专利名称：基于脉冲再生的峰均功率比抑制方法以及中频削峰模块的制作方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，特别涉及一种降低峰均功率比的削峰技术。
背景技术：
目前许多无线通信系统，如宽带码分多址系统(WCDMA)、全球微波互联接入系统 (WiMAX)，其中频信号通常由多个独立的基带信号相加而成，合成的中频信号有较大的峰均功率比(Peak to Average Power Ratio, PAPR),并符合高斯分布。功率放大器(PA)是一种在通信系统广泛使用的非线性器件，其特点是当输入信号幅度超出其线性区，输出就会产生非线性失真，造成信号带内失真和邻带信号干扰，因此必须将输入信号幅度控制在其线性区内。而较大PAPR的中频信号对应的PA的工作范围将大大缩小,从而引起PA效率的降低。所以，在PA之前减小中频信号的PAPR是非常重要的。现有的技术往往不能达到良好的削峰效果。例如，由于载波可调导致频谱不确定， 某些削峰技术虽然实现简单，但不能达到所需的邻近信道泄露功率比(ACLR)和误差矢量幅度(EVM)。此外，另外一些方法实现过程复杂，调整灵活度弱，可移植性差。
发明内容
本发明提供所要解决的技术问题是，提供一种实现容易、性能优异的，基于脉冲再生的峰均功率比抑制方法以及中频削峰模块。本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种基于脉冲再生的峰均功率比抑制方法，其特征在于，包括以下步骤计算当前输入的中频信号的相位以及幅度模值，当幅度模值超过阈值，则利用超出阈值部分的幅度以及对应的相位生成噪声信号；将生成的噪声信号解调至基带进行降采样滤波处理，再将降采样滤波后的噪声信号进行升采样滤波处理后调制至中频；将延时后的原始中频信号减去噪声信号，得到削峰处理后的中频信号。若中频信号为多路基带信号相加而成，在进行滤波处理时，先将噪声信号分为与形成原始中频信号的基带信号数量相同的多路，分别由不同的本振信号解调至基带，进行降采样滤波处理，再将降采样滤波后的噪声信号进行升采样滤波处理后调制至中频，最后将经不同本振信号调制至中频的噪声信号相加合路，形成一路中频噪声信号输出。为实现上述方法的中频削峰模块，其特征在于，包括噪声信号生成单元、滤波单元、延时单元和脉冲对消单元；中频输入信号输入噪声信号生成单元的输入端和延时单元的输入端，噪声信号生成单元的输出端与滤波单元的输入端相连，滤波单元的输出端与脉冲对消单元的一个输入端相连，延时单元的输出端与脉冲对消单元的另一个输入端相连， 脉冲对消单元的输出端输出削峰处理后的中频信号；所述噪声信号生成单元用于，计算当前输入的中频信号的相位以及幅度模值，当幅度模值超过阈值，则利用超出阈值部分的幅度以及对应的相位生成噪声信号；
所述滤波单元用于，将生成的噪声信号解调至基带进行降采样滤波处理，再将降采样滤波后的噪声信号进行升采样滤波处理后调制至中频；所述延时单元用于，对输入信号进行延时处理，使得输出的原始输入信号与滤波单元输出的噪声信号同步；所述脉冲对消单元用于，将延时后的原始中频信号减去噪声信号，得到削峰处理后的中频信号。具体地，当中频削峰模块应用于载波可调的多载波系统时，所述滤波单元包括若干滤波子单元组成，滤波单元将生成的噪声信号输入各滤波子单元，所述滤波子单元将生成的噪声信号解调至基带进行降采样滤波处理，将降采样滤波后的噪声信号进行升采样滤波处理后调制至中频，滤波单元再将各滤波子单元输出后的中频噪声信号相加合路，形成一路中频信号输出；各滤波子单元间实现解调、调制所使用的本振信号的频率不同，滤波单元中滤波子单元的个数与形成原始中频信号的基带信号数量相同。本发明在中频通过对信号进行简单的限幅处理，将超出阈值的部分生成噪声信号；再将噪声信号通过调制解调的方式进行滤波处理，从而以较低的实现成本得到较好的滤波效果；最终，噪声信号再被调制到中频与原始信号进行脉冲对消，实现限幅削峰，降低多载波峰均功率比。本发明的有益效果是，以简单有效地方式完成中频信号的削峰工作，且兼顾系统性能和资源。
图I为本发明中频削峰模块的结构图。图2为实施例中中频削峰模块的限幅单元示意图。图3为实施例中中频削峰模块的滤波单元示意图。
具体实施例方式实施例为实现中频削峰的过程包括以下几个步骤步骤I、基带信号调制至中频后，输入至中频削峰模块，中频削峰模块计算中频信号的幅度模值和相位；步骤2、中频削峰模块对计算出的信号模值进行简单的限幅判断，即如果输入信号的幅度模值超过了给定的阈值，则计算出超过门限的部分Λχ(η);如果没有超过此阀值， 则无需对其进行限制，也就是说Ax(Ii)为O ;步骤3、中频削峰模块根据Λχ (η)与之前计算出的相位，再生噪声信号，进一步的，需要对噪声信号进行增益补偿得到最终的噪声信号X, (η)；步骤4、运用对应的基带本帧信号将噪声信号X, (η)解调到基带信号，并在基带进行降采样滤波得到符合频谱要求的基带噪声；步骤5、基带噪声经过相应本帧信号的调制，依次经过升采样、混频，将噪声信号重新调制至中频；步骤6、原始输入至中频削峰模块的中频信号经过一定的延时后与滤波后的中频噪声信号对应相减，即可得到经削峰处理后的中频信号。
如图I所示，中频削峰模块主要包括噪声信号生成单元、滤波单元、延时单元和脉冲对消单元。中频输入信号输入噪声信号生成单元的输入端和延时单元的输入端，噪声信号生成单元的输出端与滤波单元的输入端相连，滤波单元的输出端与脉冲对消单元的一个输入端相连，延时单元的输出端与脉冲对消单元的另一个输入端相连，脉冲对消单元的输出端输出削峰处理后的中频信号。以载波可变、四路载波均不相同的信号为实施例。基带信号根据其不同的载波频率生成不同的本振信号；经过基带解调、调制至四路载波不同的中频信号，并合成一路中频信号输入至中频削峰模块。噪声信号生成单元接收到输入的中频信号后，对合成的一路中频信号进行简单的限幅判断。如图2所示，噪声信号生成单元主要包括模值和相位的计算单元、幅度比较单元和脉冲再生计算单元。首先计算四路合成的中频信号的信号模值和信号相位。一方面，将计算出的信号模值与预先设定的峰值门限值相比较，若信号模值超过峰值门限，则求出二者的差值，将超过门限的部分记为Λχ(η);若信号模值未超过峰值门限，则无需进行限制， 可认为Λχ(η)为O。另一方面，根据所得的Λχ(η)与经过一定延时的之前计算出的信号相位进入脉冲再生计算单元，重新计算出噪声信号V (η)，实现脉冲再生。优选的，为保证消峰效果，对V (η)进行增益补偿。之后，噪声信号X' (η)分别进入四路载波不同的子滤波单元。子滤波模块结构图如图3所示，主要包括解调模块和调制模块。其中，解调模块和调制模块均可根据相应的基带处理的解调和调制设计，且技术成熟、设计简单，降低系统的复杂度。本发明实施例中采用基带调制解调的本振信号，每一路信号载波频率均不相同，以实现载波可调的多载波的中频削峰模块的灵活控制。以一路滤波单元子单位为例说明。X' (η)首先进入解调模块，进行混频以及下变频滤波处理。解调器将V (η)与本振信号混频，以搬移到不同的频点上，在调制时使用的本振信号是由经延时处理的基带解调时的本振信号。然后对相乘后的输出信号采用一定倍数的降采样处理和低通滤波处理，之所以采用降采样是从低通滤波器的实现容易和资源节约的角度考虑的，以便得到符合频谱要求的基带噪声。接着，该噪声信号进入调制模块，重新调制至中频。同理，调制模块与基带调制器基本相同，信号进行相应倍数的升采样和滤波处理，最后与解调模块所采用的本振信号进行混频处理。此时，经过滤波处理后，可保证所得的噪声中频信号在频域上满足频谱要求，同时为降低峰均功率比做好准备。最后，将四路经过处理的噪声中频信号相加合路，形成一路中频信号。同时，将其与经过一定延时处理的原始中频信号进行脉冲对消处理，以此达到消减峰均比的目的。与现有的中频部分相比，这里经过中频削峰模块的信号不仅满足频谱要求，还能够显著改善输出信号的峰均比。显然，由于噪声信号生成和滤波处理需要一定时延，原始输入的中频信号的延迟量可由多次仿真确定。本发明实施例的中频削峰模块与现有技术相比，更适用于载波可调的多载波系统，在中频有效地降低信号的峰均功率比。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种基于脉冲再生的峰均功率比抑制方法，其特征在于，包括以下步骤计算当前输入的中频信号的相位以及幅度模值，当幅度模值超过阈值，则利用超出阈值部分的幅度以及对应的相位生成噪声信号；将生成的噪声信号解调至基带进行降采样滤波处理，再将滤波后的噪声信号进行升采样滤波处理后调制至中频；将延时后的原始中频信号减去噪声信号，得到削峰处理后的中频信号。
2.如权利要求I所述一种基于脉冲再生的峰均功率比抑制方法，其特征在于，若中频信号为多路基带信号相加而成，在进行滤波处理时，先将噪声信号分为与形成原始中频信号的基带信号数量相同的多路，分别由不同的本振信号解调至基带，进行降采样滤波处理， 再将降采样滤波后的噪声信号进行升采样滤波处理后调制至中频，最后将经不同本振信号调制至中频的噪声信号相加合路，形成一路中频噪声信号输出。
3.中频削峰模块，其特征在于，包括噪声信号生成单元、滤波单元、延时单元和脉冲对消单元；中频输入信号输入噪声信号生成单元的输入端和延时单元的输入端，噪声信号生成单元的输出端与滤波单元的输入端相连，滤波单元的输出端与脉冲对消单元的一个输入端相连，延时单元的输出端与脉冲对消单元的另一个输入端相连，脉冲对消单元的输出端输出削峰处理后的中频信号；所述噪声信号生成单元用于，计算当前输入的中频信号的相位以及幅度模值，当幅度模值超过阈值，则利用超出阈值部分的幅度以及对应的相位生成噪声信号；所述滤波单元用于，将生成的噪声信号解调至基带进行降采样滤波处理，再将降采样滤波后的噪声信号进行升采样滤波处理后调制至中频；所述延时单元用于，对输入信号进行延时处理，使得输出的原始输入信号与滤波单元输出的噪声信号同步；所述脉冲对消单元用于，将延时后的原始中频信号减去噪声信号，得到削峰处理后的中频信号。
4.如权利要求3所述中频削峰模块，其特征在于，当中频削峰模块应用于载波可调的多载波系统时，所述滤波单元包括若干滤波子单元组成，滤波单元将生成的噪声信号输入各滤波子单元，所述滤波子单元将生成的噪声信号解调至基带进行降采样滤波处理，将降滤波后的噪声信号进行升采样滤波处理后调制至中频，滤波单元再将各滤波子单元输出后的中频噪声信号相加合路，形成一路中频信号输出；各滤波子单元间实现解调、调制所使用的本振信号的频率不同，滤波单元中滤波子单元的个数与形成原始中频信号的基带信号数量相同。
5.如权利要求3所述中频削峰模块，其特征在于，所述若干滤波子单元中解调、调制使用的本振信号为延时后的基带解调、调制使用的本振信号。
全文摘要
本发明提供一种基于脉冲再生的峰均功率比抑制方法以及实现该方法的中频削峰模块。本发明在中频通过对信号进行简单的限幅处理，将超出阈值的部分生成噪声信号；再将噪声信号通过调制解调的方式进行滤波处理，从而以较低的实现成本得到较好的滤波效果；最终，噪声信号再被调制到中频与原始信号进行脉冲对消，实现限幅削峰，降低多载波峰均功率比。本发明以简单有效地方式完成中频信号的削峰工作，且兼顾系统性能和资源。
文档编号H04L27/26GK102594764SQ201210059910
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月8日 优先权日2012年3月8日
发明者刘皓, 尹未秋, 杨林 申请人:电子科技大学