CN101471722B - 用于包含多个频点的td-scdma系统的削波方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于包含多个频点的TD-SCDMA系统的削波方法，包括：生成包含N*K个相位的相位旋转表，其中，N为多个频点的数量，K为每个频点上的用户数；获得多个频点上各个用户的发射数据；对于每个用户的发射数据均从相位旋转表中随机选择一个相位，使用所选相位改变该用户发射数据的初始相位，得到该用户旋转后的发射数据；合并各个用户旋转后的发射数据，并进行发射。此外，本发明还公开了一种用于包含多个频点的TD-SCDMA系统的削波装置。

Description

用于包含多个频点的TD-SCDMA系统的削波方法及装置

技术领域

本发明涉及通信系统的信号处理，具体地，涉及基于相位旋转的削波方法及装置，用于时分同步码分多址接入(TimeDivision-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA)系统的削波方法和装置。

背景技术

在通信系统的信号处理过程中，为了保证无失真地进行信号发射，需要预留一定的动态范围。动态范围可以通过峰均比定义。对于多载波的情况，由于平均发射功率需要增大，因此信号的动态范围被压缩；相对于单载波而言，多载波的峰均比要求不仅没有降低，而且更高了。为了满足平均发射功率和最大发射功率的折衷，需要对多载波发射的信号波形削去峰值(简称为削波)，以保证功放的效率。

目前，削波技术根据处理样点的特性可分为1倍速(1X)削波和n倍速(nX)削波；根据处理方式可分为限幅削波与滤波相结合(CF)的方法，以及预测、限幅削波、和滤波相结合(PCF)的方法。1X削波技术的优点是不需要考虑ACLR(Adjacent ChannelLeakage Ratio，邻道泄漏比)的恶化，但其缺点是对于降低PAR(Peak-to-Average Ratio，(功率)峰均比)的贡献非常有限，不能达到期望目标；nX削波技术的优点是能够获得较好的ACLR、EVM、PCDE、PAR降低值等平衡指标，但其缺点是进行信号削波处理所需的硬件资源随倍速的增大而增大。

TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division MultipleAccess，时分同步码分多址接入)系统是一种典型的频分、时分和码分的多址通信系统，其本身就具有PAR高的特点，PAR高的原因除了与常规多载波和CDMA机制有关，与每个时隙中训练序列的产生方式也密切相关。仿真证明，采用TD-SCDMA协议产生的训练序列，是造成更高PAR的主要原因。

同时，为了解决TD-SCDMA系统中的导频污染和功率不足的问题，TD-SCDMA系统又提出了N频点多载波技术，该技术的主要思想是要求多个载波构成一个逻辑小区，其中只在主载波上发送导频信息(辅载波不发射)，整个小区的多个载波采用相同的扰码和基本训练序列。

通过仿真表明，相对常规单频点小区，N频点技术的实施又大大抬高了系统的PAR，为了保证信号无失真发射，将导致系统的功放效率非常低下。

对于常规的多载波信号波形削去峰值(削波)方法，一般有如下几大类：(1)申请号为96195270.9发明专利提出的码分多址系统削波方法，其基本思想为幅度直接截断，保持相位不变；(2)申请号为US200407624、US 6236864 B17发明专利提出的CDMA系统中的削波方法，其基本思想为产生相应的对消脉冲，经过滤波后同原信号相加；(3)申请号为01105443.3发明专利提出的多载波系统削波方法，其基本思想为多载波相位错开处理，通过设置各个载波的初始相位，并设定迭代次数，直到N次迭代结束。(4)申请号为200410008431.9提出的减小峰均功率比的方法，其基本思想是将信号分解成多个初等函数，然后实施削波。上述削波方法并没有考虑TD-SCDMA系统N频点多载波特性，存在计算复杂或很难兼顾削波指标等问题。

此外，对于N频点多载波的系统来说，每个频点都需要独立调制，然后再进行合并，这样会使得PAR非常大。PAR高的信号对放大器的线性范围要求更高，为了减小放大器的线性范围，信号将会遭到削波处理，然而，由于信号在合并后的PAR过大，对削波技术提出了更高的要求，而且信号削掉的波峰越大，EVM(误差向量值)与ACLR(邻信道泄漏比)恶化就越厉害，信号失真就越严重，削波的功效也就越差。上述的方法显然无法解决上述问题。

发明内容

考虑到相关技术中存在的信号经过削波以后的恶化程度较高、削波技术的功效较差的问题而提出本发明。为此，本发明旨在提供一种用于TD-SCDMA系统的削波机制，以通过减小整个系统的PAR值来降低信号经过削波以后的恶化程度，增强削波计划的功效。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于包含多个频点的TD-SCDMA系统的削波方法。

该方法包括：生成包含N*K个相位的相位旋转表，其中，N为多个频点的数量，K为每个频点上的用户数；获得多个频点上各个用户的发射数据；对于每个用户的发射数据均从相位旋转表中随机选择一个相位，使用所选相位改变该用户的发射数据的初始相位，，得到该用户旋转后的发射数据；以及合并各个用户旋转后的发射数据，并进行发射。

其中，获得每个用户旋转后的发射数据的操作具体为：从相位旋转表中选择一个相位，并将所选的相位构造为I，Q数据的方式；将构造的相位与发射数据相乘。

此时，

其中，A_k ^ejφk为发射数据，e^jθkn，k为构造的相位。

优选地，上述相位旋转表中的相位是随机生成的。

根据本发明的另一实施例，提供了一种用于包含多个频点的TD-SCDMA系统的削波装置。

该装置包括：相位旋转表生成模块，用于生成包含N*K个相位的相位旋转表，其中，N为多个频点的数量，K为每个频点上的用户数；发射数据获得模块，用于获得多个频点上各个用户的发射数据；旋转发射数据获得模块，其对于每个用户的发射数据均从相位旋转表中随机选择一个相位，使用所选相位改变该用户的发射数据的初始相位，以将发射数据转换成旋转发射数据；以及合并发射模块，用于合并各个用户旋转后的发射数据，并进行发射。

其中，旋转发射数据获得模块进行的操作具体为：从相位旋转表中选择一个相位，并将所选的相位构造为I，Q数据的方式；将构造的相位与发射数据相乘。

并且，

其中，A_ke^jφk为发射数据，e^jθkn，k为构造的相位。

优选地，相位旋转表中的相位是随机生成的。

通过本发明，通过在合并每个UE的发射数据之前，对每个UE的初始相位进行旋转，这样，在对UE的发射数据进行合并时，可以大大降低同向叠加的可能性，从而可以有效地降低整个发射数据的PAR，进而可以减小EVM和ACLR指标的值，从而可以降低信号经过削波以后的恶化程度，增强削波计划的功效。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据相关技术的没有进行UE相位旋转的N频点多载波削波过程的示意图；

图2是根据本发明方法实施例的用于包含多个频点的TD-SCDMA系统的削波方法的流程图；

图3是图2所示的方法中获取旋转发射数据的示意图；

图4是图2所示的方法中对N个频点的旋转发射数据进行合并的示意图；

图5是根据本发明系统实施例的用于包含多个频点的TD-SCDMA系统的削波装置的结构框图；

图6是根据本发明实施例的削波方法与根据相关技术的削波方法产生的PAR的对比示意图。

具体实施方式

如图1所示，传统的UE的基带数据在下行，经过编码、调制、扩频、加扰以后合并后成时隙、成帧，最后到射频发射。其中，所有UE的初始相位都是一致的，导致UE的基带数据在合并成时隙时PAR过大，给中频的削波技术提出了很高的要求。本发明实施例通过将每个频点下的载波上的UE的发射数据旋转一个角度θ_k，使得N个频点下各载波上的UE的发射数据初始相位不一致，这样在基带数据合并时，各个UE的数据不会发生同相叠加，从而可以减小系统原始PAR的值。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

方法实施例

根据本发明实施例，提供了一种用于包含多个频点(载波)的TD-SCDMA系统的削波处理。

如图2所示，在根据本实施例的一种用于包含多个频点的TD-SCDMA系统的削波方法包括：步骤S202，生成包含N*K个相位的相位旋转表，其中，N为多个频点的数量，K为每个频点上的用户数；步骤S204，获得多个频点上各个用户的发射数据；步骤S206，对于每个用户的发射数据均从相位旋转表中随机选择一个相位，使用所选相位改变该用户的发射数据的初始相位，得到该用户旋转后的发射数据；以及步骤S208，合并各个用户旋转后的发射数据，并进行发射。

其中，获得每个用户的旋转发射数据的操作具体为：从相位旋转表中选择一个相位，并将所选的相位构造为I，Q数据的方式；将构造的相位与发射数据相乘。

此时，

其中，A_ke^jφk为发射数据，e^jθkn，k为构造的相位。

优选地，上述相位旋转表中的相位是随机生成的，再加上随机的选择，这样就能够保证用户的旋转发射数据之间的相位随机化，从而在发射时不会由于多个用户具有相同相位而叠加得到很高的PAR。

并且，相位旋转表可以是每次进行削波随机生成的，也可以是固定配置的。

以下进一步结合实例来描述本发明。

首先，选择N频点中的一个频点，确定本频点上所有UE的基带数据A_ie^jφi，其中，i＝1，......K，K为每个频点上UE总数；查询各个时隙中，每个UE的物理信道，并查询每个频点上所有UE经过调制、扩频、加扰以后的数据，即，查询得到每个用户的发射数据；

随机产生一个N×K维的随机相位表θ_i ^N，K，为下一步的UE发射数据旋转做准备；

在相位旋转表中，如图3所示，任意选择一个随机相位θ_i ^N，K(可以由随机相位生成器生成)，并使其构造成I，Q数据的方式，与UE的基带数据A_ie^jφi(可以由基带数据IQ数据生成器生成)作乘法，构成新的UE基带数据(称为旋转基带数据)，如下式：

$\mathrm{Send}\_\mathrm{burst}(n,k)=A_k{e}^{j{\mathrm{\φ}}_k}\×e^{j{\mathrm{\θ}}_k^{n,k}}=A_k{e}^{j({\mathrm{\φ}}_k+{\mathrm{\θ}}_k^{n,k})},$

对UE新的基带数据进行合并，如下式所示：

$\mathrm{Send}\_\mathrm{burst}\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{A}_k{e}^{j({\mathrm{\φ}}_k+{\mathrm{\θ}}_k^{n,k});}$ 该过程可以参照图4来理解，如图4所示，将User_1、User_2......User_k的旋转基带数据进行合并，获得基带合成数据。

对于每个频点，重复执行上面的操作，对所有频点的UE数据的初始相位进行旋转，最后进行N频点多载波的数据合并，如下式所示： $\mathrm{Send}\_\mathrm{burst}=\mathrm{Send}\_\mathrm{burst}\left(n\right)=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{A}_k{e}^{j({\mathrm{\φ}}_k+{\mathrm{\θ}}_k^{n,k})}.$

系统实施例

根据本发明的实施例，还提供了一种基于相位旋转的削波装置，用于TD-SCDMA系统中的N频点多载波的削波处理。

如图5所示，根据本发明的基于相位旋转的削波装置包括相位旋转表生成模块502、发射数据获得模块504、旋转发射数据获得模块506、合并发射模块508。

以下将进一步参照附图来描述上述各个模块。相位旋转表生成模块502，用于生成包含N*K个相位的相位旋转表，其中，N为多个频点的数量，K为每个频点上的用户数；发射数据获得模块504，用于获得多个频点上各个用户的发射数据；旋转发射数据获得模块506，其对于每个用户的发射数据均从相位旋转表中随机选择一个相位，使用所选相位改变该用户的发射数据的初始相位，得到该用户旋转后的发射数据；以及合并发射模块508，用于合并各个用户旋转后的发射数据，并进行发射。

具体地，发射数据获得模块504可查询各个时隙中，各个频点上的各个用户的物理信道，得到用户经过调制、扩频、加扰以后的发射数据；旋转发射数据获得模块506，可以与发射数据获得模块504和相位旋转表生成模块502连接，用于从相位旋转表中选择一个相位加入发射数据，改变用户的初始相位，并使用改变后的初始相位，获得用户的旋转发射数据。需要说明的是，该模块可以使用图3中的随机相位生成器来实现。

其中，旋转发射数据获得模块506进行的操作具体为：从相位旋转表中选择一个相位，并将所选的相位构造为I，Q数据的方式；将构造的相位与发射数据相乘。

并且，

其中，A_ke^jφk为发射数据，e^jθkn，k为构造的相位。

优选地，相位旋转表中的相位是随机生成的。

根据本发明的实施例，搭建仿真平台，仿真得出分别在UE相位不旋转和旋转的情况下的PAR值。如图6所示，相对于为对UE相位进行旋转的情况，在对UE进行相位旋转的情况下，对于不同的频点数，UE相位旋转都能减小PAR，随着频点数的增加，UE相位旋转的效果越来越好。

从表1可以清晰的看到，目前TD采用6个频点时，如果采用传统的方法，UE的发射数据合并以后，PAR高达12dB，而采用根据本发明实施例提供的基于相位旋转的削波技术，PAR减小到9.68dB，减小量为2.32dB，这样，就能够减小对削波技术的要求，提高整个系统的性能。

频点数	PAR-UE相位不旋转(dB)	PAR-UE相位旋转(dB)
			1	9.03	8.7
2	9.7	9.3
			3	9.9	9.56
4	10.3	9.63
			5	11.2	9.75
6	12.0	9.68

表1

如上所述，借助于本发明，通过在合并每个UE的发射数据之前，对每个UE的初始相位进行旋转，在对UE的发射数据进行合并时，可以大大降低同向叠加的可能性，从而可以有效地降低整个发射数据的PAR，进而可以减小EVM和ACLR指标的值，从而可以降低信号经过削波以后的恶化程度，增强削波计划的功效。此外，本发明可以在现有的基带数据结构下实现，而且可以以较小的运算量获得较小的PAR值，不会增加系统资源负担，非常利于工程实现。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种用于包含多个频点的TD-SCDMA系统的削波方法，其特征在于，包括：

生成包含N*K个相位的相位旋转表，其中，N为所述多个频点的数量，K为每个频点上的用户数；

获得所述多个频点上各个用户的发射数据；

对于所述每个用户的发射数据均从所述相位旋转表中随机选择一个相位，使用所选相位改变该用户的发射数据的初始相位，得到该用户旋转后的发射数据；以及

合并所述各个用户旋转后的发射数据，并进行发射。

2. 根据权利要求1所述的削波方法，其特征在于，获得所述每个用户旋转后的发射数据的操作具体为：

从所述相位旋转表中选择所述一个相位，并将所选的相位构造为I，Q数据的方式；

将构造的所述相位与所述发射数据相乘。

3. 根据权利要求2所述的削波方法，其特征在于，

其中，A_ke^jφk为所述发射数据，e^jθkn，k为构造的所述相位。

4. 根据权利要求3所述的削波方法，其特征在于，

5. 根据权利要求1至4中任一项所述的削波方法，其特征在于，所述相位旋转表中的相位是随机生成的。

6. 一种用于包含多个频点的TD-SCDMA系统的削波装置，其特征在于，包括：

相位旋转表生成模块，用于生成包含N*K个相位的相位旋转表，其中，N为所述多个频点的数量，K为每个频点上的用户数；

发射数据获得模块，用于获得所述多个频点上各个用户的发射数据；

旋转发射数据获得模块，其对于所述每个用户的发射数据均从所述相位旋转表中随机选择一个相位，使用所选相位改变该用户的发射数据的初始相位，得到该用户旋转后的发射数据；以及

合并发射模块，用于合并所述各个用户旋转后的发射数据，并进行发射。

7. 根据权利要求6所述的削波装置，其特征在于，所述旋转发射数据获得模块进行的操作具体为：

从所述相位旋转表中选择所述一个相位，并将所选的相位构造为I，Q数据的方式；

将构造的所述相位与所述发射数据相乘。

8. 根据权利要求7所述的削波装置，其特征在于，

其中，A_ke^jφk为所述发射数据，e^jθkn，k为构造的所述相位。

9. 根据权利要求8所述的削波装置，其特征在于，

10. 根据权利要求6至9中任一项所述的削波装置，其特征在于，

所述相位旋转表中的相位是随机生成的。

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