CN102025675B - 降低削峰噪声干扰的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低削峰噪声干扰的方法，包括：对于频带不连续的载波，为各不连续的载波选用至少能覆盖所述各不连续载波带宽的削峰滤波器对所述各载波进行削峰，其中，与其余载波的载频间隔大于设定阈值的载波，选用较其他载波的削峰滤波器增益大的削峰滤波器。本发明同时公开了一种降低削峰噪声干扰的装置，包括：第一选用单元，用于选用至少能覆盖所述各不连续载波带宽的削峰滤波器对所述各载波进行削峰，其中，与其余载波的载频间隔大于设定阈值的载波，选用较其他载波的削峰滤波器增益大的削峰滤波器；削峰单元，用于利用所述选用单元所选用的削峰滤波器对所述各载波进行削峰。本发明提高了小区的传输速率和服务质量，改善了用户体验。

Description

降低削峰噪声干扰的方法与装置

技术领域

本发明涉及载波削峰后降低削峰噪声的技术，尤其涉及一种降低削峰噪声干扰的方法与装置。

背景技术

目前的无线通信系统多能支持多载波工作模式，多载波工作模式是指发射及接收都将是多个单载波的合波。各个单载波多采用频谱利用率较高的双相移相键控(BPSK，Binary Phase Shift Keying)、正交相移键控(QPSK，QuadraturePhase Shift Keying)、八进制移相键控(8PSK，8Phase Shift Keying)、十六正交幅度调制(16QAM，16Quadrature Amplitude Modulation)等调制方式，这些调制方式不仅对载波的相位进行调制，还对载波的幅度进行调制，因此，将这些单载波信号进行合波后将得到幅度变化较快和较大的合波信号。在无线通信系统中常采用均值功率的方式来衡量这种合波信号功率的大小，常采用峰值和均值的比值来衡量幅度的大小，峰值和均值的比值称之为峰均比(PAR，Peak-to-Average Power Ratio)。无线通信系统中，随着载波数的增加，必将出现较大峰均比的合波信号。而较大的峰均比必然对功率放大器等系统中半导体器件提出了更高的线性要求。如果半导体器件的线性区域有限而工作在非线性区时，会产生严重的互调分量，在带内会造成载波信号间的干扰，并且在带外会产生严重的频谱再生，对带外系统信号产生干扰。

在无线通信系统中信号的基带通路部分，可以通过提高数据位宽的方式保证通路的线性度，保证数据的最大峰值不会超过所能表示的最大位宽范围。而对于模拟通路，就要求对信号有足够的回退，保证信号的最大峰值不会进入到通路中各器件的非线性区域内。在基站系统中，模拟小信号通路各级器件的回退量一般都大于15dB，可以保证对信号的线性放大，但对于末级放大单元--功放而言，由于成本和效率因素，其回退量不可能有如此之高。因为较高的回退将严重影响信号的发射功率和功放的工作效率。降低信号峰均比对射频系统提出了较高的要求，有必要通过一定的技术来降低信号的峰均比。削峰就是目前无线系统中在数字域来完成峰均比降低的较为有效的方法。图1是削峰前和削峰后功放运行的输出功率示意图，如图1所示，载波信号进行削峰后明显地提高了功放的输出功率，从而提高了功放的工作效率。

然而，前面提到在一些无线通信系统中如CDMA通信系统，信号对载波的幅度也进行了调制，削峰作为一种削减幅值的方法必将影响信号的质量，影响信号的解码性能。衡量信号的质量可以用信噪比来衡量，信噪比高，信号质量高，易解码，反之信噪比低，信号质量低，不容易解码。所以削峰过程必将是引入了削峰噪声，从而降低信号的信噪比。所以，在采用削峰来提高功放效率时有必要降低削峰噪声对信号的干扰，这样才能充分发挥削峰的作用，最大限度的提高功率效率。

目前，业界尚无对削峰后的削峰噪声有效的处理方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种降低削峰噪声干扰的方法与装置，能明显降低削峰噪声对载波信号的干扰。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种降低削峰噪声干扰的方法，包括：

对于频带不连续的载波，为各不连续的载波选用至少能覆盖所述各不连续载波带宽的削峰滤波器对所述各载波进行削峰，其中，与其余载波的载频间隔大于设定阈值的载波，选用较其他载波的削峰滤波器增益大的削峰滤波器。

优选地，所述频带不连续的载波中包含有部分频带连续的载波时，选用至少能覆盖所述部分频带连续的载波所有带宽的削峰滤波器对所述频带连续的载波进行削峰。

优选地，所述方法还包括：

对所述部分频带连续的载波之外的所有频带不连续的载波，选用较所述部分频带连续的载波的削峰滤波器增益大的削峰滤波器对所述所有频带不连续的载波进行削峰。

优选地，所述方法还包括：

对于对削峰噪声不敏感的载波，选用较对削峰噪声敏感的载波增益大的削峰滤波器对所述对削峰噪声不敏感的载波进行削峰。

优选地，所述削峰滤波器在其支持的带宽内生成削峰脉冲信号，将所述削峰脉冲信号与所述各载波的合波信号进行叠加。

优选地，所述载波的类型包括CDMA系统中的1X载波或EV-DO载波。

一种降低削峰噪声干扰的装置，包括：

第一选用单元，用于选用至少能覆盖所述各不连续载波带宽的削峰滤波器对所述各载波进行削峰，其中，与其余载波的载频间隔大于设定阈值的载波，选用较其他载波的削峰滤波器增益大的削峰滤波器；以及

削峰单元，用于利用所述第一选用单元所选用的削峰滤波器对所述各载波进行削峰。

优选地，所述装置还包括：

第二选用单元，用于在频带不连续的载波中包含有部分频带连续的载波时，选用至少能覆盖所述部分频带连续的载波所有带宽的削峰滤波器；所述削峰单元利用所述第二选用单元所选用的削峰滤波器对所述频带连续的载波进行削峰。

优选地，所述装置还包括：

第三选用单元，用于对所述部分频带连续的载波之外的所有频带不连续的载波，选用较所述部分频带连续的载波的削峰滤波器增益大的削峰滤波器；所述削峰单元利用所述第三选用单元所选用的削峰滤波器对所述所有频带不连续的载波进行削峰。

优选地，所述装置还包括：

第四选用单元，用于对于对削峰噪声不敏感的载波，选用较对削峰噪声敏感的载波增益大的削峰滤波器；所述削峰单元利用所述第四选用单元所选用的削峰滤波器对所述对削峰噪声不敏感的载波进行削峰。

优选地，所述削峰单元包括：

脉冲信号生成单元，用于利用所述削峰滤波器在其支持的带宽内生成削峰脉冲信号；以及

叠加单元，用于将所述削峰脉冲信号与所述各载波的合波信号进行叠加。

优选地，所述载波的类型包括CDMA系统中的1X载波或EV-DO载波。

本发明中，在对载波信号进行削峰时，根据载波信号的特性选择削峰滤波器，使载波信号带宽范围内的削峰噪声的信号强度降低到相对合适的范围，从而降低削峰噪声对载波信号的干扰，特别是载波频带连续时，选用较宽带宽的削峰滤波器，使载波带宽之间也能承载削峰脉冲，在噪声功率一定的情形下，使整个带宽中的噪声信号的强度相对降低，从而降低了各载波带宽内噪声信号的干扰。本发明可以较好地降低无线通信系统中削峰噪声对信号性能的干扰，进一步提高削峰能力，降低信号的峰均比。从而达到了进一步提高无线通信系统中功放的效率，功放的输出功率和小区的覆盖范围。提高小区的传输速率和服务质量，改善用户使用体验。

附图说明

图1是削峰前和削峰后功放运行的输出功率示意图；

图2为削峰原理示意图；

图3为采用抵消脉冲削峰的原理示意图；

图4为削峰后产生的削峰噪声落入到载波信号带内的示意图；

图5为四载波连续配置时削峰后所产生的削峰噪声示意图；

图6为本发明降低削峰噪声干扰的方法的流程图；

图7为本发明削峰滤波器对载波削峰后产生的削峰噪声示意图；

图8为本发明降低削峰噪声干扰的装置的组成结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：在对载波信号进行削峰时，根据载波信号的特性选择削峰滤波器，使载波信号带宽范围内的削峰噪声的信号强度降低到相对合适的范围，从而降低削峰噪声对载波信号的干扰，特别是载波频带连续时，选用较宽带宽的削峰滤波器，使载波带宽之间也能承载削峰脉冲，在噪声功率一定的情形下，使整个带宽中的噪声信号的强度相对降低，从而降低了各载波带宽内噪声信号的干扰。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

现代无线通信系统中对发射信号的性能的要求主要体现在两个方面，一方面是信号本身的质量，能被接收方很容易的解调出来，称为带内性能。另一方面要求信号不对别的信号产生干扰，即要求信号带外的指标较好，称为带外性能。而削峰的目的就是降低信号的峰均比，图2为削峰原理示意图，如图2所示，削峰的基本原理就是将信号中超过规定门限的峰值消除，使其峰值水平达到设定功率范围，图中采用削峰器直接对待削峰的信号进行削峰，使其峰值降低到设定的门限值内，其中，N表示削峰前峰值功率与削峰后信号峰值功率的差值。

在削峰中要尽可能地降低对载波信号性能指标的影响，特别是带外指标的影响，所以目前众多削峰方法中都将削峰过程引入的噪声限制在信号带宽内，目前多采用的是削峰脉冲抵消的方法，即通过将削峰前信号减去一个抵消的脉冲来达到降低峰均比的目的。抵消脉冲的产生由两方面来决定，一个是如图2中所示的信号峰值和门限的差值N，另一个是将抵消脉冲限制在信号带内的滤波器，称之为削峰滤波器。图3为采用抵消脉冲削峰的原理示意图，如图3所示，采用抵消脉冲生成器生成一个抵消脉冲，与待削峰的载波信号进行叠加后即对其进行了削峰，使削峰后的载波信号的峰值降低到设定的门限值内，图中的信号延迟器是对待削峰的载波信号进行延迟处理，使其与抵消脉冲正好在图中的交汇点进行合波(叠加)处理，从而达到削峰的目的。

图4为削峰后产生的削峰噪声落入到载波信号带内的示意图，如图4所示，示出了中心频率分别为f1、f2、f3和f4的四载波削峰后的削峰噪声信号(图中阴影部分)，通过信号峰值和设定门限的差值来控制抵消脉冲的大小，通过削峰滤波器将抵消的脉冲限制在了信号的带内，从而不会影响到载波信号的带外性能，但是抵消脉冲对信号而言就是噪声，必将会影响到信号带内的性能。所以，也称抵消脉冲为削峰噪声。

下面给出削峰过程的简单的表达式。假设削峰的门限为B，在t₀时刻检测到输入信号的峰值为A，削峰前的信号为x(t)削峰后的信号为y(t)那么在t₀时刻y(t₀)可以表示为：

$y\left(t_0\right)=(x\left(t_0\right)-(A-B)\×\mathrm{\δ}(t-t_0))\⊗H\left(t_0\right)$

式中H(t)表示的是削峰滤波器的脉冲响应，(A-B)×δ(t-t₀)表示的是抵消脉冲，表示的是卷积。由于削峰滤波器不会对信号的性能产生影响，所以y(t₀)也可以表示为：

$y\left(t_0\right)=x\left(t_0\right)-(A-B)\×\mathrm{\δ}(t-t_0)\⊗H\left(t_0\right)$

其中 $(A-B)\×\mathrm{\δ}(t-t_0)\⊗H\left(t_0\right)$ 就是抵消脉冲的表达式，也是削峰噪声的表达式。所以通过调整削峰滤波器H(t)的特性就可以达到改变削峰噪声大小的目的。

本发明提供的降低削峰噪声干扰的方法就是根据载波配置的频带信息(中心频点及带宽)、载波类型和载波数目来动态的修改削峰滤波器的带宽、增益等特性，最终达到对削峰后总的噪声按照载波对削峰噪声的敏感度来合理的分配，使削峰后的削峰噪声对载波信号的带内性能指标影响达到最小，从而也达到了降低削峰噪声对信号影响的目的。

以下通过具体的示例进一步阐明这一点。

各个载波的带宽在不同的无线通信系统中有不同的要求，如CDMA系统中要求各个载波的带宽为1.23M。在接收端是对每个载波分别进行解调。在对载波进行削峰时，选择削峰滤波器的原则是根据无线通信系统中单载波的信号带宽始终使用一个削峰滤波器，即选用带宽宽度与单载波的信号带宽相当(较信号带宽略宽)的削峰滤波器然，每次选用的单载波削峰滤波器的特性总是固定的。图5为四载波连续配置时削峰后所产生的削峰噪声示意图，如图5所示，本例中通过合成后的削峰滤波器如图5中虚线所示，削峰滤波器不会对信号产生干扰，所以它的带宽略大于信号的带宽，图5中实线所示为载波信号。这样合成的削峰滤波器使得削峰后的噪声大部分都落入到了信号的带内，对信号产生较大干扰。而采用本发明提出的方法后，就可以得到降低削峰噪声干扰的削峰滤波器。

图6为本发明降低削峰噪声干扰的方法的流程图，如图6所示，本发明降低削峰噪声干扰的方法包括以下步骤：

步骤601：获取无线通信系统中各载波的频带信息及特征信息。

本示例中为四载波，中心频率分别为f1、f2、f3和f4，为码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)系统中的载波，带宽为1.23M，载波的类型包括CDMA系统中的1X载波、EV-DO载波。由于1X和EV-DO载波对削峰噪声的敏感度不同，所以可以分开选择削峰滤波器。假设本例中都为四个CDMA系统中的1X载波或都为四个CDMA系统中的EV-DO载波。

步骤602：对载波进行分类排序，确定载波是否连续。对载波按其频带进行从大到小排序，假设排序结果为f4、f3、f2和f1。按照各载波的频带信息可以计算出载波之间的间隔频率，按照载波的中心频率及带宽信息即能判断出各载波是否是连续配置。

步骤603：设置削峰滤波器的带宽至少覆盖使用载波的带宽。对于连续载波的情况，例如上述四载波的频带连续，则设置削峰滤波器的带宽至少能覆盖上述四载波的所有带宽。图7为本发明削峰滤波器对载波削峰后产生的削峰噪声示意图，如图7所示，图中虚线即为本发明的一个大的削峰滤波器，其带宽覆盖了所有四载波的带宽，采用本发明的带宽较大的削峰滤波器后，使得在图5中削峰滤波器之间不能承载削峰噪声的部分也能承载削峰噪声，显然增加了容纳削峰噪声的容量，而总的削峰噪声是一定的，所以，使得各载波带宽内的噪声得到很大程度的降低，从而达到了减小削峰噪声干扰的目的。

假如上述的载波中互不连续，则需要分别为各载波设置削峰滤波器，如图4所示的情形，对于与其他载波之间的频率间隔大于设定阈值的载波，适当增大其削峰滤波器的增益。例如，假如载波f2与载波f3、f1之间的频率间隔(可通过中心频率之间的间隔来确定)均超出了设定阈值0.5M，则设置载波f2的削峰滤波器的增益较载波f3、f1的削峰滤波器的增益大一些。对于与其他载波间隔较大的载波，本发明认为其对削峰噪音不敏感，通过适当提高这些载波的削峰滤波器增益，来降低其他载波上的削峰噪音。

假如上述的载波中的类型不同，例如既包含1X载波，又包含EV-DO载波，对于载波连续且类型相同的载波，采用前述覆盖整个连续载波带宽的削峰滤波器对该连续载波进行削峰，而对于不连续的载波，则分别为各载波设置能覆盖该载波带宽的削峰滤波器进行削峰。特别的，可以提高对削峰噪音相对不敏感的1X载波的削峰滤波器的增益，来降低EV-DO载波上的削峰噪音。当然，对于完全不连续的上述四载波的情形，同样可以提高对削峰噪音相对不敏感的1X载波的削峰滤波器的增益，来降低EV-DO载波上的削峰噪音。此时，不必考虑载波之间的频率间隔有多大。

对于存在部分频率连续的载波的情况，例如上述四载波中，载波f2与载波f3频率连续，而载波f1、f4与载波f2及f3频率分别不连续，则可以通过提高载波f1、f4的削峰滤波器的增益，来降低f2及f3载波上的削峰噪音。因为，与其他载波不连续的载波，对削峰噪音相对不敏感。此时，可不必考虑载波之间的频率间隔有多大。

步骤604：将当前的削峰滤波器确定为各载波的削峰滤波器。即将步骤603中所确定的削峰滤波器作为上述连续四载波的整体削峰滤波器。

本领域技术人员应当理解，本发明的削峰滤波器的工作原理与图3所示的削峰滤波器的原理是相同的，唯一不同的是其支持的带宽不同，本发明不再赘述其工作原理。

图8为本发明降低削峰噪声干扰的装置的组成结构示意图，如图8所示，本发明降低削峰噪声干扰的装置包括第一选用单元80和削峰单元81，其中，第一选用单元80用于选用至少能覆盖所述各不连续载波带宽的削峰滤波器对所述各载波进行削峰，其中，与其余载波的载频间隔大于设定阈值的载波，选用较其他载波的削峰滤波器增益大的削峰滤波器；削峰单元81用于利用所述第一选用单元所选用的削峰滤波器对所述各载波进行削峰。

如图8所示，本发明降低削峰噪声干扰的装置还包括第二选用单元82，用于在频带不连续的载波中包含有部分频带连续的载波时，选用至少能覆盖所述部分频带连续的载波所有带宽的削峰滤波器；削峰单元81利用第二选用单元82所选用的削峰滤波器对所述频带连续的载波进行削峰。

如图8所示，本发明降低削峰噪声干扰的装置还包括第三选用单元83，用于对所述部分频带连续的载波之外的所有频带不连续的载波，选用较所述部分频带连续的载波的削峰滤波器增益大的削峰滤波器；削峰单元81利用第三选用单元83所选用的削峰滤波器对所述所有频带不连续的载波进行削峰。

如图8所示，本发明降低削峰噪声干扰的装置还包括第四选用单元84，用于对于对削峰噪声不敏感的载波，选用较对削峰噪声敏感的载波增益大的削峰滤波器；削峰单元81利用第四选用单元84所选用的削峰滤波器对所述对削峰噪声不敏感的载波进行削峰。

如图8所示，本发明削峰单元81包括脉冲信号生成单元810和叠加单元811，其中，脉冲信号生成单元810用于利用所述削峰滤波器在其支持的带宽内生成削峰脉冲信号；叠加单元811用于将所述削峰脉冲信号与所述各载波的合波信号进行叠加。

上述载波的类型包括CDMA系统中的1X载波或EV-DO载波。

本领域技术人员应当理解，本发明图8所示的降低削峰噪声干扰的装置是为实现前述降低削峰噪声干扰的方法而设计的，图8所示装置中的各处理单元的实现功能可参照前述降低多载波相互干扰的方法中的相关描述而理解，各单元的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过相应的逻辑电路而实现。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种降低削峰噪声干扰的方法，其特征在于，包括：

对于频带连续的载波，选用至少能覆盖所述频带连续的载波的所有带宽的削峰滤波器，对所述频带连续的载波进行滤波；对于频带不连续的载波，分别为各载波选用至少能覆盖该载波带宽的削峰滤波器对所述载波进行削峰，其中，与相邻载波的载频间隔大于设定阈值的载波，选用较相邻载波的削峰滤波器增益大的削峰滤波器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述频带不连续的载波中包含有部分频带连续的载波时，选用至少能覆盖所述部分频带连续的载波所有带宽的削峰滤波器对所述频带连续的载波进行削峰。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述部分频带连续的载波之外的所有频带不连续的载波，选用较所述部分频带连续的载波的削峰滤波器增益大的削峰滤波器对所述所有频带不连续的载波进行削峰。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对于对削峰噪声不敏感的载波，选用较对削峰噪声敏感的载波增益大的削峰滤波器对所述对削峰噪声不敏感的载波进行削峰。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述削峰滤波器在其支持的带宽内生成削峰脉冲信号，将所述削峰脉冲信号与所述各载波的合波信号进行叠加。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述载波的类型包括CDMA系统中的1X载波或EV-DO载波。

7.一种降低削峰噪声干扰的装置，其特征在于，包括：第一选用单元和削峰单元；其中，

所述第一选用单元，用于为频带不连续的各载波选用至少能覆盖该载波带宽的削峰滤波器对所述载波进行削峰，其中，与相邻载波的载频间隔大于设定阈值的载波，选用较相邻载波的削峰滤波器增益大的削峰滤波器；以及

所述削峰单元，用于利用所述第一选用单元所选用的削峰滤波器对所述各载波进行削峰；

所述装置还用于为频带连续的载波，选用至少能覆盖所述频带连续的载波的所有带宽的削峰滤波器，对所述频带连续的载波进行滤波。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二选用单元，用于在频带不连续的载波中包含有部分频带连续的载波时，选用至少能覆盖所述部分频带连续的载波所有带宽的削峰滤波器；所述削峰单元利用所述第二选用单元所选用的削峰滤波器对所述频带连续的载波进行削峰。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第三选用单元，用于对所述部分频带连续的载波之外的所有频带不连续的载波，选用较所述部分频带连续的载波的削峰滤波器增益大的削峰滤波器；所述削峰单元利用所述第三选用单元所选用的削峰滤波器对所述所有频带不连续的载波进行削峰。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第四选用单元，用于对于对削峰噪声不敏感的载波，选用较对削峰噪声敏感的载波增益大的削峰滤波器；所述削峰单元利用所述第四选用单元所选用的削峰滤波器对所述对削峰噪声不敏感的载波进行削峰。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述削峰单元包括：

脉冲信号生成单元，用于利用所述削峰滤波器在其支持的带宽内生成削峰脉冲信号；以及

叠加单元，用于将所述削峰脉冲信号与所述各载波的合波信号进行叠加。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述载波的类型包括CDMA系统中的1X载波或EV-DO载波。