BRPI0710786A2

BRPI0710786A2 - método e aparelho para controlar sinais de forma adptativa

Info

Publication number: BRPI0710786A2
Application number: BRPI0710786-2A
Authority: BR
Inventors: Ronad D Mccallister; Eric M Brombaugh
Original assignee: Crestcom Inc
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2011-06-21
Also published as: CA2809117C; JP2009535924A; AU2007244882A1; US20090097581A1; CN101485122A; US7747224B2; CA2650209A1; US20090191907A1; EP2011260B1; US7869767B2; WO2007127782A2; WO2007127782A3; US20090190464A1; CN106411333A; CA2809117A1; AU2007244882B2; US20070254592A1; CA2650209C; EP2011260A4; US7783260B2

Abstract

MéTODO E APARELHO PARA CONTROLAR SINAIS DE FORMA ADAPTATIVA. é descrito um sistema de processamento de sinal de acordo com vários aspectos da presente invenção que inclui um gerador de sinal de excursão, um sistema de ampliação e um sistema de filtro. O gerador de sinal de excursão identifica uma parte de pico de um sinal que excede um patamar e gera um sinal de excursão correspondente. O sistema de ampliação aplica um fator de escala real a conjuntos contíguos de amostras de excursão a fim de otimizar o desempenho da redução de pico. O sistema de filtro filtra o sinal de excursão para remover componentes de freqúência indesejados do sinal de excursão. O sinal de excursão filtrado pode então ser subraído de uma versão atrasada do sinal original para reduzir o pico. O sistema de processamento de sinal pode também controlar o consumo de potência ajustando o patamar. O sistema de processamento de sinal pode adicionalmente ajustar a escala do sinal de excursão e/ou sinais de canais individuais, de maneira a atender restrições de ruído de canal e espectro de saida, ou otimizar redução de pico. O patamar de magnitude, sinal de excursão e/ou sinais de canais individuais podem também ser ajustados de forma adaptativa com base, por exemplo, na qualidade do sinal do canal, tal como uma especificação de nível de ruído.

Description

"MÉTODO E APARELHO PARA CONTROLAR SINAIS DE FORMA ADAPTATIVA"CAMPO TÉCNICO

Esta invenção diz respeito, no geral, a sistemas de transmissão de sinal, incluindoaqueles associados com infra-estrutura celular, em que picos de sinal podem ser vantajo-samente reduzidos, e, mais particularmente, a um método e aparelho para a redução dasexigências de potência de pico pelo controle dos sinais de forma adaptativa.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Estações base, redes e outros sistemas de comunicação sem fios usam amplifica-dores de potência para transmitir sinais a telefones celulares, dispositivos portáteis detransmissão de mensagens, computadores, assistentes eletrônicos pessoais e outros dispo-sitivos. Um amplificador de potência aumenta a potência média do sinal sem fios, transmiti-do suficientemente para manter uma ligação de comunicação confiável em qualquer distân-cia exigida. Isto é necessário em virtude de formas de onda de sinal ser usadas para condu-zir informação eficientemente entre um transmissor e um receptor distante. À medida queruído e interferência são combinados com a forma de onda do sinal no receptor, o transmis-sor deve amplificar suficientemente sua forma de onda antes da transmissão para garantirque a razão da energia do sinal recebida pela energia do ruído / interferência exceda umvalor específico. Caso contrário, o ruído / interferência aditivo do receptor pode superar aenergia do sinal, resultando em perda de informação sobre a ligação de dados. Esta restri-ão se aplica a sistemas de comunicação que empregam transmissão sem fios, incluindotecnologias de radiofreqüência (RF), ótica e de áudio.

Amplificação da pré-transmissão da forma de onda do sinal que porta informaçãoconstitui um dos principais custos associados com a moderna transferência de informação.A figura 1 representa um relacionamento típico entre o custo de amplificação e a magnitudemáxima (pico) da forma de onda do sinal. No geral, o custo do pacote predomina para ampli-ficadores de baixa potência de pico. Entretanto, além de algum ponto, capacidade adicionalde potência de pico resulta em custos de amplificador exponencialmente maiores. Por estemotivo, técnicas de processamento de sinal que podem reduzir valores de pico da forma deonda transmitida são enormemente valorizadas em sistemas de transmissão de sinal pormodem sem fios.

A potência do sinal transmitido varia dependendo tanto do tipo de modulação quan-to da seqüência de dados que é transmitida, o que resulta em picos e canais na potênciainstantânea em função do tempo. A complexidade e o custo de um amplificador são alta-mente dependentes da potência instantânea máxima que ele deve acomodar. Conseqüen-temente, fornecedores e operadores de estação base e outros usuários eletrônicos buscamuma maneira de diminuir as exigências de potência instantânea ou de "pico" do sistema re-levante.Para reduzir exigências de energia de pico do sistema, um fornecedor pode sim-plesmente limitar a potência de saída máxima do amplificador pela restrição ou pelo "corte"da magnitude máxima do sinal de saída do amplificador. O corte da saída do amplificadorreduz efetivamente a exigência de saída de potência de pico, ao mesmo tempo em que ain-da fornece amplificação ordinária para sinais não pico. Já que o custo de um amplificador depotência aumenta rapidamente à medida que ele é exigido para acomodar níveis mais altosde potência de pico, o corte pode reduzir significativamente o custo do sistema. O corte po-de ser particularmente atrativo em aplicações em que grandes picos ocorrem apenas ocasi-onalmente. Por exemplo, freqüentemente, um único amplificador amplifica simultaneamentesinais para múltiplos canais. Ocasionalmente, os sinais de múltiplos canais combinam cons-trutivamente para gerar um pico relativamente alto. Tanto o amplificador deve amplificarcompletamente o pico, exigindo um caro amplificador de potência de alto pico, quanto amagnitude de saída pode ser cortada para facilitar o uso de um amplificador menos onerosocom potência de pico mais baixa.

Entretanto, em comunicações e redes sem fios, o corte é inaceitável. O corte induzrecrescimento espectral, criando energia espectral em regiões espectrais potencialmenterestritas. O espectro eletromagnético é um recurso finito, e é estritamente partilhado por res-trições de várias agências de regulação governamentais para minimizar a interferência deusuários competidores. Os vários usuários do espectro recebem permissão para transmitirem certas larguras de banda, e são ordinariamente proibidos de transmitir fora da largura debanda designada. Mesmo nas assim denominadas "bandas sem licença", severos padrõesFCC regulam emissões espectrais para minimizar interferências. Em virtude de o recresci-mento espectral adicionar inaceitáveis componentes de freqüência no sinal, regulações deespectro não permitem o corte como uma solução para exigências de amplificador de altapotência.

O relacionamento entre picos de sinal e características do amplificador é de grandesignificância em relação às comunicações sem fios. Amplificadores de potência eficientesexibem um relacionamento intrinsecamente não linear entre entrada e saída de potência. Orelacionamento entre potência de entrada e de saída do amplificador é representado na cur-va inferior 240 da figura 2. Para baixos níveis de potência de entrada, o sinal de saída doamplificador é, essencialmente, uma réplica linearmente amplificada da entrada. Entretanto,em níveis mais altos de potência do sinal de entrada, a saída do amplificador alcança umlimite superior, a potência de saturação do amplificador, que não pode ser excedida. A regi-ão da curva do amplificador próxima do ponto de saturação é não linear. A operação do am-plificador próxima da sua região de amplificação não linear gera inaceitável ruído não linearque viola máscaras espectrais regulatórias, forçando a operação em um nível mais baixo depotência de entrada. Tecnologia anterior inclui inúmeras técnicas que podem ser usadaspara 'Iinearizar' um amplificador, assim, atenuando a característica não linear, e se aproxi-mando do relacionamento linear ideal mostrado na curva superior 242 na figura 2.

Não Iinearidades do amplificador convertem a energia do sinal de entrada em ener-gia espectral não linear, que pode violar restrições regulatórias da máscara espectral. Por-tanto, é necessário limitar a intensidade da entrada do sinal no amplificador para que suamagnitude apenas raramente se estenda além da região linear de operação. Como a figura2 mostra, o valor de linearização do amplificador é tal que ele possa estender enormementeos limites superiores da região linear do amplificador. Depois que o amplificador foi Iineari-zado ao limite prático, a geração de componentes espectrais não lineares indesejados podeser adicionalmente reduzida pela limitação da probabilidade de que a magnitude do sinal seestenda além da região linear do amplificador. Isto reflete o importante fato de que a gera-ção de componentes não lineares indesejados exige que picos de sinal se estendam alémda região linear do amplificador; as características tanto do sinal quanto do amplificador es-tão envolvidas, e ambas devem ser abordadas.

A necessidade de processamento de redução de pico aumentou enormemente pelaampla adoção relativamente recente das assim denominadas formas de onda de sinal 'mul-ticanais' para sistemas de infra-estrutura sem fios. A adoção de sinalização multicanais(MCS) ocorria em virtude do forte incentivo econômico para combinar diversas formas deonda de sinal independentes, em que todos os sinais são transmitidos na mesma direçãoespacial e, então, todos os sinais podem compartilhar uma única antena. Anteriormente,estações base de infra-estrutura amplificavam separadamente cada forma de onda que,então, eram combinadas usando um 'diplexador' antes de transmitir o sinal amplificadocompósito para a antena. Entretanto, já que um diplexador de quatro sinais de alta potênciapode custar na ordem de $ 10.000, uma solução alternativa na forma de MCS foi desenvol-vida. Na MCS, diversas formas de onda de sinal independentes são geradas e combinadas,embora ainda na forma digital. Então, os sinais combinados compartilham uma tradução defreqüência comum para RF, um amplificador comum e uma antena comum. O pesado, vo-lumoso e caro diplexador é eliminado. As formas de onda de canal digital permanecem se-paradas pelo espaçamento de freqüência intercanais, tipicamente, menos que dez mega-hertz, para que processamento digital não oneroso (taxa relativamente baixa) possa gerarfacilmente a forma de onda compósita. A figura 3 representa os complexos espectros debanda base associados com quatro sinais celulares adjacentes. Note que os deslocamentosde freqüência correspondem somente à transmissão relativa de freqüências, já que a tradu-ção de freqüência RF comum será adicionada à forma de onda MCS depois que ela for con-vertida em forma analógica. Embora a MCS forneça uma solução economicamente vantajo-sa ao problema do diplexador associado com os sistemas de transmissão anteriores, MCSagrava enormemente o problema da magnitude do pico, já que o pico do sinal de uma formade onda MCS é muito mais alto do que aquele de cada uma de suas formas de onda de si-nal componentes. Assim, MCS permanece uma solução incompleta para o problema do di-plexador dos sistemas de transmissão anteriores, até a redução de pico na MCS ser efeti-vamente abordada.

Além da emergência das formas de onda MCS com suas grandes magnitudes dopico, diversos importantes padrões sem fios mundiais [por exemplo, 802.11 (WiFi) e 802.16(WiMAX)] adotaram formas de onda com multiplexação por divisão de freqüência ortogonal(OFDM) que usam transmissão em paralelo de muitos componentes de banda estreita. Umsinal OFDM pode ser considerado como um caso especial de transmissão multicanais, semespaçamento espectral entre canais adjacentes, e com transmissão por pequenas rajadas(em vez de contínua). A forma de onda WiMAX1 que foi proposta como uma solução mundialem potencial para toda comunicação sem fios, usa transmissões de estação base que con-sistem em OFDM com diversas centenas de canais. Estes canais são alocados para muitosusuários, com tipos de modulação e níveis de potência daqueles conjuntos de canais trans-mitidos a cada usuário selecionado com base na atenuação de caminho para cada ligaçãofísica distinta. A grande variação no nível de potência de pico dos muitos canais OFDM gerademandas de redução de pico similares àquelas da MCS. OFDM também deve satisfazerseveras restrições de magnitude de vetor de erro (EVM) para cada conjunto de canais alo-cado para cada usuário individual, em face das ordens de modulação de canal dinamica-mente variáveis, perdas de caminho e níveis de potência do sinal. Portanto, o processamen-to da redução de pico oferece vantagens econômicas aos modernos sistemas de comunica-ção sem fios, tanto RF quanto ótico, tanto MCS quanto OFDM, bem como qualquer outrosistema no qual picos de sinal são beneficamente reduzidos com base em qualquer padrão,exigência ou fator econômico, incluindo, por exemplo, sistemas de difusão digital de rádio etelevisão.

Inúmeros documentos técnicos direcionados a técnicas para processamento da re-dução de pico foram publicados, e diversas patentes foram concedidas, como seria espera-do para um desafio economicamente vital como este.

Uma abordagem de processamento da redução de pico simplesmente modifica opróprio fluxo contínuo de informação antes da operação de geração de sinal (modulação).Veja, por exemplo, R. W. Bauml, R. F. H. Fisher, e J. B. Huber, "Reducing the Peak-to-Average Power Ratio of Multi-Carrier Modulation by Selected Mapping", Electron. Lett., vol.32, no. 22, outubro de 1996, pp. 2056-2057; R. van Nee e A. de Wild, "Reducing the Peak-to-Average Power Ratio of OFDM", Proc. IEEE VTC '98, maio de 1998, pp. 2072-2076. Em-bora esta técnica reduza os picos, ela também degrada significativamente o desempenho dacodificação de correção de erro e, assim, não consegue encontrar alguma aceitação signifi-cativa de mercado.Outras abordagens geram /modulam o fluxo contínuo de informação na forma deonda, então, alteram aquela forma de onda para reduzir sua magnitude do pico. Veja, porexemplo, T. May e H. Rohling, "Reducing the Peak-To-Average Power Ratio in OFDM RadioTransmission Systems", Proc. IEEE VTC '98, maio de 1998, pp. 2474-78. Uma tal aborda-gem aplica atenuação uniformemente variável localizada no sinal nas vizinhanças de cadapico. Uma ainda outra abordagem evita a geração de ruído não linear, simplesmente, pelasubtração de pulsos limitados por banda adequadamente escalonados do sinal para cance-lar cada pico. Embora estas abordagens ofereçam melhoria e, pelo menos duas patentes(patentes US 6.366.319 e 6.104.761) tenham sido concedidas para uma abordagem comoesta, ambas adicionam ruído excessivo ao sinal. Estas abordagens também não oferecemuma solução de processamento da redução de pico abrangente e sistemática quando oscanais MCS forem dinamicamente variáveis em níveis de potência relativos e quando asexigências da EVM de cada canal também variar dinamicamente, como é o caso comtransmissão MCS do mundo real.

Uma ainda outra técnica é a clássica abordagem cortar-e-filtrar, que simplesmentepassa a forma de onda através de um "cortador" (isto é, limitador rígido), então, filtra o aforma de onda cortada para garantir conformidade com restrições espectrais regulatórias.Esta abordagem é muito comumente usada para a redução de pico de Sinais OFDM, porexemplo, R. O1NeiII e L. Lopes, "Envelope Variations and Spectral Splatter in Clipped Multi-carrier Signals", Proceedings of the PMRC '95, setembro de 1995, pp. 71-75; J. Armstrong,"New OFDM Peak-to-Average Power Scheme," IEEE VTC 2001, maio de 2001, Rhodes,Greece; J. Armstrong, "Peak-to-Average Power Reduction in Digital Television Transmitters"DICTA2002 Conference, Melbourne, janeiro de 2002, pp. 19- 24; J. Armstrong, "Peak-to-Average Power Reduction for OFDM by Repeated Clipping and Frequency Domain Filte-ring", Electronics Letters, vol. 38, No. 5, fevereiro de 2002, pp. 246-47; publicações de pa-tente US 2004/0266372, 2004/0266369; H.A. Suraweera, K. Panta, M. Feramez e J. Arms-trong, "OFDM Peak-to-Average Power Reduction Scheme With Spectral Masking" lnt'l Sym-posium on Comm. Systems Networks and Digital Processing (2004). A tecnologia anteriornesta área não faz nada mais do que eliminar por filtragem energia fora de banda (OOB).Entretanto, desta maneira, a limitação rígida introduz interferência não linear de passagemde banda, que não pode ser removida por filtragem fora de banda, e mesmo filtragem DFTfora de banda distorce o sinal.

Uma técnica de redução de pico conceitualmente relacionada envolve a determina-ção de uma 'excursão' (a parte do sinal que excede um limite de magnitude definido), então,filtragem, escalonamento e alinhamento de tempo da excursão antes de subtraí-la de umaversão adequadamente atrasada do sinal original. Esta abordagem de 'excursão filtrada'elimina distorção de sinal pela aplicação de filtragem somente na excursão. A vantagem éque restrições espectrais são satisfeitas sem gerar distorção de sinal, e picos podem serreduzidos na quantidade máxima permitida pelas restrições espectrais. A única descrição datecnologia anterior da abordagem de excursão filtrada, J. Armstrong, "PCC-OFDM with Re-duced Peak-to-Average Power Ratio", em IEEE 3Gwireless 2001, 30 de maio - 2 de junhode 2001, San Francisco, pp. 386-391, é limitada a uma variante não padrão da OFDM queenvolve símbolos sobrepostos. O autor descreveu notavelmente cortar-e-filtrar como a abor-dagem de redução de pico preferida para sinais OFDM padrão em todas as publicaçõessubseqüentes.

Esta abordagem de 'excursão filtrada' forma a base teórica para a presente inven-ção descrita e reivindicada a seguir, mas a presente invenção vai além das abordagens an-teriores em diversos aspectos significativos. A tecnologia anterior que diz respeito à aborda-gem de excursão filtrada para o processamento da redução de pico reconheceu apropria-damente a necessidade de interpolação antes da formação do sinal de excursão, emborareivindicando incorretamente que sobreamostragem por um fator de somente dois era exigi-da. Uma maior taxa de amostragem impede que componentes espectrais não lineares asso-ciados com a excursão sobreponham de volta ao espectro ocupado pelo sinal original. Isto éimportante em virtude de que, já que tais componentes não lineares ocorrem, eles não po-dem ser removidos por filtragem. Entretanto, a tecnologia anterior deixou de reconhecer di-versos fatores críticos envolvidos para alcançar redução de pico ideal. Por exemplo, a tecno-logia anterior não reconheceu a necessidade de variar a característica atenuação em funçãoda freqüência da filtragem de excursão através da banda de passagem do sinal a fim deproteger apropriadamente os componentes de sinal mais fracos. A tecnologia anterior des-creveu somente atenuação dependente de freqüência estática dos componentes espectraisde excursão fora de banda e, enfaticamente, instruiu "distorcer o componente de diferençaem banda (isto é, banda de passagem) (excursão) ao mínimo possível". Entretanto, a nãolinearidade representada pela formação de excursão gera ruído de não linearidade espectralrelativamente uniforme através da largura de banda do sinal. Assim, garantir que todas aspartes do sinal satisfaçam uma restrição de razão mínima de sinal para ruído (SNR) exigeque atenuação extra seja aplicada na excursão naquelas regiões espectrais da energia es-pectral do sinal mais fraca. Ainda mais criticamente, já que a energia espectral relativa dosdiferentes sinais varia dinamicamente, qualquer tal filtragem responsiva ao sinal deve serdinamicamente adaptado durante o tempo. Finalmente, cada parte de um sinal multicanaisdeve satisfazer independentemente a restrição da magnitude de vetor de erro (EVM), quelimita SNR de cada canal distinto a um de um conjunto de valores definidos, dependendo dotipo de modulação daquele canal. A tecnologia anterior citada deixa de reconhecer a neces-sidade de adaptar dinamicamente a 'filtragem' passagem de banda de sinal a fim de satisfa-zer esta especificação crítica. Finalmente, a tecnologia anterior deixou de compreender aimportância crítica da aplicação de escalonamento dinâmico a diferentes partes da excursãoantes da filtragem a fim de alcançar redução de pico significativamente melhor. Assim, umobjetivo da presente invenção é fornecer ganho e outras estratégias de controle para otimi-zar a redução de pico sujeita às restrições de nível de ruído (por exemplo, EVM), dinâmicade sinal e considerações de energia de distorção linear e não linear residual.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um sistema de processamento de sinal para uso, por exemplo, em um sistema decomunicação e/ou amplificador de acordo com vários aspectos da presente invenção incluium gerador de sinal de excursão e um sistema de filtro. O gerador de sinal de excursão i- dentifica uma parte de pico de um sinal que excede um limite, tal como um limite de magni-tude. Partes distintas da forma de onda de excursão são dinamicamente escalonadas paramelhorar a redução de pico. O sistema de filtro filtra um sinal de excursão correspondente auma magnitude e forma de onda correspondentes à parte que excede o limite para removercomponentes de freqüência indesejados de uma versão escalonada do sinal de excursão.Então, o sinal de excursão filtrado pode ser subtraído de uma versão atrasada do sinal origi-nal para reduzir o pico. Em uma modalidade, o sistema de processamento de sinal adapta aníveis de potência de canal variáveis pelo ajuste de um limite de magnitude. O sistema deprocessamento de sinal também pode ajustar a escala do sinal de excursão e/ou dos sinaisde canal individuais, tais como para satisfazer restrições no ruído do canal e no espectro desaída, ou para otimizar a redução de pico. Em outras modalidades, um limite de magnitude,sinal de excursão e/ou sinais de canal individuais também podem ser adaptativamente ajus-tados com base, por exemplo, em uma qualidade de sinal de canal, tal como uma especifi-cação de nível de ruído.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Um entendimento mais completo da presente invenção pode ser derivado pela refe-rência à descrição detalhada quando considerada em conjunto com as seguintes figurasilustrativas. Nas figuras seguintes, números de referência iguais dizem respeito a elementose etapas similares.

A figura 1 ilustra o relacionamento entre a magnitude do pico do sinal e o custo doamplificador;

A figura 2 é uma comparação das características do amplificador não linear e Iinea-

rizado;A figura 3 mostra os espectros complexos de banda base associados com sinaiscelulares adjacentes;

A figura 4 é uma ilustração de um sinal complexo durante o tempo e um limite demagnitude;

A figura 5 mostra uma função densidade de probabilidade (pdf) exemplar da magni-tude do sinal;

A figura 6 mostra uma função densidade de probabilidade exemplar da magnitudedo sinal com pico-reduzido;

A figura 7 representa curvas de função de distribuição cumulativa complementar(CCDF) correspondentes a quatro canais de acesso múltiplo por Divisão de código de bandalarga (WCDMA) usando vários valores para um limite de magnitude;

A figura 8 mostra um relacionamento otimizado entre a redução de pico e a Iineari-zação do amplificador;

A figura 9 mostra formas de onda exemplares de excursão bruta e de excursão fil-trada incluindo uma parte de um sinal que excede um limite definido;

A figura 10 é um diagrama de uma excursão que compreende múltiplos picos ou"eventos de pico";

A figura 11 é um diagrama de blocos de um sistema de comunicações de acordocom vários aspectos da presente invenção;

A figura 12 é um diagrama de blocos de um sistema de processamento de sinalcom um componente de redução de potência de pico de acordo com vários aspectos dapresente invenção;

Afigura 13 é um diagrama de blocos de um modulador MCS;

A figura 14 é um diagrama de blocos de um componente de redução de potência depico;

A figura 15 é um diagrama de blocos de uma modalidade alternativa de um geradorde sinal de excursão;

A figura 16 é um diagrama de blocos de uma modalidade de um gerador de sinal deexcursão;

A figura 17 é um diagrama de blocos de um gerador de sinal de excursão com múl-tiplos circuitos de escalonamento;

As figuras 18 A-C são diagramas de freqüência para um sinal processado por umsistema de filtro;

Afigura 19 é um diagrama de um filtro de canal para filtragem de subcanais;

A figura 20 é um diagrama de magnitude de um sinal que compreende múltiploscanais com subcanais;

A figura 21 é um diagrama esquemático de um algoritmo e arquitetura detalhadosdo processamento da redução de pico incluindo um circuito de escalonamento de canal e-xemplar;

A figura 22 ilustra uma arquitetura de processamento da redução de pico;

A figura 23 é um diagrama esquemático de um algoritmo e arquitetura detalhadosdo processamento da redução de pico incluindo um circuito e conjunto de circuitos de esca-Ionamento de canal exemplares para variar adaptativamente o limite da magnitude do sinal;

A figura 24 mostra a arquitetura funcional para um sistema de filtro de excursão tí-pico 514;

A figura 25 é uma representação esquemática de um filtro de excursão, de um filtrode escalonamento correspondente, e de suas respectivas respostas de impulso;

A figura 26 é um gráfico que descreve a variação desejada no ganho em cada filtrode canal 518 em função da potência de excursão filtrada de cada canal de filtro de excursão;

A figura 27 é um gráfico ilustrativo que mostra dinâmica EVM com ganho controladocorrespondente ao algoritmo e arquitetura da figura 21;

A figura 27A é um gráfico ilustrativo que mostra o impacto espectral insignificanteda EVM com ganho controlado usando os algoritmo e arquitetura da figura 21;

A figura 27B mostra um gráfico da bruta e com pico reduzido para uma combinaçãode quatro fortes canais correspondentes ao algoritmo e arquitetura da figura 23;

A figura 27C mostra um gráfico de ganhos de canal e valores EVM em função dotempo correspondente ao gráfico da CCDF da figura 27B;

A figura 27D mostra um gráfico da CCDF bruta e com pico reduzido para um canalfraco e três canais fortes correspondentes ao algoritmo e arquitetura da figura 23;

A figura 27E mostra um gráfico de ganhos de canal e de valores EVM em função dotempo correspondente ao gráfico da CCDF da figura 27D;

A figura 27F mostra um melhor gráfico da CCDF alcançado usando redução de picoem cascata;

A figura 28 é um diagrama de blocos de um sistema de escalonamento com um fil-tro de aproximação / escalonamento;

A figura 29 é um diagrama de forma de onda TDMA de uma seqüência de interva-Ios de tempo e um sinal de abertura de janela de tempo;

A figura 30 é um diagrama de blocos de um sistema de filtro com filtros adicionais eum sistema de comutação;

A figura 31 mostra a magnitude de um sinal TDMA que compreende múltiplos ca-nais transmitidos em uma série de intervalos de tempo;

A figura 32 é um diagrama de blocos de um componente de redução de potência depico OFDM com um interpolador, um decimador, transformadas rápidas de Fourier (FFTs), eescalonamento de evento de pico, que mostra geração de máscara com base na potênciado sinal específica de canal e em restrições EVM; e

A figura 33 é um diagrama de blocos de um componente de redução de potência depico OFDM com um interpolador, um decimador, transformadas rápidas de Fourier (FFTs),escalonamento de evento de pico, geração de máscara com base na potência do sinal es-pecífica de canal e em restrições EVM, e controle adaptativo do limite de magnitude.Elementos e etapas nas figuras são ilustrados para simplicidade e clareza e nãoprecisam, necessariamente, ser renderizadas de acordo com nenhuma seqüência em parti-cular. Por exemplo, etapas que podem ser realizadas concorrentemente ou em ordem dife-rente são ilustradas nas figuras para ajudar a melhorar o entendimento das modalidades dapresente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES EXEMPLARES

Os conceitos de redução de pico da presente invenção discutidos a seguir são a -presentados, basicamente no contexto da MCS (tipicamente, quatro canais WCDMA), umavez que ela simplifica a discussão para tratar um menor número de canais de sinal. Entre-tanto, os conceitos do processamento da redução de pico da presente invenção são igual-mente aplicáveis a sinais OFDM. Similarmente, a discussão a seguir é apresentada no con-texto dos sistemas de comunicações sem fios. Entretanto, os conceitos do processamentoda redução de pico da presente invenção são igualmente aplicáveis, por exemplo, aos sis-temas de difusão digital de rádio e televisão, incluindo sistemas de difusão com fios, terres-tre e por satélite. Por exemplo, a invenção pode fornecer benefícios no processamento dequalquer sinal conduzido por meio de variações nos campos eletromagnético ou acústico.Portanto, os conceitos inventivos podem ser aplicados na transmissão de dados óticos e emsistemas de áudio. Assim, a presente invenção inclui no seu escopo o processamento desinais, ou aparelho para tal, em qualquer sistema em que picos de sinal podem ser vantajo-samente reduzidos com base em qualquer padrão, exigência ou fator econômico, ou relativoa eles.

Na discussão seguinte dos conceitos de redução de pico da presente invenção,considera-se que o sinal é representado por uma seqüência de complexas amostras (isto é,quadratura) que descrevem exclusivamente a magnitude instantânea e a fase do sinal àmedida que estes valores se desenvolvem dinamicamente durante o tempo. A informaçãoaleatória transportada pelo sinal resulta em variações dinâmicas aleatórias na fase e namagnitude do sinal. A figura 4 representa um sinal como este como uma trajetória variávelem função do tempo. O recurso de superfície cilíndrica da figura 4 corresponde simplesmen-te a uma restrição definida na magnitude do sinal (o 'limite'). Ocasionalmente, a magnitudeexcede o limite; na figura 4 a parte extracilindro 410 do sinal 222 é ilustrativa da parte dosinal que excede o limite 412.

Em relação à figura 4, o 'sinal cortado' é aquela parte do sinal que fica inteiramenteno cilindro, com a parte exterior ao cilindro substituída por sua projeção 41OA sobre o cilin-dro. A magnitude cortada do sinal é contornada pelo valor limite; sua fase é sempre idênticaao sinal original (não cortado). Esta restrição na magnitude do sinal pode ser matematica-mente expressa como segue:<formula>formula see original document page 12</formula>

Em que C(n) é o sinal cortado, S(n) é o sinal não cortado, ||S(n)|| é a magnitude dosinal não cortado, M é o limite de magnitude e Vn_||S(n)|| significa "para todos os valores deη de maneira tal que a magnitude de S(n)". Cada segmento de sinal 410 fora da superfíciedo cilíndrico é definido como um evento de excursão X(n):

X(n)=S(n)-C(n)

A variação na magnitude do sinal pode ser estatisticamente quantificada. A figura 5é a representação esquemática da assim denominada função densidade de probabilidade(pdf) da magnitude para um sinal típico. Note que a pdf da magnitude 250 exibe um finalmuito longo (ao longo do eixo da Magnitude do Sinal), implicando que valores muito altos damagnitude do sinal podem ocorrer, embora com menor probabilidade à medida a magnitudedo sinal fica maior. O propósito do processamento da redução de pico é alterar o sinal deuma maneira que elimina ou substancialmente reduz a probabilidade de que a magnitude dosinal exceda algum valor (limite) definido. Eliminar totalmente a possibilidade de que a mag-nitude do sinal exceda um valor limite como este terá o efeito de modificar uma pdf da mag-nitude daquela representada na figura 5 para aquela representada na figura 6. A linha trace-jada vertical 412 da figura 5 representa o valor limite de magnitude. O aumento na probabili-dade próximo de um limite de magnitude na figura 6, se comparado com a figura 5, é umresultado do fato de que a área sob a curva da pdf deve igualar a unidade. Portanto, o im-pacto de um algoritmo de redução de pico deve poder transferir o final (acima de um limitede magnitude) de volta para o corpo da pdf (abaixo de um limite de magnitude). Pdfs damagnitude da MCS exibem finais extremamente longos, como aqueles mostrados na figura5, que ilustra porque MCS permanece uma solução incompleta para o problema do diplexa-dor supradiscutido até que a redução de pico seja efetivamente abordada.

Portanto, como percebe-se a partir das figuras 5 e 6, uma importante função deprocessamento da redução de pico é reduzir a probabilidade de grandes magnitudes do si-nal. Comumente, a indústria das comunicações usa a métrica estatística conhecida como ográfico da Função Densidade de Probabilidade Cumulativa Complementar (CCDF) para ca-racterizar mais claramente a efetividade do processamento da redução de pico. O eixo χ(horizontal) da curva CCDF começa em 0 dB (definido as a potência média do sinal), e seestende até o valor do sinal da razão de potência de pico-para-média (PAR) máxima. O eixoy (vertical) da curva CCDF lista a probabilidade (em uma escala logarítmica) que uma dadaamostra complexa tem qualquer valor de pico-para-média específico. Desenhar as CurvasCCDF antes e depois no mesmo gráfico caracteriza a efetividade da redução de pico. Dese-nhar CCDFs para o mesmo conjunto de sinal usando algoritmos de processamento da redu-ção de pico alternativos descreve claramente sua efetividade comparativa. Por exemplo, afigura 7 representa CCDFs correspondentes a quatro canais WCDMA com pico-reduzidousando vários valores para o limite de magnitude M. Na figura 7, a curva mais à direita cor-responde à entrada bruta e as outras curvas correspondem aos sinais de canal com pico-reduzido.

Como discutido anteriormente em relação à tecnologia anterior, tentativas de resol-ver os problemas associados com a redução de potência de pico, na ausência de restriçõesespectrais regulatórias, a abordagem redução de pico ideal será simplesmente determinas aexcursão e subtrair aquela forma de onda do sinal original. Isto produzirá o sinal cortado.Entretanto, a restrição da máscara espectral existe de fato, por exemplo, no campo das tele-comunicações sem fios, e, portanto, o sinal original deve ser projetado para satisfazer amáscara espectral. Assim, já que o sinal original em um sistema como este é projetado parasatisfazer a restrição da máscara espectral, somente a excursão contribui energia espectralinaceitável. Portanto, filtragem suficiente deve ser aplicada na forma de onda de excursão(consistindo de muitos eventos de excursão isolados) para alcançar conformidade com asmáscaras espectrais regulatórias. Embora esta abordagem não alcance o completo cance-lamento dos eventos de excursão deletérios, ela chega tão perto quanto possível das restri-ções de uma filtragem técnica como esta, conformando ainda com as restrições espectraisregulatórias. A abordagem de redução de pico aqui descrita e reivindicada baseia-se em umconceito de "excursão filtrada" como este para fornecer uma solução mais completa aosproblemas associados com o processamento da redução de pico.

Fica prontamente aparente que a função densidade de probabilidade da magnitudedo sinal representada nas figuras 5 e 6 pode ser alterada simplesmente pela substituição dosinal original pelo sinal cortado, como definido anteriormente. Infelizmente, como tambémsupradiscutido, corte é uma operação intrinsecamente não linear que introduz descontinui-dades abruptas em derivativos de sinal de ordem mais alta. Tais descontinuidades resultamem assim denominado interferência espectral, que gera energia espectral espúria fora damáscara espectral regulatória. Assim, há uma necessidade de satisfazer simultaneamentesatisfazer a máscara espectral e remodelar a função densidade de probabilidade de magni-tude. Vários aspectos da abordagem do presente conceito de redução de pico alcançameste e outros objetivos.

Em relação à discussão anterior da variação na magnitude do sinal em relação àsfiguras 2, 5 e 6, note que a redução de pico permitirá que o sinal entre no amplificador des-locado adicionalmente para a direita se a linearização for usada ou não. Se tanto redução depico quanto linearização forem usadas, o nível de potência de entrada de sinal pode aumen-tar (isto é deslocado para a direita) para que o limite da magnitude do sinal seja idêntico aolimite superior da região linear do amplificador. Isto produz as máximas potência de saídamédia e eficiência operacional possíveis com um sinal e amplificador em particular. Um sis-tema de transmissão de sinal pode empregar ambas estas técnicas de processamento, ofe-ecendo benefícios sinérgicos exclusivos. A figura 8 representa um sinal com pico-reduzidoem duas diferentes potências de entrada em relação a uma característica de amplificadorIinearizado 242. Em ambos os casos, a operação do amplificador é inteiramente linear, jáque toda a magnitude da faixa do sinal fica na região linear do amplificador de operação.Entretanto, a potência de saída do amplificador é maior quando o sinal de entrada foi pré-amplificado, o que desloca a curva da pdf 252 para que seu pico de magnitude se alinhecom o limite linear máximo do amplificador, da forma ilustrada pela curva de pdf da magnitu-de mais à direita 254.

A figura 8 representa graficamente os relacionamentos chaves entre a redução depico e a linearização do amplificador. Um objetivo da presente invenção é minimizar o valorPAR máximo do sinal, o contorno vertical ideal para ser alinhado com o limite linear máximodo amplificador. Por exemplo, cada 1 dB de redução na PAR aumenta a máxima saída depotência média do amplificador em 1 dB extra. Uma redução de 3 dB no sinal PAR podereduzir o custo de um amplificador de estação base em milhares de dólares, fornecendo umincentivo econômico significativo.

A figura 9 representa uma parte de um segmento de sinal que mostra a magnitudeà medida que ela excede um limite definido 412, o correspondente evento de excursão 410e a excursão filtrada 410B. As amplas faixas sombreadas representam segmentos pre-cursor 412A e pós-cursor 412B, nos quais ocorrem oscilações exponencialmente decaden-tes. Note que à medida que o sistema de filtro de excursão uniformiza a forma de onda deexcursão, ele altera a magnitude do pico do que é exigido até cancelar completamente opico quando subseqüentemente subtraído do sinal original alinhado em função do tempo.Portanto, cada excursão filtrada deve ser escalonada para garantir que subseqüente a sub-tração do sinal original alinhado em função do tempo reduza o pico do sinal para casar como limite definido. Assim, fica aparente que o fator de escala desejado é a razão da magnitu-de de pico de excursão Mx pela magnitude de pico de excursão filtrada Mf. Já que o impactodo filtro é invariável às mudanças de escala, este escalonamento garante que o pico filtradocase substancialmente com a magnitude de pico de excursão original. Entretanto, a opera-ção de escalonamento de excursão é complicada pelo fato de que o fator de escala ideal édiferente para cada excursão e depende de uma complexa interação (convolução) entreamostras de excursão e características do sistema de filtro de excursão.

Tipicamente, eventos de excursão são compostos por múltiplos eventos de pico lo-cais. A descrição heurística anterior porta o conceito central de excursões filtradas, e a ne-cessidade de escalonar cada excursão em um fator que depende tanto da forma da excur-são quanto da filtragem aplicada. Entretanto, antes de descrever uma arquitetura funcionalpara a redução de pico no escopo da presente invenção, as definições de termos devem serestendidas para abordar o fato de que eventos de excursão, que consistem de amostras deforma de onda de excursão não zero contíguas, freqüentemente são compostos por múlti-plos picos de magnitude do sinal. A figura 10 representa um exemplo de um evento de ex-cursão multipicos como este, e mostra a maneira na qual cada tal evento de excursão 2310pode ser particionado ('analisado') em um conjunto de eventos de pico contíguos 2312. Nes-te exemplo, o contorno entre eventos de pico é definido como a amostra de magnitude nomínimo local; ele pode ser arbitrariamente incluído em ambos os eventos de pico de contor-no com propósitos de escalonamento. Então, o procedimento de escalonamento pode anali-sar a forma de onda de excursão em conjuntos de eventos de pico, determinar o fator deescalonamento ideal para as amostras complexas que compreende cada pico evento e, en-tão, aplicar o fator de escalonamento resultante antes da filtragem do sinal de excursão parasatisfazer as restrições de máscara espectral. Certamente, em outras modalidades da pre-sente invenção, eventos de excursão podem ser analisados diferentemente, com base emtodas as características ou atributos da excursão de sinal que resultam na redução de ex-cursão desejada.

A presente invenção é descrita, parcialmente, em termos de componentes funcio-nais e, parcialmente, em termos de várias etapas do processamento. Tais componentesfuncionais podem ser realizados por qualquer número de componentes configurados pararealizar as funções especificadas e alcançar os vários resultados. Por exemplo, a presenteinvenção pode empregar vários elementos, materiais, fontes de sinal, tipos de sinal, compo-nentes integrados, amplificadores, filtros e congêneres, que podem realizar uma variedadede funções. Além do mais, embora a invenção seja descrita no ambiente de comunicaçãosem fios, a presente invenção pode ser praticada em conjunto com qualquer número de a-plicações, ambientes, protocolos de comunicação, sistemas de amplificação e sistemas deprocessamento de sinal, incluindo, mas sem limitações, aplicações, ambientes, protocolosde comunicação e sistemas ópticos / acústicos. Os sistemas aqui descritos são meramenteaplicações exemplares para a invenção. Adicionalmente, a presente invenção pode empre-gar qualquer número de técnicas para fabricação, montagem, teste e congêneres.

Em relação à figura 11, um sistema de comunicações 100 de acordo com váriosaspectos exemplares da presente invenção compreende um transmissor 110 e um receptor112. O transmissor 110 fornece sinais, tais como sinais óticos, sinais elétricos, sinais acústi-cos ou qualquer outro sinal que pode conduzir informação no escopo da presente invençãoao receptor 112 por meio de uma mídia 114. A mídia 114 pode compreender qualquer me-canismo para a transmissão de informação entre o transmissor 110 e o receptor 112. Napresente modalidade exemplar direcionada a um sistema de comunicações sem fios, otransmissor 110 fornece sinais eletromagnéticos ao receptor 112, tais como sinais de radio-freqüência (RF)1 sinais de telefone sem fios, ou sinais de dados sem fios. Assim, a mídia114 da presente modalidade é qualquer mídia que pode de sustentar a transmissão de si-nais eletromagnéticos.

O transmissor 110 e o receptor 112 são respectivamente configurados para trans-mitir e receber sinais transmitidos por meio da mídia 114. O transmissor 110 e/ou o receptor112 podem ser configurados como um transceptor para permitir a recepção e a transmissãode múltiplos sinais da mesma unidade. Na presente modalidade, o transmissor 110 é confi-gurado para modular e transmitir múltiplos sinais a múltiplos receptores 112. Esta configura-ção corresponde, por exemplo, à estação base de comunicações sem fios. Nesta modalida-de, os receptores 112 compreendem receptores remotos, tais como telefones sem fios,computadores, assistentes digitais pessoais, dispositivo portátil de mensagem eletrônica ououtros tais receptores. Entretanto, o sistema de comunicações 100 pode ser configurado dequalquer maneira adequado para comunicação entre quaisquer do transmissor 110 e recep-tor 112, tais como computadores em uma rede, por exemplo, por meio de uma rede sem fiosque usa modulações multiportadoras, tais como multiplexação por divisão de freqüênciaortogonal (OFDM) ou múltiplos acessos por divisão de freqüência ortogonal (OFDMA).

O transmissor 110 da figura 11 pode ser adequadamente configurado para proces-sar um sinal digital e para transmitir um sinal correspondente ao receptor 112. Por exemplo,em uma modalidade de comunicação celular típica o transmissor 110 pode ser configuradode acordo com quaisquer especificações ou padrões apropriados para comunicação digitalsem fios, tais como, de acordo com especificações ou padrões do Sistema Global para Co-municações Móveis (GSM), do acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA), e/ou do aces-so múltiplo por divisão de código (CDMA). Em um ambiente de comunicações de dados, otransmissor 110 pode ser configurado em conjunto com qualquer especificação ou padrãode comunicações de dados adequados, tais como IEEE 802.11, 802.15, ou 802.16. Otransmissor 110 pode ser adicionalmente configurado de qualquer maneira adequada parareceber informação digital e para transmitir um sinal analógico correspondente ao receptor112.

Por exemplo, em relação à figura 12, o transmissor 110 da presente modalidade in-clui um sistema de processamento de sinal 208 para o processamento de um sinal, tal comopara comunicação por meio do sistema de comunicação 100. Na presente modalidade, osistema de processamento de sinal 208 inclui um modulador 210, um componente de redu-ção de potência de pico 212, um conversor digital para analógico (DAC) 214, um conversorde RF 214A e um amplificador 216. O modulador 210 recebe informação digital 220 de umaou mais fontes de dados 218 e gera um sinal modulado de banda base 222.Em várias modalidades, um componente de redução de potência de pico 212 é con-figurado para receber o sinal modulado 222 do modulador 210 e para reduzir substancial-mente a exigência de saída de potência de pico do transmissor 110. O componente de re-dução de potência de pico 212 pode ser adicionalmente configurado para inibir recrescimen-to espectral ou outros componentes de freqüência fora de uma ou mais larguras de bandadesejadas. Além do mais, o componente de redução de potência de pico 212 pode ser adi-cionalmente configurado para inibir ou minimizar a adição de ruído ao sinal para manter umarazão sinal para ruído aceitável e/ou para permanecer nas restrições relevantes da magnitu-de de vetor de erro (EVM).

O DAC 214 é configurado para receber um sinal digital com pico-reduzido 224 deum componente de redução de potência de pico 212 e para converter o sinal digital em umsinal analógico 226. O conversor RF 214A traduz o sinal analógico de uma freqüência maisbaixa (próxima ou na banda base) para a freqüência de transmissão RF desejada antes daamplificação. O amplificador 216 amplifica o sinal RF analógico 228 antes da transmissão aoreceptor 112. Processamento de compensação de distorção adicional pode ser realizadodepois do componente de redução de potência de pico 212 e antes do DAC 214.

O modulador 210 pode compreender qualquer sistema adequado para modular umsinal digital. Em relação à figura 13, um modulador exemplar 210 compreende um modula-dor digital convencional e gera um sinal multicanais modulado de banda base 222. O modu-Iador 210 compreende adequadamente um modulador multicanais para receber múltiplosfluxos contínuos de dados, modular o fluxo contínuo de dados para cada canal e freqüênciatraduzindo o sinal modulado para uma freqüência deslocada apropriada, e somar as váriassaídas de canal em um sinal de saída compósito. Entretanto, o modulador 210 pode serconfigurado de qualquer maneira adequada, por exemplo, com um modulador de canal úni-co. O presente modulador exemplar 210 compreende um ou mais moduladores de bandabase 312 e um ou mais sintetizadores digitais 314. Cada modulador de banda base 312A-Dconverte dados em uma forma de onda de banda base de acordo com uma modulação a -propriada de maneira tal que cada modulador de banda base 312A-D converta bits de infor-mação, tais como dados digitais binários comprimidos correspondentes a sinais de voz, dedados ou de vídeo, em uma forma de onda digital de banda base correspondente 316A-D.As formas de onda digital de banda base 316A-D podem compreender quaisquer formas deonda adequadas, tais como formas de onda de acordo com uma especificação de codifica-ção de transmissão selecionada, tais como GSM, espectro difundido, TDMA, CDMA ou con-gêneres. Em uma modalidade exemplar, as formas de onda digitais de banda base 316A-Dcompreendem seqüência variáveis em relação ao tempo de pares complexos com um com-ponente em fase (I) e um componente de quadratura (Q) que ocorrem em uma razão deamostra definida.Em várias modalidades, cada sintetizador digital 314A-D gera um sinal oscilador lo-cal (LO) digital complexo que multiplica a forma de onda digital de banda base para gerarsinais modulados com freqüência deslocada 322 que, então, são combinados para formar osinal multicanais de banda base 222. O sintetizador digital 314 pode compreender qualquerfonte apropriada de uma freqüência portadora digital ou de outro sinal para gerar os sinaismodulados com freqüência deslocada individuais 322A-D. Na presente modalidade exem-plar, o sintetizador digital 314 compreende um sintetizador digital com múltiplas saídas con-vencional configurado para fornecer diversos diferentes sinais LO 318A-D em diferentesfreqüências deslocadas. Por exemplo, estas freqüências podem corresponder a freqüênciasdeslocadas para freqüências de transmissão aceitas para uma rede celular ou sem fios emparticular, ou outra máscara espectral de comunicação. Na presente modalidade exemplar,o sintetizador digital 314 pode gerar adequadamente sinais exponenciais complexos ("ci-soid") 318 A-D nas freqüências deslocadas desejadas para os sinais modulados deslocadosindividuais 322A-D para cada canal. Nesta modalidade da presente invenção, o sinal de saí-da do sintetizador digital 318 é multiplicado com a forma de onda digital de banda base 316para o canal relevante por meio de um multiplicador, assim, traduzindo cada forma de ondade banda base para a freqüência deslocada de canal apropriada, assim, constituindo os si-nais modulados com freqüência deslocada individuais 322A-D. Os vários sinais moduladoscom freqüência deslocada 322A-D podem ser somados para formar o sinal modulado debanda base compósito 222.

Novamente em relação às figuras 11 e 12, em uma modalidade exemplar de umcomponente de redução de potência de pico no escopo da presente invenção, o sinal modu-lado de banda base compósito 222 é fornecido ao componente de redução de potência depico 212 a partir do modulador MCS 210. O componente de redução de potência de pico212 pode ser configurado de qualquer maneira adequada para reduzir a saída de potênciade pico do transmissor 110, tal como pela subtração das partes do sinal que excedem a limi-te do sinal. O componente de redução de potência de pico 212 também pode inibir a trans-missão de energia espectral indesejada, por exemplo, componentes de freqüência fora deuma máscara espectral regulatória. O componente de redução de potência de pico 212 re-cebe o sinal modulado de banda base 222 do modulador 210 e processa o sinal moduladode banda base 222 de acordo com qualquer processo adequado. Por exemplo, em relação àfigura 4, o componente de redução de potência de pico 212 pode ser configurado para gerarum sinal de excursão em resposta à parte de pico 410 no sinal modulado de banda base222 com uma magnitude além de um limite de magnitude definido 412. O componente deredução de potência de pico 212 remove ou reduz adequadamente a parte de pico 410 dosinal modulado de banda base 222 em resposta ao sinal de excursão.

Em relação à figura 14, uma modalidade exemplar de um componente de reduçãode potência de pico 212 de acordo com vários aspectos da presente invenção compreendeum elemento de atraso 510, um interpolador 502, um gerador de sinal de excursão 512, umsistema de escalonamento 820, um sistema de filtro de excursão 514 e um redutor de ex-cursão 544. O gerador de sinal de excursão 512 gera um sinal de excursão 410 em respostaao sinal modulado de banda base 222 que excede um limite de magnitude 412, da formamostrada na figura 4. A saída 410 do gerador de sinal de excursão 512 também pode serescalonada pelo sistema de escalonamento 820 antes de ser processada pelo sistema defiltro de excursão 514. Da forma mostrada na figura 14, o sistema de filtro de excursão 514filtra freqüências indesejadas dos sinais produzidos pelo gerador de sinal de excursão 512. Um redutor de excursão 544 subtrai o sinal de excursão escalonado e filtrado do sinal modu-lado de banda base adequadamente atrasado 222. O elemento de atraso 510 compensa aatraso do tempo de propagação por meio do gerador de sinal de excursão 512 e do sistemade filtro de excursão 514 para que o sinal do sistema de filtro 552 seja alinhado em funçãodo tempo com o sinal modulado de banda base atrasado 222.

O gerador de sinal de excursão 512 mostrado no componente de redução de po-tência de pico da figura 14 pode ser configurado de qualquer maneira adequada para gerarum sinal de excursão 410 em resposta às partes de pico do sinal modulado de banda base222 ou de outro sinal relevante. Então, a versão adequadamente escalonada e filtrada dosinal de excursão 410 pode ser subtraída, ou outra forma usada para reduzir, de um ou mais picos no sinal original. Além do mais, o sinal de excursão 410 pode ser usado de qualquermaneira adequada para reduzir a potência de pico do sinal original. Em relação à figura 15,um gerador de sinal de excursão 512 exemplar compreende um circuito de cálculo de mag-nitude 810, um circuito de limite 812 (não mostrado), um analisador de pico 910 e um gera-dor de forma de onda 814. A saída 410 do gerador de sinal de excursão 512 é alimentada no sistema de escalonamento 820. O analisador de pico 910 identifica picos de magnitudeindividuais no sinal 222, e o gerador de forma de onda 814 gera o sinal de excursão 410 emresposta aos picos identificados. Em uma modalidade, o gerador de sinal de excursão 512recebe o sinal modulado de banda base 222 e calcula valores de magnitude, tais como su-cessivos valores de magnitude do sinal modulado de banda base 222 com base nos suces- sivos pares complexos de sinal. O gerador de sinal de excursão 512 compara a magnitudede amostras do sinal 222 com o limite de magnitude 412. O gerador de sinal de excursão512 gera o sinal de excursão 410 em resposta às partes do sinal modulado de banda base222 que excedem o limite de magnitude 412. Em uma ainda outra modalidade exemplar, ogerador de sinal de excursão 512 é configurado para gerar um sinal de excursão 410 quecorresponde à duração completa (ou conjunto completo de amostras) do sinal modulado debanda base 222 que excede o limite de magnitude 412, embora o gerador de sinal de excur-são 512 possa ser configurado para gerar um sinal de excursão 410 correspondente a qual-quer aspecto do sinal que excede o limite de magnitude 412.

Em relação à figura 16, um gerador de sinal de excursão exemplar 512 compreendeum circuito de cálculo de magnitude 810, um circuito de limite 812 e um gerador de forma deonda 814, cuja saída 410 é a entrada para o sistema de escalonamento 820 em modo co-mum (em oposição ao específico de canal). O circuito de cálculo de magnitude 810 calcula amagnitude do sinal modulado de banda base 222 e gera um sinal de magnitude correspon-dente 816. O circuito de cálculo de magnitude 810 pode ser implementado de qualquer ma-neira adequada para determinar a magnitude das amostras do sinal modulado de bandabase 222, tal como um circuito convencional configurado para calcular a magnitude de acor-do com a seguinte equação:

M(n) = [l2(n) + Q2(n)f

Em que M(n) é a magnitude do sinal modulado de banda base 222 para um par deamostra complexa na amostra n, l(n) é o componente em fase do sinal para o par de amos-tra complexa I, e Q(n) é o componente de quadratura do sinal para o par de amostra com-plexa I. Entretanto, o cálculo de magnitude pode ser realizado de acordo com qualquer téc-nica ou algoritmo adequados.

Na presente modalidade ilustrada na figura 16, o sinal de magnitude 816 é forneci-do ao circuito de limite 812, que compara a magnitude calculada com o limite de magnitude412 e gera um sinal de comparação correspondente 818. O circuito de limite 812 pode com-preender qualquer sistema adequado para comparar a magnitude do sinal modulado debanda base 222 com o limite. Por exemplo, o circuito de limite 812 pode compreender umcircuito comparador convencional ou um circuito de subtração.

O limite de magnitude 412 pode compreender quaisquer valor e/ou sinal adequa-dos. Por exemplo, o valor limite pode compreender um valor estático, tal como um corres-pondente à potência máxima do amplificador 216 ou a um nível de potência ligeiramenteinferior ao da potência máxima. Assim, o sinal de comparação 818 designa amostras dosinal 222 correspondentes aos valores do sinal RF que excederão o nível máximo de potên-cia do amplificador 216 ou outro limite adequado. Alternativamente, o limite de magnitude412 pode ser um valor dinâmico. O limite de magnitude 412 pode ser ajustado de acordocom quaisquer critérios adequados. Por exemplo, o limite de magnitude 412 pode ser calcu-lado em função da potência do sinal para os vários canais e/ou da quantidade de ruído nosinal. Assim, se dois canais estiverem operando em potência máxima e dois outros canaisestiverem operando em metade da potência máxima, o limite de magnitude 412 pode serajustado em 75 % da potência máxima. Se a quantidade de ruído em um ou mais canais seaproximar e/ou exceder um limite, tal como o limite EVM, o limite de magnitude 412 podeaumentar. Inversamente, se a quantidade de ruído for menor, o limite de magnitude 412 po-de diminuir adicionalmente. Entretanto, quaisquer critérios ou algoritmo adequados podemser usados para selecionar o limite de magnitude 412.

O sistema de comunicações 100 pode ser configurado para tomar vantagem dasreduzidas exigências de potência de pico em função do componente de redução de potênciade pico 212. Por exemplo, o sistema de comunicações pode ser projetado ou reconfiguradopara usar um amplificador de potência inferior para transmitir sinais. Além do mais, o siste-ma de comunicações 100 pode ser configurado para usar a potência adicional tornada dis-ponível pelo componente de redução de potência de pico 212 para melhorar a ligação entreo transmissor 110 e o receptor 112 e/ou para expandir a cobertura do sinal.

Por exemplo, o limite de magnitude 412 pode ser ajustado em um nível selecionadopara reduzir a demanda geral de potência de pico do transmissor 110. Então, a potênciamédia do sinal transmitido pode ser estimulada para que a potência de pico transmitida pelosistema retorne ao seu nível original, mas com uma potência média mais alta do sinaltransmitido. Por exemplo, se o limite for originalmente ajustado para reduzir a exigência depotência de pico em 3 dB, a potência transmitida do sinal com pico-reduzido pode aumentarem 3 dB para casar com a potência de pico original. Assim, o mesmo amplificador pode serusado para transmitir um sinal de potência média mais alta, desse modo, melhorando a qua-lidade da ligação. O limite de magnitude 412 também pode ser dinamicamente mudado parareduzir consumo de potência total.

Reduzir o nível do limite de magnitude 412 pode elevar o nível de ruído no sinaltransmitido. Entretanto, em muitas aplicações, o ruído no sinal transmitido é relativamentebaixo se comparado ao nível ordinário de ruído no receptor, por exemplo, ruído térmico. Emdecorrência disto, em virtude de o nível de ruído ter aumentado apenas ligeiramente en-quanto a potência do sinal transmitido aumentou significativamente, a razão sinal para ruído(SNR) no receptor tende a melhorar.

Em vários ambientes, a redução do limite de magnitude 412 para estimular a potên-cia de transmissão pode ser inaceitável, por exemplo, fazendo com que a SNR no transmis-sor transgrida padrões que podem se aplicar. Por exemplo, o padrão IEEE 802.16 atual exi-ge que o transmissor SNR esteja em não menos que 19,6 dB. Se o limite de magnitude 412para o transmissor 110 for reduzido além de um ponto, o ruído induzido a partir da geraçãoda excursão pode fazer com que a SNR caia abaixo do mínimo de 19,6 dB, apesar da maiorqualidade geral da ligação. Em tais ambientes, a melhor qualidade da ligação pode ser im-plementada como uma opção. Por exemplo, o transmissor 110 e o receptor 112 podem serconfigurados para operar inicialmente de acordo com o padrão relevante. O transmissor 110e o receptor 112 podem comunicar para estabelecer se o outro pode operar usando a Iiga-ção de melhor qualidade. Se as unidades compartilharem a capacidade de comunicar com aligação de melhor qualidade, o transmissor 110 e o receptor 112 podem ser reconfigurados,tanto manualmente quanto automaticamente, para reduzir o limite de magnitude 412 até onível mais baixo e estimular os respectivos níveis de transmissão.

Em uma modalidade, o circuito de limite 812 monitora o valor EVM para cada canale ajusta o limite de magnitude 412 para minimizar picos de sinal (isto é, maximizar a redu-ção de pico), permanecendo ainda nas especificações da EVM. Se o ruído for baixo o sufici-ente para que o valor da EVM medida esteja abaixo do limite relevante, o circuito de limite812 diminui o limite de magnitude 412. Se a magnitude EVM se aproximar ou exceder o limi-te relevante, o circuito de limite aumenta o limite de magnitude 412.

Novamente em relação à figura 16, e continuando com a descrição dos detalhes daimplementação das várias modalidades exemplares, o sinal de comparação 818 é fornecidoao gerador de forma de onda 814. O gerador de forma de onda 814 gera o sinal de excursão410 de acordo com o sinal de comparação 818. O gerador de forma de onda 814 pode serconfigurado de qualquer maneira adequada para gerar o sinal de excursão 410, tal como umcircuito de subtração convencional para subtrair o valor limite de magnitude 412 do compo-nente de magnitude do sinal modulado de banda base 222. Um outro método exemplar paragerar a excursão empregará o algoritmo CORDIC. Veja, por exemplo, Ray Andraka, "A Sur-vey of CORDIC Algorithms for FPGA-based Computers", Proceedings of 1998 ACM/SIGDASixth International Symposium on Field Programmable Gate Arrays, 22-24 de fevereiro de1998, Monterey, CA, pp. 191-200. O uso do algoritmo CORDIC preferido envolve uma sériede operações de rotação de fase para rotacionar o vetor de sinal original (isto é, amostra) aum vetor de magnitude equivalente de fase zero, enquanto realiza simultaneamente opera-ções de rotação de fase conjugada em um vetor inicializado em fase zero e magnitude igualao limite de magnitude 412; a amostra de excursão iguala a diferença entre este vetor resul-tante e o vetor original complexo, se a magnitude do sinal original for maior do que o limitede magnitude 412 e, caso contrário, iguala zero. As operações do circuito de limite 812 e dogerador de forma de onda 814 podem ser realizadas por um único circuito ou sistema, talcomo um circuito de subtração configurado para realizar a comparação com o limite demagnitude 412 e para gerar a forma de onda pela subtração do limite de magnitude 412 damagnitude do sinal modulado de banda base 222. Se o sinal de comparação 818 indicar queo sinal de magnitude 816 não excedeu o limite de magnitude 412, o gerador de forma deonda 814 pode gerar um sinal nulo. Se o sinal de comparação 818 indicar que o sinal demagnitude 816 excedeu o limite de magnitude 412, o gerador de forma de onda 814 gera osinal com a magnitude correspondente à diferença entre a magnitude do sinal modulado debanda base 222 e o limite de magnitude 412, e a fase sendo idêntica ao sinal modulado debanda base. Então, o sinal de excursão resultante pode ser filtrado, escalonado e subtraídode uma versão adequadamente atrasada do sinal modulado de banda base 222 para reduzirpicos de sinal.

Em várias modalidades, um sistema de escalonamento em modo comum 820, mos-trado na figura 16, pode ser fornecido e configurado para ajustar a magnitude da forma deonda gerada (excursão) para que o sinal de excursão escalonado resultante, depois da fil-tragem, reduza picos no sinal modulado de banda base 222 que, inicialmente, excedem olimite de magnitude para que eles igualem um valor selecionado, no geral, o valor limite demagnitude. O sistema de escalonamento em modo comum 820 recebe o sinal de excursãonão escalonado 410 do gerador de forma de onda 814 e ajusta seletivamente a magnitudedas amostras de excursão para gerar o sinal de excursão escalonado 516. O sistema 820pode escalonar o sinal de excursão 410 de acordo com qualquer processo adequado e podeser implementado de qualquer maneira adequada. Por exemplo, o sistema 820 pode serconfigurado para ajustar seletivamente o sinal de excursão não escalonado 410 de maneiratal que a magnitude máxima do sinal com pico-reduzido 224 não exceda o limite de magni-tude selecionado. Por exemplo, se o limite de magnitude 412 para um sistema em particularfor 1,8 e a magnitude do sinal modulado de banda base 222 for 4,0, o sistema de escalona-mento em modo comum 820 é adequadamente configurado para escalonar a magnitude dopico da amostra correspondente gerada pelo componente de redução de potência de pico212, tal como um sinal de excursão escalonado e filtrado 552 (mostrado na figura 14), em2,2. Em um ainda outro exemplo, o sistema de escalonamento em modo comum pode serconfigurado para escalonar o sinal de excursão com base na razão da magnitude de pico dosinal de excursão não filtrado 410 na magnitude de pico do sinal de excursão filtrado 410B.Como discutido anteriormente, isto garante que a magnitude de pico de excursão escalona-da e filtrada case substancialmente com a magnitude de pico de excursão original. Comopercebe-se, qualquer implementação que alcança o objetivo desejado de ajustar a magnitu-de da forma de onda gerada para que o sinal de excursão filtrado reduza o pico do sinal atéum nível limite definido, ou abaixo dele, está no escopo da presente invenção.

Em relação à figura 10, um evento de excursão 2310 pode incluir múltiplos eventosde pico 2312. Os contornos entre os eventos de pico 2312 podem ser definidos de acordocom quaisquer critérios adequados. Eventos de pico 2312 são separados por uma amostrade canal 2314, que pode ser definido como um evento de amostra de excursão com amos-tras de magnitude mais altas em cada lado. Um evento de pico 2312 pode ser definido comoum conjunto de amostras de excursão para o qual a magnitude de amostras imediatamenteadjacentes é tanto mais baixo do que o limite de magnitude 412 (em um contorno de excur-são) quanto mais alto do que a magnitude do canal entre dois eventos de pico. Assim, osistema de escalonamento em modo comum 820 pode aplicar adequadamente um valor deescalonamento selecionado para cada amostra de um evento de pico 2312 em particular,por exemplo, de acordo com a magnitude da amostra de magnitude mais alta no evento depico pré-filtrado, no evento de pico pós-filtrado, ou em ambos. Assim, todas as amostrasentre dois canais 2314 (ou entre o início da excursão 2316 e o primeiro canal 2314 ou entreo último canal 2314 e o fim da excursão 2318) são escalonadas usando o mesmo fator deescalonamento, que é adequadamente selecionado de acordo com as amostras de magni-tude mais altas no grupo de amostras que constitui os eventos de pico 2312 de um eventode excursão 2310.

Assim, em várias modalidades, da forma ilustrada, por exemplo, pela figura 15, oanalisador de pico 910 pode ser fornecido e configurado de qualquer maneira adequadapara identificar picos no sinal de entrada, tal como por meio do sinal de magnitude proveni-ente do circuito de cálculo de magnitude 810. Em uma modalidade, o analisador de pico 910compreende um detector de pico 920 e um armazenamento temporário 922. O detector depico 920 identifica um pico no sinal de entrada de qualquer maneira adequada, tal comopela comparação das magnitudes de sucessivos pares complexos no sinal de entrada.

Na presente modalidade, o detector de pico 920 fornece um sinal ao armazenamen-to temporário 922 quando um pico for detectado nas amostras do sinal de entrada. O arma-zenamento temporário 922 é adequadamente configurado para armazenar temporariamenteo sinal de entrada, enquanto o detector de pico 920 identifica os picos no sinal de entrada. Oarmazenamento temporário 922 pode compreender qualquer elemento de armazenamentoadequado, tal como um armazenamento temporário PEPS com um número apropriado deelementos de armazenamento. Quando um pico for detectado, o armazenamento temporário922 fornece adequadamente os dados relevantes ao gerador de forma de onda 912. Napresente modalidade, o gerador de forma de onda 814 é configurado para gerar uma formade onda não escalonada em resposta ao pico detectado nas amostras do sinal de entrada.

Da forma mostrada na figura 17, o analisador de pico 910 também pode ser ade-quadamente configurado para rotear os picos individuais a diferentes sistemas de escalo-namento para processamento. Por exemplo, quando um primeiro pico for identificado, o ana-Iisador de pico 910 transmite adequadamente as amostras do evento de pico a um primeirosistema de escalonamento 820A, e as próximas amostras do evento de pico podem sertransmitidas a um segundo sistema de escalonamento 820B, e a seguintes amostras doevento de pico transmitidas de volta ao primeiro sistema de escalonamento 820A ou a umsistema de escalonamento adicional. Depois do escalonamento, as amostras escalonadaspodem ser recombinadas para formar um único sinal de excursão escalonado 516. Usardiferentes sistemas de escalonamento 820A-B para processar picos consecutivos pode re-duzir vantajosamente interferência do processamento interpicos que pode resultar do uso deum único sistema de escalonamento 820. Múltiplos sistemas de escalonamento 820 podemser implementados dependendo dos objetivos de desempenho do sistema de processamen-to.

Em várias modalidades, da forma ilustrativamente mostrada na figura 14, o sinal deexcursão escalonado 516 é fornecido ao sistema de filtro de excursão 514 para eliminar e-nergia espectral inaceitável, tais como componentes de freqüência induzidos pelo geradorde sinal de excursão 512. As freqüências a ser filtradas podem ser selecionadas de acordocom quaisquer critérios adequados. Mesmo embora o sinal de excursão pareça ruído debanda larga não canalizado que abarca aproximadamente 3x a largura de banda do sinalcanalizado linear, pode-se conceitualizá-lo como consistindo em dois componentes distintos:energia espectral que não pode aparecer em um nó de redução de pico 544 sem violar es-pecificações EVM; e todas outras energias espectrais de excursão; o papel do sistema defiltro de excursão é separar estes componentes, passando o último ao mesmo tempo emque elimina o primeiro. Assim, o sinal de excursão "contém" a energia de excursão canaliza-da (energia espectral permissível) como um componente, e é este componente que é permi-tido passar (com escalonamento adequado) pelo sistema de filtro de excursão. Isto é, o sinalde excursão pode ser considerado como sendo composto por dois componentes distintos:(1) a energia espectral permissível; e (2) a energia espectral não permissível. Entretanto,não há distinção física entre os componentes de energia espectral permissível e não per-missível até que o sistema de filtro de excursões aplique filtragem de canal, isto é, a excur-são não é canalizada até que a filtragem seja aplicada. Na presente modalidade, energiaespectral é atenuada ou eliminada em quaisquer freqüências diferentes daquelas aprovadaspela máscara espectral regulatória aplicável. Em sistemas com múltiplos níveis de energiaespectral através de uma passagem de banda de sinal em particular, o sistema de filtro deexcursão 514 pode ser configurado para ajustar os níveis de energia espectral relativos a-través da passagem de banda para aproximadamente casar as variações em banda. Porexemplo, se uma parte do espectro de potência média de um canal for 10 dB mais baixo doque resto do espectro de potência, como pode ser o caso quando o canal consiste em sub-canais adjacentes, o sistema de filtro de excursão 514 pode introduzir uma atenuação relati-va de 10 dB casada do espectro de excursão através da mesma faixa de freqüência.

O sistema de filtro de excursão 514 pode ser configurado de qualquer maneira ade-quada para filtrar substancialmente as freqüências indesejadas e transmitir as freqüênciasdesejadas, ou de outra forma promover a transmissão de freqüências desejadas e/ou ate-nuar as freqüências indesejadas. Por exemplo, o sistema de filtro de excursão 514 é ade-quadamente configurado para separar o sinal de excursão escalonado 516 em componentesde freqüência individuais correspondentes aos canais de entrada. O sistema de filtro de ex-cursão 514 filtra componentes individuais do sinal de excursão correspondente ao sinal mo-dulado de banda base 222 para eliminar qualquer energia espectral de potência inaceitável.Alternativamente, o sistema de filtro de excursão 514 pode ser configurado como um filtropassa banda ou filtro pára banda para passar ou atenuar energia espectral de potência emfreqüências selecionadas, ou de outra forma configurados para alterar a distribuição de e-nergia espectral de potência em uma faixa de freqüência definida. Além do mais, o sistemade filtro de excursão 514 pode compreender múltiplos sistemas de filtros, tais como umacascata de filtros ou um conjunto de filtros em paralelo.

Na presente modalidade exemplar, o sistema de filtro de excursão 514 compreendemúltiplos filtros de canal em paralelo 518 cujas saídas são somadas juntas. Cada filtro decanal 518 compreende adequadamente um filtro digital convencional para reduzir a potênciado sinal de excursão em freqüências selecionadas correspondentes ao canal em particular.Por exemplo, cada filtro de canal 518 pode incluir um conversor para menos canais 520, umfiltro passa-baixa 522, um ajuste de ganho específico de canal 540, e um conversor paramais canais 524, e cada filtro de canal 518 opera adequadamente de uma maneira similar.Em relação às figuras 14 e 18A-C, o conversor para menos canais 520 recebe o sinal deexcursão escalonado 516, que exibe uma ampla faixa de freqüências fs (figura 18A). O con-versor para menos canais 520 desloca a freqüência de todo o espectro de entrada para aesquerda ou para a direita, tal como em uma quantidade substancialmente correspondenteà freqüência central / deslocada fA do canal relevante. O filtro passa-baixa 522 filtra sinais deentrada para substancialmente eliminar energia do sinal acima de uma freqüência de corteselecionada fc e substancialmente transmitir sinais abaixo da freqüência de corte seleciona-da (figura 18B). O conversor para mais canais 524 desloca a freqüência do sinal filtrado parauma freqüência mais alta, tal como até uma freqüência selecionada ou em uma quantidadeselecionada. Na presente modalidade, o conversor para mais canais 524 desloca a freqüên-cia central em uma quantidade substancialmente correspondente à freqüência central docanal relevante, isto é, de volta à freqüência central / deslocada original (Figura 18C). Então,saídas 542 dos vários filtros de canal 518 são combinadas em um sinal compósito 552 porum somador de sinal filtrado 550.

Da forma esquematicamente mostrada na figura 14, um conversor para menos ca-nais exemplar 520 para a presente modalidade compreende um multiplicador 526 e a gera-dor conjugado complexo 528. O gerador conjugado complexo 528 recebe o sinal do sinteti-zador digital relevante 318 do sintetizador digital relevante 314 e gera um sinal conjugadocomplexo 530 correspondente ao conjugado complexo do sinal do sintetizador digital 318. Omultiplicador 526 multiplica o sinal conjugado complexo 530 com o sinal de excursão esca-lonado 516. O sinal com freqüência deslocada resultante 536 é uma forma de onda subs-tancialmente idêntico ao sinal de excursão escalonado 516, mas com freqüência deslocadaem uma quantidade substancialmente igual ao negativo da freqüência deslocada do canal.

Na presente modalidade, o sinal com freqüência traduzida 536 é fornecido ao filtropassa-baixa 522. O filtro passa-baixa 522 pode ser implementado de qualquer maneira ade-quada e pode ser configurado para usar qualquer freqüência de corte adequada. Por exem-plo, o filtro passa-baixa pode compreender um único filtro, múltiplos filtros em paralelo, ouuma cascata de filtros. Na presente modalidade, o filtro passa-baixa 522 compreende um26filtro passa-baixa digital, tal como um filtro de resposta a impulso finita, com uma freqüênciade corte correspondente à metade da largura de banda aprovada do canal relevante. Porexemplo, se a faixa de freqüência aprovada do canal for de 20 MHz até 20,5 MHz1 a fre-qüência de corte pode ser ajustada em metade da largura de banda de 500 kHz, ou em 250kHz. Assim, o filtro passa-baixa digital 522 transmite um sinal filtrado 538 que compreendeos componentes do sinal com ajuste descendente 536 que estão abaixo da freqüência decorte e atenua componentes espectrais acima da freqüência de corte. O filtro passa-baixa522 compreende adequadamente um filtro de fase aproximadamente linear para minimizar aquantidade de erro de fase e/ou de magnitude induzida pelo filtro.

Em um sistema de comunicações que usa subcanais nas várias bandas de passa-gem de canal, tal como um ambiente OFDMA, cada filtro de canal 518 pode incluir um oumais filtros passa banda ou filtros pára banda para a filtragem de freqüências indesejadas.Por exemplo, em relação à figura 19, os vários canais de sinal modulado de banda base 222podem incluir subcanais em diferentes freqüências no canal, tal como em um sistema OFDMA. Cada tal filtro de canal 518 inclui adequadamente múltiplos filtros passa banda ousérie de filtros pára banda 1710 para cada subcanal configurado to filtrar freqüências dife-rentes da freqüência do subcanal. Preferivelmente, esta filtragem de subcanal pode ser im-plementada usando a transformada rápida de Fourier (FFT).

Além do mais, o ganho de cada filtro de subcanal 1710 pode ser ajustável para con-trolar a magnitude do subcanal em particular, por exemplo, para facilitar o ajuste dos níveisde energia espectral relativos do subcanal através da passagem de banda para aproxima-damente casar as variações em banda, ou para se conformar com restrições EVM do sub-canal. Por exemplo, em relação à figura 20, o sinal modulado de banda base 222 podecompreender múltiplos canais principais 1810, cada um dos quais incluindo múltiplos subca-nais 1812. Cada filtro de subcanal 1710 opera adequadamente como um circuito de ajustede magnitude para ajustar o ganho para o subcanal para reduzir a interferência entre subca-nais, tal como pelo ajuste das magnitudes do filtro de subcanal 1710 de acordo com a relati-va magnitude de potência do sinal média do subcanal correspondente. Assim, o filtro desubcanal 1710 pode fornecer maior atenuação do subsinal do canal de excursão para umamagnitude mais baixa do sinal de subcanal, que tende a reduzir a interferência atribuível aosníveis de energia mais altos nos subcanais adjacentes, e pode ser crítica para se conformarcom restrições EVM do subcanal.

Na presente modalidade exemplar envolvendo deslocamento de freqüência mos-trada na figura 14, o sinal de canal filtrado 538 é transmitido ao conversor para mais canais524 para conversão de volta ao deslocamento de freqüência de canal original. Na presentemodalidade, o conversor de freqüência 524 compreende a multiplicador 532 que multiplica osinal filtrado 538 com o sinal do sintetizador digital 318 do sintetizador digital 314 para retor-nar o sinal filtrado 538 ao deslocamento de freqüência de canal original, e um deslocador defase 534 exigido para compensar o atraso induzido por processamento.

O sistema de processamento de sinal também pode ser configurado para ajustar amagnitude e/ou a fase do sinal filtrado 538. Em virtude de a excursão filtrada dever ser sub-traída do sinal modulado de banda base 222, a excursão filtrada é adequadamente configu-rado para casar exatamente a parte do sinal modulado de banda base 222 que excede olimite 412. Filtragem de canal pode alterar sua magnitude e fase de passagem de bandarelativas ao sinal modulado de banda base 222. Filtragem de resposta de impulso infinita(IIR) pode ser usada para reduzir a complexidade do filtro relativa àquela exigida usandofiltragem de resposta de impulso finita (FIR). Entretanto, filtragem IIR introduz distorção defase não linear e ondulação da magnitude de passagem de banda na passagem de bandado sinal que pode degradar a redução de pico. Adicionalmente, a magnitude do sinal filtrado538 pode ser ajustada para se conformar com as exigências de transmissão ou com outrasconsiderações. Conseqüentemente, o sistema de processamento de sinal pode ser configu-rado usando um equalizador para ajustar a magnitude e/ou fase da passagem de banda dosinal filtrado 538 para reduzir distorção de passagem de banda no filtro de canal. A funçãode equalização é adequadamente integrada no sistema de filtro passa-baixa 522, ou podecompreender a circuito de equalização separado 566 para o processamento do sinal filtrado538. O filtro passa-baixa 522 compreende adequadamente um filtro passa-baixa equalizadopor FIR ou por IIR. O filtro passa-baixa 522 é o LPF de um único canal, enquanto que a res-posta por impulso de interesse na computação do escalonamento em modo comum é aque-la da íntegra do sistema de filtro de excursão 514.

Equalização de fase ocasiona o deslocamento da fase compósita em função da fre-qüência para que a cascata do filtro de canal e o equalizador fiquem tão próximos de linearquanto possível. A função de equalização de fase é adequadamente implementada comoum filtro passa tudo (isto é, todas as magnitudes são passadas com magnitude de unidade)cuja característica do deslocamento de fase em função da freqüência pode ser ajustada. Oequalizador de fase é adequadamente configurado para compensar deslocamentos de faseinduzidos pelo filtro passa-baixa 522 e/ou por quaisquer outras fontes de deslocamentos defase indesejados. A equalização da magnitude aborda a distorção da ondulação da magni-tude de passagem de banda pela adição de uma ondulação da magnitude de passagem debanda de cancelamento, de maneira tal que a ondulação líquida (isto é, produto dos efeitosde magnitude em cascata) seja reduzida.

Na presente modalidade exemplar mostrada esquematicamente na figura 14, cadafiltro de canal individual 518 também inclui a elemento de correção de fase dedicado 534para compensar o deslocamento de fase introduzido pelas operações de conversão de fre-qüência e o atraso na propagação do processamento. O elemento de correção de fase 534ajusta adequadamente a fase (em radianos) do sinal filtrado 538 de acordo com a freqüên-cia de radiano (em rad/seg) do sinal do sintetizador digital 318 proveniente do sintetizadordigital 314 multiplicado pela duração (em segundos) do atraso de propagação por meio dofiltro de canal 518. Por exemplo, o elemento de correção de fase 534 pode ajustar a fase dosinal do sintetizador digital 318 antes de usá-la para converter para mais canais a energia deexcursão filtrada. Este deslocamento de fase específico de canal assegura que uma ondasenoidal de entrada do filtro de canal 518 na passagem de banda do canal sairá daquelefiltro de canal sem mudança na magnitude ou na fase.

Em uma modalidade exemplar que inclui deslocamento de freqüência, a excursãocom freqüência convertida, fase ajustada, escalonada e filtrada resultante 552 compreendeuma forma de onda correspondente à excursão escalonada do sinal modulado de bandabase 222 além da magnitude limite. Em função da filtragem, o sinal filtrado com fase ajusta-da 552 tem somente uma quantidade aceitável de energia espectral fora da largura de ban-da aprovada.

Um propósito do presente conceito inventivo é que o sinal de excursão escalonado516 é fornecido ao sistema de filtro de excursão 514 para remover todos os componentes nosinal de excursão escalonado 516 fora das larguras de banda aprovadas do canal. Em parti-cular, o sinal de excursão escalonado 516 é fornecido a cada conversor para menos canais520, que traduz a freqüência central do sinal de cada freqüência deslocada de canal para abanda base. Então, o sinal com freqüência traduzida 536 é fornecido ao filtro passa-baixa522, que elimina por filtragem freqüências acima da freqüência de corte. Na presente moda-lidade, a freqüência de corte corresponde à metade da largura de banda da largura de ban-da aprovada. Então, o sinal filtrado 538 é ajustado pelo conversor para mais canais 524 paratraduzir a freqüência do sinal para a freqüência deslocada de canal original. O sinal filtrado,incluindo subcanais em uma passagem de banda ou canal em particular, também pode serprocessado para ajuste de fase e de magnitude para compensar mudanças induzidas pelogerador de sinal de excursão 512 e pelo sistema de filtro de excursão 514.

Em um sistema que usa subcanais, cada filtro de canal 518 pode ajustar a magni-tude dos vários subfiltros de canal de acordo com as magnitudes dos subcanais no sinal.Conseqüentemente, sinais de subcanal no sinal de excursão com magnitudes mais baixassão sujeitos a maior atenuação do que aqueles com magnitudes mais altas. Em um ambien-te de divisão de tempo, cada filtro de canal 518 pode ajustar a magnitude dos vários ajustesde ganho do filtro de canal de uma maneira dependente dos intervalos de tempo para o sinalde excursão de acordo com as magnitudes dos sinais naqueles intervalos de tempo no sinalmodulado de banda base 222. Assim, intervalos de tempo de canal de excursão correspon-dentes aos intervalos de tempo do canal de sinal com magnitudes de energia mais baixassão sujeitos a maior atenuação do que intervalos de tempo de canal de excursão corres-pondentes aos intervalos de tempo do canal de sinal com magnitudes de energia mais altas.Cada filtro de canal 518 também pode aplicar uma janela de uniformização no sinal de ex-cursão filtrado gerado por aquele filtro de canal.

O sinal filtrado compósito 552 compreende uma forma de onda correspondente àforma de onda da excursão além do limite no sinal modulado de banda base 222. Pela filtra-gem do sinal de excursão, componentes de freqüência indesejados, tais como aqueles atri-buíveis ao recrescimento espectral ou a outros efeitos do processamento de sinal, podemser eliminados do sinal de excursão compósito filtrado 552. Quando este sinal filtrado com-pósito 552 for subtraído do sinal modulado de banda base atrasado 222 pelo redutor de ex-cursão, o sinal com pico-reduzido resultante 224 tende a exibir máximas magnitudes do picoque são essencialmente iguais ao limite de magnitude e exibem menos ou nenhum compo-nente de freqüência indesejado introduzido pelo componente de redução de potência depico 212. Conseqüentemente, a potência de pico do sinal diminui, facilitando o uso de umamplificador de custo mais baixo 216, ainda satisfazendo todas as restrições espectrais re-gulatórias (máscaras) e minimizando a distorção do sinal original.

Além do mais, o componente de redução de pico 212 não precisa determinar preci-samente o instante no qual ocorre um pico de excursão, ou a precisa amplitude e valor defase do pico, que é crítica em muitas abordagens alternativas. Por exemplo, T. May e H.Rohling, "Reducing the Peak-To-Average Power Ratio in OFDM Radio Transmission Sys-tems", Proc. 1998 Vehicular Tech. Conf., vol. 3, pp. 2474-78, 18-21 de maio de 1998. Técni-cas de redução de pico que subtraem uma versão escalonada e alinhada em função dotempo de uma forma de pulso constante limitada por banda do sinal original são conhecidaspor exibir alta sensibilidade a erros na determinação da precisa magnitude, fase e precisoinstante no qual o pico ocorre, forçando alta sobreamostragem a atenuar esta degradação,da forma descrita por M. Lampe e H. Rohling, "Reducing Out-of-Band Emissions Due toNonlinearities in OFDM Systems," 49th IEEE Conference on VehicuIarTechnoIogy, 16-20 demaio de 1999, pp. 2255-2259. O método alternativo aqui descrito elimina completamentesensibilidade crítica pelo processamento de uma parte multiamostras (isto é, evento de pico)da forma de onda de excursão; cada evento de pico individual é escalonado, filtrado e sub-traído do sinal modulado de banda base 222 com correções de atrasos e equalização. Adi-cionalmente, o componente de redução de potência de pico opera adequadamente damesma maneira, independentemente do número de sinais de entrada. A substancial melho-ria do desempenho da redução de pico que a abordagem inédita é diretamente atribuívelpara eliminar a limitação de escalonamento de uma forma de pulso constante (limitada porbanda) da tecnologia anterior; a forma altamente variável dos picos de sinal demanda a ge-ração de uma forma de onda de cancelamento ideal (isto é, evento de pico filtrado e escalo-nado) para cada pico do sinal individual.O sinal filtrado compósito 552 pode ser fornecido ao redutor de excursão 544 ou su-jeito a processamento adicional. Processamento adicional pode compreender qualquer pro-cessamento adequado, tal como para melhorar o sinal ou para adaptar o sinal a um ambien-te em particular. Por exemplo, o sinal filtrado compósito 552 pode ser processado usandoprocessamento ou filtragem da redução de potência de pico adicionais, tal como por meio deum outro componente de redução de potência de pico 212. O sinal pode exibir ligeira varia-ção na magnitude máxima dos seus picos em função da resposta de filtro no processamentoda redução de potência de pico, desajustes no escalonamento, ou outras fontes preceden-tes. O processamento repetitivo da redução de potência de pico reduz tal variação.

Em relação à figura 14, o sinal filtrado 538 também pode ser adicionalmente pro-cessado de acordo com quaisquer critérios desejados. Por exemplo, o sinal filtrado 538 po-de ser fornecido a um elemento de controle de escalonamento de canal / ganho 540, porexemplo, entre o filtro passa-baixa (LPF) do canal 522 e o conversor para mais canais 524.Um circuito de escalonamento de canal como este pode ser usado na abordagem de redu-ção de excursão da presente invenção ilustrada, por exemplo, pela figura 21.

Em uma modalidade, o elemento de controle de ganho de canal 540 pode ajustar aenergia do sinal relativa para os múltiplos sinais para controlar a quantidade de ruído embanda adicionado tanto no sinal total quanto em qualquer canal individual. Por exemplo, oelemento de controle de ganho de canal 540 pode ser responsivo aos sinais de controle daestação base que ajustam a potência de transmissão para um canal em particular, tal comode acordo com a atenuação estimada entre o transmissor 110 e o receptor 112.

Em uma modalidade alternativa, o elemento de controle de ganho de canal 540 po-de ajustar a magnitude do sinal filtrado 538 para controlar a quantidade de ruído adicionadono sinal que pode ser ocasionado por um componente de redução de potência de pico 212.Por exemplo, em comunicações celulares, tipicamente, a quantidade de ruído aceitável quepode ser adicionado em um canal em particular é restrita pelas especificações da magnitudede vetor de erro (EVM). Entretanto, o componente de redução de potência de pico 212 podeadicionar ruído a um ou mais canais. Por exemplo, a redução de pico pode adicionar ruído aum canal de potência mais baixa. Para reduzir o ruído adicionado, o elemento de controle deganho de canal 540 pode ajustar a quantidade de redução de potência de pico aplicada nocanal de potência mais baixa pelo ajuste do ganho aplicado no sinal filtrado 538 para aquelecanal.

A figura 22 representa uma modalidade preferida de uma arquitetura funcional deum algoritmo de processamento de redução de pico no escopo da presente invenção e quepode ser adicionalmente implementado de acordo com várias configurações supradescritas.O sinal modulado de banda base multicanais compósito (MCS) 222 divide em duas trajetó-rias: a trajetória de base computa a forma de onda de cancelamento de redução de picoideal, enquanto que a trajetória de topo simplesmente atrasa o sinal original para que o sinalde redução de pico seja apropriadamente alinhado em função do tempo. O interpolador 502é adequadamente interposto para expandir adequadamente o espectro digital para que oscomponentes espectrais não lineares criados durante a geração da excursão (uma operaçãointrinsecamente não linear) permaneçam adequadamente isolados do espectro de sinal ori-ginal. Com propósitos da presente descrição, considera-se que a taxa de amostra da formade onda MCS é suficiente para satisfazer o teorema amostragem Nyquist-Shannon para osinal de banda base original. Neste caso, já que a largura de banda do sinal de excursãoserá pelo menos três vezes aquela do sinal de banda base correspondente, um interpolador502 deve aumentar a taxa de amostragem em pelo menos um fator de três. O interpolador502 combina as funções de aumento da taxa de amostragem do sinal, bem como eliminaçãopor filtragem de todas as 'imagens' espectrais criadas neste processo. Ocasionalmente, ataxa de amostragem do sinal original pode ser aumentada para facilitar a conversão da taxade amostra, em cujo caso o interpolador explícito adicional 502 pode ser desnecessário.

Entretanto, é crítico que a taxa de amostra na entrada do gerador de excursão seja pelomenos três vezes aquela da taxa de amostragem Nyquist-Shannon exigida para representaro sinal MCS de banda base. Então, o sinal de excursão, um sinal de banda base complexo,é dividido em duas trajetórias para facilitar processamento de escalonamento.

O sinal de saída 504 do interpolador é inserido no gerador de excursão 512. O sinalde excursão 410 é gerado pela referência a um nível limite de magnitude 412. A trajetória dogerador de excursão leva ao analisador de pico 910, que é parte do sistema de escalona-mento em modo comum 820. O analisador de pico 910 analisa o conjunto de amostra com-plexas contíguas correspondente a cada evento de excursão isolado em conjuntos de amos-tras complexas do evento de pico ilustrado na figura 10. Como percebe-se, por exemplo, oponto de amostra da magnitude mínima (isto é, 'canal') pode ser arbitrariamente atribuídotanto ao evento de pito precedente quanto ao evento de pico final. Em uma modalidade emparticular, os eventos de pico analisados são usados para computar um fator de escalona-mento ideal (real) que é aplicado a cada amostra em cada evento de pico. A modalidade dafigura 22 pode incluir filtro de escalonamento 2512 e um circuito de escalonamento de pico2514 descrito mais completamente a seguir em relação à figura 28. Então, o fluxo contínuoda amostra escalonada pode passar por filtro passa-baixa e ser decimado (toda filtragempassa-baixa exigida é usualmente implícita em um 'decimador') para reduzir a taxa de amos-tra de volta à taxa de amostra do sinal MCS original antes de aplicar a filtragem de excur-são; uma taxa de amostra mais baixa reduz significativamente o consumo de potência e acomplexidade da implementação do filtro de excursão. Preferivelmente, o decimador 562,seja explicitamente mostrado ou não, é a última operação no sistema de escalonamento. Osinal de excursão escalonado 516 é processado pelo sistema de filtro de excursão 514. Ofiltro de excursão impõe restrições espectrais no fluxo contínuo de amostra de excursão es-calonado complexo. Restrições também são impostas no processo de filtragem de excursãoem relação aos níveis magnitude de vetor de erro, ao ruído de distorção residual e aos ní-veis de potência relativos dos sinais de canal individuais, da forma descrita com mais deta-lhes a seguir em relação às modalidades exemplares das figuras 21 e 23. Então, o sinal deexcursão escalonado e filtrado 552 é combinado com a versão adequadamente atrasada dosinal modulado de banda base 222 no redutor de excursão 544 para produzir o sinal debanda base digital com pico-reduzido 224.

Redução de pico ideal exige que cada evento de pico seja escalonado por seu pró-prio fator de escala exclusivo. O fator de escala ideal iguala a razão da magnitude do picoda excursão bruta (não filtrada) na magnitude do pico da excursão filtrada. Fica claro a partirda discussão do conceito básico de redução de pico exposto que, se possível, simplesmentesubtrair a forma de onda de excursão não filtrada do sinal atrasado resultará em uma magni-tude do pico do sinal identicamente igual ao valor limite de magnitude 412. Entretanto, afiltragem de excursão exigida para satisfazer restrições espectrais distorce cada evento depico, com o resultado de que, no geral, o pico da diferença entre o sinal atrasado e a excur-são filtrada excederá o limite. Assim, é necessário determinar um fator de escalonamentoque irá restaurar a condição em que a magnitude do pico do sinal com pico-reduzido finalcasa substancialmente com o valor limite. Se o filtro reduzir a magnitude de excursão depico em um fator de dois, então, a excursão deve ser escalonada em um fator de dois paracompensar o escalonamento efetivo do filtro. Fica aparente que o fator de escala ideal é arazão do pico da excursão bruta por aquele da excursão filtrada; fica menos aparente comoobter facilmente o valor da magnitude do pico da excursão filtrada.

De forma ideal, cada evento de pico distinto será passado através de seu própriosistema de filtro de excursão, o fator de escala apropriado será determinado, estes fatoresde escala serão, então, aplicados a cada evento de pico na forma de onda de excursãocompósita, e os eventos de pico escalonados serão, então, passados por meio de um sis-tema de filtro de excursão final. Entretanto, o comprimento muito longo da resposta por im-pulso do sistema de filtro de excursão comparado com o típico comprimento muito menor deum evento de pico impõe desafios de implementação. Primeiro, implementar um grandenúmero de tais sistemas de filtro de excursão adiciona complexidade de implementação in-desejável. Segundo, a adição desta longa etapa de processamento exigirá um correspon-dente atraso para o sinal MCS original, e o próprio atraso adiciona significativa complexida-de. A resolução deste dilema exige exame detalhado da resposta por impulso do sistema defiltro de excursão.

Por exemplo, o sistema de filtro de excursão pode incluir diversos (tipicamente, 1-4)filtros passa banda com resposta por impulso finita em paralelo que podem ser implementa-dos usando uma arquitetura tal como, por exemplo, aquela representada na figura 24. Estetipo de arquitetura facilita a sintonia dinâmica das freqüências centrais para cada um dos Ncanais. Cada filtro de canal pode aplicar uma máscara espectral exclusiva, e cada um podeser implementado usando arquiteturas de filtro tanto com resposta de impulso finita (FIR)quanto com resposta de impulso infinita (IIR).

Independente da arquitetura do sistema de filtro de excursão empregada, seu im-pacto é completamente caracterizado pela sua resposta por impulso, que sempre aparecerácomo uma seqüência muito longa (complexa). A magnitude resposta por impulso do sistemade filtro de excursão sempre exibirá uma variação oscilatória na magnitude; ela aumentalentamente, alcança um pico e, então, lentamente decai até zero. É importante perceber queos relativamente poucos valores de resposta por impulso do filtro localizados próximos dosvalores de magnitude do pico determinarão aproximadamente a magnitude do pico do even-to de pico filtrado. Portanto, a magnitude do pico da excursão filtrada pode ser computadausando um filtro FIR muito simples (aproximação) cujo lobo principal da resposta por impul-so se aproxima daquele do sistema de filtro de excursão com complexidade completa. Afigura 25 representa o relacionamento entre um longo filtro do sistema de excursão (superi-or) e o filtro aproximado (inferior) usado para escalonamento. A curva da resposta por im-pulso do filtro superior da figura 25 corresponde ao filtro digital multiderivações com comple-xidade completa ilustrado, enquanto que a curva inferior corresponde ao filtro de aproxima-ção com muito menos derivações ilustrado. A saída do filtro, no instante em que o pico demagnitude do evento de pico for centralizado tanto no sistema de filtro de excursão completoquanto no filtro de escalonamento simplificado, é substancialmente idêntico, já que o com-primento do evento de pico é substancialmente o mesmo do comprimento do filtro de esca-lonamento (aproximação). Descobriu-se que filtros de escalonamento de comprimento muitomodesto produzem escalonamento de evento de pico quase ideal. Preferivelmente, a magni-tude do evento de pico filtrado é computada quando seu ponto de magnitude do pico estiveralinhado com a magnitude do pico da resposta por impulso da excursão. O fator de escalaideal igual substancialmente a razão deste valor magnitude àquele do evento de pico nãofiltrado.

Na presente modalidade exemplar, cada evento de pico analisado é passado atra-vés de um filtro de escalonamento separado, desse modo, determinando o fator de escalaexigido com precisão e baixa complexidade. Como discutido anteriormente, somente unspoucos tais filtros de escalonamento são exigidos para computar de forma substancialmenteaproximada o fator de escala ideal, isto é, a razão do pico da excursão bruta pelo pico daexcursão filtrada. Então, os fatores de escala (reais) são usados para aplicar escalonamentoideal em cada amostra em cada evento de pico à medida que ele emerge do atraso mostra-do, por exemplo, na figura 22. É importante perceber que este conceito de filtro de escalo-namento, embora aqui discutido no contexto da MCS, se aplica também à redução de picodas formas de onda OFDM e OFDMA1 tais como sinais WiMAX1 em que muitos tipos de mo-dulação de subcanal e níveis de potência diferentes caracterizam a transmissão, e restri-ções EVM devem ser satisfeitas. Transmissões OFDMA podem variar dinamicamente osníveis de potência de subcanal e ordens de modulação em resposta às condições ambien-tais, como fazer os canais MCS1 e em qualquer ponto no tempo cada canal tem um valorpermissível máximo exclusivo de potência de ruído com base na potência do sinal e na or-dem de modulação dinamicamente variáveis do canal (com valor EVM presente). O vetorque consiste na máxima potência de ruído do canal forma a máscara de energia de passa- gem de banda que, quando transformada no domínio temporal com uma FFT invertida pro-duz uma resposta por impulso de filtro característica análoga ao filtro de excursão tantocompleto quanto simplificado da figura 25. Fatores de escala ideais para cada evento depico através do símbolo OFDM são determinados usando um procedimento similar descritopara formas de onda MCS. Este processamento é descrito na figura 32. Conhecimento so- bre o tipo de modulação usado em cada subcanal, e a especificação EVM associada comaquele tipo de modulação, permitem o cálculo de um vetor de níveis de potência de ruídorelativos permitidos para cada canal. Então, a quantidade absoluta de ruído de redução depico em cada canal é exclusivamente determinada por estas ponderações relativas e pelovalor limite de magnitude real. A figura 33 representa a arquitetura de sistema com reduçãode pico OFDM integrada, na qual o limite de magnitude é adaptativamente variado para quetodo canal OFDM tenha a quantidade máxima permissível de ruído adicionado a ele peloprocessamento de redução de pico. Isto assegura a máxima quantidade possível de redu-ção de pico consistente com o conjunto de modulações de canal e suas especificações EVMassociadas. A forma de onda de excursão escalonada que consiste nos eventos de picoescalonados concatenados é filtrada pela formação do produto interno do vetor da forma deonda de excursão escalonada e do vetor de passagem de banda compósito e das pondera-ções fora de banda supradescritas. Finalmente, o vetor do produto interno é transformadono domínio temporal com uma FFT invertida, formando o vetor de forma de onda de excur-são filtrada; então, este é alinhado em função do tempo com o vetor do símbolo OFDM atra-sado e subtraído dele para produzir o OFDM símbolo com pico reduzido.

A aparente simplicidade desta abordagem de escalonamento exclusiva obscureceuma importante consideração: que eventos de pico individuais podem ser escalonados in-dependentemente de eventos de pico próximos, isto é, um evento de pico em particular po-de ser escalonado sem considerar o escalonamento, por exemplo, de um evento de picotanto antes quanto depois do evento de pico em consideração. Pesquisas determinaram quea abordagem descrita oferece desempenho de redução de pico quase ideal; técnicas deescalonamento mais sofisticadas não produzem resultados perceptivamente melhores. As-sim, as seguintes conclusões podem ser descritas: (1) filtragem de excursão uniformiza a-dequadamente as muitas descontinuidades abruptas de ganho, assim, impedindo a modula-ção de amplitude induzida de gerar violações da máscara espectral; e (2) o erro de escalo-namento ocasionado pelos eventos de pico próximos é minimizado em virtude de cada e-vento de pico alvo ser centralizado no lobo principal do filtro de escalonamento, atenuando oimpacto relativo de todos os eventos de pico próximos.

Antes de expandir a descrição além da arquitetura exemplar da figura 22, é impor-tante entender como a restrição da magnitude de vetor de erro (EVM) interage com os níveisde potência relativos dinamicamente variáveis dos sinais MCS com canal individual. A restri-ção EVM e o ganho do filtro de excursão são inextricavelmente entrelaçados. A especifica-ção EVM garante que receptores de ligação padrão são projetados de maneira tal que elesoperem em formas de onda transmitidas que satisfazem algum nível mínimo de qualidadedefinido. As especificações EVM do canal são definidas como a razão máxima tolerável deruído do sinal em cada canal. Especificamente, a especificação EVM lê como:

<formula>formula see original document page 36</formula>

Em que Pn é a potência de ruído do canal e Ps é a potência do sinal do canal. Aespecificação EVM específica do canal restringe o nível de ruído total (compósito) em cadacanal de transmissão. Ruído compósito consiste em diversos componentes, incluindo: (1)ruído gerado pela redução de pico; (2) 'ruído' no canal correspondente à distorção linearinduzida pela tradução e amplificação de freqüência; e (3) 'ruído' no canal induzido pelo am-plificador de potência. Além do fato de que as potências do sinal do canal são dinamicamen-te variáveis em resposta às perdas estimadas de propagação de ligação, níveis EVM paracada canal também podem variar dinamicamente. Modulações eficientes em relação à lar-gura de banda (isto é de ordem mais alta) demandam níveis EVM mais baixos para degra-dação de ligação tolerável, e qualquer ligação pode comutar entre tipos de modulação emqualquer momento. Já que a distorção residual contribuída pelo amplificador e conversão defreqüência também varia em relação ao tempo, e ruído não linear do amplificador é dependedo sinal, garantir que a restrição EVM seja satisfeita impõe um grande desafio de projeto daestação base.

Geração da excursão, uma operação intrinsecamente não linear, gera energia es-pectral não linear que é difundida de forma aproximadamente uniforme na largura de bandado sinal linear; o nível de energia não linear pode ser determinado inteiramente por uns pou-cos sinais de canal com intensidade máxima. Isto apresenta dificuldades em relação à pro-pagação de todos os fracos sinais de canal em virtude de a razão da potência do sinal pelonível de ruído não linear relativamente fixo diminuir à medida que a potência do sinal do ca-nal diminui. Em baixos níveis de potência de canal do sinal, o ruído não linear em uma largu-ra de banda de canal fraca como esta pode violar a restrição EVM. Uma resposta a esteproblema, variar o ganho em cada canal de filtro de excursão para rastrear a potência relati-va naquele canal foi previamente descrita (veja publicação de patente US 2004/0266369).Simulações demonstraram que uma simples estratégia de controle de ganho como esta im-pediu o ruído não linear de degradar o fraco canal EVM. Entretanto, esta simples estratégiade controle de ganho reduz ganhos de canal muito mais do que o necessário para satisfazeras restrições EVM, produzindo desempenho de redução de pico subideal. Além do mais, elanão pode se adaptar a variações nas outras contribuições de ruído supracitadas.

Assim, fica aparente que há uma diferença entre o grau de controle de ganho exigi-do para satisfazer restrições EVM e aquele exigido para alcançar o escalonamento de redu-ção de pico ideal. O escalonamento de redução de pico ideal exige que escalonamento emmodo comum específico de evento de pico seja aplicado em cada amostra do evento depico, enquanto que a proteção EVM exige controle de ganho específico de canal (em vez decontrole de ganho em modo comum) responsivo à potência média em muitos eventos depico. Entretanto, benefícios no escopo da presente invenção podem ser alcançados usandotanto o escalonamento em modo comum descrito quanto o escalonamento específico decanal, juntos ou sozinhos. Além do mais, o escalonamento em modo comum da presenteinvenção pode ser adaptativamente responsivo à qualidade medida do sinal de canal, mes-mo na ausência de controle de ganho específico de canal. Por exemplo, o sistema de esca-lonamento em modo comum pode ajustar amostras do evento de pico com base em um si-nal de realimentação composto por um valor de magnitude do vetor de erro valor especifica-do e/ou em um canal residual ou nível de ruído compósito.

A base conceituai para a estratégia de controle de ganho específico de canal noescopo da presente invenção é que o ruído de distorção linear e não linear induzido pelaconversão de freqüência e pelo processamento de amplificação pode ser estimado e adap-tativamente atenuado durante processamento subseqüente, deixando alguma quantidademensurável de ruído de distorção residual. Já que este ruído é independente do ruído doprocessamento de redução de pico, a potência de ruído compósita será a soma da médiaquadrática (rms) de cada um dos processos de ruído independentes. Ambos estes proces-sos de ruído estão apenas imprecisamente correlacionados e, portanto, combinam aproxi-madamente de uma maneira rms. Uma vez que o resto do ruído do canal é estimado, o co-nhecimento do limite EVM do canal permite a computação do ruído máximo que pode seradicionado pelo processamento da redução de pico. Então, é possível medir o ruído médiode curto prazo que é realmente adicionado pela redução de pico e usar a razão destes valo-res para determinar o ganho apropriado para um canal em particular. Recorde que a redu-ção de pico ideal exige que cada ganho de canal seja uma unidade. Assim, quando o ruídodo canal medido for menor do que o exigido para satisfazer a especificação EVM1 o ganhodeve padronizar em um valor de unidade. Entretanto, quando o nível de ruído da redução depico exceder seu limite (como determinado pelo limite EVM do canal e pelo ruído do canal residual estimado), um ganho corretivo igual à razão do limite de ruído pelo ruído medidodeve ser aplicado. Se o ruído do canal da rms da redução de pico medido for duas vezesmaior do que o permitido, a ganho de 0,5 deve ser aplicado para garantir conformidadeEVM.

A arquitetura funcional exemplar supradiscutida em relação à figura 22 pode sersubstituída pela modalidade exemplar da invenção representada na figura 21, que mostraum sistema de filtro de excursão 514 exemplar com detalhes. Entretanto, a arquitetura dafigura 22 é uma implementação igualmente válida de vários aspectos da presente invenção.O único filtro de canal 518 é mostrado com detalhes. Cada filtro de canal 518 é funcional-mente idêntico, embora, no geral, seus valores de parâmetro sejam distintos.

A modalidade exemplar da figura 21 inclui um sistema de filtro de excursão 514 queinclui adicionalmente um circuito de escalonamento de canal adaptativo (controle de ganho)548 que compara o ruído do canal com um limite de controle de ganho com base em umpadrão EVM relevante. Os valores EVM são adequadamente computados em uma basecanal por canal. Em vários padrões, o máximo ruído do canal pode ser especificado comotendo um limite EVM a, tais como 17,5 % ou 12,5 % da potência média quadrática (rms) dosinal de canal correspondente do sinal modulado de banda base 222. Em relação à figura21, a potência média do sinal do canal pode ser computada, então escalonada com base naespecificação EVM para aquele canal, para obter um limite na potência total de ruído docanal. Um sistema transmissor pode empregar quaisquer técnicas e/ou sistemas adequadospara reduzir o ruído induzido por distorções lineares, tal como equalização linear, bem comopara reduzir o outro ruído de distorção, tal como ruído induzido pela não linearidade intrín-seca aos amplificadores de alta potência, por exemplo, pelo processamento de linearização.Entretanto, técnicas de atenuação de distorção podem não eliminar toda tal energia de ruídode distorção. O circuito de controle de ganho de canal 548 pode ser configurado para mediruma quantidade de energia de ruído de distorção residual em cada canal depois da aplica-ção de processos de redução de distorção, tal como depois do processamento da equaliza-ção e da linearização. O circuito de controle de ganho de canal 548 pode subtrair esta ener-gia de ruído de distorção residual medida a partir da quantidade permitida pela EVM, quedefine o ruído permissível que pode ser adicionado em cada canal pelo procedimento deprocessamento da redução de pico. Se a potência rms do ruído não exceder a quantidadepermissível, o circuito de controle de ganho de canal 548 pode manter ganho de unidaderesultante na máxima redução de pico. Se a potência rms do ruído exceder o limite, então ocircuito de controle de ganho de canal 548 atenua o sinal filtrado 538. A atenuação pode serselecionada de acordo com quaisquer critérios adequados. Na presente modalidade exem-plar, a atenuação é selecionada para promover conformidade com o critério EVM do canalrelevante. Assim, o ganho desejado Gk pode ser calculado como:

<formula>formula see original document page 39</formula>

Em que Pxk é a potência do sinal que excede o limite de magnitude 412 para o k-ésimo canal, e Psk é a potência do sinal no k-ésimo canal, a (que pode incluir alguma mar-gem) é o limite EVM para o k-ésimo canal, e Nk é o ruído de distorção residual estimadopara o k-ésimo canal. A quantidade máxima permitida de ruído do canal adicionado no k-ésimo canal em função do processamento da redução de pico, APxkl é computada pela sub-tração do ruído de distorção residual estimado (linear e não linear), Nk, associada com aconversão de freqüência e a amplificação deste valor computado de máximo ruído aceitável(total) do k-ésimo canal, O2Psk. Esta equação corresponde, como um exemplo, ao gráfico deganho desejado mostrado na figura 26.

AMRkl a razão do ruído de pico adicionado permitido pelo ruído de pico medido nok-ésimo canal é computado no divisor 2210. Se esta razão for menor do que a unidade, nãohá necessidade de reduzir o ganho aplicado no sinal de excursão de canal filtrado. Entretan-to, se esta razão de potência exceder a unidade, então, o ganho deve ser reduzido por umfator igual à raiz quadrada de AMRk. Este valor de ganho, Gk, 2216 é computado e aplicadoem uma versão do sinal de excursão de canal filtrado na saída do operador de atraso 2112.Além do mais, uma versão modificada deste ganho é realimentada ao sistema de escalo-namento para garantir que picos sejam escalonados para refletir o novo filtro de ganho decanal. A modificação do ganho é exigida para evitar problemas na estabilidade do laço decontrole encontrados se valores de ganho de realimentação caírem abaixo de um mínimodefinido. Este mínimo valor de ganho, MinG1 é suficientemente baixo para que erro de esca-lonamento de pico insignificante seja introduzido pela limitação do valor de ganho mais bai-xo realimentado no sistema de escalonamento, da forma mostrada na figura 21.

A modalidade exemplar da Figura 21 fornece um método para garantir que o valormédio de longo prazo da EVM permaneça próximo do valor de a, mas, em virtude de a EVMde curto prazo exibir alguma variação aleatória sobre este valor em função da estrutura dossinais - que variam dinamicamente - o limite pode ser ocasionalmente excedido. Assim, umvalor a nominal fixo deve ser selecionado de maneira tal que os alcances superiores da va-riação dinâmica raramente excedam o limite especificado. Isto implica que alguma reduçãode pico em potencial permaneça não usada se a for fixo. Também é difícil selecionar empiri-camente um a alvo. Assim, a presente invenção inclui um sistema adaptativo automáticoque ajusta cada a de canal para que a EVM case substancialmente com o limite permitido.Por exemplo, nesta modalidade e em modalidades similares um critério é especificado con-siderando a tolerância dos valores EVM que excedem um limite definido, por exemplo, pelaespecificação do percentual de tempo em que uma EVM em excesso como esta é aceitável.

Então é feita uma determinação considerando o grau no qual o limite definido é realmenteexcedido. O valor alvo de a é reduzido se o limite tolerável for excedido. Por outro lado, ovalor alvo de a aumenta se o limite tolerável não for alcançado. Assim, a dificuldade de sele-cionar empiricamente um valor alvo para a é eliminada, e a quantidade máxima de reduçãode pico é alcançada em todas as circunstâncias.

Novamente em relação à figura 21, nesta modalidade, o sinal modulado de bandabase 222 é fornecido ao elemento de atraso 510 e ao interpolador 502. Um limite de magni-tude 412 e um gerador de excursão 512, que podem compreender o circuito de cálculo demagnitude 810, o circuito de limite 812, e o gerador de forma de onda 814, identificam par-tes do sinal modulado de banda base interpolado 504 além do limite de magnitude 412 egera um sinal de excursão não escalonado correspondente 410. O sinal de excursão nãoescalonado 410 compreende qualquer sinal adequado para reduzir o pico no sinal moduladode banda base 222.

O sinal de excursão não escalonado 410 é processado pelo sistema de escalona-mento 820 de uma maneira tal que a magnitude máxima dos picos de sinal no sinal compico reduzido 224 seja aproximadamente igual ao limite de magnitude definido 412. O sis-tema de escalonamento transmite o sinal de excursão escalonado 516 para processamentoadicional pelo sistema de filtro de excursão 514.

Na modalidade ilustrativa mostrada na figura 21, o fluxo contínuo da amostra com-plexa do gerador de excursão é escalonado de forma ideal e, então, é filtrado pelo sistemade filtro de excursão 514 que consiste de múltiplos filtros de canal em paralelo 518. Filtra-gem passa banda é realizada usando conversão para menos canais em cascata, filtragempassa-baixa e, então, conversão para mais canais; o deslocamento de fase indicado é umrecurso comum desta forma de implementação de filtro passa banda. Pxk é computado comoa potência de ruído rms média de curto prazo adicionada a um canal pelo processamento daredução de pico. Da forma discutida, o máximo valor permissível da potência de ruído rmsmédia de curto prazo é computado a partir da potência média do sinal do canal, do valoralvo EVM (ak) e do ruído de distorção residual estimado (linear e não linear), Nk, associadocom conversão e amplificação de freqüência. Note que, já que ganhos de canal individuaisvariam durante o tempo, valores de ganho em modo comum na unidade escalonamento 820devem ser ajustados para manter escalonamento de evento de pico ideal.

As figuras 27 e 27A ilustram o desempenho alcançável usando a arquitetura funcio-nal de redução de pico mostrada na figura 21 com um conjunto particularmente desafiadorde níveis de potência do sinal de canal: dois fortes canais adjacentes e dois fracos canaisadjacentes. As figuras 27 e 27A caracterizam fraco ganho de canal simulado e variaçãoEVM usando a arquitetura supradescrita. A curva de topo 2710 da figura 27 mostra a varia-ção EVM bruta durante o tempo, a curva do meio 2712 mostra a correspondente EVM con-trolada por ganho e a curva de base 2714 é o ganho de canal multiplicado por um fator dedez. Note que mesmo embora a fraca amplitude relativa do canal seja somente 0,1, a abor-dagem de controle de ganho adaptativo aqui descrita e reivindicada resulta no alcance deum fraco ganho de canal médio de aproximadamente 0,6, e mesmo durante intervalos daEVM do pico, o fraco ganho de canal é maior do que 0,5. Estes resultados detalhados desimulação por computador verificam que a presente abordagem inventiva e a arquitetura odescritas garantem conformidade EVM, ainda minimizando excursões do pico do sinal. Afigura 27A confira que isto foi alcançado sem violar a máscara espectral WCDMA. Na au-sência de controle de ganho adaptativo, a EVM bruta 2710 exibe ±5 % de variação, o queexigirá gastar 5 % da quantidade de ruído na margem. Note a variabilidade EVM enorme-mente reduzida (cinco vezes) EVM 2712 usando a abordagem de controle de ganho inventi-va. O ganho de canal 2714 mostra claramente a dinâmica induzida pela estratégia de ganhoadaptativo aqui descrita e reivindicada, e a EVM do canal resultante rigidamente controladailustra claramente o benefício desta estratégia de controle de ganho. A figura 27A represen-ta a densidade espectral da potência dos sinais de canal, particularmente, os dois canaisfracos, tanto antes 2718 quanto depois 2716 da estratégia de controle adaptativo de ganhoter sido aplicada; claramente, há insignificante degradação espectral (de até 80 dB) associ-ada com a estratégia de controle de ganho descrita.

A estratégia de controle de ganho aqui descrita e reivindicada impacta o desempe-nho da redução de pico da seguinte maneira. Somente aqueles canais fracos que exigemproteção EVM realmente exibem reduções de ganho e, então, somente o mínimo exigidopara satisfazer restrições EVM; canais mais fortes mantêm seus ganhos quase unidade afim de maximizar o desempenho alcançável da redução de pico. Pesquisa demonstra que aabordagem de controle de ganho da presente invenção protege canais fracos de violaçõesEVM, ainda alcançando redução de pico quase ideal.

As referências citadas da tecnologia anterior de autoria de Armstrong deixam de re-conhecer os benefícios de filtrar separadamente a excursão e, então, subtrair o resultado dosinal atrasado original para todos os sinais OFDM convencionais. A tecnologia anterior re-conheceu a necessidade de interpolar o sinal antes de cortar o sinal OFDM, bem como anecessidade de aplicar filtragem para reduzir a energia do sinal OFDM fora de banda sufici-entemente para se conformar com máscaras espectrais regulatórias. A tecnologia anteriordeixou de perceber a importância de aplicar filtragem dinamicamente adaptativa em bandapara proteger todos os sinais de canal relativamente fracos, e deixou de reconhecer a opor-tunidade de aplicar controle de ganho adaptativo nos canais para garantir que eles satisfa-zem especificações EVM. A tecnologia anterior também deixou de compreender o benefíciode escalonamento de pico adaptativo a fim de melhorar enormemente o desempenho daredução de pico. Assim, as técnicas e sistemas aqui descritos e reivindicados fornecem i-númeras vantagens sobre as técnicas e sistemas da tecnologia anterior, e são críticos paragarantir que especificações EVM sejam satisfeitas para cada um dos subcanais no sinalOFDM, particularmente, já que elas variam dinamicamente na intensidade de transmissão.Certamente, estas vantagens também se aplicam a MCS.

O algoritmo / arquitetura supradescritos também podem ser configurados para mo-nitorar as estatísticas da magnitude do sinal com pico reduzido final, desse modo, ajustaradaptativamente o valor limite para otimizar o desempenho da redução de pico. A definiçãodo padrão da indústria de um 'pico' de sinal é aquele valor de magnitude que é excedido em0,01 % do tempo. A arquitetura supradescrita permite medição precisa de estatísticas desinal e ajuste concomitante do valor limite para minimizar esta métrica de estatística do picodo sinal.

O algoritmo de redução de pico supradescrito em relação à figura 21 funciona muitobem na minimização da PAR quando todos os quatro canais estão na potência máxima e,portanto, alcança o benefício de reduzir o custo do amplificador de alta potência (HPA) ne-cessário para suportar esta modalidade da invenção. Entretanto, o custo da vida útil de umaestação base é enormemente impactado pelo consumo de potência daqueles mesmosHPAs. Uma modificação adicional no algoritmo descrito em relação à figura 21, em que ovalor limite é adaptativamente variado, produz benefícios adicionais no consumo de potênciadurante a vida útil do transmissor. Considere a situação em que todos os quatro canais es-tão transmitindo em um nível de potência que é somente 10 % dos seus níveis de potênciade transmissão de pico exigidos. Esta situação realmente ocorre muito mais freqüentementedo que aquela em que todos os quatro canais estão na potência máxima. Se o limite demagnitude 412 for o mesmo daquele que minimiza PAR para todos os quatro canais na po-tência máxima, o algoritmo de processamento de redução de pico descrito em relação àfigura 21 não terá o efeito desejado de remodelar a CCDF do sinal, já que o sinal apenasmuito raramente excederá este alto nível de limite de magnitude 412. Se a PAR precisar serminimizada mesmo neste reduzido nível de potência, o valor limite deve ser adaptativamen-te reduzido.

Portanto, em uma modalidade, a presente invenção inclui, da forma ilustrada na fi-gura 23, um algoritmo de controle integrado tanto para ganhos de canal quanto para limitede magnitude 412 acionado por AMRkl a razão de potência de ruído com redução de picopermitida pela potência de ruído com redução de pico medida em cada canal; a raiz quadra-da do valor AMRk do canal é referida como 'altura livre' daquele canal, já que ela iguala amargem de ganho estimada daquele canal. Considerações de estabilidade do laço do con-trole de ganho estabelecem um valor de ganho de canal mínimo permitido, MinG. Se acio-nado em intervalos de tempo definidos, este algoritmo é executado como segue:Controle do Limite de Magnitude:

Se qualquer AMRk < MinG1 aumentar M

Se não, Se qualquer AMRk > 1,0, diminuir M

Se não, manter M no valor atual

Esta adição à arquitetura e ao algoritmo de redução de pico descritos em relação àfigura 21 resulta na arquitetura e algoritmo de redução de pico representados na figura 23. Afigura 23 é idêntica à figura 21, com a adição de realimentação do sistema de filtro de excur-são 514 no sistema de controle de limite 2208, da forma mostrada pelas linhas tracejadas nafigura 23. A estrutura e a operação da arquitetura de redução de pico da figura 23 é de ma-neira tal que quatro laços de controle de ganho automático (AGC) em paralelo sejam acio-nados pelas medições específicas de canal, ainda, elas resultam em realimentação a duasoperações seriais em modo comum (geração da excursão e escalonamento de pico) queimpactam todos os canais. O resultado líquido é uma capacidade exclusiva de minimizarrazão de potência de pico para média (PAR) para qualquer combinação de potências decanal, e de adaptar dinamicamente à medida que as circunstâncias se desenvolvem. Já queeste processamento produz uma magnitude do pico muito intensamente definida em níveis de potência de canal dinamicamente variáveis, é possível controlar dinamicamente o supri-mento de tensão máximo para o amplificador usado para amplificar este sinal. Já que o con-sumo de potência do amplificador é proporcional ao seu suprimento de tensão, o pico dosinal intensamente definido permite redução substancial no consumo de potência do amplifi-cador em todas as condições operacionais. Em uma modalidade alternativa, um circuito de cálculo de limite 2208 recebe um sinal de realimentação da saída do sistema de filtro deexcursão 514 e ajusta o limite de magnitude 412 de acordo com a magnitude do sinal desaída. O limite de magnitude 412 pode ser ajustado com base na saída do componente deredução de potência de pico 212 de acordo com quaisquer algoritmo ou processo adequa-dos. Por exemplo, o circuito de cálculo de limite 2208 pode comparar a potência do sinal de saída ou a média da potência do sinal de saída durante um tempo selecionado com um nívelselecionado, tal como o nível máximo de potência do amplificador 216. Se o nível de potên-cia de saída for substancialmente mais baixo do que o nível selecionado, o circuito de cálcu-lo de limite 2208 pode ajustar o limite de magnitude 412 em um nível mais baixo. O limite demagnitude 412 também pode ser escalonado em resposta a outro critério ou saída, por e-xemplo, em resposta à saída do componente de redução de potência de pico 212.

O desempenho da modalidade da invenção ilustrada na figura 23 é mostrado nasfiguras 27B e 27C, para uma combinação de quatro canais fortes, e nas figuras 27D e 27E,para um canal fraco e três canais fortes. A figura 27B mostra gráficos da CCDF bruta 2720 ecom pico reduzido 2722 para quatro canais fortes. A figura 27C mostra ganho de 10x 2726 evariação EVM 2724 em função do tempo para quatro canais fortes usando controle de ga-nho de filtro de canal de excursão com base na EVM. A figura 27D mostra gráficos da CCDFbruta 2728 e com pico reduzido 2730 para um canal fraco e três canais fortes. A figura 27Emostra variação EVM 2732 e ganho de 10x em função do tempo pata um canal fraco 2736 etrês canais fortes 2734 usando controle de ganho de filtro de canal de excursão com baseem EVM. Em ambos os casos, valores EVM para todos os quatro canais convergem rapi-damente para o alvo EVM definido de 17 %.

Um aspecto adicional do processo de redução de pico inventivo alveja a taxa dedeclino nas curvas CCDF. Um redutor de pico ideal exibirá uma linha limite quase verticalimplicando que a magnitude do sinal nunca exceda o limite. Entretanto, na realidade, as cur-vas CCDF exibem uma ligeira extensão para fora que representa dois mecanismos primá-rios: 1) erros de escalonamento e 2) largura de banda e atraso do controle de ganho auto-mático finito. Usualmente, os erros de escalonamento ocorrem em virtude da influência noescalonamento de eventos de pico próximos, e em virtude de eventos de pico extremamentelongos poder ocasionar erros de escala significativos. Ambos os mecanismos de expansãopara fora podem ser atenuados simplesmente passando a forma de onda com pico reduzidoatravés de uma segunda aplicação do mesmo processamento. A figura 27F representa ummelhor gráfico da CCDF exemplar alcançado usando duas operações de redução de picoem cascata. A figura 27F mostra uma CCDF bruta exemplar 2738, uma CCDF com pico re-duzido 2740, e uma CCDF com pico reduzido 2742 que passou por duas operações de re-dução de pico em cascata.

O sinal fornecido pelo componente de redução de potência de pico 212 tambémpode ser ajustado para compensar mudanças na magnitude do sinal incorridas pelo sistemade filtro de excursão 514, por exemplo, pelos circuitos de escalonamento de canal (controlede ganho) 548. Por exemplo, o sistema de escalonamento em modo comum 820 tambémpode ser configurado para ajustar o fator de escalonamento em modo comum para compen-sar as mudanças de magnitude ocasionadas pelos vários circuitos de canal, tais como ajus-tes de ganho de canal que podem ser efetuados pelos circuitos de escalonamento de canal548. Assim, por exemplo, escalonamento em modo comum pode ser aplicado no controleEVM. Alternativamente, o ajuste pode ser realizado por outros componentes, tal como umamplificador à jusante, e o sistema de escalonamento em modo comum 820 pode ajustar osinal de acordo com quaisquer critério ou informação adequados, tais como realimentaçãodo sistema de filtro de excursão 514, e/ou aproximações de mudanças no sinal induzidaspor outro componentes, tal como o sistema de filtro de excursão 514.

A magnitude do sinal pode ser ajustada de qualquer maneira adequada e de acordocom qualquer critério adequado. Por exemplo, na presente modalidade exemplar, o circuitode escalonamento em modo comum 820 recebe um ou mais sinais de realimentação doscircuitos de escalonamento de canal 548. O circuito de escalonamento em modo comum820 ajusta a magnitude do escalonamento em modo comum com base nos sinais de reali-mentação. Como fica aparente, esta abordagem de realimentação é consistente com asmodalidades exemplares da invenção descritas na figuras 21 e 23.

Em uma modalidade preferida, os sinais de realimentação compreendem o fator deescalonamento, com um valor mínimo potencialmente restrito, gerado por cada circuito deescalonamento de canal 548. Por exemplo, novamente em relação à figura 21, a saída decada circuito de comparação 2212 pode ser fornecida ao sistema de escalonamento emmodo comum 820. O sistema de escalonamento em modo comum 820 também pode ajustaro fator de escalonamento em modo comum de acordo com qualquer outro critério apropria-do, tais como as respostas de impulso conhecidas dos vários filtros de canal 518 que com-preendem o sistema de filtro de excursão 514 na figura 24.

Note que na figura 21 a saída dos circuitos de comparação 2212 é mostrada comofornecida diretamente ao sistema de escalonamento 820. Em uma modalidade exemplar, osistema de escalonamento 820 pode ser configurado para ajustar o escalonamento de acor-do com uma aproximação das mudanças incorridas pelo sistema de filtro de excursão 514ou por outros componentes. Entretanto, a saída dos circuitos de comparação 2212 pode serfornecida diretamente ao sistema de escalonamento 820 sem nenhum tal processamento deaproximação. Em uma modalidade que inclui o processamento de aproximação, a aproxi-mação pode ser gerada de qualquer maneira adequada, tal como por um filtro de aproxima-ção com uma resposta por impulso similar àquela do sistema de filtro de excursão 514. Porexemplo, em relação às figuras 22 e 28, o sistema de escalonamento 820 pode compreen-der um circuito de atraso de escalonamento 2510, um filtro de escalonamento (aproximação)2512, e um circuito de escalonamento de pico 2514. O sinal de entrada é fornecido ao circui-to de atraso de escalonamento 2510 e ao filtro de escalonamento (aproximação) 2512. Ocircuito de atraso de escalonamento 2510 atrasa a propagação do sinal, enquanto o filtro deescalonamento (aproximação) 2512 e o circuito de escalonamento de pico 2514 processamo sinal. O filtro de escalonamento (aproximação) 2512 processa o sinal para aproximar oefeito do sistema de filtro de excursão 514 no sinal. O circuito de escalonamento de pico2514 ajusta o escalonamento aplicado nas amostras de excursão com base nos efeitos indi-cados pelo filtro de escalonamento (aproximação) 2512.

O filtro de escalonamento (aproximação) 2512 pode ser configurado de qualquermaneira adequada para aproximar um ou mais efeitos do sistema de filtro de excursão 514.A seqüência de saída correspondente a cada conjunto de amostras de excursão pode sercomputada por qualquer sistema de filtro de excursão 514. A saída pode compreender umaversão uniformizada da forma de onda de excursão, ensanduichada entre oscilações quedecaem em cada direção de tempo. As oscilações são exigidas para satisfazer as restriçõesespectrais impostas pelo sistema de filtro de excursão 514. O filtro de escalonamento (apro-ximação) 2512 pode gerar uma precisa estimativa da própria excursão uniformizada, sem asextensões oscilatórias, e o pico da excursão filtrada ou evento de pico determinado. Em umamodalidade, o filtro de aproximação 2512 determina o escalonamento para cada conjunto deamostras de excursão à medida que a razão da magnitude do pico do evento de pico entra-da (não filtrado) pela magnitude máxima do evento de pico filtrado, que encoraja os picosmáximos do sinal de saída com pico ajustado para casar intimamente com o limite de mag-nitude definido 412.

Na presente modalidade, o filtro de escalonamento (aproximação) reflete os efeitosdos vários filtros de canal 518 e/ou de outros componentes que compreendem o sistema defiltro de excursão 514. Por exemplo, o filtro de aproximação pode compreender versõessimplificadas de cada um dos filtros passa-baixa e seus componentes relacionados. Em re-lação às figuras 14 e 28, cada filtro passa-baixa 522 pode compreender um filtro digital mul-tiderivações. Para satisfazer exigências espectrais, o filtro passa-baixa 522 pode ser umfiltro relativamente complexo com dúzias ou centenas de derivações. Filtro passa-baixa 522é o LPF de um único canal, enquanto que a resposta por impulso de interesse é aquela dosistema de filtro de excursão 514. A resposta por impulso do sistema de filtro de excursão514 é determinada de forma substancialmente completa pela resposta por impulso dos fil-tros passa-baixa 522, pelas freqüências deslocadas de canal 318 e pela saída do elementode escalonamento de canal / controle de ganho 540. O filtro de aproximação 2512 compre-ende adequadamente uma versão simplificada da resposta por impulso do sistema de filtrode excursão 514, e pode ser implementado usando substancialmente menos derivações,tais como cinco a dez derivações. O filtro de aproximação 2512 é adequadamente configu-rado para compartilhar os mesmos valores de derivação ao redor do lobo principal 2610 daresposta por impulso 2612 do sistema de filtro de excursão 514, mas somente se estendepara uma parte da resposta por impulso 2612 do sistema de filtro de excursão 514. Emboraa saída do filtro de aproximação 2512 possa não gerar um sinal em conformidade com asexigências espectrais, a magnitude do pico do filtro de aproximação 2512 aproxima a magni-tude do pico do sistema de filtro de excursão 514.

Em relação à figura 28, o circuito de escalonamento de pico 2514 recebe a excur-são não escalonada 410 do filtro de escalonamento (aproximação) 2512 e ajusta o escalo-namento aplicado no sinal original dessa maneira, por exemplo, para reagir aos efeitos dosistema de filtro de excursão 514 na magnitude da excursão. Em uma modalidade, o siste-ma de escalonamento de pico 2514 compara o sinal do filtro de aproximação 2512 com osinal original e ajusta o escalonamento dessa maneira. Assim, se a magnitude de amostramáxima de um evento de pico processado pelo filtro de escalonamento (aproximação) for 80% da magnitude de amostra máxima do evento de pico não filtrado, o circuito de escalona-mento de pico 2514 pode aplicar um fator de escalonamento de 1,25 nas amostras do even-to de pico original para compensar a atenuação induzida pelo filtro de escalonamento (apro-ximação) 2512.

Como fica aparente para esta e outras modalidades, sinais podem ser escalonados,por exemplo, para maximizar a redução de pico e permanecer nas especificações EVM. Osfiltros de canal 518 podem atenuar sinais de canal individuais, reduzindo a redução de pico,se o ruído naquele canal estiver se aproximando dos seus limites EVM ou de outros critériosde qualidade do sinal aplicáveis. Além do mais, o circuito de escalonamento em modo co-mum 820 pode escalonar as amostras em cada evento de pico para mais bem casar com olimite de magnitude 412 pela compensação de mudanças no sinal de excursão induzidaspelo sistema de filtro de excursão 514. Como fica prontamente aparente, a modalidade dainvenção ilustrada pela figura 28 é consistente com as modalidades exemplares da invençãoilustradas nas figuras 21 e 23.

O circuito de controle de ganho de canal 548 também pode ser configurado parafornecer escalonamento de intervalo de tempo para sinais de acesso múltiplo por divisão detempo (TDMA) ou de duplexação por divisão de tempo (TDD), por exemplo, em conjuntocom curas de "janela" uniformes para transição entre os escalonamentos nominais usadospor sucessivos intervalos de tempo. Em particular, vários esquemas de divisão de tempo,tais como aqueles empregados por pela rajada de CDMA e GSM, exigem que o sinal dimi-nua uniformemente em magnitude até substancialmente zero entre intervalos de tempo.

Dessa maneira, o circuito de controle de ganho de canal 548 pode ser configurado para a-plicar um ganho variável em função do tempo no sinal filtrado 538. Por exemplo, em relaçãoà figura 29, o circuito de controle de ganho de canal 548 pode aplicar um ganho de unidade850 no sinal filtrado 538 para a maior parte de um intervalo de tempo de divisão de tempo852, tais como usando uma janela Blackman ou janela Hamming. Nas extremidades 854 dointervalo de tempo 852, o ganho é gradualmente ajustado entre zero e unidade de maneiratal que o sinal filtrado 538 cresça de forma substancialmente uniforme de zero até ganho deunidade 850, seja mantido em ganho de unidade 850 pela maior parte do intervalo de tempo852 e, então, diminua de forma substancialmente uniforme até zero, próximo da extremida-de do intervalo de tempo 852. Este crescimento / diminuição uniformes reduz indesejáveisartefatos espectrais associados com rápidas variações na magnitude do sinal em cada ex-tremidade de um intervalo de tempo.

Em uma modalidade, a taxa de decadência do sinal do filtro de canal 518 pode sermuito baixa para decair completamente antes do próximo tempo do intervalo de tempo.

Dessa maneira, em relação à figura 30, o filtro de canal 518 pode ser configurado com filtrosadicionais 522 e um sistema de comutação 858 para cada canal. Os filtros adicionais 522podem compreender qualquer número de filtros adicionais 522 que podem ser exigidos parafiltrar o sinal, enquanto um ou mais outros filtros 522 permitem que seus sinais decaiam. Napresente modalidade, cada canal inclui dois filtros 522. O sistema de comutação 858 comutaa entrada e a saída para o canal entre os dois filtros 522 de acordo com um sinal de sincro-nismo do intervalo de tempo 860. Assim, um primeiro sinal de intervalo de tempo é filtradopelo primeiro filtro 522A. Na extremidade do intervalo de tempo, o sistema de comutação858 comuta a entrada e saída do sinal no segundo filtro 522B. O segundo filtro 522B trata afiltragem durante o segundo intervalo de tempo, enquanto a saída do primeiro filtro 522A decai até zero. O sistema de comutação 858 comuta para trás e para frente entre os filtros522 para que seja permitido que cada filtro 522 decaia pela duração de um intervalo de tem-po antes de ser usado para o seguinte intervalo de tempo.

Em várias modalidades, os filtros adicionais 522 e o sistema de comutação 858 po-dem ser desnecessários, por exemplo, em função da operação da janela de escalonamentode tempo e do circuito de controle de ganho de canal 548 que ajusta a potência do sinal fil-trado 538 de acordo com sinais de controle da estação base, que podem incluir limites decanal e de ruído de intervalo de tempo máximos derivados da modulação e da EVM paraaqueles canal e intervalo de tempo. Em particular, o ganho nominal através de cada interva-lo de tempo pode variar para casar com a média das magnitudes do sinal relativas em cadaintervalo de tempo, ou para assegurar conformidade EVM, como exposto. Por exemplo, emrelação à figura 31, a energia em um primeiro intervalo de tempo TSi é significativamentemaior do que a energia em um segundo intervalo de tempo TS2. O filtro de canal 518 é ade-quadamente configurado como um circuito de ajuste de magnitude para ajustar o ganho dosinal filtrado 538 em uma magnitude mais baixa durante o segundo intervalo de tempo TS2.A energia filtrada a partir de um intervalo de tempo de excursão de alto nível é adequada-mente atenuada suficientemente para reduzir interferência em potencial com um sinal maisfraco em um intervalo de tempo subseqüente. O circuito de controle de ganho de canal 548é configurado para ajustar a amplitude do sinal filtrado 538, que inclui a parte do sinal quepode ser ocasionada pelo decaimento estendido do filtro. Em decorrência disto, a parte dosinal filtrado 538 atribuível ao decaimento estendido do filtro é atenuada, o que tende a re-duzir seu efeito no sinal pretendido.

Depois do processamento pelos elementos anteriores do sistema, incluindo filtra-gem, escalonamento e ajuste apropriados, o sinal de excursão escalonado e filtrado 552 éfornecido ao redutor de excursão 544, por exemplo, da forma mostrada na figura 14. Umredutor de excursão 544 também recebe o sinal modulado de banda base 222 por meio doelemento de atraso 510. O elemento de atraso 510 é configurado para compensar o tempode propagação do sinal por meio do interpolador 502, do gerador de sinal de excursão 512,do sistema de escalonamento 820 e do sistema de filtro de excursão 514. O redutor de ex-cursão 544 combina o sinal modulado de banda base 222 e o sinal de excursão escalonadoe filtrado 542, por exemplo, pela subtração do sinal de excursão escalonado e filtrado 542da versão atrasada do sinal modulado de banda base 222. O redutor de excursão 544 geraum sinal com pico reduzido 224 com uma magnitude máxima aproximadamente igual aolimite de magnitude 412 e com menos ou nenhum componente fora da largura de bandaaprovada. O sinal com pico reduzido 224 é fornecido ao DAC 214, que converte o sinal compico reduzido 224 em um sinal analógico 226 para amplificação e transmissão.

O sistema de comunicação 100 pode ser usado em vários ambientes para transferirinformação, e pode ser adaptado ao ambiente ou aplicação em particular. Em várias aplica-ções, o sistema de filtro de excursão 514, o gerador de sinal de excursão 512 ou outros e-lementos do sistema podem ser mudados ou otimizados para o ambiente ou aplicação. Adi-cionalmente, elementos adicionais podem ser adicionados ou removidos do sistema de co-municações 100 para facilitar ou melhorar a operação para o ambiente ou aplicação em par-ticular. Por exemplo, várias aplicações ou ambientes podem utilizar taxas de amostragemrelativamente baixas, se comparadas com as freqüências do portador. Por exemplo, em cer-tos padrões de comunicação sem fios, tais como sistemas que se conformam a padrões,tais como padrões IEEE 802.11 e 802.16 que empregam multiplexação por divisão de fre-qüência ortogonal (OFDM), taxas de amostragem podem abordar os limites Nyquist para asfreqüências do portador. O componente de redução de potência de pico 212 pode ser confi-gurado para melhor operação em tais aplicações com baixa taxa de amostragem. Em umaaplicação de exemplo adicional que exige maior freqüência de amostragem, o componentede redução de potência de pico 212 pode ser adaptado para reduzir ruído nos sinais de inte-resse. Em uma modalidade, o componente de redução de potência de pico 212 é adequa-damente configurado para inibir a adição de ruído aos sinais de interesse que pode ser oca-sionada pelo processo de redução de potência de pico, tal como ruído de intermodulaçãogerado pelo gerador de sinal de excursão 512. Em particular, a freqüência de amostragemdo sinal modulado de banda base 222 pode aumentar substancialmente acima da taxa deamostragem Nyquist para inibir serrilhamento da energia de excursão no espectro do sinal.

Em relação à figura 32, uma modalidade exemplar alternativa de um componentede redução de potência de pico 212 de acordo com vários aspectos da presente invençãocompreende o elemento de atraso 510, o gerador de sinal de excursão 512, o sistema defiltro de excursão 514, um sistema de aumento de taxa de amostragem 502, e um sistemade redução de taxa de amostragem 562. O sistema de aumento de taxa de amostragem(interpolador) 502 aumenta a taxa de amostragem do sinal modulado de banda base 222,enquanto o sistema de redução de taxa de amostragem 562 reduz correspondentemente ataxa de amostragem do sinal modulado de banda base até sua taxa original. Pelo aumentoda taxa de amostragem do sinal modulado de banda base 222 antes da geração do sinal deexcursão, componentes de ruído ocasionados pelo serrilhamento caem fora dos espectrosdos sinais de canal e, assim podem ser filtrados pelo sistema de filtro de excursão 514. Afigura 32 é descrita em termos de uma aplicação OFDMA1 mas, certamente, as técnicas descritas a este respeito são igualmente aplicáveis a todas as aplicações ou ambientes combaixa taxa de amostragem.

O sistema de aumento de taxa de amostragem 502 da figura 32 pode compreenderqualquer sistema adequado para o aumento da taxa de amostragem do sinal modulado debanda base 222. Na presente modalidade, o sistema de aumento de taxa de amostragem502 consiste em um interpolador configurado para gerar amostras intermediárias com basenas amostras originais no sinal modulado de banda base 222. O interpolador pode gerar asamostras intermediárias de acordo com qualquer algoritmo adequado, tal como uma interpo-lação linear. Além do mais, o interpolador pode gerar qualquer número adequado de amos-tras intermediárias para alcançar um aumento de freqüência desejado. Na presente modali- dade, o interpolador aumenta a taxa de amostragem em um fator de cerca de quatro.

Igualmente, o sistema de redução de taxa de amostragem 562 da figura 32 podecompreender qualquer sistema adequado para diminuir a taxa de amostragem do sinal pro-veniente do sistema de filtro de excursão 514 de volta à taxa de amostragem original. Napresente modalidade, o sistema de redução de taxa de amostragem 562 inclui um decima- dor configurado para remover amostras intermediárias do sinal. Na presente modalidade, odecimador diminui a taxa de amostragem em um fator de cerca de quatro para retornar osinal à taxa de amostragem original do sinal modulado de banda base. Descobriu-se queincluir um interpolador e um decimador desta maneira aumenta e diminui a taxa de amostra-gem do sinal, respectivamente, e pode vantajosamente reduzir de forma significativa a po- tência exigida para as operações de processamento de sinal aqui descritas e reivindicadasna presente modalidade em um fator de aproximadamente quatro. Eficiências de potênciatambém podem ser esperadas para outros cenários de taxa de amostragem do interpoladordecimador. Em uma modalidade preferida, a decimação pode ocorrer entre o escalona-mento 820 e o sistema de filtro de excursão 514 a fim de reduzir a complexidade de imple- mentação e o consumo de potência do sistema de filtro de excursão 514.

No ambiente OFDM1 entende-se que o gerador de excursão 512 da figura 32 incor-pora as funções de análise e de escalonamento de pico supradescritas com detalhes. Osistema de filtro de excursão 514 pode incluir uma máscara de ganho OFDM 564 configura-da para fornecer conformidade com as restrições espectrais regulatórias e com base em padrão, mas de forma muito importante, a máscara de canal que representa a máxima po-tência de ruído permitida do canal (determinada pela potência do sinal e pela restrição EVMdo canal) supradescrita. A modalidade preferida da operação da máscara de ganho 564 éum produto interno do vetor da excursão escalonada do domínio de freqüência e da másca-ra que resulta da combinação das restrições espectrais regulatórias e das restrições de po-tência do ruído do canal. O componente de redução de potência de pico 212 também poderealizar processamento adicional, tal como remover substancialmente o componente do si-nal DC1 por exemplo, pela subtração da média dos componentes em fase e de quadraturado sinal proveniente das amostras correspondentes às amostras originais.

O sistema de filtro de excursão 514 pode ser adicionalmente adaptado para siste-mas que usam transformadas rápidas de Fourier (FFTs)1 tal como um sistema de comunica-ções OFDMA sob o padrão IEEE 802.16. Por exemplo, em relação à modalidade exemplar alternativa da figura 32, um componente de redução de potência de pico 212 de acordo comvários aspectos da presente invenção compreende o elemento de atraso 510, o gerador desinal de excursão 512, o sistema de filtro de excursão 514, o sistema de aumento de taxa deamostragem (interpolador) 502, e o sistema de redução de taxa de amostragem (decimador)562. O modulador 210 é configurado para gerar um sinal, tal como um símbolo OFDM802.16a com dados de prefixo cíclico. Na presente modalidade, o sistema de filtro de excur-são 514 inclui um sistema de filtro FFT. Para facilitar o uso das FFTs, o sistema de aumentode taxa de amostragem 502 é adequadamente configurado para aumentar a taxa de amos-tragem do sinal modulado de banda base 222 de maneira tal que o total número de amos-tras no vetor OFDM corresponda a uma potência de dois, tal como em um fator de quatro.Similarmente, o sistema de redução de taxa de amostragem 562 reduz a taxa de amostra-gem do sinal modulado de banda base na mesma quantidade.

Em uma modalidade alternativa dos sistemas de decimação e de filtragem da figura32, o sistema de redução taxa de amostra pode ser eliminado e sua função implementadapelo sistema de filtro FFT. Pela realização de uma maior FFT na taxa de amostra mais alta epelo descarte das partes do domínio de freqüência além da largura de banda do sinal modu-lado de banda base, decimação efetivo antes da operação máscara de ganho pode ser rea-lizada. Destas duas alternativas, a modalidade de decimação e de filtragem preferida deveser escolhida com base nos recursos de processamento disponíveis na aplicação específi-ca.

Alternativamente, a forma de onda de excursão pode ser gerada somente para aforma de onda OFDMA bruta, excluindo o prefixo cíclico e, então, a saída da redução depico é modificada para criar um prefixo cíclico correspondente à própria forma de onda re-dução de pico, com a forma de onda compósita então subtraída do sinal atrasado para reali-zar a redução de pico. Por exemplo, a forma de onda de excursão pode ser gerada sem oprefixo cíclico. Depois do processo de redução de pico, por exemplo, depois da soma dasvárias excursões filtradas, então, um prefixo cíclico pode ser gerado com base na forma deonda com redução de pico. Então, o prefixo é anexado na extremidade frontal e traseira dosinal transmitido.

As implementações em particular mostradas e descritas são ilustrativas da inven-ção e de seus melhores modos, e não pretende-se que de outra forma limitem o escopo dapresente invenção de nenhuma maneira. De fato, a título de concisão, fabricação, conexão,preparação e outros aspectos funcionais convencionais do sistema podem não estar descri-tos com detalhes. Além do mais, pretende-se que as linhas de conexão mostradas nas vá-rias figuras representem relacionamentos funcionais exemplares e/ou acoplamentos físicosentre os vários elementos. Muitos relacionamentos funcionais ou conexões físicas alternati-vos ou adicionais podem estar presentes em um sistema prático.

Uma tal modalidade alternativa usa simplesmente um valor de escalonamento emmodo fixo comum para todas as amostras de excursão, em que aquele valor de escala e umvalor limite de magnitude associado são selecionados para otimizar a redução de pico parao case em que todos os canais estão próximos de sua potência máxima. Então, um valorlimite de magnitude pode aumentar seletivamente para garantir conformidade EVM quandonecessário, à medida que alguns níveis de potência de canal diminuem. Mesmo emboraesta modalidade elimine tanto o modo comum adaptativo quanto o escalonamento específi-co de canal, ela fornece o benefício da redução substancial de pico e é uma aplicação dosnossos conceito inventivo e arquitetura.

A presente invenção foi descrita anteriormente em relação às modalidades preferi-das. Entretanto, mudanças e modificações podem ser feitas nas modalidades preferidassem fugir do escopo da presente invenção. A ordem das etapas do processamento supra-descritas em relação aos aspectos do método da presente invenção é representativa e ainvenção pode ser praticada em qualquer seqüência no amplo escopo da invenção descritae reivindicada que realiza os objetivos declarados. Pretende-se que estas e outras mudan-ças ou modificações sejam incluídas no escopo da presente invenção.

Claims

1. Sistema de processamento de sinal, CARACTERIZADO pelo fato de que com-preende:dispositivo para identificar uma excursão em um primeiro sinal que excede um limiteda magnitude do sinal e para gerar um sinal de excursão correspondente, em que o primeirosinal compreende um ou mais sinais de canal transmitidos por meio de um ou mais canais;dispositivo para filtrar freqüências selecionadas para produzir um sinal de excursãofiltrado; edispositivo para subtrair o sinal filtrado de uma versão adequadamente atrasada doprimeiro sinal; edispositivo para fornecer ajuste seletivo do sinal filtrado.

2. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal de excursão compreende um ou mais eventosde excursão, cada um dos quais podendo compreender múltiplos eventos de pico, e em queo dispositivo para fornecer ajuste seletivo do sinal filtrado é configurado para: ajustar a mag-nitude do sinal de excursão; processar múltiplos eventos de excursão do sinal de excursão;e escalonar eventos de pico exclusivos pelos fatores de escala exclusivos.

3. Sistema de processamento de sinal, de acordo com as reivindicações 1 ou 2,CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo para fornecer ajuste seletivo do sinal fil-trado é configurado para ajustar adaptativamente o ganho de pelo menos um dos sinais decanal com base na qualidade do sinal de canal.

4. Método de processamento de sinal, CARACTERIZADO pelo fato de que com-preende:identificar uma excursão em um primeiro sinal que excede um limite da magnitudedo sinal;gerar um sinal de excursão correspondente à excursão no primeiro sinal, em que oprimeiro sinal compreende um ou mais sinais de canal transmitidos por meio de um ou maiscanais;filtrar freqüências selecionadas do sinal de excursão escalonado;fornecer ajuste seletivo do sinal filtrado; esubtrair o sinal de excursão filtrado de uma versão adequadamente atrasada doprimeiro sinal.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que osinal de excursão compreende um ou mais eventos de excursão, cada um dos quais poden-do compreender múltiplos eventos de pico, e em que fornecer ajuste seletivo do sinal filtradocompreende ajustar a magnitude do sinal de excursão pela aplicação de fatores de escalaexclusivos em eventos de excursão exclusivos.

6. Método de acordo com as reivindicações 4 ou 5, CARACTERIZADO pelo fato deque fornecer ajuste seletivo do sinal filtrado compreende ajustar adaptativamente o ganhode pelo menos um dos sinais de canal com base na qualidade de um sinal de canal.

7. Mídia legível por computador CARACTERIZADA pelo fato de que contém instru-ções que, quando executadas pelo processador de um computador, realiza um método quecompreende:identificar uma excursão em um primeiro sinal que excede um limite da magnitudedo sinal;gerar um sinal de excursão correspondente à excursão no primeiro sinal, em que oprimeiro sinal compreende um ou mais sinais de canal transmitidos por meio de um ou maiscanais;filtrar freqüências selecionadas do sinal de excursão;fornecer ajuste seletivo do sinal filtrado; esubtrair o sinal de excursão filtrado de uma versão adequadamente atrasada doprimeiro sinal.

8. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADA pelo fato de que o sinal de excursão compreende um ou mais eventosde excursão, cada um dos quais podendo compreender múltiplos eventos de pico, e forne-cer ajuste seletivo do sinal filtrado compreende ajustar a magnitude do sinal de excursãopela aplicação de fatores de escala exclusivos a eventos de excursão exclusivos.

9. Mídia legível por computador, de acordo com as reivindicações 7 ou 8,CARACTERIZADA pelo fato de que fornecer ajuste seletivo do sinal filtrado compreendeajustar adaptativamente o ganho de pelo menos um dos sinais de canal com base na quali-dade de um sinal de canal.

10. Sistema de processamento de sinal, CARACTERIZADO pelo fato de que com-preende:um gerador de sinal de excursão configurado para identificar uma excursão em umprimeiro sinal que excede um limite da magnitude do sinal e para gerar um sinal de excursãocorrespondente, em que o sinal de excursão compreende um ou mais eventos de excursão,cada um dos quais podendo compreender múltiplos eventos de pico, e em que o primeirosinal compreende um ou mais sinais de canal transmitidos por meio de um ou mais canais;um sistema de escalonamento de sinal de excursão configurado para ajustar amagnitude do sinal de excursão, em que o sistema de escalonamento do sinal de excursãoé configurado para processar múltiplos eventos de excursão do sinal de excursão e em queo sistema de escalonamento do sinal de excursão é adicionalmente configurado para esca-lonar eventos de pico exclusivos por fatores de escala exclusivos;um sistema de filtro de excursão configurado para filtrar freqüências selecionadasdo sinal de excursão; eum redutor de excursão configurado para subtrair o sinal de excursão escalonado efiltrado de uma versão adequadamente atrasada do primeiro sinal.

11. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de escalonamento do sinal de excursão éconfigurado para escalonar o sinal de excursão com base na razão da máxima magnitudedo evento de pico não filtrado pela máxima magnitude do evento de pico filtrado.

12. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de filtro de excursão é configurado para filtraro sinal de excursão escalonado para remover energia espectral espúria de uma máscaraespectral definida.

13. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de escalonamento do sinal de excursão éadicionalmente configurado par ajustar adaptativamente o escalonamento do sinal de excur-são com base nas saídas dos filtros de canal que compõem o sistema de filtro de excursão.

14. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de que o limite da magnitude do sinal é um limite dinâmico.

15. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de escalonamento do sinal de excursão éadicionalmente configurado para ajustar os fatores de escala exclusivos com base em umefeito de magnitude no sinal de excursão ocasionado pelo sistema de filtro.

16. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de escalonamento do sinal de excursão com-preende adicionalmente um filtro de aproximação configurado para aproximar um efeito demagnitude do sistema de filtro de excursão.

17. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de que é adicionalmente configurado para aumentar a taxa deamostragem do sinal usada para gerar o sinal de excursão e para diminuir a taxa de amos-tragem do sinal processado antes da subtração de uma versão adequadamente atrasada doprimeiro sinal.

18. Sistema de processamento de sinal, CARACTERIZADO pelo fato de que com-preende:um gerador de sinal de excursão configurado para identificar uma excursão em umprimeiro sinal que excede um limite da magnitude do sinal e para gerar um sinal de excursãocorrespondente, em que o sinal de excursão compreende um ou mais eventos de excursão,cada um dos quais podendo compreender múltiplos eventos de pico, e em que o primeirosinal compreende um ou mais sinais de canal transmitidos por meio de um ou mais canais;um sistema de filtro de excursão configurado para filtrar freqüências selecionadasdo sinal de excursão;um sistema de escalonamento de canal configurado para variar o escalonamentode pelo menos um dos sinais de canal que compreendem o sinal de excursão com base naqualidade de um sinal de canal, em que o sistema de escalonamento de canal é configuradopara determinar a qualidade do sinal de canal e para ajustar adaptativamente o ganho depelo menos um dos sinais de canal com base na determinação; eum redutor de excursão configurado para subtrair o sinal de excursão filtrado e comganho ajustado de uma versão adequadamente atrasada do primeiro sinal.

19. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 18,CARACTERIZADO pelo fato de que a qualidade do sinal de canal é baseada em uma espe-cificação da magnitude de vetor de erro.

20. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 18,CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de escalonamento de canal é configuradopara determinar uma quantidade de ruído que pode ser adicionada em um sinal de canalsem que exceda um limite e para ajustar o ganho de pelo menos um dos sinais de canalcom base na quantidade de ruído determinada.

21. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 18,CARACTERIZADO pelo fato de que o limite da magnitude do sinal é um limite dinâmico.

22. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 18,CARACTERIZADO pelo fato de que é adicionalmente configurado para aumentar a taxa deamostragem do sinal usada para gerar o sinal de excursão e para diminuir a taxa de amos-tragem do sinal processado antes da subtração de uma versão adequadamente atrasada doprimeiro sinal.

23. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 18,CARACTERIZADO pelo fato de que qualidade do sinal de canal é a razão da potência deruído permitida pela potência de ruído medida.

24. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 18,CARACTERIZADO pelo fato de que é adicionalmente configurado para permitir que umtransmissor e um receptor de sinal operem em um maior nível de potência de transmissãocom base em um nível limite de magnitude reduzido.

25. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 18,CARACTERIZADO pelo fato de que é adicionalmente configurado para variar um suprimen-to de tensão do amplificador com base na magnitude do sinal de excursão filtrado com picoreduzido ê, desse modo, reduzir o consumo de potência do amplificador.

26. Método de processamento de sinal, CARACTERIZADO pelo fato de que com-preende:identificar uma excursão em um primeiro sinal que excede um limite da magnitudedo sinal;gerar um sinal de excursão correspondente à excursão no primeiro sinal, em que osinal de excursão compreende um ou mais eventos de excursão, cada um dos quais poden-do compreender múltiplos eventos de pico, e em que o primeiro sinal compreende um oumais sinais de canal transmitidos por meio de um ou mais canais;ajustar a magnitude do sinal de excursão pela aplicação de fatores de escala exclu-sivos a eventos de excursão exclusivos;filtrar freqüências selecionadas do sinal de excursão escalonado; esubtrair o sinal de excursão escalonado e filtrado de uma versão adequadamenteatrasada do primeiro sinal.

27. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de quecompreende adicionalmente escalonar o sinal de excursão com base na razão da máximamagnitude do evento de pico não filtrado pela máxima magnitude do evento de pico filtrado.

28. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de quecompreende adicionalmente filtrar o sinal de excursão escalonado para remover energiaespectral espúria de uma máscara espectral definida.

29. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de quecompreende adicionalmente ajustar adaptativamente o escalonamento do sinal de excursãocom base nas saídas dos filtros de canal que compõem o sistema de filtro de excursão.

30. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de quecompreende adicionalmente variar o limite da magnitude do sinal.

31. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de quecompreende adicionalmente ajustar fatores de escala exclusivos com base em um efeito damagnitude no sinal de excursão ocasionado pelo sistema de filtro.

32. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de quecompreende adicionalmente ajustar o sinal de excursão com base em uma aproximação deum efeito da magnitude no sistema de filtro de excursão.

33. Método, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de quecompreende adicionalmente aumentar a taxa de amostragem do sinal usada para gerar osinal de excursão e para diminuir a taxa de amostragem do sinal processado antes da sub-tração de uma versão adequadamente atrasada do primeiro sinal.

34. Método de processamento de sinal, CARACTERIZADO pelo fato de que com-preende:identificar uma excursão em um primeiro sinal que excede um limite da magnitudedo sinal;gerar um sinal de excursão correspondente à excursão no primeiro sinal, em que oprimeiro sinal compreende um ou mais sinais de canal transmitidos por meio de um ou maiscanais;filtrar freqüências selecionadas do sinal de excursão;ajustar adaptativamente o ganho de pelo menos um dos sinais de canal com basena qualidade de um sinal de canal; esubtrair o sinal de excursão filtrado e com ganho ajustado de uma versão adequa-damente atrasada do primeiro sinal.

35. Método, de acordo com a reivindicação 34, CARACTERIZADO pelo fato de quea qualidade do sinal de canal é baseada em uma magnitude de vetor de erro.

36. Método, de acordo com a reivindicação 34, CARACTERIZADO pelo fato de quecompreende adicionalmente determinar uma quantidade de ruído que pode ser adicionadaem um sinal de canal sem que exceda um limite e para ajustar o ganho de pelo menos umdos sinais de canal com base na quantidade de ruído determinada.

37. Método, de acordo com a reivindicação 34, CARACTERIZADO pelo fato de quecompreende adicionalmente variar o limite da magnitude do sinal.

38. Método, de acordo com a reivindicação 34, CARACTERIZADO pelo fato de quecompreende adicionalmente aumentar a taxa de amostragem do sinal usada para gerar osinal de excursão e para diminuir a taxa de amostragem do sinal processado antes da sub-tração de uma versão adequadamente atrasada do primeiro sinal.

39. Método, de acordo com a reivindicação 34, CARACTERIZADO pelo fato de quea qualidade do sinal de canal é a razão da potência de ruído permitido pela potência de ruí-do medida.

40. Método, de acordo com a reivindicação 34, CARACTERIZADO pelo fato de quecompreende adicionalmente configurar um transmissor e um receptor de sinal para operarem um maior nível de potência de transmissão com base em um nível limite de magnitudereduzido.

41. Método, de acordo com a reivindicação 34, CARACTERIZADO pelo fato de quecompreende adicionalmente variar um suprimento de tensão do amplificador com base namagnitude do sinal de excursão filtrado com pico reduzido e, desse modo, reduzir o consu-mo de potência do amplificador.

42. Mídia legível por computador, CARACTERIZADA pelo fato de que contém ins-truções que, quando executadas pelo processador de um computador, realiza um métodoque compreende:identificar uma excursão em um primeiro sinal que excede um limite da magnitudedo sinal;gerar um sinal de excursão correspondente à excursão no primeiro sinal, em que osinal de excursão compreende um ou mais eventos de excursão, cada um dos quais poden-do compreender múltiplos eventos de pico, e em que o primeiro sinal compreende um oumais sinais de canal transmitidos por meio de um ou mais canais;ajustar a magnitude do sinal de excursão pela aplicação de fatores de escala exclu-sivos a eventos de excursão exclusivos;filtrar freqüências selecionadas do sinal de excursão; esubtrair o sinal de excursão escalonado e filtrado de uma versão adequadamenteatrasada do primeiro sinal.

43. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 42,CARACTERIZADA pelo fato de que as instruções, quando executadas, realizam um métodoque compreende adicionalmente escalonar o sinal de excursão com base na razão da má-xima magnitude do evento de pico não filtrado pela máxima magnitude do evento de picofiltrado.

44. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 42,CARACTERIZADA pelo fato de que as instruções, quando executadas, realizam um métodoque compreende adicionalmente filtrar o sinal de excursão escalonado para remover energiaespectral espúria de uma máscara espectral definida.

45. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 42,CARACTERIZADA pelo fato de que as instruções, quando executadas, realizam um métodoque compreende adicionalmente ajustar adaptativamente o escalonamento do sinal de ex-cursão com base nas saídas dos filtros de canal que compõem o sistema de filtro de excur-são.

46. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 42,CARACTERIZADA pelo fato de que as instruções, quando executadas, realizam um métodoque compreende adicionalmente variar o limite da magnitude do sinal.

47. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 42,CARACTERIZADA pelo fato de que as instruções, quando executadas, realizam um métodoque compreende adicionalmente ajustar fatores de escala exclusivos com base em um efei-to da magnitude no sinal de excursão ocasionado pelo sistema de filtro.

48. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 42,CARACTERIZADA pelo fato de que as instruções, quando executadas, realizam um métodoque compreende adicionalmente ajustar o sinal de excursão com base em uma aproximaçãode um efeito da magnitude do sistema de filtro de excursão.

49. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 42,CARACTERIZADA pelo fato de que contém adicionalmente instruções que, quando execu-tadas pelo processador de um computador realiza um método que compreende adicional-mente aumentar a taxa de amostragem do sinal usada para gerar o sinal de excursão e paradiminuir a taxa de amostragem do sinal processado antes da subtração de uma versão ade-quadamente atrasada do primeiro sinal.

50. Mídia legível por computador, CARACTERIZADA pelo fato de que contém ins-truções que, quando executadas pelo processador de um computador, realizam um métodoque compreende:identificar uma excursão em um primeiro sinal que excede um limite da magnitudedo sinal;gerar um sinal de excursão correspondente à excursão no primeiro sinal, em que oprimeiro sinal compreende um ou mais sinais de canal transmitidos por meio de um ou maiscanais;filtrar freqüências selecionadas do sinal de excursão;ajustar adaptativamente o ganho de pelo menos um dos sinais de canal com basena qualidade do sinal de canal; esubtrair o sinal de excursão filtrado e com ganho ajustado de uma versão adequa-damente atrasada do primeiro sinal.

51. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 50,CARACTERIZADA pelo fato de que a qualidade do sinal de canal é baseada em uma mag-nitude de vetor de erro.

52. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 50,CARACTERIZADA pelo fato de que as instruções, quando executadas, realizam um métodoque compreende adicionalmente determinar uma quantidade de ruído que pode ser adicio-nada em um sinal de canal sem que exceda um limite e ajustar o ganho de pelo menos umdos sinais de canal com base na quantidade de ruído determinada.

53. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 50,CARACTERIZADA pelo fato de que as instruções, quando executadas, realizam um métodoque compreende adicionalmente variar o limite da magnitude do sinal.

54. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 50,CARACTERIZADA pelo fato de que contém adicionalmente instruções que, quando execu-tadas pelo processador de um computador, realizam um método que compreende adicio-nalmente aumentar a taxa de amostragem do sinal usada para gerar o sinal de excursão epara diminuir a taxa de amostragem do sinal processado antes da subtração de uma versãoadequadamente atrasada do primeiro sinal.

55. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 50,CARACTERIZADA pelo fato de que a qualidade do sinal de canal é a razão da potência deruído permitida pela potência de ruído medida.

56. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 50,CARACTERIZADA pelo fato de que contém adicionalmente instruções que, quando execu-tadas pelo processador de um computador, realizam um método que compreende adicio-nalmente configurar um transmissor e um receptor de sinal para operar em um maior nívelde potência de transmissão com base em um limite de magnitude reduzido.

57. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 50,CARACTERIZADA pelo fato de que contém adicionalmente instruções que, quando execu-tadas pelo processador de um computador, realizam um método que compreende adicio-nalmente variar um fornecimento de tensão ao amplificador com base na magnitude do sinalde excursão filtrado com pico reduzido e, desse modo, reduzir o consumo da potência doamplificador.

58. Sistema de processamento de sinal, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:um sistema de gerenciamento de distorção para controlar dinamicamente a quanti-dade de distorção em um sinal sujeito ao processamento da redução de pico, em que o sinalcompreende um ou mais sinais de canal transmitidos por meio de um ou mais canais, o ditosistema de gerenciamento de distorção compreendendo:um sistema de gerenciamento de distorção configurado para determinar a quanti-dade de uma distorção de sinal do canal variável presente em pelo menos um dos sinais decanal; eum sistema de escalonamento de canal configurado para ajustar adaptativamente oganho de pelo menos um dos sinais de canal com base na quantidade medida da variávelde distorção de sinal de canal presente em tal canal, desse modo, ajustando a quantidadeda variável de distorção resultante do processamento da redução de pico.

59. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 58,CARACTERIZADO pelo fato de que a variável de distorção de sinal do canal é o ruído decanal médio de curto prazo induzido por um processo de redução de pico.

60. Sistema de processamento de sinal, de acordo com a reivindicação 59,CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de escalonamento de canal é configuradopara ajustar adaptativamente o ganho de pelo menos um dos sinais de canal em respostaao valor da potência média do ruído do canal induzido por um processo de redução de picorelativo à máxima potência de ruído de canal induzida permissível definida por uma especifi-cação da magnitude de vetor de erro.

61. Método de processamento de sinal, CARACTERIZADO pelo fato de que com-preende:controlar dinamicamente a quantidade de distorção em um sinal sujeito ao proces-samento da redução de pico, em que o sinal compreende um ou mais sinais de canal trans-mitidos por meio de um ou mais canais, o dito método compreendendo:determinar a quantidade de uma variável de distorção do sinal do canal presenteem pelo menos um dos sinais de canal; eajustar adaptativamente o ganho de pelo menos um dos sinais de canal com basena quantidade medida da variável de distorção de sinal do canal presente em tal canal, des-se modo, ajustando a quantidade de distorção variável resultante do processamento da re-dução de pico.

62. Método, de acordo com a reivindicação 61, CARACTERIZADO pelo fato de quea variável de distorção de sinal do canal é o ruído de canal médio de curto prazo induzidopor um processo de redução de pico.

63. Método, de acordo com a reivindicação 61, CARACTERIZADO pelo fato de queinclui adicionalmente ajustar adaptativamente o ganho de pelo menos um dos sinais de ca-nal em resposta ao valor da potência média do ruído do canal induzida por um processo deredução de pico relativo á máxima potência de ruído de canal induzida permissível definidapor uma especificação da magnitude de vetor de erro.

64. Mídia legível por computador, CARACTERIZADA pelo fato de que contém ins-truções que, quando executadas pelo processador de um computador, realizam um métodode processamento de sinal, compreendendo:controlar dinamicamente a quantidade de distorção em um sinal sujeito ao proces-samento da redução de pico, em que o sinal compreende um ou mais sinais de canal trans-mitidos por meio de um ou mais canais, o dito método compreendendo:determinar a quantidade de uma variável de distorção de sinal do canal presenteem pelo menos um dos sinais de canal; eajustar adaptativamente o ganho de pelo menos um dos sinais de canal com basena quantidade medida da variável de distorção de sinal do canal presente em tal canal, des-se modo, ajustando a quantidade da variável de distorção resultante do processamento daredução de pico.

65. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 64,CARACTERIZADA pelo fato de que a variável de distorção de sinal do canal é o ruído docanal médio de curto prazo induzido por um processo de redução de pico.

66. Mídia legível por computador, de acordo com a reivindicação 65,CARACTERIZADA pelo fato de que as instruções, quando executadas, incluem adicional-mente ajustar adaptativamente o ganho de pelo menos um dos sinais de canal em respostaao valor da potência média do ruído do canal induzida por um processo de redução de picorelativo à máxima potência de ruído do canal induzida permissível definida por uma especifi-cação da magnitude de vetor de erro.