專利名稱:削除峰值功率的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域,尤其涉及一種TD-SCDMA(時(shí)分同步碼分多址)多頻點(diǎn)通信系統(tǒng)中削除峰值功率的方法及實(shí)現(xiàn)削除峰值功率的通信端。
背景技術(shù):
在TD-SCDMA多頻點(diǎn)通信系統(tǒng)的小區(qū)中,由于需要發(fā)射的多頻點(diǎn)信號(hào)在數(shù)字中頻將進(jìn)行合并,以便在后續(xù)的射頻通道中共用一套發(fā)射機(jī)進(jìn)行發(fā)射,因此在天線發(fā)射端就會(huì)出現(xiàn)由于峰峰迭加產(chǎn)生較強(qiáng)的信號(hào)峰均比PAPR(peak toaverage power raio,峰值功率與均值功率之比值)。峰值功率太大,很容易使射頻發(fā)射到非線性區(qū),從而產(chǎn)生較強(qiáng)的ACLR(Adjacent Channel Leakage powerRatio,ACLR,發(fā)射機(jī)的鄰信道泄露功率比),進(jìn)而降低系統(tǒng)性能。如果不想造成非線性失真,發(fā)射信號(hào)的功率必須小于1dB壓縮點(diǎn),這就要求信號(hào)的平均功率降得很低,但是這種情況下,功放的效率就會(huì)降低,同時(shí)射頻發(fā)送的信號(hào)功率不能達(dá)到物理層要求的DB數(shù),從而使得基站的覆蓋范圍縮小,用戶的信號(hào)功率受損。并且,高的峰均比會(huì)導(dǎo)致D/A轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍變小,如果使用高階數(shù)的D/A轉(zhuǎn)換器,成本將會(huì)大大提高,如果使用階數(shù)低的D/A變換器,量化噪聲會(huì)加大。
現(xiàn)有技術(shù)中提出三種降低峰均比的方法削波法、序列選擇法和相位幅度變換法。在TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)多頻點(diǎn)系統(tǒng)中,序列選擇法實(shí)現(xiàn)起來復(fù)雜,通常不予采用。削波法是對(duì)功率過高的峰值進(jìn)行削除,容易產(chǎn)生非線性失真。其中有一種時(shí)域削峰頻域?yàn)V波法,此種方法首先使用硬判法,將超過功率門限的數(shù)據(jù)進(jìn)行硬切,然后使用濾波器削除硬切造成的非線性失真。但是,這種方法非線性失真并不能完全削除,仍然會(huì)導(dǎo)致很大的頻譜泄漏。
相位幅度變換法雖然不產(chǎn)生非線性失真,但是如果要使得每一次旋轉(zhuǎn)后峰均比最優(yōu),必須進(jìn)行大量的計(jì)算并且需要傳遞邊帶信息,延時(shí)較大且處理復(fù)雜,傳送邊帶信息還容易產(chǎn)生誤碼擴(kuò)散。在相位變換法的基礎(chǔ)上針對(duì)TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)多頻點(diǎn)系統(tǒng),現(xiàn)有技術(shù)又公開了改進(jìn)的方法通過不同頻點(diǎn)采用不同的midamble碼移位來降低峰值出現(xiàn)的概率。此種方法雖然有效的克服了midamble碼的功率相對(duì)于數(shù)據(jù)部分功率過高的問題,但是削除的功率很有限,并且依然不能解決一個(gè)時(shí)隙內(nèi)數(shù)據(jù)部分峰均比過高的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供削除峰值功率的方法,以解決現(xiàn)有TD-SCDMA多頻點(diǎn)通信系統(tǒng)中降低天線發(fā)射端的峰均比過高的技術(shù)問題。
為解決上述問題,本發(fā)明公開一種削除峰值功率的方法,包括(1)經(jīng)調(diào)制擴(kuò)頻后的每一路數(shù)據(jù)進(jìn)行L倍內(nèi)插濾波,變頻成不同頻點(diǎn)數(shù)據(jù);(2)所有頻點(diǎn)數(shù)據(jù)在時(shí)域上進(jìn)行線性疊加;(3)疊加后的數(shù)據(jù)先進(jìn)行M倍內(nèi)插濾波,再進(jìn)行削峰,后完成1/M倍抽取濾波,其中,L、M為內(nèi)插倍數(shù)。
最優(yōu)地,步驟(1)在L倍內(nèi)插濾波之前還包括經(jīng)調(diào)制擴(kuò)頻后的每一路數(shù)據(jù)的每一時(shí)隙上插入訓(xùn)練序列碼,不同頻點(diǎn)的訓(xùn)練序列碼進(jìn)行不同的相位偏轉(zhuǎn)。并且,不同頻點(diǎn)的訓(xùn)練序列碼進(jìn)行不同的相位偏轉(zhuǎn)具體為Midamble碼數(shù)據(jù)乘上exp(j*(n-1)*π),j為虛數(shù)符號(hào),n為載波編號(hào)。
步驟(3)削峰包括至少一級(jí)峰值檢測(cè)與削除過程,其中每一級(jí)峰值檢測(cè)與削除過程包括以下步驟a1檢測(cè)功率超過預(yù)先保存的本級(jí)功率門限的數(shù)據(jù)符號(hào),并獲取峰值;a2內(nèi)插法削除峰值。
當(dāng)削峰包括多級(jí)峰值檢測(cè)與削除過程時(shí),步驟a1設(shè)置的功率門限是逐級(jí)遞減的。
步驟a1具體為b1依順序緩存數(shù)據(jù)符號(hào),并找到功率超過預(yù)先設(shè)定的本級(jí)功率門限的數(shù)據(jù)符號(hào);b2緩存隨后的數(shù)據(jù)符號(hào),并判斷緩存的數(shù)據(jù)符號(hào)的功率是否小于前一緩存的數(shù)據(jù)符號(hào)的功率,若是,則前一緩存數(shù)據(jù)符號(hào)的功率即為峰值,否則,繼續(xù)進(jìn)行b2;b3獲取包括峰值功率對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)符號(hào)在內(nèi)的該數(shù)據(jù)符號(hào)之前的K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào),并進(jìn)一步緩存峰值功率對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)符號(hào)之后的K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)。
步驟a2具體為若峰值功率對(duì)應(yīng)到的I路數(shù)據(jù)大于零,則保存的2*K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的I路數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的削峰序列對(duì)應(yīng)位相減,否則保存的2*K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的I路數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的削峰序列對(duì)應(yīng)位相加;若峰值功率對(duì)應(yīng)到的Q路數(shù)據(jù)大于零,則保存的2*K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的Q路數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的削峰序列對(duì)應(yīng)位相減,否則保存的2*K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的Q路數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的削峰序列對(duì)應(yīng)位相加。
最優(yōu)地,K為(L*M)/2。
一種實(shí)現(xiàn)削除峰值功率的通信端,包括若干內(nèi)插濾波器用于將經(jīng)過調(diào)制擴(kuò)頻后的一路數(shù)據(jù)進(jìn)行L倍內(nèi)插濾波;若干變頻器用于對(duì)內(nèi)插后的數(shù)據(jù)變頻至一對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)數(shù)據(jù);一疊加器連接所有變頻單元,用于將變頻后所有頻點(diǎn)數(shù)據(jù)在時(shí)域上進(jìn)行線性疊加;一內(nèi)插削峰器所述內(nèi)插削峰器包括內(nèi)插濾波單元、削峰單元和抽取濾波單元,其中,內(nèi)插濾波單元用于對(duì)疊加后的數(shù)據(jù)進(jìn)行M倍內(nèi)插濾波;削峰單元用于對(duì)濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行峰值檢測(cè)與峰值削除;抽取濾波單元用于對(duì)削峰單元處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行1/M倍抽取濾波。
通信端還包括若干相位偏轉(zhuǎn)器每一路數(shù)據(jù)的每一時(shí)隙上插入訓(xùn)練序列碼后,不同頻點(diǎn)的訓(xùn)練序列碼進(jìn)行相關(guān)的相位偏轉(zhuǎn)。
內(nèi)插濾波器、變頻器及疊加器由數(shù)字上變頻器DUC來實(shí)現(xiàn)。內(nèi)插濾波單元是數(shù)字上變頻器DUC實(shí)現(xiàn),抽取濾波單元是由數(shù)字下變頻器DDC實(shí)現(xiàn)。
所述削峰單元至少包括峰值檢測(cè)器、存儲(chǔ)單元和加法器,其中,存儲(chǔ)單元用于緩存每一級(jí)峰值檢測(cè)的功率門限以及緩存采樣后的數(shù)據(jù)符號(hào);峰值檢測(cè)器連接存儲(chǔ)器,用于尋找峰值功率;加法器連接峰值檢測(cè)器和存儲(chǔ)單元,用于峰值信號(hào)與削峰序列的加減運(yùn)算。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)由于數(shù)據(jù)先進(jìn)行L倍的內(nèi)插濾波,后又進(jìn)行M倍內(nèi)插濾波,即一個(gè)CHIP(碼片)已完成L*M倍內(nèi)插,很容易能找到峰值功率,峰值功率所在的數(shù)據(jù)符號(hào)前后的K(K可優(yōu)選(L*M)/2)個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)使用相同長度的濾波器進(jìn)行內(nèi)插削峰,由于內(nèi)插法削峰只是簡單的加減運(yùn)算,所以處理速度快,同時(shí)削峰序列的頻譜與輸入信號(hào)匹配,所以削峰操作沒有增加頻帶外的干擾,沒有造成非線性失真,因此ACLR沒有惡化,進(jìn)而提高了降低峰均比的效率。
本發(fā)明由于繼承了物理層使用相位偏轉(zhuǎn)的方法使得后面的削峰處理可以更多的針對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)部分的功率,削除Midamble碼部分的功率相對(duì)于其它業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)部分功率過大的問題,并且使得Midamble碼的峰值起伏接近,在進(jìn)行信道估計(jì)時(shí)能夠更加準(zhǔn)確。
本發(fā)明設(shè)置多級(jí)PDE(峰值檢測(cè)與削除過程),每一級(jí)PDE設(shè)置的功率門限逐級(jí)降低,每一級(jí)PDE進(jìn)行削峰操作,輸入中頻的數(shù)據(jù)符號(hào)經(jīng)過N級(jí)PDE以后,超過功率門限的數(shù)據(jù)幾乎可以被削除,達(dá)到系統(tǒng)對(duì)PAPR的要求。
圖1是本發(fā)明削除峰值功率的方法的流程圖;圖2是本發(fā)明采用的削除峰值功率方法的一實(shí)例流程示意圖;圖3是六個(gè)頻點(diǎn)的數(shù)據(jù)疊加后的一個(gè)時(shí)隙的功率示意圖;
圖4是經(jīng)過相位偏轉(zhuǎn)的六個(gè)頻點(diǎn)的數(shù)據(jù)疊加后的一個(gè)時(shí)隙的功率示意圖;圖5是一個(gè)峰值檢測(cè)與削除過程的流程圖;圖6是本發(fā)明的多級(jí)PDE(峰值檢測(cè)與削除過程)處理的流程圖;圖7是輸入數(shù)據(jù)與削峰脈沖的功率對(duì)照?qǐng)D;圖8是輸入數(shù)據(jù)與經(jīng)過削峰脈沖相減后輸出數(shù)據(jù)的功率對(duì)照?qǐng)D;圖9是削峰脈沖、輸入信號(hào)的功率譜密度對(duì)照?qǐng)D;圖10是使用相位旋轉(zhuǎn)-多級(jí)數(shù)字內(nèi)插法削峰前后的功率對(duì)照?qǐng)D;圖11是削峰前后頻譜對(duì)照?qǐng)D;圖12是削峰前后CCDF對(duì)照?qǐng)D。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖,具體說明本發(fā)明。
請(qǐng)參閱圖1,其為本發(fā)明削除峰值功率的方法的流程圖。它包括以下步驟S110經(jīng)調(diào)制擴(kuò)頻后的每一路數(shù)據(jù)進(jìn)行L倍內(nèi)插濾波,變頻到不同頻點(diǎn)數(shù)據(jù);S120所有頻點(diǎn)數(shù)據(jù)在時(shí)域上進(jìn)行線性疊加;S130疊加后的數(shù)據(jù)先進(jìn)行M倍內(nèi)插濾波,再進(jìn)行削峰,后完成1/M倍抽取濾波,其中,L、M為內(nèi)插倍數(shù)。
由于數(shù)據(jù)先進(jìn)行L倍的內(nèi)插濾波,后又進(jìn)行M倍內(nèi)插濾波,即一個(gè)CHIP(碼片)已完成L*M倍內(nèi)插,比較容易能找到峰值功率,峰值功率所在的數(shù)據(jù)符號(hào)前后的K(K可優(yōu)先為(L*M)/2)個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)使用相同長度的濾波器進(jìn)行內(nèi)插削峰,由于內(nèi)插法削峰只是簡單的加減運(yùn)算,所以處理速度快,同時(shí)削峰序列的頻譜與輸入信號(hào)匹配,所以削峰操作沒有增加頻帶外的干擾,沒有造成非線性失真,因此ACLR沒有惡化。并且,在削峰前后沒有產(chǎn)生多余的冗余數(shù)據(jù),不需要裁剪冗余數(shù)據(jù),原始數(shù)據(jù)受損減少。
以下具體說明本發(fā)明削除峰值功率的方法。請(qǐng)參閱圖2,其為本發(fā)明采用的削除峰值功率方法的一實(shí)例流程示意圖。
物理層的頻點(diǎn)數(shù)據(jù)調(diào)制映射和擴(kuò)頻加擾后,速率達(dá)到1.28MPS。隨著TD-SCDMA多頻點(diǎn)通信系統(tǒng)支持的頻點(diǎn)數(shù)增多,在時(shí)域上進(jìn)行線性疊加時(shí)較高的峰值會(huì)以比較大的概率出現(xiàn),這樣在射頻前端必會(huì)產(chǎn)生非線性失真,進(jìn)而造成較大鄰道的功率泄漏。而且,進(jìn)入模擬域以后將無法按照用戶的要求進(jìn)行削峰處理,為此需要在D/A轉(zhuǎn)換(數(shù)模轉(zhuǎn)換)成模擬信號(hào)之前進(jìn)行削峰處理。
具體的削峰處理過程為先進(jìn)行步驟S11經(jīng)調(diào)制擴(kuò)頻后的每一路數(shù)據(jù)的每一時(shí)隙上插入訓(xùn)練序列碼,不同頻點(diǎn)的訓(xùn)練序列碼進(jìn)行相關(guān)的相位偏轉(zhuǎn)。
根據(jù)現(xiàn)有TD-SCDMA多頻點(diǎn)方案,對(duì)于同一小區(qū)支持的多個(gè)頻點(diǎn)有如下約定主頻點(diǎn)和輔頻點(diǎn)使用相同的擾碼和基本midamble(訓(xùn)練序列)碼,因此各個(gè)頻點(diǎn)的基本midamble碼位置是完全對(duì)齊的,同時(shí)每個(gè)頻點(diǎn)的基本midamble碼都為相同的二進(jìn)制序列向量。在發(fā)射端基本midamble碼部分就會(huì)出現(xiàn)由于峰峰迭加而產(chǎn)生更大的峰值功率,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于時(shí)隙內(nèi)的數(shù)據(jù)功率。圖3是六個(gè)頻點(diǎn)的數(shù)據(jù)疊加后的一個(gè)時(shí)隙的功率示意圖。從圖3可知,疊加后midamble碼的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于時(shí)隙內(nèi)其它數(shù)據(jù)的功率。
如果不同頻點(diǎn)的Midamble碼進(jìn)行相關(guān)的相位旋轉(zhuǎn)則中間Midamble碼的功率接近于時(shí)隙內(nèi)數(shù)據(jù)的功率,這個(gè)時(shí)候在隨后削峰時(shí)一個(gè)時(shí)隙的峰均比將降得更低,并且Midamble碼受損少。
為此,只需在不同頻點(diǎn)的Midamble碼進(jìn)行不同的相位偏轉(zhuǎn)Midamble碼數(shù)據(jù)乘上exp(j*(n-1)*π),j為虛數(shù)符號(hào),n為載波編號(hào),n1~N總,N總為TD-SCDMA多載波通信系統(tǒng)中每個(gè)小區(qū)的載波總數(shù)。對(duì)應(yīng)地,在接收端的每一頻點(diǎn)只需將Midamble碼數(shù)據(jù)乘上exp(-j*(n-1)*π)即可。
比如,支持三頻點(diǎn)的TD-SCDMA通信系統(tǒng),可以在第二個(gè)頻點(diǎn)的Midamble碼進(jìn)行180度的偏轉(zhuǎn),而第一個(gè)頻點(diǎn)和第三個(gè)頻點(diǎn)的Midamble碼進(jìn)行0度和360度旋轉(zhuǎn),如同沒有偏轉(zhuǎn),所以此種相位旋轉(zhuǎn)方法最簡單易行,并且效果明顯。
再比如,支持六頻點(diǎn)的TD-SCDMA通信系統(tǒng),是第二個(gè)頻點(diǎn)、第四個(gè)頻點(diǎn)、第六個(gè)頻點(diǎn)的Midamble碼進(jìn)行180度的偏轉(zhuǎn)。
以此類推,對(duì)于多頻點(diǎn)的TD-SCDMA通信系統(tǒng),編號(hào)為偶數(shù)頻點(diǎn)的Midamble碼數(shù)據(jù)進(jìn)行180度的偏轉(zhuǎn),編號(hào)為奇數(shù)頻點(diǎn)的Midamble碼數(shù)據(jù)不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)然在接收端也要進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理。
不同頻點(diǎn)的Midamble碼進(jìn)行不同的相位偏轉(zhuǎn)的方法還有很多,在此就不再舉例。請(qǐng)參閱圖4,其為經(jīng)過偏轉(zhuǎn)的六個(gè)頻點(diǎn)的數(shù)據(jù)疊加后的一個(gè)時(shí)隙的功率示意圖。將圖4和圖3進(jìn)行比較可知,削除了Midamble碼部分的功率相對(duì)于其它業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)部分功率過大的問題,由于繼承了物理層使用相位偏轉(zhuǎn)的方法使得后面的削峰處理可以更多的針對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)部分的功率,并且使得Midamble碼的峰值起伏接近,在進(jìn)行信道估計(jì)時(shí)能夠更加準(zhǔn)確,并且Midamble碼受損小,使得信道估計(jì)更準(zhǔn)確。
再參閱圖2,削峰過程再進(jìn)行步驟S12對(duì)步驟S11處理后的每一路數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插后濾波,然后變頻為對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
然后進(jìn)行步驟S13將所有頻點(diǎn)數(shù)據(jù)在時(shí)域上進(jìn)行線性疊加。
TD-SCDMA的物理層數(shù)據(jù)先經(jīng)過調(diào)制,擴(kuò)頻加擾組成一幀數(shù)據(jù),傳輸速率是1.28Mps。在數(shù)字中頻進(jìn)行L倍內(nèi)插,使得成高速數(shù)據(jù)。比如L為60,內(nèi)插后的速率達(dá)到76.8Mps。同時(shí)對(duì)內(nèi)插后多路物理層數(shù)據(jù)在頻域進(jìn)行頻點(diǎn)搬移,在時(shí)域進(jìn)行線性疊加。所以多頻點(diǎn)TD-SCDMA信號(hào)在進(jìn)入削峰之前的數(shù)學(xué)表達(dá)式為
x-(t)=Σm=1MΣk=1Kλ(m,k)·d-n(m,k)s(n-1)Q+q(m,k)·Cr0(t)·exp(jω0t+mω1).---(4-1)]]>n=1ΛN,q=1ΛQ式中sp(m,k)是頻點(diǎn)m特有的擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻碼c(k)和小區(qū)擾碼v的組合可以看作是一個(gè)用戶和小區(qū)特有的擴(kuò)頻碼,不同的頻點(diǎn)使用不同的擾碼sp(m,k)=c1+[(p-1)modQ](k)·v1+[(p-1)modQ]m,k=1ΛK,p=1ΛNQ---(4-2)]]>Q為歸一化以后的擴(kuò)頻碼長度,對(duì)于TD-SCDMA來說長度是16,A為信道編碼調(diào)制以后的一個(gè)碼道占用的符號(hào)量,歸一化后的長度為22,λk是幅度調(diào)節(jié)因子,是根據(jù)功率換算得到。Cr0(t)是在t時(shí)刻根升余弦濾波器系數(shù)。ω0是中頻的中心頻點(diǎn),ω1為每一個(gè)頻點(diǎn)所占用的頻帶帶寬。
此時(shí)定義了峰均功率比是在一段時(shí)間內(nèi)峰值功率與其平均功率的比值,依照定義PAPR=max0≤m≤NQ{|x[m]|2}mean{|x[m]|2},0≤m≤(2NQ+Lm)·NTS·Ninterpolate---(4-3)]]>Lm是midamble數(shù)據(jù)的長度為144chip,NTS是參與PAPR計(jì)算個(gè)時(shí)隙數(shù),Ninterpolate是在中頻進(jìn)行內(nèi)插的因子,本實(shí)施例中TD-SCDMA通信系統(tǒng)在中頻進(jìn)行L(L=60)倍內(nèi)插,所以Ninterpolate=L。
從公式4-1可知,數(shù)據(jù)符號(hào)的峰值功率與調(diào)制方式、邏輯用戶數(shù)、頻點(diǎn)的個(gè)數(shù)都有關(guān)系,隨著頻點(diǎn)數(shù)和用戶數(shù)的不斷增多,峰均比將越大。
還請(qǐng)參閱圖2,最后進(jìn)行步驟S14疊加后的數(shù)據(jù)先進(jìn)行M倍內(nèi)插濾波,再進(jìn)行削峰,后完成1/M倍抽取濾波。
中頻數(shù)據(jù)削峰以后在進(jìn)入D/A變換器之前仍然要進(jìn)行M倍內(nèi)插,比如M可取4。對(duì)物理層的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插時(shí),內(nèi)插倍數(shù)越大就越接近于D/A變換之后的模擬信號(hào)。為了使得被削除的數(shù)據(jù)幅度更接近于輸入功放的模擬信號(hào),因此本發(fā)明對(duì)準(zhǔn)備削峰的中頻數(shù)據(jù)再進(jìn)行M(如,M=4)倍內(nèi)插,這樣就很容易找到峰值功率的真正位置,同時(shí)參與削峰的真正原始數(shù)據(jù)可以減少,也就間接的減少了原始數(shù)據(jù)的損傷,所以一個(gè)chip(碼片)數(shù)據(jù)在削峰之前可以內(nèi)插L*M(如,60*4=240)倍,前后符號(hào)功率的起伏就有相關(guān)性。
并不是所有的數(shù)據(jù)都需要進(jìn)行削峰處理,本發(fā)明設(shè)置一個(gè)功率門限,如果有超過此門限的數(shù)據(jù)才進(jìn)行削峰處理。超過門限功率的數(shù)據(jù)如何進(jìn)行削峰,何時(shí)削峰都是需要考慮的。找到合適的削峰點(diǎn)也是本發(fā)明的一個(gè)關(guān)鍵。當(dāng)采樣的數(shù)據(jù)符號(hào)雖然超過門限值,但是并不急于削除,等到這次超過門限的功率峰值出現(xiàn)以后再進(jìn)行削峰操作。即本發(fā)明先找到超過功率門限的數(shù)據(jù)符號(hào)后,在繼續(xù)尋找峰值功率點(diǎn)的數(shù)據(jù)符號(hào),后進(jìn)行削峰處理。
削峰處理至少包括一級(jí)峰值檢測(cè)與削除過程,即包括a1檢測(cè)功率超過預(yù)先保存的本級(jí)功率門限的數(shù)據(jù)符號(hào),并獲取峰值;a2內(nèi)插法削除峰值。
步驟a1具體為b1依順序緩存數(shù)據(jù)符號(hào),并找到功率超過預(yù)先設(shè)定的本級(jí)功率門限的數(shù)據(jù)符號(hào);b2緩存隨后的數(shù)據(jù)符號(hào),并判斷緩存的數(shù)據(jù)符號(hào)的功率是否小于前一緩存的數(shù)據(jù)符號(hào)的功率,若是,則前一緩存數(shù)據(jù)符號(hào)的功率即為峰值,否則,繼續(xù)進(jìn)行b2;b3獲取包括峰值功率對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)符號(hào)在內(nèi)的該數(shù)據(jù)符號(hào)之前K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào),并進(jìn)一步緩存峰值功率對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)符號(hào)之后的K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)。
K的取值可以預(yù)先設(shè)定,由于峰值功率所在的數(shù)據(jù)符號(hào)前后的K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)使用相同長度的濾波器進(jìn)行內(nèi)插削峰,濾波器的長度越長,削峰的精度越高,但是,其計(jì)算量也越大,同時(shí)對(duì)需要緩存的數(shù)據(jù)量也越大。本發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)K的較佳取值為(L*M)/2。以下就以K為(L*M)/2為例,說明一個(gè)峰值檢測(cè)與削除過程。請(qǐng)參閱圖5,其為一個(gè)峰值檢測(cè)與削除過程的流程圖。
首先,等待新的數(shù)據(jù)符號(hào)輸入(步驟S201),并將輸入的數(shù)據(jù)符號(hào)緩存到緩存器中(步驟S202),判斷是否已啟動(dòng)削峰處理操作(步驟S203),若是,則進(jìn)行步驟S213,否則進(jìn)行步驟S204。本發(fā)明可以預(yù)先設(shè)定一削峰處理標(biāo)識(shí),若削峰處理標(biāo)識(shí)為“1”時(shí),判定已啟動(dòng)削峰處理操作,否則未啟動(dòng)削峰處理操作。
步驟S204,進(jìn)一步判斷緩存器中已保存的數(shù)據(jù)符號(hào)個(gè)數(shù)是否為(L*M)/2,若是,則緩存此數(shù)據(jù)符號(hào)到緩存器,前面緩存的數(shù)據(jù)符號(hào)均前移動(dòng)一位(步驟S205),再進(jìn)行步驟S206,否則,進(jìn)行步驟S201,等待新的數(shù)據(jù)符號(hào)輸入。
步驟S206進(jìn)一步判斷最后緩存到緩存器中的數(shù)據(jù)符號(hào)的功率是否大于門限功率,若是,進(jìn)行步驟S207,否則進(jìn)行步驟S201,等待新的數(shù)據(jù)符號(hào)輸入。
步驟S207判斷本次輸入的數(shù)據(jù)符號(hào)功率是否大于前一緩存的數(shù)據(jù)符號(hào)功率,若是,則說明輸入的數(shù)據(jù)符號(hào)功率在繼續(xù)增長,進(jìn)行步驟S201,否則,標(biāo)識(shí)緩存器此次緩存的數(shù)據(jù)符號(hào)功率已達(dá)到功率峰值點(diǎn)(步驟S208),此時(shí),輸入數(shù)據(jù)符號(hào)的功率已達(dá)到峰值點(diǎn)且此時(shí)沒有標(biāo)識(shí)啟動(dòng)削峰處理操作把緩存器中保存的最后(L*M)/2個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)均往前移動(dòng)(L*M)/2(步驟S210),并標(biāo)識(shí)啟動(dòng)削峰處理操作(步驟S211),然后再進(jìn)行步驟S201。
步驟S213若已啟動(dòng)削峰處理操作,則進(jìn)一步判斷在緩存器中已保存的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)達(dá)到(L*M),若是,則進(jìn)行步驟S214,否則,緩存本次等待到的數(shù)據(jù)符號(hào)(S212),再進(jìn)行步驟S201。
步驟S214清空啟動(dòng)削峰處理操作標(biāo)識(shí),然后對(duì)緩存的(L*M)個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)使用內(nèi)插法進(jìn)行削峰處理(步驟S215),最后再輸出削峰后的(L*M)個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào),緩存器清空(步驟S216)。
步驟S215的削峰處理為若峰值功率對(duì)應(yīng)到的I路數(shù)據(jù)大于零,則保存的2*K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的I路數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的削峰序列對(duì)應(yīng)位相減,否則保存的2*K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的I路數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的削峰序列對(duì)應(yīng)位相加;若峰值功率對(duì)應(yīng)到的Q路數(shù)據(jù)大于零,則保存的2*K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的Q路數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的削峰序列對(duì)應(yīng)位相減,否則保存的2*K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的Q路數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的削峰序列對(duì)應(yīng)位相加。在上述實(shí)例中,K取(L*M)/2。
獲取削峰序列的方法很多,削峰序列實(shí)質(zhì)上是濾波器系數(shù),濾波器的頻譜與輸入信號(hào)的頻譜匹配。濾波器是根據(jù)輸入信號(hào)的載波個(gè)數(shù),每一個(gè)載波所占用的帶寬,信號(hào)傳輸?shù)乃俾屎蜑V波器系數(shù)的長度為依據(jù)來設(shè)計(jì)。
如果要削除一個(gè)峰值數(shù)據(jù),前后各(L*M)/2個(gè)數(shù)據(jù)都將參與削峰處理。這樣不僅峰值功率點(diǎn)的數(shù)據(jù)被削峰,鄰近的數(shù)據(jù)同樣也被削除,不過削除強(qiáng)度逐漸減弱,這與濾波器的選擇有關(guān)。本發(fā)明使用內(nèi)插削峰序列來削除峰值功率,這種方法稱之為數(shù)字內(nèi)插法。其含義就是在時(shí)域檢測(cè)到的峰值數(shù)據(jù)與削峰脈沖系數(shù)相加減,好比輸入的數(shù)字信號(hào)插入了一個(gè)削峰序列。
具體說,如果對(duì)于I路數(shù)據(jù),如果峰值功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)到的I路數(shù)據(jù)大于零,則I路信號(hào)數(shù)據(jù)與削峰序列對(duì)應(yīng)位相減,否則相加。
if Imax_m>0I=I-helseI=I+hend (4-4)對(duì)于Q路也是同樣判斷if Qmax_m>0Q=Q-helseQ=Q+hend (4-5)由于削峰序列的長度和參與數(shù)據(jù)長度相等,所以向量之間對(duì)應(yīng)位直接加減運(yùn)算就可以,削峰以后也不會(huì)出現(xiàn)冗余的數(shù)據(jù),這與時(shí)域削峰頻率濾波的方法截然不同,那種方法由于卷機(jī)的原因會(huì)有冗余數(shù)據(jù),在削除卷機(jī)的冗余數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)引入非線性操作,所以一定有非線性失真。但是此種方法不存在非線性失真,提高了降低峰均比的效率,同時(shí)削峰操作只是簡單的加減運(yùn)算,所以簡單易行,處理速度快。
但是一級(jí)削峰后超過檢測(cè)門限的峰值功率點(diǎn)數(shù)據(jù)不可能一次就被削除在門限數(shù)值之下或者其他小峰值的數(shù)據(jù)沒有被檢測(cè)到,所以本專利采用多級(jí)PDE(峰值檢測(cè)與削除過程)來削除剩余的峰值功率,級(jí)數(shù)在一定程度上決定了削峰的效果。多級(jí)PDE處理如圖6所示意,級(jí)聯(lián)PDE設(shè)置的功率門限是逐級(jí)遞減。因?yàn)楦叻逯档臄?shù)據(jù)在最先被檢測(cè)和削除,逐級(jí)遞減的設(shè)置是為保證大峰值數(shù)據(jù)首先被檢測(cè)和削除,越大的峰值數(shù)據(jù)不被削除,在PA(Power Amplifir)將造成越大的非線性失真,所以設(shè)置的第一級(jí)PDE的功率門限較大,典型數(shù)值是(9dB,10dB),最后一級(jí)PDE的功率門限較小,典型數(shù)值為(6dB,7dB),這樣小峰值的數(shù)據(jù)和再生的峰值數(shù)據(jù)將會(huì)被后一級(jí)的PDE削除。等到數(shù)據(jù)從最后一級(jí)PDE處理出來以后,大峰值的數(shù)據(jù)將完全被削除,小峰值數(shù)據(jù)將會(huì)以很低的概率出現(xiàn),對(duì)系統(tǒng)將不會(huì)造成影響。
本發(fā)明還公開了一種實(shí)現(xiàn)削除峰值功率的通信端,包括若干相位偏轉(zhuǎn)器每一路頻點(diǎn)數(shù)據(jù)的每一時(shí)隙上插入訓(xùn)練序列碼,每一頻點(diǎn)的訓(xùn)練序列碼進(jìn)行不同的相位偏轉(zhuǎn)若干內(nèi)插濾波器用于將一路數(shù)據(jù)進(jìn)行L倍內(nèi)插濾波;若干變頻器每一變頻單元連接一內(nèi)插單元,用于對(duì)內(nèi)插后的數(shù)據(jù)變頻至一對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)數(shù)據(jù);一疊加器連接所有變頻單元,用于將變頻后所有頻點(diǎn)數(shù)據(jù)在時(shí)域上進(jìn)行線性疊加;一內(nèi)插削峰器所述內(nèi)插削峰器包括內(nèi)插濾波單元、削峰單元和抽取濾波單元,其中,內(nèi)插濾波單元用于對(duì)疊加后的數(shù)據(jù)進(jìn)行M倍內(nèi)插濾波;削峰單元用于對(duì)濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行峰值檢測(cè)與峰值削除;抽取濾波單元用于對(duì)削峰單元處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行1/M倍抽取濾波。
所述削峰單元至少包括峰值檢測(cè)器,加法器和存儲(chǔ)單元,其中,存儲(chǔ)單元,用于緩存每一級(jí)峰值檢測(cè)與削除過程的功率門限以及緩存采樣后的數(shù)據(jù)符號(hào);峰值檢測(cè)器連接存儲(chǔ)器,用于尋找峰值功率;加法器連接峰值檢測(cè)器和存儲(chǔ)單元,用于峰值信號(hào)與削峰序列的加減運(yùn)算。
內(nèi)插濾波器、變頻器及疊加器由數(shù)字上變頻器DUC(Digital Up-Converter)來實(shí)現(xiàn)。內(nèi)插濾波單元是數(shù)字上變頻器DUC實(shí)現(xiàn),抽取濾波單元是由數(shù)字下變頻器DDC(Digital Down-Converter)實(shí)現(xiàn)。
接下來,使用圖形法來闡明數(shù)字內(nèi)插法的效果。物理層數(shù)據(jù)在進(jìn)行L*M(60*4=240)倍內(nèi)插和濾波后,進(jìn)行峰值檢測(cè)削除(PDE)處理,獲得數(shù)據(jù)的峰值點(diǎn),如圖7所示,同時(shí)緩存前后各(L*M)/2的數(shù)據(jù),預(yù)先設(shè)置的內(nèi)插濾波器系數(shù)的長度也是(L*M)(240),當(dāng)檢測(cè)到峰值數(shù)據(jù)以后,這兩列數(shù)據(jù)在時(shí)域進(jìn)行簡單的相減運(yùn)算,便得到圖8中所示意的圖形,峰值功率點(diǎn)的數(shù)據(jù)被削除,同時(shí)數(shù)據(jù)功率變化的趨勢(shì)仍然保持原狀。
數(shù)字內(nèi)插法在時(shí)域檢測(cè)到的峰值數(shù)據(jù)符號(hào)與削峰脈沖相減,由于定義的削峰脈沖的頻域是與數(shù)據(jù)符號(hào)的頻域相匹配,所以在時(shí)域進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí)在頻域不會(huì)造成信號(hào)的頻譜泄漏,由于削峰后還有濾波抽取,所以有時(shí)候還會(huì)改善ACLR的性能,如圖9示意的是削峰脈沖、輸入信號(hào)的功率譜密度對(duì)照?qǐng)D。
另一方面TD-SCDMA在接收端的每一個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)中都有訓(xùn)練序列,并且通過訓(xùn)練序列(Midamble碼)來估計(jì)信道,由于在數(shù)字削峰之前,MIDAMBLE碼的相位進(jìn)行了旋轉(zhuǎn),降低了在頻點(diǎn)疊加之后的MIDAMBLE部分的峰值功率并且使得Midamble碼的這部分?jǐn)?shù)據(jù)隨機(jī)化,與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)峰值的起伏更接近。當(dāng)Midamble碼與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)組成一個(gè)時(shí)隙后在一起進(jìn)行削峰處理。由于削峰處理對(duì)訓(xùn)練序列進(jìn)行了同樣的操作,所以通過訓(xùn)練序列估計(jì)出的信道沖擊響應(yīng)中就包含了削峰的影響。
信道沖擊響應(yīng)和擴(kuò)頻碼組成復(fù)合擴(kuò)頻碼,使用復(fù)合擴(kuò)頻碼組成系統(tǒng)矩陣A,使用系統(tǒng)矩陣A進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)時(shí)就能更好的檢測(cè)出原始數(shù)據(jù)。這與TD-SCDMA的幀結(jié)構(gòu)和信道估計(jì)的方法有關(guān)。圖10是使用相位旋轉(zhuǎn)-多級(jí)數(shù)字內(nèi)插法削峰前后的功率對(duì)照?qǐng)D。
從圖上可以看出使用MIDAMBLE碼部分的功率相對(duì)于時(shí)隙功率沒有明顯的過大,所以在此基礎(chǔ)上使用多級(jí)數(shù)字內(nèi)插法就能達(dá)到此時(shí)這樣好的效果。峰值功率都被削除到用戶指定的功率門限之下。
圖11為削峰前后頻譜對(duì)照?qǐng)D,從圖11可知,削峰前后在頻域上沒有造成ACLR的泄露。圖12為削峰前后CCDF(Complementary cumulativedistribution function逆累計(jì)功率概率分布函數(shù))對(duì)照?qǐng)D,圖上的峰值功率由9db大致降低到7db,削除了2db的峰值。
以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例,但本發(fā)明并非局限于此,任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化,都應(yīng)落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種削除峰值功率的方法,其特征在于,包括(1)經(jīng)調(diào)制擴(kuò)頻后的每一路數(shù)據(jù)進(jìn)行L倍內(nèi)插濾波,變頻成不同頻點(diǎn)數(shù)據(jù);(2)所有頻點(diǎn)數(shù)據(jù)在時(shí)域上進(jìn)行線性疊加;(3)疊加后的數(shù)據(jù)先進(jìn)行M倍內(nèi)插濾波,再進(jìn)行削峰,后完成1/M倍抽取濾波,其中,L、M為內(nèi)插倍數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的削除峰值功率的方法,其特征在于,步驟(1)在L倍內(nèi)插濾波之前還包括經(jīng)調(diào)制擴(kuò)頻后的每一路數(shù)據(jù)的每一時(shí)隙上插入訓(xùn)練序列碼,不同頻點(diǎn)的訓(xùn)練序列碼進(jìn)行不同的相位偏轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的削除峰值功率的方法,其特征在于,不同頻點(diǎn)的訓(xùn)練序列碼進(jìn)行不同的相位偏轉(zhuǎn)具體為Midamble碼數(shù)據(jù)乘上exp(j*(n-1)*π),j為虛數(shù)符號(hào),n為載波編號(hào)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的削除峰值功率的方法,其特征在于,步驟(3)削峰包括至少一級(jí)峰值檢測(cè)與削除過程,其中每一級(jí)峰值檢測(cè)與削除過程包括以下步驟a1檢測(cè)功率超過預(yù)先保存的本級(jí)功率門限的數(shù)據(jù)符號(hào),并獲取峰值;a2內(nèi)插法削除峰值。
5.如權(quán)利要求4所述的削除峰值功率的方法,其特征在于,當(dāng)削峰包括多級(jí)峰值檢測(cè)與削除過程時(shí),步驟a1設(shè)置的功率門限是逐級(jí)遞減的。
6.如權(quán)利要求4或5所述的削除峰值功率的方法,其特征在于,步驟a1具體為b1依順序緩存數(shù)據(jù)符號(hào),并找到功率超過預(yù)先設(shè)定的本級(jí)功率門限的數(shù)據(jù)符號(hào);b2緩存隨后的數(shù)據(jù)符號(hào),并判斷緩存的數(shù)據(jù)符號(hào)的功率是否小于前一緩存的數(shù)據(jù)符號(hào)的功率,若是,則前一緩存數(shù)據(jù)符號(hào)的功率即為峰值,否則,繼續(xù)進(jìn)行b2;b3獲取包括峰值功率對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)符號(hào)在內(nèi)的該數(shù)據(jù)符號(hào)之前的K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào),并進(jìn)一步緩存峰值功率對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)符號(hào)之后的K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的削除峰值功率的方法,其特征在于,步驟a2具體為若峰值功率對(duì)應(yīng)到的I路數(shù)據(jù)大于零,則保存的2*K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的I路數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的削峰序列對(duì)應(yīng)位相減,否則保存的2*K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的I路數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的削峰序列對(duì)應(yīng)位相加;若峰值功率對(duì)應(yīng)到的Q路數(shù)據(jù)大于零,則保存的2*K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的Q路數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的削峰序列對(duì)應(yīng)位相減,否則保存的2*K個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)的Q路數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的削峰序列對(duì)應(yīng)位相加。
8.如權(quán)利要求6所述的削除峰值功率的方法,其特征在于,K為(L*M)/2。
9.如權(quán)利要求7所述的削除峰值功率的方法,其特征在于,K為(L*M)/2。
10.一種實(shí)現(xiàn)削除峰值功率的通信端,其特征在于,包括若干內(nèi)插濾波器用于將經(jīng)過調(diào)制擴(kuò)頻后的一路數(shù)據(jù)進(jìn)行L倍內(nèi)插濾波;若干變頻器用于對(duì)內(nèi)插后的數(shù)據(jù)變頻至一對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)數(shù)據(jù);一疊加器連接所有變頻單元,用于將變頻后所有頻點(diǎn)數(shù)據(jù)在時(shí)域上進(jìn)行線性疊加;一內(nèi)插削峰器所述內(nèi)插削峰器包括內(nèi)插濾波單元、削峰單元和抽取濾波單元,其中,內(nèi)插濾波單元用于對(duì)疊加后的數(shù)據(jù)進(jìn)行M倍內(nèi)插濾波;削峰單元用于對(duì)濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行峰值檢測(cè)與峰值削除;抽取濾波單元用于對(duì)削峰單元處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行1/M倍抽取濾波。
11.如權(quán)利要求10所述的實(shí)現(xiàn)削除峰值功率的通信終端,其特征在于,還包括若干相位偏轉(zhuǎn)器每一路數(shù)據(jù)的每一時(shí)隙上插入訓(xùn)練序列碼后,不同頻點(diǎn)的訓(xùn)練序列碼進(jìn)行相關(guān)的相位偏轉(zhuǎn)。
12.如權(quán)利要求10或11所述的實(shí)現(xiàn)削除峰值功率的通信終端,其特征在于,內(nèi)插濾波器、變頻器及疊加器由數(shù)字上變頻器DUC來實(shí)現(xiàn)。
13.如權(quán)利要求10或11所述的實(shí)現(xiàn)削除峰值功率的通信終端,其特征在于,內(nèi)插濾波單元是數(shù)字上變頻器DUC實(shí)現(xiàn),抽取濾波單元是由數(shù)字下變頻器DDC實(shí)現(xiàn)。
14.如權(quán)利要求10或11所述的實(shí)現(xiàn)削除峰值功率的通信終端,其特征在于,所述削峰單元至少包括峰值檢測(cè)器、存儲(chǔ)單元和加法器,其中,存儲(chǔ)單元用于緩存每一級(jí)峰值檢測(cè)的功率門限以及緩存采樣后的數(shù)據(jù)符號(hào);峰值檢測(cè)器;連接存儲(chǔ)器,用于尋找峰值功率;加法器連接峰值檢測(cè)器和存儲(chǔ)單元,用于峰值信號(hào)與削峰序列的加減運(yùn)算。
全文摘要
一種削除峰值功率的方法,包括(1)不同載波的物理層處理完成一個(gè)時(shí)隙后,根據(jù)載波編號(hào),對(duì)不同載波上的訓(xùn)練序列進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn),(2)經(jīng)調(diào)制擴(kuò)頻后的每一路數(shù)據(jù)進(jìn)行L倍內(nèi)插濾波,變頻到不同頻點(diǎn)的數(shù)據(jù);所有頻點(diǎn)數(shù)據(jù)在時(shí)域上進(jìn)行線性疊加;(3)疊加后的數(shù)據(jù)先進(jìn)行M倍內(nèi)插濾波,再進(jìn)行削峰,后完成1/M倍抽取濾波。由于數(shù)據(jù)先進(jìn)行L倍的內(nèi)插濾波,后又進(jìn)行M倍內(nèi)插濾波,即一個(gè)CHIP已完成L*M倍內(nèi)插,很容易能找到峰值功率,峰值功率所在的數(shù)據(jù)符號(hào)前后的(L*M)/2個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)使用相同長度的削峰序列進(jìn)行內(nèi)插削峰,由于內(nèi)插法削峰只是簡單的加減運(yùn)算,所以處理速度快,同時(shí)削峰序列的頻譜與輸入信號(hào)匹配,所以削峰操作沒有增加頻帶外的干擾,進(jìn)而不會(huì)造成在射頻器件處理時(shí)非線性失真。
文檔編號(hào)H04B1/69GK101018071SQ20061000741
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2006年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月8日
發(fā)明者熊軍, 劉先鋒 申請(qǐng)人:大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司