專利名稱：降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信系統(tǒng)中一種降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的方法及其使用該方法的裝置。
在數(shù)字通信系統(tǒng)，尤其是移動通信系統(tǒng)中，在給定信道條件下尋找性能優(yōu)越的高調(diào)制方式一直是重要的研究項目。對于數(shù)字中頻發(fā)射機的射頻單元而言，調(diào)制信號保持在一個相當恒定的電平時，射頻單元中的射頻放大器工作得最好，而大的峰值要么會導致放大器的低效率使用，要么會引起線性度變差的情況。因此射頻放大器希望調(diào)制信號的峰值功率對平均功率之比盡可能的接近0db。如

圖1是一種多載波系統(tǒng)的數(shù)字中頻發(fā)射機，數(shù)字信號通過基帶單元調(diào)制和上變頻器后再通過DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)，就進入到射頻單元。如果系統(tǒng)沒有對多載波信號的峰值功率與平均功率之比進行必要的限制。則為了保證信號不失真和避免頻譜擴散，射頻單元中的射頻放大器的最大功率會遠遠大于平均功率。這既造成了射頻單元的浪費，同時也給射頻單元的設(shè)計造成了相當?shù)穆闊?br> 而目前，多載波調(diào)制的方法是用若干個數(shù)據(jù)流來并行調(diào)制若干個載波。在基站形成多用戶多載波調(diào)制的合成信號，使基站共用數(shù)字中頻發(fā)射機，而不是一個載波采用一臺發(fā)射機，這樣就可降低生產(chǎn)成本，從而獲得良好的經(jīng)濟效益。而該多載波調(diào)制的方法最大的缺點是合成后的信號呈現(xiàn)很高的峰值功率與平均功率之比，也就是最大功率遠大于平均功率。為了避免失真和減小譜擴散，對合成后的信號進行放大需要有很大的線性動態(tài)范圍。這同時也意味著設(shè)計人員被迫去使用一個線性范圍很大的放大器，其峰值功率遠遠大于信號的平均功率，這無疑會大大提高系統(tǒng)的成本。因此在不降低其他性能指標的前提下盡可能多地降低合成信號的峰值功率與平均功率之比，使信號盡可能恒包絡(luò)或接近恒包絡(luò)，就成為設(shè)計人員的目標。
帶外補償方法是一種較新穎的方法。其基本原理是根據(jù)輸入信號，生成一定的帶外補償信號，使原信號和補償信號相加后所得合成信號的包絡(luò)近似恒定或是信號峰值功率與平均功率之比降低，并要求使補償信號的功率和系統(tǒng)誤碼率盡可能小，合成信號也可以滿足協(xié)議的要求。由于補償信號加在帶外，故對原信號影響較小。該方法的主要缺點是當要求補償較多時，計算復雜繁瑣，往往不一定可以實現(xiàn)實時運算。同時在信號的很多點上無法求解，此時補償方法不一定可以改善信號的峰值功率與平均功率之比。當補償較小則對峰值功率與平均功率之比的改善有限。這使得該方法很難達到實用程度。
概率削波是另一種基本的方法，其原理是當信號幅度超過某一門限時，則將其幅度設(shè)定為此門限，而對幅度未超過此門限的信號不作任何處理。
要減小信號的峰值功率，使其峰值功率與平均功率之比滿足要求，就要將超出門限的信號全部或大多數(shù)限制在門限以內(nèi)。但進行削波之后，信號強度變?nèi)?，帶?nèi)噪聲影響明顯，對于信號的傳輸會帶來一定的影響，要提高削波的幅度門限，就要求提高較大的功率，這樣就會增加成本、能源和其他方面的需求。這個原因也制約著削波技術(shù)的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于提供一種降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的方法，該方法不僅能保證信號質(zhì)量，而且降低信號噪音。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明，即一種降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的方法，其特點為多載波信號分別經(jīng)過調(diào)制后，進行相加形成一和路信號，并根據(jù)該和路信號，由至少一路以上的計算和搜索進行單路補償或聯(lián)合補償，獲取相應(yīng)的補償信號，將該補償信號和所述的和路信號相加產(chǎn)生一補償后信號，而后通過選取適當削波的幅度，將該補償后信號進行概率削波，最后輸出一標準信號。
上述的降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的方法，其中，補償信號是一種調(diào)幅信號。
上述的降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的方法，其中，計算和搜索獲取的補償信號的步驟為1)對于和路信號的每個樣點值均先進行是否在允許范圍內(nèi)的判斷對于恒包絡(luò)補償，則允許范圍是恒包絡(luò)值的±5％范圍內(nèi)；對于其它補償，則只要樣點值的絕對值小于最大值即可，對于處于允許范圍內(nèi)的和路信號的樣點，相應(yīng)的補償信號的樣點值賦為0，否則，進行以下步驟運算；2)計算第一個補償信號是否有解，如果有解，則用此信號進行補償；3)如果第一個補償信號無解，計算第二個補償信號是否有解，如果有解，則用此信號進行補償；4)如果第二個補償信號仍然無解，則先判斷是否可以聯(lián)合補償，如果可以，則利用搜索算法求解；5)如果不能進行聯(lián)合補償或未搜索到有效解，則使兩信號幅度為0，即不進行補償。
上述的降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的方法，其中，聯(lián)合補償?shù)乃阉鞑襟E為令一路補償信號的幅度在某一指定范圍內(nèi)按一定步長進行變化，同時計算此時另一補償信號是否有解，若有解且符合指定的要求，則取此時的數(shù)值并跳出搜索循環(huán)；反之，則繼續(xù)搜索直至超出范圍。
上述的降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的方法，其中，聯(lián)合補償?shù)挠嬎悴襟E為計算某抽樣時刻的和路信號矢量與第一路補償信號矢量的相位；計算兩個反矢量的相位；如果第二路補償信號矢量的相位介于兩個反矢量相位之間，則可以聯(lián)合補償；反之，不能聯(lián)合補償。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還可以通過實現(xiàn)上述方法的裝置來實現(xiàn)，即一種降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的裝置，其特點為，它包括調(diào)制器，對輸入的多載波信號分別進行調(diào)制，并輸出調(diào)制后的各信號；和路器，接收調(diào)制器輸出的各信號，進行相加，形成一和路信號并輸出補償生成器，從和路器中接收和路信號進行至少一路以上的計算和搜索，形成補償信號，并輸出該補償信號；加法器，從和路器和補償生成器中分別接收和路信號和補償信號，進行相加，輸出補償后信號；概率削波器，從加法器中接收補償后信號，通過選取適當削波的幅度，將該補償后信號進行概率削波，最后輸出一標準信號。
上述一種結(jié)合概率削波和帶外補償來降低信號峰值功率和平均功率之比的實用方法，可以解決補償信號無解引起的無法改善信號峰值功率與平均功率之比問題。同時對信號在帶內(nèi)的影響也不會如同單純削波那么大。在保證信號質(zhì)量的前提下較大程度的降低信號的峰值功率和平均功率之比，同時提高了射頻放大器的使用效率，并降低了系統(tǒng)的成本。
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
圖1是現(xiàn)有的數(shù)字中頻發(fā)射機的結(jié)構(gòu)功能框圖；圖2是本發(fā)明降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的裝置的實施例的結(jié)構(gòu)功能框圖；圖3是本發(fā)明方法中計算和搜索獲取補償信號的流程圖。
如圖2所示，本發(fā)明降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的裝置，它包括調(diào)制器22，對輸入的多載波信號分別進行調(diào)制，并輸出調(diào)制后的各信號；和路器23，接收調(diào)制器22輸出的各信號，進行相加，形成一和路信號并輸出；補償生成器26，從和路器23中接收和路信號進行至少一路以上的計算和搜索，形成補償信號，并輸出該補償信號；加法器24，從和路器23和補償生成器26中分別接收和路信號和補償信號，進行相加，輸出補償后信號；概率削波器25，從加法器24中接收補償后信號，通過選取適當削波的幅度，將該補償后信號進行概率削波，最后輸出一標準信號。
多載波信號21經(jīng)過調(diào)制器22后，在和路器23相加變成一和路信號。對該和路信號輸入到補償生成器26中進行計算和搜索，可以計算出相應(yīng)的補償信號。然后用補償信號和原和路信號在加法器24中相加，這時除少數(shù)無解點以外，大部分的信號點都已經(jīng)達到我們的所要求的峰值功率與平均功率之比。這時我們將信號通過削波單元，剩余的無解點也會被削掉。由于無解點的個數(shù)較小，故削波對信號的影響也比單純的削波要小的多。原有的補償算法要求補償自信號近似為恒包絡(luò)，這一要求使對補償信號的求解在比較多的點會遭到失敗，并使算法復雜。為此可以稍稍放寬一下對補償?shù)囊?，不要要求補償后的信號為恒包絡(luò)的信號，而為近似恒包絡(luò)的信號，雖然峰值功率與平均功率之比比恒包絡(luò)稍高，但運算量會有很大程度的下降，同時補償信號的幅度會大大減小。這樣也減小了對于原信號的干擾。為了進一步減小無解點的個數(shù)，還可以采用兩路補償信號聯(lián)合補償?shù)乃惴ā?br> 本發(fā)明還可以通過下述方法來實現(xiàn)，即降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的方法，其過程為多載波信號分別經(jīng)過調(diào)制后，進行相加形成一和路信號，并根據(jù)該和路信號，由至少一路以上的計算和搜索進行單路補償或聯(lián)合補償，獲取相應(yīng)的補償信號，將各補償信號和一和路信號相加產(chǎn)生一補償后信號，而后通過選取適當削波的幅度，將該補償后信號進行概率削波，最后輸出一標準信號。補償信號可以采用的是一種調(diào)幅信號，補償信號的求取是通過解方程的方法來求取的。當補償信號出現(xiàn)負解的時候，意味著信號不是一個單純的調(diào)幅信號，而是一個調(diào)幅調(diào)相信號。在本算法中對補償信號求解時我們?nèi)≌狻?br> 如圖3所示，上述過程中，進行計算和搜索獲取補償信號的步驟為
1)對于和路信號的每個樣點值均先進行是否在允許范圍內(nèi)的判斷對于恒包絡(luò)補償，則允許范圍是恒包絡(luò)值的±5％范圍內(nèi)；對于其它補償，則只要樣點值的絕對值小于最大值即可，對于處于允許范圍內(nèi)的和路信號的樣點，相應(yīng)的補償信號的樣點值賦為0，否則，進行以下步驟運算；2)計算第一個補償信號是否有解，如果有解，則用此信號進行補償；3)如果第一個補償信號無解，計算第二個補償信號是否有解，如果有解，則用此信號進行補償；4)如果第二個補償信號仍然無解，則先判斷是否可以聯(lián)合補償，如果可以，則利用搜索算法求解；5)如果不能進行聯(lián)合補償或未搜索到有效解，則使兩信號幅度為0，即不進行補償。
上述的過程中，聯(lián)合補償?shù)乃阉鞑襟E為令一路補償信號的幅度在某一指定范圍內(nèi)按一定步長進行變化，同時計算此時另一補償信號是否有解，若有解且符合指定的要求，則取此時的數(shù)值并跳出搜索循環(huán)；反之，則繼續(xù)搜索直至超出范圍。
上述過程中，聯(lián)合補償?shù)挠嬎悴襟E為計算某抽樣時刻的和路信號矢量與第一路補償信號矢量的相位；計算兩個反矢量的相位；如果第二路補償信號矢量的相位介于兩個反矢量相位之間，則可以聯(lián)合補償；反之，不能聯(lián)合補償。
綜上所述，本發(fā)明提出了一種結(jié)合概率削波和帶外補償?shù)慕档托盘柗逯倒β逝c平均功率之比的方法，首先用補償信號對信號進行補償，先通過一定的計算和搜索來獲取補償信號。加入補償信號后，再通過適當?shù)倪x取削波的幅度，對信號進行削波就可以起到很好的作用。本發(fā)明可以解決補償信號無解引起的無法改善信號峰值功率與平均功率之比問題。同時對信號在帶內(nèi)的影響也不會如同單純削波那么大，并且在補償算法和設(shè)計上也有一定的改進。
權(quán)利要求
1.一種降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的方法，其特征在于多載波信號分別經(jīng)過調(diào)制后，進行相加形成一和路信號，并根據(jù)該和路信號，由至少一路以上的計算和搜索進行單路補償或聯(lián)合補償，獲取相應(yīng)的補償信號，將該補償信號和所述的和路信號相加產(chǎn)生一補償后信號，而后通過選取適當削波的幅度，將該補償后信號進行概率削波，最后輸出一標準信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的方法，其特征在于所述的補償信號是一種調(diào)幅信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的方法，其特征在于，所述的計算和搜索獲取的補償信號的步驟為1)對于和路信號的每個樣點值均先進行是否在允許范圍內(nèi)的判斷對于恒包絡(luò)補償，則允許范圍是恒包絡(luò)值的±5％范圍內(nèi)；對于其它補償，則只要樣點值的絕對值小于最大值即可，對于處于允許范圍內(nèi)的和路信號的樣點，相應(yīng)的補償信號的樣點值賦為0，否則，進行以下步驟運算；2)計算第一個補償信號是否有解，如果有解，則用此信號進行補償；3)如果第一個補償信號無解，計算第二個補償信號是否有解，如果有解，則用此信號進行補償；4)如果第二個補償信號仍然無解，則先判斷是否可以聯(lián)合補償，如果可以，則利用搜索算法求解；5)如果不能進行聯(lián)合補償或未搜索到有效解，則使兩信號幅度為0，即不進行補償。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的方法，其特征在于，所述步驟4)中的聯(lián)合補償搜索步驟為令一路補償信號的幅度在某一指定范圍內(nèi)按一定步長進行變化，同時計算此時另一補償信號是否有解，若有解且符合指定的要求，則取此時的數(shù)值并跳出搜索循環(huán)；反之，則繼續(xù)搜索直至超出范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的方法，其特征在于，所述步驟4)中的聯(lián)合補償計算步驟為計算某抽樣時刻的和路信號矢量與第一路補償信號矢量的相位；計算兩個反矢量的相位；如果第二路補償信號矢量的相位介于兩個反矢量相位之間，則可以聯(lián)合補償；反之，不能聯(lián)合補償。
6.一種降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的裝置，其特征在于，它包括調(diào)制器，對輸入的多載波信號分別進行調(diào)制，并輸出調(diào)制后的各信號；和路器，接收調(diào)制器輸出的各信號，進行相加，形成一和路信號并輸出；補償生成器，從和路器中接收和路信號進行至少一路以上的計算和搜索，形成補償信號，并輸出該補償信號；加法器，從和路器和補償生成器中分別接收和路信號和補償信號，進行相加，輸出補償后信號；概率削波器，從加法器中接收補償后信號，通過選取適當削波的幅度，將該補償后信號進行概率削波，最后輸出一標準信號。
全文摘要
一種降低多載波信號峰值功率對平均功率之比的方法,其特點是:多載波信號分別經(jīng)過調(diào)制后,進行相加形成一和路信號,并根據(jù)該和路信號,由至少一路以上的計算和搜索進行單路補償或聯(lián)合補償,獲取相應(yīng)的補償信號,將該補償信號和一和路信號相加產(chǎn)生一補償后信號,而后通過選取適當削波的幅度,將該補償后信號進行概率削波,最后輸出一標準信號。本發(fā)明有效地降低了多載波信號峰值功率對平均功率之比。
文檔編號H04L27/32GK1338852SQ0011962
公開日2002年3月6日 申請日期2000年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月17日
發(fā)明者楚慶, 蔣化冰, 王菁, 李鵬 申請人:華為技術(shù)有限公司