專利名稱：一種多載波快速削峰裝置及方法
一種多載波快速削峰裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多載波通信系統(tǒng)的信號處理領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于降低多載波通 信系統(tǒng)信號的峰均比的多載波快速削峰裝置及方法。背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展，無論是對WCDMA、 CDMA2000還是TD-SCDMA等通信系 統(tǒng)，系統(tǒng)容量的需求都迅猛增加。目前頻率資源增加仍然是最根本的擴容手段。在這 種情況下，想要提高系統(tǒng)的集成度，降低成本，多載波技術(shù)成為必然選擇。但是，多 載波合路后的信號峰均比比單載波明顯提高，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，進而造成功率放大器成本的提高。針對存在的這個 問題，在物理器件性能無法提高的情況下，多載波信號削峰作為一種有效的解決方法 被各商家、廠家廣為采納并積極研究。如華為技術(shù)有限公司在中國申請的申請?zhí)枮?3109876. 2名為《一種多載波信號 削波裝置及方法》的發(fā)明中披露了一種多載波信號削峰方法，該方法通過一個噪聲產(chǎn) 生單元對接收的多載波合路信號進行峰值提取，產(chǎn)生對應(yīng)于提取的峰值部分的寬帶削 波噪聲；然后通過寬帶噪聲處理單元，用于對接收的寬帶削波噪聲進行頻譜成型，并 使成型后的頻譜的阻帶具有設(shè)定的抑制度；峰值抵消單元，用于將經(jīng)過峰值提取和頻 譜成型的寬帶噪聲信號結(jié)合于經(jīng)過延遲的多載波合路信號，形成多載波削波信號；子 載波功率檢測單元，用于檢測各個子載波功率的下降情況；以及削波濾波器選擇單元， 用于根據(jù)子載波功率檢測單元提供的檢測信息對寬帶噪聲處理單元進行配置。但是該 方法存在兩大缺點首先該方法需要一個速度很高的噪聲產(chǎn)生單元，必然產(chǎn)生同步問 題，計算量大；其次是寬帶噪聲處理單元，并且采用復(fù)濾波器，需要資源多，運算時 間上，延遲過大的問題，如果載波不連續(xù)，必然需要更多的復(fù)濾波系數(shù)。其它如采用基帶削峰、基帶預(yù)處理削峰的方法，由于它們削峰均在數(shù)字混頻之前， 而數(shù)字混頻的相位不可控制，對多個峰值信號不能達到最佳，因此削峰效果不好，而 200710124034.1說明書第2/7頁且這些方法和上述華為技術(shù)有限公司所披露的專利一樣有個共同缺陷就是計算量非 常大且實時性較差。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的一些問題，尤其是在計算量、計算速度等方面存在的問題， 本發(fā)明的目的是提供一種計算量小、速度快、節(jié)省資源的多載波快速削峰裝置及方法。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是一種多載波快速削峰裝置，包括峰值檢測單元、脈沖產(chǎn)生單元、延遲單元和加法 器，其中峰值檢測單元用于檢測初始信號的峰值，在峰值檢測單元中采用算法求初始信號 的幅度和相位，把超過預(yù)定門限的峰值信號分配到脈沖產(chǎn)生單元；脈沖產(chǎn)生單元根據(jù)峰值檢測單元算得的幅度和相位，對基本脈沖進行幅度調(diào)整和 采用算法進行相位旋轉(zhuǎn)，同時產(chǎn)生新的脈沖信號；脈沖產(chǎn)生單元產(chǎn)生的新脈沖信號通過加法器疊加到經(jīng)過延遲單元延遲后的延后 信號上，對峰值進行抵消。進一步地，本方案所述的脈沖產(chǎn)生單元分為前脈沖產(chǎn)生單元和后脈沖產(chǎn)生單元， 根據(jù)峰值檢測單元算得的幅度和相位，對基本脈沖進行幅度調(diào)整和采用算法進行相位 旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生前脈沖信號和后脈沖信號，分別疊加到初始信號和延后信號上，對峰值進 4亍一氐消。進一步地，本方案中在峰值檢測單元中與脈沖產(chǎn)生單元中所采用的算法為C0RDIC算法。在本方案中，峰值檢測單元對初始信號實時求幅度、相位，判別峰值，脈沖產(chǎn)生 單元把脈沖信號旋轉(zhuǎn)到峰值的相位，疊加到信號中，減少信號的峰值；同時把用于抵 消脈沖的脈沖產(chǎn)生單元分成前、后兩部分，提高實時性和處理速度；其中在求幅度、 相位和旋轉(zhuǎn)時采用C0RDIC算法，CORDIC算法只有加、減和移位運算，計算量少，速 度快，節(jié)省資源，容易實現(xiàn)。進一步地，作為一種優(yōu)選方案，所述多載波快速削峰裝置還包括更新單元，該更5
新單元用于更新脈沖信號，調(diào)整基本脈沖的頻語功率大小，使之與載波之間的功率成正比，解決多載波之間功率不平衡的問題。并且，本方案中所述更新單元的更新速度比初始信號的速度慢一個數(shù)量級。 本方案中的更新單元是一個可選單元，更新單元的更新速度與基帶信號的速度是同一個數(shù)量級，比初始信號的速度慢一個數(shù)量級，這樣節(jié)約很多硬件資源；其功能是調(diào)整基本脈沖的頻譜功率大小，使之與載波之間的功率成正比，結(jié)果是各個載波的矢量誤差(EVM) —樣。本發(fā)明還提供了 一種多載波快速削峰方法的方案，此方法包括以下步驟a、 首先峰值檢測單元對初始信號采用C0RDIC算法旋轉(zhuǎn)求幅度和相位，然后進行 判別是否超過預(yù)定的門限，如果超過預(yù)定門限并且為局部最大值，則鎖存該初始信號 的幅度和相位；b、 步驟a中鎖存的幅度和相位觸發(fā)傳至脈沖產(chǎn)生單元，脈沖產(chǎn)生單元根據(jù)a步 驟中求得的幅度和相位，對基本脈沖采用C0RDIC算法進行幅度調(diào)整和相位旋轉(zhuǎn)，產(chǎn) 生新的脈沖信號；c、 步驟b中的所產(chǎn)生的新脈沖信號與步驟a中經(jīng)過延遲單元的延后信號疊加， 對峰值進行抵消，完成第一級削峰。作為一種優(yōu)選方案，所述步驟b中產(chǎn)生的新脈沖信號分為前脈沖信號和后脈沖信 號兩部分，所述前、后脈沖信號分別與初始信號和延后信號疊加，對峰值進行抵消， 完成第一級削峰。進一步地，在所述步驟b中還包括脈沖信號更新步驟，此步驟為對基本脈沖進 行更新，調(diào)整基本脈沖的頻譜功率大小，使之與載波之間的功率成正比，解決多載波 之間功率不平衡的問題。進一步地，在所述步驟a中，會出現(xiàn)若干超過預(yù)定門限的局部最大值，峰值;險測 單元可以鎖存此若干峰值信息，同時脈沖產(chǎn)生單元或前、后脈沖產(chǎn)生單元產(chǎn)生對應(yīng)個 數(shù)的脈沖信號或前、后脈沖信號與之配適完成峰值抵消；其中，若同時出現(xiàn)的初始信 號大于硬件處理個數(shù)，則不再處理更多新的峰值信息，留待下一級削峰處理。同時，由于在完成所述第一級削峰后會出現(xiàn)新的峰值，或者還有沒處理的峰值，
藉此級聯(lián)所述各裝置，進行多級削峰處理，以達到更好的削峰效果。
圖1是本發(fā)明快速多載波削峰裝置的基本結(jié)構(gòu)圖；圖2 是本發(fā)明快速多載波削峰裝置中前、后脈沖處理單元的原理結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明快速多載波削峰裝置中峰值檢測單元的原理結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明快速多載波削峰裝置級聯(lián)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為C0RDIC算法求模疊代2次示意圖；圖6是本發(fā)明快速多載波削峰裝置中的前脈疊加示意圖；圖7是本發(fā)明快速多載波削峰裝置中的后脈疊加示意圖。
具體實施方式本發(fā)明的目的是提供一種計算量小、速度快、節(jié)省資源的多載波快速削峰裝置及 方法。以下首先結(jié)合裝置的具體實施例以及附圖詳述本發(fā)明。如圖l所示， 一種多載波快速削峰裝置，它主要包括以下幾個部分峰值檢測單 元、前脈沖產(chǎn)生單元、后脈沖產(chǎn)生單元、延遲單元和鏈路上的兩個加法器。圖1結(jié)合圖3，峰值檢測單元對信號X2釆用CORDIC算法旋轉(zhuǎn)求幅度(假設(shè)為幅 度A),其中，信號X2是信號X1與前脈沖單元產(chǎn)生的信號PA的疊加；然后根據(jù)算得 的結(jié)果進行判別是否超過預(yù)定的門限(假設(shè)為Lv)，如果超過Lv并且為局部最大值， 就鎖存該峰值信息即幅度U-Lv)和相位①。圖1結(jié)合圖2，鎖存的幅度和相位觸發(fā)傳至前、后脈沖產(chǎn)生單元，根據(jù)該幅度 (A-Lv)和相位05,前、后脈沖產(chǎn)生單元對基本脈沖進行幅度調(diào)整和相位旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生 前脈沖信號PA和后脈沖信號Pb,并分別通過各自鏈路上的加法器疊加到信號XI和 經(jīng)過延遲單元延遲的延后信號X3上，對峰值進行抵消。進一步地，作為優(yōu)選實施例，在本發(fā)明提供的削峰裝置中，峰值檢測單元對初始 信號(信號X2)實時求幅度、相位，判別峰值，前、后脈沖產(chǎn)生單元把脈沖信號旋
轉(zhuǎn)到峰值的相位，疊加到信號中，減少信號的峰值；同時把用于抵消脈沖的脈沖產(chǎn)生單元分成前、后兩部分，提高實時性和處理速度；其中在求幅度、相位和旋轉(zhuǎn)時采用 C0RDIC算法，CORDIC算法只有加、減和移位運算，計算量少，速度快，節(jié)省資源， 容易實現(xiàn)。進一步地，作為優(yōu)選實施例，在本發(fā)明提供的削峰裝置中，還提供了一個可選的 更新單元，該更新單元用于更新脈沖信號，調(diào)整前、后脈沖產(chǎn)生單元中基本脈沖的頻 譜功率大小，解決多載波之間功率不平衡的問題。其中，更新單元的更新速度與基帶 信號的速度是同一個數(shù)量級，比初始信號的速度慢一個數(shù)量級，這樣節(jié)約很多硬件資 源；使用更新單元的直接效果就是各個載波的矢量誤差(EVM)達到了一樣，防止功率 小的載波的矢量誤差(EVM)超出范圍。需要解釋的是，在本發(fā)明提供的削峰裝置中，只用到一個脈沖產(chǎn)生信號單元，而 不分前、后兩部分，同樣也能夠完成削峰的預(yù)期目的，只不過削峰效果以及實時性、 速度等方面都較差，因此，本實施例中采用較優(yōu)的前、后脈沖信號產(chǎn)生單元；由于采 用了前、后脈沖產(chǎn)生單元，則對應(yīng)的初始信號就較只有脈沖產(chǎn)生單元之時有了區(qū)別， 定義相對于削峰^r測單元的初始信號為信號X2，相對于前脈沖產(chǎn)生單元的初始信號 為XI。同時由于前、后脈沖信號產(chǎn)生單元產(chǎn)生的用于抵消峰值的脈沖信號具有一定長 度，在一個脈沖沒有結(jié)束時又可能出現(xiàn)多個超出門限的局部最大值，因此，峰值檢測 單元可以鎖存多個峰值信息，同時脈沖產(chǎn)生單元或前、后脈沖產(chǎn)生單元產(chǎn)生對應(yīng)個數(shù) 的脈沖信號或前、后脈沖信號與之配適完成峰值抵消。如果脈沖產(chǎn)生結(jié)束，就清除該 峰值信息，以便鎖存新的峰值信息，在此過程中，如果同時存在的脈沖大于一個數(shù)量 (硬件能處理的個數(shù))，則不再處理更多新的峰值信息，留待下一級削峰處理。由于在完成所述第一級削峰后會出現(xiàn)新的峰值(圖6、圖7所示，第一級削峰后 仍然殘留有未完全消除的新峰值)，或者還有沒處理的峰值，藉此級聯(lián)本發(fā)明提供的 削峰裝置，再根據(jù)需要設(shè)置不同的門限，進行多級削峰處理(如圖4所示，N級削峰 處理，N=l, 2， 3……在實際操作中， 一般采用2 — 4級)，以達到更好的削峰效杲。 再結(jié)合裝置具體實施例以及附圖詳述本發(fā)明所提供的削峰方法之具體實施例。
本發(fā)明提供的一種多載波快速削峰方法，此方法包括以下步驟a、 首先利用峰值檢測單元對信號X2釆用C0RDIC算法旋轉(zhuǎn)求幅度和相位，然后 根據(jù)算得的結(jié)果進行判別是否超過預(yù)定的門限(假設(shè)為Lv),如果超過Lv并且為局 部最大值，就鎖存該峰值信息即幅度(A-Lv)和相位O;b、 步驟a中鎖存的幅度和相位觸發(fā)傳至前、后脈沖產(chǎn)生單元，根據(jù)該幅度U-Lv) 和相位O,前、后脈沖產(chǎn)生單元對基本脈沖進行幅度調(diào)整和相位旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生前脈沖信 號PA和后脈沖信號Pb;c、 更新單元對前、后脈沖產(chǎn)生單元中的基本脈沖進行更新，調(diào)整基本脈沖的頻 譜功率大小，使之與載波之間的功率成正比，以解決多載波之間功率不平衡的問題；d、 步驟b中的所產(chǎn)生的前脈沖信號PA和后脈沖信號Pb,分別通過各自鏈路上的 加法器疊加到信號XI和經(jīng)過延遲單元延遲的延后信號X3上，對峰值進行抵消，完成 第一級削峰。在本方法中，所提到的基本脈沖的最大值大小一定，且相位是0，即虛部為0。 要求是能量最小，且集中在信號帶寬內(nèi)，因此該基本脈沖是帶寬一定的脈沖信號。同樣，由于步驟b中前、后脈沖信號產(chǎn)生單元產(chǎn)生的用于抵消峰值的脈沖信號具 有一定長度，在一個脈沖沒有結(jié)束時又可能出現(xiàn)多個超出門限的局部最大值，因此， 峰值檢測單元可以鎖存多個峰值信息，同時前、后脈沖產(chǎn)生單元產(chǎn)生對應(yīng)個數(shù)前、后 脈沖信號與之配適完成峰值抵消。如果脈沖產(chǎn)生結(jié)束，就清除該峰值信息，以便鎖存 新的峰值信息，在此過程中，如果同時存在的脈沖大于一個數(shù)量(硬件能處理的個數(shù))， 則不再處理更多新的峰值信息，留待下 一 級削峰處理。同樣，在完成所述第一級削峰后會出現(xiàn)新的峰值，或者還有沒處理的峰值，藉此 級聯(lián)本發(fā)明提供的削峰裝置，再根據(jù)需要設(shè)置不同的門限，進行多級削峰處理(如圖 4所示，N級削峰處理，N=l, 2, 3……)，以達到更好的削峰效果。在本發(fā)明提供的裝置以及方法中，本發(fā)明巧妙的將用于抵消脈沖的脈沖產(chǎn)生單元 分成兩部分，提高實時處理能力，采用C0RDIC算法，減少計算量，提高處理速度； 合理的將削峰裝置分成高速部分檢測單元中、采用前脈沖產(chǎn)生單元和后脈沖處理單 元，低速部分更新單元，這樣充分利用資源。 下面筒介本發(fā)明裝置以及方法中利用C0RDIC算法求幅度和相位 如圖3是峰值檢測單元的基本結(jié)構(gòu)圖，采用C0RDIC求幅度A和相位 O，爿=^"*|義2|,其中fa^為固定比例系數(shù)，不必進行調(diào)整，只需調(diào)整削峰門限。不 妨令峰值信號為Z-,對應(yīng)的幅度為4^。圖5是進行兩次疊代的示意圖， 一般疊代6 次就可以滿足精度要求。 相位信息有三個方面a、 xi0與xq0的初始大小，xiO>=xqO為0 ，xiO〈xq0為1;b、 xiO與xqO的符號，1為負，0為正。c、 每次疊代的旋轉(zhuǎn)方向，比如順時針為1,逆時針為0; 圖5疊代兩次的相位信息為[0 0 0 1 0〗。圖2是前后脈沖產(chǎn)生單元，采用C0RDIC進行旋轉(zhuǎn)，達到很少的計算和高速度， 旋轉(zhuǎn)與求幅度和相位類似，這里就不詳細介紹了。由于對相位做上述三方面的細分， 一般角度旋轉(zhuǎn)3次就可以滿足精度要求。下面說明一下，C0RDIC算法帶來的系數(shù)問 題旋轉(zhuǎn)后的抵消脈沖P2 =(《* -丄v) * * HZO<formula>formula see original document page 10</formula>只要對門限Zv和基本脈沖尸l進行修正，就可以消除C0RDIC 算法帶來的增益變化，沒有計算的增加。其中在本發(fā)明中，如圖2所示，前脈沖產(chǎn)生 單元的幅度、相位均以A以及后綴A標示，前脈沖產(chǎn)生單元的幅度、相位均以B以 及后綴B標示。以上所述的僅是本發(fā)明方法與裝置的較佳實施方式，其描述較為具體和詳細，并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本
權(quán)利要求
1、 一種多載波快速削峰裝置，包括峰值檢測單元、脈沖產(chǎn)生單元、延遲單元和 力口法器，其中峰值檢測單元用于檢測初始信號的峰值，在峰值檢測單元中采用算法求初始信號的幅度和相位，把超過預(yù)定門限的峰值信號分配到脈沖產(chǎn)生單元；脈沖產(chǎn)生單元根據(jù)峰值檢測單元算得的幅度和相位，對基本脈沖進行幅度調(diào)整和采用算法進行相位旋轉(zhuǎn)，同時產(chǎn)生新的脈沖信號；脈沖產(chǎn)生單元產(chǎn)生的新脈沖信號通過加法器疊加到經(jīng)過延遲單元的延后信號上，對峰值進行抵消。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多載波快速削峰裝置，其特征在于，所述的脈沖 產(chǎn)生單元分為前脈沖產(chǎn)生單元和后脈沖產(chǎn)生單元，根據(jù)峰值檢測單元算得的幅度和相 位，對基本脈沖進行幅度調(diào)整和采用算法進行相位旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生前脈沖信號和后脈沖信 號，分別疊加到初始信號和延后信號上，對峰值進行抵消。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多載波快速削峰裝置，其特征在于，在峰值 檢測單元中與脈沖產(chǎn)生單元中所采用的算法為CORDIC算法。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多載波快速削峰裝置，其特征在于，所述多載波 快速削峰裝置還包括更新單元，該更新單元用于更新基本脈沖，調(diào)整基本脈沖的頻譜 功率大小，使之與載波之間的功率成正比，解決多載波之間功率不平衡的問題。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多載波快速削峰裝置，其特征在于，所述更新單 元的更新速度比初始信號的速度慢一 個數(shù)量級。
6、 一種多載波快速削峰方法，其特征在于，該方法包括以下步驟a、 首先峰值檢測單元對初始信號采用C0RDIC算法旋轉(zhuǎn)求幅度和相位，然后進行 判別是否超過預(yù)定的門限，如果超過預(yù)定門限并且為局部最大值，則鎖存該初始信號 的幅度和相位；b、 步驟a中鎖存的幅度和相位觸發(fā)傳至脈沖產(chǎn)生單元，脈沖產(chǎn)生單元根據(jù)a步 驟中求得的幅度和相位，對基本脈沖進行幅度調(diào)整和采用CORDIC算法進行相位旋轉(zhuǎn)， 產(chǎn)生新的脈沖信號；c、 步驟b中的所產(chǎn)生的新脈沖信號與步驟a中經(jīng)過延遲單元的延后信號疊加，對峰值進行抵消，完成第一級削峰。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多載波快速削峰方法，其特征在于，所述步驟b 中產(chǎn)生的新脈沖信號分為前脈沖信號和后脈沖信號兩部分，所述前、后脈沖信號分別 與初始信號和延后信號疊加，對峰值進行抵消，完成第一級削峰。
8，根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種多載波快速削峰方法，其特征在于，在所述 步驟b中進一步包括脈沖信號更新步驟，此步驟為對基本脈沖進行更新，調(diào)整基本 脈沖的頻譜功率大小，使之與載波之間的功率成正比，解決多載波之間功率不平衡的 問題。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種多載波快速削峰方法，其特征在于，在所述步驟a 中，會出現(xiàn)若干超過預(yù)定門限的局部最大值，峰值檢測單元可以鎖存此若干峰值信息， 同時脈沖產(chǎn)生單元或前、后脈沖產(chǎn)生單元產(chǎn)生對應(yīng)個數(shù)的脈沖信號或前、后脈沖信號 與之配適完成峰值抵消；其中，若同時出現(xiàn)的初始信號大于硬件處理個數(shù)，則不再處 理更多新的峰值信息，留待下一級削峰處理。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種多載波快速削峰方法，其特征在于，在完成所述 第一級削峰后會出現(xiàn)新的峰值，或者還有沒處理的峰值，藉此級聯(lián)所述各裝置進行多 級削峰處理。
全文摘要
一種多載波快速削峰裝置，包括峰值檢測單元、脈沖產(chǎn)生單元、延遲單元和加法器，其中峰值檢測單元用于檢測初始信號的峰值；脈沖產(chǎn)生單元根據(jù)算得的幅度和相位，對基本脈沖進行幅度調(diào)整和相位旋轉(zhuǎn)，同時產(chǎn)生新的脈沖信號；脈沖產(chǎn)生單元產(chǎn)生的新脈沖信號疊加到延后信號上，對峰值進行抵消。所述脈沖產(chǎn)生單元分為前、后脈沖產(chǎn)生單元；算法為CORDIC算法。本發(fā)明還提供了一種多載波快速削峰方法。在本發(fā)明中，峰值檢測單元對初始信號實時求幅度、相位，判別峰值，用于抵消脈沖的脈沖產(chǎn)生單元分成前、后兩部分，提高實時性和處理速度；CORDIC算法只有加、減和移位運算，計算量少，速度快，節(jié)省資源，容易實現(xiàn)。
文檔編號H04L27/26GK101146080SQ20071012403
公開日2008年3月19日 申請日期2007年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月15日
發(fā)明者劉曉偉, 周國勇 申請人:深圳國人通信有限公司