CN114422318B - 一种信号预失真的系统响应估计方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种信号预失真的系统响应估计方法、装置及系统，该方法包括：生成多正弦波信号波形，其中，所述多正弦信号波形用于对待估计响应的系统进行系统响应估计；将所述多正弦信号波形输入到任意波形发生器中；针对所述待估计响应的系统进行任意采样率的变化；根据进行任意采样率变化之后的所述数字示波器输出的信号对所述待估计响应的系统进行系统响应的修正。通过本申请解决了现有技术中针对不同采样率的信号需要进行重新估计所导致的效率低下的问题，从而直接应用于任意采样率信号的预失真之中，提高了估计的效率。
Description
技术领域
本申请涉及到信号处理领域，具体而言，涉及一种信号预失真的系统响应估计方法、装置及系统。
背景技术
宽带通信技术的发展要求信号具有更高的载波频率，目前通讯频段已经达到了40GHz甚至更高。高载波频率、高带宽条件下，放大器、调制器、变频器等通信器件自身响应对信号发射接收质量的影响越来越大，如果不估计并修正这些器件的响应，那么宽带通信系统的性能无法得到保障。利用多载波信号对系统响应进行估计是宽带通信种很常用的一种方法，但目前方法估计出的系统响应仅能用于相同采样率信号的预失真之中，针对不同采样率的信号需要进行重新估计，效率低下。
发明内容
本申请实施例提供了一种信号预失真的系统响应估计方法、装置及系统，以至少解决现有技术中针对不同采样率的信号需要进行重新估计所导致的效率低下的问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种信号预失真的系统响应估计装置，包括：计算机、任意波形发生器、待估计响应的系统和数字示波器，其中，所述计算机，用于生成多正弦波信号波形，其中，所述多正弦信号波形用于对待估计响应的系统进行系统响应估计；任意波形发生器，用于接收所述多正弦信号波形，并将所述多正弦信号波形转换为模拟信号分两路输出，所述两路输出的一路为输出到所述待估计响应的系统中，所述两路输出的另一路输出到数字示波器中；所述计算机，还用于针对所述待估计响应的系统进行任意采样率的变化；所述待估计响应的系统，用于接收来自所述任意波形发生器输出的信号，并产生在所述任意采样率变化之后的信号；所述数字示波器，用于输出如下信号：所述任意波形发生器输入到所述数字示波器中的一路信号以及所述任意波形发生器输入到所述待估计响应的系统之后所述待估计响应的系统在所述任意采样率变化之后的输出的波形；所述计算机还用于根据进行任意采样率变化之后的所述数字示波器输出的信号对所述待估计响应的系统进行系统响应的修正。
进一步地，所述任意波形发生器输出的模拟信号的频率为10MHZ或者太赫兹信号的频率范围。
进一步地，所述计算机用于获取所述待估计响应的系统的频率参数，根据所述待估计响应的系统的频率参数确定所述多正弦信号波形的周期，根据所述多正弦信号波形的周期生成所述多正弦波信号波形。
进一步地，所述频率参数包括：中心频率、带宽和系统响应频率间隔。
根据本申请的另一个方面，还提供了一种信号预失真的系统响应估计方法，包括：生成多正弦波信号波形，其中，所述多正弦信号波形用于对待估计响应的系统进行系统响应估计；将所述多正弦信号波形输入到任意波形发生器中，其中，所述任意波形发生器用于将所述多正弦信号波形转换为模拟信号分两路输出，所述两路输出的一路为输出到所述待估计响应的系统中，所述两路输出的另一路输出到数字示波器中；针对所述待估计响应的系统进行任意采样率的变化；根据进行任意采样率变化之后的所述数字示波器输出的信号对所述待估计响应的系统进行系统响应的修正，其中，所述数字示波器输出的信号包括：所述任意波形发生器输入到所述数字示波器中的一路信号以及所述任意波形发生器输入到所述待估计响应的系统之后所述待估计响应的系统在所述任意采样率变化之后的输出的波形。
进一步地，所述任意波形发生器输出的模拟信号的频率为10MHZ或者太赫兹信号的频率范围。
进一步地，生成多正弦波信号波形包括：获取所述待估计响应的系统的频率参数；根据所述待估计响应的系统的频率参数确定所述多正弦信号波形的周期；根据所述多正弦信号波形的周期生成所述多正弦波信号波形。
进一步地，所述频率参数包括：中心频率、带宽和系统响应频率间隔。
根据本申请的另一个方面，还提供了一种信号预失真的系统响应估计系统，包括：生成模块，用于生成多正弦波信号波形，其中，所述多正弦信号波形用于对待估计响应的系统进行系统响应估计；输入模块，用于将所述多正弦信号波形输入到任意波形发生器中，其中，所述任意波形发生器用于将所述多正弦信号波形转换为模拟信号分两路输出，所述两路输出的一路为输出到所述待估计响应的系统中，所述两路输出的另一路输出到数字示波器中；采样率模块，用于针对所述待估计响应的系统进行任意采样率的变化；修正模块，用于根据进行任意采样率变化之后的所述数字示波器输出的信号对所述待估计响应的系统进行系统响应的修正，其中，所述数字示波器输出的信号包括：所述任意波形发生器输入到所述数字示波器中的一路信号以及所述任意波形发生器输入到所述待估计响应的系统之后所述待估计响应的系统在所述任意采样率变化之后的输出的波形。
进一步地，所述生成模块用于：获取所述待估计响应的系统的频率参数；根据所述待估计响应的系统的频率参数确定所述多正弦信号波形的周期；根据所述多正弦信号波形的周期生成所述多正弦波信号波形。
在本申请实施例中，采用了生成多正弦波信号波形，其中，所述多正弦信号波形用于对待估计响应的系统进行系统响应估计；将所述多正弦信号波形输入到任意波形发生器中，其中，所述任意波形发生器用于将所述多正弦信号波形转换为模拟信号分两路输出，所述两路输出的一路为输出到所述待估计响应的系统中，所述两路输出的另一路输出到数字示波器中；针对所述待估计响应的系统进行任意采样率的变化；根据进行任意采样率变化之后的所述数字示波器输出的信号对所述待估计响应的系统进行系统响应的修正，其中，所述数字示波器输出的信号包括：所述任意波形发生器输入到所述数字示波器中的一路信号以及所述任意波形发生器输入到所述待估计响应的系统之后所述待估计响应的系统在所述任意采样率变化之后的输出的波形。通过本申请解决了现有技术中针对不同采样率的信号需要进行重新估计所导致的效率低下的问题，从而直接应用于任意采样率信号的预失真之中，提高了估计的效率。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的适用于任意采样率信号预失真的系统响应估计装置示意图。
图2是根据本申请实施例的信号预失真的系统响应估计方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在本实施例中提供了一种信号预失真的系统响应估计装置，图1是根据本申请实施例的适用于任意采样率信号预失真的系统响应估计装置示意图该装置包括：计算机4、任意波形发生器1、待估计响应的系统2和数字示波器3，其中，
所述计算机4，用于生成多正弦波信号波形，其中，所述多正弦信号波形用于对待估计响应的系统进行系统响应估计；
任意波形发生器1，用于接收所述多正弦信号波形，并将所述多正弦信号波形转换为模拟信号分两路输出，所述两路输出的一路为输出到所述待估计响应的系统2中，所述两路输出的另一路输出到数字示波器3中；
所述计算机4，还用于针对所述待估计响应的系统2进行任意采样率的变化；
所述待估计响应的系统2，用于接收来自所述任意波形发生器1输出的信号，并产生在所述任意采样率变化之后的信号；
所述数字示波器3，用于输出如下信号：所述任意波形发生器输入到所述数字示波器中的一路信号以及所述任意波形发生器输入到所述待估计响应的系统之后所述待估计响应的系统在所述任意采样率变化之后的输出的波形；
所述计算机4还用于根据进行任意采样率变化之后的所述数字示波器输出的信号对所述待估计响应的系统进行系统响应的修正。
通过上述装置解决了现有技术中针对不同采样率的信号需要进行重新估计所导致的效率低下的问题，从而直接应用于任意采样率信号的预失真之中，提高了估计的效率。
基于上述装置，在本实施例中还提供了一种信号预失真的系统响应估计方法，图2是根据本申请实施例的信号预失真的系统响应估计方法的流程图，下面对图2中涉及到的步骤进行说明。
步骤S202，生成多正弦波信号波形，其中，所述多正弦信号波形用于对待估计响应的系统进行系统响应估计。
在该步骤中，可以获取所述待估计响应的系统的频率参数(例如，中心频率、带宽和系统响应频率间隔)；根据所述待估计响应的系统的频率参数确定所述多正弦信号波形的周期；根据所述多正弦信号波形的周期生成所述多正弦波信号波形。
步骤S204，将所述多正弦信号波形输入到任意波形发生器中，其中，所述任意波形发生器用于将所述多正弦信号波形转换为模拟信号分两路输出，所述两路输出的一路为输出到所述待估计响应的系统中，所述两路输出的另一路输出到数字示波器中。
例如，所述任意波形发生器输出的模拟信号的频率为10MHZ或者太赫兹信号的频率范围。
步骤S206，针对所述待估计响应的系统进行任意采样率的变化。
步骤S208，根据进行任意采样率变化之后的所述数字示波器输出的信号对所述待估计响应的系统进行系统响应的修正，其中，所述数字示波器输出的信号包括：所述任意波形发生器输入到所述数字示波器中的一路信号以及所述任意波形发生器输入到所述待估计响应的系统之后所述待估计响应的系统在所述任意采样率变化之后的输出的波形。
通过上述步骤解决了现有技术中针对不同采样率的信号需要进行重新估计所导致的效率低下的问题，从而直接应用于任意采样率信号的预失真之中，提高了估计的效率。
在本实施例中，提供一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行以上实施例中的方法。
上述程序可以运行在处理器中，或者也可以存储在存储器中(或称为计算机可读介质)，计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。这些计算机程序也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤，对应与不同的步骤可以通过不同的模块来实现。
该本实施例中就提供了这样的一种系统。该系统被称为信号预失真的系统响应估计系统，包括：生成模块，用于生成多正弦波信号波形，其中，所述多正弦信号波形用于对待估计响应的系统进行系统响应估计；输入模块，用于将所述多正弦信号波形输入到任意波形发生器中，其中，所述任意波形发生器用于将所述多正弦信号波形转换为模拟信号分两路输出，所述两路输出的一路为输出到所述待估计响应的系统中，所述两路输出的另一路输出到数字示波器中；采样率模块，用于针对所述待估计响应的系统进行任意采样率的变化；修正模块，用于根据进行任意采样率变化之后的所述数字示波器输出的信号对所述待估计响应的系统进行系统响应的修正，其中，所述数字示波器输出的信号包括：所述任意波形发生器输入到所述数字示波器中的一路信号以及所述任意波形发生器输入到所述待估计响应的系统之后所述待估计响应的系统在所述任意采样率变化之后的输出的波形。
该系统用于实现上述的实施例中的方法的功能，该系统或者装置中的每个模块与方法中的每个步骤相对应，已经在方法中进行过说明的，在此不再赘述。
例如，所述生成模块用于：获取所述待估计响应的系统的频率参数；根据所述待估计响应的系统的频率参数确定所述多正弦信号波形的周期；根据所述多正弦信号波形的周期生成所述多正弦波信号波形。
该系统应用于计算机中。在本实施例中，还提供给了一种信号预失真的系统响应估计装置，包括：上述的计算机；所述任意波形发生器，用于将所述多正弦信号波形转换为模拟信号分两路输出，所述两路输出的一路为输出到所述待估计响应的系统中，所述两路输出的另一路输出到数字示波器中。
下面结合附图对一个可选的实施例进行说明，在本可选实施例中提供了一种适用于任意采样率信号预失真的系统响应估计装置，如图1所示，包括：任意波形发生器1、待估计响应的系统2、数字示波器3、计算机4。
其中，任意波形发生器1，将计算机4通过算法生成的多正弦信号波形转化为模拟信号输出，用于系统响应的估计，任意波形发生器1的10MHz参考信号输出为数字示波器3提供10MHz参考信号输入；待估计响应的系统2，其输入端接收任意波形发生器1提供的多正弦信号，并将经过系统的信号输入到数字示波器3测量通道中；数字示波器3，用于测量待估计响应的系统2输出信号的时域波形；计算机4，生成系统响应估计所需的多正弦信号波形，通过数据传输线将波形上传到任意波形发生器1，采集数字示波器3测得波形数据，使用算法估计系统响应，并将系统响应进行任意采样率的变化，与任意采样率输入信号进行预失真处理，实现任意采样率下系统响应的修正。
本发明中上述装置用于估计适用于任意采样率信号预失真系统响应的方法，该方法可以应用于测量太赫兹宽带调制信号，下面对该方法可以包括的步骤进行说明。
a)确定待估计响应的系统2的中心频率fc、带宽B以及系统响应频率间隔f0；
b)多正弦信号周期T＝1/f0；
c)确定多正弦信号采样率fs，多正弦信号采样间隔ts＝1/fs；
d)确定多正弦信号采样时刻Ts＝(ts,2ts,3ts,…,nts)，其中nts为小于或等于多正弦信号周期T的最大时刻；
e)确定多正弦信号频率分量为F＝(lf0,(l+1)f0,(l+2)f0,…(k-1)f0,kf0)，其中lf0为大于(fc-B/2)的最小阶谐波，kf0为小于(fc+B/2)的最大阶谐波；
f)确定多正弦信号各频率分量处幅度M＝(1,1,1,…,1)，矩阵尺寸为1×(k-l+1)；
g)确定多正弦信号各频率分量处相位P＝(P1,P2,P3,…,Pk-l+1)，其中Pi＝i(i-1)/(k-l+1)2，i＝1,2,3,…,k-l+1；
h)确定多正弦信号时域波形w＝(w1,w2,w3,…,wn)，其中
i)使用计算机4将多正弦信号时域波形w上传到任意波形发生器1中，设置任意波形发生器1采样率为fs，任意波形发生器1将其转化为模拟多正弦信号输出至数字示波器3中；
j)计算机4采集数字示波器3测得数据，其中示波器采样率FS，采样点数为N＝FS/fs×n，FS和fs的选取应保证FS为fs的整数倍，以保证测得信号周期与实际信号周期完全相同，重复采集M组波形，用于修正示波器噪声对测量结果的影响；
k)将M组采集波形进行平均，减小示波器噪声对波形的影响，获得平均后的测得多正弦信号波形wm＝(wm1,wm2,wm3,…,wmN)；
l)确定测得多正弦信号波形采样时刻，TN＝(tn,2tn,3tn,…,Ntn)，其中tn＝1/FS；
m)测得多正弦信号wm＝(wm1,wm2,wm3,…,wmN)，对测得多正弦信号wm进行傅立叶变换，得到频域数据Wm＝(Wm1,Wm2,Wm3,…,WmN)；
n)对时域多正弦波形w进行傅立叶变换，得到频域数据W＝(W1,W2,W3,…,Wn)；
o)频域数据Wm的频率间隔fs1＝FS/N＝fs/n＝f0，与W的频率间隔相同，因此，可以通过对Wm进行截取重构，获得重采样后的测得数据WmR；
p)WmR(1:[n/2])＝Wm(1:[n/2])，WmR([n/2]+1:n)＝Wm((N-n+[n/2]+1:N)，其中[.]为取整运算；
q)系统响应H＝(H1,H2,H3,…,Hn)，其中Hi＝WmRi/Wi，i＝1,2,3,…,n；
r)由系统响应H获取响应的幅度谱MH以及相位谱PH；
s)确定需要预失真的任意采样率信号wIn的采样率fn以及信号长度ln；
t)采样率变换后的频率间隔ft＝fn/ln；估计带宽内的分量Ft＝(oft,(o+1)ft,(o+2)ft,…(p-1)ft,pft)，其中oft为大于(fc-B/2)的最小阶谐波，pft为小于(fc+B/2)的最大阶谐波；
u)根据原系统响应幅度谱MH、原频域分量F以及新频域分量Ft，插值得到采样率变换后系统响应幅度谱Mt；
v)将原系统响应相位谱PH进行解缠绕与去斜率处理，得到平坦的相位谱PHL；
w)根据相位谱PHL、原频域分量F以及新频域分量Ft，插值得到采样率变换后系统响应相位谱Pt；
x)根据Mt与Pt重构采样率为fn的系统响应Ht，至此实现了系统响应的任意采样率变换；
y)将输入信号wIn进行傅立叶变化，得到频响WIn，预失真后的时域波形频响Wprd＝WIn/Ht；对进行逆傅立叶变换得到预失真后的信号wprd，至此实现了任意采样率信号的预失真。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种信号预失真的系统响应估计装置，其特征在于，包括：计算机、任意波形发生器、待估计响应的系统和数字示波器，其中，
所述计算机，用于生成多正弦波信号波形，其中，所述多正弦波信号波形用于对待估计响应的系统进行系统响应估计；
任意波形发生器，用于接收所述多正弦波信号波形，并将所述多正弦波信号波形转换为模拟信号分两路输出，所述两路输出的一路为输出到所述待估计响应的系统中，所述两路输出的另一路输出到数字示波器中；
所述计算机，还用于针对所述待估计响应的系统进行任意采样率的变化；
所述待估计响应的系统，用于接收来自所述任意波形发生器输出的信号，并产生在所述任意采样率变化之后的信号；
所述数字示波器，用于输出如下信号：所述任意波形发生器输入到所述数字示波器中的一路信号以及所述任意波形发生器输入到所述待估计响应的系统之后所述待估计响应的系统在所述任意采样率变化之后的输出的波形；
所述计算机还用于根据进行任意采样率变化之后的所述数字示波器输出的信号对所述待估计响应的系统进行系统响应的修正。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述任意波形发生器输出的模拟信号的频率为10MHZ或者太赫兹信号的频率范围。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述计算机用于获取所述待估计响应的系统的频率参数，根据所述待估计响应的系统的频率参数确定所述多正弦波信号波形的周期，根据所述多正弦波信号波形的周期生成所述多正弦波信号波形。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述频率参数包括：中心频率、带宽和系统响应频率间隔。
5.一种信号预失真的系统响应估计方法，其特征在于，包括：
生成多正弦波信号波形，其中，所述多正弦波信号波形用于对待估计响应的系统进行系统响应估计；
将所述多正弦波信号波形输入到任意波形发生器中，其中，所述任意波形发生器用于将所述多正弦波信号波形转换为模拟信号分两路输出，所述两路输出的一路为输出到所述待估计响应的系统中，所述两路输出的另一路输出到数字示波器中；
针对所述待估计响应的系统进行任意采样率的变化；
根据进行任意采样率变化之后的所述数字示波器输出的信号对所述待估计响应的系统进行系统响应的修正，其中，所述数字示波器输出的信号包括：所述任意波形发生器输入到所述数字示波器中的一路信号以及所述任意波形发生器输入到所述待估计响应的系统之后所述待估计响应的系统在所述任意采样率变化之后的输出的波形。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述任意波形发生器输出的模拟信号的频率为10MHZ或者太赫兹信号的频率范围。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，生成多正弦波信号波形包括：
获取所述待估计响应的系统的频率参数；
根据所述待估计响应的系统的频率参数确定所述多正弦波信号波形的周期；
根据所述多正弦波信号波形的周期生成所述多正弦波信号波形。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述频率参数包括：中心频率、带宽和系统响应频率间隔。
9.一种信号预失真的系统响应估计系统，其特征在于，包括：
生成模块，用于生成多正弦波信号波形，其中，所述多正弦波信号波形用于对待估计响应的系统进行系统响应估计；
输入模块，用于将所述多正弦波信号波形输入到任意波形发生器中，其中，所述任意波形发生器用于将所述多正弦波信号波形转换为模拟信号分两路输出，所述两路输出的一路为输出到所述待估计响应的系统中，所述两路输出的另一路输出到数字示波器中；
采样率模块，用于针对所述待估计响应的系统进行任意采样率的变化；
修正模块，用于根据进行任意采样率变化之后的所述数字示波器输出的信号对所述待估计响应的系统进行系统响应的修正，其中，所述数字示波器输出的信号包括：所述任意波形发生器输入到所述数字示波器中的一路信号以及所述任意波形发生器输入到所述待估计响应的系统之后所述待估计响应的系统在所述任意采样率变化之后的输出的波形。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述生成模块用于：
获取所述待估计响应的系统的频率参数；
根据所述待估计响应的系统的频率参数确定所述多正弦波信号波形的周期；
根据所述多正弦波信号波形的周期生成所述多正弦波信号波形。
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