一種降低信號峰均比的方法及裝置的製作方法
2023-05-06 12:39:06
專利名稱：一種降低信號峰均比的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信系統信號處理技術，具體涉及一種降低信號峰均比的 方法及裝置。
背景技術：
3G無線通信系統為了提高數據傳輸速率， 一般採用四相相移^t控(QPSK )、 正交幅度調製(QAM)等高階調製方式進行信號調製。但是，由於採用QPSK、 QAM等高階調製方式對信號進行調製具有非恆包絡的特點，所以，經過QPSK、 QAM等高階調製方式調製的信號一般具有較高的峰均比(PAR),並且，傳輸 多個載波的合成信號時，峰均比將會更高。而具有高峰均比的信號經過數模 (DA)變換，並送入功率放大器後，很容易導致功率放大器工作在非線性區域、 輸出信號產生飽和失真、線性度變差、以及帶外功率洩漏。為了避免產生信號 失真或造成帶外功率洩漏，功率放大器就必須增加回退餘量，即功率放大器工 作在較低效率的區間，這種情況下，功率^L大器的平均功率遠小於最大功率， 會造成功率放大器的浪費。
通常，如果在信號進入功率放大器前，降低信號的峰均比，即對信號進行 削峰(CFR)處理，則可以降低對功率放大器動態範圍的要求，從而無需採用 昂貴的大動態範圍功率;^文大器，節省開支。
圖1為降低信號峰均比的信號發射裝置結構圖，如圖l所示，現有降低信 號峰均比的信號發射裝置主要包括數字上變頻(DUC)模塊、削峰處理(CFR) 模塊、數模轉換(DAC)模塊和功率放大器(PA)。其中，
DUC模塊，用於對基帶數據源送來的基帶數位訊號進行插值處理，並將 輸入的數位訊號轉換為適於削峰處理的中頻數位訊號，輸出至CFR模塊；CFR模塊，用於對DUC模塊送來的中頻數位訊號進行削峰處理，降低信 號峰均比，並將處理後的低峰均比數字中頻信號輸出至DAC模塊；
DAC模塊，用於將CFR模塊送來的低峰均比數字中頻信號轉換為模擬信 號，並將轉換後的模擬信號頻率調整到適合空間傳輸的射頻頻段，輸出至功率 放大器；
PA,用於將DAC模塊送來的射頻模擬信號進行功率放大，最後經由天線 轉換為電磁波發射。
圖1所示信號發射裝置在發射信號時，先由DUC模塊將基帶數據源送來 的多個載波的基帶數位訊號轉換成多載波疊加的中頻數位訊號，具體地，先對 各個載波的基帶數位訊號進行合適倍率的插值，並通過根升餘弦濾波器進行數 字濾波，再將各個載波的頻譜搬移至中頻，最後將搬移後各個載波的中頻數字 信號進行疊加；CFR模塊對所述中頻數位訊號進行削峰處理，以降低信號峰均 比；DAC模塊將經過削峰處理後的中頻數位訊號轉換為射頻模擬信號；PA對 轉換後的射頻模擬信號進行功率放大，並通過天線轉換為電磁波發射。
現有技術中，CFR模塊對中頻數位訊號進行削峰，無論對單載波信號或是 多載波信號，均採用一個削峰濾波器，由於採用一個濾波器會在降低載波信號 峰均比的同時，不可避免地產生白噪聲，並出現誤差矢量幅度(EVM)、鄰信 道功率洩漏率(ACLR)等指標超標等問題，所以，現有降低CDMA系統信號 峰均比的方法對單載波信號、或載波頻語連續排布的多載波信號比較有效，而 對多載波信號中各個載波的頻譜相隔較遠的情況，則削峰效果較差。
在一些無線通信系統中，多載波信號中各個載波的頻點配置會非常靈活， 各個載波的頻譜有可能緊鄰，也可能在系統可用的頻段範圍內相隔較遠，如相 隔200KHz的整數倍，現有降低信號峰均比的方法並不能很好地滿足系統要求。
發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種降低信號峰均比的方法及裝置， 能夠優化削峰效果、避免信號失真、節省開支。為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的 一種降低信號峰均比的方法，該方法包括
a、 根據中頻數位訊號計算合成削峰脈衝成型濾波器係數，以及中頻數字信 號中超出削峰門限部分的抽頭值；
b、 根據步驟a獲取的合成削峰脈衝成型濾波器係數和中頻數位訊號中超出 削峰門限部分的抽頭值，獲取對消脈沖；
c、 將步驟a所述中頻數位訊號進行延時後，與步驟b獲取的對消脈沖進行 運算，輸出低峰均比的信號。
該方法進一步包括設置原型濾波器；
相應的，步驟a所述計算合成削峰脈衝成型濾波器係數進一步包括
al 1 、將原型濾波器的頻譜分別搬移至中頻數位訊號中各個載波對應的頻 譜，形成多個頻譜不同的濾波器；
a12、將步驟all所述頻譜搬移形成的多個濾波器再分別進行+Fs/4的頻譜 搬移，其中，Fs為中頻數位訊號的採樣速率；
a13、取步驟a12進行+Fs/4頻譜搬移後各個濾波器係數的實部，並將獲取 的各個濾波器實係數分別乘以功率調節因子；
a14、將步驟al3所述乘以功率調節因子後的各個濾波器實係數進行疊加， 並將疊加後的實係數除以栽波數。
所述原型濾波器為單載波頻寬的低通實係數濾波器。
步驟a所述計算抽頭值具體為
a21、求取載波中頻數據的模值；
a22、判斷步驟a21所述中頻數據模值是否大於削峰門限，如果是，則分別 計算超出削峰門限部分的抽頭值的實部和虛部，並輸出抽頭值；否則，輸出抽 頭值為0;
a23、獲取下一時刻的載波中頻數據，返回步驟a21。
步驟a22所述計算抽頭值的實部為將步驟a21所述載波中頻數據的模值 減去削峰門限的差值與所述載波中頻數據實部的乘積，與載波中頻數據模值求比值；
所述計算抽頭值的虛部為將步驟a21所述載波中頻數據的模值減去削峰 門限的差值與所述載波中頻數據虛部的乘積，與載波中頻數據模值求比值。 步驟b所述獲取對消脈沖為
bl、對步驟a獲取的抽頭值進行+Fs/4的頻譜搬移，並將所述經過頻譜搬移 後的抽頭值與步驟a獲取的合成削峰脈沖成型濾波器係數進行巻積運算；其中， Fs為中頻數位訊號的採樣速率；
b2、對步驟bl獲取的數據進行-Fs/4的頻譜搬移，並將所述經過頻譜搬移 後的數據與半帶濾波器係數進行巻積運算，獲取對消脈沖。
步驟c所述運算為將延時後的中頻數位訊號減去步驟b獲取的對消脈沖。
一種降低信號峰均比的裝置，該裝置包括合成削峰脈沖成型濾波器、抽 頭值計算單元、第一頻譜搬移單元、數字濾波單元、第二頻譜搬移單元、半帶 濾波器、延時單元和對消單元，其中，
合成削峰脈衝成型濾波器，用於根據中頻數位訊號，計算合成削峰脈衝成 型濾波器係數；還用於對悽t據進行數字濾波；
抽頭值計算單元，用於根據中頻數位訊號以及預先設置的削峰門限，計算 中頻數位訊號中超出削峰門限部分的抽頭值；
第一頻譜搬移單元，用於將抽頭值計算單元獲取的抽頭值進行+Fs/4的頻譜 搬移後，傳送至數字濾波單元；
數字濾波單元，用於將頻語搬移單元傳送的數據和合成削峰脈沖成型濾波 器係數進行巻積運算，並將得到的數據傳送至第二頻譜搬移單元；
第二頻譜搬移單元，用於將數字濾波單元傳送的數據進行-Fs/4的頻譜搬移 後，傳送至對消脈沖獲取單元；
對消脈衝獲取單元，用於將頻語搬移單元傳送的數據與半帶濾波器係數進 行巻積運算，產生對消脈沖，並將得到的對消脈衝傳送至對消單元；
半帶濾波器，用於對數據進行半帶濾波；
延時單元，用於對中頻數位訊號進行延時，並將延時後的中頻數位訊號傳送至對消單元；
對消單元，用於對對消脈衝獲取單元傳送的對消脈衝和延時單元傳送的中 頻數位訊號進行運算，降低信號峰均比。
本發明提出的降低信號峰均比的方法及裝置，基於峰值抵消原理，針對不 同的頻點配置不同的削峰方案，所以，能夠適應各個載波頻點在系統可用頻段 範圍內靈活配置的多載波信號，優化削峰效果、避免信號失真、節省開支。
圖1為降低信號峰均比的信號發射裝置結構圖； 圖2為本發明降低信號峰均比的方法流程圖3為具體實施例中計算合成削峰脈衝成型濾波器係數的方法流程圖； 圖4為具體實施例中計算多載波疊加的中頻數位訊號中超出削峰門限部分 抽頭值的方法流程圖5為兩級級聯削峰原理圖6為本發明降低信號峰均比的裝置結構圖。
具體實施例方式
本發明的基本思想是基於峰值抵消原理，針對不同的頻點配置不同的削 峰方案。下面以降低多載波信號峰均比作為具體實施例，結合附圖對本發明作 進一步詳細i兌明。
本發明涉及的降低信號峰均比的信號發射裝置與現有技術相同，這裡不再 贅述，僅對CFR模塊的處理方法進行描述。圖2為本發明降低信號峰均比的方 法流程圖，如圖2所示，本發明降低信號峰均比的方法包括以下步驟
步驟21:根據DUC模塊送來的多載波疊加的中頻數位訊號，計算合成削 峰脈衝成型濾波器係數。
圖3為具體實施例中計算合成削峰脈沖成型濾波器係數的方法流程圖，如 圖3所示，本實施例中，計算合成削峰脈沖成型濾波器係數具體包含以下步驟步驟211:將原型濾波器的頻語分別搬移至多載波疊加的中頻數位訊號中各個載波對應的頻譜，形成多個頻譜不同的濾波器。
這裡，原型濾波器一般釆用單載波頻寬的低通實係數濾波器，且原型濾波器的頻譜搬移通過數控振蕩器(NCO)實現，經過NCO進行頻譜搬移後的濾波器係數會由實係數變為復係數。
一般情況下，將原型濾波器搬移至不同的頻譜所形成的濾波器，分別對應不同的濾波器係數，例如，原型濾波器的係數為(ABC ... Z)，則搬移
至頻譜1、頻譜2........頻譜n後形成的濾波器係數分別為(Al Bl Cl ...
Zl)、 (A2 B2 C2 … Z2)........ (An Bn Cn … Zn )。
步驟212:將步驟211所述頻譜搬移形成的濾波器再分別進行+Fs/4的頻譜搬移。
這裡，Fs為中頻數位訊號的採樣速率，將濾波器進行+Fs/4的頻譜搬移，
即將濾波器的頻i普向正頻率方向平移Fs/4。
步驟213:分別取步驟212所述頻譜搬移+Fs/4後各個濾波器係數的實部。步驟214:將步驟213獲取的各個濾波器實係數分別乘以功率調節因子。這裡，功率調節因子一般由濾波器所對應載波的相對功率決定。步驟215:將步驟214所述乘以功率調節因子後的各個濾波器實係數進行
疊力口。
這裡，如果多載波信號具體由載波1、載波2和載波3組成，由步驟214獲取的、乘以功率調節因子後的濾波器實係數分別為(AR1 BR1 CR1 ...ZR1)、(AR2 BR2 CR2 … ZR2)和(AR3 BR3 CR3 ... ZR3),那麼，疊加的結果為(AR1+AR2+AR3 BR1+BR2+BR3 CR1+CR2+CR3 ...ZR1+ ZR2+ZR3 )
步驟216:將步驟215獲取的實係數除以載波數，得到合成削峰脈沖成型濾波器係數。
對於步驟215描述的例子，由於載波數為3，則得到的合成削峰脈沖成型濾波器係數為((AR1+AR2+AR3 )/3 (BR1+BR2+BR3 )/3 ( CR1+CR2+CR3 )formula see original document page 11
步驟22:根據預先設置的削峰門限，計算多載波疊加的中頻數位訊號中超出削峰門限部分的抽頭值。
圖4為具體實施例中計算多載波疊加的中頻數位訊號中超出削峰門限部分抽頭值的方法流程圖，如圖4所示，本實施例中，計算超出削峰門限部分的抽頭值的流程具體包含以下步驟
步驟221:求取載波中頻數據的模值。
這裡，如果獲取的載波中頻數據為I+j*Q,則其模值A:V^7。步驟222:判斷步驟221獲取的中頻數據模值是否大於削峰門限Thr，如果是，則執行步驟223;否則，執行步驟224。
這裡，Thr —般根據系統配置預先進行設置。
步驟223:分別計算超出削峰門限部分的抽頭值的實部Ut和虛部Q。ut，執行步驟225。
這裡，I。ut=I* (A-Thr) /A,其中，I為步驟221所獲取載波中頻數據的實
部，A為所述載波中頻數據的模值；
Q。ut=Q* (A-Thr) /A，其中，Q為步驟221所獲取載波中頻數據的虛部。
步驟224:抽頭值的實部I。ut和虛部Q。ut均取0,執行步驟225。
步驟225:輸出抽頭值A。ut=I。ut+j* Q。ut。
步驟226:獲取下一時刻的中頻數據，返回步驟221。
這裡，獲取中頻數據的速率即為中頻數據的採樣速率Fs。
步驟23:對步驟22獲取的抽頭值進行+Fs/4的頻語搬移，並將所述經過頻
譜搬移後的抽頭值與步驟21所獲取的合成削峰脈沖成型濾波器係數進行巻積
運算，即進行數字濾波。
步驟24:對步驟23獲取的數據進行-Fs/4的頻語搬移，並將所述經過頻譜
搬移後的數據與半帶(HB)濾波器係數進行巻積運算，獲取對消脈衝。
這裡，將濾波器進行-Fs/4的頻譜搬移，即將濾波器的通帶的中心頻點向負頻率方向平移Fs/4。舉例來說，如果某一載波的中心頻點為fo，那麼，經過步驟23所述+Fs/4的頻譜搬移，這個載波的中心頻點變為f。+Fs/4，經與合成削峰脈衝成型濾波器係數進行巻積再進行-Fs/4的頻譜搬移後，-fo-Fs/4處會存在信號，而實際需要用到的信號僅為f。處的信號，所以通過半帶濾波器將-f。-Fs/4處的信號濾掉。
步驟25:將步驟21所述多載波疊加的中頻數位訊號進行延時後，與步驟24獲取的對消脈衝進行運算，輸出低峰均比的信號。
這裡，具體的延時時間耳又決於系統硬體進行處理的延時時間。例如，系統
硬體執行步驟21 步驟24需要時間t，那麼，本步驟便需要將DUC模塊送來的多載波疊加的中頻數位訊號延時時間t,再與步驟24獲取的數據疊加，所述運算具體為延時後的中頻數位訊號減去步驟24獲取的對消脈衝。
本發明所述的削峰流程還可以多級級聯進行削峰，以兩級級聯削峰為例，其原理如圖5所示，前一級輸出的低峰均比信號作為下一級的輸入信號，所以，經過多級級聯削峰，能夠更有效地降低信號峰均比。
圖6為本發明降低信號峰均比的裝置結構圖，如圖6所示，本發明降低信號峰均比的裝置主要包括合成削峰脈衝成型濾波器、抽頭值計算單元、第一頻譜搬移單元、數字濾波單元、第二頻譜搬移單元、半帶濾波器、延時單元和對消單元，其中，
合成削峰脈衝成型濾波器，用於根據中頻數位訊號，計算合成削峰脈衝成型濾波器係數；對數據進行數字濾波；
抽頭值計算單元，用於根據中頻數位訊號以及預先設置的削峰門限，計算中頻數位訊號中超出削峰門限部分的抽頭值；
第一頻譜搬移單元，用於將抽頭值計算單元獲取的抽頭值進行+Fs/4的頻語搬移後，傳送至數字濾波單元；
數字濾波單元，用於將頻譜搬移單元傳送的數據和合成削峰脈沖成型濾波器係數進行巻積運算，並將得到的數據傳送至第二頻譜搬移單元；
第二頻譜搬移單元，用於將數字濾波單元傳送的數據進行-Fs/4的頻譜搬移後，傳送至對消脈沖獲取單元；
對消脈沖獲取單元，用於將頻譜搬移單元傳送的數據與半帶濾波器係數進行巻積運算，產生對消脈沖，並將得到的對消脈沖傳送至對消單元；
半帶濾波器，用於對數據進行半帶濾波；
延時單元，用於對中頻數位訊號進行延時，並將延時後的中頻數位訊號傳送至對消單元；
對消單元，用於對對消脈衝獲取單元傳送的對消脈衝和延時單元傳送的中頻數位訊號進行運算，降低信號峰均比。
這裡，合成削峰脈衝成型濾波器計算合成削峰脈衝成型濾波器係數的具體方法如步驟211 步驟216所述。
信號進行運算具體為延時單元傳送的中頻數位訊號減去對消脈沖獲取單元傳送的對消脈沖。
以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範
權利要求
1、一種降低信號峰均比的方法，其特徵在於，該方法包括a、根據中頻數位訊號計算合成削峰脈衝成型濾波器係數，以及中頻數位訊號中超出削峰門限部分的抽頭值；b、根據步驟a獲取的合成削峰脈衝成型濾波器係數和中頻數位訊號中超出削峰門限部分的抽頭值，獲取對消脈衝；c、將步驟a所述中頻數位訊號進行延時後，與步驟b獲取的對消脈衝進行運算，輸出低峰均比的信號。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，該方法進一步包括設置原型濾波器；相應的，步驟a所述計算合成削峰脈衝成型濾波器係數進一步包括al 1 、將原型濾波器的頻譜分別搬移至中頻數位訊號中各個載波對應的頻譜，形成多個頻譜不同的濾波器；a12、將步驟all所述頻譜搬移形成的多個濾波器再分別進行+Fs/4的頻譜搬移，其中，Fs為中頻數位訊號的採樣速率；a13、取步驟a12進行+Fs/4頻譜搬移後各個濾波器係數的實部，並將獲取的各個濾波器實係數分別乘以功率調節因子；a14、將步驟al3所述乘以功率調節因子後的各個濾波器實係數進行疊加，並將疊加後的實係數除以載波數。
3、 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述原型濾波器為單載波頻寬的低通實係數濾波器。
4、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟a所述計算抽頭值具體為a21、求取載波中頻數據的模值；a22、判斷步驟a21所述中頻數據模值是否大於削峰門限，如果是，則分別計算超出削峰門限部分的抽頭值的實部和虛部，並輸出抽頭值；否則，輸出抽頭值為0;a23、獲取下一時刻的載波中頻數據，返回步驟a21。
5、 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，步驟a22所述計算抽頭值的實部為將步驟a21所述載波中頻數據的模值減去削峰門限的差值與所述載波中頻數據實部的乘積，與載波中頻數據模值求比值；所述計算抽頭值的虛部為將步驟a21所述載波中頻數據的模值減去削峰門限的差值與所述載波中頻數據虛部的乘積，與載波中頻數據模值求比值。
6、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟b所述獲取對消脈衝為bl、對步驟a獲取的抽頭值進行+Fs/4的頻譜搬移，並將所述經過頻語搬移後的抽頭值與步驟a獲取的合成削峰脈衝成型濾波器係數進行巻積運算；其中，Fs為中頻數位訊號的採樣速率；b2、對步驟bl獲取的數據進行-Fs/4的頻譜搬移，並將所述經過頻譜搬移後的數據與半帶濾波器係數進行巻積運算，獲取對消脈衝。
7、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟c所述運算為將延時後的中頻數位訊號減去步驟b獲取的對消脈衝。
8、 一種降低信號峰均比的裝置，其特徵在於，該裝置包括合成削峰脈衝成型濾波器、抽頭值計算單元、第一頻譜搬移單元、數字濾波單元、第二頻鐠搬移單元、半帶濾波器、延時單元和對消單元，其中，合成削峰脈衝成型濾波器，用於根據中頻數位訊號，計算合成削峰脈衝成型濾波器係數；還用於對數據進行數字濾波；抽頭值計算單元，用於根據中頻數位訊號以及預先設置的削峰門限，計算中頻數位訊號中超出削峰門限部分的抽頭值；第一頻譜搬移單元，用於將抽頭值計算單元獲取的抽頭值進行+Fs/4的頻譜搬移後，傳送至數字濾波單元；數字濾波單元，用於將頻譜搬移單元傳送的數據和合成削峰脈沖成型濾波器係數進行巻積運算，並將得到的數據傳送至第二頻譜搬移單元；第二頻譜搬移單元，用於將數字濾波單元傳送的數據進行-Fs/4的頻譜搬移後，傳送至對消脈衝獲取單元；對消脈衝獲取單元，用於將頻譜搬移單元傳送的數據與半帶濾波器係數進 行巻積運算，產生對消脈沖，並將得到的對消脈衝傳送至對消單元；半帶濾波器，用於對凝:據進行半帶濾波；延時單元，用於對中頻數位訊號進行延時，並將延時後的中頻數位訊號傳 送至對消單元；對消單元，用於對對消脈衝獲取單元傳送的對消脈衝和延時單元傳送的中 頻數位訊號進行運算，降低信號峰均比。
全文摘要
本發明公開了一種降低信號峰均比的方法，包括根據中頻數位訊號計算合成削峰脈衝成型濾波器係數；獲取對消脈衝；將中頻數位訊號進行延時後，與對消脈衝進行運算，輸出低峰均比的信號。本發明還公開了一種降低信號峰均比的裝置，包括合成削峰脈衝成型濾波器、抽頭值計算單元、第一頻譜搬移單元、數字濾波單元、第二頻譜搬移單元、半帶濾波器、延時單元和對消單元，採用本發明能夠適應各個載波頻點在系統可用頻段範圍內靈活配置的多載波信號，優化削峰效果、避免信號失真、節省開支。
文檔編號H04L27/26GK101645862SQ20081013513
公開日2010年2月10日 申請日期2008年8月4日 優先權日2008年8月4日
發明者昕 郭 申請人:中興通訊股份有限公司