CN104954094B - 信号限幅方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种信号限幅方法和装置，一种信号限幅方法包括：将待限幅信号映射到复平面上，其中待限幅信号的实部为复平面的横坐标，待限幅信号的虚部为复平面的纵坐标；在复平面上生成硬限幅门限圆，并且以硬限幅门限圆的圆心为顶点，根据预设限幅策略将硬限幅门限圆平均分割为n个扇形区域，n大于等于3；确定待限幅信号中位于硬限幅门限圆之外的点为待压缩点；确定待压缩点所对应的扇形区域；将待压缩点压缩到待压缩点对应的扇形区域的弦与待压缩点和硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，或者将待压缩点压缩到待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上；根据压缩后的待压缩点更新待限幅信号，得到限幅后的信号。

Description

信号限幅方法和装置
技术领域
本发明实施例涉及信号处理技术，尤其涉及一种信号限幅方法和装置。
背景技术
在无线通信网络中，当大量用于同时建立链路时，网络中的射频拉远单元（RemoteRadio Unit，RRU）可能因为芯片的错误（Bug）或者通用公共无线接口（Common PublicRadio Interface，CPRI）数据由于某种原因传输错误而接收到高功率的毛刺信号。高功率的毛刺信号可能烧坏RRU中的功放单元。
为了保护RRU中的功放单元，通常RRU中都具有射频保护措施，例如降低峰值平均功率（Peak to Average Power Ratio，PAPR）的措施，可以消除异常的高功率毛刺信号。但是这些保护措施都有一定的处理能力，如果异常信号过大或者出现过于密集，RRU中保护措施可能漏过异常信号，还是会对功放单元造成威胁。
硬限幅是一种剔除异常大信号的有效方法，但是在RRU中的射频部分对信号进行硬限幅会导致频谱扩展，再对频谱限制就会导致峰值再生，而直接对CPRI传输的基带信号进行硬限幅则可以避免该问题。传统的硬限幅方法的本质是在复平面中，设置一个半径为硬限幅幅度门限的圆，将位于圆外的点（即幅度超出硬限幅幅度门限的点）压缩到圆周上。
传统的硬限幅方法中，需要将位于圆外的点压缩到圆周上，但圆周的方程不是线性的，而是具有平方运算，因此在计算圆周上的点时需要使用开方运算。在对基带信号进行处理时使用开方运算将消耗大量的计算资源，会对整个系统的处理效率产生影响。
发明内容
本发明实施例提供一种信号限幅方法和装置，用于节约在进行信号硬限幅处理时系统的计算资源。
第一方面提供一种信号限幅方法，包括：
将待限幅信号映射到复平面上，其中所述待限幅信号的实部为所述复平面的横坐标，所述待限幅信号的虚部为所述复平面的纵坐标；
在所述复平面上生成硬限幅门限圆，并且以所述硬限幅门限圆的圆心为顶点，根据预设限幅策略将所述硬限幅门限圆平均分割为n个扇形区域，n大于等于3；
确定所述待限幅信号中位于所述硬限幅门限圆之外的点为待压缩点；
确定所述待压缩点所对应的扇形区域；
将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，或者将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上；
根据压缩后的待压缩点更新所述待限幅信号，得到限幅后的信号。
在第一方面第一种可能的实现方式中，所述在所述复平面上生成硬限幅门限圆，包括：
以预设硬限幅幅度门限为半径，所述复平面的原点为圆心生成所述硬限幅门限圆。
结合第一方面或第一方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述确定所述待限幅信号中位于所述硬限幅门限圆之外的点为待压缩点，包括：
若则确定所述待限幅信号中的待确定的点为待压缩点，其中I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，r表示所述硬限幅门限圆的半径。
结合第一方面至第一方面第二种可能的实现方式中任一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述确定所述待压缩点所对应的扇形区域，包括：
使用公式（1）确定所述待压缩点所对应的扇形区域；
其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，m1和m2分别表示所述压缩点所对应的扇形区域两条边的斜率，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标。
结合第一方面至第一方面第三种可能的实现方式中任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆的圆心的交点上，或者将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上，包括：
若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，则使用公式（2）压缩所述待压缩点；若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上，则使用公式（3）压缩所述待压缩点；
其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标， 分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标，I和Q分别表示压缩后的待压缩点的横坐标和纵坐标，Ia和Qa分别表示所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点的横坐标和纵坐标。
结合第一方面至第一方面第四种可能的实现方式中任一种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点，包括待压缩点对应的扇形区域的弧的中点。
第二方面提供一种信号限幅装置，包括：
映射模块，用于将待限幅信号映射到复平面上，其中所述待限幅信号的实部为所述复平面的横坐标，所述待限幅信号的虚部为所述复平面的纵坐标；
生成模块，用于在所述复平面上生成硬限幅门限圆，并且以所述硬限幅门限圆的圆心为顶点，根据预设限幅策略将所述硬限幅门限圆平均分割为n个扇形区域，n大于等于3；
确定模块，用于确定所述待限幅信号中位于所述硬限幅门限圆之外的点为待压缩点；确定所述待压缩点所对应的扇形区域；
处理模块，用于将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，或者将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上；
更新模块，用于根据压缩后的待压缩点更新所述待限幅信号，得到限幅后的信号。
在第二方面第一种可能的实现方式中，所述生成模块，具体用于以预设硬限幅幅度门限为半径，所述复平面的原点为圆心生成所述硬限幅门限圆。
结合第二方面或第一方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述确定模块，具体用于若则确定所述待限幅信号中的待确定的点为待压缩点，其中I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，r表示所述硬限幅门限圆的半径。
结合第二方面至第二方面第二种可能的实现方式中任一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述确定模块，具体用于使用公式（1）确定所述待压缩点所对应的扇形区域；
其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，m1和m2分别表示所述压缩点所对应的扇形区域两条边的斜率，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标。
结合第二方面至第二方面第三种可能的实现方式中任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述处理模块，具体用于若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，则使用公式（2）压缩所述待压缩点；若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上，则使用公式（3）压缩所述待压缩点；
其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标，I和Q分别表示压缩后的待压缩点的横坐标和纵坐标，Ia和Qa分别表示所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点的横坐标和纵坐标。
结合第二方面至第二方面第四种可能的实现方式中任一种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点，包括待压缩点对应的扇形区域的弧的中点。
本发明实施例提供的信号限幅方法和装置，通过将硬限幅门限圆平均分割为3个以上的扇形区域，确定待限幅信号中位于硬限幅门限圆外的点为待压缩点，将待压缩点压缩到待压缩点对应的扇形区域的弦与待压缩点和硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，或者将待压缩点压缩到待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上，从而对待限幅的信号进行硬限幅处理，由于本实施例的方法没有用到开方或消耗系统计算资源的其他复杂运算，因此节约了系统的计算资源。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的信号硬限幅方法示意图；
图2为本发明实施例提供的信号限幅方法实施例一的流程图；
图3为本发明实施例提供的信号限幅方法实施例二的示意图；
图4为本发明实施例提供的信号限幅方法实施例三的示意图；
图5为本发明实施例提供的信号限幅方法实施例三的流程图；
图6为不同硬限幅方法的EVM仿真示意图；
图7为本发明实施例提供的信号限幅装置实施例一的结构示意图。
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。
现有的信号硬限幅方法如下：设未限幅的信号为I0+jQ0，其中I0为该未限幅的信号的实部，Q0为该未限幅的信号的虚部，使用公式（4）进行信号的硬限幅。
其中，I和Q分别表示限幅后的信号的实部与虚部，r表示硬限幅幅度门限，k表示压缩系数，
硬限幅的本质是将该未限幅的信号映射到复平面上，以硬限幅幅度门限为半径，生成硬限幅门限圆，将硬限幅门限圆外的点压缩到圆周上（该点与圆心的连线与圆周的交点），而硬限幅门限圆内的点不变。
将未限幅的信号映射到复平面上，则I0表示该未限幅的信号的横坐标，Q0表示该未限幅的信号的纵坐标，r表示硬限幅门限圆的半径，I和Q分别表示限幅后的信号的横坐标与纵坐标。
图1为现有的信号硬限幅方法示意图，如图1所示，在复平面IOQ中，O为原点，I为横轴，Q为纵轴，半径为r的圆为硬限幅门限圆，点A位于圆内，点B位于圆外。根据公式（4）可知，点A不需要压缩，而点B需要被压缩。画出点B与圆心O的连线OB，OB与半径为r的圆周交点为B'，点B'即为点B的目标压缩点。
从公式（4）中可以看出，对信号的硬限幅需要计算压缩系数k，而压缩系数k需要进行开方运算。而开方运算非常消耗系统的计算资源，特别是对基带信号进行硬限幅时，基带单元的数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）可能无法支持具有开方运算的硬限幅算法。而改动硬件加速器（Hardware Accelerator，HAC）则需要对设备进行重新验证及流片处理。
鉴于上述问题，本发明实施例提供一种信号限幅方法，通过将硬限幅门限圆近似为正多边形或平均分割为多个扇区，将位于圆外的点压缩到正多边形或平均分割的扇区的固定位置上，使硬限幅方法不需要使用开方运算，从而简化了硬限幅方法的运算，节约系统的计算资源，可以在不改动现有设备的硬件的基础上，实现基带信号的硬限幅。
图2为本发明实施例提供的信号限幅方法实施例一的流程图，如图2所示，本实施例的方法包括：
步骤S201，将待限幅信号映射到复平面上，其中所述待限幅信号的实部为所述复平面的横坐标，所述待限幅信号的虚部为所述复平面的纵坐标。
具体地，和现有的信号硬限幅方法相同，本实施例还是将待限幅的信号映射到复平面上，将待限幅信号的实部作为复平面的横坐标，待限幅信号的虚部作为复平面的纵坐标。在生成的复平面上，使用平面几何的方法，对信号进行处理。
步骤S202，在所述复平面上生成硬限幅门限圆，并且以所述硬限幅门限圆的圆心为顶点，根据预设限幅策略将所述硬限幅门限圆平均分割为n个扇形区域，n大于等于3。
具体地，本步骤中，首先生成硬限幅门限圆。硬限幅门限圆是以复平面的原点为圆心，硬限幅幅度门限为半径，生成的。然后根据本实施例的思路，使用正多边形近似该硬限幅门限圆，或者将硬限幅门限圆平均分割为多个扇形区域后，使用每个扇形区域上的一点作为该扇形区域外的点的压缩点。由于正多边形可以认为是将圆平均分为多个扇形区域后每个扇形区域的弦组成的，因此本步骤中，以硬限幅门限圆的圆心为顶点，将硬限幅门限圆平均分割为n个扇形区域，其中n大于等于3。
步骤S203，确定所述待限幅信号中位于所述硬限幅门限圆之外的点为待压缩点。
具体地，本步骤是用于判断待限幅信号上的点是否位于硬限幅门限圆之外，只有位于硬限幅门限圆之外的点才需要进行压缩而限幅，而位于硬限幅门限圆内或硬限幅门限圆上的点则不需要进行处理。将待限幅信号中位于硬限幅门限圆之外的点作为待压缩点。
确定待限幅信号是否位于硬限幅门限圆之外的方法同样与现有的硬限幅方法相同，即：若则确定待限幅信号中的待确定的点为待压缩点，其中I0表示待压缩点的横坐标，Q0表示待压缩点的纵坐标，r表示硬限幅门限圆的半径。
步骤S204，确定所述待压缩点所对应的扇形区域。
具体地，在确定了待限幅信号的待压缩点之后，再次确定待压缩点需要压缩到的目的扇形区域。即确定待压缩点与硬限幅门限圆圆心的连线与哪个扇形区域相交，然后才能根据预设的限幅策略将待压缩点压缩到该扇形区域的相应位置上。
确定待压缩点所对应的扇形区域的方法可以为：使用公式（1）确定待压缩点所对应的扇形区域；
其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，m1和m2分别表示所述压缩点所对应的扇形区域两条边的斜率，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标。
由于是根据预设的限幅策略将硬限幅门限圆分割为多个扇形区域，因此分割后的扇形区域除了半径外，其他参数可以预先计算出并存储起来，当需要进行限幅处理时，可以直接调用。这里的分割后的扇形区域的两条边的斜率即为与圆的半径无关的参数，因此公式（1）中，m1和m2可以认为是常数。则从公式（1）中可以看出，对待压缩点位于哪个扇形区域的判断仅用到了除法，因此对计算资源的消耗不大。
另外，使用公式（1）确定待压缩点所位于的扇形区域时，可能出现待压缩点同时位于两个扇区的情况，即待压缩点位于某一扇形区域的边的延长线上，此时可以选择任意扇区作为该待压缩点对应的扇形区域。
步骤S205，将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，或者将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上。
具体地，本步骤分为两种方法，分别为第一种：使用正多边形近似该硬限幅门限圆，将待限幅信号中的待压缩点压缩到该正多边形的边上；第二种：将硬限幅门限圆平均分割为多个扇形区域后，使用每个扇形区域上的一点作为该扇形区域外的点的压缩点。根据预设的限幅策略，确定本步骤需要使用的方法。
其中，若确定使用第一种方法，则将待压缩点压缩到待压缩点对应的扇形区域的弦与待压缩点和硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，这与将待压缩点压缩到正多边形的边上是一样的。由于对硬限幅门限圆的分割是根据预设限幅策略分割好的，因此可以认为分割后的每个扇形区域的边的斜率是已知的，根据该斜率和硬限幅门限圆的半径即可以得到每个扇形区域的顶点的坐标，使用每个扇形区域的两个顶点可以写出该扇形区域的弦的方程，该方程为二元一次方程。另外再根据待压缩点和原点可以写出待压缩点与原点的连线的方程，同样为二元一次方程。联立求解上述两个二元一次方程组成的二元一次方程组，即可以得到待压缩点对应的扇形区域的弦与待压缩点和硬限幅门限圆圆心的连线的交点的坐标，如公式（2）所示。
其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标，I和Q分别表示压缩后的待压缩点的横坐标和纵坐标。
从公式（2）可以看出，求解的二元一次方程组，不包含复杂运算，因此对计算资源的消耗不大。
若确定使用第二种方法，将待压缩点压缩到待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上，则使用公式（3）。
其中，I和Q分别表示压缩后的待压缩点的横坐标和纵坐标，Ia和Qa分别表示所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点的横坐标和纵坐标。由于对硬限幅门限圆的分割是根据预设限幅策略分割好的，因此每个扇形区域的弧上的预设点也是根据预设限幅策略分割好的，因此该点的坐标可以认为是已知的，即Ia和Qa是已知的。
一般地，可以将待压缩点对应的扇形区域的弧上的任一点作为预设点，包括待压缩点对应的扇形区域的弧的中点，即将待压缩点压缩到其对应的扇形区域的弧的中点上。
步骤S206，根据压缩后的待压缩点更新所述待限幅信号，得到限幅后的信号。
具体地，将步骤S205中任一种方法压缩后的点更新待限幅信号，即可得到限幅后的信号。由于本实施例的信号限幅方法中，没有用到开方等消耗系统资源的复杂运算，因此不会占用过多的系统计算资源，因此可以通过改变设备中的软件或可编程器件来实现本实施例的方法，从而节约系统资源，并且不需要改变现有设备的架构。
本实施例仅提供一种信号限幅方法的思路，本领域技术人员可以想到的是，在步骤S202中，将硬限幅门限圆分割的扇形区域越多，则使用本方法进行限幅的误差越小，信号的误差向量幅度（Error Vector Magnitude，EVM）越小。
本实施例中，预设限幅策略包括：将硬限幅门限圆平均分割为几份；将待压缩点压缩到待压缩点对应的扇形区域的弦与待压缩点和所述硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，或者将待压缩点压缩到待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上；所述预设点的具体位置；等与限幅方法相关的参数。
本实施例，通过将硬限幅门限圆平均分割为3个以上的扇形区域，确定待限幅信号中位于硬限幅门限圆外的点为待压缩点，将待压缩点压缩到待压缩点对应的扇形区域的弦与待压缩点和硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，或者将待压缩点压缩到待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上，从而对待限幅的信号进行硬限幅处理，由于本实施例的方法没有用到开方或消耗系统计算资源的其他复杂运算，因此节约了系统的计算资源。
图2所示实施例的信号限幅方法为本发明实施例提供的信号限幅方法的一般流程，在一些应用场景下，可以对本实施例提供的信号限幅方法进行简化。
图3为本发明实施例提供的信号限幅方法实施例二的示意图，如图3所示，本实施例中，将硬限幅门限圆近似为正8边形，并且正8边形中有4个顶点位于复平面的坐标轴上，此时可以根据图2所示实施例的信号限幅方法进行处理，另外，还可以采用一种简化的方法进行处理。
在图3所示的复平面IOQ中，硬限幅门限圆的圆心为原点O，半径为r，以I轴和Q轴，以及I=Q、I=-Q两条直线为基准，做出硬限幅门限圆的内接正8边形，对于硬限幅门限圆内、但是在正8边形外的点A，不对其进行压缩，而对于硬限幅门限圆外的点B，将其压缩到点B与原点O的连线OB与正8边形的边的交点B1上。
本实施例中，首先将待限幅信号映射到复平面上，与步骤S201相同。然后在复平面上生成硬限幅门限圆，在对硬限幅门限圆进行划分时，是将硬限幅门限圆平均分割为8个扇形区域，其中使用复平面的两个坐标轴作为扇形区域的边。接下来，使用公式（4）对待限幅信号进行限幅。
其中，设未限幅的信号为I0+jQ0，其中I0为该未限幅的信号的实部，Q0为该未限幅的信号的虚部，I和Q分别表示限幅后的信号的实部与虚部，r表示硬限幅幅度门限，k表示压缩系数，其中，也就是说I1为I0和Q0的绝对值中较大的一个，也就是说Q1为I0和Q0的绝对值中较小的一个。使用公式（4）可以直接得出限幅后的信号I+jQ。
在本实施例中，对k的计算没有进行开放运算，因此对计算资源的消耗不高。
本实施例提供的信号限幅方法在特定的硬限幅门限圆的划分情况下，可以简化对信号进行限幅的处理流程。
当与图3所示实施例类似，将硬限幅门限圆近似为正16边形，并且正16边形中有4个顶点位于复平面的坐标轴上，此时虽然仍然可以根据图2所示实施例的信号限幅方法进行处理，另外，还可以采用一种简化的方法进行处理。
这种方法中，对待限幅信号的限幅仍然使用公式（4），只是对k值的计算采用公式（5）至公式（9）的方法：
从公式（5）至公式（9）中可以看出，正16边形的方法比正8边形的方法多出了计算I2和Q2的步骤，但在公式（5）至公式（9）中仍然没有进行开方计算，而由于p为常数，所有对于p的计算都可以认为是常数。因此正16边形的简化计算方法对计算资源的消耗不高，可以简化对信号进行限幅的处理流程，并且精度高于正8边形的方法。
图4为本发明实施例提供的信号限幅方法实施例三的示意图，如图4所示，本实施例中，将硬限幅门限圆划分为32个扇形区域，并且复平面的坐标轴作为扇形区域的边，将硬限幅门限圆外的点压缩到其对应的扇形区域的弧的中点上，此时可以根据图2所示实施例的信号限幅方法进行处理，另外，还可以采用一种简化的方法进行处理。
在图4所示的复平面IOQ中，硬限幅门限圆的圆心为原点O，半径为r，以I轴和Q轴为基准，将硬限幅门限圆平均分割为的32个扇形区域，对于硬限幅门限圆内的点A和硬限幅门限圆上的点B，不对其进行压缩，而对于硬限幅门限圆外的点C，将其压缩到点C对应的扇形区域的弧的中点C1上。
本实施例中，首先将待限幅信号映射到复平面上，与步骤S201相同。然后在复平面上生成硬限幅门限圆，在对硬限幅门限圆进行划分时，是将硬限幅门限圆平均分割为32个扇形区域，其中使用复平面的两个坐标轴作为扇形区域的边。然后按照步骤S203的方法确定待限幅信号中位于硬限幅门限圆之外的点位待压缩点。接下来，采用图5所示的流程图进行信号限幅处理，如图5所示，图5为本发明实施例提供的信号限幅方法实施例三的流程图。其中，设未限幅的信号为I0+jQ0，其中I0为该未限幅的信号的实部，Q0为该未限幅的信号的虚部，I和Q分别表示限幅后的信号的实部与虚部，r表示硬限幅幅度门限。
在步骤S501中，首先计算I1和Q1，I1和Q1的计算方法与公式（5）相同。然后在步骤S502中计算常数pn，这里常数pn的取值有3种，分为p1、p2和p3，其中接着对于常数pn的3种取值进行判断，在步骤S503中，若Q1>p3I1，则执行步骤S506，否则执行步骤S504。在步骤S504中，若Q1>p2I1，则执行步骤S507，否则执行步骤S505。在步骤S505中，若Q1>p1I1，则执行步骤S508，否则执行步骤S509。在步骤S506至步骤S509中，根据不同公式计算得到I2和Q2，并执行步骤S510。
其中步骤S506中，步骤S507中，步骤S508中，步骤S509中，
在步骤S510中，判断I0和Q0的绝对值之间的关系，若|I0|>|Q0|则执行步骤S511，否则执行步骤S512。在步骤S511和步骤S512中，分别计算得出I和Q。
其中在步骤S511中，在步骤S512中，最后在步骤S513中得到限幅后的信号I+jQ。
其中在步骤S511和步骤S512中，sgn为符号函数，若sgn(x)中的x非负，则返回1，若sgn(x)中的x为负，则返回-1。从图5所示流程图中可以看出，将硬限幅门限圆分割为32个扇形区域，在进行信号限幅处理时，没有用到开方运算，其中的三角函数运算都是对常数进行的计算，仍然可以认为是常数，因此本实施例对计算资源的消耗不高。
本实施例提供的信号限幅方法在特定的硬限幅门限圆的划分情况下，可以简化对信号进行限幅的处理流程。
本发明实施例提供的信号限幅方法采用了近似计算的方法，降低了对信号限幅时的计算复杂度，但近似的方法会对EVM产生恶化，但本发明实施例提供的信号限幅方法不会对EVM造成过大影响。下面以将硬限幅门限圆近似为正8边形、正16边形和将硬限幅门限圆平均分割为32个扇形区域，即图3和图4所示实施例的EVM为例，对本发明实施例提供的信号限幅方法的EVM进行仿真。
图6为不同硬限幅方法的EVM仿真示意图，如图6所示，假设原始信号I0+jQ0服从高斯分布，功率为1（0dB），功率门限时幅度门限的平方。曲线61为现有技术的硬限幅方法的EVM曲线；曲线62为使用本发明实施例的信号限幅方法时，将硬限幅门限圆近似为正8边形时的EVM曲线；曲线63为使用本发明实施例的信号限幅方法时，将硬限幅门限圆近似为正16边形时的EVM曲线；曲线64为使用本发明实施例的信号限幅方法时，将硬限幅门限圆平均分割为32个扇形区域时的EVM曲线。图中纵坐标为信号的EVM，以百分比的方式表示，横坐标为信号的功率门限，单位为dB。从图中可以看出，当信号的功率门限越高，本发明实施例提供的信号限幅方法造成的EVM的恶化量在逐渐降低，当功率门限大于9dB时，本发明实施例提供的信号限幅方法造成的EVM恶化量都小于0.2%。也就是说，当待限幅信号的功率门限较大时，本发明实施例提供的信号限幅方法既可以节约系统的计算资源，又不会对EVM造成过大影响。
图7为本发明实施例提供的信号限幅装置实施例一的结构示意图，如图7所示，本实施例的信号限幅装置包括：
映射模块71，用于将待限幅信号映射到复平面上，其中所述待限幅信号的实部为所述复平面的横坐标，所述待限幅信号的虚部为所述复平面的纵坐标。
生成模块72，用于在所述复平面上生成硬限幅门限圆，并且以所述硬限幅门限圆的圆心为顶点，根据预设限幅策略将所述硬限幅门限圆平均分割为n个扇形区域，n大于等于3。
确定模块73，用于确定所述待限幅信号中位于所述硬限幅门限圆之外的点为待压缩点；确定所述待压缩点所对应的扇形区域。
处理模块74，用于将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，或者将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上。
更新模块75，用于根据压缩后的待压缩点更新所述待限幅信号，得到限幅后的信号。
本实施例的信号限幅装置用于执行图2所示的方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
进一步地，生成模块72，具体用于以预设硬限幅幅度门限为半径，所述复平面的原点为圆心生成所述硬限幅门限圆。
进一步地，确定模块73，具体用于若则确定所述待限幅信号中的待确定的点为待压缩点，其中I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，r表示所述硬限幅门限圆的半径。
进一步地，确定模块73，具体用于使用公式（1）确定所述待压缩点所对应的扇形区域；
其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，m1和m2分别表示所述压缩点所对应的扇形区域两条边的斜率，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标。
进一步地，处理模块74，具体用于若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，则使用公式（2）压缩所述待压缩点；若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上，则使用公式（3）压缩所述待压缩点；
其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标，I和Q分别表示压缩后的待压缩点的横坐标和纵坐标，Ia和Qa分别表示所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点的横坐标和纵坐标。
进一步地，图7所示实施例中，所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点，包括待压缩点对应的扇形区域的弧的中点。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各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，执行包括上述各方法实施例的步骤；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：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (24)

1.一种信号限幅方法，其特征在于，包括：
将待限幅信号映射到复平面上，其中所述待限幅信号的实部为所述复平面的横坐标，所述待限幅信号的虚部为所述复平面的纵坐标；
在所述复平面上生成硬限幅门限圆，并且以所述硬限幅门限圆的圆心为顶点，根据预设限幅策略将所述硬限幅门限圆平均分割为n个扇形区域，n大于等于3；
确定所述待限幅信号中位于所述硬限幅门限圆之外的点为待压缩点；
确定所述待压缩点所对应的扇形区域；
将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，或者将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上；
根据压缩后的待压缩点更新所述待限幅信号，得到限幅后的信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述复平面上生成硬限幅门限圆，包括：
以预设硬限幅幅度门限为半径，所述复平面的原点为圆心生成所述硬限幅门限圆。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述确定所述待限幅信号中位于所述硬限幅门限圆之外的点为待压缩点，包括：
若则确定所述待限幅信号中的待确定的点为待压缩点，其中I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，r表示所述硬限幅门限圆的半径。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述确定所述待压缩点所对应的扇形区域，包括：
使用公式(1)确定所述待压缩点所对应的扇形区域；
其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，m1和m2分别表示所述压缩点所对应的扇形区域两条边的斜率，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述待压缩点所对应的扇形区域，包括：
使用公式(1)确定所述待压缩点所对应的扇形区域；
其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，m1和m2分别表示所述压缩点所对应的扇形区域两条边的斜率，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标。
6.根据权利要求1、2、5任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆的圆心的交点上，或者将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上，包括：
若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，则使用公式(2)压缩所述待压缩点；若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上，则使用公式(3)压缩所述待压缩点；
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其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标，I和Q分别表示压缩后的待压缩点的横坐标和纵坐标，Ia和Qa分别表示所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点的横坐标和纵坐标。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆的圆心的交点上，或者将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上，包括：
若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，则使用公式(2)压缩所述待压缩点；若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上，则使用公式(3)压缩所述待压缩点；
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其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标，I和Q分别表示压缩后的待压缩点的横坐标和纵坐标，Ia和Qa分别表示所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点的横坐标和纵坐标。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆的圆心的交点上，或者将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上，包括：
若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，则使用公式(2)压缩所述待压缩点；若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上，则使用公式(3)压缩所述待压缩点；
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其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标，I和Q分别表示压缩后的待压缩点的横坐标和纵坐标，Ia和Qa分别表示所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点的横坐标和纵坐标。
9.根据权利要求1、2、5、7、8任一项所述的方法，其特征在于，所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点，包括待压缩点对应的扇形区域的弧的中点。
10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点，包括待压缩点对应的扇形区域的弧的中点。
11.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点，包括待压缩点对应的扇形区域的弧的中点。
12.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点，包括待压缩点对应的扇形区域的弧的中点。
13.一种信号限幅装置，其特征在于，包括：
映射模块，用于将待限幅信号映射到复平面上，其中所述待限幅信号的实部为所述复平面的横坐标，所述待限幅信号的虚部为所述复平面的纵坐标；
生成模块，用于在所述复平面上生成硬限幅门限圆，并且以所述硬限幅门限圆的圆心为顶点，根据预设限幅策略将所述硬限幅门限圆平均分割为n个扇形区域，n大于等于3；
确定模块，用于确定所述待限幅信号中位于所述硬限幅门限圆之外的点为待压缩点；确定所述待压缩点所对应的扇形区域；
处理模块，用于将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，或者将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上；
更新模块，用于根据压缩后的待压缩点更新所述待限幅信号，得到限幅后的信号。
14.根据权利要求13所述的信号限幅装置，其特征在于，所述生成模块，具体用于以预设硬限幅幅度门限为半径，所述复平面的原点为圆心生成所述硬限幅门限圆。
15.根据权利要求13或14所述的信号限幅装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于若则确定所述待限幅信号中的待确定的点为待压缩点，其中I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，r表示所述硬限幅门限圆的半径。
16.根据权利要求13或14所述的信号限幅装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于使用公式(1)确定所述待压缩点所对应的扇形区域；
其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，m1和m2分别表示所述压缩点所对应的扇形区域两条边的斜率，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标。
17.根据权利要求15所述的信号限幅装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于使用公式(1)确定所述待压缩点所对应的扇形区域；
其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，m1和m2分别表示所述压缩点所对应的扇形区域两条边的斜率，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标。
18.根据权利要求13、14、17任一项所述的信号限幅装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，则使用公式(2)压缩所述待压缩点；若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上，则使用公式(3)压缩所述待压缩点；
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其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标，I和Q分别表示压缩后的待压缩点的横坐标和纵坐标，Ia和Qa分别表示所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点的横坐标和纵坐标。
19.根据权利要求15所述的信号限幅装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，则使用公式(2)压缩所述待压缩点；若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上，则使用公式(3)压缩所述待压缩点；
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其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标，I和Q分别表示压缩后的待压缩点的横坐标和纵坐标，Ia和Qa分别表示所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点的横坐标和纵坐标。
20.根据权利要求16所述的信号限幅装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弦与所述待压缩点和所述硬限幅门限圆圆心的连线的交点上，则使用公式(2)压缩所述待压缩点；若确定将所述待压缩点压缩到所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点上，则使用公式(3)压缩所述待压缩点；
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其中，I0表示所述待压缩点的横坐标，Q0表示所述待压缩点的纵坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的横坐标，和分别表示所述压缩点所对应的扇形区域的弧和两条边交点的纵坐标，I和Q分别表示压缩后的待压缩点的横坐标和纵坐标，Ia和Qa分别表示所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点的横坐标和纵坐标。
21.根据权利要求13、14、17、19、20任一项所述的信号限幅装置，其特征在于，所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点，包括待压缩点对应的扇形区域的弧的中点。
22.根据权利要求15所述的信号限幅装置，其特征在于，所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点，包括待压缩点对应的扇形区域的弧的中点。
23.根据权利要求16所述的信号限幅装置，其特征在于，所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点，包括待压缩点对应的扇形区域的弧的中点。
24.根据权利要求18所述的信号限幅装置，其特征在于，所述待压缩点对应的扇形区域的弧的预设点，包括待压缩点对应的扇形区域的弧的中点。
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