专利名称：多频段宽带信号的削峰方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种多频段宽带信号的削峰方法和设备。
背景技术：
伴随国内外移动运营商的高度认可、近年来的大规模部署商用，BBU(Base Band Unit，基带处理单元)+RRU (Radio Remote Unit，射频拉远单元)的建网模式呈现出从根本上改变传统网络架构的趋势。由于各国家和地区频谱政策差异，相应的全球移动运营商获得的频谱资源相对分散(包括900MHz/1800MHz/2100MHz/2300MHz/2600MHz等)，普遍面临着多制式、多频段的挑战。以中国移动为例，在 TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access,时分同步码分多址)制式上先后分得了 F(1880MHz_1920MHz)、 A(2010MHz-2025MHz)、E (2320MHz_2370MHz)和 D (2570MHz_2620MHz) 4 个频段，尽管频谱资源丰富，但频段间隔较大。为了满足TD(Time Division，时分)网络适应不同频段、应用场景需求，RRU产品已经有十数种之多，即使是主流厂商也难以全部覆盖。而且未来一旦频段划分再调整，现有窄带RRU设备也不得不替换，这些都促使射频尽快向宽带化方向发展。一般来说，一个基站站点如果开通几个不同制式的基站，意味着同时在几个频段上运行，就需配置几个独立RRU，建站时常因RRU多而造成天面要求高、站点获取难、部署和维护成本高等问题，且无法满足后续演进时不同频段间的频谱与功率资源动态调配需求。 与此同时，无线技术从2G(2nd Generation，第二代移动通信系统)到3G(3rd Generation, 第三代移动通信系统)、再向3.9G/LTE(Long Term Evolved，长期演进)的演进道路，使移动运营商不得不面临运营多个制式网络的现实问题。为了实现更灵活的网络架构，更高的频谱利用率和集成度，具体到RRU则要在频谱宽度上更具可扩展性，窄带RRU设备显然无法满足。以宽带RRU为代表的射频宽带化可实现多制式、多频段时设备合一，有效解决上述一系列问题，已成为满足运营商需求与推动行业发展的共同趋势。在射频宽带化的背后，关键性技术即为宽带MCPA(Multi Carrier Power Amplifier,多载波功放)。传统技术实现F、A、E多频段组网至少需7款RRU、建站、维护困难，扩容时设备更换频繁。而采用宽带MCPA技术仅需3款RRU可实现TD-SCDMA室外、室外打室内和室内全场景覆盖，实现网络长期稳定发展。同时，相对采用传统技术的RRU产品， 室外宽带MCPA RRU重量、体积均至少减小20%，有利于快速工程实施。相比传统将2个功放“双拼”的RRU产品，宽带MCPA电子元器件减少30%，可靠性提升60%以上，功耗降低 20%以上。窄带RRU无法同时支持TD和TD-LTE所在的不同频段，而基于MCPA技术的宽带 RRU只需通过软件升级便得以在TD-LTE时代继续存在，实现真正意义上的平滑演进和未来多制式网络的融合共存。受市场需求影响，整个宽带RRU产业链已渐渐趋于成熟。而解决MCPA的核心技术就是CFR (Crest Factor Reduction,宽带峰均比抑制)技术以及DPD (Digital Pre-Distortion，宽带数字预失真)技术。这两种方案是互相补充和制约的。下面对目前业界上针对多频段的几种常用CFR+DPD解决方案进行说明。如图1所示，为现有技术中采用常规多频段CFR技术的一种应用场景的示意图，其实际上是针对两个频段窄带CFR+DPD的简单组合，各频段使用单独的PA，F和A在物理通道上是隔离的，信号彼此之间没有影响，其采用的CFR方案为传统峰值脉冲抵消算法。如图2所示，为现有技术中采用常规多频段CFR技术的另一种应用场景的示意图， F+A信号合路进行CFR和DPD处理，合路信号经过同一 MCPA功放，F+A频段合路信号频段跨越120Mhz以上，为了完成CFR和DPD的算法，通常会采用较高的中频处理速率，当然也要受限于目前FPGA的时钟处理能力，中频时钟速率一般低于250Msps。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题上述的如图1所示的方案是两个单频段CFR+DPD系统的直接组合，采用两个独立的功放，其优点是不需要对现有算法做任何修改，性能稳定，缺点是设备体积大、效率低、成本高，不符合技术演进要求，也很难满足运营商对绿色基站的需求。而上述的图2所示的方案中，CFR模块能保证进入DAC (Digital to Analog Converter,数模转换器)的入口峰均比，但是DAC后峰均比抬升较大，抬升内插滤波对峰均比的抬升的程度主要取决于信号带宽与采样处理速率的比值，比值越小，抬升越大，F+A信号带宽占据145Mhz，而受限于目前的FPGA (Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)，时钟采样速率最高为250Msps，这样DAC引入峰值再生一般可能在1. 5dB左右，如果要保证进入PA (Power Amplifier,功率放大器)的峰均比较低，CFR削峰门限要设置的更低，这样消耗资源会增加，EVM(Error Vector Magnitude，误差矢量振幅)恶化也较大，另一种解决方案就是保持现有CFR削峰门限，PA做一定的功率回退，这样功放效率大大降低。该方案为了保证DPD方案的正常实施，一般中频处理速率较高，这样也使得CFR中削峰滤波器设计难度加大。
发明内容
本发明实施例提供一种多频段宽带信号的削峰方法和设备，解决现有的技术方案中基站设备单通道采用宽频功放，且同时支持多频段时，所存在的信号的峰均比问题。为达到上述目的，本发明实施例一方面提供了一种多频段宽带信号的削峰方法， 至少包括以下步骤步骤A、预测所接收到的多频段的多载波信号在经过数模转换DAC处理后的峰值；步骤B、判断所预测的峰值是否高于峰值检测阈值；步骤C、当所预测的峰值高于所述峰值检测阈值时，分别确定相应的各频段的多载波信号的峰值调整值；步骤D、根据所确定的峰值调整值，分别生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量；步骤E、将所接收到的多频段的多载波信号分别减去相对应的削峰抵消脉冲向量， 输出削峰处理后的多频段的多载波信号。另一方面，本发明实施例还提供了一种多频段宽带信号的削峰处理单元，至少包括
接收模块，用于接收多频段的多载波信号；预测模块，用于预测所述接收模块所接收到的多频段的多载波信号在经过DAC处理后的峰值；第一判断模块，用于判断所述预测模块所预测的峰值是否高于峰值检测阈值；确定模块，用于当所述第一判断模块判断所预测的峰值高于所述峰值检测阈值时，分别确定相应的各频段的多载波信号的峰值调整值；生成模块，用于根据所述确定模块所确定的峰值调整值，分别生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量；处理模块，用于将所述接收模块所接收到的多频段的多载波信号分别减去相对应的削峰抵消脉冲向量，输出削峰处理后的多频段的多载波信号。与现有技术相比，本发明实施例所提出的技术方案具有以下优点通过应用本发明实施例的技术方案，事先预测所接收到的多频段的多载波信号在经过DAC处理后的峰值，并根据预测的结果进行相应的预削峰处理，保证多频段的多载波信号在经过DAC处理后的峰均比，从而，解决了现有的基站设备单通道采用宽频功放，且同时支持多频段时，所存在的信号的峰均比问题，配合数字预失真方案来保证功放的线性和效率，确保同一系统多频段应用、异系统共模、共平台实现技术可行。
图1为现有技术中采用常规多频段CFR技术的一种应用场景的示意图；图2为现有技术中采用常规多频段CFR技术的另一种应用场景的示意图；图3为本发明实施例所提出的一种多频段宽带信号的削峰方法的流程示意图；图4为本发明实施例所应用的技术场景的系统结构示意图；图5为本发明实施例所提出的一种Pre-Peak CFR方案的流程示意图；图6为本发明实施例提出的一种多频段宽带信号的削峰处理单元的结构示意图。
具体实施例方式如背景技术所述，现有的采用独立功放的技术方案存在体积大、效率低、成本高的缺陷，而对于基站设备在单通道采用宽频功放，且同时支持多频段时信号的技术方案，虽然可以解决上述问题，但会出现在保证DAC入口峰均比的情况下，无法保证DAC处理后的峰均比的问题，影响具体的应用效果，和实际实施过程的技术标准需要。为了克服这样的缺陷，本发明实施例提出了一种多频段宽带信号的削峰方法，通过事先预测多频段宽带信号在DAC处理后的峰值，对相应频段的信号进行预削峰处理，保证其在经过DAC处理后的峰均比。如图3所示，为本发明实施例所提出的一种多频段宽带信号的削峰方法的流程示意图，该方法具体包括以下步骤步骤S301、预测所接收到的多频段的多载波信号在经过数模转换DAC处理后的峰值。步骤S302、判断所预测的峰值是否高于峰值检测阈值。当所预测的峰值高于所述峰值检测阈值时，执行步骤S303 ；
当所预测的峰值没有高于所述峰值检测阈值时，执行步骤S306。在具体的处理场景中，所述峰值检测阈值，具体是根据预设的削峰阈值计算得到的，其中，所述峰值检测阈值的取值稍高于所述预设的削峰阈值。步骤S303、分别确定相应的各频段的多载波信号的峰值调整值。 步骤S304、根据所确定的峰值调整值，分别生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量。步骤S305、将所接收到的多频段的多载波信号分别减去相对应的削峰抵消脉冲向量，输出削峰处理后的多频段的多载波信号。步骤S306、判断当前所处理的数据长度位置是否为所述多频段的多载波信号的最大数据长度位置。如果不是，返回步骤S301，继续预测所接收到的多频段的多载波信号的下一个数据长度位置上的信号在经过DAC处理后的峰值；如果是，直接执行步骤304，根据当前的累计脉冲抵消向量生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量。在具体的处理场景中，为了对具体的处理过程的长度和效率进行控制，可以预先设置生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量的过程中的信号迭代次数阈值。当在生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量的过程中的信号迭代次数达到所述信号迭代次数阈值时，直接根据当前的累计脉冲抵消向量生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量。通过这样的处理，可以避免出现无限制的迭代处理，或者过多次数的迭代处理所带来的处理时间的延长，提高相应处理的效率。另一方面，为了能使相应的输出信号得到及时准确的处理，在执行步骤S301至步骤S304的过程中，还需要对所接收到的多频段的多载波信号进行数据延时处理，直到步骤 S304的处理完成，分别生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量之后，才执行步骤S301，将数据延时处理后的多频段的多载波信号分别减去相对应的削峰抵消脉冲向量， 输出削峰处理后的多频段的多载波信号。与现有技术相比，本发明实施例所提出的技术方案具有以下优点通过应用本发明实施例的技术方案，事先预测所接收到的多频段的多载波信号在经过DAC处理后的峰值，并根据预测的结果进行相应的预削峰处理，保证多频段的多载波信号在经过DAC处理后的峰均比，从而，解决了现有的基站设备单通道采用宽频功放，且同时支持多频段时，所存在的信号的峰均比问题，配合数字预失真方案来保证功放的线性和效率，确保同一系统多频段应用、异系统共模、共平台实现技术可行。下面，结合具体的应用场景，对本发明实施例所提出的技术方案进行说明。如图4所示，为本发明实施例所应用的技术场景的系统结构示意图，本发明实施例提出了应用于这样的架构下的Pre-Peak CFR算法的详细过程，保证CFR处理后经过一系列的处理后进入PA的峰均比。Pre-Peak CFR方案的基本思想通过事先预测多频段信号DAC后峰值，对F频段和 A频段的信号进行预削峰处理，保证DAC后的峰均比。下面以F+A宽频系统为例，详细对基于图4所示的系统架构下的Pre-Peak CFR实现方案进行说明。在这样的处理流程中，具体以F频段和A频段的信号的处理过程为例进行说明，当然，如果相应的需要处理其他频段的信号，则相应的处理过程需要进行相应的调整，这样的变化并不影响本发明的保护范围。
如图5所示，为本发明实施例所提出的一种Pre-Peak CFR方案的流程示意图，该方法具体包括以下步骤步骤S501、CFR模块接收F频段和A频段的多载波信号。在本发明以下的实施例描述中，具体的输入信号为F频段和A频段的多载波信号， 记做yf = {yf(i)，i = 1 N}和[={ya(i)，i = 1 N}，其中，N为多载波信号的数据长度。在CFR模块接收到F频段和A频段的多载波信号之后，一方面，需要将相应的信号进行数据延迟处理，另一方面，需要根据接收到的相应的信号的信息执行后续的步骤S502。步骤S502、预测接收到的多载波信号的峰值。在实际的操作处理中，具体的预测方法包括以下两种方法一、首先，确定F频段和A频段的多载波信号上的各相位点的信号在经过DAC 处理后的可能取值
f (f m ^
权利要求
1.一种多频段宽带信号的削峰方法，其特征在于，至少包括以下步骤步骤A、预测所接收到的多频段的多载波信号在经过数模转换DAC处理后的峰值； 步骤B、判断所预测的峰值是否高于峰值检测阈值；步骤C、当所预测的峰值高于所述峰值检测阈值时，分别确定相应的各频段的多载波信号的峰值调整值；步骤D、根据所确定的峰值调整值，分别生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量；步骤E、将所接收到的多频段的多载波信号分别减去相对应的削峰抵消脉冲向量，输出削峰处理后的多频段的多载波信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A，具体包括接收到F频段的多载波信号yf = {yf⑴，i = 1 N}和A频段的多载波信号ya = {ya(i)，i = 1 N}，其中，N为多载波信号的数据长度；根据以下公式，确定F频段和A频段的多载波信号上的各相位点的信号在经过DAC处理后的可能取值
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A，具体包括接收到F频段的多载波信号yf= {yf(i), i = 1 N}和A频段的多载波信号ya = {ya(i)，i = 1 N}，其中，N为多载波信号的数据长度；根据以下公式，确定F频段和A频段的多载波信号在经过DAC处理后的峰值，作为预测的峰值y-(i) = I |yf(i) I l + l ya(i) I，其中，11 · 11表示对数据进行求模操作。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述峰值检测阈值，具体为根据预设的削峰阈值计算得到的，其中，所述峰值检测阈值的取值稍高于所述预设的削峰阈值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B之后，还包括步骤F、当所预测的峰值没有高于所述峰值检测阈值时，判断当前所处理的数据长度位置是否为所述多频段的多载波信号的最大数据长度位置；如果不是，返回步骤A，继续预测所接收到的多频段的多载波信号的下一个数据长度位置上的信号在经过DAC处理后的峰值；如果是，直接执行步骤D，根据当前的累计脉冲抵消向量生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤F，具体包括在接收到F频段的多载波信号yf = {yf (i)，i = 1 N}和A频段的多载波信号ya = {ya(i)，i = 1 N}，其中，N为多载波信号的数据长度的情况下当所预测的峰值ymax(i)没有高于所述峰值检测阈值时，判断i是否小于N ； 如果判断结果为是，确定i = i+Ι，并返回步骤A，继续预测所接收到的F频段和A频段的多载波信号在当前的数据长度位置上的信号在经过DAC处理后的峰值ymax(i)，并根据预测的结果进行后续的处理；如果判断结果为否，直接执行步骤D，分别确定当前的累计脉冲抵消向量斤和分别为F频段和A频段的多载波信号的削峰抵消脉冲向量，并按照以下公式将所接收到的F频段和A频段的多载波信号分别减去F频段和A频段的多载波信号的削峰抵消脉冲向量，输出削峰处理后的多频段的多载波信号
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C，具体包括在接收到F频段的多载波信号yf = {yf(i)，i = 1 N}和A频段的多载波信号ya= {ya(i)，i = 1 N}，其中， N为多载波信号的数据长度的情况下当所预测的峰值ymax(i)高于所述峰值检测阈值时，计算峰值窗口 Im，i彡m彡i+ffin_ length}内的所有预测的峰值ymax(m) (i彡m彡i+Win_length)，根据其中的最大值，确定所预测的峰值的位置imax以及F频段的多载波信号的峰值点yf (imax)和A频段的多载波信号的峰值Aya(imax)；分别根据以下公式确定F频段的多载波信号的峰值点yf(imax)的削减值4(1_)和A频段的多载波信号的峰值点ya(imax)的削减值Ca (imax)，作为相应的各频段的多载波信号的峰值调整值
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D量之前，还包括根据当前系统中的频点配置，以及削峰滤波器长度K，分别设置各频段的多载波信号的削峰滤波器系数；其中，削峰滤波器系数的数据维数为1XK。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤D，具体包括在接收到F频段的多载波信号yf = {yf (i)，i = 1 N}和A频段的多载波信号ya = {ya(i)，i = 1 N}，其中，N为多载波信号的数据长度的情况下将F频段的多载波信号的峰值调整值Cf (imax)和A频段的多载波信号的峰值调整值 Ca(Ifflax)分别与F频段的多载波信号的削峰滤波器系数hf和A频段的多载波信号的削峰滤波器系数ha进行向量相乘，得到相应的脉冲抵消子向量；将所得到的脉冲抵消子向量按照以下公式增加到相应的累计脉冲抵消向量和中
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述确定i= imax+floor(K/2)，并判断i是否小于N之后，还包括如果判断结果为是，确定i = i+Ι ；返回步骤A，继续预测所接收到的F频段和A频段的多载波信号在当前的数据长度位置上的信号在经过DAC处理后的峰值ymax(i)，并根据预测的结果进行后续的处理。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤E，具体包括在接收到F频段的多载波信号yf = {yf (i)，i = 1 N}和A频段的多载波信号ya = {ya(i)，i = 1 N}，其中，N为多载波信号的数据长度的情况下在确定当前的累计脉冲抵消向量和分别为F频段和A频段的多载波信号的削峰抵消脉冲向量之后，按照以下公式将所接收到的F频段和A频段的多载波信号分别减去F频段和A频段的多载波信号的削峰抵消脉冲向量，输出削峰处理后的多频段的多载波信号 yf(n)=yf{n)-y-(n),
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括预先设置生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量的过程中的信号迭代次数阈值；当在生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量的过程中的信号迭代次数达到所述信号迭代次数阈值时，直接根据当前的累计脉冲抵消向量生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，具体包括在接收到F频段的多载波信号yf = {yf (i)，i = 1 N}和A频段的多载波信号ya = {ya(i)，i = 1 N}，其中，N为多载波信号的数据长度的情况下预先设置生成F频段和A频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量的过程中的信号迭代次数阈值N_Loop_Num ；当通过步骤D将得到的脉冲抵消子向量增加到相应的累计脉冲抵消向量·之后， 判断当前的迭代次数Iter_Num是否达到N_Loop_Num ；如果 Iter_Num < N_Loop_Num，则 Iter_Num = Iter_Num+l，返回步骤 A，继续预测所接收到的F频段和A频段的多载波信号在当前的数据长度位置上的信号在经过DAC处理后的峰值(i)，并根据预测的结果进行后续的处理；如果Iter_Num = N_Loop_Num或Iter_Num > N_Loop_Num,确定当前的累计脉冲抵消向量> 和>^分别为F频段和A频段的多载波信号的削峰抵消脉冲向量，并按照以下公式将所接收到的F频段和A频段的多载波信号分别减去F频段和A频段的多载波信号的削峰抵消脉冲向量，输出削峰处理后的多频段的多载波信号 yf(n)=yf(n)-y-(n),ya(n) = ya(n)-y-(n)，其中，η = 1. · · N。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在执行步骤A至步骤D的过程中，还包括 对所接收到的多频段的多载波信号进行数据延时处理；当所述步骤D的处理完成，分别生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量之后，执行步骤Ε，将数据延时处理后的多频段的多载波信号分别减去相对应的削峰抵消脉冲向量，输出削峰处理后的多频段的多载波信号。
15.一种多频段宽带信号的削峰处理单元，其特征在于，至少包括 接收模块，用于接收多频段的多载波信号；预测模块，用于预测所述接收模块所接收到的多频段的多载波信号在经过DAC处理后的峰值；第一判断模块，用于判断所述预测模块所预测的峰值是否高于峰值检测阈值； 确定模块，用于当所述第一判断模块判断所预测的峰值高于所述峰值检测阈值时，分别确定相应的各频段的多载波信号的峰值调整值；生成模块，用于根据所述确定模块所确定的峰值调整值，分别生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量；处理模块，用于将所述接收模块所接收到的多频段的多载波信号分别减去相对应的削峰抵消脉冲向量，输出削峰处理后的多频段的多载波信号。
16.如权利要求15所述的多频段宽带信号的削峰处理单元，其特征在于，还包括第二判断模块，用于在所述第一判断模块判断所预测的峰值没有高于所述峰值检测阈值时，判断当前所处理的数据长度位置是否为所述多频段的多载波信号的最大数据长度位置；如果不是，则通知预测模块继续预测所接收到的多频段的多载波信号的下一个数据长度位置上的信号在经过DAC处理后的峰值；如果是，则通知生成模块直接根据当前的累计脉冲抵消向量生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量。
17.如权利要求15所述的多频段宽带信号的削峰处理单元，其特征在于，还包括设置模块，用于预先设置生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量的过程中的信号迭代次数阈值；第三判断模块，用于在生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量的过程中， 判断当前的信号迭代次数是否达到所述设置模块所设置的信号迭代次数阈值，并在判断结果为是时，直接通知所述生成模块根据当前的累计脉冲抵消向量生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量。
18.如权利要求15所述的多频段宽带信号的削峰处理单元，其特征在于，还包括延时模块，用于对所述接收模块所接收到的多频段的多载波信号进行数据延时处理； 所述处理模块，具体用于当所述生成模块分别生成各频段的多载波信号相应的削峰抵消脉冲向量之后，将所述延时模块进行数据延时处理后的多频段的多载波信号分别减去相对应的削峰抵消脉冲向量，输出削峰处理后的多频段的多载波信号。
19.如权利要求15至18中任意一项所述的多频段宽带信号的削峰处理单元，具体为 一种宽带峰均比抑制CFR模块，应用于单通道采用宽频功放，且同时支持多频段的基站设备中。
全文摘要
本发明实施例公开了一种多频段宽带信号的削峰方法和设备，通过应用本发明实施例的技术方案，事先预测所接收到的多频段的多载波信号在经过DAC处理后的峰值，并根据预测的结果进行相应的预削峰处理，保证多频段的多载波信号在经过DAC处理后的峰均比，从而，解决了现有的基站设备单通道采用宽频功放，且同时支持多频段时，所存在的信号的峰均比问题，配合数字预失真方案来保证功放的线性和效率，确保同一系统多频段应用、异系统共模、共平台实现技术可行。
文档编号H04L27/26GK102437994SQ20121001730
公开日2012年5月2日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者孙华荣, 熊芳, 陈东, 马艳君 申请人:大唐移动通信设备有限公司, 电信科学技术研究院