专利名称：一种降低多载波系统的信号峰均比的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及多载波聚合通信技术领域，尤其涉及一种降低多载波系统的信号峰均 比的方法和装置。
背景技术：
随着通信技术的迅速发展，对于WCDMA、CDMA2000以及TD-SCDMA等通信系统，系统 容量的需求迅速增加。目前，增加频率资源是扩充系统容量的重要手段。在增加频率资源 的前提下，要提高通信系统的集成度，进而降低成本，则需要采用多载波技术。下面以TD-SCDMA多载波通信系统为例，结合图1说明当前多载波通信系统传输信 号存在的问题。图1是TD-SCDMA多载波通信系统中的多载波信号发送格式示意图。由图1可见，在TD-SCDMA多载波通信系统中，在各个载波所承载的信号的相同位 置插入了训练序列(midamble)码，其中，图1中的DATA1和DATA2表示载波1 载波K承 载的信号的数据部分，GP是保护时隙数据部分。目前，在TD-SCDMA多载波通信系统中，对相同的基本midamble码进行移位后得 到多个midamble码，分别插入到一个小区内的多个载波承载的信号中，一个小区内的多个 载波采用一套发射机装置来发送信号，因此，各个载波承载的信号需要在该发射机中进行 叠加得到中频合路信号。由于各个载波承载的信号中插入的midamble码是基于同一个 midamble码移位得到的，各个载波承载的信号中的midamble码部分相关性较高，各个载波 承载的数据中插入midamble码的位置相同，并且各个载波在同一时刻发送其所承载的信 号，因此，各个载波承载的信号中的midamble码部分相叠加时，出现峰峰值叠加的概率较 大，导致中频合路信号会产生较大的峰值，并且，随着载波数的增加，中频合路信号产生较 大峰值的概率也增大。因而，目前多载波通信系统的中频合路信号的峰均比通常较大。中频合路信号的峰均比越大，该中频合路信号越容易进入非线性区，这将降低对 中频合路信号进行功率放大的功率放大器效率。为了提高所述功率放大器效率，需要降低 中频合路信号的峰均比。目前，为了降低峰均比一般采用基带编码或者削峰的方法，比较典型的削峰方法 有硬削峰滤波的方法，其实现原理简单，将要处理的信号与削峰门限比较，对于大于削峰门 限的样点限制到削峰门限上，这种方法会造成严重的频谱扩散，对后面用滤波器抑制频谱 扩散带来很大压力，而且当削峰后的信号通过滤波器后还可能造成峰值再生，使得削峰效 果较差，而且会带来误差矢量幅度(Error Vector Magnitude,EVM)指标的恶化。其他的削 峰方法如峰值窗法，将高于门限的硬削峰脉冲经过滤波器平滑，来抑制带外频谱扩展，虽然 这种方法一定程度上抑制了带外频谱再生，但信号本身有损失，因此对EVM指标会有恶化， 无论那种削峰方法，在峰均比得到改善的同时都会恶化EVM指标。对于基带编码的方法跟 基带调制方式和编码方式都有关，虽然EVM指标不会恶化，但算法实现起来复杂度太高，对 于多载波系统在实际应用上存在问题。
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可见，现有多载波通信系统中降低信号峰均比的方法或者会造成邻道功率泄漏比 (Adjacent Channel Leakage power Ratio, ACLR)指标和 EVM 指标的恶化，或者算法复杂 度过高，系统实现困难较大。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种降低多载波系统的信号峰均比的方 法和装置，以防止ACLR指标和EVM指标的恶化，并且系统实现简单。为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的一种降低多载波系统的信号峰均比的方法，该方法包括在向各个载波承载的信号中插入训练序列midamble码之后，在各个载波承载的 信号中引入不同的延迟量，然后再叠加所述信号。一种降低多载波系统的信号峰均比的装置，该装置包括延迟量引入模块和信号叠 加模块；所述延迟量引入模块，用于在各个载波承载的已经插入了 midamble码的信号中 引入不同的延迟量，并输出引入了延迟量的信号；所述信号叠加模块，用于接收引入了延迟量的信号，并对接收的信号进行叠加后 输出。由上述技术方案可见，由于本发明在各个载波承载的信号中引入了不同的延迟 量，因此，使得原来由不同载波承载的信号彼此相关性较高的部分能够错开时间发送，或者 说，使得各个载波在同一时刻发送的信号彼此之间存在差异，从而避免了各个载波承载的 信号的峰峰值相叠加，降低了多载波系统的信号峰均比。本发明所提供的方法和装置只需 要在各个载波承载的信号中引入延迟量，不需要依据基带信号所采用的编码方式和调制方 式采用复杂的算法，ACLR指标和EVM指标不会恶化，系统实现简单。
图1是TD-SCDMA多载波通信系统中的多载波信号发送格式示意图。图2是本发明提供的在各个载波承载的基带信号中引入延迟量的信号处理示意 图。图3是本发明提供的在各个载波承载的中频信号中引入延迟量的信号处理示意 图。图4是本发明提供的降低多载波系统的信号峰均比的装置结构图。图5是CCDF曲线示意图。图6是12载波的TD-SCDMA系统没有采用载波延时方案时输出信号的幅度图。图7是12载波的TD-SCDMA系统采用了载波延时方案后输出信号的幅度图。图8是12载波的TD-SCDMA系统采用载波延时方案前后的(XDF曲线对比图。图9是12载波的TD-SCDMA系统没有采用载波延时方案时输出信号的频谱图。图10是12载波的TD-SCDMA系统采用了载波延时方案后输出信号的频谱图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本发明进一步详细说明。本发明的方法和装置，在各个载波承载的信号中引入不同的延迟量之后，再叠加 所述信号。通过引入时延量，可以降低各个载波承载的信号的相关性，从而降低各个载波信 号叠加后的峰均比。本发明可以在各个载波承载的基带信号中弓|入所述延迟量，也可以在各个载波承 载的中频信号中引入所述延迟量，下面结合图2和图3进行说明。图2是本发明提供的在各个载波承载的基带信号中引入延迟量的信号处理示意 图。如图2所示，各个载波承载的信号么......dk(k是载波个数)经过调制、扩频加扰
并插入midamble码后，分别引入延迟量A、......A tk，其中的延迟量A、......A tk可
以由延迟量提供装置来产生，也可以直接存储在延迟量提供装置中的，延迟装置将来自延 迟量提供装置的延迟量引入到各个载波承载的信号中。引入了延迟量的信号再经内插滤波 和上变频(DUC)处理后进行叠加，得到中频合路信号并输出。在图2中，每一载波都对应了 一个延迟装置，实际上，各个延迟装置可以由同一个信号处理芯片等装置来实现。图3是本发明提供的在各个载波承载的中频信号中引入延迟量的信号处理示意 图。图3与图2的区别仅在于，在图3中，先对经过调制、扩频加扰并插入midamble码 的各个信号进行内插滤波和DUC处理，然后再引入延迟量Atl......Atk。对于发射端，在各个载波承载的信号中引入不同的延迟量之后，再叠加所述信号 能够降低信号峰均比，对于接收端，可以将在发射端引入到各个载波承载的信号中的延迟量 等效到信道时延特性中，无需在接收端对接收的信号进行特殊处理即可检测接收的信号。以TD-SCDMA系统为例，为了估计信道时延特性，接收端预先设置有信道估计窗 长，本发明所引入的延迟量的值需要满足的条件是在接收端利用midamble码作信号估计 时，引入的延迟量的值在信道估计窗可以估计的范围之内，或者说，延迟量的值与引入该延 迟量的载波所对应的信道的实际信道时延相加的和不大于信道估计窗长。对于位于室内的 多载波通信系统，由于位于室内环境的信道时延本身较小，因此，在各个载波承载的信号中 引入的时延量取值较大，相应地，对于位于室外的多载波通信系统，由于位于室外环境的信 道时延本身较大，在各个载波承载的信号中引入的时延量取值较小，位于室外的多载波通 信系统覆盖范围越广，其本身的信道时延越大，则相应的时延量取值应越小。对于每个多载 波通信系统，可以根据该多载波通信系统所允许的最大信道时延确定时延量的取值范围， 在该取值范围内取任意值作为时延量的具体取值。图4是本发明提供的降低多载波系统的信号峰均比的装置结构图。如图4所示，该装置包括延迟量引入模块401和信号叠加模块402。延迟量引入模块401，用于在各个载波承载的已经插入了 midamble码的信号中引 入不同的延迟量，并输出引入了延迟量的信号。信号叠加模块402，用于接收引入了延迟量的信号，并对接收的信号进行叠加后输
出o
延迟量引入模块401可以包括延迟量提供模块4011和延迟模块4012。延迟量提供模块4011，用于产生或存储不同的延迟量。延迟模块4012，接收各个载波承载的已经插入了 midamble码的信号，从延迟量提 供模块接收或获取不同的延迟量，将所述延迟量弓丨入到所述信号中并输出。图4所示的装置还包括进行基带信号处理的基带信号处理模块403和进行中频信 号处理的中频信号处理模块404。延迟量引入模块401连接在基带信号处理模块403和中频信号处理模块404之 间，中频信号处理模块404与信号叠加模块相连402。或者，基带信号处理模块403和中频信号处理模块相连404，延迟量引入模块401 连接在中频信号处理模块404和信号叠加模块402之间。基带信号处理模块403进行的基带信号处理包括对各个载波承载的信号进行调 制、扩频加扰和插入midamble码。中频信号处理模块404进行的中频信号处理包括对各个载波承载的信号进行内 插滤波和数字上变频。下面结合附图对采用本发明引入时延量的技术方案(下文简称载波延时方案)来 降低各个载波信号叠加后的峰均比(Peak to Average Power Ratio, PAR)的效果进行说 明。通常情况下，一个信号x(n)，n = 0，…，⑴的峰值应该是其包络| x (n) |，n = 0，…， ⑴的最大值。由于信号幅度最大值出现的概率非常小，用maxW^来定义信号幅度峰值没
n
有太大的实际意义。一种更为有效的峰值定义方法是采用概率的方法，即逆累积分布函数 (Complementary Cumulative Distribution Function, CCDF)曲线来定义 PAR。对于信号x(n)，n = 0，…，⑴，其相对瞬时功率可定义为 其中，N为参加统计的信号样点数。一个信号X(n)，n = 0，…，⑴的相对瞬时功率 在某一点P。的累计概率密度F。定义为Pr[Ps > PJ = F0CCDF曲线表示的是在一定时间周期内，各时间点瞬时功率与平均功率的比值从大 到小的累积分布。图5是CCDF曲线示意图。图5中，纵轴表示累积分布密度，单位是％，横轴表示功 率比，单位是dB，一般以0. 1%。分布点作为信号的PAR值。当(XDF曲线由曲线1变化到曲 线2时，说明减小了 PAR。下面以12载波的TD-SCDMA系统为例说明载波延时方案对各个载波叠加后的输出 信号的PAR值和临道功率泄漏比(Adjacent Channel Leakage power Ratio, ACLR)的影 响。其中，在该12载波的TD-SCDMA系统中，每载波8用户，每用户占用2码道。图6是12载波的TD-SCDMA系统没有采用载波延时方案时输出信号的幅度图。图7是12载波的TD-SCDMA系统采用了载波延时方案后输出信号的幅度图。
对比图6和图7可见，采用载波延时方案可以降低系统的Midamble部分的幅度。图8是12载波的TD-SCDMA系统采用载波延时方案前后的(XDF曲线对比图。图8中，曲线1是采用载波延时方案前的CCDF曲线，曲线2是采用载波延时方案 后的(XDF曲线。由图8可见，在0.01%处，采用载波延时方案后，PAR值由14.97降低到 9. 58，有效降低了 PAR。图9是12载波的TD-SCDMA系统没有采用载波延时方案时输出信号的频谱图。图10是12载波的TD-SCDMA系统采用了载波延时方案后输出信号的频谱图。对比图9和图10可见，采用载波延时方案前后系统的频谱图差异较小，因此，载波 延时方案对ACLR的影响较小。由于本发明在各个载波承载的信号中引入了不同的延迟量，使得各个载波在同一 时刻发送的信号彼此之间存在差异，从而避免了各个载波承载的信号的峰峰值相叠加，降 低了多载波系统的信号峰均比。并且，本发明的方法和装置不会使ACLR指标和EVM指标恶 化，也不会增加额外的计算量，对当前的通信标准以及接收端的信号检测没有产生任何影 响，系统实现简单。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在 本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范 围之内。
权利要求
一种降低多载波系统的信号峰均比的方法，其特征在于，该方法包括在向各个载波承载的信号中插入训练序列midamble码之后，在各个载波承载的信号中引入不同的延迟量，然后再叠加所述信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在向各个载波承载的信号中插入 midamble码之后，在各个载波承载的信号中引入不同的延迟量包括在向各个载波承载的信号中插入midamble码之后、并且在对各个载波承载的信号进 行中频处理之前，在各个载波承载的信号中引入不同的延迟量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在向各个载波承载的信号中插入 midamble码之后，在各个载波承载的信号中引入不同的延迟量包括在对各个载波承载的信号进行中频处理之后、并且在叠加各个载波承载的信号之前， 在各个载波承载的信号中引入不同的延迟量。
4.如权利要求1至3任一权项所述的方法，其特征在于，所述中频处理包括内插滤波和 数字上变频。
5.如权利要求1至3任一权项所述的方法，其特征在于，所述延迟量的值不大于信号接 收端对应的信道估计窗长减去引入该延迟量的载波对应的信道的实际信道时延所得的差值。
6.一种降低多载波系统的信号峰均比的装置，其特征在于，该装置包括延迟量引入模 块和信号叠加模块；所述延迟量引入模块，用于在各个载波承载的已经插入了 midamble码的信号中引入 不同的延迟量，并输出引入了延迟量的信号；所述信号叠加模块，用于接收引入了延迟量的信号，并对接收的信号进行叠加后输出。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述延迟量引入模块包括延迟量提供模块 和延迟模块；所述延迟量提供模块，用于产生或存储不同的延迟量；所述延迟模块，接收各个载波承载的已经插入了 midamble码的信号，从延迟量提供模 块接收或获取不同的延迟量，将所述延迟量弓丨入到所述信号中并输出。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置还包括进行基带信号处理的基带信 号处理模块和进行中频信号处理的中频信号处理模块；所述延迟量引入模块连接在所述基带信号处理模块和所述中频信号处理模块之间，所 述中频信号处理模块与所述信号叠加模块相连。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置还包括进行基带信号处理的基带信 号处理模块和进行中频信号处理的中频信号处理模块；所述基带信号处理模块和所述中频信号处理模块相连，所述延迟量引入模块连接在所 述中频信号处理模块和所述信号叠加模块之间。
10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述基带信号处理模块进行的基带信号处理包括对各个载波承载的信号进行调制、 扩频加扰和插入midamble码；所述中频信号处理模块进行的中频信号处理包括对各个载波承载的信号进行内插滤 波和数字上变频。
全文摘要
本发明公开了一种降低多载波系统的信号峰均比的方法，该方法包括在向各个载波承载的信号中插入训练序列midamble码之后，在各个载波承载的信号中引入不同的延迟量，然后再叠加所述信号。本发明公开的降低多载波系统的信号峰均比的装置，包括延迟量引入模块和信号叠加模块；所述延迟量引入模块，用于在各个载波承载的已经插入了midamble码的信号中引入不同的延迟量，并输出引入了延迟量的信号；所述信号叠加模块，用于接收引入了延迟量的信号，并对接收的信号进行叠加后输出。应用本发明在降低信号峰均比的同时，能够防止ACLR指标和EVM指标的恶化，并且系统实现简单。
文档编号H04B1/69GK101888694SQ200910084019
公开日2010年11月17日 申请日期2009年5月12日 优先权日2009年5月12日
发明者康绍莉, 徐红艳, 熊芳 申请人:大唐移动通信设备有限公司