CN102739592A - 有效峰值点筛选方法、峰值搜索分配器及削峰装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有效峰值点筛选方法、峰值搜索分配器及削峰装置，其中方法包括：从原始信号中搜索采样出N个峰值点；从所述N个峰值点中全局筛选出前M个幅度值最大的峰值点作为有效峰值点；根据所述有效峰值点的时序值依次输出所述有效峰值点。本发明能够在较长的范围内筛选出某干个有效峰值点，这样筛选出来的峰值点是搜索范围内的最优值，使真正的大信号会被优先消除，从而在不增加资源消耗的情况下，使漏点概率明显降低，提高了有效峰值点筛选的准确性。

Description

有效峰值点筛选方法、峰值搜索分配器及削峰装置

技术领域

本发明涉及一种有效峰值点筛选方法、峰值搜索分配器及削峰装置，属于多载波数字通信技术领域。

背景技术

在多载波数字通信领域中，为了降低信号的峰均比(Peak AveregeRate，简称：PAR)以提高功放的效率，往往引入峰值因素削减(CrestFactor Reduce，简称：CFR)算法。其中，近期比较常用的CFR算法是削峰(Peak Cancellation，简称：PC)_CFR算法。如图1所示，这种PC_CFR算法的基本原理是采用多级迭代级联以达到削峰的效果。

如图2所示，在每一个迭代架构中通常包括：削峰因子产生器(Clip_ratio_gen)、峰值搜索分配器(Peak_alloc)、削峰脉冲产生器(Cancellation Pulse Generator，简称：CPG)、延迟器以及求和(Sum)、复数减法器。主要的削峰过程如下：

如图3(A)所示，显示了削峰前的原始信号的波形图，图中的削峰门限用于决定多大的信号需要被削峰。首先要通过峰值搜索分配器搜索峰值点，然后根据一定的法则筛选有效峰值点。峰值点的搜索比较简单，只要采样点非0，且大于后一个采样点，不小于前一个采样点的值就可认定为峰值点；而有效峰值点的筛选则比较复杂，目前采用的筛选法测为在可配置的一定长度内搜索最大峰值点，将该最大峰值点作为有效峰值点。如图3(B)所示，为筛选出的有效峰值点的位置；如图3(C)所示，为有效峰值点的削峰因子。此后，如图3(D)所示，由CPG模块根据筛选出来的有效峰值点，产生对应的削峰脉冲(Cancellation Pulse，简称：CP)，其中，CP的个数大于1。最后，如图3(E)所示，将所有CP最终累加在一起，与经过延迟对齐的原始信号进行复数相减，得到削峰后的输出信号。

由此可见，PC-CFR算法是以峰值点为对象的消峰算法，因此，CPG的数量和迭代的次数决定了PC_CFR的消峰能力，对多载波高PAR的信号，峰值点密集，CPG数量太低或者迭代次数太低，都会影响消峰效果；而另外一方面，为了兼顾资源的限制，一般CPG和迭代次数不会做成无穷大，因此削峰效果和资源制约形成了矛盾。

现有技术中，为了在不增加资源消耗的情况下，改善削峰效果，一般对峰值搜索分配器的峰值筛选法则做改进。目前，一般的做法是在一定长度内搜索最大值，将局部最大值最为有效峰值。如图4所示，每一个虚线框中均有一个削峰因子产生器针对局部有效峰值点产生削峰因子，提供给CFR算法模块实现削峰处理。这样的好处就是可以在一定程度上，让峰值较大的峰值优先被消掉。这种筛选法则虽能在一定程度上将较大峰值优先消掉，但是它只是局部极值，所选峰值和所在时间区间内信号特点相关，对密集峰值的信号，特别是阶梯上升的峰值来说，漏点的概率还是很大的。为了减少漏点，必须做更多次迭代，但多次迭代又意味着资源占用率增大，因此效果不佳。

发明内容

本发明提供一种有效峰值点筛选方法、峰值搜索分配器及削峰装置，用以在不增加资源消耗的情况下，提高有效峰值点筛选的准确性。

本发明一方面提供一种有效峰值点筛选方法，其中包括：

从原始信号中搜索采样出N个峰值点；

从所述N个峰值点中全局筛选出前M个幅度值最大的峰值点作为有效峰值点；

根据所述有效峰值点的时序值依次输出所述有效峰值点。

本发明另一方面提供一种峰值搜索分配器，其中包括：

搜索采样模块，用于从原始信号中搜索采样出N个峰值点；

全局筛选模块，用于从搜索采样模块得到的所述N个峰值点中全局筛选出前M个幅度值最大的峰值点作为有效峰值点；

输出模块，用于根据全局筛选模块筛选出的所述有效峰值点的时序值依次输出所述有效峰值点。

本发明另一方面提供一种削峰装置，包括多级迭代级联的多个削峰模块，每个所述削峰模块的输入为待削峰信号，输出为已削峰信号，其中还包括：

多路选择单元，该多路选择单元的输入为输入到每个所述削峰模块的待削峰信号，用于从多个所述待削峰信号中时分轮选出一路待削峰信号；

削峰因子产生器，用于根据由多路选择单元轮选出的一路待削峰信号生成包含多个削峰因子的串行数据；

每个所述削峰模块包括：

上述峰值搜索分配器，用于从所述待削峰信号中筛选出有效峰值点；

选择器，用于从来自于削峰因子产生器的串行数据中选择出属于该削峰模块的削峰因子；

削峰执行单元，用于根据选择器选择的所述削峰因子生成削峰脉冲对所述待削峰信号进行削峰生成已削峰信号。

本发明能够在较长的范围内筛选出某干个有效峰值点，这样筛选出来的峰值点是搜索范围内的最优值，使真正的大信号会被优先消除，从而在不增加资源消耗的情况下，使漏点概率明显降低，提高了有效峰值点筛选的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有削峰装置所采用的多级迭代级联结构示意图；

图2为现有削峰装置中每一个迭代架构内的结构示意图；

图3(A)～图3(E)为现有削峰过程各阶段的波形示意图；

图4为现有局部有效峰值筛选方案的迭代结构示意图；

图5本发明所述有效峰值点筛选方法实施例的流程图；

图6(A)～图6(C)为图5所示有效峰值点筛选方法各阶段的波形示意图；

图7为图5所示方法中步骤120的具体流程图；

图8为图5所示方法中步骤130的具体流程图；

图9A为采用传统有效峰值筛选方法后的仿真波形图；

图9B为采用本实施例所述有效峰值筛选方法后的仿真波形图；

图10为本发明所述峰值搜索分配器实施例的结构示意图；

图11为图10所示全局筛选模块20的可选结构示意图；

图12为图11所示每个筛选单元23的可选结构示意图；

图13为图10所示输出模块30的可选结构示意图；

图14为图12所示每个筛选单元23中的寄存器结构示意图；

图15为本发明所述削峰装置实施例的结构示意图；

图16为图15所示装置中削峰模块50的可选结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图5本发明所述有效峰值点筛选方法实施例的流程图，如图所示，包括如下步骤：

步骤110，从原始信号中搜索采样出N个峰值点。

其中，所述原始信号时未进行削峰的信号，如图6(A)所示，采用现有技术可以从原始信号中搜索出多个峰值点，例如可以为1000个；然后在图6(B)中将这些峰值点采样出来形成离散信号。具体地，每个峰值点的参数包括幅度值和时序值，其中，幅度值用于表示该峰值点的能量高低，时序值表示该峰值点的时序位置。

步骤120，从所述N个峰值点中全局筛选出前M个幅度值最大的峰值点作为有效峰值点。

其中，所述有效峰值点是指幅度值较大，需要进行削峰处理的峰值点。如图6(C)所示，前8个幅度值最大的峰值点被筛选出来成为有效峰值点。具体的全局筛选过程将在后续内容进行详细说明。

步骤130，根据所述有效峰值点的时序值依次输出所述有效峰值点。

如图6(C)所示，被筛选出的有效峰值点在他们相应的时序值表示的位置上进行输出。具体的输出过程将在后续内容进行详细说明。

此后，可以采用现有技术根据筛选出的上述有效峰值点进行削峰处理。如果进行削峰处理后得到的信号仍然不能满足信号优化的要求，可以继续执行下述步骤140。

步骤140，从所述N个峰值点中去除已经筛选出的所述M个有效峰值点，从N-M个峰值点中再次全局筛选出前M个最大的峰值点作为新的有效峰值点。

此后，可以采用现有技术根据本步骤筛选出的新的有效峰值点进行削峰处理。如果进行削峰处理后得到的信号仍然不能满足信号优化的要求，则可以反复执行步骤140，直到满意为止。

以下详细说明上述步骤120中的全局筛选过程，如图7所示，包括如下步骤：

步骤121，将所述N个峰值点中的第i个峰值点的幅度值和时序值输入到预设的M个筛选单元中，i从1变化到N；

步骤122，每个所述筛选单元将所述第i个峰值点的幅度值与该筛选单元中已有的幅度保存值进行比较，当幅度值大于幅度保存值时，比较结果为1，否则，比较结果为0。

步骤123，当所述M个筛选单元中的第k个筛选单元的比较结果为1且第k-1个筛选单元的比较结果为0时，分别用第k个筛选单元接收到的幅度值和时序值替换第k个筛选单元的幅度保存值和时序保存值。

步骤124，当所述M个筛选单元中的第k个筛选单元的比较结果为1且第k-1个筛选单元的比较结果为1时，分别用第k-1个筛选单元的幅度保存值和时序保存值替换第k个筛选单元的幅度保存值和时序保存值。

步骤125，当所述N个峰值点的值输入完毕后，通过每个筛选单元中的幅度保存值和时序保存值构成所述有效峰值点。

以下详细说明上述步骤130中的输出过程，如图8所示，包括如下步骤：

步骤131，将所述N个峰值点中的第i个峰值点的时序值输入给所述M个筛选单元，i从1变化到N。

步骤132，每个所述筛选单元将该筛选单元得到的有效峰值点的时序保存值与接收到的时序值进行比较。

其中，所述时序保存值保存在有效时序寄存器中。

步骤133，当所述时序保存值等于所述时序值时，在该时序值的位置上输出所述筛选单元得到的有效峰值点的幅度保存值。

本实施例所述方法提出了一种全局峰值筛选的方法，能够在较长的范围内筛选出若干个有效峰值点，这样筛选出来的峰值点是搜索范围内的最优值，使真正的大信号会被优先消除，从而在不增加资源消耗的情况下，使漏点概率明显降低，提高了有效峰值点筛选的准确性。

相应地，漏点概率的降低也意味着不需要多次迭代就可以达到和传统CFR算法一样的效果，而迭代次数的减少又意味可以减低CFR资源占用率，从而在达到相同的PAR效果下，只需较少的CPG和迭代次数，从而提高了资源的利用率。

以下通过仿真结果说明本发明的技术效果。

如图9A所示，为采用传统有效峰值筛选方法后的仿真波形图；如图9B所示，为采用本实施例所述有效峰值筛选方法后的仿真波形图。根据仿真结果，采用本实施例所述方法(采用2次迭代，一次8个CPG)后的消峰效果能够达到采用传统方法(4次迭代，一次8个CPG)的消峰效果，而如表1所示，资源占用率仅是传统方法的一半。

表1

图10为本发明所述峰值搜索分配器实施例的结构示意图，能够实现上述方法，如图所示，该峰值搜索分配器包括：搜索采样模块10、全局筛选模块20和输出模块30，其中，以下说明其工作原理：

搜索采样模块10从原始信号中搜索采样出N个峰值点，每个峰值点的参数包括幅度值和时序值，然后由全局筛选模块20从搜索采样模块10得到的所述N个峰值点中全局筛选出前M个幅度值最大的峰值点作为有效峰值点；最后由输出模块30根据全局筛选模块20筛选出的所述有效峰值点的时序值依次输出所述有效峰值点。以下对重要部件进行详细说明：

全局筛选模块20

如图11所示，全局筛选模块20包括幅值单元22、计数单元21和M个筛选单元23，图中，k＝1～M当进行全局筛选时，所述幅值单元22将搜索采样模块10得到的所述N个峰值点中的第i个峰值点的幅度值输入到所述M个筛选单元中，同时，所述计数单元21将所述N个峰值点中的第i个峰值点的时序值输入到所述M个筛选单元中；i从1变化到N。

此后，如图12所示，每个所述筛选单元23中首先通过幅值比较单元23A将所述第i个峰值点的幅度值与该筛选单元中已有的幅度保存值进行比较，当幅度值大于幅度保存值时，比较结果为1，否则，比较结果为0。

具体地，所述比较结果可以保存在比较结果寄存器中，所述幅度保存值可以保存在幅值寄存器中，如图14所示，flag_k表示第k个筛选单元中的比较结果寄存器，peak_k表示第k个筛选单元中的比较结果寄存器。该比较结果寄存器的值可以用如下公式表示。

${\mathrm{flag}}_k=\left\{\begin{array}{cc}1& {\mathrm{peak}}_k<\mathrm{peak}\\ 0& {\mathrm{peak}}_k\&GreaterEqual;\mathrm{peak}\end{array}\right.$

其中，

表示筛选单元的编号，peak_k表示第k个筛选单元中的幅度保存值，peak表示第i个峰值点的幅度值，设定flag₀表示初始的比较结果寄存器，其默认值为0。

当幅值比较单元23A比较出所述M个筛选单元中的第k个筛选单元的比较结果为1且第k-1个筛选单元的比较结果为0时，通过替换单元23B分别用第k个筛选单元接收到的幅度值和时序值替换第k个筛选单元的幅度保存值和时序保存值；并且当幅值比较单元23A比较出所述M个筛选单元中的第k个筛选单元的比较结果为1且第k-1个筛选单元的比较结果为1时，通过替换单元23B分别用第k-1个筛选单元的幅度保存值和时序保存值替换第k个筛选单元的幅度保存值和时序保存值。

具体地，如图14所示，counter_1k表示第k个筛选单元中的时序寄存器，本步骤可以采用如下公式表示：

其中，&&表示逻辑与。

当所述N个峰值点的值输入完毕后，由记录单元23C记录每个筛选单元中的幅度保存值和时序保存值，以构成所述有效峰值点。

具体地，如图14所示，P_shadow_k表示第k个筛选单元的有效幅值寄存器，用于保存筛选单元得到的有效峰值点的幅度保存值；C_shadow_k表示第k个筛选单元的有效时序寄存器，用于保存筛选单元得到的有效峰值点的时序保存值。所述计数单元21可以输出两个信号，一个为计时信号counter_num，输出0～N-1的计数值，另一个为重置信号reset_sig，当计时输出为N-1时，reset_sig＝1，否则为0。当reset_sig＝1时，各个筛选单元23中的记录单元23C将幅值寄存器中的幅度保存值被保存到有效幅值寄存器中，并且各个筛选单元23中的记录单元23C还将时序寄存器中的幅度保存值被保存到有效时序寄存器中，以实现有用数据的记录，避免丢失；当reset_sig＝0时，有效幅值寄存器和有效时序寄存器的值维持不变。

输出模块30

在每个所述筛选单元23构成所述有效峰值点之后，由计数单元21再次将所述N个峰值点中的第i个峰值点的时序值输入到所述M个筛选单元23中；每个所述筛选单元23通过图12中所示的时序比较单元23D将该筛选单元得到的有效峰值点的时序保存值与从计数单元21接收到的时序值进行比较，相同则输出1，不同则输出0。

此后，所述输出模块30中的合并单元31(如图13所示)将所述M个筛选单元23的时序比较单元23D的比较结果合并成驱动信号，具体地，将M个1比特的比较结果信号合并成M位宽的并行数据，作为所述驱动信号；在合并单元31生成的所述驱动信号的驱动下多路选择器32从所述M个筛选单元23中选择输出相应的幅度保存值。

本实施例所述峰值搜索分配器实现了一种全局峰值筛选的方法，能够在较长的范围内筛选出若干个有效峰值点，这样筛选出来的峰值点是搜索范围内的最优值，使真正的大信号会被优先消除，从而在不增加资源消耗的情况下，使漏点概率明显降低，提高了有效峰值点筛选的准确性。

图15为本发明所述削峰装置实施例的结构示意图，如图所示，该装置包括多级迭代级联的多个削峰模块50，每个所述削峰模块50的输入为待削峰信号，输出为已削峰信号，其中，输入给第一级削峰模块50的待削峰信号即为原始信号。另外，该装置还包括多路选择单元60及削峰因子产生器70，其工作原理如下：

多路选择单元60输入为输入到每个所述削峰模块50的待削峰信号，用于从多个所述待削峰信号中时分轮选出一路待削峰信号；此后，由削峰因子产生器70根据由多路选择单元60轮选出的一路待削峰信号生成包含多个削峰因子的串行数据发送给每个削峰模块50；

此后，如图16所示，每个削峰模块50中的峰值搜索分配器51从所述待削峰信号中筛选出有效峰值点，其中，该峰值搜索分配器51是本发明上述实施例所述的峰值搜索分配器，具体的筛选过程可参见上述方法实施例的内容；然后，选择器52从来自于削峰因子产生器70的串行数据中选择出属于该削峰模块50的削峰因子，由削峰执行单元53根据选择器52选择的所述削峰因子生成削峰脉冲对所述待削峰信号进行削峰生成已削峰信号进行输出，前一级削峰模块50输出的已削峰信号是下一级削峰模块50的待削峰信号，经过多级迭代后，最终实现对原始信号的削峰操作。

本实施例所述装置与图4所示结构相比，实现了对削峰因子产生器的复用，从而可以进一步节省资源。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种有效峰值点筛选方法，其特征在于，包括：

从原始信号中搜索采样出N个峰值点；

从所述N个峰值点中全局筛选出前M个幅度值最大的峰值点作为有效峰值点；

根据所述有效峰值点的时序值依次输出所述有效峰值点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述从所述N个峰值点中全局筛选出前M个幅度值最大的峰值点作为有效峰值点包括：

将所述N个峰值点中的第i个峰值点的幅度值和时序值输入到预设的M个筛选单元中，i从1变化到N；

每个所述筛选单元将所述第i个峰值点的幅度值与该筛选单元中已有的幅度保存值进行比较，当幅度值大于幅度保存值时，比较结果为1，否则，比较结果为0；

当所述M个筛选单元中的第k个筛选单元的比较结果为1且第k-1个筛选单元的比较结果为0时，分别用第k个筛选单元接收到的幅度值和时序值替换第k个筛选单元的幅度保存值和时序保存值；

当所述M个筛选单元中的第k个筛选单元的比较结果为1且第k-1个筛选单元的比较结果为1时，分别用第k-1个筛选单元的幅度保存值和时序保存值替换第k个筛选单元的幅度保存值和时序保存值；

当所述N个峰值点的值输入完毕后，通过每个筛选单元中的幅度保存值和时序保存值构成所述有效峰值点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述根据所述有效峰值点的时序值依次输出所述有效峰值点包括：

将所述N个峰值点中的第i个峰值点的时序值输入给所述M个筛选单元，i从1变化到N；

每个所述筛选单元将该筛选单元得到的有效峰值点的时序保存值与接收到的时序值进行比较；

当所述时序保存值等于所述时序值时，在该时序值的位置上输出所述筛选单元得到的有效峰值点的幅度保存值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于输出所述有效峰值点之后还包括：

从所述N个峰值点中去除已经筛选出的所述M个有效峰值点；

从N-M个峰值点中再次全局筛选出前M个最大的峰值点作为新的有效峰值点。

5.一种峰值搜索分配器，其特征在于包括：

搜索采样模块，用于从原始信号中搜索采样出N个峰值点；

全局筛选模块，用于从搜索采样模块得到的所述N个峰值点中全局筛选出前M个幅度值最大的峰值点作为有效峰值点；

输出模块，用于根据全局筛选模块筛选出的所述有效峰值点的时序值依次输出所述有效峰值点。

6.根据权利要求5所述的峰值搜索分配器，其特征在于所述全局筛选模块包括幅值单元、计数单元和M个筛选单元，其中：

所述幅值单元用于将搜索采样模块得到的所述N个峰值点中的第i个峰值点的幅度值输入到所述M个筛选单元中，i从1变化到N；

所述计数单元用于将所述N个峰值点中的第i个峰值点的时序值输入到所述M个筛选单元中；

每个所述筛选单元包括：

幅值比较单元，用于将所述第i个峰值点的幅度值与该筛选单元中已有的幅度保存值进行比较，当幅度值大于幅度保存值时，比较结果为1，否则，比较结果为0；

替换单元，用于当幅值比较单元比较出所述M个筛选单元中的第k个筛选单元的比较结果为1且第k-1个筛选单元的比较结果为0时，分别用第k个筛选单元接收到的幅度值和时序值替换第k个筛选单元的幅度保存值和时序保存值；并且当比较单元比较出所述M个筛选单元中的第k个筛选单元的比较结果为1且第k-1个筛选单元的比较结果为1时，分别用第k-1个筛选单元的幅度保存值和时序保存值替换第k个筛选单元的幅度保存值和时序保存值；

记录单元，用于当所述N个峰值点的值输入完毕后，记录每个筛选单元中的幅度保存值和时序保存值，以构成所述有效峰值点。

7.根据权利要求6所述的峰值搜索分配器，其特征在于：

所述计数单元还用于在每个所述筛选单元构成所述有效峰值点之后再次将所述N个峰值点中的第i个峰值点的时序值输入到所述M个筛选单元中；

每个所述筛选单元还包括时序比较单元，用于将该筛选单元得到的有效峰值点的时序保存值与从计数单元接收到的时序值进行比较，相同则输出1，不同则输出0；

所述输出模块包括：

合并单元，用于将所述M个筛选单元的时序比较单元的比较结果合并成驱动信号；

多路选择器，用于在合并单元生成的所述驱动信号的驱动下从所述M个筛选单元中选择输出相应的幅度保存值。

8.一种削峰装置，包括多级迭代级联的多个削峰模块，每个所述削峰模块的输入为待削峰信号，输出为已削峰信号，其特征在于还包括：

多路选择单元，该多路选择单元的输入为输入到每个所述削峰模块的待削峰信号，用于从多个所述待削峰信号中时分轮选出一路待削峰信号；

削峰因子产生器，用于根据由多路选择单元轮选出的一路待削峰信号生成包含多个削峰因子的串行数据；

每个所述削峰模块包括：

权利要求5～7中任一所述的峰值搜索分配器，用于从所述待削峰信号中筛选出有效峰值点；

选择器，用于从来自于削峰因子产生器的串行数据中选择出属于该削峰模块的削峰因子；

削峰执行单元，用于根据选择器选择的所述削峰因子生成削峰脉冲对所述待削峰信号进行削峰生成已削峰信号。

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