处理器包括:

切顶单元,所述切顶单元用于对所述发射信号的振幅大于预定值的部分进行切顶 处理;

缩放单元,所述缩放器用于根据预先获得的所述缩放系数对切顶处理后的信号的 振幅进行缩放处理;

当所述预处理系数包括平移系数时, 所述预处理器包括:

切顶单元,所述切顶单元用于对所述发射信号的振幅大于预定值的部分进行切顶 处理;

平移单元,所述平移器用于根据预先获得的所述平移系数对切顶处理后的信号的 均值进行平移处理;

当所述预处理系数包括缩放系数和平移系数时, 所述预处理器包括: 切顶单元,所述切顶单元用于对所述发射信号的振幅大于预定值的部分进行切顶 处理;

缩放单元,所述缩放器用于根据预先获得的所述缩放系数对切顶处理后的信号的 振幅进行缩放处理;

平移单元,所述平移单元用于根据预先获得的所述平移系数对振幅缩放处理后的 信号的均值进行平移处理。

3、 根据权利要求 2所述的装置, 其中, 所述装置还包括:

预处理系数获取单元,所述预处理系数获取单元用于根据所述发射信号、预先设 定的初始缩放系数和 /或初始平移系数和经过预失真处理的信号来确定所述缩放系数 和 /或平移系数; 其中,

所述缩放单元和 /或所述平移单元根据所述预先设定的初始缩放系数和 /或初始平 移系数对所述切顶处理后的信号的振幅和 /或均值进行缩放处理和 /或平移处理, 所述 预失真器对缩放处理和 /或平移处理后的信号进行所述预失真处理, 基于所述经过预 处理后再经过预失真处理后的信号与所述发射信号的特性参数的比较结果,所述预处 理系数获取单元对所述缩放系数和 /或所述平移系数进行调整, 直到所述经过预处理 后再经过预失真处理后的信号与所述发射信号的特性参数的比较结果满足预先设定 的条件, 并将满足所述预先设定的条件时使用的缩放系数和 /或平移系数确定为所述 缩放系数和 /或平移系数。

4、 根据权利要求 3所述的装置, 其中, 所述预处理系数获取单元包括比较器、 乘法器和加法器; 或者所述预处理系数获取单元包括比较器和乘法器;

其中, 在所述预处理系数获取单元对所述缩放系数和 /或所述平移系数进行调整 的过程中,

所述比较器用于比较当前次调整的非线性补偿后的信号与所述发射信号的振幅, 获得当前次调整的振幅误差参数, 和 /或比较当前次调整的非线性补偿后的信号与所 述发射信号的均值, 获得当前次调整的均值误差参数;

所述乘法器用于将所述当前次调整的振幅误差参数与前一次调整的缩放参数相 乘, 获得当前次调整的缩放系数; 和 /或将当前次调整的所述振幅误差参数与当前次 调整的所述均值误差参数相乘;

所述加法器单元用于将所述乘法器单元将当前次调整的所述振幅误差参数与当 前次调整的所述均值误差参数相乘获得的结果与前一次调整的平移参数相加,获得当 前次调整的平移系数。

5、 根据权利要求 1所述的装置, 其中, 所述装置还包括:

线性损伤器,所述线性损伤器用于对所述预处理后的信号进行线性损伤处理, 并 将线性损伤处理后的信号输入到预失真器中;

线性补偿器,所述线性补偿器用于对经过线性损伤处理并经过预失真处理的信号 进行线性补偿。

6、 根据权利要求 1所述的装置, 其中, 所述预失真器对所述预处理后的信号进 行预失真处理包括对所述预处理后的信号进行非线性补偿;

所述装置还包括:

非线性补偿系数获取单元,所述非线性补偿系数获取单元用于确定所述预失真器 进行非线性补偿时使用的非线性补偿系数。

7、 根据权利要求 6所述的装置, 其中,

所述非线性补偿系数获取单元包括: 非线性传输单元、线性滤波单元以及计算单 元;

其中,所述非线性传输单元和所述线性滤波单元相互连接,所述计算单元基于所 述非线性传输单元的输入信号和输出信号, 获得所述非线性补偿系数。

8、 一种发射机, 其中, 所述发射机包括权利要求 1所述的装置。

9、 一种通信系统, 其中, 所述通信系统包括权利要求 8所述的发射机和接收机, 所述接收机包括后置补偿器,所述后置补偿器用于根据接收信号与所述预处理后的信 号的比较结果, 对所述接收信号进行非线性补偿。

Description:
非线性补偿装置及其方法、 发射机和通信系统 技术领域

本发明涉及通信领域,特别涉及一种通信系统 中的非线性补偿装置及其方法、发 射机和通信系统。 背景技术

目前, 在通信系统中, 数据发射端的发射信号经过通信系统的传输, 将产生由通 信系统中的非线性效应导致的非线性失真, 从而导致通信质量下降。

现有技术中,一般通过在数据发射端进行预失 真处理以补偿信号传输过程中产生 的非线性失真, 从而提高通信质量。 而对于该预失真处理中使用的非线性补偿系数 , 可通过直接学习法或间接学习法获得。但是, 无论是直接学习法还是间接学习法, 都 需要在信号经过通信系统的传输后, 多次测量数据接收端的信号, 并基于数据发射端 的信号和数据接收端的信号进行多次迭代计算 ,这样,整个通信系统的电路复杂程度 以及计算的复杂程度都大大提高。

应该注意, 上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明 的技术方案进行清楚、 完整的说明, 并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能 仅仅因为这些方案在本发 明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术 方案为本领域技术人员所公知。 发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种非线性补偿 装置及其方法,能够有效的补偿通 信过程中产生的非线性失真从而提高通信质量 ,并且能够降低通信系统的电路复杂程 度以及计算的复杂程度。

根据本发明实施例的一个方面, 提供了一种非线性补偿装置, 其中, 所述装置包 括:预处理器,所述预处理器用于根据预先获 得的预处理系数对发射信号进行预处理; 预失真器, 所述预失真器用于对预处理后的信号进行预失 真处理; 其中, 经过预处理 后再经过预失真处理后的信号与所述发射信号 的特性参数的比较结果满足预先设定 的条件。

根据本发明实施例的另一个方面, 提供了一种非线性补偿方法, 其中, 所述方法 包括: 根据预先获得的预处理系数对发射信号进行预 处理; 对预处理后的信号进行预 失真处理; 其中, 经过预处理后再经过预失真处理后的信号与所 述发射信号的特性参 数的比较结果满足预先设定的条件

本发明实施例的有益效果在于:有效的补偿了 通信过程中产生的非线性失真从而 提高了通信质量, 并且降低了通信系统的电路复杂程度以及计算 的复杂程度。

参照后文的说明和附图,详细公开了本发明的 特定实施方式,指明了本发明的原 理可以被采用的方式。应该理解, 本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制 。在 所附权利要求的精神和条款的范围内,本发明 的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和 /或示出的特征可以以相同或类似的方式在一 或更多 个其它实施方式中使用, 与其它实施方式中的特征相组合, 或替代其它实施方式中的 特征。

应该强调, 术语"包括 /包含"在本文使用时指特征、 整件、 步骤或组件的存在, 但并不排除一个或更多个其它特征、 整件、 步骤或组件的存在或附加。 附图说明

参照以下的附图可以更好地理解本发明的很多 方面。附图中的部件不是成比例绘 制的, 而只是为了示出本发明的原理。 为了便于示出和描述本发明的一些部分, 附图 中对应部分可能被放大或缩小。在本发明的一 个附图或一种实施方式中描述的元素和 特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式 中示出的元素和特征相结合。此外,在 附图中,类似的标号表示几个附图中对应的部 件, 并可用于指示多于一种实施方式中 使用的对应部件。 在附图中:

图 1是现有技术的非线性补偿装置进行非线性补 的流程图;

图 2(a)是图 1 中的非线性传输单元 101 的输入 -输出曲线示意图, 图 2(b)是图 1 中的预失真测量器 103和预失真器 104的输入 -输出曲线示意图;

图 3是本发明实施例 1的非线性补偿装置 300的结构示意图;

图 4是本发明实施例 2的非线性补偿装置 400的结构示意图;

图 5是图 4中预处理器 401的结构示意图;

图 6是预处理器 401对发射信号进行预处理的方法流程图;

图 7是图 4中预处理系数获取单元 403的结构示意图; 图 8是图 7中比较器 701的结构示意图;

图 9是本发明实施例 2的获取预处理系数的方法的流程图;

图 10是本发明实施例 3的非线性补偿装置 1000的结构示意图;

图 11是图 10中预处理器 1001的结构示意图;

图 12是图 10中的预处理器 1001对发射信号进行预处理的方法流程图; 图 13是图 10中预处理系数获取单元 1003的结构示意图;

图 14是图 13中比较器 1301的结构示意图;

图 15是本发明实施例 3的获取预处理系数的方法的流程图;

图 16是本发明实施例 4的非线性补偿装置 1600的结构示意图;

图 17是本发明的非线性补偿系数获取单元的结构 意图;

图 18是利用非线性补偿系数获取单元确定非线性 偿系数的方法的流程图; 图 19是本发明实施例 5的发射机 1900的结构示意图;

图 20是本发明实施例 6的通信系统 2000的结构示意图;

图 21是本发明实施例 7的非线性补偿方法的流程图;

图 22是本发明实施例 8的非线性补偿方法的流程图。 具体实施方式

参照附图, 通过下面的说明书, 本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说 明 书和附图中, 具体公开了本发明的实施方式,其表明了其中 可以采用本发明的原则的 部分实施方式, 应了解的是, 本发明不限于所描述的实施方式, 相反, 本发明包括落 入所附权利要求的范围内的全部修改、 变型以及等同物。

目前,现有技术中的非线性补偿装置及方法一 般需要基于数据发射端的信号和数 据接收端的信号进行多次迭代计算。图 1是现有技术的非线性补偿装置进行非线性补 偿的流程图, 如图 1所示, 非线性补偿装置包括非线性信道 101、 增益控制器 102、 预失真测量器 103以及预失真器 104, 其中, 预失真测量器 103与预失真器 104完全 相同, 其中, X(t)是发射信号, Z(t)是经过预失真的信号, Z(t)经过非线性信道 101的 传输后得到接收信号 Y(t), Y(t)通过增益控制器 102的增益控制, 得到信号 Y' (t), 并使得信号 Y' (t)的功率与发射信号 x(t)相同。

根据预失真测量器 103进行反复测量以获得预失真处理器 104进行预失真处理所 需要的非线性补偿系数, 在第一次测量时, 将预失真处理器 104移除, 那么 X(t)与 Z(t)相同, 根据信号 Z(t)和信号 Y' (t), 预失真测量器 103可以计算出预失真测量器 103的初始参数, 在计算出初始参数之后, 将预失真器 104加入非线性补偿装置中。 将发射信号 X(t)再次输入到非线性补偿装置中, 得到信号 Y' (t), 信号 Y' (t)经过预 失真测量器 103后得到信号 Z' (t), 通过比较信号 z' (t)与信号 z(t), 对预失真测量 器 103的参数进行调整; 将调整后的预失真测量器 103复制到预失真器 104的位置; 重复上述过程, 直到 Z' (t)与信号 Z(t)的差异 e(t)满足在预先设定的范围之内。

图 2 是图 1中的非线性信道 101的输入 -输出曲线示意图,图 2(b)是图 1中的预 失真测量器 103和预失真器 104的输入 -输出曲线示意图。 如图 2(a)所示, 曲线 0-P 是非线性信道 101 的输入 -输出曲线。 在第一次测量时, 输入信号 x(t)的范围是 0~VppX, 输出信号 Y, (t)的范围是 0~VppY' 1 , 对应曲线的 0~P1部分; 用此数据可 以获得图 2(b)中的预失真测量器 103和预失真器 104的输入 -输出曲线 O Q

在通常情况下, 0~VppY' i< VppX, 所以当预失真器 104的输入为 0~VppX时, 对应的输入-输出曲线为图 2(b)中 0~Q 2 的部分, 输入 -输出曲线中(^~(¾的部分是没 有经过测量的, 所以需要再次进行测量, 直到图 2(a)中输入-输出曲线 0~P对应的图 2(b)中输入 -输出曲线 0~Q整体都被测量过。

可以看出,现有技术中的非线性补偿装置在获 得非线性补偿系数时, 需要反复测 量接收端的信号, 并基于接收端的信号和发射端的信号, 反复进行计算, 这样, 整个 通信系统的电路复杂程度以及计算的复杂程度 都大大提高。

本发明实施例提供一种非线性补偿装置及其方 法,能够有效的补偿通信过程中产 生的非线性失真从而提高通信质量,并且能够 降低通信系统的电路复杂程度以及计算 的复杂程度。

对应于图 2(b)中, 本发明实施例提供的非线性补偿装置及其方法 , 能够只使用输 入 -输出曲线中的 0~(^的部分, 因此不需要在接收端多次测量就能进行有效的 非线性 补偿, 从而大大降低了通信系统的电路复杂程度以及 计算的复杂程度。

以下结合附图对本发明的非线性补偿装置及其 方法进行详细说明。

实施例 1

图 3是本发明实施例 1的信道质量指示反馈装置 300的结构示意图,该装置设置 于用户设备侧。 如图 3所示, 该装置 300包括预处理器 301、 预失真器 302。 其中,该预处理器 301用于根据预先获得的预处理系数对发射信号 X(t)进行预处 理, 获得预处理后的信号 X' (t); 该预失真器 302用于对预处理后的信号 X' (t)进行 预失真处理, 获得预失真处理后的信号 z(t), 并且, 使得预失真处理后的信号 z(t)与 所述发射信号 x(t)的特性参数的比较结果满足预先设定的条 。

在本实施例中,在接收端获得的接收信号 Y(t)与预处理后的信号 X' (t)大致相同

(在理想情况下, 两者完全相同), 通过将接收信号 Y(t)进行该预处理的逆变换, 就 可很好的还原出原始的发射信号 X(t)。

在本实施例中, 通过对发射信号进行预处理, 然后再进行预失真处理, 使得经过 预处理再经过预失真处理后的信号与发射信号 相同。在实际应用中,考虑到设备精度 和计算精度等因素,经过预处理再经过预失真 处理后的信号与发射信号的特性参数一 般不会完全相同, 因此,通过比较经过预处理再经过预失真处理 后的信号与发射信号 的特性参数, 当比较的结果满足预先设定的条件时, 即认为达到了补偿要求。

例如, 可以比较经过预处理再经过非线性补偿后的信 号 z(t)与发射信号 x(t)的特 性参数, 也就是信号的各项指标, 如功率、 振幅和均值中的一个或多个, 但本发明不 限于这些指标。 例如, 可以比较该两个信号的振幅的比值, 当比值等于 1时, 则两个 信号的振幅完全相同, 此为最理想的情况, 当比值在预先设定的某个范围内 (例如 1 - e- 5 ~l + e 5 ) 时, 则认为达到了补偿要求。 又例如, 可以比较该两个信号的均值的差 值, 当差值等于 0时, 则两个信号的均值完全相同, 此为最理想的情况, 当比值在预 先设定的某个范围内 (例如 -e— 5 ~ e— 5 ) 时, 则认为达到了补偿要求。 又例如, 可同时 比较两个信号的振幅和均值, 当振幅的比值以及均值的差值分别在上述范围 内时, 则 认为达到了补偿要求。 以上是对两个信号 z(t)与 x(t)比较的特性参数的示例性说明, 本发明并不限于这些特性参数和这些参数范围 , 该参数范围可根据实际情况来确定。

由上述实施例可知, 通过在发射端对发射信号进行预处理, 只需要在发射端进行 测量, 不需要在接收端进行多次测量, 能够有效的补偿通信过程中产生的非线性失真 从而提高通信质量, 并且能够降低通信系统的电路复杂程度以及计 算的复杂程度。

实施例 2

图 4是本发明实施例 1的非线性补偿装置 400的结构示意图,该装置设置于信号 的发射端。 如图 4所示, 该装置 400包括预处理器 401、 预失真器 402和预处理系数 获取单元 403。 其中,该预处理器 401用于根据预先获得的预处理系数对发射信号 X(t)进行预处 理, 获得预处理后的信号 X' (t); 该预失真器 402用于对预处理后的信号 X' (t)进行 预失真处理, 获得预失真处理后的信号 z(t), 并且, 使得预失真处理后的信号 z(t)与 该发射信号 x(t)的特性参数的比较结果满足预先设定的条 ;

预处理系数获取单元 403用于确定预处理器 401对发射信号进行预处理时使用的 预处理系数。

在本实施例中, 该预处理系数例如是缩放系数和 /或平移系数。 但本发明不限于 这两种系数。

在本实施例中, 预处理器 401的结构、预处理系数获取单元 403的结构、 以及利 用预处理器 401和预处理系数获取单元 403获取预处理系数的方法在图 5-图 8中进行 说明, 此处不再赘述。 但本发明不限于这些结构和处理方法。

在本实施例中,预处理器 401用于对发射信号进行预处理, 以使得预失真处理后 的信号 Z(t)与所述发射信号 X(t)的特性参数的比较结果满足预先设定的条 。 该特性 参数例如是信号的功率、 振幅和均值, 对应于需要比较的特性参数, 相应的设置预处 理器 401的结构, 例如, 需要比较信号的振幅时, 则在预处理器 401中相应的设置用 于调整振幅的缩放单元, 需要比较信号的均值时, 则在预处理器 401中相应的设置用 于调整均值的平移单元。 图 5是图 4中预处理器 401的结构示意图,其对应于需要同 时比较信号的振幅和均值的情形, 但本发明并不限于这种结构。

如图 5所示, 预处理器 401具有切顶单元 501、 缩放单元 502、 平移单元 503。 其中,切顶单元 501用于对发射信号 X(t)的振幅大于预定值的部分进行切顶处理, r是预先设定的切顶系数, 例如, 该切顶系数可以选取 中的数值, 但本发明不 限于此范围内的数值。 例如, 发射信号 X(t)的均方根值是 k, 那么在经过切顶器 501 的切顶处理后, 信号 X(t)中振幅大于 rX K或小于 -rX K的信号振幅将被强制设为 rX K或 -rX K。 对发射信号 X(t)进行切顶处理的过程将在图 8中进行说明, 此处不再赘 述。

缩放单元 502 用于根据预先获得的缩放系数对切顶处理后的 信号的振幅进行缩 放处理,平移单元 503用于根据预先获得的平移系数对振幅缩放处 理后的信号的均值 进行平移处理。

在本实施例中,利用缩放单元 502和平移单元 503进行包括缩放处理和平移处理 的线性处理,在有噪声的条件下可能会影响通 信系统的信噪比, 因此可以优选设置切 顶单元 501, 使得预失真处理后的信号在切顶噪声与功率降 低带来的信噪比降低之间 获得平衡, 从而达到更好的补偿效果。

图 6是预处理器 401对发射信号进行预处理的方法流程图。如图 6所示, 该方法 包括:

步骤 601 : 对发射信号 X(t)的振幅大于预定值的部分进行切顶处理;

步骤 602: 根据预先获得的缩放系数对切顶处理后的信号 的振幅进行缩放处理; 步骤 603: 根据预先获得的平移系数对振幅缩放处理后的 信号的均值进行平移处 理。

在本实施例中,缩放单元 502平移单元 501根据初始设定的缩放系数和平移系数 对切顶处理后的信号的振幅和均值进行缩放处 理和平移处理,预失真器 402对缩放处 理和平移处理后的信号进行预失真处理,基于 经过预处理后再经过预失真处理后的信 号与发射信号的振幅和均值的比较结果,预处 理系数获取单元 403对缩放系数和平移 系数进行调整,直到经过预处理后再经过预失 真处理后的信号与发射信号的振幅和均 值的比较结果满足预先设定的条件,并将满足 该预先设定的条件时使用的缩放系数和 平移系数确定为该缩放系数和平移系数, 从而获取该预处理系数。

其中, 对于该预先设定的条件, 与实施例 1中的描述相同, 此处不再赘述。 图 7是图 4中预处理系数获取单元 403的结构示意图,但本发明并不限于这种结 构。如图 7所示,预处理系数获取单元 403包括比较器 701、乘法器 702和加法器 703。

其中, 预处理系数获取单元 403对缩放系数和平移系数进行了 N次调整, 从而 使得第 N次调整后获得的预失真处理后的信号 Z(t) N 与发射信号 X(t)的振幅和均值的 比较结果满足预先设定的条件, 其中, N为大于等于 1的整数。

其中,比较器 701用于比较 N次调整中的第 i次调整的预失真处理后的信号与发 射信号的振幅, 获得第 i次调整的振幅误差参数, 并且比较第 i次调整的预失真处理 后的信号与发射信号的均值, 获得第 i次调整的均值误差参数, 其中, 0<i N ; 乘法器 702用于将所述当前次调整的振幅误差参数与第 i-1次调整的缩放参数相 乘, 获得第 i次调整的缩放系数; 并且, 将第 i次调整的该振幅误差参数与第 i次调 整的该均值误差参数相乘;

加法器 703用于将乘法器 602将第 i次调整的该振幅误差参数与第 i次调整的该 均值误差参数相乘获得的结果与第 i-1次调整的平移系数相加, 获得当前次调整的平 移系数。

在本实施例中,比较器 701用于比较 N次调整中的第 i次调整的预失真处理后的 信号与发射信号的振幅, 获得第 i次调整的振幅误差参数, 以及比较 N次调整中的第 i次调整的预失真处理后的信号与发射信号 X(t)的均值, 获得第 i次调整的均值误差 参数, 其中, 0<i N。 图 8是图 7中比较器 701的结构示意图, 但是本发明并不限 于这种结构。 如图 8所示, 比较器 701包括求均值单元 801和 802、 求振幅单元 803 和 804、 减法器 805以及除法器 806。

其中,发射信号 X(t)和预失真处理后的信号 2( 是比较器 701的输入信号,求均 值单元 801和 802结构相同,求均值单元 801和 802分别计算出信号 X(t)和信号 的均值, 求振幅单元 803和 804的结构也相同, 求振幅单元 803和 804分别计算出信 号 X(t)和信号 Z(t) 振幅; 将信号 X(t)和信号 Z(t 的均值通过减法器 805相减, 获 得第 i次调整的均值误差参数 en^ t^将信号 X(t)和信号 Z(t 的振幅通过除法器 806 相除, 获得第 i次调整的振幅误差参数

在获得了第 i次调整的均值误差参数 eme^ 和第 i次调整的振幅误差参数 evpp^ 之后, 利用预处理系数获取单元 403获取预处理系数。

图 9是本实施例的利用预处理系数获取单元 403获取预处理系数的方法的流程 图, 但是本发明并不限于这种方法。 如图 9所示, 901表示图 5中的切顶单元 501, 902和 903表示图 7中的乘法器 702, 904表示图 7中的加法器 703, 905和 906分别 表示第一存储器和第二存储器,例如,第一存 储器 905和第二存储器 906可分别设置, 也可设置为一体, 并且, 其可设置在预处理系数获取单元 403中, 也可独立于预处理 系数获取单元 403而设置在非线性补偿装置 400中; 907表示图 5中的缩放单元 502, 在本实施例中该缩放单元例如为乘法器, 908表示图 5中的平移单元 503, 在本实施 例中该平移单元例如为加法器。

其中, 第一存储器单元 905用于存储缩放参数, 该缩放参数的初始值例如是 1, 第二存储器单元 906用于存储平移参数, 该平移参数的初始值例如是 0。 在缩放单元 502和平移单元 503进行 N次调整中的第 i次调整时, 将图 8中获得的第 i次调整的 振幅误差参数 evpp^与第 i-1次调整的缩放参数 P Vpp (i-l)通过乘法器 902相乘, 获得 第 i次调整的缩放系数 P Vpp (i), 并将其存储在第一存储器单元 905中, 并且, 将发射 信号 X(t)经过切顶单元 901切顶处理后的信号与该第 i次调整的缩放系数 P Vpp (i)通过 乘法器 907相乘, 即进行振幅的调整, 获得第 i次振幅缩放处理后的信号; 将图 8中 获得的第 i次调整的振幅误差参数 ε νρρ ( 与第 i次调整的均值误差参数 通过 乘法器 903相乘, 并将相乘获得的结果与第 i-1次调整的平移系数 P mean (i-1)通过加法 器 904相加, 获得第 i次调整的平移系数 P mean (i), 并将其存储在第二存储器单元 906 中, 并且, 将该第 i次振幅调整后的信号与该第 i次调整的平移系数 P mean (i)通过加法 器 908相加, 获得第 i次均值平移处理后的信号 X' (t) i ; 通过预失真器 402对该信号 X, (t 进行预失真处理, 获得预失真处理后的信号 Z ' (t) i ; 重复上述过程, 直到第 N 次调整后获得的信号 z' (t) N 与发射信号 x(t)的振幅和均值的比较结果满足预先设定 的条件; 当该比较结果满足预先设定的条件时, 将第 N次调整的缩放系数 P Vpp (N)以 及平移系数 Pmean(N)作为预处理系数, 提供给预处理器 401进行预处理。

由上述实施例可知, 通过在发射端对发射信号进行预处理, 只需要在发射端进行 测量, 不需要在接收端进行多次测量, 能够有效的补偿通信过程中产生的非线性失真 从而提高通信质量, 并且能够降低通信系统的电路复杂程度以及计 算的复杂程度。

实施例 3

图 10是本发明实施例 3的非线性补偿装置 1000的结构示意图,该装置设置于信 号的发射端。 如图 10所示, 该装置 1000包括预处理器 1001、 预失真器 1002和预处 理系数获取单元 1003。

其中, 该预处理器 1001用于根据预先获得的预处理系数对发射信 X(t)进行预 处理, 获得预处理后的信号 X' (t) ; 该预失真器 1002用于对预处理后的信号 X' (t) 进行预失真处理, 获得预失真处理后的信号 z(t), 并且, 使得经过预处理再经过预失 真处理后的信号 z(t)与该发射信号 x(t)的特性参数的比较结果满足预先设定的条 ; 预处理系数获取单元 1003用于确定预处理器 1001对发射信号进行预处理时使用 的预处理系数。

在本实施例中, 与实施例 2 不同的是, 预失真处理后的信号 Z(t)与该发射信号

X(t)只进行振幅的比较, 与之对应的是, 预处理器 1001 具有切顶单元和缩放单元, 并且该预处理系数只是缩放系数。 但本发明不限于这种情形。

其中, 对于该预先设定的条件, 与实施例 1中的描述相同, 此处不再赘述。 图 11是图 10中预处理器 1001的结构示意图,其对应于比较信号的振幅 情形, 但本发明并不限于这种结构。

如图 11所示, 预处理器 1001具有切顶单元 1101和缩放单元 1102。

其中, 切顶单 1101与实施例 2中的描述相同, 此处不再赘述。

缩放单元 1102用于根据预先获得的缩放系数对切顶处理 的信号的振幅进行缩 放处理。 在本实施例中, 利用缩放单元 1102进行包括缩放处理的线性处理, 在有噪 声的条件下可能会影响通信系统的信噪比, 因此可以优选的设置切顶单元 1101, 使 得非线性补偿后的信号在切顶噪声与功率降低 带来的信噪比降低之间获得平衡,从而 达到更好的补偿效果。

图 12是预处理器 1001对发射信号进行预处理的方法流程图。 如图 12所示, 该 方法包括:

步骤 1201 : 对发射信号 X(t)的振幅大于预定值的部分进行切顶处理;

步骤 1202: 根据预先获得的缩放系数对切顶处理后的信号 的振幅进行缩放处理。 图 13是图 10中预处理系数获取单元 1003的结构示意图, 但本发明并不限于这 种结构。 如图 13所示, 预处理系数获取单元 1003包括比较器 1301和乘法器 1302。

其中, 比较器 1301用于比较 N次调整中的第 i次调整的非线性补偿后的信号与 发射信号的振幅, 获得第 i次调整的振幅误差参数, 其中, 0<i N。;

乘法器 1302用于将第 i次调整的振幅误差参数与第 i-1次调整的缩放参数相乘, 获得当前次的缩放系数。

在本实施例中, 缩放单元 1102根据初始设定的缩放系数对切顶处理后的 号的 振幅进行缩放处理, 预失真器 1002对缩放处理后的信号进行预失真处理, 基于经过 预处理后再经过预失真处理后的信号与发射信 号的振幅的比较结果,预处理系数获取 单元 1003对缩放系数进行调整, 直到经过预处理后再经过预失真处理后的信号 与发 射信号的振幅的比较结果满足预先设定的条件 ,并将满足该预先设定的条件时使用的 缩放系数确定为该缩放系数, 从而获取该预处理系数。

其中, 对于该预先设定的条件, 与实施例 1中的描述相同, 此处不再赘述。 在本实施例中, 比较器 1301用于比较 N次调整中的第 i次调整的预失真处理后 的信号与发射信号的振幅, 获得第 i次调整的振幅误差参数, 其中, 0<i N。 图 14 是图 13中比较器 1301的结构示意图,但是本发明并不限于这种 构。如图 14所示, 比较器 1301包括求振幅单元 1401和 1402、 除法器 1403。 其中, 发射信号 X(t)和非线性补偿后的信号 是比较器 1301的输入信号, 求 振幅单元 1401和 1402的结构相同, 求振幅单元 1401和 1402分别计算出信号 X(t) 和信号 Z(A的振幅; 将信号 X(t)和信号 Z(A的振幅通过除法器 1403相除, 获得第 i 次调整的振幅误差参数 evpp

在获得了第 i次调整的振幅误差参数 evp^ 之后,利用预处理系数获取单元 1003 获取预处理系数。

图 15是本实施例的利用预处理系数获取单元 1003获取预处理系数的方法的流程 图,但是本发明并不限于这种方法。如图 15所示, 1501表示图 11中的切顶单元 1101, 1502表示图 13中的乘法器 1302, 1503表示第三存储器, 例如, 该第三存储器可设 置在预处理系数获取单元 1003中,也可独立于预处理系数获取单元 1003而设置在非 线性补偿装置 1000中; 1504表示图 11中的缩放单元 1102, 在本实施例中该缩放单 元例如为乘法器。

其中, 第三存储器单元 1503用于存储缩放系数, 该缩放系数的初始值例如是 1。 在缩放单元 1102进行 N次调整中的第 i次调整时, 将图 15中获得的第 i次调整的振 幅误差参数 evp^ 与第 i-1次调整的缩放系数 P Vpp (i-l)通过乘法器 1302相乘,获得第 i次调整的缩放系数 P Vpp (i), 并将其存储在第三存储器单元 1503中, 并且, 将发射信 号 X(t)经过切顶单元 1501切顶处理后的信号与该第 i次调整的缩放系数 P Vpp (i)通过乘 法器 1304相乘, 即进行振幅的缩放处理, 获得第 i次振幅缩放处理后的信号 X' (t) 1; 通过预失真器 1002 对该信号 X, (t 进行预失真处理, 获得预失真处理后的信号 V (t) 1; 重复上述过程, 直到第 N次调整后获得的信号 Z' (t) N 与发射信号 X(t)的振 幅的比较结果满足预先设定的条件; 当该比较结果满足预先设定的条件时, 将第 N 次调整的缩放系数 P Vpp (N)作为预处理系数, 提供给预处理器 1001进行预处理。

另外, 当非线性补偿后的信号 Z(t)与该发射信号 X(t)只进行均值的比较时, 预处 理器具有切顶单元和平移单元, 并且该预处理系数只包括平移系数, 此时, 可仅利用 实施例 2的图 9中计算平移系数的部分,而将计算缩放系数 部分以及缩放单元移除。

由上述实施例可知, 通过在发射端对发射信号进行预处理, 只需要在发射端进行 测量, 不需要在接收端进行多次测量, 能够有效的补偿通信过程中产生的非线性失真 从而提高通信质量, 并且能够降低通信系统的电路复杂程度以及计 算的复杂程度。

实施例 4 图 16是本发明实施例 4的非线性补偿装置 1600的结构示意图,该装置设置于信 号的发射端。 如图 16所示, 该装置 1600包括预处理器 1601、 线性损伤器 1602、 预 失真器 1603以及线性补偿器 1604。

其中, 该预处理器 1601用于根据预先获得的预处理系数对发射信 X(t)进行预 处理, 获得预处理后的信号; 该线性损伤器 1602用于对预处理后的信号进行线性损 伤; 该预失真器 1603用于对线性损伤后的信号进行预失真处理 该线性补偿器 1604 用于对预失真处理后的信号进行线性补偿, 获得线性补偿后的信号, 并且, 使得预失 真处理后的信号 Z(t)与所述发射信号 X(t)的特性参数的比较结果满足预先设定的条 件。

在本实施例中, 线性损伤器 1602和线性补偿器 1604是互逆的, 即在线性补偿器

1604中对信号的处理是线性损伤器 1602中信号处理的逆过程。

与实施例 1不同的是, 本实施例通过设置一对互逆的线性损伤器和线 性补偿器, 将通信系统中线性损伤造成的长记忆效应去除 ,使得该非线性补偿装置只针对残留较 短记忆的非线性损伤进行补偿,从而避免了在 发射端进行线性补偿而造成的功率损失 等问题。

在本实施例中,在接收端获得的接收信号 Y(t)与预处理后的信号 X' (t)大致相同 (在理想情况下, 两者完全相同), 通过将接收信号 Y(t)进行该预处理的逆变换, 就 可很好的还原出原始的发射信号 X(t)。

在本实施例中, 通过对发射信号进行预处理, 然后再进行预失真处理, 使得经过 预处理再经过预失真处理后的信号与发射信号 相同。在实际应用中,考虑到设备精度 和计算精度等因素,经过预处理再经过预失真 处理后的信号与发射信号的特性参数一 般不会完全相同, 因此,通过比较经过预处理再经过预失真处理 后的信号与发射信号 的特性参数, 当比较的结果满足预先设定的条件时, 即认为达到了补偿要求。

本实施例中的预先设定的条件与实施例 1中的描述相同,本实施例中进行预失真 处理的过程与实施例 2或实施例 3的描述相同, 此处不再赘述。

由上述实施例可知, 通过在发射端对发射信号进行预处理, 只需要在发射端进行 测量, 不需要在接收端进行多次测量, 能够有效的补偿通信过程中产生的非线性失真 从而提高通信质量, 并且能够降低通信系统的电路复杂程度以及计 算的复杂程度。

在实施例 1至实施例 4中,预失真器进行的预失真处理可以包括根 预先获得的 非线性补偿系数进行的非线性补偿, 并且, 可利用现有技术中的任一种方法获得该非 线性补偿系数。

例如, 可在非线性补偿装置 300 (400, 900, 1600) 中设置用于确定该预先获得 的非线性补偿系数的非线性补偿系数获取单元 ,以提供非线性补偿系数给预失真器而 进行非线性补偿。 图 17是非线性补偿系数获取单元的结构示意图, 如图 17所示, 非 线性补偿系数获取单元包括: 非线性传输单元 1701、 线性滤波单元 1702以及计算单 元 1703 ;

其中, 非线性传输单元 1701和线性滤波单元 1702相互连接, 仅需测量一次非线 性传输单元 1701的输入信号和输出信号, 计算单元 1703基于非线性传输单元 1701 的输入信号和输出信号, 获得所述非线性补偿系数。

其中,非线性传输单元 1701和线性滤波单元 1702是针对通信系统中的非线性失 真以及线性失真而建立的仿真模型, 在某些通信系统(例如光纤通信) 中的记忆效应 非常严重, 因此将通信系统的记忆效应视为线性损伤引起 的, 因此将通信系统视为线 性滤波器和无记忆或短记忆的非线性器件的组 合, 因此相应的设置了线性滤波单元 1702和非线性传输单元 1701。

以下示例性的给出了利用非线性补偿系数获取 单元确定非线性补偿系数的方法, 但本发明并不限于此方法。

图 18是利用非线性补偿系数获取单元确定非线性 偿系数的方法的流程图。 如 图 18所示, 非线性传输单元 1701置于线性滤波单元 1702之后,计算单元 1703根据 非线性传输单元 1701的输入信号 S1以及非线性传输单元 1701的输出信号 S2计算该 非线性补偿系数。 其中, 计算非线性补偿系数可采用现有技术, 例如, 可采用递归最 小二乘法 (RLS, Recursive Least Square) 或者最小均方误差法 (LMS, Least Mean Square)获得线性滤波单元 1702的抽头系数,根据非线性传输单元 1701的输入信号、 线性滤波单元 1702的输出信号以及该抽头系数,可以获得非 性传输单元 1701的输 出信号。 例如可采用 Volterra展开法确定非线性补偿项, 根据递归最小二乘法或最小 均方误差法获得预失真器的初始参数。

另外, 当非线性传输单元 1701置于线性滤波单元 1702之前时,计算单元同样是 根据非线性传输单元 1701的输入信号以及非线性传输单元 1701的输出信号计算该非 线性补偿系数。 计算的方法与上述方法类似, 此处不再赘述。 由此可知, 在实施例 1至实施例 4中, 由于对发射信号进行了预处理, 获得非线 性补偿系数均只需在发射端进行一次测量,能 够降低通信系统的电路复杂程度以及计 算的复杂程度。

实施例 5

图 19是本发明实施例 5的发射机 1900的结构示意图。 该发射机 1900包括实施 例 1至实施例 4中任一实施例的非线性补偿装置 1901 ( 300, 400, 900, 1600)。

由上述实施例可知, 通过在发射端对发射信号进行预处理, 只需要在发射端进行 测量, 不需要在接收端进行多次测量, 能够有效的补偿通信过程中产生的非线性失真 从而提高通信质量, 并且能够降低通信系统的电路复杂程度以及计 算的复杂程度。

实施例 6

图 20是本发明实施例 6的通信系统 2000的结构示意图。 该通信系统 2000包括 实施例 6的发射机 2001 ( 1600) 以及接收机 2002。

在本实施例中, 接收机 2002还可包括后置补偿器 2003, 其根据接收信号 Y(t)与 在发射端经过预处理后的信号 X' (t)的比较结果,对该接收信号进行后置的非线 性补 偿。

其中,后置补偿器 2003所用的非线性补偿系数同样可以根据图 17所示的非线性 补偿系数获取单元获得, 例如, 也可采用图 18所示的方法获得, 此处不再赘述。

在本实施例中, 通过在接收端设置后置补偿器 2003, 能够更好的补偿信号传输 过程中产生的非线性失真, 从而进一步提高通信质量。

实施例 7

图 21是本发明实施例 7的非线性补偿方法的流程图, 对应于实施例 1的非线性 补偿装置。 如图 21所示, 该方法包括:

步骤 2101 : 根据预先获得的预处理系数对发射信号进行预 处理;

步骤 2102: 对预处理后的信号进行预失真处理;

并且,使得预失真处理后的信号与发射信号的 特性参数的比较结果满足预先设定 的条件。

在本实施例中,在接收端获得的接收信号与预 处理后的信号大致相同(在理想情 况下, 两者完全相同), 通过将接收信号进行该预处理的逆变换, 就可很好的还原出 原始的发射信号。 在本实施例中, 通过对发射信号进行预处理, 然后再进行预失真处理, 使得经过 预处理再经过预失真处理后的信号与发射信号 相同。在实际应用中,考虑到设备精度 和计算精度等因素,经过预处理再经过预失真 处理后的信号与发射信号的特性参数一 般不会完全相同, 因此,通过比较经过预处理再经过预失真处理 后的信号与发射信号 的特性参数, 当比较的结果满足预先设定的条件时, 即认为达到了补偿要求。

本实施例中对于预先设定的条件的描述与实施 例 1中的描述相同,本实施中对于 预处理中使用的预处理系数的获得方法与实施 例 2或实施例 3中的描述相同,此处不 再赘述。

在本实施例中,预失真处理可以包括根据预先 获得的非线性补偿系数进行的非线 性补偿,本实施例中对于非线性补偿系数的获 得方法与实施例 1至实施例 4中的描述 相同, 此处不再赘述。

由上述实施例可知, 通过在发射端对发射信号进行预处理, 只需要在发射端进行 测量, 不需要在接收端进行多次测量, 能够有效的补偿通信过程中产生的非线性失真 从而提高通信质量, 并且能够降低通信系统的电路复杂程度以及计 算的复杂程度。

实施例 8

图 22是本发明实施例 8的非线性补偿方法的流程图, 对应于实施例 4的非线性 补偿装置。 如图 22所示, 该方法包括:

步骤 2201 : 根据预先获得的预处理系数对发射信号进行预 处理;

步骤 2202: 对预处理后的信号进行线性损伤处理;

步骤 2203 : 对线性损伤处理后的信号进行预失真处理;

步骤 2204: 对预失真处理后的信号进行线性补偿;

并且,使得线性补偿后的信号与发射信号的特 性参数的比较结果满足预先设定的 条件。

在本实施例中,在接收端获得的接收信号与预 处理后的信号大致相同(在理想情 况下, 两者完全相同), 通过将接收信号进行该预处理的逆变换, 就可很好的还原出 原始的发射信号。

在本实施例中, 通过对发射信号进行预处理, 然后再进行预失真处理, 使得经过 预处理再经过预失真处理后的信号与发射信号 相同。在实际应用中,考虑到设备精度 和计算精度等因素,经过预处理再经过预失真 处理后的信号与发射信号的特性参数一 般不会完全相同, 因此,通过比较经过预处理再经过预失真处理 后的信号与发射信号 的特性参数, 当比较的结果满足预先设定的条件时, 即认为达到了补偿要求。

本实施例中对于预先设定的条件的描述与实施 例 1中的描述相同,本实施中对于 预处理中使用的预处理系数的获得方法的描述 与实施例 2或实施例 3中的描述相同, 本实施例中对于线性损伤处理和线性补偿的描 述与实施例 4的描述相同,此处不再赘 述。

在本实施例中,预失真处理可以包括根据预先 获得的非线性补偿系数进行的非线 性补偿,本实施例中对于非线性补偿系数的获 得方法与实施例 1至实施例 4中的描述 相同, 此处不再赘述。

由上述实施例可知, 通过在发射端对发射信号进行预处理, 只需要在发射端进行 测量, 不需要在接收端进行多次测量, 能够有效的补偿通信过程中产生的非线性失真 从而提高通信质量, 并且能够降低通信系统的电路复杂程度以及计 算的复杂程度。

本发明以上的装置和方法可以由硬件实现, 也可以由硬件结合软件实现。本发明 涉及这样的计算机可读程序, 当该程序被逻辑部件所执行时, 能够使该逻辑部件实现 上文该的装置或构成部件, 或使该逻辑部件实现上文该的各种方法或步骤 。

本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质, 如硬盘、 磁盘、 光盘、 DVD、 flash 存储器等。

以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述 ,但本领域技术人员应该清楚,这 些描述都是示例性的, 并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术 人员可以根据本 发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修 改,这些变型和修改也在本发明的范围 内。