CN100525167C - 多路载波通信系统中减小峰值功率的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种在多路载波通信系统中减小信号峰值的系统和方法，其中，各载波是从输入符号产生的，它们经过滤波以减小各载波的带宽，频移，并且组合为输出信号。多路载波峰值减小单元(12)被提供用来修改输入载波符号，从而组合输出信号不超过预定峰值限定值。多路载波峰值减小单元包括滤波预测器(54)，用于通过使用每个滤波器(30)的脉冲响应函数所对应的滤波器系数值，预测每个信道滤波器(30)对那路载波输入符号的影响。然后，与在多路载波信号生成中所提供的频移相对应，对滤波预测器输出进行相移，并且进行组合以产生组合信号输出的预测，然后对该预测进行处理，以确定各信道符号输入所需的校正。

Description

多路载波通信系统中减小峰值功率的系统和方法

相关申请信息

本申请要求2000年6月20日提交的临时申请序列号60/212,892的35 USC 119(e)下的优先权，在此将其全文引作参考。

发明背景

1.发明领域

本发明涉及无线通信系统和在无线通信系统中采用的信号处理装置，特别涉及同时在多路载波上传输的通信系统。

2.现有技术背景及相关信息

采用基站与远端用户间传输的无线通信系统是现代通信基础架构的重要组成部分。对提高这些无线系统性能的要求正日益增长，这将使得现有设备特别是无线基站设备的能力承受很重的负担。这些日益增长的性能要求是由于给定无线区域内的不断增加的用户数目以及分配给无线系统业务提供商的带宽要求。由于无线业务的方便性，不断增加的无线用户数目当然是很明显的并且这一趋势不太可能放缓。第二因素主要是由于无线系统所提供的功能类型增加，如通过该系统的无线因特网接入以及其他无线数据传输形式。这些因素导致需要从无线业务网络的每个发射点运行更多路载波。

当从一个发射点发射多路载波时，最好尽可能地在信号生成过程的早期组合载波。这样，发射点就可以减小天线、低损耗电缆和功率放大器的数目。最终的目标是在RF信号生成之前通过数字信号处理组合各个信道。在一些多路载波系统如OFDM(正交频分多址)中，最好通过数字信号处理组合载波，从而保持所需的正交载波特性。

现有技术的多路载波信号生成器的一个例子如图1所示。从各个载波数据处理系统输入信息符号流。这些符号一般都是复值数据点，表示一个或多个所要传输的信息数据比特。然后，这些符号流通过在输入符号之间插入等时间间距的零值样本，上采样到更高的样本率。经过上采样的符号流然后通过基带滤波器，以创建各路载波基带信号波形。在创建各路载波基带信号之后，对每路载波进行频移和组合，从而产生多路载波通信信号。然后，该信号经过数模转换，并且上变频到所需工作带宽。

然而，上述多路载波生成过程存在一个问题。上述过程中的各路载波遵循与所用信号生成过程和基带滤波器脉冲响应函数特性具有函数关系的功率统计。这些载波功率统计一般是通过载波功率互补累积概率密度函数(CCDF)以及根据那个函数的信号功率峰值-均值比来分别描述的。具有高峰值-均值比的信号在数模转换、RF信号生成和RF功率放大时会产生问题。即使各路载波的峰值-均值功率比低或者可以使用信号处理算法保持在最大电平之下，但组合这些多路载波也可能产生高峰值-均值比。这些高多路载波峰值-均值比在数模转换、RF信号生成和RF功率放大时同样会产生问题。

具有高峰值-均值比的信号在通信系统中导致如下问题。第一，当信号非常大和非常小时，用来计算信号的有效数字位数必须足够地大以保持足够的信号分辨率。第二，数模转换器位于数字信号处理器的输出端。要适应具有高峰值-均值比的数字信号，必须使用高比特计数数模转换器，从而可以生成大值和小值。如果不这样做，则输出信号将具有差输出信噪比。最后，具有高峰值-均值比的信号需要非常线性的模拟、IF、FR和RF功率放大电路。没有这些非常线性的电路，在政府分配的无线系统授权带宽之外的频率将产生失真结果。然而，这种高线性电路是昂贵的，从而给系统增加相当大的成本。

因此，在多路载波通信系统中目前存在由于在载波组合之后发生的大峰值-均值功率比而产生的问题。

发明概述

本发明提供一种在多路载波通信系统中减小信号峰值的系统和方法，其中，各路载波是从输入上采样符号产生的，它们经过滤波以减小各路载波的带宽，频移，并且组合为输出信号。

在第一方面，本发明提供一种多路载波通信系统。多路载波通信系统包括多个独立载波信号源，其中每个均提供对应于一个或多个数据信道的符号。峰值减小级被连接用来接收多个独立载波符号，并且根据其他载波的影响为每路载波输出经过峰值减小的符号。频移级用于对每路载波信号进行频移，并且组合级将经过频移的载波信号组合为多路载波信号。RF上变换级可以配置在组合级之前或之后。同样，用于将载波符号转换为模拟信号的数模转换级也可以配置在组合级之前或之后。

峰值减小级最好包括：相移电路，为每路载波提供单独的频移输出；求和电路，对频移输出进行求和；算法处理器，接收求和电路的输出，并且根据求和电路的输出和峰值功率限定值，计算符号调整值；以及组合电路，组合符号调整值和输入载波符号。本发明的多路载波通信系统还可以包括多个滤波器，连接到峰值减小级的输出端，数目为独立载波数。在该实施例中，峰值减小级最好还为每个滤波器包括一个滤波预测器，其中，滤波预测器输出提供给相移电路。

在另一方面，本发明提供一种多路载波通信系统，包括多个独立载波信号源，其中每个均提供对应于一个或多个数据信道的载波符号流。数目为独立载波数的多个滤波器均根据滤波器脉冲响应函数提供滤波操作。峰值减小单元连接在多个载波信号源和多个滤波器之间，并且从多个载波信号源接收载波符号。峰值减小单元包括多个滤波预测器，它们使用每个滤波器的滤波器脉冲响应函数的样本所对应的滤波器系数值，分别为各个滤波器提供预测滤波输出。峰值减小单元还包括：峰值减小算法电路块，用于接收预测滤波输出并且为每路载波符号流确定峰值减小值；以及多个组合器，组合峰值减小值和载波符号，并且提供经过峰值调整的载波符号。峰值减小单元还可以包括多个延迟电路，用于延迟载波符号，从而多个组合器以时间同步方式逐符号地接收峰值减小值和载波符号。多路载波通信系统还包括：多个频移电路，数目为多个独立载波信号数；以及载波组合器，用于组合来自多个频移电路的输出以提供多路载波输出。

多路载波通信系统还可以包括：数模转换器，用于将多路载波输出转换为多路载波模拟信号；以及RF混频器，用于对多路载波模拟信号与RF载波进行混频，并且提供多路载波RF输出。还可以提供多个上采样电路，连接在峰值减小单元和每个滤波器之间，用于在滤波之前提高峰值调整载波符号的采样率。然后，以上采样滤波速率对经过上采样的符号进行滤波。

还可以提供很多其他特性和不同实施例。例如，至少一些滤波器可以采用不同的脉冲响应函数，并且滤波预测器接收对应于不同滤波器脉冲响应函数的滤波器系数。峰值减小单元可以包括多个加权电路，用于根据每路载波的瞬时功率对峰值减小值进行加权。每个组合器都可以包括乘法电路，并且峰值减小值包括当乘以载波符号时提供调整载波符号的增益。可选地，每个组合器都可以包括加法电路，并且峰值减小值包括当加到载波符号时提供调整载波符号的值。峰值减小算法电路块可以包括：相移电路，用于对每个滤波预测器输出进行相移；以及算法处理器，用于计算峰值减小值。峰值减小算法电路块还可以包括求和器，用于对经过相移的滤波预测器输出进行求和，并且将输出提供给所述算法处理器。峰值减小算法电路块还可以包括：量值检测电路，用于检测求和器输出的量值；以及比较器，用于比较求和器输出的量值与峰值限定值。峰值减小算法电路块还可以包括选择器开关，连接到比较器，并且当比较器激活所述开关时，允许将峰值减小值输出到组合器。峰值减小单元还可以包括多个反馈回路，将峰值减小值提供给滤波预测器。滤波预测器均可以包括其中包含多个延迟级的存储寄存器，并且反馈回路将所述峰值减小值提供给延迟级之间的所述存储寄存器。经过峰值减小的载波符号可以从存储寄存器输出。

在另一方面，本发明提供一种多路载波通信系统，包括：多个独立载波信号源，其中每个均提供对应于一个或多个数据信道的载波符号流；以及多个上采样电路，数目对应于独立载波信号源数，用于提高输入到其中的符号的采样率，并且提供经过上采样的符号。多路载波通信系统还包括多个滤波器，用于根据一个或多个滤波器脉冲响应函数提供滤波操作，并且采用基于提高后的采样率的定时所对应的滤波器系数。峰值减小单元连接在多个独立载波信号源和滤波器之间，从信号源接收载波符号，并且提供经过峰值调整的载波信号。峰值减小单元包括多个峰值减小级，其中每级均使用滤波器脉冲响应函数样本点总数的一部分所对应的滤波器系数值，预测滤波器对数据符号的影响，以提供预测滤波输出，并且根据预测滤波输出提供峰值减小处理。在多级峰值减小处理之后，峰值减小单元将经过峰值调整的载波符号提供给滤波器。多路载波通信系统还包括：多个频移电路，数目为独立载波信号源数，用于形成对应于经过峰值调整的载波符号的频移载波信号；以及组合器，用于组合频移载波信号，以形成多路载波信号。

还可以提供很多其他特性和不同实施例。例如，可以采用串行方式提供峰值减小单元的多级。可选地，可以采用并行方式提供峰值减小单元的多级。另外，峰值减小单元的每级均可以包括：多个滤波预测器，接收滤波器脉冲响应函数样本点总数的一部分所对应的滤波器系数，并且提供所述预测滤波输出；以及峰值减小算法电路块，用于根据由滤波预测器提供的预测滤波输出，计算峰值减小值。因此，峰值减小单元的每级可以将N个滤波器系数施加于对应于脉冲响应函数N个样本点的滤波预测器。

在另一方面，本发明提供一种在多路载波通信系统中减小信号峰值的方法，其中，各载波是从输入符号产生的，它们经过滤波以减小各载波的带宽，频移，并且组合为输出信号。该方法包括为每路载波预测滤波对输入符号的影响，并且为每路载波提供预测滤波符号。对于每路载波分别以一个单独量对预测滤波符号进行相移，并且对它们进行组合。根据组合相移预测滤波符号超过峰值功率阈值的量，确定每路载波的峰值减小调整值。使用峰值减小调整值，调整输入符号。

对于本发明的这一方面，还可以提供很多其他特性和不同实施例。例如，调整输入符号的操作可以包括将峰值减小调整值加到每路载波的输入符号。可选地，峰值减小调整值可以包括峰值减小调整增益值，并且调整输入符号的操作可以包括将每路载波的输入符号乘以峰值减小调整增益值。确定峰值减小调整值的操作可以包括确定单个峰值减小调整值，并且对于每路载波分别以一个单独量对该峰值减小调整值进行相移以创建多个峰值减小调整值。确定峰值减小调整值的操作还可以包括确定每路载波的加权值，并且用相应加权值对多个峰值减小调整值进行加权。为每路载波确定加权值的操作可以包括确定每路载波的瞬时功率，并且用相应加权值对多个峰值减小调整值进行加权的操作可以包括将每路载波的峰值减小调整值乘以该载波的瞬时功率。在多路载波通信系统中减小信号峰值的方法还可以包括，采用不同的滤波器系数，对预测、相移、组合、确定和调整的操作重复多次。预测、相移、组合、确定和调整操作的多次重复可以采用串行方式来执行。可选地，预测、相移、组合、确定和调整操作的多次重复可以采用并行方式来执行。

因此，本发明提供多路载波通信系统的峰值功率减小。这样，将大大降低该通信系统中数模转换器、模拟、IF、FR和RF功率放大电路的复杂性和成本。通过阅览下面本发明的详细描述，将理解本发明的其他特性和优点。

附图简述

图1是现有技术多路载波通信系统的方框示意图；

图2是示出根据本发明的提供峰值减小的多路载波通信系统的方框示意图；

图3是示出以串行实现的过程步骤执行的多路载波峰值减小处理的方框示意图；

图4是示出在每个串行实现的峰值减小处理级中执行的处理的方框示意图；

图5是示出在每个串行实现的峰值减小处理级中执行的另一处理的方框示意图，该另一实施例包括反馈来改善处理准确度；

图6是示出在并行实现的处理级中执行的多路载波峰值减小处理的方框示意图；

图7是示出在另一并行实现的处理级中执行的多路载波峰值减小处理的方框示意图，在该另一实施例中，利用附加的反馈路径来改善处理准确度；

图8是示出在每个并行实现的峰值减小处理级中执行的处理的方框示意图；

图9示出在多路载波通信系统中用来生成每路载波的基带滤波器的脉冲响应函数，该图示出如何以周期率等于符号速率但是时间偏移量为上采样率的整数倍对样本系数进行采样的一个例子；

图10是在图4所示的串行峰值减小实施例中使用的滤波预测器例子的方框示意图，该示例滤波预测器使用从如图9所示的脉冲响应函数采样的脉冲响应系数；

图11是在图5所示的串行峰值减小实施例中使用的滤波预测器例子的方框示意图，该示例滤波预测器使用从如图9所示的脉冲响应函数采样的脉冲响应系数；

图12是在图8所示的并行峰值减小过程中使用的滤波预测器例子的方框示意图，该示例滤波预测器使用从如图9所示的脉冲响应函数采样的脉冲响应系数；

图13是示出如何从输入符号和基带滤波器响应构造各载波的复向量图，该图还示出如何组合各载波以创建多路载波信号；

图14示出最小幅度误差校正方程的几何推导，该方程可以应用于峰值减小算法中以计算对信息符号的峰值减小校正；

图15是图4、图5和图8所示的峰值减小算法电路块的一个优选实施例的方框示意图，该峰值减小算法电路块实施例计算平均分配给每路载波中的峰值导致符号的加法性校正向量；

图16是示出图15的峰值减小算法电路块的简化实施例的方框示意图；

图17是图4、图5和图8所示的峰值减小算法电路块的另一实施例的方框示意图，峰值减小算法电路块的该另一实施例向算出的施加于每路载波中的峰值导致符号的加法性校正向量提供加权，加权基于每个峰值导致符号提供给组合符号的功率比率；

图18是图4、图5和图8所示的峰值减小算法电路块的另一实施例的方框示意图，峰值减小算法电路块的该另一实施例向峰值导致符号提供基于增益的校正；

图19示出最小相位误差校正函数的几何推导，该函数可以用作一个算法来计算对信息符号的峰值减小校正；

图20是示出使用图10和图16所示的方框示意图对图4的详细实现的方框示意图；

图21是示出使用图11和图16所示的方框示意图对图5的详细实现的方框示意图；

图22是示出使用图10和图18所示的方框示意图对图4的详细实现的方框示意图；

图23是示出使用图11和图18所示的方框示意图对图5的详细实现的方框示意图；

图24是示出使用图10和图17所示的方框示意图对图4的详细实现的方框示意图；

图25是示出使用图11和图17所示的方框示意图对图5的详细实现的方框示意图；

图26a、26b和26c是共同示出使用图8、12和17所示的方框示意图对图6的详细实现的方框示意图；

图27a、27b和27c是共同示出使用图8、12和17所示的方框示意图对图7的详细实现的方框示意图；

图28a、28b和28c是共同示出使用图8、12和17所示的方框示意图对图7的详细实现的另一实施例的方框示意图，其中采用具有共享存储寄存器的图12的滤波预测器的另一实施例；

图29a、29b和29c是示出使用图8、12和18所示的方框示意图对图7的详细实现的方框示意图，其中采用具有共享存储寄存器的图12的滤波预测器的另一实施例；

图30是图10的另一实施例的方框示意图，修改为包括当在各个载波生成路径中使用不同基带滤波器时所需的改变；

图31是图15的另一实施例的方框示意图，修改为包括当在各个载波生成路径中使用不同基带滤波器时所需的改变；

图32是图17的另一实施例的方框示意图，修改为包括当在各个载波生成路径中使用不同基带滤波器时所需的改变；

图33是利用独立数模转换器、独立RF上变频器和RF信号组合的多路载波通信系统中的本发明另一实施例的方框示意图。

发明详细描述

在图2中，示出根据本发明的采用峰值功率减小的多路载波通信系统的优选实施例。在此所用的术语“多路载波”或“多路载波”是指使用两路或更多频移载波，其中每路载波都具有一个或多个通信信道。例如，每路载波都可以具有使用时分多址或码分多址的多个通信信道。每路载波，不管是单独还是与其他载波组合，都可以用来与一个或多个接收站进行通信。这种多路载波通信系统的一个例子是采用多路频移RF载波的蜂窝通信系统，并且在WCDMA(宽码分多址)或TDMA(时分多址)系统中可以为每路载波提供多个用户信道。其他多路载波通信系统也可以采用本发明。例如，各种其他公知无线通信系统，如个人通信系统(PCS)、无线本地回路系统和所有其他类似系统都可以有利地采用本发明。

参照图2，多个独立载波信号源，其中每个均提供对应于一个或多个数据信道的符号，它们提供分别对应于K路载波的各载波符号S_k，作为对多路载波通信系统的输入。载波数K，即图2和后面附图中下标k的范围将随特定应用而不同，并且对于当前WCDMA范围为2到4，对于当前TDMA通信系统为2到40，或者(例如，对于OFDM通信系统)为数百或更大。这些载波符号S_k一般都是复值数据点，表示一个或多个所要传输的信息数据比特。各路载波的输入符号S_k提供给峰值功率减小级10。各路载波的输入符号在峰值功率减小级10中一起进行处理，以创建用于其余多路载波信号生成级的符号S_k’的修改源。更具体地说，这些其余多路载波信号生成级包括上采样级14、滤波级16、频移级18和组合级20。修改符号S_k’对应于经过峰值减小的符号，它们将减小或消除在组合级20经过信号组合之后的多路载波信号中的不良峰值。因此，每路载波的峰值减小符号S_k’基于其他载波的影响。在创建每路载波的峰值减小符号S_k’时最好还考虑滤波级16的影响。峰值减小处理是在峰值功率减小单元12中实现的，它可以是适合编程的DSP、硬件电路如ASIC或者软硬件的结合。下面将结合若干优选实施例对用来提供这些修改符号S_k’从而获得期望峰值功率减小的峰值功率减小单元12的操作进行详细讨论。在组合级20之后，多路载波信号提供给数模转换级24和提供RF多路载波输出信号的RF生成级26。

本领域的技术人员应该理解，所示的多路载波信号生成级存在很多将产生大致相同效果的可选实施例。本发明将同样好地与图2所示的峰值功率减小单元12的后面级的所有可选实施例一起工作。图2的这些其余级将作简短的描述，从而可以更好地理解在这些级的各种可选实施例中峰值功率减小单元与这些随后级的交互。

再次参照图2，在峰值功率减小单元12中修改各路载波的符号之后，将每个载波路径上采样到更高的数据速率。这是通过K个上采样电路28来完成的，它等时间间距地在经过峰值减小的符号之间插入零值样本，从而创建以M倍符号速率采样的符号流。如果每个路径的符号速率上采样M倍，则在经过峰值减小的符号之间插入M-1个零值样本。该上采样扩大了符号流的带宽，因此提供后面滤波器的阻带频谱。在上采样到更高样本率之后，每路载波的每个上采样符号流通过基带滤波器30以限制各路载波传输带宽，从而创建各路载波基带信号。下一步，基带信号在混频器32偏移到不同的频率，其中，混频器32为每路载波k接收偏移频率ω_k。然后，频移信号在组合器20经过组合，以创建期望多路载波输出信号的数字表示。最后，数字多路载波信号经过数模转换，并且上变频到期望工作频带。如果最后两级即数模转换24和上变频26保持为复值(在图2中虽未明确示出，但隐含为一个可选项)，则这两级是使用同相和正交数模转换器和正交RF上变频器来执行的。如果最后两级在数模转换之间的某点转换为实值，则最后这两级可以使用单数模转换器36、混频器38和本地振荡器40来构造(如图2所示)。

提供给各路载波符号流的上采样量由最后所得到的组合多路载波信号的带宽要求来确定。组合多路载波信号带宽由各载波的带宽、各载波的频率隔离和在模拟信号生成期间防止频谱混叠所需的带宽来确定。通常上采样率保持为最小值以减小计算负载。在本发明的详细描述中，将使用M＝10的示例上采样率。本发明将同样好地以基于系统要求和为本领域的技术人员公知的标准数字信号处理理论的其他上采样率工作。

在大多数多路载波系统中，各个载波生成路径中的基带滤波器将使用相同的基带滤波器。在本发明描述的主体部分将作这一简化。本发明还可以在每个载波生成路径中采用不同的滤波器，并且后面将结合图30-32讨论在每个载波路径实现不同基带滤波器所需的修改。

参照图3，示出图2的峰值功率减小单元12的一个实施例，其中包括M个串行实现的减小处理级50。除了在各个载波处理路径中从滤波器脉冲响应函数采样的滤波器系数之外，在每个级50中执行的处理都相同。这些系数是如图9所示以上采样时间间距从基带滤波器30的脉冲响应函数中采样的。图9示出在如图2所示的上采样变量M设为10的情况下的例子。图3所示的每个串行块包含通过函数gm，N引用的增益系数，其中，m为给定上采样系数下标，而N为一个整数值范围，其中每个整数值均表示如图9所示采样的一个系数。在图9的例子中采用的系数数目为7。该系数数目可以根据所需的峰值减小处理准确度和所用处理电路的存储和处理能力而更大或更小。另外，图3示出使用图9系数的特定次序所安排的每个峰值减小过程。对于特定应用的峰值减小，可以修改系数次序，或者可以存在最优次序。这种最优次序可以容易地通过测试选择不同次序情况下的峰值减小准确度来确定。另外，可以重复任何或所有级来考虑因峰值减小处理的因果性而产生的峰值减小误差。另外，图9所示的基带滤波器的特定脉冲响应函数纯粹是说明性的，并且可以采用不同的特定滤波器脉冲响应函数。另外，虽然所示的是FIR(有限脉冲响应)滤波器脉冲响应函数，但是滤波预测器系数也可以从由IIR(无限脉冲响应)滤波器产生的脉冲响应函数进行采样。

参照图4，示出每个串行实现处理级50中的峰值减小处理电路的一个实施例。来自每个载波路径的符号s_k分为延迟路径和滤波预测器路径。延迟路径中的符号提供给延迟电路52，并且输出延迟符号sd。滤波预测器路径中的符号提供给滤波预测器54。滤波预测器54计算两个输出值，加权符号ws_k，m和信号预测sp_k，m。输出信号sp_k，m表示以符号速率采样但以上采样系数下标m时移的基带滤波器输出的预测。为作此预测，滤波预测器54使用采样脉冲响应函数系数。这些系数的源可以采用存储器56的形式，它存储对应于脉冲响应函数适当样本点的滤波器系数，例如图9所示的系数。当然，如上所述，其他滤波器实现可以具有不同的滤波器响应函数，因此将在滤波器系数存储器56中存储不同的滤波器系数。在计算预测时使用的脉冲响应系数样本数目决定预测准确度。另一滤波预测器输出ws_k，m仅根据中央系数样本预测基带滤波器输出。

来自每路载波的这些滤波预测sp_k，m和ws_k，m传入峰值减小算法电路块58。峰值减小算法电路块58计算调整值F_k，m，该值在组合器60与从延迟电路52提供的延迟输入符号进行组合，以创建调整输出符号s’_k，d。所用的组合器60根据所算调整是加法性还是乘法性，可以相应地为加法器或乘法器。加权符号ws_k，m依赖于所用的算法，而不是在所有实施例中都是必要的，这将从下面特定实施例中得到理解。

参照图5，给出在每个串行实现处理块50中执行的处理的另一实施例。来自每个载波路径的符号进入滤波预测器70。滤波预测器70计算两个输出值，加权符号ws_k，m和信号预测sp_k，m。这些输出信号与前面图4所述相同。每路载波的滤波预测同样传入峰值减小算法块58。如同前面，算法处理器块58计算各个符号路径的调整值F_k，m。然而，在该另一实施例中，调整值反馈给滤波预测器70。滤波预测器70在内部组合这些调整，从而调整符号值可以用于计算符号调整之后的所有预测。在该另一实施例中，滤波预测器还输出调整符号值s’_k，d。通过提供反馈，该另一实施例在轻微增加处理和/或电路复杂性的情况下改善符号调整准确度。

参照图6，示出图2所示的峰值功率减小单元12的一个实施例，其中采用并行峰值减小处理。如同图5的带反馈的串行实现，每个并行峰值减小级80根据从例如图9所定义的各路载波基带滤波器脉冲响应函数采样的系数，计算反馈调整F_k，m。然而，在图6的并行实施例中，反馈调整F_k，m并行提供给多个减小处理级。更具体地说，在第一并行级80即使用以系数采样下标m＝1采样的系数的级中，那个级中的反馈调整反馈给同一级和使用更高系数下标的峰值减小级。这同样适用于使用系数采样下标m＝2到M的级和所有其他级。只有使用系数采样下标m＝M的级才从所有其他并行过程接收反馈。然后，如图6所示，从系数采样下标设为m＝M的处理级输出完全调整输出符号s’_k。因为可以并行执行计算，所以该并行实施例与图3所示的串行实施例相比具有处理时间的优点。但该处理时间优点以增加处理算法和/或处理电路复杂性为代价。

参照图7，示出采用并行峰值减小处理的另一实施例。该实现不同于图6之处在于将来自所有并行峰值减小处理级80的反馈提供给所有其他峰值减小处理级而不管上采样系数下标。该额外反馈的优点是改善符号调整。但该额外反馈的代价是增加处理算法和/或处理电路复杂性。

参照图6和7，所示的是，对于并行减小过程，系数采样下标从m＝1增至m＝M。可以修改这一次序，以较高下标开始，然后在那个较高开始下标的减一下标结束。例如，系数采样下标可以m＝3开始并且前进至M，然后接着是m＝1和2(m＝3，4，...，M，1，2)。通过改变这一次序，可以针对特定应用优化峰值减小。该最优次序可以容易地通过测试选择不同次序情况下的峰值减小准确度来确定。另外，可以重复任何或所有并行减小级以考虑因峰值减小处理的因果性而产生的峰值减小误差。

参照图8，为图6和图7所示的并行处理实施例给出并行峰值减小处理级80的一个实施例。图8与图5的不同之处在于，向滤波预测器72的反馈调整F_k，m不仅来自包含在图中的峰值减小算法，而且来自图6或图7所示的所有其他并行实现峰值减小级80。在图6的情况下，所使用的反馈线路仅来自使用根据当前或更低上采样系数下标的滤波器系数的级。在图6的情况下，可以删除来自比当前级更高的上采样系数下标的反馈线路。该并行实现过程的所有其他方面与图5所述相同，因此采用相同的标号，并且将其描述引作参考。

参照图10，示出在图4的实施例中采用的滤波预测器54的一个实施例。该所示滤波预测器使用从如图9所示的脉冲响应函数采样的7个脉冲响应系数。选择7个脉冲响应系数纯粹只是一个示例，而可以选择更多或更少系数。另外，如上所述，图9的特定脉冲响应函数也随特定滤波器而不同。使用如该方框示意图所示的有限脉冲响应滤波器，计算输出，即信号预测sp_k，m。更具体地说，输入符号S_k通过由存储寄存器82组成的移位寄存器以符号速率进行移位。在所示的七个寄存器例子中，存储寄存器82因此一起形成七单元移位寄存器。如图10所示，以符号速率，每个存储寄存器82乘以从存储器56提供给各个乘法器88的滤波器系数增益，并且乘以增益所得的值在求和器84进行求和，以产生预测信号值，即信号预测sp_k，m。还如图10所示，滤波预测器54具有其他输出抽头。这些抽头的其中之一提供延迟符号输出，即符号sd_k，它可以用作对图4所示的延迟路径的替代。滤波预测器54还提供输出，即加权符号ws_k，m，用于在图4所示的峰值减小算法块中计算符号校正。

参照图11，示出用于图5的滤波预测器的一个实施例。该滤波预测器以类似于图10的滤波预测器的方式工作，并且对于共同单元采用相同的标号。如同图10的情况，所示的滤波预测器70使用从如图9所示的脉冲响应函数采样的7个脉冲响应系数。使用如该方框示意图所示的有限脉冲响应滤波器，类似地计算输出，即信号预测sp_k，m。更具体地说，输入符号S_k通过存储寄存器82以符号速率进行移位。如图11所示，以符号速率，每个存储寄存器82由乘法器88乘以滤波器系数增益，并且乘以增益所得的值在求和器84进行求和，以产生预测信号值，即信号预测sp_k，m。然而，该预测信号计算不同于图10之处在于通过反馈调整输入符号。如结合图5所述，该反馈是根据处理来自所有载波路径的预测滤波输出的峰值减小算法来计算的。图11所示的组合器86接收反馈，并且将反馈值插入到移位寄存器中。组合器86根据反馈调整是加法性还是乘法性可以相应地为加法器或乘法器。如同图10的情况，该滤波预测器70还提供输出加权符号ws_k，m，用于在图5所示的峰值减小算法块58中计算符号校正。

参照图12，示出用于图8的滤波预测器72的一个实施例。如同前面实施例，该滤波预测器72使用从如图9所示的脉冲响应函数采样的脉冲响应系数。图12的下标n的范围表示用来创建基带滤波器预测的脉冲响应函数系数的数目。(为比较起见，前面实施例示出n＝3，或脉冲响应函数的七个样本。)类似于前面实施例，使用如该方框示意图所示的有限脉冲响应滤波器，计算输出，即信号预测sp_k，m。输入符号通过存储寄存器90以符号速率进行移位。以符号速率，每个存储寄存器90乘以从存储器56提供给各个乘法器88的滤波器系数增益。乘法器88的输出在求和器92进行求和，以产生预测信号值，即信号预测sp_k，m。在组合器94，将反馈提供给滤波预测器，并且将反馈值插入到移位寄存器中。预测信号计算不同于图10和图11之处在于通过来自若干源的反馈调整输入符号。另外，通过加入额外寄存器94，扩大存储寄存器的数目，以容纳来自以不同上采样系数下标工作的其他滤波预测器的反馈线路。该图示出2*M-1个可能的反馈线路。与之相对，对于每个并行处理载波滤波预测器，图6和图7仅示出M个可能的反馈线路。提供图12的额外寄存器和反馈线路是为了可以正确地将反馈线路与移位寄存器存储位置进行时间对齐。图12的下标m的范围从1到M。仅为反馈变量F_k，1到F_k，M提供反馈。对于该范围之外的反馈变量，可以忽略图12的反馈线路。更具体地说，对于负上采样系数下标，不存在反馈调整。在每个特定应用中，如果反馈线路具有负上采样系数下标，可以忽略反馈线路和反馈组合器(或者，如果采用硬件实现，则进行物理删除)。图12所示的组合器94根据反馈调整是加法性还是乘法性可以相应地为加法器或乘法器。滤波预测器72还提供输出，即加权符号ws_k，m，用于在图8所示的峰值减小算法电路块中计算符号校正。

在图10、图11和图12的滤波预测器中生成的信号预测sp_k，m输出表示每个载波生成路径中的基带滤波器输出的符号速率采样预测。该滤波预测器输出的预测能力可以通过查看载波生成路径中的基带滤波器30(图2所示)如何工作来了解。例如假定每个基带滤波器使用FIR滤波器结构来构造。FIR滤波器将使用以上采样系数间距从图9所示的脉冲响应函数采样的脉冲响应系数。当滤波器处理输入上采样符号时，每个样本将乘以滤波器系数，并且进行求和，以产生基带滤波器响应输出。然而，如前所述，上采样符号流中的大部分样本都为零值。因此，在任何给定时间，基带滤波器输出由基带滤波器系数的一个子集来确定。如果符号上采样M倍，则将存在M个系数子集。当上采样符号通过滤波器时，符号本身因此根据图9所示的上采样系数下标方法，选择滤波器系数。(如果需要，当对上采样信号进行滤波允许基带滤波器设计通过并行处理实现时，产生这一自然子集选择特性。该滤波器是图2所述的上采样和滤波级14和16的可选实施例。)当使用以相同上采样系数索引的系数时，从滤波预测器输出的每个信号预测sp_k，m将匹配基带滤波器的符号速率采样输出。然而，为了减小计算负载，与基带滤波器相比，特定实现可以选择减小用于滤波预测器的下标选择系数数目。在这一点上，应该理解的是基带滤波器的目标是限制载波带宽。而滤波预测器的目标是估计基带滤波器输出的幅度和相位，以达到峰值减小的目的。因此，滤波预测器可以使用更小的系数集，并且仍产生良好的信号幅度和相位估计。当减小滤波预测器系数数目时，最好从系数集的开头和结尾删除相等数目的系数。

在上面描述中，假定基带滤波器(图2的16)构造为FIR(有限脉冲响应)滤波器。如果需要，这些滤波器可以可选地构造为IIR(无限脉冲响应)滤波器。用于滤波预测器的系数将如同前面从如图9所示的来自IIR滤波器的脉冲响应函数选择。由于滤波预测器将仅使用有限数目的系数，因此预测将不准确。然而，对于峰值减小目的，这些预测将是准确的。

为了减小组合多路载波输出的峰值功率，本发明对输入符号进行调整。为了完成该符号调整，算法必须能够将输出多路载波峰值与各路输入载波符号相关联，然后调整那些导致峰值的各路输入载波符号，以消除多路载波输出峰值的源。参照图13，将描述形成这种算法的优选方法。

图13(a)示出单路载波基带滤波器的瞬时输出。该瞬时输出分为两部分，加权符号部分和相邻影响部分。如上所述，例如结合图10，已说明信号预测sp_k，m输出根据符号速率采样预测基带滤波器输出。每个瞬时信号预测sp_k，m输出确定为加权输入符号之和。该信号预测sp_k，m输出可以被认为是一个加权符号与其相邻加权符号之和组合后的和，如图13(a)所示。在图10中，加权符号被选作FIR结构的中央符号，并且其输出标为加权符号ws_k，m。相邻影响可以计算为输出，信号预测sp_k，m与输出，加权符号ws_k，m之间的差值。除表示第二载波之外，图13(b)和图13(a)相同。图13的其余部分将形成两路载波情况下的组合多路载波输出。通过扩展所涉原理，可以加入更多路载波。

参照图13(c)，载波1和2在频率平移之后组合。这两路载波的频率平移将导致输出分别以ω₁t和ω₂t旋转。为简化该图起见，在时刻t＝0或者零度相位旋转，设置这些与频率相关的相移。参照图13(d)，重新安排图13(c)的分量并且进行组合，以产生组合加权符号和组合相邻影响。通过使用该方法，瞬时多路载波输出信号可以定义为在一个时刻的多路载波输入符号与居于那个时刻之前或之后或与其相邻的多路载波输入符号的函数。

参照图14，给出峰值减小过程的几何图示。图14示出四个信号向量。向量A表示组合加权符号。向量B表示组合基带滤波器输出或对应组合滤波预测器输出。向量D表示相邻影响或者向量A与向量B之间的差值。向量C表示将组合滤波器输出设为预定峰值限定电平L所需的对组合滤波器输出的调整。由于将对组合加权符号进行调整，因此，向量C还如图所示向下平移到向量A。

对图14所示的向量应用基本向量代数，将产生如下方程(1)。校正向量C当施加于组合加权符号向量A时，将把基带滤波器输出向量B减小到限定值L。随着方程(1)的建立，可以形成在峰值减小算法块58中采用的峰值减小算法处理器的若干不同实施例。

$C=(L\frac{B}{\left|B\right|}-B)---\left(1\right)$

参照图15，示出峰值减小算法块58的一个实施例。峰值减小算法块58分别从K路载波滤波预测器接收K个输入(信号预测sp_k，m)。这些输入提供给相移电路98，其中，以对应于在多路载波组合期间所施加的频移的方式对这些信号sp_k，m中的每个进行相移。如上所述，信号预测输入sp_k，m表示基带滤波器输出的预测符号速率样本。因此，所施加的相位调整必须还表示匹配在各路载波频移期间所施加的频率旋转的符号速率样本。K个独立相位调整由在时刻t_n，m分别施加复相位旋转ω_k的K个相移器100进行施加。在相移之后，相移预测信号输入在求和器102进行组合，以产生组合多路载波输出信号的预测(即，向量B)。该组合预测输出提供给算法处理器104，它还接收预定限定电平L并且计算校正。例如，该处理器可以使用方程(1)来计算将把组合多路载波输出信号置于界线L上的向量C。来自求和器102的组合预测输出还施加于一个并行路径，并且提供给绝对值电路108。来自求和器102的组合预测输出的绝对值(即，方程(1)中的|B|，但在图15中表示为A)然后提供给比较器106，它确定什么时候组合预测输出的幅度超过限定电平L。当超过限定电平时，接通开关110，并且将来自算法处理器104的校正值设为开关输出。当不超过限定电平L时，开关110输出零校正值。该校正值必须分配给每个输入符号流。然而，在可以这样做之前，必须消除符号加权和相位旋转的影响。这是在符号校正相位调整级112中提供的。由于算出的校正将要施加于滤波预测器的中央符号，因此从每个校正中消除加权系数g_m，0。图15的最后级112提供滤波器加权消除、载波相位旋转和通过将每个校正路径除以载波数K来平均分配校正信号。这些调整是由组合相移和校正分配电路114提供的。为了减小计算负载，可以从各路载波校正分支移走常数因子K*g_m，0，并且将其置于算法处理器中，并且图16示出采用更简单相移电路116的简化峰值减小算法块58。方程(2)示出适用于图16的简化峰值减小算法块58的新算法处理器方程。由该算法处理器提供的校正是加法性的，并且当包括在图4、图11和图12所示的系统中时应与加法性组合器一起使用。

$C=(L\frac{B}{\left|B\right|}-B)\frac{1}{(K*g_{m,0})}---\left(2\right)$

对于很多应用，使用如结合图15和图16所述的峰值减小过程将产生优良的峰值功率减小效果。然而，由于只要当多路载波信号峰值功率超过限定电平时就将校正平均分配给所有载波，因此在一些应用中，使用这种方法会出现问题。输出多路载波信号中的峰值可能主要只是由一些载波或者甚至只是由一路载波产生。在很多多路载波系统中，各路载波功率电平可能大大不同。甚至有一些载波可能是关闭的。通过将校正信号平均分配给所有载波，所有载波都必须承担因校正而产生的信号失真。低功率载波可能被峰值校正失真淹没，并且关闭信道可能看上去处于打开状态。

将校正信号分配给每个载波路径的另一方法是根据每个载波路径的瞬时平均符号功率对校正进行加权，这在很多应用中可能更适合。(还可以使用其他加权方案，如平均功率或短期平均功率，并且对下述实施例的修改对于本领域的技术人员而言将是清楚的。)参照图17，为这种加权方案示出峰值减小算法块58的另一实施例。该另一实施例以方框示意图的形式示出加权电路120，它提供该峰值校正分配加权方案。加权电路120接收如上所述生成的来自滤波预测器54的加权符号ws_k，m作为输入。加权符号ws_k，m提供给功率检测电路122，它确定每路载波的瞬时平均符号功率A。适当功率检测电路的实现对于本领域的技术人员而言将是清楚的，并且可以针对特定应用优化得出瞬时功率所要平均的符号数。来自每路载波的功率提供给求和器124，它输出总瞬时功率值B，其值作为一个输入分别提供给K个除法电路126。在除法电路126计算每路载波的单独载波功率A与总功率B之比，并且如图所示输出每路载波的功率加权A/B。每路载波的功率加权A/B提供给符号校正相位调整级112之后的对应符号校正路径。如图所示，该载波的功率加权然后由乘法器128施加于校正值。然后，输出经过功率加权的校正值。

在图17的实施例中，由于校正分配由上述加权电路120提供，而不是如方程(2)根据载波数进行平均加权，因此算法处理器方程必须修改为下面方程(3)。另外，由所示峰值减小块提供的校正是加法性的，并且当包括在图4、图11和图12所示的系统中时应与加法性组合器一起使用。

$C=(L\frac{B}{\left|B\right|}-B)\frac{1}{\left(g_{m,0}\right)}---\left(3\right)$

参照图18，示出提供基于增益的校正而不是加法性校正的峰值减小算法块58的另一实施例。在该实施例中，峰值减小算法块58计算相乘以调整每路载波中的每个峰值导致符号的校正增益。与组合多路载波预测输出B相同的方式创建图14所示的向量A。更具体地说，相移级130对如前所述从滤波预测器提供的输入加权符号和输入预测符号施加相位旋转。这些相移信号提供给第一和第二求和器132、134，它们提供A和B作为输出。这两个信号和峰值限定电平L提供给算法处理器106。算法处理器106首先使用方程(3)计算校正信号。下一步，算法处理器使用下面方程(4)计算校正增益。如同前面实施例的情况，如果算法处理器106确定预测组合符号值在限定L之内时，开关110输出零校正(本实施例为单位增益)。如果超过限定值L，则从开关110输出校正增益。由于校正基于增益，因此在从开关110输出校正值之后不需要对校正进行任何相位调整。校正增益提供给图4、图11或图12所示的电路，并且在这些图中使用的组合器必须设为执行乘法功能。

$g=(A+C)\frac{1}{A}---\left(4\right)$

在图15、图17和图18的上面峰值减小算法描述中，方程(1)到(4)用来限制多路载波信号的峰值功率。这些方程总是产生最小瞬时幅度峰值功率校正。然而，存在很多方程可以用来将图14的向量B移到峰值限定电平。为了说明能够形成其他方程的方式，并且示出本发明不只限定于所述特定方程集，将形成另一峰值限定方程。该另一方程将在组合多路载波信号中产生最小相位误差。

参照图19，以几何方式形成另一峰值信号校正方程。形成该校正方程的目标是通过仅调整组合加权符号向量A的幅度来将组合多路载波输出向量B移到峰值限定电平L。这种校正在相位误差比幅度误差导致更多问题的通信系统中会更适合。下面一系列向量方程归纳为增益校正方程，即方程(5)。在图18的算法处理器块中可以使用方程(5)来代替方程(3)和(4)。

L²＝z²+y²

$z=\sqrt{L^2-y^2}$

$g\left|A\right|=\sqrt{L^2-y^2}-x$

$x=\frac{D\·A}{\left|A\right|}$

$y=|D-\frac{(D\·A)A}{{\left|A\right|}^2}|$

$g=(\sqrt{L^2-{|D-\frac{(D\·A)A}{{\left|A\right|}^2}|}^2}-\frac{(D\·A)}{\left|A\right|})\frac{1}{\left|A\right|}---\left(5\right)$

方程(5)会对实现信号处理器或信号处理电路产生过量的计算负担。为减轻这一负担，可以替代使用方程(6)给出的另一近似方程。该近似方程将允许多路载波峰值信号小量超过限定电平，但是不会产生任何相位误差。

$g\≈\frac{L+\left|A\right|-\left|B\right|}{\left|B\right|}$ ，对于小’D’                         (6)

如果在特定应用中加法性校正比乘法性校正更适合，则方程(5)和(6)可以修改为使用方程(7)和方程(8)的加法性校正，其中，方程(7)用于图15给出的峰值减小算法，并且方程(8)与图16一起使用。(使用这些修改方程将对组合多路载波信号而不一定对各路载波信号保证最小相位误差校正。)

$C=(A-\mathrm{gA})\frac{1}{K*g_{m,0}}$

$C=(A-\mathrm{gA})\frac{1}{g_{m,0}}---\left(8\right)$

形成方程(5)到(8)的目的是演示很多峰值减小方程都可以同样好地在本发明内工作。

为了有助于本领域的技术人员更全面地理解本发明，将提供峰值减小单元12的各种完全实现作为例子。首先，将提供如图3所示的采用串行减小过程的若干实现作为例子。

图20是示出使用图10和图16所示的方框示意图对图4的详细实现的方框示意图。在图20中采用在图4、10和16中采用的相同标号，并且将从前面对这些图的讨论中理解该实现的操作。

图21是示出使用图11和图16所示的方框示意图对图5的详细实现的方框示意图。在图21中采用在图5、11和16中采用的相同标号，并且将从前面对这些图的讨论中理解该实现的操作。

图22是示出使用图10和图18所示的方框示意图对图4的详细实现的方框示意图。在图22中采用在图4、10和18中采用的相同标号，并且将从前面对这些图的讨论中理解该实现的操作。

图23是示出使用图11和图18所示的方框示意图对图5的详细实现的方框示意图。在图23中采用在图5、11和18中采用的相同标号，并且将从前面对这些图的讨论中理解该实现的操作。

图24是示出使用图10和图17所示的方框示意图对图4的详细实现的方框示意图。在图24中采用在图4、10和17中采用的相同标号，并且将从前面对这些图的讨论中理解该实现的操作。

图25是示出使用图11和图17所示的方框示意图对图5的详细实现的方框示意图。在图25中采用在图5、11和17中采用的相同标号，并且将从前面对这些图的讨论中理解该实现的操作。

下一步，将提供如图6和7所示的采用并行峰值减小过程的若干实现作为例子。

图26a、26b和26c是共同示出使用图8、12和图17所示的方框示意图对图6的详细实现的方框示意图。在图26a、26b和26c中采用在图6、8、12和17中采用的相同标号，并且将从前面对这些图的讨论中理解该实现的操作。在本实施例中，滤波预测器72的移位寄存器部分随级80而不同，从而图26a示出对应于所有级80的滤波预测器72的移位寄存器部分。在滤波预测操作中不采用移位寄存器的虚线延迟级，并且可以将其省略，在此示出只是为了阐明滤波预测器的逻辑布局。其余电路部分对于每个级80均相同，从而图26b和26c只示出单个级80的方框示意图。

图27a、27b和27c是共同示出使用图8、12和图17所示的方框示意图对图7的详细实现的方框示意图。在图27a、27b和27c中采用在图7、8、12和17中采用的相同标号，并且将从前面对这些图的讨论中理解该实现的操作。如同前面实施例，在本实施例中，滤波预测器72的移位寄存器部分随级80而不同，并且图27a示出对应于所有级80的滤波预测器72的移位寄存器部分，而其余电路部分对于每个级80均相同，从而图27b和27c只示出单个级80的方框示意图。

图28a、28b和28c是示出使用图8、12和图17所示的方框示意图对图7的详细实现的另一实施例的方框示意图。在图28a、28b和28c中采用在图7、8、12和17中采用的相同标号，并且将从前面对这些图的讨论中理解该实现的操作。在本实施例中，滤波预测器72的移位寄存器部分在级80之间共享，从而图28a示出共同于所有级80的滤波预测器72的移位寄存器部分。为每个级80重复其余电路部分，从而图28b和28c只示出单个级80的方框示意图。该共享移位寄存器实施例由于减小所需的存储寄存器数从而减小存储成本而可能更适合。

图29a、29b和29c是示出使用图8、12和图18所示的方框示意图对图7的详细实现的方框示意图。在图29a、29b和29c中采用在图7、8、12和18中采用的相同标号，并且将从前面对这些图的讨论中理解该实现的操作。如同前面实施例，在本实施例中，滤波预测器72的移位寄存器部分在级80之间共享，从而图29a示出共同于所有级80的滤波预测器72的移位寄存器部分。为每个级80重复其余电路部分，从而图29b和29c只示出单个级80的方框示意图。

从这些例子中，本领域的技术人员将理解本发明的峰值减小过程的各种其他串行和并行实现，这些特定实现太多而不能一一详述。

参照图30-32，示出滤波预测器和峰值减小算法块的修改实施例的方框示意图。在这些图中，对电路进行修改，从而包括当在各个载波生成路径中使用不同基带滤波器时所需的改变。如前所述，一些多路载波通信系统在各个载波生成路径中使用不同的基带滤波器。这些修改作为例子示出，从而当使用不同基带滤波器生成多路载波信号时，本领域的技术人员可以对在此包括的所有图进行类似的修改。当做此操作时，必须修改函数g_m，N来包括各个载波路径的下标或g_k，m，N。然后，如图30所示，以适当上采样系数下标采样的独特系数在各个载波路径中从每个滤波预测器54的存储器56提供给每个乘法器88。还需要对峰值减小块作一些微小修改。这些修改可以在用于峰值减小算法块58的两个实施例的图31-32中找到，它们分别对应于图15和17的修改版。当使用图31-32的峰值减小实现时，可以使用方程(1)。如果与减小方程(5)和(6)一起使用图31-32中的峰值减小方法，则应使用下面方程(10)修改这些方程。图30-32实现的其余操作将从前面对图10、15和17的讨论中得到理解，并且在图30-32中采用相同的标号。

C＝(A-gA)                          (10)

参照图33，下一步将描述本发明的另外可选实施例。上述图2示出本发明应用于采用在信号组合之后进行数模转换的多路载波信号生成中。本发明的峰值减小单元的前述实施例解决与该多路载波组合之后的数模转换相关联的峰值功率问题。上面没有明确解决的一个问题是，随着额外载波的加入，每载波的信噪比减小。当通过数模转换产生输出信号时，信号不是平滑的，而是分阶产生的。产生这些阶跃是因为数模转换器必须在数字化时间间距之间保持输出信号不变。这些数字阶跃在数模转换器的输出产生频率分布噪声。给定数模转换器比特数，该噪声电平在数模转换器的输出保持相对不变。随着在如图2所示的系统中加入额外载波信道，每载波的功率降低。这意味着随着载波的加入，每载波的信噪比降低。为了在多路载波通信系统中消除数模转换器所带来的问题，可以为每路载波提供其自己的数模转换器，并且使用其自己的本地振荡器进行上变频，并且在RF组合。

参照图33，示出多路载波生成的本发明一个实施例，其中，在RF执行载波组合。如图所示，在峰值减小级10之后，信号生成进入如上面结合图2所述的上采样级14和滤波级16。然而，在滤波级之后，数模转换级24为每路载波提供独立的数模转换器36。然后，多个模拟信号路径提供给组合频移和上变频级140。在该级140，对应于多路载波的每个模拟信号路径通过RF本地振荡器40和混频器38进行上变频，其中，每个振荡器的载波频率ω_k对应于载波k。然后，RF信号通过RF组合器144在组合级142进行组合。为了使用峰值减小单元12的前述实施例完成峰值功率减小，数字过程和上变频本地振荡器必须从属于如图33所示的同一主基准时钟146。本地振荡器必须不只是锁定频率或锁定相位而是既锁定频率又锁定相位为主基准时钟。该本地振荡器控制最好使用每个本地振荡器的直接数字合成来完成。如果使用直接数字合成，则还可以有助于不是以RF而是以更低的IF频率生成组合输出，然后将IF载波频率分块上变频到RF。

上面已结合各个附图描述了本发明的很多不同实施例。但是，本领域的技术人员应该理解，本发明内容还可以包括各种其他实施例。例如，可以采用本发明内容提供实现特定算法的各种特定电路，并且由于篇幅限制而不能一一列出所有可能的电路实现或算法。显然还可能存在属于本发明范围内的各种其他可能修改和另外实施例。因此，所述特定实施例和实现在任何意义上都不应视作在性质上起限制作用，并且它们只是对本发明的说明。

Claims (42)

1.一种用于具有减小信号峰值的多路载波通信方法，包括：

提供多路独立载波信号，其中每路均包括对应于一个或多个数据信道的载波符号流；

根据滤波器脉冲响应函数，对每路所述独立载波信号提供滤波操作；

在所述滤波操作之前，对所述多路载波信号执行峰值减小处理，所述峰值减小处理包括接收对应于所述独立载波信号的所述载波符号，使用对应于滤波器脉冲响应函数样本的滤波器系数值，为所述多路独立载波信号中的每路信号提供所述滤波操作的预测结果，根据所述滤波操作的预测结果，确定每路载波符号流的峰值减小值，并且组合峰值减小值与载波符号，以提供经过峰值调整的载波符号；

对多路独立载波信号进行频移，以提供频移载波信号；以及

对频移载波信号进行组合，以提供多路载波输出。

2.如权利要求1所述的用于峰值减小多路载波通信的方法，还包括，将多路载波输出转换为多路载波模拟信号，以及对多路载波模拟信号与RF载波进行混频，并且提供多路载波RF输出。

3.如权利要求1所述的用于峰值减小多路载波通信的方法，还包括，在所述滤波操作之前提高峰值调整载波符号的采样率，其中，以上采样滤波速率对经过上采样的符号进行滤波。

4.如权利要求1所述的用于峰值减小多路载波通信的方法，其中，所述峰值减小处理还包括延迟载波符号，从而以时间同步方式逐个符号地组合峰值减小值和载波符号。

5.如权利要求1所述的用于峰值减小多路载波通信的方法，其中，所述滤波操作为多路载波信号的至少一些采用不同滤波器脉冲响应函数，并且滤波预测采用对应于不同滤波器脉冲响应函数的滤波器系数。

6.如权利要求1所述的用于峰值减小多路载波通信的方法，其中，所述峰值减小处理还包括根据每路载波的瞬时功率对峰值减小值进行加权。

7.如权利要求1所述的用于峰值减小多路载波通信的方法，其中，峰值减小值均包括与载波符号相乘以提供峰值调整载波符号的增益。

8.如权利要求1所述的用于峰值减小多路载波通信的方法，其中，峰值减小值均包括加到载波符号以提供峰值调整载波符号的值。

9.一种在多路载波通信系统中减小信号峰值的方法，其中，独立载波信号是从输入符号产生的，它们采用至少一个滤波器脉冲响应函数进行滤波以减小各载波的带宽，进行频移，并且组合为输出信号，所述方法包括：

接收对应于所述独立载波信号的所述输入符号；

使用对应于滤波器脉冲响应函数样本的滤波器系数值，为所述多个独立载波信号中的每路信号提供所述滤波的预测结果；

根据所述滤波操作的预测结果，确定输入符号的峰值减小值；以及

组合峰值减小值与载波符号，以提供峰值调整载波符号。

10.一种多路载波通信系统，包括：

多个独立载波信号源，其中每个均提供对应于一个或多个数据信道的载波符号流；

多个滤波器，数目为独立载波数，其中每个均根据滤波器脉冲响应函数提供滤波操作；

峰值减小单元，连接在所述多个载波信号源和所述多个滤波器之间，并且从所述多个载波信号源接收所述载波符号，峰值减小单元包括：多个滤波预测器，使用每个所述滤波器的滤波器脉冲响应函数的样本所对应的滤波器系数值，分别为所述多个滤波器的每一个提供预测滤波输出；峰值减小算法电路块，用于接收预测滤波输出并且为每路载波符号流确定峰值减小值；和多个组合器，组合峰值减小值和载波符号，并且提供经过峰值调整的载波符号；

多个频移电路，数目为多个独立载波信号数；以及

载波组合器，用于组合来自所述多个频移电路的输出以提供多路载波输出。

11.如权利要求10所述的多路载波通信系统，还包括：数模转换器，用于将多路载波输出转换为多路载波模拟信号；以及RF混频器，用于对多路载波模拟信号与RF载波进行混频，并且提供多路载波RF输出。

12.如权利要求10所述的多路载波通信系统，还包括多个上采样电路，其连接在峰值减小单元和每个滤波器之间，用于在滤波之前提高峰值调整载波符号的采样率。

13.如权利要求12所述的多路载波通信系统，其中，以上采样滤波速率对经过上采样的符号进行滤波。

14.如权利要求10所述的多路载波通信系统，其中，所述峰值减小单元还包括多个延迟电路，用于延迟载波符号，从而多个组合器以时间同步方式逐符号地接收峰值减小值和载波符号。

15.如权利要求10所述的多路载波通信系统，其中，至少一些滤波器采用不同的脉冲响应函数，并且滤波预测器接收对应于不同滤波器脉冲响应函数的滤波器系数。

16.如权利要求10所述的多路载波通信系统，其中，峰值减小单元包括多个加权电路，用于根据每路载波的瞬时功率对峰值减小值进行加权。

17.如权利要求10所述的多路载波通信系统，其中，每个组合器都包括乘法电路，并且峰值减小值包括当乘以载波符号时提供调整载波符号的增益。

18.如权利要求10所述的多路载波通信系统，其中，每个组合器都包括加法电路，并且峰值减小值包括当加到载波符号时提供调整载波符号的值。

19.如权利要求14所述的多路载波通信系统，其中，滤波预测器包括其中包含多个延迟级的存储寄存器，并且延迟级中的一个或多个包括所述延迟电路。

20.如权利要求10所述的多路载波通信系统，其中，滤波预测器均包括多个延迟级和数目等于多个延迟级的多个乘法器，其中每个所述延迟级对应于一个单独滤波器系数输入，并且每个所述乘法器接收所述滤波器系数中的一个。

21.如权利要求20所述的多路载波通信系统，其中，滤波预测器均包括求和电路，接收所述多个乘法器的输出。

22.如权利要求21所述的多路载波通信系统，其中，存在N个延迟级、N个乘法器和N个滤波器系数输入，其中N为所述滤波器脉冲响应函数的滤波器系数样本数。

23.如权利要求10所述的多路载波通信系统，其中，所述峰值减小算法电路块包括：相移电路，用于对每个滤波预测器输出进行相移；以及算法处理器，用于计算峰值减小值。

24.如权利要求23所述的多路载波通信系统，其中，所述峰值减小算法电路块还包括：求和器，用于对经过相移的滤波预测器输出进行求和，并且将输出提供给所述算法处理器。

25.如权利要求24所述的多路载波通信系统，其中，所述峰值减小算法电路块还包括：量值检测电路，用于检测求和器输出的量值；以及比较器，用于比较求和器输出的量值与峰值限定值。

26.如权利要求25所述的多路载波通信系统，其中，峰值减小算法电路块还包括选择器开关，连接到比较器，并且当比较器激活所述开关时，允许将峰值减小值输出到组合器。

27.如权利要求10所述的多路载波通信系统，其中，峰值减小单元还包括多个反馈回路，将峰值减小值提供给滤波预测器。

28.如权利要求27所述的多路载波通信系统，其中，滤波预测器均包括其中包含多个延迟级的存储寄存器，并且反馈回路将所述峰值减小值提供给延迟级之间的所述存储寄存器。

29.如权利要求28所述的多路载波通信系统，其中，从存储寄存器输出经过峰值减小的载波符号。

30.一种多路载波通信系统，包括：

多个独立载波信号源，其中每个均提供对应于一个或多个数据信道的载波符号流；

多个上采样电路，数目对应于所述多个独立载波信号源的数目，用于提高输入到其中的符号的采样率，并且提供经过上采样的符号；

多个滤波器，用于根据一个或多个滤波器脉冲响应函数提供滤波操作，并且采用基于所述提高后的采样率的定时所对应的滤波器系数；以及

峰值减小单元连接在所述多个独立载波信号源和所述滤波器之间，从所述信号源接收所述载波符号，峰值减小单元包括多个峰值减小级，其中每级均使用滤波器脉冲响应函数样本点总数的一部分所对应的所述滤波器的滤波器系数值，预测滤波器对数据符号的影响，以提供预测滤波输出，并且根据预测滤波输出提供峰值减小处理，峰值减小单元将经过所述多级峰值减小处理之后的峰值调整载波符号提供给所述滤波器。

多个频移电路，数目为独立载波信号源数，用于形成对应于经过峰值调整的载波符号的频移载波信号；以及

组合器，用于组合所述频移载波信号，以形成多路载波信号。

31.如权利要求30所述的多路载波通信系统，其中，以串行方式提供所述峰值减小单元的所述多级。

32.如权利要求30所述的多路载波通信系统，其中，以并行方式提供所述峰值减小单元的所述多级。

33.如权利要求30所述的多路载波通信系统，其中，峰值减小单元的每级均包括：多个滤波预测器，接收滤波器脉冲响应函数样本点总数的一部分所对应的滤波器系数，并且提供所述预测滤波输出；以及峰值减小算法电路块，用于根据由滤波预测器提供的预测滤波输出，计算峰值减小值。

34.如权利要求30所述的多路载波通信系统，其中，峰值减小单元的每级将N个滤波器系数施加于对应于脉冲响应函数N个样本点的所述滤波预测器。

35.一种在多路载波通信系统中减小信号峰值的方法，其中，各载波是从输入符号产生的，它们经过滤波以减小各载波的带宽，频移，并且组合为输出信号，所述方法包括：

为每路载波预测滤波对输入符号的影响，并且为每路载波提供预测滤波符号；

对于每路载波分别以一个单独量对预测滤波符号进行相移；

组合经过相移的预测滤波符号；

根据组合相移预测滤波符号超过峰值功率阈值的量，确定每路载波的峰值减小调整值；

确定每路载波的加权值，并且用相应加权值对多个峰值减小调整值进行加权；以及

使用加权峰值减小调整值，调整输入符号。

36.如权利要求35所述的多路载波通信系统中减小信号峰值的方法，其中，调整输入符号的操作包括将峰值减小调整值加到每路载波的输入符号。

37.如权利要求36所述的多路载波通信系统中减小信号峰值的方法，其中，确定峰值减小调整值的操作包括，确定单个峰值减小调整值，并且对于每路载波分别以一个单独量对该峰值减小调整值进行相移以创建多个峰值减小调整值。

38.如权利要求35所述的多路载波通信系统中减小信号峰值的方法，其中，为每路载波确定加权值的操作包括确定每路载波的瞬时功率，并且用相应加权值对多个峰值减小调整值进行加权的操作包括将每路载波的峰值减小调整值乘以该载波的瞬时功率。

39.一种在多路载波通信系统中减小信号峰值的方法，其中，各载波是从输入符号产生的，它们经过滤波以减小各载波的带宽，频移，并且组合为输出信号，所述方法包括：

为每路载波预测滤波对输入符号的影响，并且为每路载波提供预测滤波符号；

对于每路载波分别以一个单独量对预测滤波符号进行相移；

组合经过相移的预测滤波符号；

根据组合相移预测滤波符号超过峰值功率阈值的量，确定每路载波的峰值减小调整值，其中，峰值减小调整值包括峰值减小调整增益值；以及

通过将每路载波的输入符号乘以峰值减小调整增益值，使用峰值减小调整值，调整输入符号。

40.一种在多路载波通信系统中减小信号峰值的方法，其中，各载波是从输入符号产生的，它们经过滤波以减小各载波的带宽，频移，并且组合为输出信号，所述方法包括：

为每路载波预测滤波对输入符号的影响，并且为每路载波提供预测滤波符号；

对于每路载波分别以一个单独量对预测滤波符号进行相移；

组合经过相移的预测滤波符号；

根据组合相移预测滤波符号超过峰值功率阈值的量，确定每路载波的峰值减小调整值；

使用峰值减小调整值，调整输入符号；以及

采用不同的滤波器系数，对预测、相移、组合、确定和调整的操作重复多次。

41.如权利要求40所述的多路载波通信系统中减小信号峰值的方法，其中，以串行方式执行预测、相移、组合、确定和调整操作的多次重复。

42.如权利要求40所述的多路载波通信系统中减小信号峰值的方法，其中，以并行方式执行预测、相移、组合、确定和调整操作的多次重复。

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