专利名称：对宽带信号进行削峰的方法及系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及信号的处理，具体地，涉及对宽带信号进行削峰的方法和系统。
背景技术：
目前，3G信号及其以上的信号，例如CDMA2000信号、WCDMA信号、 TD-SCDMA信号以及其他宽带信号如WIMAX信号，通常都存在着峰均比 (PAR)过高的问题。在射频发射端，高峰均比的信号对功率放大器的动态工 作范围要求非常高。为了满足线性要求，需要对功率放大器进行功率回退， 使得输入信号的平均功率加上峰均比小于功放的ldB压缩点；而为了提高效 率，又要求尽量提高输入信号的平均功率，从而提高功放的效率。由此可见， 只有通过降低信号的PAR值，才能在保证线性的前提下提高功放的效率。降 低信号PAR的方法统称为削峰技术，简称为CFR。
随着技术的发展，CFR可分为限幅类、编码类、概率类等三大类。限幅 类CFR主要是限制信号的最大峰值，限幅类CFR主要包括硬削峰法、窗函数 滤波削峰法和对消脉冲削峰法等。
窗函数滤波削峰法的主要原理如图1所示接收输入信号其中n 表示信号采样点，然后产生超出预设削峰阈值的各个峰值包络的包络误差 ^",包络误差^")表示该峰值包络与预设削峰阈值的幅度差，接着利用窗函 数对包络误差6f^进行滤波，计算出一组幅度衰减因子n^;同时，对所述输 入信号x^进行延时，得到时延信号，时延信号的延时值等于产生上述包络误差Z)^)以及产生上述幅度衰减因子^7;导致的总时延。接着，将幅度衰减因子 Y"」与经过延时的峰值包络相乘，从而减少了各个峰值包络的峰值幅度，完成 了信号的削峰处理。由于窗函数滤波削峰法在时域上是一个相乘的过程，因 此，在频域上是一个巻积的过程，将导致信号出现频谱扩展，引起邻信道功
率比(ACPR)的恶化；另一方面，现有的窗函数滤波削峰法还会出现峰值再 生现象，削峰效果不理想。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种对宽带信号进行削峰的方法，该方法能 避免频谱扩展以及峰值再生。
本发明提供的对宽带信号进行削峰的方法包括以下步骤根据输入信号 x^的峰值包络与预设削峰阈值^的差值产生误差信号 <"力使用有限脉冲响 应滤波器对所述误差信号e(^进行滤波，得到对消信号c 力计算产生所述误 差信号ef"j以及进行所述滤波导致的总时延；对所述输入信号xf^进行延时以 得到时延信号，所述时延信号的延时值等于所述总时延；叠加所述对消信号 c^与所述时延信号以进行削峰。
优选地，所述误差信号 <")的产生方式为若所述输入信号jq^)的模值 ix^l《所述削峰阈值為，则所述误差信号 < 为0;若所述输入信号的模值
lxf打力 > 所述削峰阈值^，则所述误差信号efn)为-(卜(")卜4))i^t 。该优选
|x(")|
方案中，相当于从超出预设削峰阔值A。的峰值包络中截取出误差信号 使得基于该误差信号e(^产生的对消信号cf^能够完全对消峰值包络，避免了 峰值再生。另外，由于误差信号e^、对消信号cf^与原始输入信号的峰值包 络在形状上的相似性，有效地避免了削峰不完全的现象。
优选地，所述有限脉冲响应滤波器的脉沖响应/7f^为左右对称的。这种
5滤波器能更好地产生所需要的对消信号c(n)，确保对消信号c(n)最大程度的保 持误差信号的形状，从而达到最好的削峰效果。
优选地，所述对消信号cfnj为所述误差信号e(^与所述脉冲响应/ifhj的巻积。
优选地，所述有限脉沖响应滤波器的频谱与所述输入信号JC(^)的频谱相 同。在该优选方案中，由于有限脉冲响应滤波器的频谱与输入信号的频谱相 同，使得对消信号c(n)的频谱与原始输入信号x(n)频谱一致，从而使得经过削 峰处理的信号的频谱与原始的输入信号x(n)的频谱保持一致，有助于控制信 号的邻信道功率比(ACPR )。
本发明的另一个目的是提供一种对宽带信号进行削峰的系统，该系统耗 用的硬件资源少并且能避免频域扩展以及峰值再生。
本发明提供的对宽带信号进行削峰的系统包括误差信号产生模块、滤波 模块、延时模块以及叠加模块，其中所述误差信号产生模块用于根据输入 信号 <")的峰值包络与预设削峰阈值為的差值产生误差信号 所述滤波 模块包括有限脉冲响应滤波器，与所述误差信号产生模块连接，接收所述误 差信号 <"人所述有限脉冲响应滤波器用于对所述误差信号e(^)进行滤波以输 出对消信号cf^;所述延时模块计算所述误差信号产生模块以及所述滤波模块
的总时延，并对所述输入信号JC^进行延时以输出时延信号，所述时延信号的
延时值等于所述总时延；所述叠加模块与所述滤波模块、延时模块连接，叠 加所述对消信号c 与所述时延信号以进行削峰，输出输出信号。
优选地若所述输入信号c^)的模值i:cWI《所述削峰阈值A,则所述误 差信号产生模块产生的误差信号ef^为0;若所述输入信号的模值lxf^1 >所 述削峰阈值為，则所述误差信号产生模块产生的误差信号e 」为 —(lx(")卜。优选地，所述有限脉冲响应滤波器的脉冲响应/^">为左右对称的。
优选地，所述对消信号c^;为所述误差信号efh;与所述脉冲响应/2W的巻积。
优选地，所述有限脉冲响应滤波器的频谱与所述输入信号JC(^的频谱相同。
与现有的窗函数滤波削峰法相比，本发明首先产生峰值包络的误差信号， 接着使用有限脉冲响应滤波器对误差信号进行滤波以产生对消信号，然后叠 加对消信号与经过延时的输入信号来对消所述峰值包络的幅度，避免了时域
上的相乘运算，有效地避免了频域扩展以及峰值再生。
图l是现有的窗函数滤波削峰法的原理图2是现有的对消脉冲削峰法的原理图3是本发明的削峰方法的原理图4是图3所示的削峰方法的流程图5是常见的几种载波信号的频谱图6是现有的对消脉冲削峰法出现对消不完全的示意图7是本发明的削峰法对图6所示的输入信号进行削峰的示意图8是现有的对消脉冲削峰法出现过度削峰的示意图9是本发明的削峰法对图8所示的输入信号进行削峰的示意图IO是一种FIR滤波器的脉冲响应的示意图；图ll是本发明的削峰系统的示意图。
具体实施例方式
基带信号到射频信号的转换过程中， 一般包括脉沖成型滤波、削峰处理
(CFR)、数字预失真(DPD)等步骤。本发明的削峰方法适用于基带信号脉 冲成型滤波之后、数字预失真之前。
本发明的削峰方法的某些步骤与现有的对消脉冲削峰法的部分步骤相 同，因此，在介绍本发明的削峰方法之前，先介绍一下现有的对消脉冲削峰 法。现有的对消脉沖削峰法的主要过程如图2所示接收输入信号jq^)，确定 输入信号xW中超出预设削峰阔值的各个峰值包络的峰值点的幅度与位置，根 据该各个峰值包络的峰值点的幅度与位置产生多个对消脉冲 A/"人接 着，累加该多个对消脉冲p/") /W^，得到对消信号c 力另一方面，对输 入信号:cf^进行延时，产生时延信号，时延信号的延时值等于上述检测峰值包 络的幅度与位置、产生对消脉冲~户 /">以及产生对消信号c )所导致的 总时延。接着，叠加对消信号cW与时延信号，通过对消信号cW来削减经过 延时的各个峰值包络的幅度，实现信号的削峰处理。
可见，由于现有的对消脉冲削峰法需要累加各个峰值包络的对消脉沖 ^W来产生对消信号，实现过程复杂，需要占用很多的硬件资源。
而本发明的削峰方法主要原理如图3所示根据输入信号xf^的峰值包络 与预设削峰阈值j。的差值产生误差信号 接着使用有限脉冲响应滤波器 对误差信号ef^进行滤波，得到对消信号cf^;然后，计算产生所述误差信号 ef^以及进行所述滤波导致的总时延，并对所述输入信号4")进行延时以得到 时延信号，所述时延信号的延时值等于所述总时延；最后，叠加所述对消信 号cf^与所述时延信号以进行削峰。
可见，与现有的对消脉冲削峰法相比，本发明的削峰方法通过有限脉冲响应滤波器的滤波产生对消信号，不需要累加各个峰值包络的对消脉冲，实 现过程简单，占用的硬件资源少。
图4为本发明的削峰方法的流程图。参考图3和图4,在步骤S300接收 输入信号<")之后，在步骤S301中，确定输入信号x ,中超出预设削峰阈值 ^的波峰包络，根据峰值包络与预设削峰阈值^的差值产生误差信号e 」， 其中，n表示采样信号的位置。
在一个实施例中，误差信号e(^)的产生方式为
Ix(")l;^ ^婆A ，、
其中，4代表预设削峰阈值，卜(")l代表信号xf^的模值。
如果输入信号</7)为矢量才各式，例如使用复数表示的、包括同相分量(I ) 与正交分量(Q)的矢量格式，那么，根据等式l产生的误差信号e(n)将会是 矢量格式的；相应地，如果输入信号x J为标量形式，贝'J才艮据等式l产生的误 差信号ef^将会是标量形式。
根据等式1来产生误差信号 <"人相当于把超出预设削峰阈值4的峰值 包络全部截取出来以产生误差信号，误差信号再经过FIR滤波器滤波后产生 对消信号，由此可见，对消信号的峰值包络与原始信号的峰值包络在形状上 具有相似性。因此，实施本发明时4艮据上述等式l产生误差信号e(H)，将能够 避免削峰不完全的现象。
步骤S301之后，在步骤S302中，使用有限脉冲响应(FIR)滤波器对所 述误差信号e^进行滤波，得到对消信号cf^。在一个实施例中，对消信号 c「W为误差信号efh)与FIR滤波器的脉冲响应/z(^)的巻积。
在本步骤中，通过对误差信号ef^进行滤波产生对消信号cf^，不需要像 现有的对消脉冲削峰法那样累加多个对消脉冲aW ；f^来产生对消信号， 降低了信号处理的复杂度，节省了硬件资源。在步骤S303中，计算步骤S301、步骤S302中所产生的总时延N,并对 所述输入信号 <"卩进行延时，延时值等于所述总时延N，得到时延信号;c^-A^。 总时延N取决于具体的硬件实现和滤波器的特性。具体而言，步骤S301的时 延是产生误差信号所耗费的时延，步骤S302的时延是FIR滤波器所导致的时 延。在数字电路领域，行业内有多种成熟可行的时延计算方法。
接着，步骤S304中，叠加所述对消信号cW与时延信号jc^-A9，由于对 消信号c(n)是针对原始输入信号中超出预设削峰阈值的峰值包络产生的，因 此，叠加过程实质上就是对消的过程，所以，通过叠加就削减了该峰值包络 的幅度，实现了削峰处理，得到经过削峰的输出信号,即 K") = 4"-A0_c(")。由于本发明是通过叠加来完成削峰处理，不需要像现有的 窗函数滤波削峰法那样在时域上进行乘法运算，所以有效地避免了频域扩展 以及峰值再生。
上面对本发明的削峰方法的主要过程进行了阐述，本发明的削峰方法实 现起来较为简单，耗用的硬件资源少，削峰效果理想。实施本发明， 一般进 行一次削峰处理即可达到削峰目的。在削峰目标值与原始信号的峰值差别较 大(大于2.5dB以上)的情况下， 一般只需要重复两次就达到削峰目标。如 果需要重复两次，可采用两级级联的方式，即，首先对输入信号进行一级削 峰处理， 一级削峰处理后产生的信号作为二级削峰处理的输入信号。
如上所述，由于本发明的对消信号cfhj是基于误差信号^^产生的，而误 差信号e^是针对模值大于预设削峰阈值v4。的峰值包络产生的，与输入信号 的载波模式无关，因此，本发明可适用于各种载波模式的输入信号。
图5是常见的四种载波信号的频语图，其中，信号(a)和(b)分别是 典型的单载波信号、连续多载波信号，而信号(c)和信号(d)为不连续的 多载波信号。在本发明中，将信号(c)和信号(d)统称为"缺载波模式" 的多载波信号。
对于单载波信号和连续多载波信号，现有的对消脉冲削峰法容易出现对消不完全现象；对于"缺载波模式"的多载波信号，现有的对消脉冲削峰法 容易出现过度削峰的现象，但是实施本发明时根据上述的等式1来产生误差信号 将能有效地避免对消不完全和过度削峰的现象。下面将结合图6至图9进行阐述。图6是现有的对消脉冲削峰法出现对消不完全的示意图。如图6所示， 图6中包含了削峰前的输入信号6、对消信号7和已削峰信号8的时域示意图。 在实施时，现有的对消脉冲削峰法首先找出输入信号6中超出削峰阈值Ao的 峰值包络的峰值点，例如峰值点601、 602、 603和604，然后根据峰值点的位 置及幅度产生出相应的对消脉冲，然后把各个对消脉冲相加产生对消信号7， 输入信号6减去对消信号7即可得到已削峰信号8。如果原始信号的峰值包络 较宽(例如峰值点604所在的峰值包络)，而对消信号7的峰值包络较窄，将 会导致峰值点604处的已削峰信号8的幅度依然大于削峰阈值A。，从而导致 削峰不完全，未能达到削峰的目的。本领域技术人员应当意识到，现有的对 消脉冲削峰法处理单载波(参考图5所示的信号(a))、连续多载波信号(参 考图5所示的信号(b))时，更容易出现对消不完全的现象。图7是应用本 发明的处理上述信号6的示意图。如图7所示，在实施时，根据上述等式1 把输入信号6中大于削峰阈值A0的峰值包络全部截取出来以产生误差信号 误差信号eW再经过FIR滤波器滤波后产生对消信号7，由此可见，对 消信号7的峰值包络与输入信号6的峰值包络在形状上具有相似性。因此， 本发明的削峰算法应用上述等式1产生误差信号将能避免削峰不完全的现象。图8是现有的对消脉冲削峰法出现过度削峰的示意图。如图8所示，图8 中包含了削峰前的输入信号6、对消信号7和已削峰信号8的时域示意图。在 实施时，现有的脉冲对消削峰法要针对超出预设削峰阈值Ao的每个峰值包络 产生一个对消脉冲，且对消脉沖的幅度正比于相应的峰值点(例如峰值点 601-605 )与预设削峰阈值Ao的差值，在这种情况下，如果靠得比较近的几个 峰值包络(例如峰值点601-603所在的峰值包络)的峰值点都较高，那么，累加各个对消脉冲以产生对消信号7之后，将会导致与该几个峰值包络对应的对消信号7的峰值包络远高于期望值，从而导致峰值点601-603经削峰之后远 低于预设削峰阈值，也就是说，出现了 "过度削峰，，的现象。过度削峰的直 接后果就是增加了已削峰信号的失真程度(EVM)。本领域技术人员应当意识 到，现有的对消脉冲削峰法处理缺载波模式的多载波信号(参考图5所示的 信号(c)和(d))时，更容易出现过度削峰的现象。图9是应用本发明的处 理上述信号6的示意图。如图9所示，在实施时，才艮据等式l产生误差信号 ef^，再对误差信号 <"卩进行滤波以产生对消信号7，对消信号7的峰值包络 的幅度取决于输入信号6的峰值包络与预设削峰阈值Ao间的差值，因此能够 避免出现过度削峰的现象。作为另一个优选方案，为了有效地控制信号的ACPR，需要将削峰产生的 噪音控制在信号的通带内，即，已削峰信号的频谱与输入信号的频谱将保持 一致。所以，需要确保FIR滤波器的频谱特性与输入信号的频语相同。另外， 为了保证由削峰所造成的信号失真程度(EVM)最小，所选用的FIR滤波器 的脉冲响应h(n)应当是左右对称的，如图10所示。FIR滤波器可根据输入信号的特点、载波模式来设计。对于单载波模式的 信号，FIR滤波器的设计参数主要包括截止频率、窗函数类型、滤波器阶数。 截止频率可才艮据单载波信号的带宽计算，窗函数类型优选hamming窗，滤波 器阶数可根据实际的性能要求选择。确定了截止频率、窗函数类型、滤波器 阶数等参数之后，可以采用行业内常用的滤波器设计软件完成滤波器的设计，ScopeFIR软件等。对于多载波模式的信号，可在单载波模式的脉冲响应的基础上设计 多载波滤波器的脉冲响应:<formula>formula see original document page 13</formula> (等式2 )
其中，w为滤波器脉沖响应的序号，i为载波序号，M为载波个数，/, 为第/个载波相对信号中心频点的频率偏移量，[为信号的采样频率，W为
滤波器的阶数；「*，代表取整数。根据等式2可知，实际上是在单载波模式
的脉冲响应W")的基础上使用数字上变频(DUC)技术设计多载波滤波器的脉 冲响应&(")。
图11是本发明的削峰系统的示意图。如图11所示，本发明的削峰系统 包括误差信号产生模块1101、滤波模块1102、延时模块1103以及叠加模块 1104。
误差信号产生模块1101用于根据输入信号xW与预设削峰闹值」。的误 差，产生误差信号<"人滤波模块1102与误差信号产生模块1101连接，接收 误差信号 使用FIR滤波器对误差信号e(^进行滤波，输出对消信号c「", 延时模块1103计算误差信号产生模块1101以及滤波模块1102的总时延N， 并对输入信号进行延时，输出时延信号x(n-N)，时延信号x(n-N)的延时值等 于总时延N。叠加模块1104与滤波模块1102、延时模块1103连接，叠加对 消信号与时延信号以进行削峰，输出输出信号y(n)，即少<formula>formula see original document page 13</formula>
在一个实施例中，若输入信号的模值lxf^l《削峰阁值j。，则误差信号产 生模块1101产生的误差信号""J为0;若输入信号的模值|<")| >削峰阔值A， 则误差信号产生模块1101产生的误差信号 <formula>formula see original document page 13</formula>
如上所述，FIR滤波器的脉冲响应h(n)优选左右完全对称的。对于单载波 信号，根据截止频率、窗函数类型、滤波器阶数来设计FIR滤波器；对于多 载波信号，在单载波模式的脉沖响应W")的基础上使用数字上变频(DUC)技
术设计多载波滤波器的脉冲响应:<formula>formula see original document page 14</formula>
其中，"为滤波器脉冲响应的序号，/为载波序号，M为载波个数，/, 为第/个载波相对信号中心频点的频率偏移量，i^为信号的采样频率，为 滤波器的阶数；「 * ，代表取整数。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何 在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本 发明的权利要求保护范围之内。
权利要求
1、一种对宽带信号进行削峰的方法，其特征在于，包括以下步骤根据输入信号x(n)的峰值包络与预设削峰阈值A0的差值产生误差信号e(n)；使用有限脉冲响应滤波器对所述误差信号e(n)进行滤波，得到对消信号c(n)；计算产生所述误差信号e(n)以及进行所述滤波导致的总时延；对所述输入信号x(n)进行延时以得到时延信号，所述时延信号的延时值等于所述总时延；叠加所述对消信号c(n)与所述时延信号以进行削峰。
2、 根据权利要求l所述的对宽带信号进行削峰的方法，其特征在于，所 述误差信号的产生方式为若所述输入信号4")的模值|4"力 < 所述削峰阈值^，则所述误差信号 <"」 为0;若所述输入信号的模值lxf^1 >所述削峰阈值為，则所述误差信号^",为如)l一4)^y 。
3、根据权利要求2所述的对宽带信号进行削峰的方法，其特征在于，所
4、 根据权利要求2所述的对宽带信号进行削峰的方法，其特征在于，所 述对消信号cf^为所述误差信号ef^与所述脉冲响应/zf^的巻积。
5、 根据权利要求1至4中任意一项所述的对宽带信号进行削峰的方法， 其特征在于，所述有限脉冲响应滤波器的频谱与所述输入信号 <">的频谱相 同。
6、 一种对宽带信号进行削峰的系统，其特征在于，包括误差信号产生模 块(1101)、滤波模块(1102)、延时模块(1103)以及叠加模块(1104),其中所述误差信号产生模块(1101 )用于根据输入信号xf^的峰值包络与预设 削峰阈值jfl的差值产生误差信号e 」；所述滤波模块(1102)与所述误差信号产生模块(1101 )连接，包括有 限脉冲响应滤波器，所述有限脉冲响应滤波器用于对所述误差信号e 卩进行滤 波以输出对消信号c 」；所述延时模块(1103 )计算所述误差信号产生模块(1101 )以及所述滤 波模块(1102)的总时延，并对所述输入信号jc^进行延时以输出时延信号， 所述时延信号的延时值等于所述总时延；所述叠加模块(1104)与所述滤波模块(1102)、延时模块(1103)连接， 叠加所述对消信号c^与所述时延信号以进行削峰，输出已削峰的信号。
7、根据权利要求6所述的对宽带信号进行削峰的系统，其特征在于若所述输入信号xW的模值lx(H)l《所述削峰阈值^，则所述误差信号产 生模块(1101)产生的误差信号 <">为0;若所述输入信号的模值lxf^1 〉所 述削峰阈值则所述误差信号产生模块(1101)产生的误差信号""」为 —(|x(")| —4) 一)x(")l
8、根据权利要求7所述的对宽带信号进行削峰的系统，其特征在于，所
9、 根据权利要求7所述的对宽带信号进行削峰的系统，其特征在于，所 述对消信号cf^为所述误差信号e^)与所述脉冲响应/2(^)的巻积。
10、 根据权利要求6至9中任意一项所述的对宽带信号进行削峰的系统， 其特征在于，所述有限脉冲响应滤波器的频谱与所述输入信号X(^)的频谱相 同。
全文摘要
本发明提供一种对宽带信号进行削峰的方法与系统，该系统包括误差信号产生模块、滤波模块、延时模块以及叠加模块，该方法包括以下步骤误差信号产生模块根据输入信号x(n)的峰值包络与预设削峰阈值A<sub>0</sub>的差值产生误差信号e(n)；滤波模块接收误差信号，使用FIR滤波器对误差信号进行滤波，得到对消信号c(n)；延时模块计算误差信号产生模块以及滤波模块的总时延，并对输入信号进行延时以输出时延信号，时延信号的延时值等于总时延；叠加模块叠加对消信号与时延信号以进行削峰。本发明使用FIR滤波器对误差信号进行滤波以产生对消信号，并通过叠加来完成信号的削峰，实现过程简单，耗用的硬件资源少且避免了频域扩展以及峰值再生。
文档编号H04L25/49GK101316251SQ200810029540
公开日2008年12月3日 申请日期2008年7月17日 优先权日2008年7月17日
发明者张占胜, 潘栓龙, 黄小锋 申请人:京信通信系统(中国)有限公司