CN111107030A - 一种适用于大带宽系统的降低信号峰均比的方法及装置 - Google Patents

一种适用于大带宽系统的降低信号峰均比的方法及装置 Download PDF

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CN111107030A CN201811252498.5A CN201811252498A CN111107030A CN 111107030 A CN111107030 A CN 111107030A CN 201811252498 A CN201811252498 A CN 201811252498A CN 111107030 A CN111107030 A CN 111107030A
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Abstract

本发明提供了一种用于大带宽系统降低信号峰均比的方法及装置，包括：将输入信号拆分成两个频带信号；对拆分后的两个频带信号分别进行预削峰处理；对经预削峰处理后的两个频带信号分别进行削峰处理；将削峰处理后的信号进行移频处理，移频至指定频点；将移频处理后的两个信号进行合路处理，生成输出信号。能够解决输入信号带宽较大时，有限的时钟资源下，降低信号峰均比，同时兼顾误差向量幅度以及邻道功率泄露比。

Description

一种适用于大带宽系统的降低信号峰均比的方法及装置
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种适用于大带宽系统的降低信号峰均比的方法及装置。
背景技术
在无线通信系统中，多载波调制技术正交频分复用OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)，广泛适用于多径衰落条件下，具有频谱效率高、抗多径衰落等优点；同时也具有对相位噪声敏感及峰均比较大等缺点。高峰均比要求高功率放大器具有较大的线性动态范围，这会增加高功率放大器的成本，同时会降低其效率。并且，如果峰值超过功放的线性动态范围，就会造成带内失真和带外弥散，因此，降低峰均比是OFDM系统的关键技术，具有很重要的意义。
为此，业界提出了很多的峰均比PAPR(Peak-to-Average-Power-Ratio) 降低方案，但这些方案的带宽处理能力受系统时钟以及硬件资源限制，随着目前大带宽信号需求的增加(如5G高频、高速数传系统等)，对时钟速率以及硬件资源提出了更严格的需求，传统的PAPR降低技术适用范围受到了限制。
当输入信号带宽较大时，受时钟速率限制，无法实现较高的速率转换，而在低速率下采用传统的PAPR降低技术，其峰值搜索精度较低，导致削波性能较差，例如PAPR降低量较小，削不齐以及误差向量幅度EVM(Error Vector Magnitude)较差。提高时钟速率可以明显提升性能，但系统整体资源增大较多，因此，如何在有限的时钟资源下实现更大带宽信号的PAPR降低成为目前业界的研究热点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种适用于大带宽系统的降低信号峰均比的方法及装置，能够在相同的时钟速率下，实现较大带宽信号的PAPR较低，同时兼顾EVM以及ACPR。同时能够改善拆分后的两个频带信号功率配置差异较大时，可能出现的过削波现象。
本发明提出了一种适用于大带宽系统的降低信号峰均比的方法及装置，包括：
拆分模块，用于将大带宽信号输入信号data_in拆分为两个带宽相对较窄的频带信号data_in_bd1和data_in_bd2；
预处理模块，用于对拆分后的两个频带信号分别进行预削峰处理；
所述预处理模块，包括：
计算单元，用于计算拆分后的两个频带的功率差异ΔP；
设定单元，用于设定功率门限P_thr；
比较单元，用于将所述功率差异ΔP和所述功率门限P_thr进行比较；
削峰单元，用于对拆分后的两个频带进行预削峰；
处理单元，用于当ΔP>P_thr时，开启拆分后的两个频带中功率高的频带所对应的削峰单元，同时旁路两个频带中功率低的频带信号所对应的削峰单元；
当ΔP≤P_thr时，旁路两个频带对应的削峰单元。
削峰模块，用于对经预削峰处理后的两个频带信号分别进行削峰处理；
所述削峰模块，包括：
速率变换单元，用于将两个频带输入信号的采样速率变换到指定速率；
坐标转换单元，用于将两个频带复数信号转换为“幅值+相位”的形式，实现直角坐标向极坐标的转换；
峰值搜索单元，两个频带信号经过坐标转后的幅值分别为PK1和PK2，通过对所述PK1和PK2进行幅值和搜峰或功率和搜峰，检测信号中出超过预设门限的峰值；
速率回归单元，用于将信号速率变换至原采样速率，变换过程中遵循保留大值的原则；
能量提取单元，用于将根据峰值搜索单元搜索到的峰值与削峰门限，提取出信号需要削低的能量CE；
所述能量提取单元，还用于将所述削波能量CE按照公式进行分配，分别得到两个频带的削波能量CE1和CE2
Figure BDA0001842009620000031
其中，CE为反坐标转换模块输出的削波能量，PK1为频带1的幅值，PK2 为频带2的幅值，PK为模值和或功率和。
反坐标变换单元，用于将“幅值+相位”信号转换为复数信号，实现极坐标向直角坐标的转换；
加权单元，用于生成两个EVM加权因子WF1和WF2，对应与CE1和CE2 进行乘法运算。
所述加权因子计算方法为：
若要求两个频带的EVM呈现一种均衡状态，则WF1和WF2计算方法为：
Figure BDA0001842009620000032
其中，P1为频带1的功率，B1为频带1的带宽，P2为频带2的功率， B2带宽；若频带1的P/B高于频带2，则WF1＝1/WF，WF2＝1；若频带1的P/B 低于频带2，则WF1＝1，WF2＝WF；
若要求两个频带信号误差向量幅度以及合路信号误差向量幅度均满足要求，则根据合路信号误差向量幅度EVM_SUM与单载波信号误差向量幅度 EVMM的关系调整WF1以及WF2大小，所述合路信号误差向量幅度EVM_SUM与单载波信号误差向量幅度EVMM的关系为：
Figure BDA0001842009620000033
Figure BDA0001842009620000034
其中，表示最大星座幅度，L表示带内信号的长度；I表示带内信号的起止点范围；E(k)表示处理前后信号的频域差异。
能量成型单元，用于依据所述两个频带信号的加权削波能量，设计成型滤波器，进行成型处理，生成削波序列。
削峰处理单元，用于将输入信号与所述削波序列相减，得到削峰后的信号。
移频模块，用于将削峰处理后的信号进行移频处理，移频至指定频点；
合路模块，用于将移频处理后的两个信号进行合路处理，生成输出信号。
采用多级级联的结构，对每一级进行信号峰均比降低的处理。
一种适用于大带宽系统的降低信号峰均比的方法，其特征在于，包括：
将输入信号分为两个频带信号；将大带宽信号输入信号data_in拆分为两个带宽相对较窄的频带信号data_in_bd1和data_in_bd2。
对拆分后的两个频带信号分别进行预削峰处理，包括：
计算拆分后的两个频带的功率差异ΔP；
设定功率门限P_thr；
将所述功率差异ΔP和所述功率门限P_thr进行比较；
对拆分后的两个频带进行预削峰；
当ΔP>P_thr时，开启拆分后的两个频带中功率高的频带所对应的削峰单元，同时旁路两个频带中功率低的频带信号所对应的削峰单元；
当ΔP≤P_thr时，旁路两个频带对应的削峰单元。
对经预削峰处理后的两个频带信号分别进行削峰处理，包括：
将两个频带输入信号的采样速率变换到指定速率；
将两个频带复数信号转换为“幅值+相位”的形式，实现直角坐标向极坐标的转换；
两个频带信号经过坐标转后的幅值分别为PK1和PK2，通过对所述PK1 和PK2进行模值和搜峰或功率和搜峰，检测信号中出超过预设门限的峰值；
将信号速率变换至原采样速率，变换过程中遵循保留大值的原则；
将根据峰值搜索单元搜索到的峰值与削峰门限，提取出信号需要削低的能量CE；
将所述削波能量CE按照公式进行分配，分别得到两个频带的削波能量 CE1和CE2：
Figure BDA0001842009620000051
其中，CE为反坐标转换模块输出的削波能量，PK1为频带1的幅值，PK2 为频带2的幅值，PK为模值和或功率和。
误差向量幅度进行加权，生成两个加权因子WF1和WF2，对应与CE1和 CE2进行乘法运算，得到两个频带信号的加权削波能量。
所述加权因子计算方法为：
若要求两个频带的EVM呈现一种均衡状态，则WF1和WF2计算方法为：
Figure BDA0001842009620000052
其中，P1为频带1的功率，B1为频带1的带宽，P2为频带2的功率， B2带宽；若频带1的P/B高于频带2，则WF1＝1/WF，WF2＝1；若频带1的P/B 低于频带2，则WF1＝1，WF2＝WF；
若要求两个频带信号误差向量幅度以及合路信号误差向量幅度均满足要求，则根据合路信号误差向量幅度EVM_SUM与单载波信号误差向量幅度 EVMM的关系调整WF1以及WF2大小，所述合路信号误差向量幅度EVM_SUM与单载波信号误差向量幅度EVMM的关系为：
Figure BDA0001842009620000053
Figure BDA0001842009620000054
其中，表示最大星座幅度，L表示带内信号的长度；I表示带内信号的起止点范围；E(k)表示处理前后信号的频域差异。
依据所述两个频带信号的加权削波能量，设计成型滤波器，进行成型处理，生成削波序列，将输入信号与所述削波序列相减，得到削峰后的信号。
将“幅值+相位”信号转换为复数信号，实现极坐标向直角坐标的转换；
将削峰处理后的信号进行移频处理，移频至指定频点；
将移频处理后的两个信号进行合路处理，生成输出信号；
采用多级级联的结构，对每一级进行信号峰均比降低的处理。
本申请提供了一种适用于大带宽系统的降低信号峰均比的方法及装置，通过大带宽信号拆分为两个带宽相对较小的信号，首先对两个频带信号进行预处理，避免了两个频带信号的功率配置差异较大时，出现过削波的现象；对两个信号分别进行削峰处理，其中，通过模值和搜峰或功率和搜峰，检测出超过给定削峰门限的峰值；提取出信号需要削低的能量，并根据需求对两个频带的EVM进行加权，以使削峰后两个频带的EVM值灵活可变；然后将两个频带信号削峰后的输出信号进行移频并合路，最终输出信号为峰均比降低后的大带宽信号，保证了有限的时钟资源下，实现较大带宽信号的PAPR较低，同时兼顾EVM以及ACPR。
为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。
附图说明
图1是本发明提供的一种适用于大带宽系统的降低信号峰均比的装置结构系统图；
图2是本发明提供的预处理模块PRE_CLIP系统构成图；
图3是本发明提供的削峰模块DBW_CLIP系统构成图；
图4是本发明提供的一种适用于大带宽系统的降低信号峰均比的装置多级级联结构示意图；
图5是本发明提供的一种适用于大带宽系统的降低信号峰均比的方法流程图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
本发明提供了一种适用于大带宽系统的降低信号峰均比的装置，如图1 所示，包括：
100.拆分模块(DIVIDE)，用于将输入信号分为两个频带信号；
具体的，将大带宽信号输入信号data_in拆分为两个带宽相对较窄的频带信号data_in_bd1和data_in_bd2，可以通过带通滤波器实现，也可以直接通过基带生成。经拆分后的两个频带信号的带宽远小于宽带信号，采样速率较小，节省了时钟速率和滤波器阶数。
110.预处理模块PRE-CLIP，用于对拆分后的两个频带信号分别进行预削峰处理。
两个频带信号的功率配置差异较大时，功率较低一方信号的幅值较低，且远远小于削峰门限；由于另一频带的功率较高，导致二者的模值和或者功率和超过了削峰门限，此时功率较低一方就会出现过削波的现象，因此，为避免可能出现的过削波现象，提出了对拆分后的两个频带信号进行预处理。
所述预处理模块，如图2所示，包括：
110a.计算单元，用于计算拆分后的两个频带的功率差异ΔP；
110b.设定单元，用于设定功率门限P_thr；
110c.比较单元，用于将所述功率差异ΔP和所述功率门限P_thr进行比较；
110d.预削峰单元，用于对拆分后的两个频带进行预削峰；对应于频带1 的预削峰单元PRE-CLIP1以及对应于频带二的预削峰单元PRE-CLIP2。
110e.处理单元，用于当ΔP>P_thr时，开启两个频带中功率高的频带所对应的削峰单元，同时旁路功率低的频带所对应的削峰单元，即将功率高的频带信号进行削峰处理，功率低的信号直接输入下一模块。例如，若频带1 功率高于频带2，则开启频带1对应预削波模块PRE-CLIP1，同时旁路 PRE-CLIP2；若频带1功率低于频带2，则开启频带2对应预削波模块 PRE-CLIP2，同时旁路PRE-CLIP1。
当ΔP≤P_thr时，旁路两个频带对应的削峰单元，两个频带的信号不做处理直接输入下一模块。
120.削峰模块DBW_CLIP(Dual Bandwidth Clip)，用于对经预削峰处理后的两个频带信号分别进行削峰处理，如图3所示，包括：
120a.速率变换单元ROT(Rate Of Transmission)，用于将两个频带输入信号的采样速率变换到指定速率；根据系统时钟速率需求，将输入信号 data_in的采样速率变换到指定速率,优选的指定速率为带宽4倍，同时变换到指定速率可以细化信号的分辨率，发掘出真正的峰值信息。
120b.坐标转换单元CC(Coordinate Conversion)，用于将两个频带复数信号转换为“幅值+相位”的形式，实现直角坐标向极坐标的转换,经坐标转换后可根据信号幅值，进行峰值搜索。
120c.峰值搜索单元DB_PS(Dual Band Peak Search)，用于对两个频带信号进行幅值和搜峰或功率和搜峰，检测出超过预设削峰门限的峰值。
x1、x2表示两个频带移频处理的复数信号，经求幅值运算后得到两个频带信号PK1和PK2：
Figure BDA0001842009620000081
其中||表示求幅值运算；
通过PK1和PK2进行幅值和搜峰，模值和PK＝PK1+PK2，检测出超过预设削峰门限的峰值，幅值和搜索可以保证最大峰值都可以被搜索到而不会泄露。
或者，通过功率和搜峰，检测信号中出超过预设门限的峰值；
功率和搜峰则更符合功放的功率-效率特性，即功率和搜峰处理后的信号更容易分布在功放的高效率圆处。
120d.速率回归单元ROR(Rate Of Return)，用于将信号速率变换至原采样速率，变换过程中遵循保留大值的原则；
进一步的，为了提高所保留峰值的相位精度，本发明提出了相位优化策略，具体为：在信号中插入部分已知长度的数据序列，调整该长度序列在信号中的分布位置，使得保留下来的大峰值对应的位置更靠近原输入信号，即大峰值的相位更接近原信号相位。该策略可以保证削波削的更齐，即削峰后信号的时域波形的峰值表现为一条很齐的直线，或是万分之一概率处的PAPR 值与PAPR的峰值比较接近，并可以在一定程度上改善EVM。
120e.能量提取单元CEE(Clipping Energy Extraction)，用于将根据峰值搜索单元搜索到的峰值与削峰门限，提取出信号需要削低的能量CE；
本实施例中包括所述能量提取单元，还用于将所述削波能量CE按照式1 进行分配，分别得到两个频带的削波能量CE1和CE2
Figure BDA0001842009620000091
其中，PK为两个频带信号幅值和或功率和。
120f.反坐标变换单元ICC(Inverse Coordinate Conversion)，用于将“幅值+相位”信号转换为复数信号，实现极坐标向直角坐标的转换；
120g.加权单元(Weighting)，用于用于生成两个EVM加权因子WF1和 WF2，对应与CE1和CE2进行乘法运算,通过对EVM加权，可以使得削峰后两个频带的EVM值灵活可变，满足不同系统的要求。
所述加权因子计算方法为：
1)若要求两个频带的EVM呈现一种均衡状态，则WF1和WF2计算方法为：
Figure BDA0001842009620000092
其中，P1为频带1的功率，B1为频带1的带宽，P2为频带2的功率， B2带宽；若频带1的P/B高于频带2，则WF1＝1/WF，WF2＝1；若频带1的P/B 低于频带2，则WF1＝1，WF2＝WF；
2)若要求两个频带EVM分别满足不同要求，根据Wimax协议中关于EVM 的计算公式，得出合路信号误差向量幅度EVM_SUM与单载波信号误差向量幅度EVMM的关系式为：
Figure BDA0001842009620000101
Figure BDA0001842009620000102
其中，表示最大星座幅度，L表示带内信号的长度；I表示带内信号的起止点范围；E(k)表示处理前后信号的频域差异。
根据所述关系式调整WF1以及WF2大小，以使两个频带信号误差向量幅度以及合路信号误差向量幅度均满足要求。
120h.能量成型单元CES(Clipping Energy Shaping)，用于依据所述两个频带的加权削波能量CES1和CES2，分别设计成型滤波器，进行成型处理，生成削波序列。
130.移频模块NCO(Numerically Controlled Oscillator)，用于将削峰处理后的信号进行移频处理，将信号的中心频点移至指定频点，所述指定频点可根据实际带宽或系统需求决定，对削峰处理后的信号进行移频处理以改变两个频带信号的失真情况。
140.合路模块SM(Synthesis Module)，用于将移频处理后的两个信号进行合路处理，生成输出信号data_out。
示例性的，输入信号带宽为160MHz，拆分成两个80MHz信号，两个信号的中心频点均为0MHz。两个信号经各自削峰处理后，再通过NCO1以及NCO2 进行移频处理，NCO1将data_in_bd1的中心频点由0MHz搬移到-40MHz，NCO2 将data_in_bd2的中心频点由0MHz搬移到40MHz；将移频后的两个信号相加，即合路处理，就得到了中心频点为0、带宽为160MHz的宽带信号data_out。
需要说明的是，由于实际应用中对PAPR的不同需求，单级处理很难满足多样性的峰均比需求。在实施例一和实施例二的基础上提出了多级级联的结构，如下图4所示。
本发明提供了一种适用于大带宽系统的降低信号峰均比的方法，如图5 所示，包括：
S201.将输入信号分为两个频带信号；
通过带通滤波器将大带宽信号输入信号data_in拆分为两个带宽相对较窄的频带信号data_in_bd1和data_in_bd2，也可以直接通过基带生成两个带宽相对较窄的频带信号；经拆分后的两个频带信号的带宽远小于宽带信号，采样速率较小，节省了时钟速率和滤波器阶数。
S202.对拆分后的两个频带信号分别进行预削峰处理；
两个频带信号的功率配置差异较大时，功率较低一方信号的幅值较低，且远远小于削峰门限；由于另一频带的功率较高，导致二者的模值和或者功率和超过了削峰门限，此时功率较低一方就会出现过削波的现象，因此，为避免可能出现的过削波现象，提出了对拆分后的两个频带信号进行预处理。
所述预处理步骤，包括：
(1)计算拆分后的两个频带的功率差异ΔP；
(2)设定功率门限P_thr；
(3)将所述功率差异ΔP和所述功率门限P_thr进行比较；
(4)对拆分后的两个频带进行预削峰；对应于频带1的预削峰单元 PRE-CLIP1以及对应于频带二的预削峰单元PRE-CLIP2。
(5)当ΔP>P_thr时，开启两个频带中功率高的频带所对应的削峰单元，同时旁路功率低的频带所对应的削峰单元，即将功率高的频带信号进行削峰处理，功率低的信号直接输入下一模块。例如，若频带1功率高于频带2，则开启频带1对应预削波模块PRE-CLIP1，同时旁路PRE-CLIP2；若频带1 功率低于频带2，则开启频带2对应预削波模块PRE-CLIP2，同时旁路PRE-CLIP1。
当ΔP≤P_thr时，旁路两个频带对应的削峰单元，两个频带的信号不做处理直接输入下一模块。
S203.对经预削峰处理后的两个频带信号分别进行削峰处理；包括：
(1)速率变换，将两个频带输入信号的采样速率变换到指定速率；具体的，根据系统时钟速率需求，将输入信号data_in的采样速率变换到指定速率, 优选的指定速率为带宽4倍，同时变换到指定速率可以细化信号的分辨率，发掘出真正的峰值信息。
(2)坐标变换，将两个频带复数信号转换为“幅值+相位”的形式，实现直角坐标向极坐标的转换,经坐标转换后可根据信号幅值，进行峰值搜索。
(3)峰值搜索，对两个频带信号进行幅值和搜峰或功率和搜峰，检测出超过预设削峰门限的峰值。
x1、x2表示两个频带移频处理的复数信号，经求幅值运算后得到两个频带信号PK1和PK2：，其中||表示求幅值运算；
通过PK1和PK2进行幅值和搜峰，模值和PK＝PK1+PK2，检测出超过预设削峰门限的峰值，幅值和搜索可以保证最大峰值都可以被搜索到而不会泄露。
或者，通过功率和搜峰，检测信号中出超过预设门限的峰值；
功率和搜峰则更符合功放的功率-效率特性，即功率和搜峰处理后的信号更容易分布在功放的高效率圆处。
(4)速率回归，将信号速率变换至原采样速率，变换过程中遵循保留大值的原则；
进一步的，为了提高所保留峰值的相位精度，本发明提出了相位优化策略，具体为：在信号中插入部分已知长度的数据序列，调整该长度序列在信号中的分布位置，使得保留下来的大峰值对应的位置更靠近原输入信号，即大峰值的相位更接近原信号相位。该策略可以保证削波削的更齐，即削峰后信号的时域波形的峰值表现为一条很齐的直线，或是万分之一概率处的PAPR 值与PAPR的峰值比较接近，并可以在一定程度上改善EVM。
(5)提取削波能量，将根据峰值搜索单元搜索到的峰值与削峰门限，提取出信号需要削低的能量CE；
本实施例中包括所述能量提取单元，还用于将所述削波能量CE按照式1 进行分配，分别得到两个频带的削波能量CE1和CE2：
Figure BDA0001842009620000131
其中，PK为两个频带信号幅值和或功率和。
(6)反坐标变换，将“幅值+相位”信号转换为复数信号，实现极坐标向直角坐标的转换；
(7)生成两个EVM加权因子WF1和WF2，对应与CE1和CE2进行乘法运算,通过对EVM加权，可以使得削峰后两个频带的EVM值灵活可变，满足不同系统的要求。
所述加权因子计算方法为：
a)若要求两个频带的EVM呈现一种均衡状态，则WF1和WF2计算方法为：
其中，P1为频带1的功率，B1为频带1的带宽，P2为频带2的功率，B2 带宽；若频带1的P/B高于频带2，则WF1＝1/WF，WF2＝1；若频带1的P/B 低于频带2，则WF1＝1，WF2＝WF；
b)若要求两个频带EVM分别满足不同要求，根据Wimax协议中关于EVM 的计算公式，得出合路信号误差向量幅度EVM_SUM与单载波信号误差向量幅度EVMM的关系式为：
Figure BDA0001842009620000132
Figure BDA0001842009620000133
其中，表示最大星座幅度，L表示带内信号的长度；I表示带内信号的起止点范围；E(k)表示处理前后信号的频域差异。
根据所述关系式调整WF1以及WF2大小，以使两个频带信号误差向量幅度以及合路信号误差向量幅度均满足要求。
(8)能量成型，依据所述两个频带的加权削波能量CES1和CES2，分别设计成型滤波器，进行成型处理，生成削波序列。
S204.将削峰处理后的信号进行移频处理，将信号的中心频点移至指定频点，所述指定频点可根据实际带宽或系统需求决定,以改变两个频带信号的失真情况。
S205.将移频处理后的两个信号进行合路处理，生成输出信号data_out。
示例性的，输入信号带宽为160MHz，拆分成两个80MHz信号，两个信号的中心频点均为0MHz。两个信号经各自削峰处理后，再通过NCO1以及NCO2 进行移频处理，NCO1将data_in_bd1的中心频点由0MHz搬移到-40MHz，NCO2 将data_in_bd2的中心频点由0MHz搬移到40MHz；将移频后的两个信号相加，即合路处理，就得到了中心频点为0、带宽为160MHz的宽带信号data_out。
与现有技术中的方案相比，本发明具有以下的优点：
1、本申请中提出的将宽带信号拆分为两个频带信号进行处理的方案，能够节省资源，拆分后的两个频带信号的带宽要远远小于宽带信号，其采样速率较小，大大节省了时钟速率以及滤波器阶数；
2、通过本申请中提出的“预处理+削峰处理”方案能够改善过削波以及合路信号PAPR不可控的情况，其中，预处理能够改善两个频带功率配置差异较大时出现的过削波现象；
3、削峰模块DB_CLIP中模值和搜峰策略可以保证最大峰值都可以被搜索到而不会泄露，功率和搜峰策略则可以使得削波后的信号更易分布于功放的高效率圆处；
4、采用本方案提出的EVM加权方案，可以做到个频带的EVM值灵活可变，满足不同系统的要求，EVM加权因子灵活可配，且计算简单。
本领域技术人员可以明白，这里结合所公开的实施例描述的各种示例性的方法步骤和装置单元均可以电子硬件、软件或二者的结合来实现。为了清楚地示出硬件和软件之间的可交换性，以上对各种示例性的步骤和单元均以其功能性的形式进行总体上的描述。这种功能性是以硬件实现还是以软件实现依赖于特定的应用和整个系统所实现的设计约束。本领域技术人员能够针对每个特定的应用，以多种方式来实现所描述的功能性，但是这种实现的结果不应解释为背离本发明的范围。
结合上述公开的实施例所描述的方法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或者这二者的组合。软件模块可能存在于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其他形式的存储媒质中。一种典型存储媒质与处理器耦合，从而使得处理器能够从该存储媒质中读信息，且可向该存储媒质写信息。在替换实例中，存储媒质是处理器的组成部分。处理器和存储媒质可能存在于一个ASIC中。该ASIC可能存在于一个用户站中。在一个替换实例中，处理器和存储媒质可以作为用户站中的分立组件存在。
根据所述公开的实施例，可以使得本领域技术人员能够实现或者使用本发明。对于本领域技术人员来说，这些实施例的各种修改是显而易见的，并且这里定义的总体原理也可以在不脱离本发明的范围和主旨的基础上应用于其他实施例。以上所述的实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (12)

1.一种适用于大带宽系统的降低信号峰均比的装置，包括：
拆分模块，用于将输入信号分为两个频带信号；
预处理模块，用于对拆分后的两个频带信号分别进行预削峰处理；
削峰模块，用于对经预削峰处理后的两个频带信号分别进行削峰处理；
移频模块，用于将削峰处理后的信号进行移频处理，移频至指定频点；
合路模块，用于将移频处理后的两个信号进行合路处理，生成输出信号。
2.如权利要求1所述降低信号峰均比的装置，其特征在于，所述预处理模块，包括：
计算单元，用于计算拆分后的两个频带的功率差异ΔP；
设定单元，用于设定功率门限P_thr；
比较单元，用于将所述功率差异ΔP和所述功率门限P_thr进行比较；
削峰单元，用于对拆分后的两个频带进行预削峰；
处理单元，用于当ΔP>P_thr时，开启拆分后的两个频带信号中功率高的频带信号所对应的削峰单元，同时旁路功率低的频带信号所对应的削峰单元；
当ΔP≤P_thr时，旁路两个频带信号对应的削峰单元。
3.如权利要求1所述降低信号峰均比的装置，其特征在于，所述削峰模块，包括：
速率变换单元，用于将两个频带输入信号的采样速率变换到指定速率；
坐标转换单元，用于将两个频带复数信号转换为“幅值+相位”的形式，实现直角坐标向极坐标的转换；
峰值搜索单元，两个频带信号经过坐标转后的幅值分别为PK1和PK2，通过对所述PK1和PK2进行模值和搜峰或功率和搜峰，检测信号中超过预设门限的峰值；
速率回归单元，用于将信号速率变换至原采样速率，变换过程中遵循保留大值的原则；
能量提取单元，用于将根据峰值搜索单元搜索到的峰值与削峰门限，提取出信号需要削低的能量CE；
所述能量提取单元，还用于将所述削波能量CE按照式1进行分配，分别得到两个频带的削波能量CE1和CE2：
Figure FDA0001842009610000021
Figure FDA0001842009610000022
其中，CE为反坐标转换模块输出的削波能量，PK1为频带1的幅值，PK2为频带2的幅值，PK为模值和或功率和；
反坐标变换单元，用于将“幅值+相位”信号转换为复数信号，实现极坐标向直角坐标的转换；
加权单元，用于生成两个EVM加权因子WF1和WF2，对应与两个频带的削波能量CE1和CE2进行乘法运算，得到两个频带信号的加权削波能量；
能量成型单元，用于依据所述两个频带信号的加权削波能量，设计成型滤波器，进行成型处理，生成削波序列；
削峰处理单元，用于将输入信号与所述削波序列相减，得到削峰后的信号。
4.如权利要求3所述降低信号峰均比的装置，其特征在于，所述加权因子计算方法为：若要求两个频带的EVM呈现一种均衡状态，则WF1和WF2计算方法为：
Figure FDA0001842009610000023
其中，P1为频带1的功率，B1为频带1的带宽，P2为频带2的功率，B2带宽；若频带1的P/B高于频带2，则WF1＝1/WF，WF2＝1；若频带1的P/B低于频带2，则WF1＝1，WF2＝1/WF。
5.如权利要求3所述降低信号峰均比的装置，其特征在于，若要求两个频带信号误差向量幅度以及合路信号误差向量幅度均满足要求，根据合路信号误差向量幅度EVM_SUM与单载波信号误差向量幅度EVMM的关系式调整WF1以及WF2大小：
所述合路信号误差向量幅度EVM_SUM与单载波信号误差向量幅度EVMM的关系式为：
Figure FDA0001842009610000031
Figure FDA0001842009610000032
其中，表示最大星座幅度，L表示带内信号的长度；I表示带内信号的起止点范围；E(k)表示处理前后信号的频域差异。
6.如权利要求1-5所述降低信号峰均比的装置，其特征在于采用多级级联的结构，对每一级进行信号峰均比降低的处理。
7.一种降低信号峰均比的方法，其特征在于，包括：
将输入信号分为两个频带信号；
对拆分后的两个频带信号分别进行预削峰处理；
对经预削峰处理后的两个频带信号分别进行削峰处理；
将削峰处理后的信号进行移频处理，移频至指定频点；
将移频处理后的两个信号进行合路处理，生成输出信号。
8.如权利要求7所述降低信号峰均比的方法，其特征在于，所述对拆分后的两个频带信号分别进行预削峰处理，包括：
计算拆分后的两个频带的功率差异ΔP；
设定功率门限P_thr；
将所述功率差异ΔP和所述功率门限P_thr进行比较；
对拆分后的两个频带进行预削峰；
当ΔP>P_thr时，开启拆分后的两个频带中功率高的频带所对应的削峰单元，同时旁路两个频带中功率低的频带信号所对应的削峰单元；
当ΔP≤P_thr时，旁路两个频带对应的削峰单元。
9.如权利要求7所述降低信号峰均比的方法，其特征在于，所述削峰处理，包括：
将两个频带输入信号的采样速率变换到指定速率；
将两个频带复数信号转换为“幅值+相位”的形式，实现直角坐标向极坐标的转换；
两个频带信号经过坐标转后的幅值分别为PK1和PK2，通过对所述PK1和PK2进行模值和搜峰或功率和搜峰，检测信号中出超过预设门限的峰值；
将信号速率变换至原采样速率，变换过程中遵循保留大值的原则；
将根据峰值搜索单元搜索到的峰值与削峰门限，提取出信号需要削低的能量CE；
将所述削波能量CE按照式1进行分配，分别得到两个频带的削波能量CE1和CE2
Figure FDA0001842009610000041
Figure FDA0001842009610000042
其中，CE为反坐标转换模块输出的削波能量，PK1为频带1的幅值，PK2为频带2的幅值，PK为模值和或功率和；
将“幅值+相位”信号转换为复数信号，实现极坐标向直角坐标的转换；
对误差向量幅度进行加权，生成两个加权因子WF1和WF2，对应与CE1和CE2进行乘法运算，得到两个频带信号的加权削波能量；
依据所述两个频带的加权削波能量，设计成型滤波器，进行成型处理，生成削波序列；
将输入信号与所述削波序列相减，得到削峰后的信号。
10.如权利要求9所述降低信号峰均比的方法，其特征在于，所述加权因子计算方法为：若要求两个频带的EVM呈现一种均衡状态，则WF1和WF2计算方法为：
Figure FDA0001842009610000043
其中，P1为频带1的功率，B1为频带1的带宽，P2为频带2的功率，B2带宽；若频带1的P/B高于频带2，则WF1＝1/WF，WF2＝1；若频带1的P/B低于频带2，则WF1＝1，WF2＝1/WF。
11.如权利要求9所述降低信号峰均比的方法，其特征在于，若要求两个频带信号误差向量幅度以及合路信号误差向量幅度均满足要求，根据合路信号误差向量幅度EVM_SUM与单载波信号误差向量幅度EVMM的关系式调整WF1以及WF2大小，所述合路信号误差向量幅度EVM_SUM与单载波信号误差向量幅度EVMM的关系式为：
Figure FDA0001842009610000051
Figure FDA0001842009610000052
其中，表示最大星座幅度，L表示带内信号的长度；I表示带内信号的起止点范围；E(k)表示处理前后信号的频域差异。
12.如权利要求7-11所述降低信号峰均比的方法，其特征在于采用多级级联的结构，对每一级进行信号峰均比降低的处理。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023024731A1 (zh) * 2021-08-27 2023-03-02 华为技术有限公司 一种降低峰均功率比papr的方法以及通信装置
CN116366408A (zh) * 2022-12-30 2023-06-30 珠海笛思科技有限公司 信号处理方法及装置、电子设备和可读存储介质
CN116963106A (zh) * 2022-04-18 2023-10-27 中国移动通信有限公司研究院 一种峰值对消处理优化方法、装置和计算机可读存储介质
EP4236221A4 (en) * 2020-11-30 2023-12-27 Huawei Technologies Co., Ltd. APPARATUS AND METHOD FOR PAPR SUPPRESSION WITH ADAPTIVE PEAK TO AVERAGE RATIO AND COMMUNICATION DEVICE
EP4231599A4 (en) * 2020-11-30 2024-05-15 Huawei Tech Co Ltd CARRIER SIGNAL PROCESSING METHOD, COMMUNICATIONS DEVICE AND COMMUNICATIONS SYSTEM

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101399792A (zh) * 2007-09-29 2009-04-01 京信通信系统（中国）有限公司 用于降低发射信号峰均比的削峰装置及其方法
CN101651653A (zh) * 2009-09-17 2010-02-17 京信通信系统（中国）有限公司 多载波跳频通信系统削峰方法
CN101662450A (zh) * 2009-09-17 2010-03-03 京信通信系统（中国）有限公司 查表自适应削峰方法
CN103188199A (zh) * 2013-03-22 2013-07-03 中兴通讯股份有限公司 一种基于分数延时cpg的宽带削峰方法与装置
US20150200797A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-16 Crestcom, Inc. Communication System with PAPR Management Using Noise-Bearing Subcarriers
JP2016111607A (ja) * 2014-12-09 2016-06-20 日本電信電話株式会社 送信装置、受信装置、通信システム、送信方法、受信方法、および通信方法
US20170085281A1 (en) * 2014-06-05 2017-03-23 Huawei Technologies Co., Ltd. Reconfigurable transmitter and receiver, and methods for reconfiguring

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101399792A (zh) * 2007-09-29 2009-04-01 京信通信系统（中国）有限公司 用于降低发射信号峰均比的削峰装置及其方法
CN101651653A (zh) * 2009-09-17 2010-02-17 京信通信系统（中国）有限公司 多载波跳频通信系统削峰方法
CN101662450A (zh) * 2009-09-17 2010-03-03 京信通信系统（中国）有限公司 查表自适应削峰方法
CN103188199A (zh) * 2013-03-22 2013-07-03 中兴通讯股份有限公司 一种基于分数延时cpg的宽带削峰方法与装置
US20150200797A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-16 Crestcom, Inc. Communication System with PAPR Management Using Noise-Bearing Subcarriers
US20170085281A1 (en) * 2014-06-05 2017-03-23 Huawei Technologies Co., Ltd. Reconfigurable transmitter and receiver, and methods for reconfiguring
JP2016111607A (ja) * 2014-12-09 2016-06-20 日本電信電話株式会社 送信装置、受信装置、通信システム、送信方法、受信方法、および通信方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4236221A4 (en) * 2020-11-30 2023-12-27 Huawei Technologies Co., Ltd. APPARATUS AND METHOD FOR PAPR SUPPRESSION WITH ADAPTIVE PEAK TO AVERAGE RATIO AND COMMUNICATION DEVICE
EP4231599A4 (en) * 2020-11-30 2024-05-15 Huawei Tech Co Ltd CARRIER SIGNAL PROCESSING METHOD, COMMUNICATIONS DEVICE AND COMMUNICATIONS SYSTEM
WO2023024731A1 (zh) * 2021-08-27 2023-03-02 华为技术有限公司 一种降低峰均功率比papr的方法以及通信装置
CN116963106A (zh) * 2022-04-18 2023-10-27 中国移动通信有限公司研究院 一种峰值对消处理优化方法、装置和计算机可读存储介质
CN116963106B (zh) * 2022-04-18 2024-06-04 中国移动通信有限公司研究院 一种峰值对消处理优化方法、装置和计算机可读存储介质
CN116366408A (zh) * 2022-12-30 2023-06-30 珠海笛思科技有限公司 信号处理方法及装置、电子设备和可读存储介质
CN116366408B (zh) * 2022-12-30 2024-01-05 珠海笛思科技有限公司 信号处理方法及装置、电子设备和可读存储介质

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