專利名稱：一種實現(xiàn)cdma信號削波的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字移動通信領(lǐng)域中的一種實現(xiàn)信號削波的方法，特別是涉及一種能有效降低CDMA信號峰平比的聯(lián)合削波方法。
背景技術(shù)：
在無線發(fā)射系統(tǒng)中，為了保證將信號無失真發(fā)射，需要預(yù)留一定的動態(tài)范圍。動態(tài)范圍可通過峰平比定義。在多載波中，由于平均發(fā)射功率需要增大，信號動態(tài)范圍被壓縮。但是多載波的峰平比不僅沒有比單載波降低，反而更高。為了滿足平均發(fā)射功率和最大發(fā)射功率的折衷，需要對多載波發(fā)射的信號波形削去峰值以保證功放的效率。多載波發(fā)射的信號波形削去峰值(削波)的方法有如下幾大類(1)幅度直接截斷，保持相位不變；這種方法也稱為硬削，是最簡單，最直接的方法，對EVM影響最小，但是最主要缺點是，這種削波方式會使信號具有陡沿和銳峰，削波過程中的突變和削波邊緣的短暫持續(xù)時間會生成顯著的帶外頻譜異常信號，如頻譜畸變，鄰帶干擾，頻譜擴展等。
(2)產(chǎn)生相應(yīng)的對消脈沖，經(jīng)過濾波后同原信號相加；這種方法是采用對消脈沖的方法，根據(jù)削波閾值電壓隔離輸入信號的峰值，生成代表峰值隔離信號的局部極值(或者包絡(luò)峰值)的極值信號，將該極值信號送入脈沖濾波器，生成濾波器信號，將濾波器信號與延遲預(yù)定時段的輸入信號(需要削波的位置)相減進行削波，經(jīng)過多級多個門限進行多次對消。該方法的最主要缺點是當一定的時間內(nèi)存在多個極值時需要進行多個位置的對消，對系統(tǒng)處理資源和控制以及緩存有較高的要求，并且對I、Q帶通信號補償困難。
(3)載波相位錯開處理；該方法既可以不影響原有頻譜特性，又可以降低PAR，該方法采用倒推的思路，經(jīng)過多次的迭代優(yōu)選，選擇每個載波的最優(yōu)初始相位配置，使多個載波合并后的峰值降為最低，從而達到多載波削波的目的。該方法的主要缺點在于，實現(xiàn)時延時較長，實現(xiàn)比較復(fù)雜，特別要經(jīng)過多次的優(yōu)選，同時在不同的時隙和不同的碼道個數(shù)情況下，每個載波的相位需要重新調(diào)整，不利于接收機鎖相。
(4)采用預(yù)測反饋，在符號級上處理；將合并后的多載波信號經(jīng)過削波后，進行解擴，解擾，得到符號級軟信息后重新擴頻調(diào)制并合路發(fā)射。該方法的主要缺點是系統(tǒng)延時時間較長，需要在中頻進行一次上變頻和一次下變頻，占用處理資源較多。
(5)在碼域上進行處理；該方法是采用一系列不同的備用碼道，對同一碼道信息采用多個不同的碼道進行擴頻，得到該用戶的一組擴頻信息，其他碼道類似處理，得到多組擴頻信息，進行組合，選擇峰平比最小的，從而達到削波的目的。該方法的優(yōu)點在于對EVM影響較小，但是，不適合碼道受限系統(tǒng)，而且需要隨時修改可用的碼道，不利于接收機解擴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種實現(xiàn)CDMA信號削波的方法，該方法能實現(xiàn)對多個包絡(luò)峰值的聯(lián)合對消，且在滿足一定的頻譜要求的情況下，有效地降低了系統(tǒng)的峰平比PAR。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)CDMA信號削波的方法，能實現(xiàn)對輸入信號多個峰值的聯(lián)合對消，其中，通過計算合適的加窗位置，對多個峰值聯(lián)合加窗處理以實現(xiàn)對峰值的對消。
所述的方法，其中，所述加窗的相位和幅度由所述輸入信號的峰值的位置和幅度確定。
所述的方法，其中，所述加窗的相位通過計算所述加窗函數(shù)的導(dǎo)數(shù)來確定。
所述的方法，其中，所述加窗的相位進一步通過比較一與所述輸入信號相關(guān)的信號的峰值間的斜率和所述加窗函數(shù)的導(dǎo)數(shù)來確定。
所述的方法，其中，所述與所述輸入信號相關(guān)的信號為信號1-c(n)，c(n)為所述輸入信號的硬削因子，c(n)=1,|x|≤AA|x(n)|,|x|>A,]]>其中，x(n)為輸入信號，A為削波門限，n為輸入信號相位。
所述的方法，其中，進一步包括一將所述輸入信號等分成固定長度的段的步驟，分別對每段輸入信號進行所述加窗處理。
所述的方法，其中，所述加窗相位的確定進一步包括如下步驟步驟一，計算所述輸入信號的硬削因子c(n)，并進一步計算1-c(n)，其中n表示輸入信號相位；步驟二，確定信號中心位置和所述1-c(n)位于所述信號中心兩側(cè)的兩個峰值極值的平均(中心)位置，并計算所述信號中心位置兩側(cè)的峰值極值的斜率；步驟三，比較所述窗函數(shù)的導(dǎo)數(shù)和由所述步驟二得出的斜率，選擇與所述斜率值最接近的導(dǎo)數(shù)值所對應(yīng)的位置值為加窗中心位置相對于所述1-c(n)位于所述信號中心兩側(cè)的兩個峰值極值的平均(中心)位置的偏置值；步驟四，將所述位于所述信號中心兩側(cè)的1-c(n)峰值極值的平均(中心)位置進行偏置，其中偏置量為所述步驟三得出的偏置值，由此確定了所述加窗相位。
所述的方法，其中，所述步驟二進一步包括判斷所述輸入信號超過一預(yù)先設(shè)定的門限值的峰值相對于所述信號中心位置分布的步驟；當只在所述信號一側(cè)有一個或多個峰值時，按照最大峰值直接進行一般意義上的加窗；當兩側(cè)都有峰值時，在所述中心位置兩側(cè)分別選擇一峰值極值并進一步計算所選擇的所述1-c(n)的兩個峰值極值的斜率。
所述的方法，其中，進一步包括一求補償因子b(n)的步驟，所述補償因子b(n)由所述1-c(n)與確定了加窗相位的窗函數(shù)對應(yīng)相乘的乘積確定；所述削波后的輸出信號為補償因子b(n)與輸入信號的乘積。
所述的方法，其中，所述加窗函數(shù)為漢明窗、矩形窗、Blackman窗或愷撒(Kaiser)窗中的一種或多種。
所述的方法，其中，所述導(dǎo)數(shù)為窗函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)。
所述的方法，其中，所述斜率或?qū)?shù)可為經(jīng)過修正的斜率或?qū)?shù)，所述修正包括線性或非線性修正。
本發(fā)明提出了一種聯(lián)合削波的方法，通過計算兩個峰值斜率的方法得到加窗的相位，并根據(jù)加窗相位和兩個峰值的位置和功率確定加窗的幅度。多個峰值可以通過選取其中幅度最大的兩個峰值實現(xiàn)補償。
本發(fā)明利用在合適位置加窗函數(shù)的方法，將補償因子通過窗函數(shù)處理，并進行補償對消，在確保矢量誤差幅度EVM和峰值碼域誤差PCDE的情況下，有效的降低了系統(tǒng)峰平比PAR。且，采用本發(fā)明所述方法和裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，實現(xiàn)了對多個峰值的聯(lián)合處理，降低了峰值處理資源要求，保證補償后信號不會發(fā)生反相，提高了EVM性能。通過計算導(dǎo)數(shù)的方法得到加窗的相位和幅度可以避免卷積加窗可能引起的補償后信號相位反相的問題，在相同的鄰信道泄漏功率比ACLR條件下降低了EVM，從而可以實現(xiàn)更好的削峰性能。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1為漢明窗波形示意圖；圖2為漢明窗導(dǎo)數(shù)的波形示意圖；圖3為輸入信號時域功率圖；圖4為峰值處理流程圖；圖5為1-c(n)波形示意圖；圖6為窗函數(shù)和1-c(n)位置對應(yīng)關(guān)系圖；圖7為削波輸出信號示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的方法加窗的相位和幅度由峰值的位置和幅度確定。對于存在多個峰值的情況，需要折中考慮峰值的位置和幅度對窗的影響。有文獻提出使用卷積的方法加窗。但是卷積的作用將類似一個低通濾波器，會起到將幅度或者功率累加的作用。對于峰值幅度沒有先驗知識的情況下，很容易出現(xiàn)加窗幅度過大，這樣就會出現(xiàn)補償后的信號同輸入的信號比反相，EVM指標將急劇惡化。
本發(fā)明所述降低CDMA信號峰平比的方法如下先將輸入信號x(n)等分成長度為W的段，對每段分別進行峰值的檢測和對消。加窗的長度也選取為W。當輸入信號在長度為W的段內(nèi)只有一個或者沒有超過門限的峰值時，可以通過一般意義(即現(xiàn)有技術(shù)的方法)的峰值檢測和對消的方法處理。當長度為W的輸入信號段內(nèi)存在多個信號峰值，通過求超過門限的兩個輸入信號極值的斜率的方法得到加窗的相位，并通過加窗相位和信號的峰值功率確定加窗的幅度。
核心算法是(1)選取加窗函數(shù)類型和窗長度W，存儲窗函數(shù)和窗函數(shù)修正后的一階導(dǎo)數(shù)；(2)將輸入信號等分成長度為W的段，計算段信號中心位置w/2。每段執(zhí)行步驟(3)～(7)操作；(3)根據(jù)峰值分布的情況選取單獨削波或者聯(lián)合削波，如只有一側(cè)(即位于信號中心位置的一側(cè))有峰值時，則選取單獨削波，可按照最大值直接加窗并修正補償后跳到步驟(2)執(zhí)行下一個段數(shù)據(jù)削波；如在信號中心位置的兩側(cè)都有峰值時，選取聯(lián)合削波，繼續(xù)步驟(4)；(4)計算聯(lián)合削波位于信號中心位置兩側(cè)的兩個峰值的平均(中心)位置；(5)計算硬削因子c(n)，根據(jù)1-c(n)的峰值極值位置和幅度計算斜率；(6)查導(dǎo)數(shù)表確定加窗位置相對所述峰值平均(中心)位置的偏置，并將所述偏置與所述步驟(4)得到的峰值中心位置相加，由此確定了加窗中心的絕對位置；(7)計算聯(lián)合削波補償因子；(8)計算輸出信號功率；(9)對于復(fù)數(shù)信號，根據(jù)輸入信號功率開方后分別進行實部和虛部的補償。
假設(shè)輸入的信號功率x(n)，n為輸入信號相位。削波門限為A，則不考慮頻譜擴散的硬削方法可以表示為y(n)＝c(n)x(n)，(1)其中，c(n)=1,|x|≤AA|x(n)|,|x|>A]]>為了限制頻譜，一般不采用硬削，而用b(n)代替c(n)，其中n為輸入信號相位。
b(n)=1-Σk=-∞∞akw(n-k)---(2)]]>其中為w(n)為窗函數(shù)。窗函數(shù)可以將疊加的頻譜限制在一定的范圍內(nèi)。窗函數(shù)的形式可以為漢明窗(hamming)、矩形窗、Blackman窗或者愷撒(kaiser)窗等。因為實際窗長不可能為無限沖擊響應(yīng)，選取窗長也為W以便后續(xù)窗函數(shù)同信號對應(yīng)相乘實現(xiàn)峰值的消除。
為了滿足削波后的信號功率限制在A內(nèi)，要求1-Σk=-∞∞akw(n-k)≤c(n)---(3)]]>為了滿足要求(3)，我們通過對不等式對c(n)加窗的辦法來保證。
有文獻提出了采用卷積的方式求b(n)的方法，如式(4)所示，b(n)=1-Σk=-∞∞[1-c(k)]w(n-k)---(4)]]>但是采用卷積的做法會使誤差信號1-c(k)累積，對于相鄰幾個樣點的包絡(luò)超出削波門限的情況，修正項akw(n-k)大大超過需要，甚至出現(xiàn)b(n)＜0的情況，當akw(n-k)大于1時，b(n)=1-Σk=-∞∞akw(n-k)<0]]>b(n)＜0則補償后信號反相，大大惡化了EVM指標。而中頻帶通信號恰恰為一種包絡(luò)緩變的信號，卷積的低通濾波效應(yīng)很嚴重，需要降低補償信號的低通累積效應(yīng)。
下面通過一個例子描述本發(fā)明的削波過程。
將中頻信號功率x(n)等分為加窗長度W的段，對每個段進行單獨峰值檢測和對消。
W長度的選取需要根據(jù)ACLR和EVM指標要求權(quán)衡。W越長可以獲得更好的ACLR，但是EVM指標將惡化。W越短可以獲得更好的EVM，但是ACLR指標將惡化。
以窗函數(shù)為漢明(hamming)窗為例，假設(shè)窗長為W＝21，則hamming窗系數(shù)為
hamming窗函數(shù)如圖1所示。
hamming窗各點導(dǎo)數(shù)為
，如圖2所示。
將窗函數(shù)導(dǎo)數(shù)進行比例調(diào)整以便適配信號變化趨勢(也可以不調(diào)整或者作非線性比例調(diào)整)，如將導(dǎo)數(shù)除以3得到修正后的導(dǎo)數(shù)為
以下如果沒有特別說明，提到的導(dǎo)數(shù)都指已經(jīng)修正過的導(dǎo)數(shù)。
相對中心位置W/2＝10.5距離分別為m＝[-W/4-W/4+1...W/4]＝[-5 -4 -3-2 -1 1 2 3 4 5]的點的導(dǎo)數(shù)近似為y(m)＝
；假設(shè)有一段輸入中頻信號x(n)時域功率為
，其中削波門限為1，如圖3所示。
中心位置11兩邊都存在超出門限1的樣點。將寬為W的信號段內(nèi)的信號分成長度分別為「W/2」的兩部分，根據(jù)前半部分和后半部分是否有超過門限A＝1的值，則進入如圖4所示流程。在圖4中，判斷輸入信號當存在超過門限的峰值時(步驟401)；進一步判斷相對中心位置兩側(cè)的峰值分布(步驟402)，當其只有單邊存在峰值時(如只有左邊存在峰值，或只有右邊存在峰值)則直接根據(jù)最大值確定加窗的位置(步驟403、405)；如中心位置兩邊都存在峰值，則進行聯(lián)合削峰(步驟404)。
因為相對中心位置只有一邊存在超過削波門限的情況比較簡單，有文獻已經(jīng)描述加窗方法。下面只描述兩邊都存在峰值時進行聯(lián)合削峰的情況。
對于輸入信號x(n)(信號中心兩邊均存在峰值)，對應(yīng)硬削因子c(n)＝[1 10.5 0.55556 0.32258 0.25 0.33333 0.27778 1 1 1 1 1 11 0.76923 0.71429 0.90909 1 1 1]，1-c(n)為
，如圖5所示，可求出1-c(n)左右兩個局部極大值1-c(6)＝0.75和1-c(17)＝0.28571的斜率為(0.75-0.28571)/(17-6)＝0.0422。
如前所敘，在計算斜率之前已經(jīng)將hamming窗的修正后導(dǎo)數(shù)存儲。將求得的斜率和存儲的hamming窗導(dǎo)數(shù)比較，選取與斜率最靠近的導(dǎo)數(shù)對應(yīng)的位置索引為y(-4)＝0.042733，所以可以確定1-c(n)的最大值在兩個極值點位置平均(17+6)/2＝11.5偏置-4處。即加窗中心位置為 其中， 為向下取整符號。窗函數(shù)和1-c(n)位置的對應(yīng)關(guān)系如圖6所示。
將1-c(n)和窗函數(shù)按照圖6所述的位置對應(yīng)相乘，即可得到補償因子b(n)的值。最終輸出削波后的信號為x(n)b(n)，削波后時域波形圖見圖7所示。
本發(fā)明的方法適用于中頻CDMA信號是單載波或多載波的情況。且，不論是否采用低通濾波實現(xiàn)對峰值包絡(luò)的檢測以便同步調(diào)整輸入信號的劃分方式，只要補償前信號長度固定，均適用本發(fā)明。另還可按照本發(fā)明提供的方法進行多級串聯(lián)來執(zhí)行削波操作。
本發(fā)明的方法降低了峰值處理資源要求，通過實現(xiàn)對多個峰值的聯(lián)合處理，提高了EVM性能，其通過計算合適的峰值疊加位置，對多個峰值聯(lián)合加窗處理以實現(xiàn)對峰值的對消。通過聯(lián)合加窗處理，可以在滿足一定的頻譜要求情況下，降低峰平比。
當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)CDMA信號削波的方法，用于實現(xiàn)對輸入信號多個峰值的聯(lián)合對消，其特征在于，通過計算合適的加窗位置，對多個峰值聯(lián)合加窗處理以實現(xiàn)對峰值的對消。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述加窗的相位和幅度由所述輸入信號的峰值的位置和幅度確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述加窗的相位通過計算所述加窗函數(shù)的導(dǎo)數(shù)來確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述加窗的相位進一步通過比較一與所述輸入信號相關(guān)的信號的峰值間的斜率和所述加窗函數(shù)的導(dǎo)數(shù)來確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述與所述輸入信號相關(guān)的信號為信號1-c(n)，c(n)為所述輸入信號的硬削因子，c(n)=1,|x|≤AA|x(n)|,|x|>A,]]>其中，x(n)為輸入信號，A為削波門限，n為輸入信號相位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，進一步包括一將所述輸入信號等分成固定長度的段的步驟，分別對每段輸入信號進行所述加窗處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述加窗相位的確定進一步包括如下步驟步驟一，計算所述輸入信號的硬削因子c(n)，并進一步計算1-c(n)，其中n表示輸入信號相位；步驟二，確定信號中心位置和所述1-c(n)位于所述信號中心位置兩側(cè)的兩個峰值極值的平均位置，并計算所述位于信號中心位置兩側(cè)的峰值極值的斜率；步驟三，比較所述窗函數(shù)的導(dǎo)數(shù)和由所述步驟二得出的斜率，選擇與所述斜率值最接近的導(dǎo)數(shù)值所對應(yīng)的位置值為加窗中心位置相對于所述1-c(n)位于所述信號中心位置兩側(cè)的兩個峰值極值的平均位置的偏置值；步驟四，將位于所述信號中心兩側(cè)的1-c(n)峰值極值的平均位置進行偏置，其中偏置量為所述步驟三得出的偏置值，由此確定了所述加窗相位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟二進一步包括判斷所述輸入信號超過一預(yù)先設(shè)定的門限值的峰值相對于所述信號中心分布的步驟；當只在所述信號中心的一側(cè)有一個或多個峰值時，按照最大值直接加窗；當兩側(cè)都有峰值時，在所述信號中心位置兩側(cè)分別選擇一峰值極值并進一步計算所選擇的所述1-c(n)的兩個峰值極值的斜率。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，進一步包括一求補償因子b(n)的步驟，所述補償因子b(n)由所述1-c(n)與確定了加窗相位的窗函數(shù)對應(yīng)相乘的乘積確定；所述削波后的輸出信號為補償因子b(n)與輸入信號的乘積。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5、7、8或9中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述加窗函數(shù)為漢明窗、矩形窗、Blackman窗或愷撒窗中的一種或多種。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至5、7、8或9中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)數(shù)為窗函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求4、5、7、8或9中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述斜率或?qū)?shù)為經(jīng)過修正的斜率或?qū)?shù)，所述修正包括線性或非線性修正。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)CDMA信號削波的方法，能實現(xiàn)對輸入信號多個峰值的聯(lián)合對消，其特征在于，通過計算合適的加窗位置，對多個峰值聯(lián)合加窗處理以實現(xiàn)對峰值的對消。其中，所述加窗的相位和幅度由所述輸入信號的峰值的位置和幅度確定，且所述加窗的相位進一步通過計算所述加窗函數(shù)的導(dǎo)數(shù)來確定。本發(fā)明的方法在滿足一定的頻譜要求的情況下，有效地降低了系統(tǒng)的峰平比PAR，且其降低了峰值處理資源要求，并保證補償后的信號不會發(fā)生反相。
文檔編號H04J13/00GK1716933SQ20051001209
公開日2006年1月4日 申請日期2005年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月5日
發(fā)明者肖煉斌, 劉虎, 李穎 申請人:中興通訊股份有限公司