專利名稱：多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰方法及裝置。
背景技術(shù)：
3G(3rd-Generati0n，第三代移動通信技術(shù))是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術(shù)。3G服務(wù)能夠同時傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，其代表特征是提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。目前3G無線通信系統(tǒng)都采用了多載波來進(jìn)行小區(qū)擴容。在多載波小區(qū)中，由于需要發(fā)射的多載波信號在數(shù)字中頻部分進(jìn)行線性疊加合并，共用一套發(fā)射機進(jìn)行發(fā)射，因此天線發(fā)射端回出現(xiàn)較高的峰均比信號，這樣就要求功率放大器具有更大的線性區(qū)域，從而導(dǎo)致功率放大器的效率降低，進(jìn)而造成功率放大器成本的提高，針對存在的這些問題，在移動通信系統(tǒng)中，通常采用削峰技術(shù)降低進(jìn)入功率放大器的信號峰均比。目前降低峰均比的實現(xiàn)方案主要有峰值窗、噪聲成型以及峰值抵消方案。其中峰值抵消方案復(fù)雜度最低，性能也較好。在專利CN200710002958. 4中考慮了根據(jù)各載波基帶信號的功率估計值對相應(yīng)濾波器進(jìn)行增益調(diào)整，然后對合路后的多載波信號進(jìn)行匹配濾波削峰處理，避免對功率不同的載波使用相同匹配濾波器增益帶來的信號失真不平衡現(xiàn)象。但是對于高調(diào)制方式的載波，尤其是 64QAM(Quadrature amplitudemodulation,正交幅度調(diào)制),對 EVM(Error Vector Magnitude，誤差向量幅度)比較敏感，不容易滿足EVM要求。但是，PC-CFR(PeakCancellation-Crest Factor Reduction，峰值對消波峰因子降低)削峰算法的現(xiàn)狀是目前產(chǎn)品實現(xiàn)時，一般還未不考慮載波的功率及不同調(diào)制方式下的EVM要求不同，其能抑制的峰均比有限。主要包括以下兩點問題(1)實際環(huán)境中，由于功控對R4載波的影響，以及每個載波碼道占用量的不同，載波的功率可能不相同，而且載波間的功率差異最大可以達(dá)到20db。如果采用不考慮載波功率的PC-CFR算法，使得功率較小的載波EVM惡化較嚴(yán)重。(2)實際組網(wǎng)中，對于下行業(yè)務(wù)可以分為R4業(yè)務(wù)，即以語音業(yè)務(wù)為主，QPSK調(diào)制方式，和H(High Speed Downlink Packet Access，高速下行分組接入)業(yè)務(wù)，即數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 H業(yè)務(wù)會根據(jù)其信道質(zhì)量選擇不同調(diào)制方式，隨著調(diào)制級數(shù)的增加，信 號對噪聲也越敏感， 3GPP (3rd Generation Partnership Pro ject，第三代合作伙伴計劃)中對高調(diào)制技術(shù)的 EVM的限制也越嚴(yán)格。如果對不同調(diào)制方式的載波進(jìn)行等增益的PC-CFR削峰，那么各載波的惡化程度EVM類似，不利于進(jìn)一步的降低峰均比。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別綜合考慮載波的功率和不同調(diào)制方式的抗干擾能力，對多載波合路信號進(jìn)行數(shù)字中頻削峰處理，提出了一種多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰方法及裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例的一個方面提出了一種多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰方法及裝置，包括以下步驟接收多載波系統(tǒng)的多載波合路信號；將所述多載波合路信號與峰值檢測閾值比較，將超過峰值檢測閾值的信號進(jìn)行峰值調(diào)整，得到峰值調(diào)整量；確定多載波削峰系數(shù)，對峰值調(diào)整后的所述多載波合路信號根據(jù)所述多載波削峰系數(shù)、峰值調(diào)整量進(jìn)行自適應(yīng)削峰。本發(fā)明的實施例的另一方面提出了一種多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰裝置，包括接收模塊、峰值調(diào)整模塊以及削峰模塊，所述接收模塊，用于接收多載波系統(tǒng)的多載波合路信號； 所述峰值調(diào)整模塊，用于將所述多載波合路信號與峰值檢測閾值比較，將超過峰值檢測閾值的信號進(jìn)行峰值調(diào)整，得到峰值調(diào)整量；所述削峰模塊，用于確定多載波削峰系數(shù)，對峰值調(diào)整后的所述多載波合路信號根據(jù)所述多載波削峰系數(shù)、峰值調(diào)整量進(jìn)行自適應(yīng)削峰。根據(jù)本發(fā)明實施例的方法及裝置，綜合考慮多載波功率的差異和采用不用調(diào)制方式的載波的抗干擾能力不同，解決了多載波混合調(diào)制方式且不等功率發(fā)射時的EVM惡化問題。同時在滿足EVM和ACLR(AdjacentChannel Leakage Ratio，相鄰頻道泄漏比)要求的條件下，在多載波混合調(diào)制模式下能取得更好的削峰效果，使得多載波合路信號具有更低峰均比，極大的降低功放成本。本發(fā)明提出的上述方案，對現(xiàn)有系統(tǒng)的改動很小，不會影響系統(tǒng)的兼容性，而且實現(xiàn)簡單、高效。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰方法的流程框圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實施的自適應(yīng)削峰算法示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖4為考慮載波間功率，未削峰時的原始信號頻譜示意圖；圖5為圖4中原始信號削峰后信號峰均比CCDF(CompIementaryCompIementary Cumulative Distribution Function，逆累積分布函數(shù))曲線對比6為考慮載波調(diào)制方式，未削峰時的原始信號頻譜示意7為圖6中原始信號削峰后信號峰均比CXDF曲線對比8為根據(jù)本發(fā)明實施例的削峰濾波器的頻譜示意圖。
具體實施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。為了更好的解釋本發(fā)明，首先對峰值窗法、噪聲成型方案以及峰值抵消方案進(jìn)行介紹。 具體的說，峰值窗法(Pff-CFR,Peak Window-Crest Factor Reduction)是指將高于門限的硬削峰脈沖經(jīng)過濾波器平滑，來抑制帶外頻譜擴展，其性能取決于所采用的窗口以及窗口的長度。濾波器階數(shù)越高，影響采樣點越多，EVM指標(biāo)惡化就越大。另一方面，多載波在一段時間出現(xiàn)連續(xù)峰值的概率會較大，峰值窗消峰方法實現(xiàn)時由于較高階數(shù)的濾波器可能會造成對信號重復(fù)加權(quán)的情況，這樣峰值窗方法對多載波信號進(jìn)行削峰就不可能獲得理想的削波效果。噪聲成型方案(NS-CFR，NoiseShaping-Crest Factor Reduction)是指通過計算輸入信號功率獲得動態(tài)變化的削峰閾值，然后基于該閾值削減超過某一個門限的所有采樣點，并計算和原始信號的誤差信號。誤差信號隨后被噪聲成型，以確保由限幅引起的噪聲落在信號頻帶之內(nèi)。經(jīng)噪聲成形的誤差信號隨后從原始信號中消去，從而降低PAPR(Peak to Average Power Ratio，峰值平均功率比)。上述處理可能造成峰值再次上升。峰值抵消方案PC-CFR技術(shù)是指采用類似于NS-CFR的技術(shù)來縮小PAPR。然而，與上述NS-CFR不同的是，在PC-CFR方案中由頻譜成形而再生的抵消信號是基于峰值采樣點的，即超過門限某區(qū)域采樣點中的最大值。這一信號在經(jīng)過合適的延遲處理之后被用于削減超過門限的原始峰值信號。作為只用峰值采樣點進(jìn)行削減的簡化方法，它的失真度較小， 而且只需更少的計算負(fù)擔(dān)。綜合三種方法，PC-CFR復(fù)雜度最低，性能也較好。但是，PC-CFR削峰算法的現(xiàn)狀是目前產(chǎn)品實現(xiàn)時，一般還未不考慮載波的功率及不同調(diào)制方式下的EVM要求不同，其能抑制的峰均比有限。因此本發(fā)明實施例需要提供一種，綜合考慮多載波功率的差異和采用不用調(diào)制方式的載波的抗干擾能力不同，具有較好削峰效果的自適應(yīng)削峰方法。為了實現(xiàn)本發(fā)明之目的，本發(fā)明公開了一種多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰方法，圖1 是示出了上述方法的流程框圖。該方法包括如下步驟SlOl 接收多載波系統(tǒng)的多載波合路信號。結(jié)合圖2所示，采用數(shù)字上變頻對信號進(jìn)行調(diào)制、擴頻及濾波處理，得到各路載波信號。將上述各路載波信號進(jìn)行疊加，得到多載波合路信號。接收上述多載波系統(tǒng)的多載波合路信號。上述多載波合路信號可以表示為
K y (O = YjXk (OeexP O^fk 'iIf s) ζ· = 1,2,…，T
、 k=l _ _ ·其中，xk(i)是經(jīng)過調(diào)制、擴頻以及濾波處理得到的第k個載波信號，K為總的載波數(shù)，fk為第k載波頻點，fs為數(shù)字中頻采樣頻率，T為數(shù)據(jù)數(shù)目。S102:將多載波合路信號與峰值檢測閾值比較，將超過峰值檢測閾值的信號進(jìn)行峰值調(diào)整。結(jié)合圖2所示，將上述多載波合路信號通過峰值檢測模塊找出峰值窗口。具體的說，根據(jù)多載波合路信號y(i)和峰值檢測閾值A(chǔ)1，找出峰值窗口，即Iy⑴I >Ai，i e [I1, i2]，其中，少⑴=Ix (θ-exp、河k'i/fs) = 1,2,…，T ,
A=I ^._ ..xk(i)是經(jīng)過調(diào)制、擴頻以及濾波處理得到的第k個載波信號，K為總的載波數(shù)，fk 為第k載波頻點，fs為數(shù)字中頻采樣頻率，T為數(shù)據(jù)數(shù)目。

通過上式|y⑴I ，i e [I1, i2]可知，如果所有的樣本都在目標(biāo)門限以下，傳送y (i)，算法結(jié)束。否則，在峰值窗口中找到最大峰值位置在imax，峰值點數(shù)據(jù)為y (ifflJ。將超過峰值檢測閾值的信號進(jìn)行峰值調(diào)整，計算最大峰值點y(imax)與削峰閾值A(chǔ)2 的差值，a (imax) = y (imax) _A2exp (j*angle (y (imax)))，保證差值a (ifflJ的幅度和相位與峰值點保持不變。其中，峰值檢測閾值A(chǔ)1 —般要稍稍高于削峰閾值A(chǔ)2,即A1 ^ A2。S103:確定多載波削峰系數(shù)，對峰值調(diào)整后的多載波合路信號根據(jù)多載波削峰系數(shù)和峰值調(diào)整量進(jìn)行自適應(yīng)削峰。在對峰值調(diào)整后的多載波合路信號進(jìn)行自適應(yīng)削峰前，首先要確定多載波削峰系數(shù)。在本實施例中，通過多載波功率估計和/或多載波權(quán)值計算確定多載波削峰系數(shù)。具體地說，確定多載波削峰系數(shù)包括如下步驟(1)多載波功率估計通過基帶多載波基帶信號計算各載波的功率得到載波間的功率值。根據(jù)上述功率值，得到各載波的功率比例關(guān)系為P1 P2 …PK。(2)多載波權(quán)值計算由于不同調(diào)制方式的信號的抗干擾能力不同。3GPP TS 25. 105給定的EVM要求如表1所示表 1
調(diào)制方式EVM
QPSK(EVM1)17. 5%
~16QAM(EVM2) 12. 5% 64QAM (EVM3) 8%由表1可知，EVM1 EVM2 EVM3 = 2. 1875 1.5625 1。假定每路載波信號采用的調(diào)制方式為Mk (k = 1··· K)，其中M為調(diào)制階數(shù)。M = 2時，調(diào)制方式為QPSK ；M = 4調(diào)制方式為16QAM ;M = 6時，調(diào)制方式為64QAM。 根據(jù)各載波上承載信號的調(diào)制方式來確定載波的權(quán)值，包括如下兩種方式(1)當(dāng)載波上承載信號只有一種調(diào)制方式，則各載波權(quán)值計算公式如下
權(quán)利要求
1.一種多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰方法，其特征在于，包括以下步驟 接收多載波系統(tǒng)的多載波合路信號；將所述多載波合路信號與峰值檢測閾值比較，將超過峰值檢測閾值的信號進(jìn)行峰值調(diào)整，得到峰值調(diào)整量；確定多載波削峰系數(shù)，對所述多載波合路信號根據(jù)所述多載波削峰系數(shù)以及峰值調(diào)整量進(jìn)行自適應(yīng)削峰。
2.如權(quán)利要求1所述的多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰方法，其特征在于，將超過峰值檢測閾值的信號進(jìn)行峰值調(diào)整包括根據(jù)多載波合路信號y(i)和峰值檢測閾值~，找出峰值窗口，即y(i) >A1 ie [i17i2]，其中，少(0 = 1>“小呵(·/2功"7八)…,T，Xk(i)是經(jīng)過調(diào)制、擴頻以及 k=l濾波處理得到的第k個載波信號，κ為總的載波數(shù)，fk為第k載波頻點，fs為數(shù)字中頻采樣頻率，τ為數(shù)據(jù)數(shù)目；進(jìn)行峰值調(diào)整，計算最大峰值點與削峰閾值A(chǔ)2的差值，使得差值的幅度和相位與峰值點保持不變，a(imax) = y(imax)-A2exp(j*angle(y(imax)))，其中 A1 彡 A2。
3.如權(quán)利要求2所述的多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰方法，其特征在于，確定多載波削峰系數(shù)包括根據(jù)多載波功率估計和/或多載波權(quán)值計算確定多載波削峰系數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰方法，其特征在于，確定多載波削峰系數(shù)包括計算多載波每個載波的增益& = Pkqk，其中，各載波的功率比例關(guān)系為P1 P2 … PK，各載波的權(quán)值比例為Q1 Q2 ... qK ；設(shè)計一個原型濾波器b (η)，所述原型濾波器與單個載波的頻譜匹配，根據(jù)載波頻率配置，把原型濾波器頻域的搬移到每個載波的中心頻點上，根據(jù)多載波增益& = Pkqk調(diào)整每載波增益，相加得到多載波削峰濾波器h (η)，h{n) = b{n>Ygken^-floo^mmif, 二1,2，…,N ,其中，N 為削峰濾波器長度。 k=l
5.如權(quán)利要求4所述的多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰方法，其特征在于，對峰值調(diào)整后的所述多載波合路信號根據(jù)所述多載波削峰系數(shù)、峰值調(diào)整量進(jìn)行自適應(yīng)削峰包括將a(imax)與h向量相乘得到用于抵消的脈沖向量，然后與多載波合路數(shù)據(jù)y(i)相減得到更新后的y(i)為削峰后的信號，y(i) = y⑴-a(imax) · h‘ (j)，i e [imax-floor(Ν/2)，imax+floor(Ν/2)]， j = i mod [imax-f Ioor (Ν/2) ], h' (n) = h (n)/max (abs (h))，其中，floor 為對數(shù)據(jù)進(jìn)行下取整，abs為求絕對值，max( ·)求向量最大值。
6.如權(quán)利要求5所述的多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰方法，其特征在于，對所述多載波合路信號y(i)進(jìn)行多級迭代自適應(yīng)削峰，當(dāng)多次迭代自適應(yīng)削峰后輸出的信號的所有峰值點小于峰值檢測閾值A(chǔ)1時停止迭代自適應(yīng)削峰。
7.一種多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰裝置，其特征在于，包括接收模塊、峰值調(diào)整模塊以及削峰模塊，所述接收模塊，用于接收多載波系統(tǒng)的多載波合路信號；所述峰值調(diào)整模塊，用于將所述多載波合路信號與峰值檢測閾值比較，將超過峰值檢測閾值的信號進(jìn)行峰值調(diào)整，得到峰值調(diào)整量；所述削峰模塊，用于確定多載波削峰系數(shù)，對所述多載波合路信號根據(jù)所述多載波削峰系數(shù)、峰值調(diào)整量進(jìn)行自適應(yīng)削峰。
8.如權(quán)利要求7所述的多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰裝置，其特征在于，所述峰值調(diào)整模塊將超過峰值檢測閾值的信號進(jìn)行峰值調(diào)整包括所述峰值調(diào)整模塊根據(jù)多載波合路信號y(i)和峰值檢測閾值A(chǔ)1，找出峰值窗口，即
9.如權(quán)利要求8所述的多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰裝置，其特征在于，所述削峰模塊確定多載波削峰系數(shù)包括所述削峰模塊根據(jù)多載波功率估計和/或多載波權(quán)值計算確定多載波削峰系數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰裝置，其特征在于，所述削峰模塊確定多載波削峰系數(shù)包括計算多載波每個載波的增益& = Pkqk，其中，各載波的功率比例關(guān)系為P1 P2 … PK，各載波的權(quán)值比例為Q1 Q2 ... qK ；設(shè)計一個原型濾波器b (η)，所述原型濾波器與單個載波的頻譜匹配，根據(jù)載波頻率配置，把原型濾波器頻域的搬移到每個載波的中心頻點上，根據(jù)多載波增益& = Pkqk調(diào)整每載波增益，相加得到多載波削峰濾波器h (η)，
11.如權(quán)利要求10所述的多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰裝置，其特征在于，所述削峰模塊對峰值調(diào)整后的所述多載波合路信號根據(jù)所述多載波削峰系數(shù)、峰值調(diào)整量進(jìn)行自適應(yīng)削峰包括所述削峰模塊將a(imax)與h向量相乘得到用于抵消的脈沖向量，然后與多載波合路數(shù)據(jù)y(i)相減得到更新后的y(i)為削峰后的信號，y(i) = y⑴-a(imax) · h‘ (j)，i e [imax-floor(Ν/2)，imax+floor(Ν/2)]，j = i mod[imax-fIoor (N/2) ], h' (n) = h (n)/max (abs (h))，其中，floor為對數(shù)據(jù)進(jìn)行下取整，abs為求絕對值，max(.)求向量最大值。
12.如權(quán)利要求11所述的多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰裝置，其特征在于，所述削峰模塊對所述多載波合路信號y(i)進(jìn)行多級迭代自適應(yīng)削峰，當(dāng)多次迭代自適應(yīng)削峰后輸出的信號的所有峰值點小于峰值檢測閾值A(chǔ)1時停止迭代自適應(yīng)削峰。
全文摘要
本發(fā)明的實施例提出了一種多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰方法，包括以下步驟接收多載波系統(tǒng)的多載波合路信號；將多載波合路信號與峰值檢測閾值比較，得到超過峰值檢測閾值的信號的峰值調(diào)整量；確定多載波削峰系數(shù)，對多載波合路信號根據(jù)多載波削峰系數(shù)、峰值調(diào)整量進(jìn)行自適應(yīng)削峰。本發(fā)明的實施例還提出了一種多載波系統(tǒng)的自適應(yīng)削峰裝置，包括接收模塊、峰值調(diào)整模塊以及削峰模塊。根據(jù)本發(fā)明實施例提供的方法及裝置，解決了多載波混合調(diào)制且不等功率發(fā)射時的EVM惡化問題，同時在滿足EVM和ACLR要求的條件下，在多載波混合調(diào)制模式下能取得更好的削峰效果，使得多載波合路信號具有更低峰均比，有效降低功放成本。
文檔編號H04L27/26GK102223338SQ201010150248
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者熊芳, 陳東 申請人:電信科學(xué)技術(shù)研究院