專利名稱：：一種自適應(yīng)調(diào)整門限的峰平比控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：一種自適應(yīng)調(diào)整門限的峰平比控制方法，屬于無線通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及信號(hào)的峰平比降低技術(shù)。WCDMA(WidebandCDMA)技術(shù)作為3G(3rdGeneration,第三代移動(dòng)通信)的主流標(biāo)準(zhǔn)之一，它是從碼分多址演變而來的。WCDMA系統(tǒng)在實(shí)際中已經(jīng)得到了應(yīng)用，但是它的發(fā)射端進(jìn)行了多路信號(hào)的疊加，將不可避免地遇到峰平比(PAPR)的問題。具體地講，峰平功率比(PAPR，Peak-to-AveragePowerRatio)是指信號(hào)包絡(luò)的峰值功率與信號(hào)包絡(luò)的平均功率之比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為其中，x^)為時(shí)域信號(hào)，tnax("表示求最大值，五[*]表示求數(shù)學(xué)期望。如果峰平比過大，就要求功率放大器具有很大的線性。否則，當(dāng)信號(hào)峰值進(jìn)入放大器的非線性區(qū)域時(shí)，就會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生畸變。為了避免這種情況，功率放大器應(yīng)工作在大功率補(bǔ)償狀態(tài)下。然而，這又將導(dǎo)致非常低的放大功率并使發(fā)射機(jī)的成本變得非常昂貴。另一方面，WCDMA在移動(dòng)通信中應(yīng)用時(shí)，由于移動(dòng)終端的能量很有限，從而要求高效的功率放大。因此，必須采用一定的技術(shù)來降低信號(hào)的峰平功率比，使發(fā)射機(jī)中的功率放大器高效工作，并提高系統(tǒng)的整體性能。目前，降低多載波信號(hào)峰平比一般有如下幾種方法直接限幅、設(shè)計(jì)擴(kuò)頻碼、改變子載波的初始相位、迭加帶外人為信號(hào)等。直接限幅法是一種簡(jiǎn)單且較易實(shí)現(xiàn)的方法，它的基本原理是預(yù)定限幅門限，對(duì)信號(hào)包絡(luò)超過門限的部分直接消除
背景技術(shù)：
：々)，2;exp(/厶(f))，其中，卜(/)l表示信號(hào)的幅度，A(r)表示信號(hào)的相位，7;表示限幅門限。即在輸入信號(hào)幅度小于門限時(shí)，信號(hào)直接傳輸；在輸入信號(hào)幅度大于門限時(shí)，保持信號(hào)相位不變，但將幅度限制在門限；。限幅法的復(fù)雜度小，冗余度低，可以有效地降低信號(hào)峰平比。但它是一個(gè)非線性過程，容易造成帶內(nèi)噪聲和帶外干擾，造成很大的EVM，影響相鄰信道，進(jìn)而會(huì)影響EVM(ErrorVectorMagnitude)是一個(gè)用來衡量誤差的參數(shù)，表示測(cè)量的信號(hào)與原參考信號(hào)對(duì)應(yīng)的星座點(diǎn)上的偏移量。在3GPP標(biāo)準(zhǔn)中，它被定義為五附=s2-*100%Z'("和及'("分別表示測(cè)量的信號(hào)和參考信號(hào)，N表示子載波的數(shù)目。對(duì)于現(xiàn)有的系統(tǒng)而言，重新設(shè)計(jì)擴(kuò)頻碼會(huì)帶來一系列問題；改變子載波信號(hào)的初始相位，可操作性不強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)起來比較困難；疊加帶外人為信號(hào)，可以降低多載波信號(hào)峰平比，但在實(shí)際系統(tǒng)中需要花費(fèi)比較高的代價(jià)在射頻端設(shè)計(jì)濾波器來濾除帶外信號(hào)。總的說來，除了限幅法外，其它方法實(shí)現(xiàn)起來都很困難，需要耗費(fèi)大量的資源，有些甚至還需要改變接收機(jī)的結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)傳統(tǒng)的限幅降低峰平比方法不能很好地在PAPR和EVM之間進(jìn)行折衷的問題，本發(fā)明提出一種根據(jù)不同PAPR和EVM要求的情況，自適應(yīng)地調(diào)整門限的方法，以達(dá)到改善PAPR的同時(shí)，又兼顧了對(duì)EVM的要求。如圖2所示，本發(fā)明提供的一種自適應(yīng)調(diào)整門限的峰平比控制方法，它包括以下步驟步驟l:設(shè)置初始的峰值門限7^:根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)提出的EVM及PAPR指標(biāo)大小設(shè)置EVM及PAPR指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的初始門限(系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的指標(biāo)可以從計(jì)算機(jī)仿真篩選得到)；步驟2:將待處理的信號(hào)(需要進(jìn)行峰值處理的信號(hào))/'分成兩路，然后對(duì)其中一路進(jìn)行濾波得到濾波后的信號(hào)C^，對(duì)另一路進(jìn)行延時(shí)，得到延時(shí)后的信號(hào)/;步驟3:用公式4計(jì)算壓縮比例b:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>公式4中，^是步驟1中所設(shè)置的初始峰值門限，/是步驟2中延時(shí)后的信號(hào)，而0,則是步驟2中濾波后的信號(hào)；步驟4:判斷步驟3得到的壓縮比例b是否在EVM確定壓縮比例的范圍內(nèi)。如果是，則轉(zhuǎn)入步驟5;否則，對(duì)初始設(shè)置的峰值門限7^作自適應(yīng)調(diào)整后返回到步驟3;步驟5:如果濾波輸出的信號(hào)模值l《,l大于峰值門限7^,則進(jìn)入步驟6;如果濾波后信號(hào)化,的模值|化」小于或等于峰值門限7^，則直接輸出，并結(jié)束處理；步驟6:優(yōu)化濾波器各系數(shù)對(duì)峰值的影響，再次計(jì)算壓縮比例6';步驟7:對(duì)信號(hào)/乘上壓縮比例6'作為輸出信號(hào)。需要說明的是步驟6中提到的濾波器各系數(shù)對(duì)峰值的影響，是指輸入信號(hào)進(jìn)入成型濾波器后，得到的峰值信號(hào)的大小。具體地講，成型濾波器內(nèi)部存在一種線性結(jié)構(gòu)，也就是說它有一組的濾波器系數(shù)，每當(dāng)信號(hào)進(jìn)入成型濾波器后，它會(huì)與其相對(duì)應(yīng)的濾波器系數(shù)相乘，然后再對(duì)每一組乘積相加，從而得到了當(dāng)前輸入對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。本發(fā)明的有益效果通過對(duì)比傳統(tǒng)的峰平比控制方法，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在1、PAPR降低效果明顯。自適應(yīng)調(diào)整門限的方法進(jìn)行了兩次壓縮比例的計(jì)算，第一個(gè)壓縮比例作為自適應(yīng)門限調(diào)整的依據(jù)，第二個(gè)壓縮比例作為信號(hào)壓縮的因子。而且對(duì)于每個(gè)不同的符號(hào)，壓縮的比例也不同，這不但保證了總體PAPR得到很好的抑制，還保證了每個(gè)符號(hào)的PAPR不會(huì)超出既定的范圍。2、通過自適應(yīng)地調(diào)整峰值門限，可以保證EVM滿足實(shí)際的需要，因此適用于對(duì)PAPR和EVM同時(shí)有要求的情況。3、系統(tǒng)的誤碼率性能好。因?yàn)楸景l(fā)明在控制峰平比的情況下，考慮了系統(tǒng)對(duì)EVM的要求。4、充分利用了濾波器的線性結(jié)構(gòu)及其各系數(shù)對(duì)信號(hào)的影響。5、直接利用了濾波器的實(shí)際輸出作為判斷依據(jù)，而不是用預(yù)測(cè)的方法。6、頻譜的損失小，滿足3GPP標(biāo)準(zhǔn)中臨近信道泄露比(ACLR，AdjacentChannelLeakagepowerRatio)的要求。7、在接收端無需改變接收機(jī)的結(jié)構(gòu)。綜上所述，本發(fā)明提供的一種自適應(yīng)調(diào)整門限的峰平比控制方法，可以通過EVM的具體要求自適應(yīng)地對(duì)門限進(jìn)行調(diào)整，可以在控制PAPR的同時(shí)，滿足EVM的要求。而現(xiàn)有的多數(shù)峰平比控制方案要么PAPR降低效果不明顯，要么EVM偏高，而本發(fā)明的提供的方法則較好地滿足了二者的要求。圖1是一種WCDMA信號(hào)的PAPR控制原理圖。圖2是峰值處理算法的流程框圖。圖3是圖2中調(diào)整門限的流程圖。圖4是圖2中優(yōu)化濾波器各系數(shù)對(duì)峰值影響的流程圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明適合對(duì)EVM有要求的峰平比控制系統(tǒng)，如WCDMA系統(tǒng)、TD-SCDMA系統(tǒng)等。這里以64個(gè)用戶的WCDMA系統(tǒng)為例來介紹該算法的具體實(shí)現(xiàn)過程。但需要說明的是，這里僅以WCDMA作為例子分析本發(fā)明，凡是其它系統(tǒng)用到了本發(fā)明中提到的算法思想，都應(yīng)該在權(quán)利要求書的保護(hù)范圍之內(nèi)。實(shí)施方式如流程圖2所示，具體步驟如下步驟l:利用計(jì)算機(jī)仿真得到峰值門限與EVM及PAPR指標(biāo)的關(guān)系表，比如表l就是計(jì)算機(jī)仿真64個(gè)用戶的WCDMA系統(tǒng)所得到的峰值門限與PAPR和EVM的關(guān)系表，在表1中選定系統(tǒng)所要求EVM及PAPR指標(biāo)所對(duì)應(yīng)峰值門限值作為初始峰值門限7;,，例如當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要PAPR的為4.7dB,平均EVM為10.36%時(shí)，則峰值門限7^選擇為1.5;表1初始門限設(shè)置參考表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表1中的PAPR是在設(shè)置不同峰值門限&的情況下，根據(jù)仿真得到的CCDF(ComplementaiyCumulativeDensityFunction)曲線在概率為0.01%時(shí)對(duì)應(yīng)的值。步驟2:將待處理的信號(hào)/。'分成兩路，然后對(duì)其中一路進(jìn)行濾波得到濾波后的信號(hào)6^，對(duì)另一路進(jìn)行延時(shí)，得到延時(shí)后的信號(hào)/;步驟3:計(jì)算壓縮比例，用公式計(jì)6=^l"'l算壓縮比例b，式中，7^是步驟1中所設(shè)置的初始峰值門限，/是步驟2中延時(shí)后的信號(hào)，而6>,則是濾波后的信號(hào)；步驟4:根據(jù)EVM確定壓縮比例的范圍，并判斷步驟3得到的壓縮比例b是否在此范圍，如果是，則轉(zhuǎn)入步驟5;否則，再判斷壓縮比例b是否小于壓縮比例的范圍的最小值，如果壓縮比例b是小于壓縮比例的范圍的最小值則增大T^，如果壓縮比例b是大于壓縮比例的范圍的最大值則減小7^，然后返回到步驟3;步驟5:如果濾波輸出的信號(hào)模值|0」大于峰值門限7^，則進(jìn)入步驟6;如果濾波后信號(hào)C^的模值IOj小于或等于峰值門限^，則直接輸出，并結(jié)束處理；步驟6:優(yōu)化濾波器各系數(shù)對(duì)峰值的影響，再次計(jì)算壓縮比例&';步驟7:根據(jù)步驟6中得到的壓縮比例6'，對(duì)信號(hào)/乘上6'進(jìn)行壓縮。最后，將壓縮后的信號(hào)再作為后端濾波器的輸入信號(hào)。由于要對(duì)濾波輸出的信號(hào)模值IO」超過峰值門限7^的信號(hào)進(jìn)行處理，所以要分析信號(hào)<9,和/'的關(guān)系，以及信號(hào)/和/'的關(guān)系，步驟6涉及的優(yōu)化濾波器各系數(shù)對(duì)峰值的影響，在圖4中給出了一個(gè)示例，該處理過程包括以下幾個(gè)步驟步驟l:根據(jù)成型濾波器的線性關(guān)系，找出信號(hào)0,對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)/';步驟2:分析信號(hào)/"'經(jīng)過延時(shí)器得到的信號(hào)/";步驟3:利用信號(hào)(9,、/，以及前面提到的峰值門限，計(jì)算得到壓縮比例6'。權(quán)利要求1、一種自適應(yīng)調(diào)整門限的峰平比控制方法，其特征是它包括以下步驟步驟1設(shè)置初始的峰值門限TH根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)提出的EVM及PAPR指標(biāo)大小設(shè)置EVM及PAPR指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的初始門限；步驟2將待處理的信號(hào)分成兩路，然后對(duì)其中一路進(jìn)行濾波得到濾波后的信號(hào)Out，對(duì)另一路進(jìn)行延時(shí)，得到延時(shí)后的信號(hào)In；步驟3用公式4計(jì)算壓縮比例b公式4中，TH是步驟1中所設(shè)置的初始峰值門限，In是步驟2中延時(shí)后的信號(hào)，而Out則是步驟2中濾波后的信號(hào)；步驟4判斷步驟3得到的壓縮比例b是否在EVM確定壓縮比例的范圍內(nèi)。如果是，則轉(zhuǎn)入步驟5；否則，對(duì)初始設(shè)置的峰值門限TH作自適應(yīng)調(diào)整后返回到步驟3；步驟5如果濾波輸出的信號(hào)模值|Out|大于峰值門限TH，則進(jìn)入步驟6；如果濾波后信號(hào)Out的模值|Out|小于或等于峰值門限TH，則直接輸出，并結(jié)束處理；步驟6優(yōu)化濾波器各系數(shù)對(duì)峰值的影響，再次計(jì)算壓縮比例b′；步驟7對(duì)信號(hào)In乘上壓縮比例b′作為輸出信號(hào)。2、根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種自適應(yīng)調(diào)整門限的峰平比控制方法，其特征是初始的峰值門限方法可以通過系統(tǒng)仿真得到峰值門限與EVM及PAPR指標(biāo)的數(shù)據(jù)關(guān)系，以及各數(shù)據(jù)關(guān)系所對(duì)應(yīng)關(guān)系表，然后根據(jù)系統(tǒng)的對(duì)EVM及PAPR指標(biāo)的要求從所述的數(shù)據(jù)關(guān)系表中找到峰值門限，將該峰值門限作為初始的峰值門限。全文摘要一種自適應(yīng)調(diào)整門限的峰平比控制方法，包括門限設(shè)置、門限調(diào)整、自適應(yīng)壓縮等步驟。本發(fā)明利用了一種自適應(yīng)的門限設(shè)置方法，可以根據(jù)實(shí)際對(duì)EVM和PAPR的需要，設(shè)定不同的峰值門限。當(dāng)需要較低EVM的時(shí)候，可以把峰值門限調(diào)高；而如果對(duì)EVM的要求不高，但需要較低的PAPR的時(shí)候，又可以把峰值門限降低。同時(shí)，本發(fā)明還可以自適應(yīng)地調(diào)整峰值門限的大小。該方法可以保證在EVM滿足要求的情況下，盡可能地降低信號(hào)的峰平比。本發(fā)明在對(duì)信號(hào)進(jìn)行壓縮的過程中，既考慮了當(dāng)前輸入信號(hào)的影響，也考慮了其周圍值的影響，從而可以保證每個(gè)樣點(diǎn)的峰平比都得到較好的控制。該方法對(duì)PAPR的降低效果明顯，適用于PAPR和EVM同時(shí)有要求的系統(tǒng)，如WCDMA系統(tǒng)。文檔編號(hào)H04L27/26GK101447966SQ20081014808公開日2009年6月3日申請(qǐng)日期2008年12月29日優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日發(fā)明者何興建,唐友喜,符初生申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)