CN101146085A - 一种削除时隙边缘峰值功率的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种削除时隙边缘峰值功率的方法，该方法为：将含有时隙边缘峰值功率点的数据序列顺序存入缓存器中，并使峰值功率点位于该缓存器的中央；对缓存器中空位置插入随机数或将超出缓存器的多余数据输出，使输入数据存满缓存器；将缓存器中含有峰值功率点的数据序列与相应的削峰序列对削。本发明还公开了一种用于削除时隙边缘峰值功率的装置。通过本发明，能够在不改变原有削峰序列长度的情况下，对信号时隙边缘峰值功率进行削峰，从而降低了信号的峰均比，减少了时隙边缘峰值功率点对功放造成的非线性失真。

Description

一种削除时隙边缘峰值功率的方法和装置

技术领域

本发明涉及峰值信号的处理技术，尤其涉及一种削除时隙边缘峰值功率的方法和装置。

背景技术

在采用时分同步码分多址(TD-SCDMA，Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access)技术的系统中，信号的传输采用的是多载波调制技术，就是将要传输的高速数据流分解成若干个低速比特流，并且用这些比特流去并行调制若干个子载波。由于信号是由多个独立的调制子载波合成，当这些子载波在同一频率上叠加时，会出现由于波峰与波峰的叠加而产生较大的峰值功率。

同时，由于信号在发射前需要通过线性放大器将信号功率线性放大，而发射机中线性放大器的线性功率范围是有限的，如果信号峰值功率超过发射机中放大器的功率范围，信号就会在功率放大时产生非线性失真，从而降低信号的传输质量。在现有技术中，通常使用信号峰值功率与信号均值功率的比值，即峰均比(PAPR，Peak to Average Power Ratio)作为衡量信号品质的指标之一。为了保证信号的传输质量，通常通过削除信号峰值功率来降低信号的峰均比。

现有技术中采用移窗法进行峰值功率点的削除，该方法是将含有峰值功率点的待削峰的数据序列与对应的削峰序列峰峰相减，进行削峰。其中，削峰序列由一组根据峰值功率点的幅度和相位作出相应调整的线性滤波器系数组成。由于削峰序列的长度是固定不变的，因此，如果削峰序列长度是N，那么与之对应的待削峰的峰值功率点前后的数据序列长度也必须是N，这样才可以按照他们之间的对应位置一一削除。因此实现该方法需要待削峰的峰值功率点前后有足够连续的数据，与削峰序列等长，才能和削峰序列峰峰对应，进而进行削峰。

但是，本领域技术人员知道，在TD-SCDMA系统中，由于一个5ms的子帧中时隙分别分配给上行链路和下行链路，在这里对应地称之为上行时隙和下行时隙，上行时隙和下行时隙之间由转换点分开，并且每个子帧有两个转换点，一个5ms的子帧需要进行两次时隙倒换。

同时，对于TD-SCDMA系统，削峰处理总是在基站侧进行，即只能对下行的数据序列进行削峰。这样，当在发送上行数据序列的一段时间内，基站侧用于削峰的缓存器是收不到下行数据的。因此，如果峰值出现在时隙边缘，即出现在上、下行时隙的转换点附近，那么在出现峰值点前或后，会有一段时间由于在发送上行数据而导致缓存器无法收到任何下行数据，此时缓存器中输入的数据将无法达到长度为N的序列，因此将无法用现有的削峰序列对该包含有时隙边缘峰值的数据序列进行削峰。

而且，由于TD-SCDMA一子帧要有两次上下行倒换，因此时隙边缘峰值功率点出现的概率比较大，如果在时隙边缘的峰值都忽略，不予削峰，这些峰值功率会以比较大的概率在功率放大时产生非线性失真，从而难以满足系统对峰均比的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种削除信号时隙边缘峰值功率的方法，可以在不改变原有削峰序列的长度的情况下削除时隙边缘峰值功率。

本发明所述削除时隙边缘峰值功率的方法包括以下步骤：

A1、将含有时隙边缘峰值功率点的数据序列顺序存入缓存器中，并使峰值功率点位于该缓存器的中央；

A2、对缓存器中空位置插入随机数或将超出缓存器的多余数据输出，使输入数据存满缓存器；

A3、将缓存器中含有峰值功率点的数据序列与相应的削峰序列对削。

其中，所述缓存器分为等长的两部分；

优选的，所述方法步骤A1中使峰值功率点位于该缓存器的中央包括：

将缓存器中峰值功率点及其之前输入的数据序列移位至缓存器的后半部分，并且使峰值功率点位于缓存器后半部分的第一个位置上。

当峰值功率点出现在数据序列的头部时，所述步骤A2包括：

将移位至后半部分的数据序列中超出该后半部分长度的数据按照先入先出的顺序输出；

将缓存器中峰值功率点之后的数据及新数据顺序输入并存满缓存器的前半部分。

当峰值功率点出现在数据序列的头部时，所述步骤A2包括：

将缓存器后半部分空位置插入随机数；

将缓存器中峰值功率点之后的数据及新数据顺序输入并存满缓存器的前半部分。

当峰值功率点出现在数据序列的尾部时，所述步骤A2包括：

将移位后的数据序列中超出缓存器后半部分长度的部分数据按照先入先出的顺序输出。

并且，将缓存器中峰值功率点之后的数据及新数据顺序输入缓存器的前半部分；

将缓存器前半部分空位置处插入随机数。

所述方法中在与相应的削峰序列对削后还包括：将对削后的除了随机数外的数据按照先入先出的顺序输出。

基于上述思想，实现本发明的装置包括：缓存器、幅度相位提取器、峰值检测器、削峰序列生成器、峰值对削器、查空器、随机数序列生成器、填空器；其中，

所述缓存器用于存储含有峰值功率点的数据序列，并将超出缓存器的多余的数据输出；

所述查空器用于检查缓存器中数据是否有空值；

所述随机数序列生成器用于根据查空器发来的缓存器空值信息生成与缓存器中空位置相对应的随机数序列；

所述填空器用于将生成的随机数序列填入到缓存器中相应的空位置上；

所述峰值对削器用于将缓存器中含有峰值功率点的数据序列与相应的削峰序列对削。

其中，所述装置中的缓存器分为前半部分和后半部分，在削峰时，缓存器的后半部分用于存储峰值功率点之前的信号，缓存器的前半部分用于存储峰值功率点之后的信号，缓存器前半部分和后半部分的交界处用于存储峰值功率点。

其中，所述装置还包括输出控制器，用于将对削后的除了随机数外的其他数据按照先入先出的顺序输出。

基于上述技术方案，通过对缓存器中空缺位置插入随机数或者将多余数据输出，使时隙边缘峰值功率点所在的数据能够凑足N长的数据序列，这样就可以和原有的固定N长的削峰序列对削，从而解决现有技术中对时隙边缘峰值功率无法削峰的问题。同时，由于削除了时隙边缘的峰值功率，因此杜绝了时隙边缘峰值对信号峰均比的不利影响，从而大大降低了信号的峰均比，减少了信号的峰值功率点在功放中造成的非线性失真。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图；

图2为TD-SCDMA子帧结构示意图；

图3为本发明所采用的缓存器的示意图；

图4为本发明当头部出现峰值功率点时的缓存器的示意图；

图5为本发明方法实施例1的流程示意图；

图6为本发明方法实施例2的流程示意图；

图7为本发明装置的实施例的示意图。

具体实施方式

本发明中缓存器的长度与削峰序列的长度一致，并将缓存器分为等长的两部分，分别称作前半部分和后半部分。在该缓存器之前还有一个附加部分，用来存储最新输入缓存器的数据，并通过计算其功率，判断是否有超过门限值的峰值功率，所述门限值是预先设置的。当新输入数据的功率小于门限值时，则采用先入先出(FIFO)的原则将数据从缓存器的附加部分输出；当新输入数据的功率超过门限值时，则标记开始峰值功率点的查找，并随着新数据的输入将缓存器附加部分存满的数据通过先入先出的方法存储到缓存器的前半部分，如果还未出现峰值功率点而缓存器的前半部分已经存满时，将数据直接从前半部分输出；只有当查找到峰值功率点时，将峰值功率点及其之前缓存器中的数据移至缓存器的后半部分，且使峰值功率点位于缓存器后半部分的第一个位置上，并进行下面的操作。

请参见图1所示，本发明对时隙边缘出现的峰值功率点进行削峰的方法包括：

步骤101：生成与峰值信号相应的削峰序列。削峰序列就是一组固定的线性有限脉冲相应(FIR)滤波器系数，峰值功率点位于序列的中央，根据每一次峰值功率幅度以及相位进行相应的调整，以便在削峰时，能够将信号峰值功率削低到所设定的目标阈值。

步骤102：将缓存器中峰值功率点及其之前输入的数据序列移位至缓存器的后半部分，并且使峰值功率点位于缓存器后半部分的第一个位置上。

步骤103～步骤105：判断移入缓存器后半部分数据序列的长度，如果数据序列超出了缓存器该部分的长度，则将超出部分按照先入先出的顺序输出；如果所述数据序列不足缓存器该部分长，则将空位置插入随机数。

步骤106：将峰值功率点之后的数据和新数据顺序输入缓存器的前半部分。

步骤107：判断缓存器前半部分是否满，若不满，则执行步骤108；否则，执行步骤109。

步骤108：将缓存器前半部分空位置处插入随机数。

步骤109：将缓存器中的峰值序列与相对应的削峰序列对削。

步骤110：将对削后的除了随机数外的其他数据按照先入先出的顺序输出。

如图2所示，根据TD-SCDMA帧结构的特点，一个5ms的子帧包含上行时隙和下行时隙，上行时隙和下行时隙之间由转换点分开，并且每个5ms的子帧有两个转换点，一个5ms的子帧需要进行两次时隙倒换。

对于TD-SCDMA系统，由于削峰处理是在基站进行，这样只针对下行数据进行削峰，所以缓存器只能接收并存储下行数据，因此当发送上行数据时，缓存器是收不到任何数据的。

峰值功率点的出现是随机的，当峰值功率点出现在时隙转换点的附近时，称为时隙边缘峰值。根据时隙边缘峰值点出现的位置可分为两种情况：

当峰值功率点出现在从上行时隙到下行时隙的转换点附近时，这时表现为数据刚进入缓存器中，就出现了峰值功率点，此时称之为头部出现峰值功率点；

当峰值功率点出现在从下行时隙到上行时隙的转换点附近时，这时表现为当一组下行数据在缓存器中即将发送完时才出现峰值功率点，此时称之为尾部出现峰值功率点。

本发明根据峰值功率点在时隙边缘出现的不同位置，针对不同情况将实现方法分为几个实施例分别说明：

请参见图3所示，缓存器的容量在以下实施例中设计为M+N，其中，M为缓存器的附加部分，缓存器的前半部分和后半部分长度都为N/2。

如图4所示，当头部出现峰值功率点时，也就是说当缓存器的前N/2部分还没有或者只有很少的输入数据时，出现峰值功率点。此时，取缓存器前N/2部分的空位的长度为X，峰值功率点的位置到缓存器前N/2部分的位置相距为P。

如图5所示，实施例一是针对当头部出现时隙边缘峰值时进行削峰的方法，步骤如下：

步骤501：生成与峰值信号相应的削峰序列。

步骤502～步骤504：判断P和X的关系。

如果当X>P时，将峰值功率点及其之前的数据移位至缓存器的后N/2部分，并且使峰值功率点位于后N/2部分的第一个位置，由于X>P，所以缓存器的后N/2部分没有填满，此时在空位置上插入X-P个随机数，比如零值。

如果当X<P时，将峰值功率点及其之前的数据移位至缓存器的后N/2部分，并且使峰值功率点位于后N/2部分的第一个位置，由于X<P，所以会有P-X个数据出窗，此时将P-X个数据按照先入先出的原则输出。

步骤505：将新输入的数据存入缓存器的前N/2部分。存储方法按照先入先出的方法进行，即新来一个数据，缓存器的前N/2部分的数据均后移一位，当前输入的新数据放在所述缓存器的第一位。

步骤506：缓存器的前N/2部分存满输入的数据时，开始进行削峰处理。即将缓存器中N个数据序列与相应的削峰序列对应并一一相减，使得信号的峰值功率降低到所设定的目标阈值。

步骤507：削峰后，将缓存器中除了填充的随机数外的所有数据按照先入先出的原则全部输出。

如图6所示，实施例二是针对当尾部出现峰值功率点时，此时对时隙边缘峰值进行削峰的步骤如下：

步骤601：生成与峰值信号相应的削峰序列。

步骤602：将缓存器中峰值功率点及其之前的数据移位至缓存器的后N/2部分，并且使峰值功率点位于后N/2部分的第一个位置。由于是在一组下行数据序列的尾部出现峰值，所以在峰值功率点出现之前会有足够的数据填满缓存器的前N/2部分，根据实施例一中设取的参数X和P可知，此时的X为0，所以此时将峰值功率点及之前的数据移位至缓存器后N/2部分时，会有P个数据出窗，将按照先入先出的方式，将P个数据输出。

步骤603：将新输入的数据存入缓存器的前N/2部分。存储方法按照先入先出的方法进行，即新来一个数据，缓存器的前N/2部分的数据均后移一位，当前输入的新数据放在所述缓存器的第一位。

由于峰值功率点位于该组下行数据序列的尾部，所以峰值功率点之后的数据已经所剩无几，因此峰值功率点之后新输入的下行数据无法将缓存器的前N/2部分填满。设在该组数据序列中峰值功率点之后所剩的数据长度为in，那么当in个剩余数据输入进缓存器之后，再没有新的下行数据输入。所以当等待N/2-in个输入信号脉冲时间都没有收到新数据输入后，执行步骤604。

步骤604：将缓存器中输入的in个剩余数据右移，并与后N/2部分第一个位置的数据相接。

步骤605：在缓存器前N/2部分的空位置上插入N/2-in个随机数，如零值。

步骤606：当缓存器的前N/2部分存满时，开始进行削峰处理。即将缓存器中N个数据序列与相应的削峰序列对应并一一相减，使得信号的峰值功率降低到所设定的目标阈值。

步骤607：削峰后，将缓存器中除了插入的随机数外的其他所有数据按照先入先出的原则全部输出。

结合上述方法，本发明还提供了用于削除时隙边缘峰值功率的装置，如图7所示，本发明装置包括：缓存器701、幅度相位提取器702、峰值检测器703、判别器704、削峰序列生成器705、查空器706、随机数序列生成器707、填空器708、峰值对削器709、输出控制器710。

缓存器701用来根据峰值检测器703的指令存储必要的信号数据；幅度相位提取器702用于提取进入缓存器701的信号幅度和相位参数；峰值检测器703用于根据幅度相位提取器702提取的参数查找峰值功率点；判别器704用于根据峰值检测器703和查空器706的指令选择数据的传输方向；削峰序列生成器705用于生成与峰值信号相匹配的削峰序列；查空器706用于检查缓存器701中数据是否有空值；随机数序列生成器707用于根据查空器706发来的缓存器701空值信息生成与缓存器701中空位置相对应的随机数序列；填空器708用于将生成的随机数序列填入到缓存器701相应的空位置上；输出控制器710用于控制所有插入的随机数不输出，将对削后的除了随机数外的其他数据按照先入先出的顺序输出，以使输入信号的频谱不被改变。

其中，幅度相位提取器702将输入到缓存器701的M部分的信号功率的幅度和相位参数提取出来，发送给峰值检测器703。峰值检测器703根据提供的信号的功率参数和预先设定的门限功率作比较。当新输入的信号功率大于门限功率时，所述峰值检测器703开始查找峰值功率点并通知缓存器701的前N/2部分开始存储信号数据，同时指令判别器704将缓存器701的前N/2部分溢出的数据以先入先出的原则出窗；当峰值检测器703查找到峰值功率点后，通知削峰序列生成器705生成与峰值功率相对应的削峰序列；并且峰值检测器703指令缓存器701将峰值功率点及之前输入的数据移位至缓存器701的后N/2部分，并使峰值功率点处于后N/2部分的第一个位置上，同时指令判别器704将移位到缓存器701后N/2部分的数据的溢出部分以先入先出的原则出窗。当缓存器701的前N/2部分输入新数据后，查空器706检查缓存器701中是否有空值，若空，则通知随机数序列生成器707根据空位置产生相应的随机数序列，并通过填空器708将所述随机数序列填入到缓存器701相应的空位置上；若缓存器701满，则指令判别器704将缓存器701中的数据放行到峰值对削器709，然后与削峰序列对削，使信号的峰值功率降低到设定的目标阈值。最后通过输出控制器710将除了随机数外的所有输入数据按照先入先出的原则输出。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种削除时隙边缘峰值功率的方法，其特征在于，包括：

A1、将时隙边缘峰值功率点及其前后的数据顺序存入缓存器，并使所述峰值功率点位于该缓存器的中央；

A2、在缓存器空位置处插入随机数或将超出缓存器的多余数据输出，使输入数据存满缓存器；

A3、将缓存器中含有峰值功率点的数据序列与相应的削峰序列对削。

2.根据权利要求1所述的削除时隙边缘峰值的方法，其特征在于，所述缓存器分为等长的两部分；

所述方法步骤A1中使所述峰值功率点位于该缓存器的中央包括：

将缓存器中峰值功率点及其之前输入的数据序列移位至缓存器的后半部分，并且使峰值功率点位于缓存器后半部分的第一个位置上。

3.根据权利要求2所述的削除时隙边缘峰值的方法，其特征在于，当峰值功率点出现在数据序列的头部时，所述步骤A2中将多余数据输出包括：

将移位至后半部分的数据序列中超出该后半部分长度的数据按照先入先出的顺序输出；

将缓存器中峰值功率点之后的数据及新数据顺序输入并存满缓存器的前半部分。

4.根据权利要求2所述的削除时隙边缘峰值的方法，其特征在于，当峰值功率点出现在数据序列的头部时，所述步骤A2中在缓存器空位置插入随机数包括：

将缓存器后半部分空位置插入随机数；

将缓存器中峰值功率点之后的数据及新数据顺序输入并存满缓存器的前半部分。

5.根据权利要求2所述的削除时隙边缘峰值的方法，其特征在于，当峰值功率点出现在数据序列的尾部时，所述步骤A2中的将超出缓存器的多余数据输出包括：

将移位后的数据序列中超出缓存器后半部分长度的部分数据按照先入先出的顺序输出。

6.根据权利要求5所述的削除时隙边缘峰值的方法，其特征在于，当峰值功率点出现在数据序列的尾部时，所述步骤A2中的存满缓存器包括：

将缓存器中峰值功率点之后的数据及新数据顺序输入缓存器的前半部分；

将缓存器前半部分空位置处插入随机数。

7.根据权利要求1所述的削除时隙边缘峰值的方法，其特征在于，所述方法中在与相应的削峰序列对削后还包括：将对削后的除了随机数外的数据按照先入先出的顺序输出。

8.一种用于削除时隙边缘峰值功率的装置，其特征在于，所述装置包括缓存器、幅度相位提取器、峰值检测器、削峰序列生成器、峰值对削器、查空器、随机数序列生成器、填空器；其中，

所述缓存器用于存储含有峰值功率点的数据序列，并将超出缓存器的多余的数据输出；

所述查空器用于检查缓存器中数据是否有空值；

所述随机数序列生成器用于根据查空器发来的缓存器空值信息生成与缓存器中空位置相对应的随机数序列；

所述填空器用于将生成的随机数序列填入到缓存器中相应的空位置上；

所述峰值对削器用于将缓存器中含有峰值功率点的数据序列与相应的削峰序列对削。

9.根据权利要求8所述的用于削除时隙边缘峰值的装置，其特征在于，所述装置中的缓存器分为前半部分和后半部分；在削峰时，

缓存器的后半部分用于存储峰值功率点之前的信号；

缓存器的前半部分用于存储峰值功率点之后的信号；

缓存器前半部分和后半部分的交界处用于存储峰值功率点。

10.根据权利要求8所述的用于削除时隙边缘峰值的装置，其特征在于，所述装置还包括输出控制器，用于将对削后的除了随机数外的数据按照先入先出的顺序输出。

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