CN210693938U - 信号峰均比降低装置和直放站设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种信号峰均比降低装置和直放站设备。信号峰均比降低装置包括第一变频电路、幅度检测电路、相位检测电路、幅度控制电路、相位恢复电路和第二变频电路。第一天线通过第一变频电路分别连接幅度检测电路、相位检测电路和幅度控制电路。幅度控制电路分别连接幅度检测电路和相位恢复电路。相位恢复电路连接相位检测电路，且通过第二变频电路连接第二天线。基于上述结构，可监测信号的幅度和相位，并进一步对信号进行幅度控制和相位恢复，保证后端输出信号最大峰值的稳定性，同时，能够保证系统工作鲁棒性并降低后端放大器设计的复杂度，并且，能够针对任何信号制式产生削峰效果，降低了峰均比降低的实现复杂度和成本。

Description

信号峰均比降低装置和直放站设备

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种信号峰均比降低装置和直放站设备。

背景技术

目前比较先进的无线通信系统中的调制方式，会导致其信号的峰均比比较高，为了保证信号不失真，必须要进行功放回退，从而造成功放效率下降。针对该问题，波峰因子降低技术得到应用。降低信号峰均比的算法包括根据特定制式信号的时域帧格式进行相位旋转的算法，以及Peak-Cancel算法等。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统的降低信号峰均比的算法，需要根据信号的制式来进行相应的配置，算法实现的复杂度高。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统降低信号峰均比的算法实现复杂度高的问题，提供一种信号峰均比降低装置和直放站设备。

为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种信号峰均比降低装置，包括：

第一变频电路；第一变频电路的输入端用于连接第一天线。

幅度检测电路；幅度检测电路的输入端连接第一变频电路的输出端。

相位检测电路；相位检测电路的输入端连接第一变频电路的输出端。

幅度控制电路；幅度控制电路的第一输入端连接第一变频电路的输出端，幅度控制电路的第二输入端连接幅度检测电路的输出端。

相位恢复电路；相位恢复电路的第一输入端连接相位检测电路的输出端，相位恢复电路的第二输入端连接幅度控制电路的输出端。

第二变频电路；第二变频电路的输入端连接相位恢复电路的输出端，第二变频电路的输出端用于连接第二天线。

在其中一个实施例中，幅度检测电路为包络检测电路。

在其中一个实施例中，幅度控制电路包括门限检测电路和削峰电路。

门限检测电路的输入端连接幅度检测电路的输出端；削峰电路的第一输入端连接第一变频电路的输出端，削峰电路的第二输入端连接门限检测电路的输出端，削峰电路的输出端连接相位恢复电路的第二输入端。

在其中一个实施例中，第一变频电路包括下变频电路和中频电路。

下变频电路的输入端用于连接第一天线，下变频电路的输出端通过中频电路，分别连接幅度检测电路的输入端、相位检测电路的输入端和幅度控制电路的第一输入端。

在其中一个实施例中，下变频电路包括下变频单元和模数转换单元。

下变频单元的输入端用于连接第一天线，下变频单元的输出端通过模数转换单元连接中频电路。

在其中一个实施例中，第二变频电路包括数模转换单元和上变频单元。

数模转换单元的输入端连接相位恢复电路的输出端，数模转换单元的的输出端通过上变频单元连接第二天线。

在其中一个实施例中，信号峰均比降低装置还包括滤波电路。

相位恢复电路的输出端通过滤波电路连接第二变频电路的输入端。

另一方面，本申请实施例还提供了一种直放站设备，包括：

第一天线。

第二天线。

如上述的信号峰均比降低装置。信号峰均比降低装置分别连接第一天线和第二天线。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

第一天线通过第一变频电路分别连接幅度检测电路、相位检测电路，可实时检测第一天线接收到的信号的幅度和相位；幅度控制电路分别连接第一变频电路、幅度检测电路，可对接收到的信号进行削峰处理，以控制幅度，降低信号峰均比；相位恢复电路分别连接相位检测电路和幅度控制电路，可对削峰后的信号进行相位还原，保留原先的相位特征，有效防止了频谱再生。幅度控制电路分别连接幅度检测电路和相位恢复电路。基于上述结构，可监测信号的幅度和相位，并进一步对信号进行幅度控制和相位恢复，保证后端输出信号最大峰值的稳定性，同时，能够保证系统工作鲁棒性并降低后端放大器设计的复杂度，并且，能够针对任何信号制式产生削峰效果，降低了峰均比降低的实现复杂度和成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为一个实施例中信号峰均比降低装置的第一示意性结构图；

图2为一个实施例中信号峰均比降低装置的第二示意性结构图；

图3为一个实施例中信号峰均比降低装置的削峰示意图；

图4为一个实施例中信号峰均比降低装置的第三示意性结构图；

图5为一个实施例中信号峰均比降低装置的第四示意性结构图；

图6为一个实施例中直放站设备的第一示意性结构图；

图7为一个实施例中直放站设备的第二示意性结构图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“输入端”、“输出端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

目前，降低信号峰均比的算法主要有如下几种方法：

1、根据特定制式信号的时域帧格式，在存在多载波合路的情况下，进行相位的旋转，实现多载波信号的峰均比值得降低。该技术仅适用于具有采用时隙结构且具有训练序列的通信系统，适应范围比较窄。

2、Peak-Cancel算法主要原理为利用与输入信号spectrum mask相同的滤波器的冲激响应来生成削峰脉冲。即如果输入信号的频谱归一化带宽为1/n，则相应滤波器的频谱归一化带宽也应为1/n，可避免在削峰过程中引入带外噪声。对原信号中超过功率门限值的点进行削峰，这种算法需要根据不同制式的频谱特点修改削峰脉冲，达到降低峰均比的目的，存在算法复杂度高，实现成本高的缺点。

降低波峰因子的技术和算法已经成为高性能通信设备的一个基本装置。有关降低波峰因子的相关技术在现有技术已经披露，但是现有技术中存在算法复杂度大，实现成本高，或者需要针对特定制式的问题。因此，在峰值抵消系统中，如何通过特定的算法实现削峰，而且对信号制式不敏感，实现成本低，并能最大程度保证信号的质量，是亟待解决的问题。

为此，本申请实施例提供一种能够降低信号峰均比的装置，具备适用于多种信号制式的通用化削峰操作，主要涉及幅度计算、相位计算和相位还原三种优化操作；通过对信号的幅度和相位进行操作，有效降低信号峰均比，同时可保证低的信号质量影响。基于本申请实施例，不仅能够针对任何信号制式产生削峰效果，缓解设备后端功率放大器的压力，还大大简化了相关设备的削峰实现难度和实现成本。具体地，本申请实施例可应用于直放站等无线信号中继设备上；通过对时域信号中进行幅度检测和控制，以完成削峰处理，实现信号峰均比的降低，进一步地，还通过幅度控制前的相位检测以及幅度控制后的相位还原，保持消除前信号的相位，有效防止频谱再生，保证后端输出信号最大峰值的稳定性，改善系统的性能稳定，在保证系统工作鲁棒性的同时，降低后端放大器设计的复杂度。本申请实施例在降低信号峰均比时不受信号制式影响，而且实现成本较低，便于快速实现和应用。

在一个实施例中，提供了一种信号峰均比降低装置，如图1所示，包括：

第一变频电路；第一变频电路的输入端用于连接第一天线。

幅度检测电路；幅度检测电路的输入端连接第一变频电路的输出端。

相位检测电路；相位检测电路的输入端连接第一变频电路的输出端。

幅度控制电路；幅度控制电路的第一输入端连接第一变频电路的输出端，幅度控制电路的第二输入端连接幅度检测电路的输出端。

相位恢复电路；相位恢复电路的第一输入端连接相位检测电路的输出端，相位恢复电路的第二输入端连接幅度控制电路的输出端。

第二变频电路；第二变频电路的输入端连接相位恢复电路的输出端，第二变频电路的输出端用于连接第二天线。

具体而言，信号峰均比降低装置包括第一变频电路、幅度检测电路、相位检测电路、幅度控制电路、相位恢复电路和第二变频电路。第一变频电路的输入端连接第一天线，输出端分别连接幅度检测电路的输入端、相位检测电路的输入端和幅度控制电路的第一输入端。幅度控制电路的第二输入端连接幅度检测电路的输出端，输出端连接相位恢复电路的第二输入端。相位恢复电路的第一输入端连接相位检测电路，输出端通过第二变频电路连接第二天线。

第一变频电路可对第一天线获取到的信号进行变频处理，得到输入信号并发送给幅度控制电路，与此同时，幅度检测电路和相位检测电路可实时监测输入信号的幅度和相位。幅度控制电路可获取幅度检测电路检测得到的幅度信息，并根据幅度信息对输入信号进行幅度控制，得到第一削峰信号并发送给相位恢复电路；可选地，幅度控制电路可对超过门限的峰值进行削峰处理，或按比例对最高峰进行降低等。相位恢复电路可获取相位检测电路检测得到的相位信息，并根据相位信息对第一削峰信号进行相位恢复，得到第二削峰信号并发送给第二变频电路，从而保留原输入信号的相位特征。第二变频电路可对第二削峰信号进行变频处理，得到输出信号并通过第二天线进行输出。

基于上述结构，可实时检测输入信号，对输入信号进行幅度计算和相位计算，分别得到信号的幅度值和相位值，实现对信号峰值的跟踪监测，以及对信号采样点的相位监测。进一步地，可对信号进行削峰处理，保证信号最大峰均比不超过预先设置的门限值；根据信号的相位值对削峰后的信号进行相位还原，保持消除前信号的相位且实现输入信号峰均比的降低，从而可进行信号的输出，完成无线信号中继。基于此，可以对任何制式信号进行时域削峰操作。其中，输入信号可为时域信号；本申请实施例可在时域上对信号进行处理，以降低信号的峰均比。

需要说明的是，本申请实施例可集成于一个处理器或基带芯片中，例如FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等，也可分设于不同的电路模块中进行配合。其中，第一变频电路可用于对天线接收到的、不同制式信号进行相应的变频处理，便于后续的幅度、相位的检测和处理；可选地，第一变频电路可包括下变频电路和中频电路，还可包括模数转换电路，此处不做具体限制。幅度检测电路可用于实时检测、跟踪信号的幅度，尤其是信号的峰值状态。相位检测电路可用于实时检测、跟踪信号的相位特征。幅度控制电路可用于降低信号的峰值，例如，将信号的峰值控制在预设门限下；具体地，幅度控制电路可预设有门限，对于输入信号中超过门限的峰值，可将其降低至门限下，而对于未超过门限的部分，可直接输出，不做任何处理。

相位恢复电路可用于根据相位特征对信号进行相位还原。可选地，对削峰后的信号进行相位还原时，可先获取信号的削峰点；依据相位计算得到的相位值，对削峰点进行相位还原，以保持削峰前信号的相位；其中，对于未经过削峰的部分，可不做相位还原处理。基于此，本申请实施例可通过简单的相位检测来对削峰后的信号进行相位还原，不仅能够有效地降低信号峰均比，还能减少对信号质量的影响，且能够针对任何信号指示产生削峰效果。

第二变频电路可用于针对处理后的信号的制式，进行相应的变频处理，便于后续的增益放大和输出；可选地，第二变频电路可包括上变频电路，还可包括数模转换电路等，此处不做具体限制。

本申请实施例能够保证后端输出信号最大峰值的稳定性，改善系统的性能稳定，并且，在保证系统工作鲁棒性的同时，降低后端放大器设计的复杂度。具体地，本申请实施例可实时对信号采样值的幅度和相位进行计算，保证输入信号每个采样点的峰值都被实时监测到。基于本申请实施例，能够针对任何信号制式产生削峰效果，缓解设备后端功率放大器的压力，且降低了峰均比降低的实现复杂度和成本。本申请实施例是一种通用化的削峰装置，无需根据信号制式做相应的设置，通过对信号在幅度和相位的操作即可有效降低信号峰均比，同时能够降低对信号质量的影响；基于此，能够有效提高信号覆盖质量，提升上载、下载的速率，提升用户体验。

在一个示例中，基于本申请实施例，针对LTE(Long Term Evolution，长期演进)信号par由原来的9.8dB削峰到8dB，EVM(Error Vector Magnitude，误差向量幅度)可控制在4.0％以内，资源占用降低5％，同时可保证整个系统正常工作。

在一个实施例中，如图2所示，幅度检测电路为包络检测电路。

具体而言，幅度检测电路可为包络检测电路；包络检测电路可用于检测输入信号的包络值，获取输入信号的峰值状态。基于上述结构，本申请实施例能够简单快捷地获取输入信号的幅度信息和峰值状态信息。

在一个实施例中，如图2所示，幅度控制电路包括门限检测电路和削峰电路。

门限检测电路的输入端连接幅度检测电路的输出端；削峰电路的第一输入端连接第一变频电路的输出端，削峰电路的第二输入端连接门限检测电路的输出端，削峰电路的输出端连接相位恢复电路的第二输入端。

具体而言，幅度控制电路可包括门限检测电路和削峰电路。门限检测电路的输入端可作为幅度控制电路的第二输入端，连接幅度检测电路的输出端。削峰电路的第一输入端可作为幅度控制电路的第一输入端，连接第一变频电路的输出端；削峰电路的第二输入端连接门限检测电路的输出端，输出端可作为幅度控制电路的输出端，连接相位恢复电路的第二输入端。

需要说明的是，门限检测电路中的门限可根据实际需求进行设置。若输入信号的幅度或包络值中存在超过门限的部分，则将降低该部分的峰值至门限以下。其中，削峰处理可为时域上的削峰。输入信号中超过门限的峰值数量可为0个、1个、2个或3个等，此处不做具体限制。可选地，削峰处理可为将超过门限的部分降低至门限值，或是按比例降低超过门限的部分等。在一个示例中，如图3所示，对时域信号中进行包络检测(如图3(a))，对包络中超过门限值的部分进行直接消除(如图3(b))，还原消除前信号的相位；对于时域信号中包络未超过门限值的部分则直接输出，不做任何处理。基于上述结构，本申请实施例可通过简单的门限检测和削峰处理，完成对峰值的降低，降低峰均比降低算法的复杂度，且不受信号制式影响，应用范围极广阔，实现成本较低，便于快速实现和应用。

在一个实施例中，如图4所示，第一变频电路包括下变频电路和中频电路。

下变频电路的输入端用于连接第一天线，下变频电路的输出端通过中频电路，分别连接幅度检测电路的输入端、相位检测电路的输入端和幅度控制电路的第一输入端。

具体而言，第一变频电路可包括下变频电路和中频电路。下变频电路的输入端可作为第一变频电路的输入端，连接第一天线，输出端连接中频电路的输入端。中频电路的输出端可作为第一变频电路的输出端，分别连接幅度检测电路的输入端、相位检测电路的输入端和幅度控制电路的第一输入端。

需要说明的是，下变频电路可用于对第一天线接收到的信号进行下变频处理。中频电路可用于对下变频处理后的信号进行中频处理，得到输入信号；具体地，中频处理可包括数字下变频处理、合路处理和数字上变频处理等。基于此，本申请实施例能够对接收到的信号进行基带处理。

在一个实施例中，如图4所示，下变频电路包括下变频单元和模数转换单元。

下变频单元的输入端用于连接第一天线，下变频单元的输出端通过模数转换单元连接中频电路。

具体而言，下变频电路可包括下变频单元和模数转换单元；第一天线接收到的信号依次经下变频单元和模数转换单元处理后，再输出给中频电路。

在一个实施例中，如图4所示，第二变频电路包括数模转换单元和上变频单元。

数模转换单元的输入端连接相位恢复电路的输出端，数模转换单元的的输出端通过上变频单元连接第二天线。

具体而言，第二变频电路可包括数模转换单元和上变频单元；数模转换单元的输入端可作为第二变频电路的输入端，连接相位恢复电路的输出端，输出端连接上变频单元的输入端。上变频单元的输出端可作为第二变频电路的输出端，连接第二天线。相位恢复电路输出的信号依次经数模转换单元和上变频单元处理后，得到基带输出信号，并可进一步通过第二天线进行发射。基于上述结构，本申请实施例能够对不同制式的输入信号进行幅度和相位处理，保证系统输出信号的峰均比有效降低，达到提高设备效率指标优化的目的。

在一个实施例中，如图5所示，信号峰均比降低装置还包括滤波电路。

相位恢复电路的输出端通过滤波电路连接第二变频电路的输入端。

具体而言，在相位还原处理之后、第二变频处理之前，可增加滤波电路，在保证峰值抵消功能的同时，有效提升输出信号的邻道功率抑制比指标，并对数字预失真功能起到积极作用。

基于上述结构，在一个示例中，可通过基带设计实现如下步骤：

(1)、实时输入信号采样，并进行包络和相位的实时计算更新，实现对信号的幅度和相位的跟踪。

(2)、检测信号峰值和预设门限比较状态，决定是否进行削峰操作，保证信号最大峰均比。

(3)、还原削峰点的相位信息，减低频谱再生。

在一个实施例中，提供了一种直放站设备，如图6所示，包括：

第一天线。

第二天线。

如上述的信号峰均比降低装置。

信号峰均比降低装置分别连接第一天线和第二天线。

具体而言，第一天线可用于接收信号；第二天线可用于发射信号。信号峰均比降低装置可用于对第一天线接收到的信号进行变频处理、幅度检测、相位检测、幅度控制和相位恢复；进一步地，信号峰均比降低装置还可用于基带处理。

在一个实施例中，直放站设备还包括增益电路。信号峰均比降低装置通过增益电路连接第二天线。

具体而言，直放站设备还包括连接在信号峰均比降低装置和第二天线之间的增益电路。对于信号峰均比降低装置处理后的信号，可进一步进行增益放大后输出，完成无线信号的中继放大。

在一个实施例中，信号峰均比降低装置为FPGA。

具体而言，信号峰均比降低装可集成设计在FPGA中。

在一个实施例中，如图7所示，信号峰均比降低装置可划分为下变频及AD转换模块、中频模块，幅度和相位计算模块、幅度控制模块，相位还原模块和DA转换及上变频模块。在处理器完成峰值抵消后，完成DA转换及模拟上变频，以保证传输给后端功率放大器的信号峰均比控制在一个预定的范围内，进而可在提升设备大功率输出的前提下，降低设备的后端设计压力。

信号峰均比降低装置可执行以下步骤：

(1)、实时进行信号的包络计算更新，实现对信号包络的跟踪监测。

(2)、实时进行信号采样点的相位计算更新，实现对信号采样点的相位监测。

(3)、检测信号包络值的峰值状态并和预设门限比较，决定是否进行削峰操作，保证信号最大峰均比不超过预先设置的门限值。

(4)、对包络中超过门限值的部分进行直接消除，保持消除前信号的相位；对于时域信号中包络未超过门限值的部分则直接输出，不做任何处理。

关于设备的具体限定可以参见上文中对于信号峰均比降低装置的限定，在此不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种信号峰均比降低装置，其特征在于，包括：

第一变频电路；所述第一变频电路的输入端用于连接第一天线；

幅度检测电路；所述幅度检测电路的输入端连接所述第一变频电路的输出端；

相位检测电路；所述相位检测电路的输入端连接所述第一变频电路的输出端；

幅度控制电路；所述幅度控制电路的第一输入端连接所述第一变频电路的输出端，所述幅度控制电路的第二输入端连接所述幅度检测电路的输出端；

相位恢复电路；所述相位恢复电路的第一输入端连接所述相位检测电路的输出端，所述相位恢复电路的第二输入端连接所述幅度控制电路的输出端；

第二变频电路；所述第二变频电路的输入端连接所述相位恢复电路的输出端，所述第二变频电路的输出端用于连接第二天线。

2.根据权利要求1所述的信号峰均比降低装置，其特征在于，所述幅度检测电路为包络检测电路。

3.根据权利要求1所述的信号峰均比降低装置，其特征在于，所述幅度控制电路包括门限检测电路和削峰电路；

所述门限检测电路的输入端连接所述幅度检测电路的输出端；

所述削峰电路的第一输入端连接所述第一变频电路的输出端，所述削峰电路的第二输入端连接所述门限检测电路的输出端，所述削峰电路的输出端连接所述相位恢复电路的第二输入端。

4.根据权利要求1至3任一项所述的信号峰均比降低装置，其特征在于，所述第一变频电路包括下变频电路和中频电路；

所述下变频电路的输入端用于连接所述第一天线，所述下变频电路的输出端通过所述中频电路，分别连接所述幅度检测电路的输入端、所述相位检测电路的输入端和所述幅度控制电路的第一输入端。

5.根据权利要求4所述的信号峰均比降低装置，其特征在于，所述下变频电路包括下变频单元和模数转换单元；

所述下变频单元的输入端用于连接所述第一天线，所述下变频单元的输出端通过所述模数转换单元连接所述中频电路。

6.根据权利要求1至3任一项所述的信号峰均比降低装置，其特征在于，所述第二变频电路包括数模转换单元和上变频单元；

所述数模转换单元的输入端连接所述相位恢复电路的输出端，所述数模转换单元的输出端通过所述上变频单元连接第二天线。

7.根据权利要求1至3任一项所述的信号峰均比降低装置，其特征在于，还包括滤波电路；

所述相位恢复电路的输出端通过所述滤波电路连接所述第二变频电路的输入端。

8.一种直放站设备，其特征在于，包括：

第一天线；

第二天线；

如权利要求1至7任一项所述的信号峰均比降低装置；所述信号峰均比降低装置分别连接所述第一天线和所述第二天线。

9.根据权利要求8所述的直放站设备，其特征在于，还包括增益电路；

所述信号峰均比降低装置通过所述增益电路连接所述第二天线。

10.根据权利要求8或9所述的直放站设备，其特征在于，所述信号峰均比降低装置为FPGA。

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