CN1702964A - 一种采用预处理技术的多载波信号削峰装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用预处理技术的多载波信号削峰装置，该装置包括单载波削峰单元，用于对接收的各个载波的基带信号进行根升余弦成形滤波、数字上变频和单载波限幅削峰，最后将各个单载波削峰后的信号合路为多载波信号；多载波合路削峰单元，用于对接收的多载波信号进行多载波限幅削峰、数字下变频和恢复各个载波的基带信号；数字上变频单元，用于对接收各个载波的基带信号上采样后进行根升余弦成形滤波和数字上变频，合路形成削峰后的多载波合路信号并且输出。本发明还公开了采用预处理技术的多载波信号削峰方法。采用本发明可以获得更优的削峰效果，降低不同载波之间的相互干扰，并且更容易由硬件实现。

Description

一种采用预处理技术的多载波信号削峰装置及方法

技术领域

本发明涉及多载波通信系统的信号处理领域，尤其是涉及一种采用预处理技术的多载波信号削峰装置及方法。

背景技术

随着通信技术的发展，移动通信深入千家万户，对系统容量需求日益增加，同时语音业务已不能满足人们日益增长的需求，提供高质量的数据业务变得迫切而实际。

在这种背景下，时分多址、码分多址、空分多址技术推陈出新，但是频率资源增加仍然是最根本的扩容手段。因此无论是WCDMA系统、CDMA2000系统、TD-SCDMA系统等各种各样的通信系统，均需要多个载频来增大系统容量，同时各大运营商均也同时拥有几个频段。在这种情况下，要想提升系统的集成度，降低成本，多载波技术成为必然的选择。但是多载波技术的瓶颈在于，多载波合路后的信号的峰均比比单载波显著提高，要求功率放大器具有更高的线性范围，从而导致功率放大器的效率降低。为了解决这种困境，在物理器件性能无法提高的情况下，多载波信号削峰作为一种有效的解决方法为各方采纳并积极研究。

朗讯科技公司在中国申请专利号为99110553.2的发明专利中提出了一种基于峰值信号隔离的削峰方法。这种方法首先根据削峰门限隔离输入信号的峰值，产生隔离峰值信号的局部极值，然后对此局部极值信号进行低通滤波，并将滤波输出信号和延迟输入信号相加生成削峰信号，从而降低单载波信号的峰均比，并且在一定程度上抑制了带外频谱再生。这种方法的削峰装置由削峰门限发生器、峰值隔离单元、局部极值隔离单元、滤波器、延迟单元和一个加法器构成，并且可以在加法器后级联一个硬限幅单元增强削峰效果。朗讯科技公司提出的这种技术主要是针对单载波信号，而没有考虑多载波信号，因此要求对每个单载波信号的削峰幅度较大，对信号的恶化较大，且当多载波合路后峰均比会有一定升高，削峰效果并不理想。

华为技术有限公司在中国申请专利号为01131210.6的发明专利中提出了一种基于合路预测的基带I/Q联合削峰技术。该技术对各个子载波成形滤波、数字上变频、多载波合路过程进行预测，将合路预测值与预先设定的门限进行比较，计算得到削峰比例，然后对各个子载波基带信号进行削峰。由于削峰处理在基带完成，削峰对信号造成的误差比较大，表现为接收端信号的PCDE(峰值码域误差)指标较差，限制了合路削峰信号的峰均比不可能很低。另外，由于削峰比例是在载波基带进行，是一种典型的反馈结构，为了保证预测值和削峰点的对应性，在各基带点进行下一次预测之前，必须完成前一次的削峰操作，也就是说参与预测的点必须是经过削峰后的点，这就对实时性提出了较高的要求，给实际设计现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)增加了较大的困难。

华为技术有限公司在中国申请专利号为03109876.2的发明专利中提出了一种多载波信号削峰方法，该方法通过一个噪声发生单元对接收的多载波合路信号进行峰值提取，产生对应于提取峰值部分的宽带削峰噪声；然后通过宽带噪声处理单元，用于对接收的宽带削峰噪声进行频谱成型，并使成型后的频谱阻带具有设定的抑制度；采用峰值抵消单元，将经过峰值提取和频谱成型的宽带噪声信号与经过延迟的多载波合路信号结合，形成多载波削峰信号；子载波功率检测单元，用于检测各个子载波功率的下降情况；以及削峰滤波器选择单元，用于根据子载波功率检测单元提供的检测信息对宽带噪声处理单元进行配置。该方法虽然在各种削峰方法的基础上提出了一种性能比较优秀的方法，但是该方法仍然存在着四个缺陷：首先，因为该方法所有的削峰均是基于多载波信号完成，在实际中如果多个载波功率很不平衡，有的协议要求有30dB的动态，此时削峰的噪声信号对弱有用信号的干扰很大，导致弱信号系统各项指标恶化严重；其次，该方法需要完成对噪声信号的提取处理后和延迟的原始信号相加，要求精确地时间同步，对实时性提出了较高的要求，给实际设计现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)增加了较大的困难；再次，该方法中噪声处理的方法对连续的多个载波处理比较有效，但是如果多个载波不连续分配，则该噪声处理方法势必带来邻道泄漏指标不满足系统要求，因此该方法的使用局限性较大；最后，由于该方法仅仅基于多载波的削峰，导致削峰能力有限，过度的削峰会导致整个多载波信号的质量的整体恶化。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种采用预处理技术的多载波信号削峰装置及方法，采用本发明可以获得更优的削峰效果，降低不同载波之间的相互干扰，并且更容易由硬件实现。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种采用预处理技术的多载波信号削峰装置，至少包括

单载波削峰单元，用于接收各个载波的基带信号，并且对所接收的信号依次进行根升余弦成形滤波、数字上变频和单载波限幅削峰，最后将各个单载波削峰后的信号合路为多载波信号；

多载波合路削峰单元，用于接收经过单载波削峰单元处理后的多载波信号，并且对该多载波信号依次进行多载波限幅削峰、数字下变频和根升余弦低通滤波后得到各个单载波信号，然后下采样恢复得到削峰后的各个载波的基带信号；

数字上变频单元，用于接收经过多载波合路削峰单元处理后的各个载波的基带信号，并且对所接收的信号上采样后进行根升余弦成形滤波，然后根据系统设计所要求的各个载波的中频频率完成数字上变频，合路形成多载波合路信号并且输出。

进一步地，本发明还具有如下特点：所述单载波削峰单元包括

脉冲成形模块，用于对接收到的各个载波的I路和Q路基带信号进行根升余弦成形滤波，完成脉冲成形；

数字上变频模块，用于按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率对经过脉冲成形模块处理后的各个载波信号进行数字上变频；

单载波削峰模块，用于根据预置的单载波峰值门限对经过数字上变频模块处理后的每个载波信号进行限幅削峰；

加法器，用于将经过单载波削峰模块处理后的各个载波合路为多载波信号，输出至多载波合路削峰单元。

进一步地，本发明还具有如下特点：所述多载波合路削峰单元包括

多载波削峰模块，用于接收经过单载波削峰单元处理后的多载波合路信号，并且按照预置的多载波峰值门限对多载波合路信号进行限幅削峰；

数字下变频模块，用于对经过多载波削峰模块处理后的多载波合路信号按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率进行数字下变频，并且通过根升余弦成形滤波得到经多载波削峰后的各个单载波信号；

基带恢复模块，用于对经过数字下变频模块处理后的各个单载波信号进行下采样，恢复得到经过削峰处理后的各个基带信号，并且输出至数字上变频单元。

进一步地，本发明还具有如下特点：所述数字上变频单元包括

脉冲成形模块，用于接收经过多载波削峰模块处理后的各个载波的基带信号，并对该信号上采样后进行根升余弦成形滤波，该根升余弦成形滤波的阶数根据系统要求的邻道泄漏抑制比指标设定；

数字上变频模块，用于根据系统设计所要求的各个载波的中频频率对经过脉冲成形模块处理后的各个载波信号完成数字上变频；

加法器，用于将经过数字上变频模块处理后的各个载波形成多载波合路信号并且输出。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种采用预处理技术的多载波信号削峰方法，包括如下步骤：

(a)分别对接收到的各个载波的基带信号依次进行根升余弦成形滤波、数字上变频和单载波限幅削峰，最后将各个单载波削峰后的信号合路为多载波合路信号；

(b)对多载波合路信号依次进行多载波限幅削峰、数字下变频和根升余弦低通滤波后得到各个单载波信号，然后下采样恢复得到经过单载波削峰和多载波削峰处理后的各个载波的基带信号，完成预处理；

(c)将经过预处理后的各个载波的基带信号上采样后进行根升余弦成形滤波，然后根据系统设计所要求的各个载波的中频频率完成数字上变频，最后合路形成多载波合路信号并且输出。

进一步地，本方法还具有如下特点，所述步骤(a)可进一步分为如下步骤：

(a1)对接收到各个载波的I路和Q路基带信号进行根升余弦成形滤波，完成脉冲成形；

(a2)按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率对经过脉冲成形处理后的每个载波信号进行数字上变频；

(a3)根据预置的单载波峰值门限对经过数字上变频处理后的每个载波信号进行限幅削峰；

(a4)将经过单载波削峰处理后的各个载波合路为多载波合路信号并输出。

进一步地，本方法还具有如下特点，所述步骤(b)可进一步分为如下步骤：

(b1)按照预置的多载波峰值门限对多载波合路信号进行限幅削峰；

(b2)对经过多载波限幅削峰处理后的多载波合路信号按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率进行数字下变频，并且通过根升余弦成形滤波得到经多载波削峰后的各个单载波信号；

(b3)将各个单载波信号进行下采样，恢复得到经过削峰处理后的各个基带信号并且输出，完成预处理。

进一步地，本方法还具有如下特点：所述步骤(c)中根升余弦成形滤波的阶数根据系统要求的邻道泄漏抑制比指标设定；所述步骤(a)和步骤(b)中根升余弦成形滤波的阶数可设为较小的值。

为了解决上述技术问题，本发明提供了另一种采用预处理技术的多载波信号削峰方法，包括如下步骤：

(A)对接收到各个载波的I路和Q路基带信号进行根升余弦成形滤波，完成脉冲成形，并且按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率对经过脉冲成形处理后的每个载波信号进行数字上变频，然后根据预置的单载波峰值门限对经过数字上变频处理后的每个载波信号进行限幅削峰，合路形成多载波合路信号并输出；

(B)按照预置的多载波峰值门限对多载波合路信号进行限幅削峰，然后按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率进行数字下变频，并且通过根升余弦成形滤波得到经多载波削峰后的各个单载波信号，接着将各个单载波信号进行下采样，恢复得到经过削峰处理后的各个基带信号并且输出，完成预处理，其中步骤(A)和(B)中根升余弦成形滤波的阶数根据系统要求的邻道泄漏抑制比指标设定；

(C)将经过预处理后的各个载波的基带信号上采样后根据系统设计所要求的各个载波的中频频率完成数字上变频，最后合路形成多载波合路信号并且输出。

为了解决上述技术问题，本发明提供了又一种采用预处理技术的多载波信号削峰方法，包括如下步骤：

(1)对接收到各个载波的I路和Q路基带信号进行根升余弦成形滤波，完成脉冲成形，并且按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率对经过脉冲成形处理后的每个载波信号进行数字上变频，然后根据预置的单载波峰值门限对经过数字上变频处理后的每个载波信号进行限幅削峰，合路形成多载波合路信号并输出；

(2)按照预置的多载波峰值门限对多载波合路信号进行限幅削峰，然后按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率进行数字下变频，并且通过根升余弦成形滤波得到经多载波削峰后的各个单载波信号，接着将各个单载波信号通过级联积分梳状滤波器实现速率变化后输出，完成预处理；

(3)将经过预处理后的各个单载波信号进行根升余弦成形滤波，然后根据系统设计所要求的各个载波的中频频率完成数字上变频，最后合路形成多载波合路信号并且输出，其中根升余弦成形滤波的阶数根据系统要求的邻道泄漏抑制比指标设定。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

A、由于本发明是通过对多载波系统的单载波和多载波合路信号联合进行削峰处理，而不是对每一个基带信号或仅仅对多载波合路信号进行削峰处理，因此具有更大的削峰能力，所以在满足调制精度特性的情况下，可获得更佳的削峰效果。

B、由于本发明是在预处理完成后进行根升余弦成形滤波和数字上变频，因此在多载波信号载频不连续的情况下，仍能很好工作，同时由于此时噪声信号已被部分滤除，从而使得多载波信号的调制质量改善。

C、由于本发明首先对单载波的过高峰值进行处理，而后对多载波削峰信号进行载波分离，大大降低了不同载波之间的相互干扰，提高了弱信号抗大信号干扰的能力；此外，本发明在预处理完成后再进行根升余弦成形滤波和数字上变频，对系统的邻道泄漏指标没有任何恶化。

D、本发明中所有的信号处理过程均是顺序处理过程，无需提取峰值进行预测处理，无需延时对齐要求，没有反馈结构，在逻辑实现时容易进行处理，克服了现有技术不易在FPGA或ASIC上进行逻辑设计的困难，因此本发明更容易实现和应用，增加了本发明的应用前景和使用效果。

E、本发明能显著降低多载波合路信号的峰均比，有效提高功率放大器的效率，减小功率放大器的成本，从而提升了整体产品的竞争力。

附图说明

图1是本发明采用预处理技术的多载波信号削峰装置的基本结构图；

图2是本发明采用预处理技术的多载波削峰装置中单载波削峰单元的基本结构图；

图3是本发明采用预处理技术的多载波削峰装置中多载波合路削峰单元的基本结构图；

图4是本发明采用预处理技术的多载波削峰装置中数字上变频单元的基本结构图；

图5是本发明中多载波信号的频谱图。

具体实施方式

为深入了解本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明中采用预处理技术的多载波信号削峰装置的基本结构如图1所示，从图1中可以看出，多载波削峰装置10由单载波削峰单元101、多载波合路削峰单元102、数字上变频单元103组成。

其中，单载波削峰单元101用于对输入的各个载波的基带信号进行根升余弦成形滤波，接着数字上变频后进行单载波限幅削峰，并且合路产生单载波削峰后的多载波合路信号；多载波合路削峰单元102用于对接收到的经过单载波削峰后的多载波合路信号进行多载波限幅削峰，接着进行数字下变频后，通过根升余弦成形滤波取出各个载波的单载波信号，然后下采样得到削峰处理后的各个载波的基带信号；数字上变频单元103用于对接收到的经过削峰后的各个载波的基带信号进行根升余弦成形滤波和数字上变频，合路形成削峰后的多载波合路信号输出至DAC(数模转换器)，转换为中频信号输出。

下面将结合具体实施例对本发明采用预处理技术的多载波信号削峰装置及方法进行详细说明，其中方法将结合装置一并描述。

图1中单载波削峰单元101对应图2中的标号20，多载波合路削峰单元102对应图3中的标号30、数字上变频单元103对应图4中的标号40，如下将对各个单元分别进行详细描述。

单载波削峰单元20，用于对接收的各个载波的基带信号进行根升余弦成形滤波，然后按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率进行数字上变频，随后对上变频后的各个单载波信号进行单载波限幅削峰，完成预处理方法的第一步预处理过程。它包括脉冲成形模块201、数字上变频模块202、单载波削峰模块203和一个加法器。其中脉冲成形模块201用于对接收到的每个载波的I路和Q路基带信号进行根升余弦成形滤波，完成脉冲成形；数字上变频模块202用于按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率对完成成形滤波后的每个载波信号进行数字上变频；单载波削峰模块203用于根据预置的单载波峰值门限对上变频后的每个载波信号进行限幅削峰，完成预处理方法的第一步预处理过程；加法器将削峰后的各个载波合路为多载波信号输出，如图5所示。第一步预处理过程可以降低单载波的过高峰值削峰对其他载波的干扰，减轻后级多载波合路削峰的压力，同时为后级处理提供经过单载波削峰后的多载波合路信号，可以获得更高的削峰比。

本发明中采用预处理技术的多载波信号削峰方法利用单载波削峰单元20可实现如下步骤：

步骤11，脉冲成形模块201对接收到各个载波的I路和Q路基带信号进行根升余弦成形滤波，完成脉冲成形；假设本实施例中多载波数为N，输入的各个单载波I路基带信号为：I₁(n)，I₂(n)，…，I_N(n)，Q路基带信号为Q₁(n)，Q₂(n)，…，Q_N(n)，脉冲成形的内插数为M，根升余弦低通成形滤波器阶数为L_coarse，系数为Coefficien t_1(L_coarse)，则脉冲成形模块201输出的根升余弦成形滤波后的信号为：

RRC_I_i(M*n)＝Coefficien t_1(L_coarse)II_i(M*n)；i＝1，…N；

RRC_Q_i(M*n)＝Coefficien t_1(L_coarse)IQ_i(M*n)；i＝1，…N；

其中，表示卷积；II_i(M*n)、IQ_i(M*n)均表示基带信号内插后的序列，考虑到要适当减小系统计算量，可取较小的L_coarse，对系统的削峰效果的恶化很轻微。

步骤12，按照各个载波的频率间隔设定调制的数控振荡器的调制频率，余弦分别为：

Cos_Nco_1₁(M*n)，Cos_Nco_1₂(M*n)，…，Cos_Nco_1_N(M*n)，

正弦分别为：

Sin_Nco_1₁(M*n)，Sin_Nco_1₂(M*n)，…，Sin_Nco_1_N(M*n)。

然后将脉冲成形后的序列送入数字上变频模块202后输出信号为：

DIF_1_C_i＝RRC_I_i(M*n)*Cos_Nco_1_i(M*n)+RRC_Q_i(M*n)*Sin_Nco_1_i(M*n)；

i＝1，…N；

步骤13，单载波削峰模块203对步骤102的输出信号进行单载波削峰，假设预置的单载波削峰门限为Gate_sc，则单载波削峰模块203输出的单载波削峰后的信号为：

步骤14，通过加法器将各个单载波削峰后的信号合并为多载波合路信号，

$\mathrm{DIF}\_1\_\mathrm{MC}(M*n)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{DIF}\_1\_C_i(M*n);$

并且送入多载波合路削峰单元30。

多载波削峰单元30，用于对接收到的已完成单载波削峰后的多载波合路信号进行多载波限幅削峰，接着按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率进行数字下变频后，通过根升余弦低通滤波器取出多载波削峰后的各个单载波信号，然后下采样恢复得到削峰后的各个载波的基带信号，完成本发明预处理削峰算法的预处理过程，它包括有多载波削峰模块301、数字下变频模块302、基带恢复模块303。其中，多载波削峰模块301用于处理接收到的多载波合路信号，按照预置的多载波峰值门限对多载波信号限幅削峰；数字下变频模块302用于对完成多载波削峰后的多载波信号按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率进行数字下变频，并且通过根升余弦低通滤波器取出多载波削峰后的各个单载波信号；基带恢复模块303用于对接收到的多载波削峰后的各个单载波信号进行下采样，恢复得到经过削峰处理后的各个载波的基带信号，完成基带信号的预处理过程。

本发明中采用预处理技术的多载波信号削峰方法利用多载波削峰单元30可实现如下步骤：

步骤21，多载波削峰模块301对接收到的经过单载波削峰后的多载波信号进行多载波限幅削峰，假设预置的多载波削峰门限为Gate_mc，则输出的经过多载波削峰后的多载波信号为：

步骤22，将完成多载波削峰后的信号送入数字下变频模块302，首先根据在单载波削峰单元中设定的数控振荡器的调制频率，余弦分别为：

Cos_Nco_1₁(M*n)，Cos_Nco_1₂(M*n)，…，Cos_Nco_1_N(M*n)，

正弦分别为：

Sin_Nco_1₁(M*n)，Sin_Nco_1₂(M*n)，…，Sin_Nco_1_N(M*n)

进行数字下变频，输出信号为：

MC_Clipped_I_i(M*n)＝DIF_1_MC_Clipped(M*n)*Cos_Nco_1_i(M*n)；i＝1，…，N

MC_Clipped_Q_i(M*n)＝DIF_1_MC_Clipped(M*n)*Sin_Nco_1_i(M*n)；i＝1，…，N

采用与单载波削峰单元中根升余弦低通成形滤波器系数相同的系数Coefficien t_1(L_coarse)(或者也可以重新设计根升余弦低通成形滤波器，本实施例为了简便采用相同的滤波器)，将该信号通过根升余弦低通滤波器取出多载波削峰后的各个单载波信号：

SC_Clipped_I_i(M*n)＝Coefficien t_1(L_coarse)MC_Clipped_I_i(M*n)；i＝1，…，N

SC_Clipped_Q_i(M*n)＝Coefficien t_1(L_coarse)MC_Clipped_Q_i(M*n)；i＝1，…，N

步骤23，然后将各个单载波基频信号通过基带恢复模块303进行下采样恢复得到经过预处理削峰后的各个载波的基带信号：

Clipped_I_i(k)＝SC_Clipped_I_i(M*k)；i＝1，…，N，k＝1，…，n

Clipped_Q_i(k)＝SC_Clipped_Q_i(M*k)；i＝1，…，N，k＝1，…，n

由此，完成了两级削峰的预处理过程。

数字上变频单元40，用于对接收到经预处理削峰后的各个载波的基带信号上采样后进行根升余弦成形滤波，然后根据系统设计要求的各个载波的中频频率完成数字上变频，合路形成削峰后的期望的多载波合路信号并且输出。它包括脉冲成形模块401、数字上变频模块402和一个加法器。其中，脉冲成形模块401用于对接收到的削峰后的各个载波的基带信号进行根升余弦成形滤波，该根升余弦成形滤波的阶数根据系统要求的邻道泄漏抑制比指标设定；数字上变频模块402用于根据系统设计要求的各个载波的中频频率完成数字上变频，加法器将各个载波合路形成削峰后的多载波合路信号并且输出。

生成经过预处理削峰后的各个载波的基带信号，就完成了整个预处理过程。将得到的预处理削峰后的各个载波的基带信号送入数字上变频单元40完成通常意义上的成形滤波和上变频过程。

本发明中采用预处理技术的多载波信号削峰方法利用数字上变频单元40可实现如下步骤：

步骤31，脉冲成形模块401用于对接收到的削峰后的各个载波的基带信号上采样后进行根升余弦成形滤波；其中，此处的根升余弦成形滤波器的设计需要根据系统要求的邻道泄漏抑制比(ACLR)指标进行详细设计，它决定了最后输出的预处理削峰后的多载波信号的ACLR指标。设定此处的根升余弦低通成形滤波器系数为Coefficient_2(L_fine)，上采样内插数为P，则脉冲成形模块401的输出信号为：

Clipped_RRC_I_i(P*n)＝Coefficient_2(L_fine)Clipped_II_i(P*n)；i＝1，…N；

Clipped_RRC_Q_i(P*n)＝Coefficient_2(L_fine)Clipped_IQ_i(P*n)；i＝1，…N；

步骤32，数字上变频模块402接收根升余弦成形滤波后的各个载波信号，根据系统设计要求的各个载波的中频频率完成数字上变频，设为其余弦分别为：

Cos_Nco_2₁(P*n)，Cos_Nco_2₂(P*n)，…，Cos_Nco_2_N(P*n)，

正弦分别为：

Sin_Nco_2₁(P*n)，Sin_Nco_2₂(P*n)，…，Sin_Nco_2_N(P*n)

则数字上变频模块402的输出各个载波上变频后的信号为：

$\mathrm{DIF}\_2\_C_i=\begin{array}{c}\mathrm{Clipped}\_\mathrm{RRC}\_I_i(P*n)*\mathrm{Cos}\_\mathrm{Nco}\_2_i(P*n)\\ +\mathrm{Clipped}\_\mathrm{RRC}\_Q_i(P*n)*\mathrm{Sin}\_\mathrm{Nco}\_2_i(P*n);\end{array}i=1,\·\·\·N;$

步骤33，通过加法器将各个单载波削峰后的信号合并为多载波信号：

$\mathrm{DIF}\_2\_\mathrm{MC}(P*n)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{DIF}\_2\_C_i(P*n);$

送入DAC单元，变换为中频信号输出。

作为本发明的一种变换，可将单载波削峰处理和多载波削峰处理步骤中采用的根升余弦成形滤波的阶数，根据系统要求的邻道泄漏抑制比指标设定，从而使得数字上变频单元直接完成数字上变频即可，无需再进行根升余弦成形滤波。

作为本发明的一种变换，在多载波削峰处理步骤中，将经过数字下变频和根升余弦成形滤波后得到的各个单载波信号通过级联积分梳状滤波器(CIC)实现速率变化后输出，然后直接通过根升余弦成形滤波和数字上变频后合路输出期望的削峰后的多载波信号，而无需将各个单载波信号恢复到基带码片级信号。

在本发明的实施中，数字上变频单元完全可以保证系统邻道泄漏抑制比(ACLR)指标，且可以灵活调整两级削峰处理实现更大的削峰比。同时由于削峰噪声的分配方案在整个预处理过程中得到优化，所以对下行调制精度恶化较小，可以体现为矢量误差幅度(EVM)指标较优。本发明的装置和方法可以应用于各种多载波通信系统。

Claims (10)

1、一种采用预处理技术的多载波信号削峰装置，至少包括

单载波削峰单元，用于接收各个载波的基带信号，并且对所接收的信号依次进行根升余弦成形滤波、数字上变频和单载波限幅削峰，最后将各个单载波削峰后的信号合路为多载波信号；

多载波合路削峰单元，用于接收经过单载波削峰单元处理后的多载波信号，并且对该多载波信号依次进行多载波限幅削峰、数字下变频和根升余弦低通滤波后得到各个单载波信号，然后下采样恢复得到削峰后的各个载波的基带信号；

数字上变频单元，用于接收经过多载波合路削峰单元处理后的各个载波的基带信号，并且对所接收的信号上采样后进行根升余弦成形滤波，然后根据系统设计所要求的各个载波的中频频率完成数字上变频，合路形成多载波合路信号并且输出。

2、根据权利要求1所述的采用预处理技术的多载波信号削峰装置，其特征在于：所述单载波削峰单元包括

脉冲成形模块，用于对接收到的各个载波的I路和Q路基带信号进行根升余弦成形滤波，完成脉冲成形；

数字上变频模块，用于按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率对经过脉冲成形模块处理后的各个载波信号进行数字上变频；

单载波削峰模块，用于根据预置的单载波峰值门限对经过数字上变频模块处理后的每个载波信号进行限幅削峰；

加法器，用于将经过单载波削峰模块处理后的各个载波合路为多载波信号，输出至多载波合路削峰单元。

3、根据权利要求2所述的采用预处理技术的多载波信号削峰装置，其特征在于：所述多载波合路削峰单元包括

多载波削峰模块，用于接收经过单载波削峰单元处理后的多载波合路信号，并且按照预置的多载波峰值门限对多载波合路信号进行限幅削峰；

数字下变频模块，用于对经过多载波削峰模块处理后的多载波合路信号按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率进行数字下变频，并且通过根升余弦成形滤波得到经多载波削峰后的各个单载波信号；

基带恢复模块，用于对经过数字下变频模块处理后的各个单载波信号进行下采样，恢复得到经过削峰处理后的各个基带信号，并且输出至数字上变频单元。

4、根据权利要求3所述的采用预处理技术的多载波信号削峰装置，其特征在于：所述数字上变频单元包括

脉冲成形模块，用于接收经过多载波削峰模块处理后的各个载波的基带信号，并对该信号上采样后进行根升余弦成形滤波，该根升余弦成形滤波的阶数根据系统要求的邻道泄漏抑制比指标设定；

数字上变频模块，用于根据系统设计所要求的各个载波的中频频率对经过脉冲成形模块处理后的各个载波信号完成数字上变频；

加法器，用于将经过数字上变频模块处理后的各个载波形成多载波合路信号并且输出。

5、一种采用预处理技术的多载波信号削峰方法，包括如下步骤：

(a)分别对接收到的各个载波的基带信号依次进行根升余弦成形滤波、数字上变频和单载波限幅削峰，最后将各个单载波削峰后的信号合路为多载波合路信号；

(b)对多载波合路信号依次进行多载波限幅削峰、数字下变频和根升余弦低通滤波后得到各个单载波信号，然后下采样恢复得到经过单载波削峰和多载波削峰处理后的各个载波的基带信号，完成预处理；

(c)将经过预处理后的各个载波的基带信号上采样后进行根升余弦成形滤波，然后根据系统设计所要求的各个载波的中频频率完成数字上变频，最后合路形成多载波合路信号并且输出。

6、根据权利要求5所述的采用预处理技术的多载波信号削峰方法，其特征在于，所述步骤(a)可进一步分为如下步骤：

(a1)对接收到各个载波的I路和Q路基带信号进行根升余弦成形滤波，完成脉冲成形；

(a2)按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率对经过脉冲成形处理后的每个载波信号进行数字上变频；

(a3)根据预置的单载波峰值门限对经过数字上变频处理后的每个载波信号进行限幅削峰；

(a4)将经过单载波削峰处理后的各个载波合路为多载波合路信号并输出。

7、根据权利要求6所述的采用预处理技术的多载波信号削峰方法，其特征在于，所述步骤(b)可进一步分为如下步骤：

(b1)按照预置的多载波峰值门限对多载波合路信号进行限幅削峰；

(b2)对经过多载波限幅削峰处理后的多载波合路信号按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率进行数字下变频，并且通过根升余弦成形滤波得到经多载波削峰后的各个单载波信号；

(b3)将各个单载波信号进行下采样，恢复得到经过削峰处理后的各个基带信号并且输出，完成预处理。

8、根据权利要求7所述的采用预处理技术的多载波信号削峰方法，其特征在于：所述步骤(c)中根升余弦成形滤波的阶数根据系统要求的邻道泄漏抑制比指标设定；所述步骤(a)和步骤(b)中根升余弦成形滤波的阶数可设为较小的值。

9、一种采用预处理技术的多载波信号削峰方法，包括如下步骤：

(A)对接收到各个载波的I路和Q路基带信号进行根升余弦成形滤波，完成脉冲成形，并且按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率对经过脉冲成形处理后的每个载波信号进行数字上变频，然后根据预置的单载波峰值门限对经过数字上变频处理后的每个载波信号进行限幅削峰，合路形成多载波合路信号并输出；

(B)按照预置的多载波峰值门限对多载波合路信号进行限幅削峰，然后按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率进行数字下变频，并且通过根升余弦成形滤波得到经多载波削峰后的各个单载波信号，接着将各个单载波信号进行下采样，恢复得到经过削峰处理后的各个基带信号并且输出，完成预处理，其中步骤(A)和(B)中根升余弦成形滤波的阶数根据系统要求的邻道泄漏抑制比指标设定；

(C)将经过预处理后的各个载波的基带信号上采样后根据系统设计所要求的各个载波的中频频率完成数字上变频，最后合路形成多载波合路信号并且输出。

10、一种采用预处理技术的多载波信号削峰方法，包括如下步骤：

(1)对接收到各个载波的I路和Q路基带信号进行根升余弦成形滤波，完成脉冲成形，并且按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率对经过脉冲成形处理后的每个载波信号进行数字上变频，然后根据预置的单载波峰值门限对经过数字上变频处理后的每个载波信号进行限幅削峰，合路形成多载波合路信号并输出；

(2)按照预置的多载波峰值门限对多载波合路信号进行限幅削峰，然后按照由各个载波频率间隔关系而设定的调制频率进行数字下变频，并且通过根升余弦成形滤波得到经多载波削峰后的各个单载波信号，接着将各个单载波信号通过级联积分梳状滤波器实现速率变化后输出，完成预处理；

(3)将经过预处理后的各个单载波信号进行根升余弦成形滤波，然后根据系统设计所要求的各个载波的中频频率完成数字上变频，最后合路形成多载波合路信号并且输出，其中根升余弦成形滤波的阶数根据系统要求的邻道泄漏抑制比指标设定。

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