CN113037224A - 跳频数字预失真训练装置、方法和跳频数字预失真装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种跳频数字预失真训练装置、方法和跳频数字预失真装置，所述训练装置包括频响补偿设备、信号产生设备、选择器、发射机、无记忆非线性补偿设备和控制设备。所述信号产生设备的第一输出端与所述频响补偿设备的输入端连接。所述选择器的第一输入端与所述频响补偿设备的输出端连接，所述选择器的第二输入端与所述信号产生设备的第二输出端连接。所述发射机的输入端与所述选择器的输出端连接。所述控制设备的输入端与所述发射机的输出端信号连接。所述控制设备的各个输入端分别与所述频响补偿设备、所述信号产生设备、所述选择器和所述无记忆非线性补偿设备均信号连接。本申请实施例提供的装置能够降低跳频数字预失真处理的复杂度。
Description
技术领域
本申请涉及预失真技术领域，特别是涉及一种跳频数字预失真训练装置、方法和跳频数字预失真装置。
背景技术
物联网产业的发展加速了高密度无线通信技术的发展。物联网设备对成本与功耗敏感度高，同时，要求较高的功率效率和调制效率，因此，采用的发射机的线性度较差，主流通信技术通常采用数字预失真的技术来解决此问题。越来越密集的无线组网导致网络干扰问题更加突出，主流通信技术采用跳频机制来抵抗网络干扰，比如BLE、IEEE802.15.4等。在跳频机制下，发射机的非线性失真特性随频点频繁切换而快速变化，而预失真参数的获取往往需要特定的非线性估计流程，耗时较长。
传统技术中，在跳频通信系统中，将跳频频带划分为若干个子频带，通过测量每个子频带中心频点的非线性特性，得到一组和频点相关的非线性参数。用这一组参数通过遴选或内插出目标频点的非线性特征，以达到快速获取非线性特性的目的。
然而，这种跳频通信系统下的数字预失真方法需要计算所有子频带的非线性特性，存在计算复杂的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种跳频数字预失真训练装置、方法和跳频数字预失真装置。
为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种跳频数字预失真训练装置，所述训练装置包括：
频响补偿设备；
信号产生设备，所述信号产生设备的第一输出端与所述频响补偿设备的输入端连接；
选择器，所述选择器的第一输入端与所述频响补偿设备的输出端连接，所述选择器的第二输入端与所述信号产生设备的第二输出端连接；
发射机，所述发射机的输入端与所述选择器的输出端连接；
无记忆非线性补偿设备；
控制设备，所述控制设备的输入端与所述发射机的输出端信号连接，所述控制设备的第一输出端与所述频响补偿设备的控制端信号连接，用于根据所述发射机在跳频频带内的频率响应特征确定补偿信息，并将所述补偿信息发送至所述频响补偿设备；所述控制设备的第二输出端与所述信号产生设备的控制端信号连接，用于控制所述信号产生设备产生不同的信号；所述控制设备的第三输出端与所述选择器的控制端信号连接，用于控制所述选择器选择所述频响补偿设备的输出端和所述信号产生设备的第二输出端的其中一个作为所述选择器的输入端；所述控制设备的第四输出端和所述无记忆非线性补偿设备的控制端信号连接，用于根据所述发射机的发射信号确定预失真参数，并将所述补偿信息发送至所述无记忆非线性补偿设备。
在其中一个实施例中，所述信号产生设备包括：
第一信号产生组件，所述第一信号产生组件的输出端作为所述信号产生设备的第一输出端，与所述频响补偿设备的输入端连接，所述第一信号产生组件用于产生预设功率信号；
第二信号产生组件，所述第二信号产生组件的输出端作为所述信号产生设备的第二输出端，与所述选择器的第二输入端连接，所述第二信号产生组件用于产生预设频率信号。
另一方面，本申请实施例还提供了一种跳频数字预失真装置，所述装置包括：
发射机；
无记忆非线性补偿设备，所述无记忆非线性补偿设备的输入端用于输入通信信号，其中，所述无记忆非线性补偿设备包含根据所述发射机的发射信号确定的预失真参数；
频响补偿设备，所述频响补偿设备的输入端与所述无记忆非线性补偿设备的输出端连接，所述频响补偿设备的输出端与所述发射机的输入端连接，其中，所述频响补偿设备包含根据所述发射机的在跳频频带内的频率响应特征确定的补偿信息；
跳频控制设备，所述跳频控制设备的第一输出端与所述频响补偿设备的控制端连接，所述跳频控制设备的第二输出端与所述发射机的控制端连接，所述跳频控制设备用于向所述频响补偿设备和所述发射机发送跳频频点信号。
再一方面，本申请实施例提供了一种应用如上任一项所述的跳频数字预失真训练装置进行训练的方法，所述方法包括：
控制所述信号产生设备的第二输出端与所述选择器的第二输入端接通；
控制所述信号产生设备产生第一训练信号，并通过所述选择器发送至所述发射机；
接收所述发射机对所述第一训练信号处理后发射的第一发射信号，并根据所述第一发射信号确定所述发射机在跳频频带内的第一频率响应特征；
计算所述第一频率响应特征的逆，得到第一补偿信息，并将所述第一补偿信息输入所述频响补偿设备；
控制所述信号产生设备产生第二训练信号，并将所述第二训练信号发送至所述频响补偿设备，得到第一频响信号；
控制所述频响补偿设备的输出端与所述选择器的第一输入端接通，并通过所述选择器将所述第一频响信号发送至所述发射机；
接收所述发射机对所述第一频响信号处理后发射的第二发射信号，并根据所述第二发射信号确定所述发射机在所述跳频频带内的第二补偿信息，将所述第二补偿信息输入所述频响补偿设备；
控制所述信号产生设备产生第三训练信号，并将所述第三训练信号发送至所述频响补偿设备，得到第二频响信号；
控制所述频响补偿设备的输出端与所述选择器的第一输入端接通，并通过所述选择器将所述第二频响信号发送至所述发射机；
接收所述发射机对所述第二频响信号处理后发射的第三发射信号，并根据所述第三发射信号确定预失真参数，将所述预失真参数输入所述无记忆非线性补偿设备。
在其中一个实施例中，所述第一训练信号为预设功率信号。
在其中一个实施例中，所述第二训练信号为预设频率信号。
在其中一个实施例中，所述第三训练信号为所述跳频频带内的任一个频率信号。
在其中一个实施例中，还包括：
根据三盒模型对所述发射机的非线性特性进行建模，其中，所述三盒模型包括第一滤波模型、无记忆非线性模型和第二滤波模型。
本申请一个实施例提供一种控制设备，包括：
中控模块，用于控制所述信号产生设备的第二输出端与所述选择器的第二输入端接通；
第一训练信号处理模块，用于控制所述信号产生设备产生第一训练信号，并通过所述选择器发送至所述发射机；
第一频率响应特征确定模块，用于接收所述发射机对所述第一训练信号处理后发射的第一发射信号，并根据所述第一发射信号确定所述发射机在跳频频带内的第一频率响应特征；
第一补偿信息处理模块，用于计算所述第一频率响应特征的逆，得到第一补偿信息，并将所述第一补偿信息输入所述频响补偿设备；
第一频响信号确定模块，用于控制所述信号产生设备产生第二训练信号，并将所述第二训练信号发送至所述频响补偿设备，得到第一频响信号；
第一频响信号发送模块，用于控制所述频响补偿设备的输出端与所述选择器的第一输入端接通，并通过所述选择器将所述第一频响信号发送至所述发射机；
第二补偿信息处理模块，用于接收所述发射机对所述第一频响信号处理后发射的第二发射信号，并根据所述第二发射信号确定所述发射机在所述跳频频带内的第二补偿信息，将所述第二补偿信息输入所述频响补偿设备；
第二频响信号确定模块，用于控制所述信号产生设备产生第三训练信号，并将所述第三训练信号发送至所述频响补偿设备，得到第二频响信号；
第二频响信号发送模块，用于控制所述频响补偿设备的输出端与所述选择器的第一输入端接通，并通过所述选择器将所述第二频响信号发送至所述发射机；
预失真参数确定模块，用于接收所述发射机对所述第二频响信号处理后发射的第三发射信号，并根据所述第三发射信号确定预失真参数，将所述预失真参数输入所述无记忆非线性补偿设备。
本申请一个实施例提供一种控制设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法的步骤。
本申请一个实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。
本申请实施例提供的跳频数字预失真训练装置、方法和跳频数字预失真装置。所述训练装置包括频响补偿设备、信号产生设备、选择器、发射机、无记忆非线性补偿设备和控制设备。所述信号产生设备的第一输出端与所述频响补偿设备的输入端连接。所述选择器的第一输入端与所述频响补偿设备的输出端连接，所述选择器的第二输入端与所述信号产生设备的第二输出端连接。所述发射机的输入端与所述选择器的输出端连接。所述控制设备的输入端与所述发射机的输出端信号连接，所述控制设备的各个输出端分别与所述频响补偿设备、信号产生设备、选择器和无记忆非线性补偿设备信号连接。本实施例提供的所述跳频数字预失真训练装置，通过控制所述信号产生设备产生不同的信号，并控制所述选择器选择不同的输入端，训练得到所述补偿信息和预失真参数，从而实现对所述发射机的非线性特性的处理。所述预失真参数的确定只需计算整个所述跳频频点的任意一个频点的非线性特性，能够避免计算所有子频带的非线性特性。所述补偿信息是由所述频率响应特征确定的，而所述频率响应特征的计算是线性运算，比计算所有子频带的非线性特性的非线性计算复杂度低。因此，本实施例提供的所述跳频数字预失真训练装置能够降低计算复杂度。
附图说明
图1为本申请一个实施例提供的跳频频带的划分的示意图；
图2为本申请一个实施例提供的跳频数字预失真训练装置的结构示意图；
图3为本申请一个实施例提供的跳频数字预失真训练装置的结构示意图；
图4为本申请一个实施例提供的跳频数字预失真装置结构示意图；
图5为本申请一个实施例提供的跳频数字预失真训练方法步骤流程示意图；
图6为本申请一个实施例提供的控制设备结构示意图；
图7为本申请一个实施例提供的控制设备结构示意图。
附图标记说明：
10、跳频数字预失真训练装置；
20、跳频数字预失真装置；
100、频响补偿设备；
200、信号产生设备；
210、第一信号产生组件；
220、第二信号产生组件；
300、选择器；
400、发射机；
500、无记忆非线性补偿设备；
600、控制设备；
700、跳频控制设备。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例提供的跳频数字预失真训练装置10用于对发射机的非线性特性进行处理。在跳频通信系统中，可用射频频点通常横跨较宽的频率范围，比如蓝牙规范的跳频频带的宽度宽达到80MHZ。在如此宽的频带上可以通过调节偏置电路，能够在一部分频带上抑制记忆效应，这部分频带称为无记忆区，而其余的频带称为记忆区，如图1所示，所述记忆区可以分为第一记忆区和第二记忆区。由于偏置电路仅适配于无记忆区，所以位于所述记忆区的可用射频频点的记忆效应将显著表现出来。需要对所述发射机的非线性特性进行处理，可以将所述发射机的非线性特性在整个跳频频带范围建模为三盒模型，所述三盒模型为第一滤波器模型、无记忆非线性模型和第二滤波器模型。所述第一滤波器模型为所述第一记忆区的模型，所述无记忆非线性模型为记忆区的模型，所述第二滤波器模型为所述第二记忆区的模型。在通信过程中，所述无记忆非线性模型的非线性特性与跳频频点无关，所述第二滤波器模型不会影响所述发射机非线性特性，仅影响所述发射机的传递函数。所述第一滤波器模型参与了所述无记忆非线性特性模型，所以只需对所述跳频频带内的所述第一滤波器模型的非线性特性进行处理。
下面以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
请参见图2，本申请一个实施例提供的跳频数字预失真训练装置10，所述装置包括：频响补偿设备100、信号产生设备200、选择器300、发射机400、无记忆非线性补偿设备500和控制设备600。
所述频响补偿设备100用于对所述第一滤波器模型的非线性特性进行补偿。所述控制设备600的第一输出端与所述频响补偿设备100的控制端信号连接，所述控制设备600可以根据所述发射机400发送的发射信号得到所述发射机400在跳频频带内的频率响应特征，根据所述频率响应特征确定补偿信息，所述补偿信息可以对所述第一滤波器模型的非线性特性进行补偿，所述控制设备600能够将所述补偿信息发送至所述频响补偿设备100。根据所述发射信号得到所述频率响应特征，虽然是计算所述整个跳频频带内的所述频率响应特征，但是所述频率响应的计算是线性运算，复杂度较低。所述频响补偿设备100可以包含存储器，所述频响补偿设备100将接收到的补偿信息存储在所述存储器中。所述控制设备600可以是计算机设备，所述计算机设备可以但不限于是工业计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备等。
所述信号产生设备200的第一输出端与所述频响补偿设备100的输入端连接，所述控制设备600的第二输出端与所述信号产生设备200的控制端信号连接，用于控制所述信号产生设备200产生不同的信号。由于需要对整个所述跳频频带内的所述第一滤波器模型的非线性特性进行处理，所以所述控制设备600需要控制所述信号产生设备200产生不同的信号来实现对所有子频带的工作下的信号进行训练。本实施例对所述信号产生设备200的结构和种类等不作任何限制，只要能够产生不同的信号即可。
所述选择器300的第一输入端与所述频响补偿设备100的输出端连接，所述选择器300的第二输入端与所述信号产生设备200的第二输出端连接，所述控制设备600的第三输出端与所述选择器300的控制端信号连接，用于控制所述选择器300选择所述频响补偿设备100的输出端和所述信号产生设备200的第二输出端的其中一个作为所述选择器300的输入端。在一个实施例中，所述选择器300可以是两个输入端和一个输出端的选择开关。所述选择开关的第一输入端作为所述选择器300的第一输入端，所述选择开关的第二输入端作为所述选择器300的第二输入端。当所述选择开关闭合所述选择开关的第一输入端时，可以将所述选择器300和所述频响补偿设备100接通；当闭合所述选择开关的第二输入端时，可以将所述选择器300和所述信号产生设备200接通。本实施例对所述选择器300的结构和种类等不作任何限制，只要能够实现其功能即可。
所述发射机400的输入端与所述选择器300的输出端连接。所述控制设备600的输入端与所述发射机400的输出端信号连接。所述发射机400的主要的任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制，将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。所述发射机400的输入端与所述选择器300的输出端连接，进入所述选择器300的信号通过所述选择器300的输出端和所述发射机400的输入端进入所述发射机400。所述发射机400对接收到的信号处理后发送至天线。所述控制设备600的输入端与所述发射机400的输出端信号连接，所述控制设备600可以接收到所述发射机400发送的信号，并对其进行相应的处理。
所述无记忆非线性补偿设备500用于对所述无记忆非线性模型的非线性特性进行补偿。所述控制设备600的第四输出端所述无记忆非线性补偿设备500的控制端信号连接，所述控制设备600根据所述发射机400发送的信号可以确定预失真参数，并将所述预失真参数发送至所述无记忆非线性补偿设备500。由于所述无记忆区的非线性特征与所述跳频频点无关，则只需计算任意一个所述跳频频点的所述预失真参数即可。所述无记忆非线性补偿设备500可以包含存储器，所述无记忆非线性补偿设备500将接收到的预失真参数存储在所述存储器中。
本申请实施例提供的跳频数字预失真训练装置、方法和跳频数字预失真装置。所述训练装置包括频响补偿设备100、信号产生设备200、选择器300、发射机400、无记忆非线性补偿设备500和控制设备600。所述信号产生设备200的第一输出端与所述频响补偿设备100的输入端连接。所述选择器300的第一输入端与所述频响补偿设备100的输出端连接，所述选择器300的第二输入端与所述信号产生设备200的第二输出端连接。所述发射机400的输入端与所述选择器300的输出端连接。所述控制设备600的输入端与所述发射机400的输出端信号连接，所述控制设备600的各个输出端分别与所述频响补偿设备100的控制端、所述信号产生设备200的控制端、所述选择器300的控制端和无记忆非线性补偿设备500的控制端信号连接。
本实施例提供的所述跳频数字预失真训练装置10，通过控制所述信号产生设备200产生不同的信号，并控制所述选择器300选择不同的输入端，训练得到所述补偿信息和预失真参数，从而实现对所述发射机400的非线性特性的处理。所述预失真参数的确定只需计算整个所述跳频频点的任意一个频点的非线性特性，能够避免计算所有子频带的非线性特性。所述补偿信息是由所述频率响应特征确定的，而所述频率响应特征的计算是线性运算，比计算所有子频带的非线性特性的非线性计算复杂度低。因此，本实施例提供的所述跳频数字预失真训练装置10能够降低计算复杂度。
请参见图3，在一个实施例中，所述信号产生设备200包括第一信号产生组件210和所述第二信号产生组件220。
所述第一信号产生组件210的输出端作为所述信号产生设备200的第一输出端，与所述频响补偿设备100的输入端连接。所述控制设备600可以控制所述第一信号产生组件210产生预设功率的信号，并将所述预设功率信号发送至所述频响补偿设备100。所述预设功率信号为预设的小功率信号。所述第一信号产生组件210可以是信号产生电路，也可以是多音发生器等，本实施例对所述第一信号产生组件210的种类和结构等不作任何限制，只要能够实现其功能即可。
所述第二信号产生组件220的输出端作为所述信号产生设备200的第二输出端，与所述选择器300的第二输入端连接。所述控制设备600控制所述第二信号产生组件220的输出端和所述选择器300的第二输入端接通后，所述控制设备600控制所述第二信号产生组件220产生预设频率的信号，并将所述预设频率信号发送至所述选择器300。所述预设频率信号为可以计算所有子频带的补偿信息的所述预设频率信号。所述第二信号产生组件220可以是信号产生电路，也可以是单音发生器等，本实施例对所述第二信号产生组件220的种类和结构等不作任何限制，只要能够实现其功能即可。
请参见图4，本申请一个实施例提供的跳频数字预失真装置20，可以应用所述跳频数字预失真训练装置10训练得到的新的所述频响补偿设备100和所述无记忆非线性补偿设备500。所述跳频数字预失真装置20包括发射机400、无记忆非线性补偿设备500、频响补偿设备100和跳频控制设备700。
所述无记忆非线性补偿设备500的输入端与所述发射机400正常工作时可以接收到的信号源连接，所述信号源将通信信号输入所述无记忆非线性补偿设备500。所述无记忆非线性补偿设备500包含所述预失真参数，所述预失真参数是所述控制设备600根据所述发射机400发送的发射信号通过计算得到的。所述无记忆非线性补偿设备500在接收到所述通信信号后，将所述通信信号和所述预失真参数相乘，这样所述无记忆非线性补偿设备500对所述通信信号的无记忆非线性特性进行了补偿，得到第一补偿信号。
所述频响补偿设备100的输入端与所述无记忆非线性补偿设备500的输出端连接。所述频响补偿设备100的输出端与所述发射机400的输入端连接。所述频响补偿设备100包含所述补偿信息，所述补偿信息是所述控制设备600根据所述发射机400的发射信号在所述跳频频带内的频率响应特征计算得到的。所述第一补偿信号通过所述无记忆非线性补偿设备500的输出端和所述频响补偿设备100的输入端进入所述频响补偿设备100。所述频响补偿设备100在接收到所述第一补偿信号后，将所述第一补偿信号和所述补偿信息相乘。这样所述频响补偿设备100能够对进入的所述第一补偿信号的所述第一滤波器模型的非线性特性进行补偿，得到第二补偿信号。
所述发射机400的输入端与所述频响补偿设备100的输出端连接。经过所述频响补偿设备100补偿处理后的所述第二补偿信号通过所述频响补偿设备100的输出端和所述发射机400的输入端进入所述发射机400。所述发射机400对所述第二补偿信号处理后得到发射信号，由于所述发射信号的所述无记忆非线性模型的非线性特性和所述第一滤波器模型的非线性特性已经被补偿，则实现了对所述发射机400的非线性特性的处理。
所述跳频控制设备700的第一输出端与所述频响补偿设备100的控制端连接，所述跳频控制设备700的第二输出端与所述发射机400的控制端连接。在跳频通信系统中，所述跳频控制设备700向所述发射机400发送通信需要的跳频频点信号，所述发射机400在所述跳频频点处工作。所述跳频控制设备700同时向所述频响补偿设备100发送所述跳频频点信号，所述频响补偿设备100根据接收到的所述跳频频点信号，选择所述跳频频点处的补偿信息。所述跳频控制设备700可以是计算机设备，所述计算机设备可以但不限于是工业计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备等。
本实施例提供的跳频数字预失真装置20，所述跳频控制设备700向所述发射机400和所述频响补偿设备100发送通信的所需的所述跳频频点，所述发射机400在所述跳频频带下开始工作。所述通信信号通过已经训练好的所述无记忆非线性补偿设备500处理后得到所述第一补偿信号。所述频响补偿设备100根据所述跳频频点，选择所述跳频频点处的补偿信息，利用所述补偿信息对所述第一补偿信号进行补偿，得到第二补偿信号。所述频响补偿设备100将所述第二补偿信号发送至所述发射机400，经过所述发射机400处理后得到发射信号。利用本实施例提供的跳频数字预失真装置20得到的发射信号的非线性特性已经经过补偿，则此时的所述发射机400可以认为是理想的发射机。本实施例提供的所述跳频数字预失真装置20使用的是已经训练好的所述频响补偿设备100和所述无记忆非线性补偿设备500，只需在所述跳频控制设备700向所述频响补偿设备100发送所述跳频频点信号时，选择所述跳频频点处的补偿信息，就可以对所述发射机400的非线性特性的处理，即，实现对所述发射机400的数字预失真处理。因此，本实施例提供的所述跳频数字预失真装置20计算复杂度低，使用方便简单，同时，能够提高所述发射机400的工作效率。
请参见图5，本申请一个实施例提供了一种应用如上所述的跳频数字预失真训练装置10进行跳频数字预失真训练的方法，所述方法包括：
S100，控制所述信号产生设备200的第二输出端与所述选择器300的第二输入端接通。
S110，控制所述信号产生设备200产生第一训练信号，并通过所述选择器300发送至所述发射机400。
利用所述控制设备600控制所述信号产生设备200的第二输出端与所述选择器300的第二输入端接通，并控制所述信号产生设备200产生第一训练信号。所述信号产生设备200将所述第一训练信号通过接通的所述信号产生设备200的第二输出端和所述选择器300的第二输入端输入所述选择器300。所述选择器300通过所述选择器300的输出端和所述发射机400的输入端将接收到的所述第一训练信号发送至所述发射机400。
S120，接收所述发射机400对所述第一训练信号处理后发射的第一发射信号，并根据所述第一发射信号确定所述发射机400在跳频频带内的第一频率响应特征。
S130，计算所述第一频率响应特征的逆，得到第一补偿信息，并将所述第一补偿信息输入所述频响补偿设备100。
在一个实施例中，根据所述偏置电路可以将所述发射机400的非线性特性建模为三盒模型，分别为：所述第一滤波器模型H1(f)、所述无记忆非线性模型N(p)和第二滤波器模型H2(f)，其中，f表示频率，p表示N(p)的基波项。所述无记忆非线性模型N(p)可以表示为：N(p)＝k1p+k3p3+k5p5+…，其中，偶次的非线性失真位于所述跳频频带外可以被忽略，k(·)表示基波项的系数。
所述发射机400对接收到的所述第一训练信号处理后，得到第一发射信号。所述控制设备600可以接收到所述发射机400发送的所述第一发射信号。所述控制设备600根据接收到的所述第一发射信号可以确定某一频点的第一频率响应，通过所述控制设备600调节所述信号产生设备200产生信号的频率，从而能够确定整个所述跳频频带内的所述第一频率响应特征，记为H(f)。所述第一频率响应特征H(f)为：H(f)＝H1(f)*H2(f)。计算所述第一频率响应特征H(f)的逆，得到所述第一补偿信息，记为H-1(f)。所述控制设备600将所述第一补偿信息发送至所述频响补偿设备100。
S140，控制所述信号产生设备200产生第二训练信号，并将所述第二训练信号发送至所述频响补偿设备100，得到第一频响信号。
S150，控制所述频响补偿设备100的输出端与所述选择器300的第一输入端接通，并通过所述选择器300将所述第一频响信号发送至所述发射机400。
利用所述控制设备600控制所述信号产生设备200产生所述第二训练信号，并将所述第二训练信号发送至所述频响补偿设备100，得到第一频响信号。所述控制设备600控制所述频响补偿设备100的输出端与所述选择器300的第一输入端接通。所述频响补偿设备100将所述第一频响信号通过接通的所述频响补偿设备100的输出端和所述选择器300的第一输入端输入所述选择器300。所述选择器300通过所述选择器300的输出端和所述发射机400的输入端将接收到的所述第一频响信号发送至所述发射机400。
S160，接收所述发射机400对所述第一频响信号处理后发射的第二发射信号，并根据所述第二发射信号确定所述发射机400在所述跳频频带内的第二补偿信息，将所述第二补偿信息输入所述频响补偿设备100。
所述发射机400对接收到的所述第一频响信号经过处理后，得到第二发射信号。所述控制设备600可以接收到所述发射机400发送的所述第二发射信号。所述控制设备600根据接收到的所述第二发射信号可以确定某一频点的第二频率响应，通过所述控制设备600调节所述信号产生设备200产生信号的频率，从而能够确定整个所述跳频频带内的所述第二频率响应特征，记为H2(f)。所述控制设备600将所述第二频率响应特征输入所述频响补偿设备100。则此时，所述频响补偿设备100中的所述补偿信息为所述第一频率响应特征H-1(f)和所述第二频率响应特征H2(f)的乘积，即，所述补偿信息为H-1(f)*H2(f)。
在一个具体的实施例中，所述信号产生设备200产生的信号为sin(w1t)+sin(w2t)，其中，w1和w2表示预设的功率，假设w1<w2。则通过所述第一滤波器模型后的信号可以表示为
则经过所述无记忆非线性模型后的信号的3阶交调分量可以表示为：
其中，公式(1)中的和频项位于所述跳频频带的频带范围外，即，公式(1)中的2w1+w2和2w2+w1位于所述跳频频带的频带范围外。由于需要计算的所述跳频频带内的补偿信息，所述忽略公式(1)中的和频项后，所述公式(1)可以表示为：
经过所述第二滤波器模型后的信号可以表示为：
测量并计算公式(3)中两个频率分量的复包络比值为
可以表示为：
所述控制设备600通过选择w1和w2，使得2w1-w2位于所述无记忆区的同时2w2-w1位于所述第二记忆区，根据公式(4)可以得到
则得到了所述第二频率响应特征H2(f)在所述第二记忆区的取值，利用同样的方法可以得到所述第一记忆区的所述第二频率响应特征H2(f)的取值，则可以得到所述整个跳频频带范围内的所述第二频率响应特征H2(f)。通过换算可知，给定αMHz的无记忆区宽度，上述方法可以得到上下边带记忆区各α/2MHz宽度内的H2(f)，反过来讲，给定2αMHz宽度的跳频频带范围，仅需要αMHz的无记忆区即可估计出来整个的H2(f)。本实施例仅使用所述无记忆非线性模型后的信号的3阶交调分量进行计算，也可以使用更高阶的交调分量进行计算，本实施例对此不作任何限制。
S170，控制所述信号产生设备200产生第三训练信号，并将所述第三训练信号发送至所述频响补偿设备100，得到第二频响信号。
S180，控制所述频响补偿设备100的输出端与所述选择器300的第一输入端接通，并通过所述选择器300将所述第二频响信号发送至所述发射机400。
利用所述控制设备600控制所述信号产生设备200产生所述第三训练信号，并将所述第三训练信号发送至所述频响补偿设备100，得到第二频响信号。所述控制设备600控制所述频响补偿设备100的输出端与所述选择器300的第一输入端接通。所述频响补偿设备100将所述第二频响信号通过接通的所述频响补偿设备100的输出端和所述选择器300的第一输入端输入所述选择器300。所述选择器300通过所述选择器300的输出端将接收到的所述第二频响信号发送至所述发射机400。
S190，接收所述发射机400对所述第二频响信号处理后发射的第三发射信号，并根据所述第三发射信号确定预失真参数，将所述预失真参数输入所述无记忆非线性补偿设备500。
所述发射机400对接收到的所述第二频响信号经过处理后，得到第三发射信号。所述控制设备600可以接收到所述发射机400发送的所述第三发射信号。所述控制设备600根据所述第三发射信号确定预失真参数，并将所述预失真参数输入所述无记忆非线性补偿设备500。本实施例对利用所述第三发射信号确定预失真参数的具体算法不作任何限制。
本申请实施例提供的所述跳频数字预失真训练方法，通过控制所述信号产生设备200产生不同的训练信号，并控制所述选择器300选择不同的输入端，训练得到所述补偿信息和预失真参数，从而实现对所述发射机400的非线性特性的处理。所述补偿信息是根据不同的训练信号通过所述发射机400后的不同的发射信号的频率响应特征确定的，而计算不同发射信号的所述频率响应特征是简单的线性运算，与计算所有子频带的非线性特性使用的非线性运算相比，计算简单且复杂度较低。并且，所述预失真参数的确定只需计算所有子频带中的任意一个频点的非线性特性，能够避免计算所有子频带的非线性特性，从而能够降低计算复杂度。
在一个实施例中，所述第一训练信号为预设功率信号，所述预设功率信号为使用者根据实际需求预先设定功率的信号。通常将所述第一训练信号预设为小功率的信号，这样可以保证所述发射机400的所述无记忆区非线性特性处于可忽略的状态，由此可以得到所述第一频率响应特征H(f)。
在一个实施例中，所述第二训练信号为预设频率信号，所述预设频率信号为根据所述跳频频带预先设定频率的信号。由于需要得到整个所述跳频频带内的所述第二频率响应特征H2(f)，则需要调节所述信号产生设备200产生信号的频率，使得最终能够获得整个所述跳频频带内的所述第二频率响应特征H2(f)。
在一个实施例中，所述第三训练信号为所述跳频频带内的任一个频点信号。由于所述无记忆非线性模型的非线性特性与频率无关，则整个跳频频带范围内的不同频率之间对所述无记忆非线性模型的非线性特性补偿的所述预失真参数可以共用，所以所述第三训练信号只需选择所述跳频频带内的任意一个频点信号就可以计算得到所述预失真参数。这样能够降低计算复杂度，同时可以减少存储器资源。
在一个实施例中，所述方法还包括：
根据三盒模型对所述发射机400的非线性特性进行建模，其中，所述三盒模型包括第一滤波模型、无记忆非线性模型和第二滤波模型。
根据所述偏置电路能够将所述跳频频带的一部分频带上的记忆效应进行抑制，因此可以将所述发射机400的非线性特性分为所述无记忆区和所述记忆区，所述记忆区可以分为第一记忆区和第二记忆区。在对所述发射机400的非线性特性进行处理时，根据所述三盒模型将所述发射机400的非线性特性根据所述第一记忆区、所述无记忆区和所述第二记忆区建模为所述第一滤波模型、所述无记忆非线性模型和所述第二记忆区模型。这样对所述发射机400的非线性特性进行补偿时计算简单方便。
请参见图6，本申请一个实施例提供了一种控制设备，包括中控模块100、第一训练信号处理模块110、第一频率响应特征确定模块120、第一补偿信息处理模块130、第一频响信号确定模块140、第一频响信号发送模块150、第二补偿信息处理模块160、第二频响信号确定模块170、第二频响信号发送模块180和预失真参数确定模块190。其中，
所述中控模块100用于控制所述信号产生设备200的第二输出端与所述选择器300的第二输入端接通；
所述第一训练信号处理模块110用于控制所述信号产生设备200产生第一训练信号，并通过所述选择器300发送至所述发射机400；
所述第一频率响应特征确定模块120用于接收所述发射机400对所述第一训练信号处理后发射的第一发射信号，并根据所述第一发射信号确定所述发射机400在跳频频带内的第一频率响应特征；
所述第一补偿信息处理模块130用于计算所述第一频率响应特征的逆，得到第一补偿信息，并将所述第一补偿信息输入所述频响补偿设备100；
所述第一频响信号确定模块140用于控制所述信号产生设备200产生第二训练信号，并将所述第二训练信号发送至所述频响补偿设备100，得到第一频响信号；
所述第一频响信号发送模块150用于控制所述频响补偿设备100的输出端与所述选择器300的第一输入端接通，并通过所述选择器300将所述第一频响信号发送至所述发射机400；
所述第二补偿信息处理模块160用于接收所述发射机400对所述第一频响信号处理后发射的第二发射信号，并根据所述第二发射信号确定所述发射机400在所述跳频频带内的第二补偿信息，将所述第二补偿信息输入所述频响补偿设备100；
所述第二频响信号确定模块170用于控制所述信号产生设备200产生第三训练信号，并将所述第三训练信号发送至所述频响补偿设备100，得到第二频响信号；
所述第二频响信号发送模块180用于控制所述频响补偿设备100的输出端与所述选择器300的第一输入端接通，并通过所述选择器300将所述第二频响信号发送至所述发射机400；
所述预失真参数确定模块190用于接收所述发射机400对所述第二频响信号处理后发射的第三发射信号，并根据所述第三发射信号确定预失真参数，将所述预失真参数输入所述无记忆非线性补偿设备500。
在一个实施例中，所述控制设备还包括非线性特性建模模块200，所述非线性特性建模模块200用于根据三盒模型对所述发射机400的非线性特性进行建模，其中，所述三盒模型包括第一滤波模型、无记忆非线性模型和第二滤波模型。
请参见图7，在一个实施例中，提供了一种控制设备，该控制设备可以是服务器，其内部结构图可以如图7所示。该控制设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该控制设备的处理器用于提供计算和控制能力。该控制设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该控制设备的数据库用于存储发射信号和补偿信息等。该控制设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种训练方法。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
本申请一个实施例提供了一种控制设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
控制所述信号产生设备200的第二输出端与所述选择器300的第二输入端接通；
控制所述信号产生设备200产生第一训练信号，并通过所述选择器300发送至所述发射机400；
接收所述发射机400对所述第一训练信号处理后发射的第一发射信号，并根据所述第一发射信号确定所述发射机400在跳频频带内的第一频率响应特征；
计算所述第一频率响应特征的逆，得到第一补偿信息，并将所述第一补偿信息输入所述频响补偿设备100；
控制所述信号产生设备200产生第二训练信号，并将所述第二训练信号发送至所述频响补偿设备100，得到第一频响信号；
控制所述频响补偿设备100的输出端与所述选择器300的第一输入端接通，并通过所述选择器300将所述第一频响信号发送至所述发射机400；
接收所述发射机400对所述第一频响信号处理后发射的第二发射信号，并根据所述第二发射信号确定所述发射机400在所述跳频频带内的第二补偿信息，将所述第二补偿信息输入所述频响补偿设备100；
控制所述信号产生设备200产生第三训练信号，并将所述第三训练信号发送至所述频响补偿设备100，得到第二频响信号；
控制所述频响补偿设备100的输出端与所述选择器300的第一输入端接通，并通过所述选择器300将所述第二频响信号发送至所述发射机400；
接收所述发射机400对所述第二频响信号处理后发射的第三发射信号，并根据所述第三发射信号确定预失真参数，将所述预失真参数输入所述无记忆非线性补偿设备500。
所述处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：所述第一训练信号为预设功率信号。
所述处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：所述第二训练信号为预设频率信号。
所述处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：所述第三训练信号为所述跳频频带内的任一个频点信号。
所述处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据三盒模型对所述发射机400的非线性特性进行建模，其中，所述三盒模型包括第一滤波模型、无记忆非线性模型和第二滤波模型。
以上实施例提供的控制设备处理器执行计算机程序实现如上方法步骤的具体过程和有益效果与其对应的方法实施例类似，在此不再赘述。
本申请一个实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
控制所述信号产生设备200的第二输出端与所述选择器300的第二输入端接通；
控制所述信号产生设备200产生第一训练信号，并通过所述选择器300发送至所述发射机400；
接收所述发射机400对所述第一训练信号处理后发射的第一发射信号，并根据所述第一发射信号确定所述发射机400在跳频频带内的第一频率响应特征；
计算所述第一频率响应特征的逆，得到第一补偿信息，并将所述第一补偿信息输入所述频响补偿设备100；
控制所述信号产生设备200产生第二训练信号，并将所述第二训练信号发送至所述频响补偿设备100，得到第一频响信号；
控制所述频响补偿设备100的输出端与所述选择器300的第一输入端接通，并通过所述选择器300将所述第一频响信号发送至所述发射机400；
接收所述发射机400对所述第一频响信号处理后发射的第二发射信号，并根据所述第二发射信号确定所述发射机400在所述跳频频带内的第二补偿信息，将所述第二补偿信息输入所述频响补偿设备100；
控制所述信号产生设备200产生第三训练信号，并将所述第三训练信号发送至所述频响补偿设备100，得到第二频响信号；
控制所述频响补偿设备100的输出端与所述选择器300的第一输入端接通，并通过所述选择器300将所述第二频响信号发送至所述发射机400；
接收所述发射机400对所述第二频响信号处理后发射的第三发射信号，并根据所述第三发射信号确定预失真参数，将所述预失真参数输入所述无记忆非线性补偿设备500。
所述计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：所述第一训练信号为预设功率信号。
所述计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：所述第二训练信号为预设频率信号。
所述计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：所述第三训练信号为所述跳频频带内的任一个频点信号。
所述计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据三盒模型对所述发射机400的非线性特性进行建模，其中，所述三盒模型包括第一滤波模型、无记忆非线性模型和第二滤波模型。
以上实施例提供的计算机可读存储介质实现如上方法步骤的具体过程和有益效果与其对应的方法实施例类似，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种跳频数字预失真训练装置，其特征在于，所述装置包括：
频响补偿设备(100)；
信号产生设备(200)，所述信号产生设备(200)的第一输出端与所述频响补偿设备(100)的输入端连接；
选择器(300)，所述选择器(300)的第一输入端与所述频响补偿设备(100)的输出端连接，所述选择器(300)的第二输入端与所述信号产生设备(200)的第二输出端连接；
发射机(400)，所述发射机(400)的输入端与所述选择器(300)的输出端连接；
无记忆非线性补偿设备(500)；
控制设备(600)，所述控制设备(600)的输入端与所述发射机(400)的输出端信号连接，所述控制设备(600)的第一输出端与所述频响补偿设备(100)的控制端信号连接，用于根据所述发射机(400)的发射信号在跳频频带内的频率响应特征确定补偿信息，并将所述补偿信息发送至所述频响补偿设备(100)；所述控制设备(600)的第二输出端与所述信号产生设备(200)的控制端信号连接，用于控制所述信号产生设备(200)产生不同的信号；所述控制设备(600)的第三输出端与所述选择器(300)的控制端信号连接，用于控制所述选择器(300)选择所述频响补偿设备(100)的输出端和所述信号产生设备(200)的第二输出端的其中一个作为所述选择器(300)的输入端；所述控制设备(600)的第四输出端和所述无记忆非线性补偿设备(500)的控制端信号连接，用于根据所述发射机(400)的发射信号确定预失真参数，并将所述预失真参数发送至所述无记忆非线性补偿设备(500)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号产生设备(200)包括：
第一信号产生组件(210)，所述第一信号产生组件(210)的输出端作为所述信号产生设备(200)的第一输出端，与所述频响补偿设备(100)的输入端连接，所述第一信号产生组件(210)用于产生预设功率信号；
第二信号产生组件(220)，所述第二信号产生组件(220)的输出端作为所述信号产生设备(200)的第二输出端，与所述选择器(300)的第二输入端连接，所述第二信号产生组件(220)用于产生预设频率信号。
3.一种跳频数字预失真装置，其特征在于，包括：
发射机(400)；
无记忆非线性补偿设备(500)，所述无记忆非线性补偿设备(500)的输入端用于输入通信信号，其中，所述无记忆非线性补偿设备(500)包含根据所述发射机(400)的发射信号确定的预失真参数；
频响补偿设备(100)，所述频响补偿设备(100)的输入端与所述无记忆非线性补偿设备(500)的输出端连接，所述频响补偿设备(100)的输出端与所述发射机(400)的输入端连接，其中，所述频响补偿设备(100)包含根据所述发射机(400)的发射信号在跳频频带内的频率响应特征确定的补偿信息；
跳频控制设备(700)，所述跳频控制设备(700)的第一输出端与所述频响补偿设备(100)的控制端连接，所述跳频控制设备(700)的第二输出端与所述发射机(400)的控制端连接，所述跳频控制设备(700)用于向所述频响补偿设备(100)和所述发射机(400)发送跳频频点信号。
4.一种应用如权利要求1至2任一项所述的跳频数字预失真训练装置进行跳频数字预失真训练的方法，其特征在于，所述方法包括：
控制所述信号产生设备(200)的第二输出端与所述选择器(300)的第二输入端接通；
控制所述信号产生设备(200)产生第一训练信号，并通过所述选择器(300)发送至所述发射机(400)；
接收所述发射机(400)对所述第一训练信号处理后发射的第一发射信号，并根据所述第一发射信号确定所述发射机(400)在跳频频带内的第一频率响应特征；
计算所述第一频率响应特征的逆，得到第一补偿信息，并将所述第一补偿信息输入所述频响补偿设备(100)；
控制所述信号产生设备(200)产生第二训练信号，并将所述第二训练信号发送至所述频响补偿设备(100)，得到第一频响信号；
控制所述频响补偿设备(100)的输出端与所述选择器(300)的第一输入端接通，并通过所述选择器(300)将所述第一频响信号发送至所述发射机(400)；
接收所述发射机(400)对所述第一频响信号处理后发射的第二发射信号，并根据所述第二发射信号确定所述发射机(400)在所述跳频频带内的第二补偿信息，将所述第二补偿信息输入所述频响补偿设备(100)；
控制所述信号产生设备(200)产生第三训练信号，并将所述第三训练信号发送至所述频响补偿设备(100)，得到第二频响信号；
控制所述频响补偿设备(100)的输出端与所述选择器(300)的第一输入端接通，并通过所述选择器(300)将所述第二频响信号发送至所述发射机(400)；
接收所述发射机(400)对所述第二频响信号处理后发射的第三发射信号，并根据所述第三发射信号确定预失真参数，将所述预失真参数输入所述无记忆非线性补偿设备(500)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一训练信号为预设功率信号。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二训练信号为预设频率信号。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第三训练信号为所述跳频频带内的任一个频点信号。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
根据三盒模型对所述发射机(400)的非线性特性进行建模，其中，所述三盒模型包括第一滤波模型、无记忆非线性模型和第二滤波模型。
9.一种控制设备，其特征在于，包括：
中控模块，用于控制所述信号产生设备(200)的第二输出端与所述选择器(300)的第二输入端接通；
第一训练信号处理模块，用于控制所述信号产生设备(200)产生第一训练信号，并通过所述选择器(300)发送至所述发射机(400)；
第一频率响应特征确定模块，用于接收所述发射机(400)对所述第一训练信号处理后发射的第一发射信号，并根据所述第一发射信号确定所述发射机(400)在跳频频带内的第一频率响应特征；
第一补偿信息处理模块，用于计算所述第一频率响应特征的逆，得到第一补偿信息，并将所述第一补偿信息输入所述频响补偿设备(100)；
第一频响信号确定模块，用于控制所述信号产生设备(200)产生第二训练信号，并将所述第二训练信号发送至所述频响补偿设备(100)，得到第一频响信号；
第一频响信号发送模块，用于控制所述频响补偿设备(100)的输出端与所述选择器(300)的第一输入端接通，并通过所述选择器(300)将所述第一频响信号发送至所述发射机(400)；
第二补偿信息处理模块，用于接收所述发射机(400)对所述第一频响信号处理后发射的第二发射信号，并根据所述第二发射信号确定所述发射机(400)在所述跳频频带内的第二补偿信息，将所述第二补偿信息输入所述频响补偿设备(100)；
第二频响信号确定模块，用于控制所述信号产生设备(200)产生第三训练信号，并将所述第三训练信号发送至所述频响补偿设备(100)，得到第二频响信号；
第二频响信号发送模块，用于控制所述频响补偿设备(100)的输出端与所述选择器(300)的第一输入端接通，并通过所述选择器(300)将所述第二频响信号发送至所述发射机(400)；
预失真参数确定模块，用于接收所述发射机(400)对所述第二频响信号处理后发射的第三发射信号，并根据所述第三发射信号确定预失真参数，将所述预失真参数输入所述无记忆非线性补偿设备(500)。
10.一种控制设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求4至8中任一项所述的方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求4至8中任一项所述的方法的步骤。
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