CN104104633A - 非线性补偿装置及其方法、发射机和通信系统 - Google Patents

非线性补偿装置及其方法、发射机和通信系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种非线性补偿装置及其方法、发射机和通信系统，该装置包括根据预先获得的预处理系数对发射信号进行预处理的预处理器以及对预处理后的信号进行预失真处理的预失真器，并且，使得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就能进行有效的非线性补偿，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。

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个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偿的流程图；
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示意图；
图18是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(a)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0～Q1。
在通常情况下，0～VppY’1<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～Q2的部分，输入-输出曲线中Q1～Q2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～Q1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的非线性补偿装置300的结构示意图，该装置设置于信号的发射端。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件。
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-5～1＋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2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件；
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件。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r×K或小于-r×K的信号振幅将被强制设为r×K或-r×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Z(t)i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Z(t)i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)i的振幅；将信号X(t)和信号Z(t)i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emean(t)i，将信号X(t)和信号Z(t)i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eVpp(t)i。
在获得了第i次调整的均值误差参数emean(t)i和第i次调整的振幅误差参数eVpp(t)i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(t)i与第i-1次调整的缩放参数PVpp(i-1)通过乘法器902相乘，获得第i次调整的缩放系数PVpp(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PVpp(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eVpp(t)i与第i次调整的均值误差参数emean(t)i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Pmean(i-1)通过加法器904相加，获得第i次调整的平移系数Pmean(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Pmean(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)i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PVpp(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号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件；
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的情形，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后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信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结构。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Z(t)i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(t)i的振幅；将信号X(t)和信号Z(t)i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(t)i。
在获得了第i次调整的振幅误差参数eVpp(t)i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eVpp(t)i与第i-1次调整的缩放系数PVpp(i-1)通过乘法器1302相乘，获得第i次调整的缩放系数PVpp(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PVpp(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)i；通过预失真器1002对该信号X’(t)i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PVpp(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，而将计算缩放系数的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号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据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补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 MeanSquare）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，可以获得非线性传输单元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。
附记
附记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。
附记2、根据附记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。
附记3、根据附记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。
附记4、根据附记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。
附记5、根据附记1-4中任一项所述的装置，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。
附记6、根据附记1-5的任一项所述的装置，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。
附记7、根据附记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。
附记8、一种发射机，其中，所述发射机包括附记1-7中的任一项所述的装置。
附记9、一种通信系统，其中，所述通信系统包括附记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。
附记10、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。
附记11、根据附记10所述的方法，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，所述根据预先获得的预处理系数对发射信号进行预处理包括：
对所述发射信号的振幅大于预定值的部分进行切顶处理；
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调整；
当所述预处理系数包括平移系数时，所述根据预先获得的预处理系数对发射信号进行预处理包括：
对所述发射信号的振幅大于预定值的部分进行切顶处理；
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调整；
当所述预处理系数包括缩放系数和平移系数时，所述根据预先获得的预处理系数对发射信号进行预处理包括：
对所述发射信号的振幅大于预定值的部分进行切顶处理；
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调整；
根据预先获得的所述平移系数对振幅调整后的信号的均值进行调整。
附记12、根据附记11所述的方法，其中，所述方法还包括：
根据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/或均值进行调整，所述预失真器对调整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，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，并将满足该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。
附记13、根据附记12所述的方法，其中，对所述缩放系数和/或所述平移系数进行调整包括：
比较当前次的非线性补偿后的信号与所述发射信号的振幅，获得当前次的振幅误差参数，和/或比较当前次的非线性补偿后的信号与所述发射信号的均值，获得当前次的均值误差参数；
将所述当前次的振幅误差参数与前一次的缩放参数相乘，获得当前次的缩放系数；和/或
将当前次的所述振幅误差参数与当前次的所述均值误差参数相乘，并且将所述相乘获得的结果与前一次的平移参数相加，获得当前次的平移系数。
附记14、根据附记10-13的任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：
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；
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；
并且，使得线性补偿后的信号与所述发射信号的特性参数的比较结果满足所述预先设定的条件。
附记15、根据附记10-14的任一项所述的方法，其中，所述对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；
所述方法还包括：
确定对预处理后的信号进行非线性补偿时使用的非线性补偿系数。
附记16、根据附记15所述的方法，其中，所述确定对预处理后的信号进行非线性补偿时使用的非线性补偿系数包括：将信号先后经过非线性传输和线性滤波，或者将信号先后经过线性滤波和非线性传输，并且，基于非线性传输前后的信号，获得所述非线性补偿系数。

Claims (10)

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1-4中任一项所述的装置，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1-5的任一项所述的装置，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1-7中的任一项所述的装置。
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。
10.一种非线性补偿方法，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。
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