CN112019471A - 一种基于多相结构的削峰方法、装置及计算机存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种基于多相结构的削峰方法、装置以及计算机存储介质，通过对输入的第一同相正交IQ信号m倍插值后进行坐标变换，以获取第一IQ信号的幅度信息和相位信息；对幅度信息进行筛选提取最大峰值信号后进行峰值搜索，确定峰值抵消脉冲信号；根据最大峰值信号对应的峰值位置信息确定补偿相位信息，基于补偿相位信息从多相滤波器系数中确定对应的一组子项滤波器系数；多相滤波器系数包括至少两组子项滤波器系数；根据子项滤波器系数完成降峰均比处理，得到削峰后的信号，获得更优的削峰性能和更低的硬件实现资源开销。

Description

一种基于多相结构的削峰方法、装置及计算机存储介质
技术领域
本发明实施例涉及但不限于通信领域，具体而言，涉及但不限于一种基于多相结构的削峰方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
新一代无线通信系统多采用的是频谱利用率较高的QPSK(Quadrature PhaseShift Keying，正交相移键控)、8PSK(Phase Shift Keying，移相键控)、16QAM(QuadratureAmplitude Modulation，正交振幅调制)、64QAM、256QAM等调制方式对载波的相位和载波的幅度进行调制，输出信号的瞬时功率会有较大的波动，产生有较大峰均比PAPR(Peak toAverage Power Ratio，PAPR：峰值功率与均值功率之比值)的非恒包络调制信号，而较高PAPR信号容易超过功放的饱和点造成信号压缩，从而影响功放输出功率，降低功放的效率。为减少功放非线性失真，通常采用数字域降低信号PAPR的方法来达到信号峰值功率不超过功放饱和点的目的。削峰(Crest Factor Reduction，CFR)就是一种在数字域降低信号PAPR的技术。
随着第四代移动通信(4Generation，4G)长期演进(Long Time Evolution，LTE)大规模商用和第五代移动通信(5Generation，5G)技术研究推进，信号处理带宽越来越宽，通常要支持几百MHz甚至上GHz宽带的信号处理，中频削峰针对大带宽信号的降峰均比方法对信号处理速率要求也越来越高，传统的中频削峰算法在系统处理速率受限情况下峰均比削减性能会下降。基于多载波合路信号的脉冲抵消削峰算法目前已被广泛应用于通信系统中，但是这种削峰算法存在以下两方面问题：
1)性能下降：传统的脉冲抵消削峰算法为了确保削峰后的良好性能指标，处理时要求能获得信号准确的峰值信息同时也要在进行峰值抵消处理时更精准的对齐。因此，传统削峰算法对进入削峰信号的数据速率也有一定的要求，通常期望是不低于信号最大配置带宽的两倍。当不能满足该速率要求时，在做峰值抵消处理时，会引入抵消脉冲与主信号之间的相位误差，该相位误差会导致削峰后信号的PAPR和矢量误差幅度(Error VectorMagnitude，EVM)性能降低。
2)硬件开销大：随着移动通信技术的发展，系统处理带宽越来越宽，削峰算法对信号处理速率的较高要求，使得削峰模块在宽带系统中，信号处理的时钟速率会越来越高，导致实现削峰功能所需的硬件开销和功耗代价呈指数级增大，最终会导致系统硬件成本的增加。
发明内容
本发明实施例提供的一种基于多相结构的削峰方法、装置及计算机可读存储介质，主要解决的技术问题是相关技术中的传统削峰算法存在性能下降、硬件开销大的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于多相结构的削峰方法，包括：
对输入的第一同相正交IQ信号m倍插值后进行坐标变换，以获取所述第一IQ信号的幅度信息和相位信息；
对所述幅度信息进行筛选提取最大峰值信号；
根据所述最大峰值信号对应的峰值位置信息确定补偿相位信息，基于所述补偿相位信息从多相滤波器系数中确定对应的一组子项滤波器系数；所述多相滤波器系数包括至少两组子项滤波器系数；
根据所述子项滤波器系数完成降峰均比处理，得到削峰后的信号。
本发明实施例还提供一种基于多相结构的削峰装置，包括：
插值模块，用于对输入的第一同相正交IQ信号进行m倍插值；
坐标变换模块，用于所插值后的第一IQ信息坐标变换，以获取所述第一IQ信号的幅度信息和相位信息；
峰值筛选模块，用于对所述幅度信息进行筛选提取最大峰值信号。
补偿相位获取模块，用于根据所述最大峰值信号对应的峰值位置信息确定补偿相位信息；
滤波器系数产生模块，用于基于所述补偿相位信息从多相滤波器系数中确定对应的一组子项滤波器系数；所述多相滤波器系数包括至少两组子项滤波器系数；
降峰均比处理模块，用于根据所述子项滤波器系数完成降峰均比处理，得到削峰后的信号。
本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的基于多相结构的削峰方法的步骤。
本发明的有益效果是：
根据本发明实施例提供的基于多相结构的削峰方法、装置及计算机存储介质，通过对输入的第一同相正交IQ信号m倍插值后进行坐标变换，以获取第一IQ信号的幅度信息和相位信息；对幅度信息进行筛选提取最大峰值信号；根据最大峰值信号对应的峰值位置信息确定补偿相位信息，基于补偿相位信息从多相滤波器系数中确定对应的一组子项滤波器系数；多相滤波器系数包括至少两组子项滤波器系数；根据子项滤波器系数完成降峰均比处理，得到削峰后的信号；在某些实施过程中，根据上采样后信号峰值的位置，确定与其位置对应的一组滤波器系数来完成抵消脉冲信号的成型滤波处理，进而成型后的抵消脉冲信号与抵消脉冲信号的模值包络信号变化趋势基本相同，从而保证了成型后的抵消脉冲信号峰值与抵消脉冲信号能更准确的对齐，获得更优的削峰性能和更低的硬件实现资源开销。
本发明其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分有益效果从本发明说明书中的记载变的显而易见。
附图说明
图1为本发明实施例一的基于多相结构的削峰方法的流程示意图；
图2-a为本发明实施例一的传统成型后的抵消脉冲信号与抵消脉冲信号包络位置关系仿真图；
图2-b为本发明实施例一的成型后的抵消脉冲信号与抵消脉冲信号包络位置关系仿真图；
图3为本发明实施例一的削峰方案相较于传统削峰方案削峰后Par-EVM性能对比仿真图；
图4为本发明实施例二的传统合路削峰模块装置结构图；
图5为本发明实施例二的合路削峰模块在系统中位置示意图；
图6为本发明实施例二的一种基于多相结构的削峰装置的结构示意图；
图7为本发明实施例二的补偿相位获取模块和滤波系数产生模块的交互信息及内部结构示意图；
图8为本发明实施例三的基于多相结构的削峰方法和装置的步骤流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
在相关技术中，传统的中频合路削峰算法实现方案中所有峰值抵消脉冲成型滤波是使用一组固定滤波器系数进行处理，在系统处理速率受限情况下峰均比削减性能会下降、实现削峰功能所需的硬件开销和功耗代价呈指数级增大等问题，为了解决上述问题，本发明实施例中根据峰值信号位置信息的不同，对应不同的一组滤波器系数来完成抵消脉冲信号的成型滤波处理，具体请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种基于多相结构的削峰方法，包括：
S101、对输入的第一同相正交IQ信号m倍插值后进行坐标变换，以获取第一IQ信号的幅度信息和相位信息。
在本发明实施例中，为了保证较好的削峰性能，对输入的第一IQ(In-phaseQuadrature，同相正交)信号进行m倍插值以获取信号的高速采样，进而获取准确的峰值信息。m的取值可以根据实际需求进行灵活调整，从实现资源角度考虑，m取2或4。需要说明的是，本发明实施例中对第一IQ信息进行插值的方式包括但不限于半带HB滤波器组、Farrow滤波器插值、拉格朗日插值、牛顿插值；例如在使用一级或两级HB滤波器实现2倍或4倍插值。
插值后的信号采用现有的CORDIC(COordinate Rotation DIgital Computer，坐标旋转数字计算方法)迭代算法将直角域的第一IQ信号转换到极坐标域的幅度和相位，幅度信息和相位信息之后被分为两路分别进行处理。
S102、对幅度信息进行筛选提取最大峰值信号。
在本发明实施例中，根据插值倍数在一个插值周期内完成幅度信息的峰值筛选和降采样处理。可选的，基于最大值筛选原则，对幅度信息从每m个为一组的信息中提取出一个幅度值最大信号作为最大峰值信号，最大值筛选原则包括：
p(i)＝max[dij]i＝0,1,2...；j＝0,1,…,m-1 (式1)，其中p是最大峰值信号，m是插值倍数，dij为插值后对应的数据采样点，i为插值前对应的采样点标识。
可以理解的是，插值后数据长度由i变为i*m，对插值后的数据从每m个为一组的数据中提取出一个幅值最大信号输出，同时达到降采样的目的。
在本实施例中，对所述幅度信息进行筛选提取最大峰值信号之后，还可以，对提取的最大峰值信息进行峰值搜索，确定峰值抵消脉冲信息。可选的，对各最大峰值信号进行阈值判决并保留大于阈值门限的峰值信号，将小于阈值门限的峰值信号置零；在一个预设长度搜索间隔窗内对大于阈值门限的峰值信息进行最大值筛选，确定在预设长度搜索间隔窗内的最大峰值，其余峰值信息置零；将最大峰值与阈值门限相减得到峰值抵消脉冲信号。例如存在A、B、C、D四个最大峰值信号，阈值门限为X；判断A、B、C、D信号幅度是否大于阈值门限X，假设B小于X，则取B的幅度信息为0，通过预先设置的搜索间隔窗内对A、C、D进行再次筛选，将小于阈值门限X的信号幅度A、C置0，保留在给定间隔窗长内最大峰值D的目的，最后将D的最大峰值减去阈值门限X以获得峰值抵消脉冲信号。
在一些实施例中，在对各最大峰值信号进行阈值判决之前，还可以对各最大峰值信号进行初步识别筛选；如先通过三点搜峰对信号幅值进行峰值识别，并对不满足峰值搜索条件的信号置0；再对满足峰值搜索条件信号进行阈值判决，保留信号幅度大于阈值门限的峰值信号；其中峰值搜索条件可以是根据实际需求进行灵活调整，例如峰值搜索条件为大于预设的削峰门限，削峰门限的值小于阈值门限的值。
S103、根据最大峰值信号对应的峰值位置信息确定补偿相位信息，基于补偿相位信息从多相滤波器系数中确定对应的一组子项滤波器系数。
筛选出最大峰值信息化后，确定最大峰值对应高速下的位置信息即峰值位置信息Loc，进而产生补偿相位信息，补偿相位信息的可选范围与插值倍数相关，具体的，将对峰值位置信息做m的除法运算所得余数作为补偿相位信息；
pha＝Mod(Loc,m) (式2)，其中pha为补偿相位信息，为整数且pha∈[0,...,m-1]，m为插值倍数。
在本发明实施例中，基于补偿相位信息从多相滤波器系数中确定对应的一组子项滤波器系数，即根据补偿相位信息确定当前最大峰值信号适用多相滤波器的哪一子项滤波器系统，其中多相滤波器系数包括至少两组子项滤波器系数；各最大峰值信号的位置不同，其对应的补偿相位信息不同，进而根据补偿相位信息的不同，对应不同的一组滤波器系数来完成抵消脉冲信号的成型滤波处理；每个补偿相位信息对应一组确定的滤波器系数，其目的就是使用不同特性的滤波器来处理不同特性的峰值，从而保证成型后的抵消脉冲信号与抵消脉冲信号峰值包络时域特性更为相近或匹配，以保证信号峰值被有效抵消从而达到提升削峰性能的目的。
需要说明的是，本发明实施例中的多相滤波器系数由下式3计算获得：
Figure BDA0002079157120000071
其中f’(k)为多相滤波器系数，W是归一化因子，M是载波数，g(k)是插值m倍m*fs速率下的滤波器系数，N为m*fs速率下滤波器的阶数；fi是多载波系统中上采样处理对应的各载波频点，fs为削峰输入信号数据速率；式3中的m是插值倍速。
每一个子项滤波器系数与f’(k)的关系如下式4所示：
phi＝f'[i:m:N]i＝0,1,...,m-1 (式4)，其中phi为子项滤波器系数，m为插值倍数，f'为由式3计算得到的多相滤波器系数。
在此，对根据补偿相位信息选择哪一项子项滤波器系数进行说明。补偿相位信息与子项滤波器系数的对应关系包括：基于奇偶原则，从补偿相位信息与组子项滤波器的映射关系，确定与补偿相位信息对应的子项滤波器系数。其中，根据插值倍数的不同，奇偶原则不同；当插值倍数为4时，多相滤波器f'包括4*n+1个系数，n为正整数，按照与n的奇偶数对应的补偿相位信息与子项滤波器的映射关系，确定与补偿相位信息对应的子项滤波器系数。其中补偿相位信息与子项滤波器的映射关系如表1所示。假设当n＝2，f'包括9个系数，分为4组子项滤波器，由于n为偶数，则当取得出补偿相位信息为0时，根据表1的映射关系表，确定选择子项滤波器系数Ph0。
表1
Figure BDA0002079157120000072
当插值倍数m为2时，f’系数分成2项，每项对应一组滤波器系数，按照子项滤波器系数的奇偶数，从补偿相位信息与组子项滤波器的映射关系，确定与补偿相位信息对应的子项滤波器系数。其中，补偿相位信息包括0或1，补偿相位信息0对应偶数子项滤波器Ph0，补偿相位信息1对应奇数子项滤波器Ph1。
S104、根据子项滤波器系数完成降峰均比处理，得到削峰后的信号。
在本发明实施例中，根据子项滤波器系数完成降峰均比处理，得到削峰后的信号具体包括：峰值抵消脉冲信号坐标反变换后与子项滤波器系数进行抵消脉冲成型滤波处理，得到成型后的抵消脉冲信号；将成型后的抵消脉冲信号与第一IQ信号延迟后的第二IQ信号进行反向叠加，得到削峰后的信号。
将最大峰值信号所对应的相位信息和峰值抵消脉冲信号对应的幅度信息经过CORDUC迭代转换到直角域的IQ脉冲，IQ脉冲经过子项滤波器系数对应的峰值抵消脉冲成型滤波器CPG处理得当成型后的抵消脉冲信号。
值得注意的是，当前削峰方案在大带宽或削峰处理速率不足2倍信号采样带宽时，会出现在高数据速率下提取的峰值信息，在低速率下进行抵消处理时峰值位置不对应的问题，如图2-a所示传统削峰方案横坐标的4625点201抵消脉冲幅值为最大，而待抵消信号(202)却是幅值较小的点，这主要是因为降速率后的峰值相位信息提取出现偏差导致的。本发明实施例通过获取一个低速抵消的补偿相位信息，对应获得不同的滤波器系数对不同峰值对应的抵消脉冲进行滤波处理，这样相位补偿后的成型后的抵消脉冲信号与抵消脉冲信号的模值包络信号变化趋势基本相同，从而保证了成型后的抵消脉冲信号峰值与抵消脉冲信号能更准确的对齐，如图2-b所示为发明的削峰方法，202与201信号的包络形状变化趋势相同，按照本发明进行了相位补偿后，峰值能够有效抵消，这样能避免由相位偏差导致信号峰值没有被有效抵消却引入了对EVM的损伤，如图3所示，图3中的削峰后相同Par时，本发明实施例的301削峰后对EVM指标恶化明显更小。
本发明实施例提供的基于多相结构的削峰方法，与现有削峰方法相比，本发明实施例不同之处是将抵消脉冲成型滤波器系数由传统的一组增加为两组或多组，对不同峰值信号选取一组合适的抵消脉冲成型滤波器系数，完成抵消脉冲的成型滤波处理，使用不同特性的滤波器来处理不同特性的峰值，从而保证成型后的抵消脉冲信号与抵消脉冲信号峰值包络时域特性更为相近或匹配，以保证信号峰值被有效抵消从而达到提升削峰性能。
实施例二：
如图4所示，图4为传统的中频合路削峰算法实现装置，传统脉冲抵消削峰方案中所有峰值抵消脉冲成型滤波模块是使用一组固定滤波器系数进行处理；主要包括插值模块、坐标变换模块、峰值筛选模块、峰值搜索模块、坐标反变换模块、抵消脉冲成型滤波模块。对信号降峰均比的处理可以用下面归纳的通用数学关系式5表示。
Figure BDA0002079157120000091
其中
Figure BDA0002079157120000092
为削峰模块输入IQ信号，
Figure BDA0002079157120000093
为削峰模块输出IQ信号，thr为削峰阈值门限，f(k)为抵消脉冲成型滤波系数，它是由一个低通滤波器g(k)按照与处理信号相同的载波频点进行混频合路生成的一个复滤波器系数。
f(k)的数学公式如式6所示
Figure BDA0002079157120000094
其中W是归一化因子，M是载波数，g(k)是滤波器原型系数，fi是多载波系统中上采样处理对应的各载波频点，fs为削峰输入信号数据速率；N是原型滤波器g(k)系数长度。
本发明实施例提供一种基于多相结构的削峰装置，可以应用在移动通信系统收发信机中，该削峰装置位于系统中的位置如图5所示，中频削峰处理装置位于无线基站的中射频拉远单元(RRU)或宏站中的中射频处理板上。削峰装置为数字域处理，通常位于数字上变频(DUC，Digital Up Convertion)处理链路中，多载波合路处理后，位于数字预失真(DPD，Digital Pre-Distortion)处理模块前。
如图6所示，该削峰装置包括：插值模块601、坐标变换模块602、峰值筛选模块603、峰值搜索模块604、补偿相位获取模块605、滤波器系数产生模块606、坐标反变换模块607、抵消脉冲成型滤波模块608、峰值抵消处理模块609。
插值模块601，用于对输入的第一同相正交IQ信号进行m倍插值；插值模块601包括一组级联的半带滤波器(HB)组，通过HB滤波器对输入IQ信号实现2倍或4倍插值以获取信号的高速采样。同时，获取信号高速采样方法不局限于HB滤波器组，还可以采用Farrow滤波器插值、拉格朗日插值、牛顿插值等方法获取。
坐标变换模块602，用于所插值后的第一IQ信息坐标变换，以获取第一IQ信号的幅度信息和相位信息；通过CORDIC对插值模块601输出信号实现从直角坐标系到极坐标系的坐标变换，以获取IQ信号的幅度和相位信息。
峰值筛选模块603，用于对幅度信息进行筛选提取最大峰值信号。根据插值模块601设置的插值倍数，在一个插值周期内完成峰值筛选和降采样处理，通常按照最大值筛选原则提取峰值信号，如式7所示，
p(i)＝maxd[ij]i＝0,1,2...；j＝0,1,…,m-1 (式7)
其中p是峰值筛选模块603输出，m是插值倍数，dij为插值后对应的数据采样点，i为插值前对应的采样点标识，插值后数据长度由i变为i*m，该模块功能是对插值后的数据从每m个为一组的数据中提取出一个幅值最大信号输出，同时达到降采样的目的，峰值筛选模块603将筛选出的大峰值对应高速下的位置信息传递给滤波器系数产生模块606。
峰值搜索模块604，用于对峰值筛选模块603输出的最大峰值信息进行峰值搜索，确定峰值抵消脉冲信号；峰值搜索模块604包括阈值判决模块、峰值再搜索模块和噪声提取模块，其中阈值判决模块对峰值筛选模块603输出的幅值信号进行阈值判决并保留大于阈值门限的峰值信号，其它信号置零；峰值再搜模块，对阈值判决模块输出的峰值信号进一步进行峰值提取，提取原则：对阈值判决模块输出的大于阈值信号在一个预设长度搜索间隔窗内进行最大值筛选，保留预设长度搜索间隔窗内的最大峰值，其余置零；噪声提取模块将峰值再搜索模块得到的峰值信号与阈值门限进行相减运算获得峰值抵消脉冲信号。
补偿相位获取模块605，用于根据最大峰值信号对应的峰值位置信息确定补偿相位信息；
滤波器系数产生模块606，用于基于补偿相位信息从多相滤波器系数中确定对应的一组子项滤波器系数；多相滤波器系数包括至少两组子项滤波器系数；
不同于传统削峰装置，传统脉冲抵消削峰装置中所有峰值抵消脉冲成型滤波模块608是使用一组固定滤波器系数进行处理；在本发明实施例中，通过滤波器系数产生模块606获得一个低速抵消的补偿相位信息，对应从滤波器系数产生模块606获得不同的滤波器系数对不同峰值对应的抵消脉冲进行滤波处理，这样相位补偿后的成型后的抵消脉冲信号与抵消脉冲信号的模值包络信号变化趋势基本相同，从而保证了成型后的抵消脉冲信号峰值与抵消脉冲信号能更准确的对齐，补偿相位获取模块605主要功能就是产生这个补偿相位信息，该补偿相位获取模块605根据削峰内部对上插值后峰值信号下抽取时在插值序列中不同的位置信息进行筛选判断，提取出补偿相位信息。补偿相位信息的提取是依据峰值筛选模块603高速下的峰值位置信息计算获得的，补偿相位信息的可选范围与插值模块601的插值倍数相关，其提取原则如下式8表达，对峰值筛选模块603得到的峰值位置信息Loc做m的除法运算所得余数作为补偿相位信息，这里除数m与101单元中的上插值倍数是一致的：pha＝Mod(Loc,m)(式8)，其中pha为补偿相位信息，为整数且pha∈[0,...,m-1]，m为插值倍数。
滤波器系数产生模块606，根据补偿相位获取模块605输出的补偿相位信息确定当前峰值适用多相滤波器的哪一子项系数，来实现对不同特性峰值分配一组适合的滤波器系数完成对该峰值所对应抵消脉冲信号的成型滤波处理，成型滤波的目的是保证削峰后信号频谱形状与进入削峰装置的信号频谱形状一致，该模块606主要功能是根据补偿相位获取模块605得到的补偿相位信息输出对应的一组滤波器系数。
如图7所示，补偿相位获取模块605的输入对应的是峰值筛选模块603中提取出的大峰值位置信息Loc，滤波器系数产生模块606的输出是一组与补偿相位信息对应的子项滤波器系数；滤波器系数产生模块606包括滤波系数组存储模块6061和滤波系数读取控制模块6062；滤波系数组存储模块6061存储的是多相滤波器系数的子项滤波器系数。其中多相滤波器系数由下式9计算获得：
Figure BDA0002079157120000121
其中f’(k)为多相滤波器系数，W是归一化因子，M是载波数，g(k)是插值m倍m*fs速率下的滤波器系数，N为m*fs速率下滤波器的阶数；fi是多载波系统中上采样处理对应的各载波频点，fs为削峰输入信号数据速率；式9中的m是插值倍数。
将计算获得的f’(k)系数分成m项，每项对应一组滤波器系数，即与多相结构所包含的子相数为m，将其存放在图7中滤波系数组存储模块6061，滤波系数组存储模块6061中每一个子项滤波器系数与f’(k)的关系如下式10表示：
phi＝f'[i:m:N]i＝0,1,...,m-1 (式10)
其中，phi为滤波器系数产生模块606输出的子项滤波器系数，m为插值倍数，f'为式9计算得到的多相滤波器系数。
滤波系数读取控制模块6062，用于基于奇偶原则，补偿相位信息与子项滤波器的映射关系，从滤波系数组存储模块提取与补偿相位信息对应的一组子项滤波器系数。当插值倍数为4时，多相滤波器f'包括4*n+1个系数，n为正整数，按照与n的奇偶数对应的补偿相位信息与子项滤波器的映射关系，确定与补偿相位信息对应的子项滤波器系数。其中补偿相位信息与子项滤波器的映射关系如表2所示。
表2
Figure BDA0002079157120000131
如表2所示，当n为偶数时，滤波系数读取控制模块6062根据补偿相位信息0从滤波系数组存储模块6061提取子项滤波器系数Ph0；当n为奇数，滤波系数读取控制模块6062根据补偿相位信息0从滤波系数组存储模块6061提取子项滤波器系数Ph2。
当插值倍数m为2时，f’系数分成2项，每项对应一组滤波器系数，按照子项滤波器系数的奇偶数，从补偿相位信息与组子项滤波器的映射关系，确定与补偿相位信息对应的子项滤波器系数。其中，补偿相位信息包括0或1，滤波系数读取控制模块6062根据补偿相位信息0从滤波系数组存储模块6061提取偶数子项滤波器Ph0，滤波系数读取控制模块6062根据补偿相位信息1从滤波系数组存储模块6061提取奇数子项滤波器Ph1。
坐标反变换模块607，用于对峰值搜索模块604输出的峰值抵消脉冲信号进行坐标反变换；对峰值搜索模块604输出的峰值抵消脉冲信号实现从极坐标系到直角坐标系的反变换，变换后以IQ形式表示信号。
抵消脉冲成型滤波模块608，用于对坐标反变换模块607输出的信号与滤波器系数产生模块606输出的子项滤波器系数进行抵消脉冲成型滤波处理，得到成型后的抵消脉冲信号。
在本发明实施例中，抵消脉冲成型滤波模块608包括峰值调度模块和n个峰值抵消脉冲成型滤波器CPG，6<＝n<＝8，且为正整数，以保证在一定时间长度内能同时处理多个峰值，这样每级抵消处理后才能获得良好的削峰效果。峰值调度模块的功能是保证在一定时长内保证多个CPG的协同工作，一旦某个CPG进入工作状态，则在一个滤波系数有效长度内其处理过程不能被中断，需由峰值调度模块按照先进先处理的原则将新到来的峰值抵消脉冲分配给其它空闲的CPG，只有当前的CPG完成当前峰值抵消脉冲的成型滤波处理后其工作状态才能置为空闲状态，才允许处理下一个新到来的峰值抵消脉冲。CPG的数量决定一个滤波器系数长度周期内能同时处理峰值的最大个数；CPG单元数量越多，一个滤波器系数长度内能处理峰值数量越多，但同时硬件资源开销也会越大，在本发明实施例中，抵消脉冲成型滤波模块608包括6～8个CPG，其中CPG对坐标反变换模块607输出的信号与滤波器系数产生模块606输出的子项滤波器系数进行抵消脉冲成型滤波处理，得到成型后的抵消脉冲信号。
峰值抵消处理模块609，用于将抵消脉冲成型滤波模块608输出的成型后的抵消脉冲信号与第一IQ信号延迟后的第二IQ信号进行反向叠加，得到削峰后的信号。
本发明实施例提供一种基于多相结构的削峰装置，不同于传统削峰装置，传统脉冲抵消削峰装置中所有峰值抵消脉冲成型滤波模块是使用一组固定滤波器系数进行处理，本发明实施例是根据峰值信号位置信息的不同对应不同的一组滤波器系数来完成抵消脉冲信号的成型滤波处理，这样相位补偿后的成型后的抵消脉冲信号与抵消脉冲信号的模值包络信号变化趋势基本相同，从而保证了成型后的抵消脉冲信号峰值与抵消脉冲信号能更准确的对齐，获得更优的削峰性能和更低的硬件实现资源开销。
实施例三：
为了更好的理解，本发明实时例以一个具体的例子对基于多相结构的削峰方法和削峰装置进行说明，基于多相结构的削峰装置如图6所示，如图8所示，具体实施步骤包括：
S801、通过插值模块对进入削峰装置的IQ数据插值至合适的数据速率。
在本发明实施例中，进入削峰装置的IQ数据速率为184.32Msps，插值模块通过一级HB插值滤波器对输入信号进行了两倍插值后的数据速率为368.64Msps。
S802、对插值模块输出的插值后IQ数据经坐标变换模块计算出信号的幅度和相位，分别记为amp和php。
S803、对输出幅度信息amp经峰值筛选模块在一个插值周期内进行最大值筛选。
即在一个插值周期内对每2个为一组的相邻的幅度信号进行比较并保留最大值作为新的幅度信息，记为amp_dsmp；同时保留该幅值所对应相位信息作为新的相位信息，记为php_dsmp。
S804、对幅度信息amp_dsmp，经峰值搜索模块中的峰值搜索方式获得峰值抵消脉冲信号。
在本发明实施例中，将大于阈值门限thr的幅值进行保留，然后对大于门限的峰值幅值在给定间隔len长度内进一步筛选，选取其中最大值进行保留，其余幅值置零；最后将得到的峰值幅值与阈值门限thr进行相减操作提取出对应该峰值抵消脉冲的噪声幅值，记为amp_noise。
S805、通过补偿相位获取模块对相位信息php_dsmp在一个插值周期内的位置进行标记，确定补偿相位信息pha。
对该相位信息php_dsmp在一个插值周期内的峰值位置信息Loc做2的除法运算得余数，将余数0或1作为pha的取值。
S806、对相位信息php_dsmp和峰值噪声信息amp_noise经坐标反变换模块后进行IQ还原，还原后的输出信号记为noise_i和noise_q。
S807、根据补偿相位信息对存在滤波器系数产生模块中的多项滤波器系数进行读取控制，实时输出与当前峰值相匹配的滤波系数子项，记为sub_filter。
本发明实施例中将
Figure BDA0002079157120000151
k＝0,1,...,N对应的多相滤波系数分为2组子项滤波器系数，分别为Ph0、Ph1，设置当pha为0时，输出子项滤波器Ph0；当pha为1时，输出子项滤波器Ph1。
S808、对输出的峰值噪声和输出的子项滤波系数经抵消脉冲成型滤波模块得到成型后的抵消脉冲信号。
对noise_i和noise_q和子项滤波系数sub_filter做卷积运算以得到抵消脉冲信号，记为cp_i和cp_q。
S809、对本削峰装置的IQ数据做延迟补偿，并对延迟后的I和Q信号分别与成型后的抵消脉冲信号进行抵消运算，即可得到削峰后的信号。
图3为本发明实施例所提供的削峰方法与传统削峰方法的性能仿真对比图，从图中看本发明实施例所提供的削峰方法较传统削峰方法在相同输入速率下，削峰性能明显好于传统方法。图中仿真用例为两载波LTE 20M信号TM3.1源，输入信号速率为184.32Msps，两载波信号配置140M，不同目标峰均比下削峰后EVM与Par的性能对比仿真。图中301为本发明装置削峰性能，302为采用传统削峰方法削峰性能，从仿真结果看本发明实施例方案在大带宽下达到相同Par指标时，对EVM恶化明显好于传统的削峰方案，且随着Par的降低，对EVM指标的改善效果越来越大，这等同于EVM在相同损伤情况下，本发明实施例能获得更低的峰均比(Par)指标。从仿真分析看该配置用例下本发明实施例EVM损伤5％左右时，较传统方案对应能获得超过0.3dB的峰均比收益。
实施例四：
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、计算机程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性或非易失性、可移除或不可移除的介质。计算机可读存储介质包括但不限于RAM(Random Access Memory，随机存取存储器),ROM(Read-Only Memory，只读存储器),EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)、闪存或其他存储器技术、CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory，光盘只读存储器)，数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。
本发明实施例中的计算机可读存储介质可用于存储一个或者多个计算机程序，其存储的一个或者多个计算机程序可被处理器执行，以实现上述基于多相结构的削峰方法的至少一个步骤。
可见，本领域的技术人员应该明白，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件(可以用计算装置可执行的计算机程序代码来实现)、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。
此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、计算机程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。所以，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明实施例所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种基于多相结构的削峰方法，包括：
对输入的第一同相正交IQ信号m倍插值后进行坐标变换，以获取所述第一IQ信号的幅度信息和相位信息；
对所述幅度信息进行筛选提取最大峰值信号；
根据所述最大峰值信号对应的峰值位置信息确定补偿相位信息，基于所述补偿相位信息从多相滤波器系数中确定对应的一组子项滤波器系数；所述多相滤波器系数包括至少两组子项滤波器系数；
根据所述子项滤波器系数完成降峰均比处理，得到削峰后的信号。
2.如权利要求1所述的基于多相结构的削峰方法，其特征在于，所述根据所述子项滤波器系数完成降峰均比处理，得到削峰后的信号，包括：
对提取的所述最大峰值信号后进行峰值搜索，确定峰值抵消脉冲信号；
所述峰值抵消脉冲信号坐标反变换后与所述子项滤波器系数进行抵消脉冲成型滤波处理，得到成型后的抵消脉冲信号；
将所述成型后的抵消脉冲信号与所述第一IQ信号延迟后的第二IQ信号进行反向叠加，得到削峰后的信号。
3.如权利要求1所述的基于多相结构的削峰方法，其特征在于，所述对输入的第一同相正交IQ信号m倍插值，包括：
通过半带HB滤波器组、Farrow滤波器插值、拉格朗日插值、牛顿插值中的任意一种插值方式对所述第一IQ信息进行m倍插值。
4.如权利要求2所述的基于多相结构的削峰方法，其特征在于，所述对所述幅度信息进行筛选提取最大峰值信号，包括：
基于最大值筛选原则，对所述幅度信息从每m个为一组的信息中提取出一个幅度值最大信号作为所述最大峰值信号，所述最大值筛选原则包括：
p(i)＝max[dij]i＝0,1,2...；j＝0,1,…,m-1
所述p是最大峰值信号，m是插值倍数，dij为插值后对应的数据采样点，i为插值前对应的采样点标识。
5.如权利要求4所述的基于多相结构的削峰方法，其特征在于，所述确定峰值抵消脉冲信号，包括：
对各所述最大峰值信号进行阈值判决并保留大于阈值门限的峰值信号，将小于阈值门限的峰值信号置零；
在一个预设长度搜索间隔窗内对大于阈值门限的峰值信息进行最大值筛选，确定在所述预设长度搜索间隔窗内的最大峰值，其余峰值信息置零；
将所述最大峰值与所述阈值门限相减得到所述峰值抵消脉冲信号。
6.如权利要求1-5任一项所述的基于多相结构的削峰方法，其特征在于，根据所述最大峰值信号对应的峰值位置信息确定补偿相位信息，包括：
将对所述峰值位置信息做m的除法运算所得余数作为补偿相位信息；
pha＝Mod(Loc,m)；
pha为补偿相位信息，为整数且pha∈[0,...,m-1]，m为插值倍数。
7.如权利要求6所述的基于多相结构的削峰方法，其特征在于，所述多相滤波器系数包括：
Figure FDA0002079157110000021
所述f’(k)为多相滤波器系数，W是归一化因子，M是载波数，g(k)是插值m倍m*fs速率下的滤波器系数，N为m*fs速率下滤波器的阶数；fi是多载波系统中上采样处理对应的各载波频点，fs为削峰输入信号数据速率；m是插值倍数。
8.如权利要求7所述的基于多相结构的削峰方法，其特征在于，所述一组子项滤波器系数包括：
将所述多相滤波器系数分成m项，每项对应一组子项滤波器系数；
phi＝f'[i:m:N]i＝0,1,...,m-1；
所述phi为子项滤波器系数，m为插值倍数，f'为所述多相滤波器系数。
9.如权利要求1-5任一项所述的基于多相结构的削峰方法，其特征在于，所述基于所述补偿相位信息从多相滤波器系数中确定对应的一组子项滤波器系数包括：
基于奇偶原则，从补偿相位信息与子项滤波器的映射关系，确定与所述补偿相位信息对应的一组子项滤波器系数。
10.一种基于多相结构的削峰装置，包括：
插值模块，用于对输入的第一同相正交IQ信号进行m倍插值；
坐标变换模块，用于所插值后的第一IQ信息坐标变换，以获取所述第一IQ信号的幅度信息和相位信息；
峰值筛选模块，用于对所述幅度信息进行筛选提取最大峰值信号。
补偿相位获取模块，用于根据所述最大峰值信号对应的峰值位置信息确定补偿相位信息；
滤波器系数产生模块，用于基于所述补偿相位信息从多相滤波器系数中确定对应的一组子项滤波器系数；所述多相滤波器系数包括至少两组子项滤波器系数；
降峰均比处理模块，用于根据所述子项滤波器系数完成降峰均比处理，得到削峰后的信号。
11.如权利要求10所述的基于多相结构的削峰装置，其特征在于，所述补偿相位获取模块，用于将对所述峰值位置信息做m的除法运算所得余数作为补偿相位信息；
pha＝Mod(Loc,m)；
pha为补偿相位信息，为整数且pha∈[0,...,m-1]，m为插值倍数。
12.如权利要求11所述的基于多相结构的削峰装置，其特征在于，所述滤波系数产生模块包括滤波系数组存储模块；
所述滤波系数组存储模块，用于存储多相滤波器系数的子项滤波器系数；
所述多相滤波器系数包括：
Figure FDA0002079157110000031
所述f’(k)为多相滤波器系数，W是归一化因子，M是载波数，g(k)是插值m倍m*fs速率下的滤波器系数，N为m*fs速率下滤波器的阶数；fi是多载波系统中上采样处理对应的各载波频点，fs为削峰输入信号数据速率；m是插值倍数；
所述子项滤波器系数包括：
phi＝f'[i:m:N]i＝0,1,...,m-1；
所述phi为子项滤波器系数，m为插值倍数，f'为所述多相滤波器系数。
13.如权利要求10-12任一项所述的基于多相结构的削峰装置，其特征在于，所述滤波系数产生模块还包括所述滤波系数读取控制模块；
所述滤波系数读取控制模块，用于基于奇偶原则，补偿相位信息与子项滤波器的映射关系，从滤波系数组存储模块提取与所述补偿相位信息对应的一组子项滤波器系数。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个计算机程序，所述一个或者多个计算机程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1至9中任一项所述的基于多相结构的削峰方法的步骤。
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