CN106161125B - 非线性特性的估计装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种非线性特性的估计装置及方法，通过测量得到的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，计算待测系统的非线性模型的参数，能够简单快速的估计待测系统的非线性特性，且估计结果的准确度较高。

Description

非线性特性的估计装置及方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种非线性特性的估计装置及方法。
背景技术
随着通信技术的发展，通信系统的传输速率不断提高，通信系统中的非线性特性已成为影响系统性能的主要因素之一。为了对通信系统中的非线性特性进行处理，需要对非线性特性进行估计。
现有的对非线性特性进行估计的方法主要包括以下两种：第一种方法是对待测系统的输入和输出时域波形直接进行比对，得到待测系统的输入-输出传递函数，从而估计待测系统的非线性特性；第二种方法是先建立待测系统的非线性模型，再利用训练序列或迭代的方法训练出模型系数，从而估计待测系统的非线性特性。
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
上述现有的第一种方法对于带宽较大的系统的非线性特性估计误差很大，可能会低估非线性特性，从而可能导致系统传输失败；上述现有的第二种方法的测量和计算过程十分复杂，难以满足高速通信系统的要求。
本发明实施例提供一种非线性特性的估计装置及方法，通过测量得到的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，计算待测系统的非线性模型的参数，能够简单快速的估计待测系统的非线性特性，且估计结果的准确度较高。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种非线性特性的估计装置，包括：第一计算单元，所述第一计算单元用于根据测得的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，分别计算所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，并且，将对应于所述至少两个频点中的一个频点的非线性系数作为所述待测系统的非线性模型的非线性系数；第二计算单元，所述第二计算单元用于根据所述第一计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，计算所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应；第三计算单元，所述第三计算单元用于根据测得的待测系统的线性滤波器响应以及所述第二计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，计算所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应；估计单元，所述估计单元用于根据所述第一计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的非线性系数、所述第二计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应以及所述第三计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应，估计所述待测系统的非线性特性。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种非线性特性的估计方法，包括：根据测得的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，分别计算所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，并且，将对应于所述至少两个频点中的一个频点的非线性系数作为所述待测系统的非线性模型的非线性系数；根据所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，计算所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应；根据测得的待测系统的线性滤波器响应以及所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，计算所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应；根据所述待测系统的非线性模型的非线性系数、所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应以及所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应，估计所述待测系统的非线性特性。
本发明的有益效果在于：通过测量得到的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，计算待测系统的非线性模型的参数，从而不需要进行复杂的测量以及对非线性模型参数进行训练，能够简单快速的估计待测系统的非线性特性，且估计结果的准确度较高。
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
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本发明实施例1的非线性特性的估计装置的一结构示意图；
图2是本发明实施例1的待测系统的非线性模型的示意图；
图3是本发明实施例1的测量基波功率和谐波功率的示意图；
图4是本发明实施例1的第二计算单元102的一结构示意图；
图5是本发明实施例1的第三计算单元103的一结构示意图；
图6是本发明实施例1的测量待测系统的线性滤波器响应的示意图；
图7是本发明实施例2的电子设备700的系统构成的一示意框图；
图8是本发明实施例4的非线性特性的估计方法的一流程图；
图9是本发明实施例5的非线性特性的估计方法的一流程图。
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特定实施方式，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。
实施例1
本发明实施例提供一种非线性特性的估计装置，图1是本发明实施例1的非线性特性的估计装置的一结构示意图。如图1所示，该装置100包括：第一计算单元101、第二计算单元102、第三计算单元103以及估计单元104，其中，
第一计算单元101用于根据测得的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，分别计算该待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，并且，将对应于至少两个频点中的一个频点的非线性系数作为待测系统的非线性模型的非线性系数；
第二计算单元102用于根据第一计算单元101计算出的该待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，计算该待测系统的非线性模型的后滤波器的响应；
第三计算单元103用于根据测得的待测系统的线性滤波器响应以及第二计算单元102计算出的该待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，计算该待测系统的非线性模型的前滤波器的响应；
估计单元104用于根据第一计算单元101计算出的该待测系统的非线性模型的非线性系数、第二计算单元102计算出的该待测系统的非线性模型的后滤波器的响应以及第三计算单元103计算出的该待测系统的非线性模型的前滤波器的响应，估计该待测系统的非线性特性。
由上述实施例可知，通过测量得到的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，计算待测系统的非线性模型的参数，能够简单快速的估计待测系统的非线性特性，且估计结果的准确度较高。
在本实施例中，该待测系统可以是需要进行非线性特性估计的任何系统或装置，例如该待测系统可以是整个通信系统，也可以是放大器或激光器。
在本实施例中，该待测系统的非线性模型例如可以采用维纳-哈默斯坦(Wiener-Hammerstein)非线性模型，图2是本实施例的待测系统的非线性模型的示意图。
如图2所示，该非线性模型200包括前滤波器201、无记忆非线性传递函数202以及后滤波器203，前滤波器201的输入信号为x(n)，输出信号为z(n)，该信号z(n)输入无记忆非线性传递函数202，得到输出信号u(n)，最后经过后滤波器203，得到整个非线性模型的输出信号y(n)，其中，无记忆非线性传递函数202的传递函数可以用以下的公式(1)表示：
u(n)＝z(n)+c2z2(n)+c3z3(n) (1)
其中，u(n)表示无记忆非线性传递函数202的输出信号，z(n)表示无记忆非线性传递函数202的输入信号，c2和c3表示非线性系数。
在本实施例中，非线性模型的参数可以包括无记忆非线性传递函数202的非线性系数c2和c3、前滤波器201的响应L1以及后滤波器203的响应L2。
在本实施例中，待测系统的非线性模型的非线性系数指的是其中一个频点的c2和c3，非线性模型的后滤波器的响应指的是后滤波器203的响应L2，非线性模型的前滤波器的响应指的是前滤波器201的响应L1。
在本实施例中，第一计算单元101根据测得的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，分别计算该待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数；其中，对于待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率可以使用现有的方法进行测量。
例如，本实施例的该装置100还可包括发送单元105和测量单元106，其中，
发送单元105用于向待测系统依次分别发送至少两个频点的信号、或者同时发送至少两个频点的信号，以用于测量待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率；
测量单元106用于测量待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率。
在本实施例中，发送单元105和测量单元106为可选部件，在图1中用虚线框表示。
这样，通过同时发送至少两个频点的信号，能够简单方便的进行测量。
在本实施例中，需要测量至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，该谐波可以是二次谐波和三次谐波，也可以是更高次的谐波。下面以测量两个频点的输出信号的基波功率以及二次谐波和三次谐波的功率为例进行示例性的说明。
图3是本实施例的测量基波功率和谐波功率的示意图。如图3所示，发送单元105向待测系统同时发送两个频点f1、f2的正弦信号P1、P2，在待测系统的输出端测量得到接收信号的频点f1的基波功率为P1,1，频率为2 f1的二次谐波功率为P1,2，频率为3f1的三次谐波功率为P1,3，频点f2的基波功率为P2,1，频率为2f2的二次谐波功率为P2,2，频率为3f2的三次谐波功率为P2,3。
在本实施例中，在测得了待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率之后，第一计算单元101根据该基波功率和谐波功率计算待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，并且将一个频点的非线性系数作为非线性模型的非线性系数。
其中，第一计算单元101在分别计算待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数时，可以根据非线性系数的符号的不同而采用不同的方法计算该非线性系数。以下以计算对应于频点f1的非线性系数且将频点f1的非线性系数作为非线性模型的非线性系数为例进行说明。
例如，当非线性系数为负数时，可以根据以下的公式(2)计算对应于频点f1的非线性系数，当非线性系数为正数时，可以根据以下的公式(3)计算对应于频点f1的非线性系数：
其中，c2和c3表示对应于频点f1的非线性系数，P1,1，P1,2，P1,3分别表示待测系统在频点f1的输出信号的基波功率、二次谐波功率以及三次谐波功率。
在本实施例中，对于频点f1以外的其他频点，第一计算单元101可以采用与计算对应于频点f1的非线性系数的上述方法相同的方法计算得到，另外，也可以将其他频点的非线性系数作为非线性模型的非线性系数，此处不再赘述。
在本实施例中，在第一计算单元101在计算出待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数之后，第二计算单元102根据各组非线性系数，计算待测系统的非线性模型的后滤波器的响应。下面对本实施例的第二计算单元102的结构以及第二计算单元102计算后滤波器响应的方法进行示例性的说明。
图4是本实施例的第二计算单元102的一结构示意图。如图4所示，第二计算单元102包括：
设定单元401，其用于设定非线性模型的后滤波器在至少两个频点中的一个频点的输出信号的基波和谐波处的响应为0dB，并设定非线性模型的后滤波器在至少两个频点中其他频点的输出信号的基波处的响应为预设值；
第四计算单元402，其用于根据第一计算单元101计算出的对应于至少两个频点中的该一个频点以及其他频点的各组非线性系数，计算非线性模型的后滤波器在该其他频点的输出信号的谐波处的响应，其中，当计算非线性模型的后滤波器在该其他频点的输出信号的谐波处的响应时，使得所述非线性模型在该至少两个频点处输出的谐波功率与测得的待测系统在该至少两个频点的输出信号的谐波功率相同；
延拓单元403，其用于根据后滤波器在至少两个频点的基波和谐波处的响应，将后滤波器的响应延拓至整个频段。
在本实施例中，以两个频点f1、f2为例对第二计算单元102计算后滤波器响应的方法进行说明。
在本实施例中，设定单元401设定非线性模型的后滤波器在频点f1的输出信号的基波、二次谐波以及三次谐波的响应为0dB，也就是说，将后滤波器设定为对于频点f1的输出信号的基波和谐波的响应为全通，其中，第一计算单元101将频点f1的非线性系数作为非线性模型的非线性系数，也就是说，以频点f1为参考频点；如果第一计算单元101将频点f2的非线性系数作为非线性模型的非线性系数，那么，设定单元401设定非线性模型的后滤波器在频点f2的输出信号的基波、二次谐波以及三次谐波的响应为0dB，即以频点f2为参考频点；
并且，设定单元401设定非线性模型的后滤波器在频点f2的输出信号的基波处的响应为预设值rdBf2，其单位为dB，其中，该预设值可根据实际情况而设定，例如，该预设值rdBf2为0dB，也就是说，将后滤波器设定为对于频点f2的输出信号的基波的响应为全通。
在本实施例中，第四计算单元402根据第一计算单元101计算出的对应于频点f1的非线性系数c2和c3、以及对应于频点f2的非线性系数c2’和c3’，来计算非线性模型的后滤波器在频点f2的输出信号的谐波处的响应，其中，使得该非线性模型在频点f1、f2的输出信号的谐波功率与测得的待测系统在频点f1、f2的输出信号的谐波功率相同。
例如，第四计算单元402可根据以下的公式(4)和(5)计算后滤波器在频点f2的输出信号的谐波处的响应：
其中，rdB2f2表示后滤波器在频点f2的输出信号的二次谐波处的响应，rdB3f2表示后滤波器在频点f2的输出信号的二次谐波处的响应，rdBf2表示后滤波器在频点f2的输出信号的基波处的响应，c2和c3表示对应于频点f1的非线性系数，c2’和c3’表示对应于频点f2的非线性系数。
在本实施例中，通过设定单元401设定了后滤波器在频点f1的输出信号的基波、二次谐波以及三次谐波处的响应为0dB，以及后滤波器在频点f2的输出信号的基波处的响应rdBf2，通过第四计算单元402获得了后滤波器在频点f2的输出信号的二次谐波和三次谐波处的响应分别为rdB2f2和rdB3f2，延拓单元403根据后滤波器在频点f1、f2的输出信号的基波、二次谐波以及三次谐波处的响应，将该后滤波器的响应延拓至整个频段；其中，可使用现有的方法进行延拓，例如，可采用线性插值以及最末点保持的方法进行延拓。
在本实施例中，在通过延拓单元403将该后滤波器的响应延拓至整个频段后，第二计算单元102将计算出的该后滤波器的响应输入到第三计算单元103中，第三计算单元103根据测得的待测系统的线性滤波器响应以及所述第二计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，计算所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应。以下对本实施例的第三计算单元103的结构以及计算前滤波器响应的方法进行示例性的说明。
图5是本实施例的第三计算单元103的一结构示意图。如图5所示，第三计算单元103包括减法单元501，其中，
减法单元501用于将测得的待测系统的线性滤波器响应减去第二计算单元102计算出的待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，获得该待测系统的非线性模型的前滤波器的响应。
在本实施例中，待测系统的线性滤波器响应可使用现有的方法测量。图6是本实施例的测量待测系统的线性滤波器响应的示意图。如图6所示，向待测系统发送多个频点的正弦信号，在待测系统的输出端获得接收信号，按照对应的频率将接收信号的功率与发送信号的功率相除，得到待测系统的线性滤波器响应。
在本实施例中，减法单元501可根据以下的公式(6)计算非线性模型的前滤波器的响应：
L1＝L-L2 (6)
其中，L1表示非线性模型的前滤波器的响应，L表示待测系统的线性滤波器响应，L2表示非线性模型的后滤波器的响应。
在本实施例中，在通过第一计算单元101、第二计算单元102以及第三计算单元103计算出待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应后，估计单元104根据该非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应，估计待测系统的非线性特性。
在本实施例中，由于已经获得了图2中的前滤波器201的响应L1、无记忆非线性传递函数202的非线性系数c2和c3、以及后滤波器203的响应L2，那么对于输入信号x(n)，可得到输出信号y(n)，估计单元104可将输出信号y(n)与输入信号x(n)进行比对，从而得到待测系统的非线性特性。
在本实施例中，该装置100还可以包括：
调整单元107，其用于对待测系统的输入和/或参数进行至少一次调整；并且，第一计算单元101、第二计算单元102以及第三计算单元103计算每次经过调整后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应；
平均单元108，其用于对第一计算单元101、第二计算单元102以及第三计算单元103计算出的调整之前的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应，以及每次经过调整后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应求平均，获得求平均后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应；
并且，估计单元104根据平均单元108求平均后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应，估计该待测系统的非线性特性。
在本实施例中，调整单元107、平均单元108为可选部件，在图1中用虚线框表示。
在本实施例中，调整单元107可以对待测系统的输入进行调整，例如，对待测系统的输入功率或者输入信号的频谱形状进行调整；调整单元107也可以对待测系统的参数进行调整，例如，当待测系统为放大器时，对放大器的增益进行调整，当待测系统为激光器时，对激光器的调制深度进行调整，当待测系统为通信系统时，对通信系统的输入功率或传输长度进行调整；另外，调整单元107也可以对待测系统的输入和参数都进行调整。
在本实施例中，调整单元107可以对待测系统的输入和/或参数进行至少一次调整，其中，调整的次数可根据实际需要而设定。
在本实施例中，第一计算单元101、第二计算单元102以及第三计算单元103计算每次经过调整后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应的方法与上面记载的方法相同，此处不再赘述。
这样，通过调整待测系统的输入和/或参数而获得多组非线性模型的参数，并根据求平均后的非线性模型的参数估计待测系统的非线性特性，能够进一步提高估计结果的准确度，并且，适用范围较广。
在本实施例中，以测量两个频点的基波和谐波功率为例进行了说明，但本发明实施例同样适用于三个或三个以上的频点的情况，其计算方法与两个频点的情况类似，在此不再赘述。当测量频点的数量增加时，延拓单元403用于延拓的频点的数量也随之增加。
由上述实施例可知，通过测量得到的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，计算待测系统的非线性模型的参数，能够简单快速的估计待测系统的非线性特性，且估计结果的准确度较高。
实施例2
本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括实施例1所述的非线性特性的估计装置，图7是本发明实施例2的电子设备700的系统构成的一示意框图。如图7所示，电子设备700可以包括中央处理器701和存储器702；存储器702耦合到中央处理器701。该图是示例性的；还可以使用其它类型的结构，来补充或代替该结构，以实现电信功能或其它功能。该电子设备可以是单独制造和使用的设备，也可以是集成在通信系统的接收机或者发射机中的模块。
如图7所示，该电子设备700还可以包括：输入单元703、显示器704、电源705。
在一个实施方式中，实施例1所述的非线性特性的估计装置的功能可以被集成到中央处理器701中。其中，中央处理器701可以被配置为：根据测得的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，分别计算所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，并且，将对应于所述至少两个频点中的一个频点的非线性系数作为所述待测系统的非线性模型的非线性系数；根据所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，计算所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应；根据测得的待测系统的线性滤波器响应以及所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，计算所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应；根据所述待测系统的非线性模型的非线性系数、所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应以及所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应，估计所述待测系统的非线性特性。
其中，所述根据测得的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，分别计算所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，包括：根据所述非线性系数的符号的不同而采用不同的方法计算所述非线性系数。
其中，所述根据所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数计算所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，包括：设定所述非线性模型的后滤波器在所述至少两个频点中的所述一个频点的输出信号的基波和谐波处的响应为0dB，并设定所述非线性模型的后滤波器在所述至少两个频点中其他频点的输出信号的基波处的响应为预设值；根据对应于至少两个频点中的所述一个频点以及其他频点的各组非线性系数，计算所述非线性模型的后滤波器在所述其他频点的输出信号的谐波处的响应，其中，当计算所述非线性模型的后滤波器在所述其他频点的输出信号的谐波处的响应时，使得所述非线性模型在所述至少两个频点的输出信号的谐波功率与测得的待测系统在所述至少两个频点的输出信号的谐波功率相同；根据所述后滤波器在所述至少两个频点的基波和谐波处的响应，将所述后滤波器的响应延拓至整个频段。
其中，所述根据测得的待测系统的线性滤波器响应以及所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应计算所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应，包括：将测得的待测系统的线性滤波器响应减去所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，获得所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应。
其中，中央处理器701还可以被配置为：对所述待测系统的输入和/或参数进行至少一次调整；并且，计算每次经过调整后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应；对调整之前的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应，以及每次经过调整后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应求平均，获得求平均后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应；根据求平均后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应，估计所述待测系统的非线性特性。
其中，中央处理器701还可以被配置为：向所述待测系统依次分别发送至少两个频点的信号、或者同时发送至少两个频点的信号，以用于测量所述待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率。
在另一个实施方式中，实施例1所述的非线性特性的估计装置可以与中央处理器701分开配置，例如可以将非线性特性的估计装置配置为与中央处理器701连接的芯片，通过中央处理器701的控制来实现非线性特性的估计装置的功能。
在本实施例中电子设备700也并不是必须要包括图7中所示的所有部件。
如图7所示，中央处理器701有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其它处理器装置和/或逻辑装置，中央处理器701接收输入并控制电子设备700的各个部件的操作。
存储器702，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。并且中央处理器701可执行该存储器702存储的该程序，以实现信息存储或处理等。其它部件的功能与现有类似，此处不再赘述。电子设备700的各部件可以通过专用硬件、固件、软件或其结合来实现，而不偏离本发明的范围。
由上述实施例可知，通过测量得到的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，计算待测系统的非线性模型的参数，能够简单快速的估计待测系统的非线性特性，且估计结果的准确度较高。
实施例3
本发明实施例还提供一种通信系统。该通信系统包括电子设备以及其他用于通信的部件和设备，例如接收机、发射机、光纤链路、激光器以及放大器等。该电子设备的结构与功能与实施例2中的记载相同，此处不再赘述。而上述其他用于通信的部件和设备中的一个或多个对应于实施例1和2中的待测系统，该待测系统包括哪些部件和设备可根据实际需要而确定。
由上述实施例可知，通过测量得到的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，计算待测系统的非线性模型的参数，能够简单快速的估计待测系统的非线性特性，且估计结果的准确度较高。
本发明实施例还提供了一种非线性特性的估计方法，如下面的实施例4和5所述，由于该方法解决问题的原理与实施例1的非线性特性的估计装置的各组成部分的功能类似，因此其具体的实施可以参照实施例1的非线性特性的估计装置的实施，内容相同之处不再重复说明。
实施例4
图8是本发明实施例4的非线性特性的估计方法的一流程图。如图8所示，该方法包括：
步骤801：根据测得的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，分别计算该待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，并且，将对应于至少两个频点中的一个频点的非线性系数作为待测系统的非线性模型的非线性系数；
步骤802：根据该待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，计算该待测系统的非线性模型的后滤波器的响应；
步骤803：根据测得的待测系统的线性滤波器响应以及该待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，计算该待测系统的非线性模型的前滤波器的响应；
步骤804：根据该待测系统的非线性模型的非线性系数、该待测系统的非线性模型的后滤波器的响应以及该待测系统的非线性模型的前滤波器的响应，估计该待测系统的非线性特性。
在本实施例中，测量基波功率、谐波功率以及线性滤波器响应的方法、计算各组非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器响应的方法、根据上述计算结果进行非线性特性估计的方法与实施例1中的记载相同，此处不再赘述。
由上述实施例可知，通过测量得到的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，计算待测系统的非线性模型的参数，能够简单快速的估计待测系统的非线性特性，且估计结果的准确度较高。
例如，
在本实施例的一个实施方式中，所述根据测得的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，分别计算所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，包括：根据所述非线性系数的符号的不同而采用不同的方法计算所述非线性系数。
在本实施例的一个实施方式中，所述根据所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数计算所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，包括：设定所述非线性模型的后滤波器在所述至少两个频点中的所述一个频点的输出信号的基波和谐波处的响应为0dB，并设定所述非线性模型的后滤波器在所述至少两个频点中其他频点的输出信号的基波处的响应为预设值；根据对应于至少两个频点中的所述一个频点以及其他频点的各组非线性系数，计算所述非线性模型的后滤波器在所述其他频点的输出信号的谐波处的响应，其中，当计算所述非线性模型的后滤波器在所述其他频点的输出信号的谐波处的响应时，使得所述非线性模型在所述至少两个频点的输出信号的谐波功率与测得的待测系统在所述至少两个频点的输出信号的谐波功率相同；根据所述后滤波器在所述至少两个频点的基波和谐波处的响应，将所述后滤波器的响应延拓至整个频段。
在本实施例的一个实施方式中，所述根据测得的待测系统的线性滤波器响应以及所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应计算所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应，包括：将测得的待测系统的线性滤波器响应减去所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，获得所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应。
在本实施例的一个实施方式中，该方法还包括：对所述待测系统的输入和/或参数进行至少一次调整；并且，计算每次经过调整后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应；对调整之前的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应，以及每次经过调整后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应求平均，获得求平均后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应；根据求平均后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应，估计所述待测系统的非线性特性。
在本实施例的一个实施方式中，该方法还包括：向所述待测系统依次分别发送至少两个频点的信号、或者同时发送至少两个频点的信号，以用于测量所述待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率。
实施例5
图9是本发明实施例5的非线性特性的估计方法的一流程图。如图9所示，该方法包括：
步骤901：根据测得的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，分别计算该待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，并且，将对应于至少两个频点中的一个频点的非线性系数作为待测系统的非线性模型的非线性系数；
步骤902：根据该待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，计算该待测系统的非线性模型的后滤波器的响应；
步骤903：根据测得的待测系统的线性滤波器响应以及该待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，计算该待测系统的非线性模型的前滤波器的响应；
步骤904：判断对于待测系统的输入和/或参数的调整次数是否达到预设值；当判断结果为“否”时，进入步骤905，当判断结果为“是”时，进入步骤906；其中，该预设值可根据实际需要而设定；
步骤905：调整待测系统的输入和/或参数；
步骤906：对调整之前和每次调整之后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应求平均；
步骤907：根据求平均后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应，估计该待测系统的非线性特性。
在本实施例中，测量基波功率、谐波功率以及线性滤波器响应的方法、计算各组非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器响应的方法、调整待测系统的输入和/或参数的方法以及根据上述计算结果进行非线性特性估计的方法与实施例1中的记载相同，此处不再赘述。
由上述实施例可知，通过测量得到的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，计算待测系统的非线性模型的参数，能够简单快速的估计待测系统的非线性特性，且估计结果的准确度较高。
并且，通过调整待测系统的输入和/或参数而获得多组非线性模型的参数，并根据求平均后的非线性模型的参数估计待测系统的非线性特性，能够进一步提高估计结果的准确度，并且，适用范围较广。
本发明实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在非线性特性的估计装置或电子设备中执行所述程序时，所述程序使得计算机在所述非线性特性的估计装置或电子设备中执行实施例4或5所述的非线性特性的估计方法。
本发明实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所述计算机可读程序使得计算机在非线性特性的估计装置或电子设备中执行实施例4或5所述的非线性特性的估计方法。
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所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。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。
关于包括以上实施例的实施方式，还公开下述的附记：
附记1、一种非线性特性的估计装置，包括：
第一计算单元，所述第一计算单元用于根据测得的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，分别计算所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，并且，将对应于所述至少两个频点中的一个频点的非线性系数作为所述待测系统的非线性模型的非线性系数；
第二计算单元，所述第二计算单元用于根据所述第一计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，计算所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应；
第三计算单元，所述第三计算单元用于根据测得的待测系统的线性滤波器响应以及所述第二计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，计算所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应；
估计单元，所述估计单元用于根据所述第一计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的非线性系数、所述第二计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应以及所述第三计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应，估计所述待测系统的非线性特性。
附记2、根据附记1所述的装置，其中，
所述第一计算单元在分别计算所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数时，根据所述非线性系数的符号的不同而采用不同的方法计算所述非线性系数。
附记3、根据附记2所述的装置，其中，所述第一计算单元当所述非线性系数为负数时，根据以下的公式(1)计算所述非线性系数，当所述非线性系数为正数时，根据以下的公式(2)计算所述非线性系数：
其中，c2和c3表示对应于所述至少两个频点中的一个频点的非线性系数，P1,1，P1,2，P1,3分别表示所述待测系统在该频点的输出信号的基波功率、二次谐波功率以及三次谐波功率。
附记4、根据附记1所述的装置，其中，所述第二计算单元包括：
设定单元，所述设定单元用于设定所述非线性模型的后滤波器在所述至少两个频点中的所述一个频点的输出信号的基波和谐波处的响应为0dB，并设定所述非线性模型的后滤波器在所述至少两个频点中其他频点的输出信号的基波处的响应为预设值；
第四计算单元，所述第四计算单元用于根据所述第一计算单元计算出的对应于至少两个频点中的所述一个频点以及其他频点的各组非线性系数，计算所述非线性模型的后滤波器在所述其他频点的输出信号的谐波处的响应，其中，当计算所述非线性模型的后滤波器在所述其他频点的输出信号的谐波处的响应时，使得所述非线性模型在所述至少两个频点的输出信号的谐波功率与测得的待测系统在所述至少两个频点的输出信号的谐波功率相同；
延拓单元，所述延拓单元用于根据所述后滤波器在所述至少两个频点的基波和谐波处的响应，将所述后滤波器的响应延拓至整个频段。
附记5、根据附记1所述的装置，其中，所述第三计算单元包括：
减法单元，所述减法单元用于将测得的待测系统的线性滤波器响应减去所述第二计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，获得所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应。
附记6、根据附记1所述的装置，其中，所述装置还包括：
调整单元，所述调整单元用于对所述待测系统的输入和/或参数进行至少一次调整；并且，所述第一计算单元、第二计算单元以及第三计算单元计算每次经过调整后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应；
平均单元，所述平均单元用于对所述第一计算单元、第二计算单元以及第三计算单元计算出的调整之前的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应，以及每次经过调整后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应求平均，获得求平均后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应；
所述估计单元根据所述平均单元求平均后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应，估计所述待测系统的非线性特性。
附记7、根据附记1所述的装置，其中，所述装置还包括：
发送单元，所述发送单元用于向所述待测系统依次分别发送至少两个频点的信号、或者同时发送至少两个频点的信号，以用于测量所述待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率。
附记8、一种电子设备，所述电子设备包括根据附记1-7的任一项所述的装置。
附记9、一种非线性特性的估计方法，包括：
根据测得的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，分别计算所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，并且，将对应于所述至少两个频点中的一个频点的非线性系数作为所述待测系统的非线性模型的非线性系数；
根据所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，计算所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应；
根据测得的待测系统的线性滤波器响应以及所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，计算所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应；
根据所述待测系统的非线性模型的非线性系数、所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应以及所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应，估计所述待测系统的非线性特性。
附记10、根据附记9所述的方法，其中，
所述根据测得的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，分别计算所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，包括：
根据所述非线性系数的符号的不同而采用不同的方法计算所述非线性系数。
附记11、根据附记10所述的方法，其中，当所述非线性系数为负数时，根据以下的公式(1)计算所述非线性系数，当所述非线性系数为正数时，根据以下的公式(2)计算所述非线性系数：
其中，c2和c3表示对应于所述至少两个频点中的一个频点的非线性系数，P1,1，P1,2，P1,3分别表示所述待测系统在该频点的输出信号的基波功率、二次谐波功率以及三次谐波功率。
附记12、根据附记9所述的方法，其中，所述根据所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数计算所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，包括：
设定所述非线性模型的后滤波器在所述至少两个频点中的所述一个频点的输出信号的基波和谐波处的响应为0dB，并设定所述非线性模型的后滤波器在所述至少两个频点中其他频点的输出信号的基波处的响应为预设值；
根据对应于至少两个频点中的所述一个频点以及其他频点的各组非线性系数，计算所述非线性模型的后滤波器在所述其他频点的输出信号的谐波处的响应，其中，当计算所述非线性模型的后滤波器在所述其他频点的输出信号的谐波处的响应时，使得所述非线性模型在所述至少两个频点的输出信号的谐波功率与测得的待测系统在所述至少两个频点的输出信号的谐波功率相同；
根据所述后滤波器在所述至少两个频点的基波和谐波处的响应，将所述后滤波器的响应延拓至整个频段。
附记13、根据附记12所述的方法，其中，所述根据测得的待测系统的线性滤波器响应以及所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应计算所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应，包括：
将测得的待测系统的线性滤波器响应减去所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，获得所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应。
附记14、根据附记9所述的方法，其中，所述方法还包括：
对所述待测系统的输入和/或参数进行至少一次调整；并且，计算每次经过调整后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应；
对调整之前的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应，以及每次经过调整后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应求平均，获得求平均后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应；
根据求平均后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应，估计所述待测系统的非线性特性。
附记15、根据附记9所述的方法，其中，所述方法还包括：
向所述待测系统依次分别发送至少两个频点的信号、或者同时发送至少两个频点的信号，以用于测量所述待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率。

Claims (8)

1.一种非线性特性的估计装置，包括：
第一计算单元，所述第一计算单元用于根据测得的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，分别计算所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，并且，将对应于所述至少两个频点中的一个频点的非线性系数作为所述待测系统的非线性模型的非线性系数；
第二计算单元，所述第二计算单元用于根据所述第一计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，计算所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应；
第三计算单元，所述第三计算单元用于根据测得的待测系统的线性滤波器响应以及所述第二计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，计算所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应；
估计单元，所述估计单元用于根据所述第一计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的非线性系数、所述第二计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应以及所述第三计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应，估计所述待测系统的非线性特性，
其中，所述第一计算单元在分别计算所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数时，根据所述非线性系数的符号的不同而采用不同的方法计算所述非线性系数。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一计算单元当所述非线性系数为负数时，根据以下的公式(1)计算所述非线性系数，当所述非线性系数为正数时，根据以下的公式(2)计算所述非线性系数：
其中，c2和c3表示对应于所述至少两个频点中的一个频点的非线性系数，P1,1，P1,2，P1,3分别表示所述待测系统在该频点的输出信号的基波功率、二次谐波功率以及三次谐波功率。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二计算单元包括：
设定单元，所述设定单元用于设定所述非线性模型的后滤波器在所述至少两个频点中的所述一个频点的输出信号的基波和谐波处的响应为0dB，并设定所述非线性模型的后滤波器在所述至少两个频点中其他频点的输出信号的基波处的响应为预设值；
第四计算单元，所述第四计算单元用于根据所述第一计算单元计算出的对应于至少两个频点中的所述一个频点以及其他频点的各组非线性系数，计算所述非线性模型的后滤波器在所述其他频点的输出信号的谐波处的响应，其中，当计算所述非线性模型的后滤波器在所述其他频点的输出信号的谐波处的响应时，使得所述非线性模型在所述至少两个频点的输出信号的谐波功率与测得的待测系统在所述至少两个频点的输出信号的谐波功率相同；
延拓单元，所述延拓单元用于根据所述后滤波器在所述至少两个频点的基波和谐波处的响应，将所述后滤波器的响应延拓至整个频段。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第三计算单元包括：
减法单元，所述减法单元用于将测得的待测系统的线性滤波器响应减去所述第二计算单元计算出的所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，获得所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置还包括：
调整单元，所述调整单元用于对所述待测系统的输入和/或参数进行至少一次调整；并且，所述第一计算单元、第二计算单元以及第三计算单元计算每次经过调整后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应；
平均单元，所述平均单元用于对所述第一计算单元、第二计算单元以及第三计算单元计算出的调整之前的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应，以及每次经过调整后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应求平均，获得求平均后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应；
所述估计单元根据所述平均单元求平均后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应，估计所述待测系统的非线性特性。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置还包括：
发送单元，所述发送单元用于向所述待测系统依次分别发送至少两个频点的信号、或者同时发送至少两个频点的信号，以用于测量所述待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率。
7.一种非线性特性的估计方法，包括：
根据测得的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，分别计算所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，并且，将对应于所述至少两个频点中的一个频点的非线性系数作为所述待测系统的非线性模型的非线性系数；
根据所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，计算所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应；
根据测得的待测系统的线性滤波器响应以及所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应，计算所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应；
根据所述待测系统的非线性模型的非线性系数、所述待测系统的非线性模型的后滤波器的响应以及所述待测系统的非线性模型的前滤波器的响应，估计所述待测系统的非线性特性，
其中，所述根据测得的待测系统在至少两个频点的输出信号的基波功率和谐波功率，分别计算所述待测系统的非线性模型的对应于各个频点的各组非线性系数，包括：
根据所述非线性系数的符号的不同而采用不同的方法计算所述非线性系数。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法还包括：
对所述待测系统的输入和/或参数进行至少一次调整；并且，计算每次经过调整后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应；
对调整之前的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应，以及每次经过调整后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应求平均，获得求平均后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应；
根据求平均后的待测系统的非线性模型的非线性系数、后滤波器的响应以及前滤波器的响应，估计所述待测系统的非线性特性。
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