專利名稱：一種降低信號峰均比的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種降低信號峰均比的方法和裝置。
背景技術(shù)：
出于充分利用無線通信系統(tǒng)的信道容量的考慮，往往同時(shí)利用幅度和相位兩個(gè)維度的信息進(jìn)行信號調(diào)制，因此導(dǎo)致調(diào)制信號的包絡(luò)表現(xiàn)出較高的PAPR(Peak to Average Power Ratio，峰均比)。特別在OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiple，正交頻分多址)調(diào)制信號時(shí)，PAPR較高尤為明顯。另外，功率放大器是一種峰值功率受限的器件，調(diào)制信號中PAPR高將使功率放大器的輸出平均功率下降。由于無線鏈路的性能一般取決于接收端的平均功率，因此在功率放大器相同輸出峰值功率的前提下，高PAPR的調(diào)制信號直接影響了接收端的平均功率，進(jìn)而影響鏈路性能。從另一方面講，如果必須滿足平均發(fā)射功率要求，則高PAPR的調(diào)制信號必然需要使用高峰值功率的功率放大器，降低發(fā)射機(jī)效率，產(chǎn)生不必要的熱耗，需要無線通信系統(tǒng)增加相應(yīng)的散熱設(shè)備。因此在進(jìn)入功率放大器前，需要對調(diào)制信號的PAPR做適當(dāng)抑制，以增加鏈路性能，提高發(fā)射機(jī)效率，降低成本。
現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用削波方式降低PAPR，其中，削波是CFR(CrestFactor Reduction，降低峰均比)的簡稱。削波的目標(biāo)是在一定的實(shí)現(xiàn)資源，如FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)、DSP(digitalsignal processor，數(shù)字信號處理器)等，和SNR(Signal to Noise Ratio，信噪比)惡化情況下盡可能得到最佳的峰值包絡(luò)壓縮性能。這里的SNR是指有用信號的信噪比，有用信號SNR將決定信號的解調(diào)質(zhì)量，而有些信號，比如OFDM調(diào)制中用來削波的TR(Tone Reservation，預(yù)留子載波)就不是有用信號。可以使用有效PAPR來衡量峰值包絡(luò)壓縮性能，有效PAPR＝波形PAPR+信號平均功率提升，這個(gè)等式中的單位使用dB值。實(shí)際上，有效PAPR表示信號CCDF(complementary cumulative density function，概率密度累積補(bǔ)函數(shù))意義下的包絡(luò)峰值功率和有用信號平均功率的比。對于相同的信號樣本，有效PAPR越小表示削波算法的效果越好。信號平均功率為全部信號的平均功率，包含了有用信號和削波噪聲，其功率提升是由削波噪聲帶來的，所謂“提升”是以有用信號功率不變?yōu)榍疤岬?。這里的有用信號指的是削波前的信號，削波過程引入的信號統(tǒng)稱為削波噪聲。比如，削波前信號波形的PAPR＝9.64dB，削波之后信號波形的PAPR＝5.88dB，但是信號的平均功率增加了0.66dB，所以削波后有效PAPR＝5.88+0.66＝6.54dB。這個(gè)0.66dB中有一部分是TR載波引起的，還有一部分是由削波過程中為降低PAPR人為加入到數(shù)據(jù)載波上的削波噪聲導(dǎo)致的。
波形PAPR是由信號波形的CCDF所確定的值，波形PAPR一般定義為CCDF＝1e-4處的歸一化包絡(luò)功率，歸一化包絡(luò)功率等于瞬時(shí)包絡(luò)功率比平均包絡(luò)功率。有效PAPR只用來衡量削波算法的效果。而一般信號本身的PAPR指的就是波形PAPR，比如恒包絡(luò)信號的PAPR＝0dB，基帶高斯信號的PAPR＝9.64dB等。
在削波電路中，經(jīng)常使用多級削波模塊級聯(lián)的削波方式。根據(jù)在頻域上削波還是時(shí)域上削波，有兩種形式，兩種處理方式的效果實(shí)際上是相同的。
在頻域上削波如圖1所示。所有信號都是復(fù)數(shù)信號，即時(shí)域信號有I(Inphase，同相)和Q(Quadrature，正交)兩路，頻域信號為復(fù)數(shù)。頻域符號削波方式中，調(diào)制模塊輸出的是頻域信號，直接進(jìn)入頻域符號削波模塊，在頻域符號削波模塊中，以Symbol(符號)為單位對信號進(jìn)行削波處理，降低信號的PAPR。經(jīng)過級聯(lián)的多級頻域符號削波模塊之后，符號信號的PAPR會得到降低。圖1中以兩級為例，但實(shí)際通常會采用多于兩級，比如4級。經(jīng)過多級符號削波模塊削波之后，再經(jīng)過一個(gè)IFFT(Inverse Fast FourierTransformer，快速傅立葉逆變換)模塊，變換為時(shí)域信號；再經(jīng)過循環(huán)前綴等信息插入模塊加上循環(huán)前綴和Preamble(前導(dǎo)符號)等組成無線幀，送到插值濾波模塊；在插值濾波模塊中進(jìn)行插值濾波，使信號的通過率提升，再送到DAC(Digital to Analogue Converter，數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器)及模擬發(fā)射通道；在DAC及模擬發(fā)射通道中由DAC將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，并經(jīng)過混頻、濾波、放大等一系列處理之后，變換為有一定功率的射頻信號，發(fā)送到無線空間。
在時(shí)域上削波如圖2所示調(diào)制模塊輸出的是頻域信號，經(jīng)過一個(gè)IFFT模塊，變換為時(shí)域信號；進(jìn)入時(shí)域符號削波模塊，會以Symbol為單位對信號進(jìn)行削波處理，降低信號的PAPR；圖2中以兩級為例，但實(shí)際通常會采用多于兩級，比如4級；經(jīng)過多級時(shí)域符號削波模塊削波之后，再經(jīng)過循環(huán)前綴等信息插入模塊加上循環(huán)前綴和Preamble等組成無線幀，送到插值濾波模塊；在插值濾波模塊中進(jìn)行插值濾波，使信號的通過率提升，再送到DAC及模擬發(fā)射通道。
其中，頻域符號削波模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括IFFT子模塊、削波噪聲子模塊、FFT子模塊、選定削波子載波子模塊、子載波幅度調(diào)整子模塊。具體信號處理流程包括1、經(jīng)過IFFT子模塊將頻域符號信號轉(zhuǎn)換為時(shí)域符號信號，送到削波噪聲產(chǎn)生子模塊；2、削波噪聲產(chǎn)生子模塊將時(shí)域符號信號和設(shè)定的削波門限作比較，產(chǎn)生削波噪聲，如圖4所示，虛線表示包絡(luò)的輪廓，實(shí)際上這個(gè)輪廓是看不到的，看到的只是標(biāo)識為圓點(diǎn)的信號，而且信號部分只畫出了信號的包絡(luò)，而實(shí)際的信號可能包含I路信號i(n)、Q路信號q(n)兩路，包絡(luò)信號為i(n)+jq(n)的模值，即sqrt(i(n)*i(n)+q(n)*q(n))，sqrt為開平方函數(shù)，比如sqrt(2)＝1.41421356...。其中，由于部分信號樣點(diǎn)超過削波門限，削波模塊輸出端將產(chǎn)生如圖5所示的削波噪聲，其中只畫出了信號的包絡(luò)。
3、將削波噪聲發(fā)送到FFT子模塊，得到削波噪聲的離散Fourier(傅立葉)譜。
4、將離散Fourier譜發(fā)送到選定削波子載波子模塊，從削波噪聲的離散Fourier譜中，選出哪些子載波用來進(jìn)行削波。其中一種削波方法為預(yù)留子載波(Tone Reservation，簡稱為TR方法)方法，使用非發(fā)送數(shù)據(jù)的預(yù)留子載波來削波，其好處是不會對數(shù)據(jù)子載波的信號造成干擾，不會損失EVM(ErrorVector Magnitude，誤差矢量幅度)性能。當(dāng)然也可以在使用TR方法的基礎(chǔ)上讓削波噪聲的頻譜少量地泄露到數(shù)據(jù)子載波上，以進(jìn)一步改善PAPR性能，這樣可以在EVM和PAPR性能之間尋求折中。
5、選定削波子載波模塊輸出的離散Fourier譜信號發(fā)送到子載波幅度調(diào)整子模塊，對選定的各個(gè)子載波的幅度進(jìn)行調(diào)整，使削波噪聲信號和經(jīng)過延時(shí)子模塊的主通道信號幅度上匹配，達(dá)到盡可能好的對消效果；削波如果還使用了數(shù)據(jù)子載波的話，幅度調(diào)整可以控制數(shù)據(jù)子載波上的幅度權(quán)重，以控制泄露到數(shù)據(jù)子載波上的削波噪聲功率，進(jìn)而間接控制EVM損失。
6、幅度調(diào)整子模塊的輸出送到相減模塊，將削波噪聲從經(jīng)過延時(shí)的主通道信號中減去，達(dá)到削波的目的。此處的信號為頻域信號。
信號經(jīng)過第一個(gè)削波模塊之后，PAPR得到降低；由于前級削波時(shí)疊加時(shí)域或者頻域?yàn)V波后的削波噪聲，會帶有時(shí)域旁瓣，可能會引入二次峰值，因此可以經(jīng)過多級時(shí)域符號削波模塊，將符號信號的PAPR降到更低。削波噪聲的時(shí)域?yàn)V波通常通過將削波噪聲與削波脈沖作卷積實(shí)現(xiàn)，而削波噪聲的頻域?yàn)V波通常通過將削波噪聲做FFT之后在頻域上作加權(quán)，即控制削波噪聲分配到不同頻率上的權(quán)重，然后再作IFFT來實(shí)現(xiàn)。
頻域符號削波模塊輸出的是頻域信號，所以在發(fā)送到無線空間之前要做一次IFFT變換，變換為時(shí)域信號，經(jīng)過IFFT模塊之后，符號信號的包絡(luò)如圖6所示。在插值濾波之前，要經(jīng)過循環(huán)前綴等信號插入模塊，插入循環(huán)前綴(Cyclic Prefix，簡稱CP)與前導(dǎo)符號(Preamble)等信號。循環(huán)前綴等信號插入模塊的輸出信號被送到插值濾波模塊。在插值濾波模塊中對信號進(jìn)行插值濾波，先插值將通過率提上去，然后濾除插值產(chǎn)生的數(shù)字鏡像，得到通過率更高的信號。以4倍插值為例，插值濾波之后的信號包絡(luò)如圖7所示，插值濾波模塊的輸出被送到DAC及模擬發(fā)射通道，由DAC(Digital toAnalogue Converter，數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換為模擬信號，然后進(jìn)一步經(jīng)過過濾波、混頻、放大等處理之后成為射頻信號。射頻信號經(jīng)過天線被發(fā)送到無線空間。射頻信號如圖8所示，可見，信號的PAPR得到了有效的降低。
上述諸模塊和圖中的信號處理與變換過程，可以用成熟的數(shù)字或模擬電路是實(shí)現(xiàn)之，不再贅述。
下面再來簡單介紹一下時(shí)域符號削波模塊，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖9所示，相對于頻域符號削波模塊，時(shí)域符號削波模塊只是IFFT和FFT兩個(gè)子模塊的相對位置發(fā)生了交換，其原理不再贅述。
但是現(xiàn)有技術(shù)中存在以下缺點(diǎn)假設(shè)第一級削波模塊的輸出的信號包絡(luò)如圖10所示，其中圓圈表示數(shù)字信號樣點(diǎn)。由于圖10中信號樣點(diǎn)都沒有超過削波門限，所以經(jīng)過第二級削波模塊之后，信號包絡(luò)不變，如圖11所示。第二級削波模塊的信號送到插值濾波模塊。以4倍插值為例，插值濾波之后的信號包絡(luò)如圖12所示部分峰值由于插值而被恢復(fù)了。經(jīng)過DAC，以及頻率變換之后，射頻信號的信號包絡(luò)如圖13所示，信號包絡(luò)中因插值濾波被恢復(fù)的那部分峰值將使PAPR變差。
可見，由于削波時(shí)沒有采樣到峰值，導(dǎo)致插值濾波之后信號中的峰值在插值濾波之后得以顯現(xiàn)，使射頻信號的PAPR變差。當(dāng)削波模塊在比較高的速率上實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，可以保證削波時(shí)采樣到峰值點(diǎn)，但是對于同樣帶外抑制要求的削波噪聲濾波器，信號速率變大時(shí)在頻域削波的場合就是要求削波噪聲濾波器的級數(shù)也相應(yīng)地變大，在頻域削波的場合就是要求FFT與IFFT點(diǎn)數(shù)的增加，這都增加了削波模塊的資源，因此現(xiàn)有技術(shù)無法有效解決削波速率和削波后信號PAPR性能的矛盾，而削波速率和削波資源是直接相關(guān)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種降低信號峰均比的方法和裝置，以有效實(shí)現(xiàn)削波速率和削波后信號PAPR較高性能的均衡。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種降低信號峰均比的方法，應(yīng)用于包括至少兩級削波模塊的裝置中，所述方法包括將削波模塊輸出的信號進(jìn)行分?jǐn)?shù)移位；對所述分?jǐn)?shù)移位后的信號進(jìn)行削波。
本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種降低信號峰均比的裝置，包括至少兩級削波模塊，還包括至少兩個(gè)移位模塊；所述移位模塊，用于將削波模塊輸出的信號進(jìn)行循環(huán)移位，并將所述循環(huán)移位后的信號傳送到削波模塊進(jìn)行削波；且所述移位模塊總循環(huán)移位之和為零。
本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種降低信號峰均比的裝置，包括至少兩級削波模塊，還包括至少一個(gè)分?jǐn)?shù)流水移位模塊；所述分?jǐn)?shù)流水移位模塊，用于將削波模塊輸出的信號進(jìn)行分?jǐn)?shù)流水移位，并將所述分?jǐn)?shù)流水移位后的信號傳送到削波模塊進(jìn)行削波。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的實(shí)施例中，通過使用多相的削波方法，讓多個(gè)串聯(lián)的削波模塊在不同的相位上在低速率上進(jìn)行削波，從而近似實(shí)現(xiàn)高倍速上削波的功能，較好解決削波速率和削波后信號PAPR性能兩者之間的矛盾。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中多級頻域符號削波示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中多級時(shí)域符號削波示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中頻域符號削波模塊結(jié)構(gòu)圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)中削波產(chǎn)生子模塊輸入信號包絡(luò)圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)中削波產(chǎn)生子模塊輸出信號包絡(luò)圖；圖6是現(xiàn)有技術(shù)中循環(huán)前綴等信號插入模塊輸入信號包絡(luò)圖；圖7是現(xiàn)有技術(shù)中插值濾波模塊輸出信號包絡(luò)圖；圖8是現(xiàn)有技術(shù)中削波時(shí)峰值被采樣情況下的射頻信號包絡(luò)圖；圖9是現(xiàn)有技術(shù)中時(shí)域符號削波模塊結(jié)構(gòu)圖；圖10是現(xiàn)有技術(shù)中削波時(shí)峰值沒被采樣情況下，第一級削波模塊輸出信號包絡(luò)圖；圖11是現(xiàn)有技術(shù)中削波時(shí)峰值沒被采樣情況下，第二級削波模塊輸出信號包絡(luò)圖；圖12是現(xiàn)有技術(shù)中削波時(shí)峰值沒被采樣情況下，4倍插值濾波后信號包絡(luò)圖；圖13是現(xiàn)有技術(shù)中削波時(shí)峰值沒被采樣情況下，經(jīng)過DAC、頻率變換后射頻信號包絡(luò)圖；圖14是本發(fā)明實(shí)施例二中頻域削波裝置示意圖；圖15是本發(fā)明實(shí)施例二中第一級削波模塊輸出信號包絡(luò)圖；圖16是本發(fā)明實(shí)施例二中第二級削波模塊輸入信號包絡(luò)圖；圖17是本發(fā)明實(shí)施例二中第二級削波模塊中的削波噪聲圖；圖18是本發(fā)明實(shí)施例二中第二級削波模塊輸出信號包絡(luò)圖；圖19是本發(fā)明實(shí)施例二中插值濾波子模塊輸出信號包絡(luò)圖；圖20是本發(fā)明實(shí)施例二中削波時(shí)峰值被采樣情況下射頻信號包絡(luò)圖；圖21是本發(fā)明實(shí)施例三中頻域削波裝置示意圖；圖22是本發(fā)明實(shí)施例四中頻域削波裝置示意圖；圖23是本發(fā)明實(shí)施例四中一個(gè)變例裝置示意圖；圖24是本發(fā)明實(shí)施例五中時(shí)域削波裝置示意圖；圖25是本發(fā)明實(shí)施例六中時(shí)域削波裝置示意圖；圖26是本發(fā)明實(shí)施例一種降低信號峰均比的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施例通過將削波模塊輸出的信號進(jìn)行分?jǐn)?shù)移位；然后對分?jǐn)?shù)移位后的信號進(jìn)行削波。其中，分?jǐn)?shù)移位根據(jù)符號削波或流水削波而不同，符號削波時(shí)，分?jǐn)?shù)移位為分?jǐn)?shù)循環(huán)移位；流水削波時(shí)，分?jǐn)?shù)移位為分?jǐn)?shù)流水移位。符號削波的意思就是按符號進(jìn)行削波處理，在削波過程中對符號所作的移位是循環(huán)移位，對符號所作的卷積是循環(huán)卷積。流水削波的意思是將時(shí)域信號作為一個(gè)均勻流動的信號進(jìn)行削波處理，在削波過程中對信號所作的移位是流水移位，對信號所作的卷積是流水卷積。是否按符號進(jìn)行削波處理由系統(tǒng)確定，不是對于任何系統(tǒng)都可以選擇符號削波處理和流水削波兩種削波處理方式。到目前為止，只有使用OFDM調(diào)制信號的系統(tǒng)(如使用802.11協(xié)議的WLAN系統(tǒng)，使用802.16協(xié)議的WIMAX系統(tǒng)等)是符號削波，其他系統(tǒng)(如GSM、EDGE、WCDMA、IS95、CDMA2000等)都是流水削波的。另外，符號削波時(shí)，應(yīng)將削波模塊輸出的信號進(jìn)行循環(huán)移位補(bǔ)償，使其與總循環(huán)移位之和為零；而在流水削波時(shí)，不需要進(jìn)行移位補(bǔ)償。
本發(fā)明實(shí)施例一提供了一種降低信號峰均比的裝置，應(yīng)用于按符號進(jìn)行削波處理情況，包括至少兩級削波模塊、至少兩個(gè)移位模塊；移位模塊，用于將削波模塊輸出的信號進(jìn)行分?jǐn)?shù)循環(huán)移位，并將分?jǐn)?shù)循環(huán)移位后的信號傳送到削波模塊進(jìn)行削波；且所述移位模塊總循環(huán)移位之和為零。本發(fā)明實(shí)施例中分多級分別在多個(gè)分?jǐn)?shù)循環(huán)移位的信號上進(jìn)行削波，又稱之為多相削波，“相”指的是時(shí)間上的循環(huán)移位量。
本發(fā)明所敘述的主要是按符號(symbol)削波的方法，比如在WiMAX系統(tǒng)中，所有的濾波處理是按符號的，濾波處理為循環(huán)卷積，所以使用的是循環(huán)分?jǐn)?shù)移位來實(shí)現(xiàn)多相削波。在流水削波的場合，比如在WCDMA系統(tǒng)中，濾波不需要按照符號來進(jìn)行，濾波處理為流水卷積。但是可以按照相同的原理，在多級級聯(lián)的流水削波的時(shí)候使用多相方法來削波。所不同的是將循環(huán)分?jǐn)?shù)移位修改為分?jǐn)?shù)流水移位，比如使用流水卷積實(shí)現(xiàn)信號的分?jǐn)?shù)延時(shí)，而且沒有使總的移位量為0的限制。
復(fù)信號序列x(n)的FFT如下式所示X(k)=Σn=0N-1x(n)exp(-j2πNkn)---(1)]]>這里FFT表式中的頻域序列X(k)的標(biāo)號k從0～N-1，或者從-N/2～N/2-1。當(dāng)削波模塊為頻域符號削波模塊時(shí)，移位模塊可以為能夠生成分?jǐn)?shù)循環(huán)移位的旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器，其中，當(dāng)規(guī)定頻域序列X(k)的標(biāo)號k從0～N-1時(shí)，旋轉(zhuǎn)因子為W(mM,k)=exp(j2πN*mM*k),k=0~N/2-1exp(j2πN*mM*(k-N)),k=N/2~N-1---(2.1)]]>
其中， 為分?jǐn)?shù)循環(huán)移位的移相量，m為整數(shù)，M為削波相數(shù)，M是一個(gè)正整數(shù)，N為IFFT點(diǎn)數(shù)，本發(fā)明的原理敘述部分假設(shè)N是一個(gè)正的偶數(shù)，所以有N/2的寫法，不過對于N為正數(shù)但是非偶數(shù)的情況，本發(fā)明的原理仍然是適用的，此處對于M和N的說明適用于全文。當(dāng)規(guī)定頻域序列X(k)的標(biāo)號k從-N/2～N/2-1時(shí)，旋轉(zhuǎn)因子為W(mM,k)=exp(j2πN*mM*k),k=-N2~N2-1---(2.2)]]>分?jǐn)?shù)循環(huán)移位后時(shí)域信號通過將頻域信號X(k)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器旋轉(zhuǎn)后并作IFFT得到當(dāng)規(guī)定頻域序列X(k)的標(biāo)號k從0～N-1時(shí)，x(n+mM)=Σk=0N-1X(k)W(mM,k)exp(j2πNkn)---(3.1)]]>或當(dāng)規(guī)定頻域序列X(k)的標(biāo)號k從-N/2～N/2-1時(shí)，x(n+mM)=Σk=-N/2N/2-1X(k)W(mM,k)exp(j2πNkn)---(3.2)]]>當(dāng)m為正整數(shù)時(shí)，通過(3.1)或(3.2)式得到的 相當(dāng)于x(n)在時(shí)間上循環(huán)左移位 個(gè)樣點(diǎn)，當(dāng)m為負(fù)整數(shù)時(shí)，通過(3.1)或(3.2)式得到的 相當(dāng)于x(n)在時(shí)間上循環(huán)右移位 個(gè)樣點(diǎn)。這里講“相當(dāng)于”，是由于這個(gè)分?jǐn)?shù)循環(huán)移位并不是真的通過時(shí)域信號的循環(huán)移位來產(chǎn)生的。時(shí)域信號的循環(huán)移位只能移位整數(shù)個(gè)樣點(diǎn)，時(shí)域信號的分?jǐn)?shù)的循環(huán)移位只能通過頻域加旋轉(zhuǎn)因子后作IFFT，或者通過時(shí)域的循環(huán)卷積等手段來實(shí)現(xiàn)。
在分?jǐn)?shù)循環(huán)移位的時(shí)候，一般只需要考慮 范圍內(nèi)的循環(huán)移位，因?yàn)槌^這個(gè)范圍的循環(huán)移位必然包含整數(shù)循環(huán)移位，而整數(shù)循環(huán)移位不改變信號的峰值結(jié)構(gòu)，就是說 和 的循環(huán)移位得到的信號實(shí)際上只相差一個(gè)樣點(diǎn)的循環(huán)移位，兩種信號中的峰值個(gè)數(shù)是完全相同的。而分?jǐn)?shù)循環(huán)移位是為了改變信號的峰值結(jié)構(gòu)，讓隱含的峰值顯現(xiàn)出來，所以超過 范圍的循環(huán)移位總可以用 范圍內(nèi)的循環(huán)移位來代替，比如 的循環(huán)移位可以用 的循環(huán)移位來代替。不過總的循環(huán)移位量必須為的0的要求是不變的。就是說如果多級總的循環(huán)移位超過了 這個(gè)范圍，也需要用超過 這個(gè)范圍的對應(yīng)的峰值來補(bǔ)償。比如多級循環(huán)移位之后發(fā)現(xiàn)總的循環(huán)移位量為 就需要用一個(gè) 的循環(huán)移位來進(jìn)行補(bǔ)償，以使總的循環(huán)移位量為0。
當(dāng)削波模塊為時(shí)域符號削波模塊時(shí)，移位模塊為循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器；時(shí)間上循環(huán)移位后信號為x(n+mM)=Conv_cyclic[hCS(n),x(n)]---(4)]]>其中，Conv_cyclic表示循環(huán)卷積運(yùn)算，定義如下c(n)=Conv_cyclic(a(n),b(n))]]>=Σm=0N-1a(mModN)b((n-m)ModN)---(5)]]>a(n)與b(n)為兩個(gè)長度相同的時(shí)間序列，長度都是N，n＝0～N-1。(n-m)ModN表示將n-m對N取模，比如，n＝0，m＝3，N＝4，則(n-m)ModN＝(0-3)Mod4＝1。循環(huán)卷積之后的序列c(n)的長度為N，n＝0～N-1。這里定義的Conv_cyclic函數(shù)可以通過美國Mathworks公司的Maltab軟件(如Matlab 6.5版)中的FFT函數(shù)與IFFT函數(shù)實(shí)現(xiàn)Conv_cyclic(a，b)＝IFFT(FFT(a).*FFT(b)) (6)(6)式中a，b和c都是表示一維數(shù)組，即信號序列?！?*”表示兩個(gè)長度相同的序列對應(yīng)元相乘，如[1，2，3，4].*[1.5，-3，2.5，-1]＝[1.5，-6，7.5，-4]。具體的兩個(gè)序列的循環(huán)卷積如Conv_cyclic([1，2，3，4]，[1，-2，4，-31)＝[-1，7，-9，3]。 為循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器，下標(biāo)cs表示cyclic shift(循環(huán)移位)，循環(huán)移位量為 通過(4)式得到的 與通過(2)式得到的 完全相同，只是實(shí)現(xiàn)手段不同，都是相當(dāng)于x(n)在時(shí)間上循環(huán)移位 個(gè)樣點(diǎn)，n＝0～N-1； 為分?jǐn)?shù)時(shí)延，m為整數(shù)；M為削波相數(shù)。
本發(fā)明實(shí)施例二以頻域符號削波為例，如14圖所示在現(xiàn)有技術(shù)中增加了兩個(gè)旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器，即在頻率符號削波模塊1后級增加了旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器1，在頻率符號削波模塊2后級增加了旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器2。具體地說，旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器1用于在時(shí)域上產(chǎn)生分?jǐn)?shù)循環(huán)移位，旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器2用于對旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器1產(chǎn)生的時(shí)域循環(huán)移位進(jìn)行補(bǔ)償。雖然頻率符號削波模塊1之前也可以放置一個(gè)旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器，以生成分?jǐn)?shù)循環(huán)移位，但是分?jǐn)?shù)循環(huán)移位主要是相對上一級削波模塊產(chǎn)生時(shí)間上的分?jǐn)?shù)循環(huán)的，才可以得到在多個(gè)相位上削波的效果，而頻率符號削波模塊1之前沒有任何削波模塊，所以出于減少系統(tǒng)資源的考慮，頻率符號削波模塊1之前總是不放置旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器的，即不做任何循環(huán)移位處理。另外，對于具有多級削波模塊的削波裝置中，不一定需要與削波模塊數(shù)量相等的旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器。在兩級削波模塊之間至多只需要放置一個(gè)旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器，而沒有必要放置多個(gè)旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器，因?yàn)槎鄠€(gè)級聯(lián)的旋轉(zhuǎn)因子可以合并為一個(gè)旋轉(zhuǎn)因子。不過，也可以在某些相鄰的削波模塊之間不放置旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器。
由于當(dāng)規(guī)定頻域序列X(k)的標(biāo)號k從0～N-1時(shí)，或當(dāng)規(guī)定頻域序列X(k)的標(biāo)號k從-N/2～N/2-1時(shí)得到的公式只是形式上略有不同，而原理完全相同，所以以下的推導(dǎo)假設(shè)頻域序列X(k)的標(biāo)號k從0～N-1，相應(yīng)地頻域序列Y(k)的標(biāo)號k從0～4N-1。本實(shí)施例中使用IFFT實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)循環(huán)移位的原理如下。首先，IFFT公式如下x(n)=Σk=0N-1X(k)exp(j2πNkn),n=0~N-1---(7)]]>
公式(7)中x(n)為IFFT之后的時(shí)域信號，X(k)為IFFT之前的頻域信號，N為IFFT點(diǎn)數(shù)。以4相的多相削波為例，假設(shè)x(n)的離散Fuorier頻譜為X(k)，x(n)4倍插值后的信號為y(n)，y(n)的離散Fourier頻譜為Y(k)。此處信號都是復(fù)數(shù)信號，即x(n)和y(n)都有I、Q兩路，X(k)和Y(k)都是復(fù)數(shù)序列。Y(k)是X(k)高頻充0后得到的，即Y(k)和X(k)滿足如下的關(guān)系 y(n)和Y(k)由以下公式(9)相聯(lián)系y(n)=Σk=04N-1Y(k)exp(j2π4Nkn),n=0~4N-1,k=0~4N-1---(9)]]>利用(8)、(9)兩式可以得到y(tǒng)(n)信號為y(4n+m)=Σk=04N-1Y(k)exp(j2π4Nk(4n+m))]]>=Σk=0N/2-1X(k)exp(j2π4Nk(4n+m))+Σk=7N/24N-1X(k-3N)exp(j2π4Nk(4n+m))]]>=Σk=0N/2-1X(k)exp(j2π4Nk(4n+m))+Σk=N/2N-1X(k)exp(j2π4N(k+3N)(4n+m))]]>=Σk=0N/2-1[X(k)*exp(j2πN*m4*k)]exp(j2πNkn)]]>+Σk=N/2N-1[X(k)*exp(j2πN*m4*(k-N))]exp(j2πNkn)]]>=Σk=0N-1[X(k)*W(m4,k)]exp(j2πNkn)---(10)]]>其中，n＝0～N-1，m＝0，1，2，3其中 稱為旋轉(zhuǎn)因子，如下所示W(wǎng)(m4,k)=exp(j2πN*m4*k),k=0~N/2-1exp(j2πN*m4*(k-N)),k=N/2~N-1---(11)]]>其中，m＝0，1，2，3可以看到，y(4n)＝x(n)，n＝0～4N-1，(12)x(n)稱為1x速信號，y(n)稱為4x速信號，將y(4n+m)看成是x(n)的多相形式，而且將y(4n+m)寫成 可以得到4個(gè)分?jǐn)?shù)時(shí)間延遲、即4個(gè)相位上的信號如下x(n+m4)=y(4n+m)=Σk=0N-1X(k)W(m4,k)exp(j2πNkn),n=0~N-1,m=0,1,2,3,---(13)]]>
當(dāng)m為正數(shù)時(shí)， 可以看成是x(n)時(shí)間上循環(huán)左移 個(gè)1x速樣點(diǎn)得到的信號。m也可以是負(fù)數(shù)，即也可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)右移位。 稱為旋轉(zhuǎn)因子的移相量，對應(yīng)于時(shí)域上的循環(huán)移位量。這里m為正數(shù)對應(yīng)于時(shí)域上循環(huán)左移，m為負(fù)數(shù)對應(yīng)于時(shí)域上循環(huán)右移。比如旋轉(zhuǎn)因子 的移相量對應(yīng)于時(shí)域上循環(huán)左移 個(gè)樣點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)因子 的移相量對應(yīng)于時(shí)域上循環(huán)右移 個(gè)樣點(diǎn)。1只要在做1x速IFFT之前頻域上先乘上一個(gè) 因子，就可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間上的分?jǐn)?shù)循環(huán)移位。在圖14中，只有兩級削波，所以兩個(gè)旋轉(zhuǎn)因子可以分別設(shè)計(jì)為 假設(shè)頻域符號削波模塊1輸出的信號的時(shí)域包絡(luò)如圖15所示，經(jīng)過了旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器1延時(shí)為1/2個(gè)1x速樣點(diǎn)的群延時(shí)之后，信號包絡(luò)不變，但是樣點(diǎn)的位置發(fā)生了變化?？梢姡跇狱c(diǎn)的位置發(fā)生了變化之后，在頻域符號削波模塊2中，圖16中有些點(diǎn)超過了削波門限，將產(chǎn)生如圖17的削波噪聲這樣經(jīng)過頻域符號削波模塊，并作IFFT之后，即插值濾波模塊輸入信號的包絡(luò)信號的包絡(luò)的形狀如圖18所示，可見峰值得到了有效的削波，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。圖18的信號和圖6相同。經(jīng)過循環(huán)前綴等信號插入模塊，并插值濾波(以4倍插值為例)之后的信號包絡(luò)成為圖19所示，然后經(jīng)過DAC及模擬發(fā)射通道，得到如圖20的射頻信號?？梢?，信號的PAPR得到了有效的降低，上述諸模塊和圖中的信號處理與變換過程，可以用成熟的數(shù)字或模擬電路是實(shí)現(xiàn)之，不再贅述。
本發(fā)明實(shí)施例二中只是以兩級削波為例進(jìn)行說明，實(shí)際可以使用多級，比如3～5級削波等；由于只使用兩級，只有兩個(gè)相位，所以將旋轉(zhuǎn)因子1和旋轉(zhuǎn)因子2互換是完全可以的。但是在有多級削波，多個(gè)相位的情況下，各級的削波相位各不相同，旋轉(zhuǎn)因子不能隨意互換，否則將影響削波性能。應(yīng)該尋找最優(yōu)的旋轉(zhuǎn)因子順序組合，以得到最優(yōu)的削波效果。如果使用了M級，最多可以考慮在i/M(i＝0～M-1)個(gè)樣點(diǎn)的M個(gè)分?jǐn)?shù)延時(shí)，即M個(gè)相位上進(jìn)行削波。只使用前述M個(gè)相位中的若干個(gè)相位，也是可以的。不同的削波級上在同一個(gè)相位上削波，也是可能的。總目標(biāo)是在一定的資源和SNR惡化下盡可能得到最佳的峰值包絡(luò)壓縮性能，如何分配相位組合應(yīng)該服從這個(gè)總目標(biāo)。
另外，因?yàn)榉?symbol)在削波之后和前導(dǎo)符號(preamble)是要組合成無線幀的，而在接收端解調(diào)解碼的時(shí)候可能是根據(jù)前導(dǎo)符號來估計(jì)信道的，如果符號在處理過程中相對于協(xié)議產(chǎn)生了時(shí)間上的循環(huán)移位，可能導(dǎo)致接收端處理的錯(cuò)誤。所以要讓各個(gè)旋轉(zhuǎn)因子總的移相量相加為0，即，要讓總的處理過程產(chǎn)生的循環(huán)時(shí)域循環(huán)移位等于0。
本發(fā)明實(shí)施例中各級削波模塊的速率，即信號通過率可以不盡相同，不管級數(shù)、相位、速率這些情況如何變化，原理和前面所述的兩級削波都是相同的，可以參見下面的實(shí)施例。
本發(fā)明實(shí)施例三，在802.16協(xié)議的OFDM系統(tǒng)中進(jìn)行頻域削波，10MHz帶寬，1x速采樣率為11.2Msps(Mega Samples Per Second)，使用4級削波，4級都在1x速上削波，如圖21所示，旋轉(zhuǎn)因子由前面的公式(1)定義。4個(gè)削波模塊中的速率相同，而且4個(gè)旋轉(zhuǎn)因子的移相量進(jìn)行一定的分配。移相量確定之后各級削波模塊時(shí)域信號的相位就確定。比如4級削波模塊之前的旋轉(zhuǎn)因子引起的移相量分別為0，1/2，-1/4，-1/2，最后一級IFFT之前的旋轉(zhuǎn)因子引起的移相量1/4。其中，第1級削波模塊中時(shí)域信號的相位為0，實(shí)際上就是沒有做循環(huán)移位處理，第2級削波模塊的相位為0+1/2＝1/2，第3級削波模塊的相位為1/2-1/4＝1/4，第4級削波模塊的相位為1/4-1/2＝-1/4，最后一級IFFT輸出的時(shí)域信號的相位為-1/4+1/4＝0。各個(gè)削波模塊中對應(yīng)的時(shí)域信號的相位為(0，1/2，1/4，-1/4)，稱為多相組合。可以看到一定的移相量分配和一定的多相組合之間是一一對應(yīng)的。
本實(shí)施例中各級削波模塊的移相量指的是相應(yīng)的削波模塊之前的旋轉(zhuǎn)因子的移相量。圖21中速率與移相量分配如下第1級削波模塊中的信號速率為1x速，移相量為0，即產(chǎn)生削波噪聲之前不做循環(huán)移位；第2級削波模塊中的信號速率為1x速，移相量為1/2，即產(chǎn)生削波噪聲之前做1/2個(gè)1x速樣點(diǎn)的循環(huán)左移位；第3級削波模塊中的信號速率為1x速，移相量為-1/4，即產(chǎn)生削波噪聲之前做1/4個(gè)1x速樣點(diǎn)的循環(huán)右移位；第4級削波模塊中的信號速率為1x速，移相量為-1/2，即產(chǎn)生削波噪聲之前做1/2個(gè)1x速樣點(diǎn)的循環(huán)右移位；最后的IFFT為1x速，移相量為1/4，即在乘旋轉(zhuǎn)因子和做IFFT之后時(shí)域符號產(chǎn)生了1/4個(gè)1x速樣點(diǎn)的循環(huán)左移位。其中，1x速代表時(shí)域信號的通過率為11.2Msps，這是802.16協(xié)議中規(guī)定的10MHz信號帶寬的1x速采樣率；1xFFT和1xIFFT的點(diǎn)數(shù)為1024。
因此，可以得到移相量總和＝0+1/2-1/4-1/2+1/4＝0。本實(shí)施例中移相量是以1x速為單位的，即符號相對于削波之前沒有產(chǎn)生時(shí)域的循環(huán)移位；同樣還可以考慮其它的移相量分配，即多相組合，但是要使移相量總和為零。不同的多相組合可能會有不同的性能，應(yīng)該選擇盡可能好的性能對應(yīng)的多相組合。
本發(fā)明實(shí)施例四，在802.16協(xié)議的OFDM系統(tǒng)中進(jìn)行多速率頻域削波，10MHz帶寬，1x速采樣率為11.2Msps，使用4級削波，前3級在1x速上實(shí)現(xiàn)削波，最后1級在4x速上削波，如圖22所示，旋轉(zhuǎn)因子由前面的公式(1)定義。4個(gè)削波模塊中的速率不盡相同，而且4個(gè)旋轉(zhuǎn)因子的移相量進(jìn)行了一定的分配，相應(yīng)的多相組合也就確定。圖22中速率與移相量的分配如下第1級削波模塊中的信號速率為1x速，移相量為0，即產(chǎn)生削波噪聲之前不做循環(huán)移位；第2級削波模塊中的信號速率為1x速，移相量為1/2，即產(chǎn)生削波噪聲之前做1/2個(gè)1x速樣點(diǎn)的循環(huán)左移位；第3級削波模塊中的信號速率為1x速，移相量為-1/2，即產(chǎn)生削波噪聲之前做1/2個(gè)1x速樣點(diǎn)的循環(huán)右移位；第4級削波模塊中的信號速率為4x速，移相量為1/4，即產(chǎn)生削波噪聲之前做1/4個(gè)1x速樣點(diǎn)的循環(huán)左移位；最后的IFFT為1x速，移相量為-1/4，即在乘旋轉(zhuǎn)因子和做IFFT之后，時(shí)域符號將產(chǎn)生1/4個(gè)1x速樣點(diǎn)的循環(huán)右移位。
由于本實(shí)施例是在4x速上做IFFT的，所以1/4個(gè)1x速樣點(diǎn)的循環(huán)右移位等于是1個(gè)4x速樣點(diǎn)的循環(huán)右移位。就是說，在4x IFFT之前在1x速上乘以W(-1/4，k)的旋轉(zhuǎn)因子的運(yùn)算，完全可以放到4x IFFT之后通過對4x時(shí)域信號的循環(huán)右移位來實(shí)現(xiàn)，這樣可以節(jié)省實(shí)現(xiàn)資源。這樣得到和圖22等效的但是更加節(jié)省資源削波裝置，如圖23所示。其中，循環(huán)右移1個(gè)4x速樣點(diǎn)是將4xIFFT之后的時(shí)域符號信號循環(huán)右移1個(gè)4x速樣點(diǎn)，例如，設(shè)4xIFFT之后的時(shí)域符號信號為y(0)，y(1)，y(2)，y(3)，...，y(4093)，y(4094)，y(4095)，則循環(huán)右移1個(gè)4x速樣點(diǎn)之后成為y(4095)，y(0)，y(1)，y(2)，y(3)v，...，y(4093)，y(4094)。
本實(shí)施例中移相量總和＝0+1/2-1/2+1/4-1/4＝0。這里移相量是以1x速為單位的，即符號相對于削波之前沒有產(chǎn)生時(shí)域的循環(huán)移位。1x速的意思是時(shí)域信號的通過率為11.2Msps，4x的意思是時(shí)域信號的通過率為44.8Msps，但是信號的帶寬和1x速信號相同。1xFFT和1xIFFT的點(diǎn)數(shù)為1024，4xFFT和4xIFFT的點(diǎn)數(shù)為4096。
本發(fā)明實(shí)施例五，以兩級時(shí)域削波為例進(jìn)行說明，如圖24所示，在現(xiàn)有技術(shù)中增加了兩個(gè)循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器，即在時(shí)域符號削波模塊1后級增加了循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器1，在時(shí)域符號削波模塊2后級增加了循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器2。具體地說，循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器1用于在時(shí)域上產(chǎn)生分?jǐn)?shù)循環(huán)移位，循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器2用于對循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器1產(chǎn)生的時(shí)域循環(huán)移位進(jìn)行補(bǔ)償。首先說明雖然循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器1之前也可以放置一個(gè)循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器，以生成分?jǐn)?shù)循環(huán)移位，但是分?jǐn)?shù)循環(huán)移位主要是針對上一級削波模塊的，才可以得到在多個(gè)相位上削波的效果，而循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器1之前沒有任何削波模塊，所以出于減少系統(tǒng)資源的考慮，循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器1之前總是不放置旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器的，即不做任何循環(huán)移位處理。
本發(fā)明實(shí)施例六，以四級時(shí)域削波為例進(jìn)行說明，如圖25所示。4個(gè)削波模塊中的速率相同，而且4個(gè)旋轉(zhuǎn)因子的移相量進(jìn)行了一定的分配。移相量確定之后各級削波模塊時(shí)域信號的相位就確定了。比如4級削波模塊之前的循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器引起的移相量分別為0，1/2，-1/4，-1/2，最后一級循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器引起的移相量1/4。則第1級削波模塊中時(shí)域信號的相位為0，第2級削波模塊的相位為0+1/2＝1/2，第3級削波模塊的相位為1/2-1/4＝1/4，第4級削波模塊的相位為1/4-1/2＝-1/4。最后一級輸出的時(shí)域信號的相為-1/4+1/4＝0。各個(gè)削波模塊中對應(yīng)的時(shí)域信號的相位為(0，1/2，1/4，-1/4)，這稱為多相組合?？梢钥吹揭欢ǖ囊葡嗔糠峙浜鸵欢ǖ亩嘞嘟M合之間是一一對應(yīng)的。同理對于時(shí)域削波，也可以應(yīng)用到具有不同速率的裝置中。
上述實(shí)施例中雖然只列舉了在最后一級進(jìn)行循環(huán)移位補(bǔ)償?shù)那闆r，但實(shí)際應(yīng)用中，并不限于在最后一級進(jìn)行補(bǔ)償，可以在任何一級實(shí)現(xiàn)循環(huán)移位補(bǔ)償。
本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種降低信號峰均比的裝置，包括至少兩級削波模塊，還包括至少一個(gè)分?jǐn)?shù)流水移位模塊，用于將削波模塊輸出的信號進(jìn)行分?jǐn)?shù)流水移位，并將所述分?jǐn)?shù)流水移位后的信號傳送到削波模塊進(jìn)行削波。
其中，在時(shí)域削波時(shí)，通過分?jǐn)?shù)流水移位濾波器產(chǎn)生時(shí)延；時(shí)間上流水移位后信號為x(n+mM)=Conv_pipeline[hps(mM,n),x(n)]]]>其中，Conv_pipeline表示流水卷積運(yùn)算，定義如下c(n)=Conv_pipeline(a(n),b(n))]]>=Σm=0na(m)b(n-m)---(16)]]>a(n)這個(gè)時(shí)間序列長度為N1，n＝0～N1-1；b(n)這個(gè)時(shí)間序列長度為N2，n＝0～N2-1。N1和N2不必相等。流水卷積之后的序列c(n)的長度為N1+N2-1，n＝0～N1+N2-1。這里定義的Conv_pipeline函數(shù)與美國Mathworks公司的Maltab軟件(如Matlab 6.5版)中的conv函數(shù)相同，即(16)式可以用c＝conv(a，b) (17)來實(shí)現(xiàn)，(17)式中conv為Matlab函數(shù)，a，b和c都是表示一維數(shù)組，即信號序列。具體的兩個(gè)序列的流水卷積如Conv_pipeline([1，2，3，4]，[1，-2，4，-3])＝[1，0，3，3，-2，7，-12]。 為分?jǐn)?shù)流水移位濾波器，下標(biāo)ps表示pipeline shift(流水移位)，流水移位量為 這樣得到的 相當(dāng)于x(n)在時(shí)間上移位 個(gè)樣點(diǎn)；n＝0～N-1； 為分?jǐn)?shù)時(shí)延，m為整數(shù)；M為削波相數(shù)。
本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種降低信號峰均比的方法，應(yīng)用于包括至少兩級削波模塊的裝置中，如圖26所示，包括以下步驟步驟s101，將前級削波模塊輸出的信號進(jìn)行分?jǐn)?shù)移位。其中，分?jǐn)?shù)移位根據(jù)符號削波或流水削波而不同，符號削波時(shí)，分?jǐn)?shù)移位為分?jǐn)?shù)循環(huán)移位；流水削波時(shí)，分?jǐn)?shù)移位為分?jǐn)?shù)流水移位。符號削波的意思就是按符號進(jìn)行削波處理，在削波過程中對符號所作的移位是循環(huán)移位，對符號所作的卷積是循環(huán)卷積。流水削波的意思是將時(shí)域信號作為一個(gè)均勻流動的信號進(jìn)行削波處理，在削波過程中對信號所作的移位是流水移位，對信號所作的卷積是流水卷積。是否按符號進(jìn)行削波處理由系統(tǒng)確定，不是對于任何系統(tǒng)都可以選擇符號削波處理和流水削波兩種削波處理方式。到目前為止，只有使用OFDM調(diào)制信號的系統(tǒng)(如使用802.11協(xié)議的WLAN系統(tǒng)，使用802.16協(xié)議的WIMAX系統(tǒng)等)是符號削波，其他系統(tǒng)(如GSM、EDGE、WCDMA、IS95、CDMA2000等)都是流水削波的。
在符號削波，且削波模塊為頻域符號削波模塊時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器生成分?jǐn)?shù)循環(huán)移位，當(dāng)規(guī)定頻域序列X(k)的標(biāo)號k從0～N-1時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)因子為W(mM,k)=exp(j2πN*mM*k),k=0~N/2-1exp(j2πN*mM*(k-N)),k=N/2~N-1;]]>當(dāng)規(guī)定頻域序列X(k)的標(biāo)號k從-N/2～N/2-1時(shí)，旋轉(zhuǎn)因子為W(mM,k)=exp(j2πN*mM*k),k=-N2~N2-1]]>其中， 為分?jǐn)?shù)循環(huán)移位的移相量，m為整數(shù)，M為削波相數(shù)；N為IFFT點(diǎn)數(shù)。
所述分?jǐn)?shù)循環(huán)移位后時(shí)域信號為x(n+mM)=Σk=0N-1X(k)W(mM,k)exp(j2πNkn).]]>其中，當(dāng)m為正整數(shù)時(shí)， 相當(dāng)于x(n)在時(shí)間上循環(huán)左移位 個(gè)樣點(diǎn)，當(dāng)m為負(fù)整數(shù)時(shí)， 相當(dāng)于x(n)在時(shí)間上循環(huán)右移位 個(gè)樣點(diǎn)，M為削波相數(shù)；n＝0～N-1，N為IFFT點(diǎn)數(shù)。
在符號削波，且所述削波模塊為時(shí)域符號削波模塊時(shí)，通過循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器產(chǎn)生時(shí)延；時(shí)間上循環(huán)移位后信號為x(n+mM)=Conv_cyclic[hcs(mM,n),x(n)]]]>其中，Conv_cyclic表示循環(huán)卷積運(yùn)算，定義如公式(5)c(n)=Conv_cyclic(a(n),b(n))]]>=Σm=0N-1a(mModN)b((n-m)ModN)']]>其中，a(n)與b(n)為兩個(gè)長度相同的時(shí)間序列，長度都是N，n＝0～N-1。(n-m)ModN表示將n-m對N取模，比如，n＝0，m＝3，N＝4，則(n-m)ModN＝(0-3)Mod4＝1。循環(huán)卷積之后的序列c(n)的長度為N，n＝0～N-1。這里定義的Conv_cyclic函數(shù)可以通過公式(6)Conv_cyclic(a，b)＝IFFT(FFT(a).*FFT(b))實(shí)現(xiàn)，其中a，b和c都是表示一維數(shù)組，即信號序列。“.*”表示兩個(gè)長度相同的序列對應(yīng)元相乘，如[1，2，3，4].*[1.5，-3，2.5，-1]＝[1.5，-6，7.5，-4]。具體的兩個(gè)序列的循環(huán)卷積如Conv_cyclic([1，2，3，4]，[1，-2，4，-3])＝[-1，7，-9，3]。 為循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器，下標(biāo)cs表示cyclic chift(循環(huán)移位)，循環(huán)移位量為 這樣得到的 與通過IFFT變換得到的 相同，只是實(shí)現(xiàn)手段不一樣。 相當(dāng)于x(n)在時(shí)間上移位 個(gè)樣點(diǎn)；n＝0～N-1； 為分?jǐn)?shù)時(shí)延，m為整數(shù)；M為削波相數(shù)。
其中，在流水削波，且所述流水削波模塊為時(shí)域流水削波模塊時(shí)，通過分?jǐn)?shù)流水移位濾波器產(chǎn)生時(shí)延；時(shí)間上流水移位后信號為x(n+mM)=Conv_pipeline[hps(mM,n),x(n)]]]>其中，Conv_pipeline表示流水卷積運(yùn)算，定義如公式(16)
c(n)=Conv_pipeline(a(n),b(n))]]>=Σm=0na(m)b(n-m),]]>其中，a(n)這個(gè)時(shí)間序列長度為N1，n＝0～N1-1；b(n)這個(gè)時(shí)間序列長度為N2，n＝0～N2-1。N1和N2不必相等。流水卷積之后的序列c(n)的長度為N1+N2-1，n＝0～N1+N2-1。這里定義的Conv-pipeline函數(shù)與美國Mathworks公司的Maltab軟件(如Matlab 6.5版)中的conv函數(shù)相同，即(16)式可以用公式(17)c＝conv(a，b)來實(shí)現(xiàn)，(17)式中conv為Matlab函數(shù)，a，b和c都是表示一維數(shù)組，即信號序列。具體的兩個(gè)序列的流水卷積如Conv_pipeline([1，2，3，4]，[1，-2，4，-3])＝[1，0，3，3，-2，7，-12]。 為分?jǐn)?shù)流水移位濾波器，下標(biāo)ps表示pipeline shift(流水移位)，流水移位量為 這樣得到的 相當(dāng)于x(n)在時(shí)間上移位 個(gè)樣點(diǎn)；n＝0～N-1； 為分?jǐn)?shù)時(shí)延，m為整數(shù)；M為削波相數(shù)。
其中，在流水削波時(shí)，且所述削波模塊為頻域流水削波模塊時(shí)，先將時(shí)域序列補(bǔ)0加長之后，就可以借助FFT后IFFT的方法實(shí)現(xiàn)時(shí)域的流水卷積元算，這是教科書上可以找到的方法，這時(shí)也可以通過FFT之后在頻域使用旋轉(zhuǎn)因子來實(shí)現(xiàn)流水的分?jǐn)?shù)移位，其原理與頻域循環(huán)削波模塊類似，不再贅述。
步驟s102，對所述分?jǐn)?shù)移位后的信號進(jìn)行削波。
對于流水削波處理情況，到步驟s102已經(jīng)結(jié)束；對于符號削波處理情況還需要執(zhí)行步驟s103。
步驟s103，將削波模塊輸出的信號進(jìn)行分?jǐn)?shù)移位補(bǔ)償，使其與總分?jǐn)?shù)移位之和為零。在頻域上，將削波模塊輸出的信號進(jìn)行分?jǐn)?shù)循環(huán)移位補(bǔ)償具體包括確定所有分?jǐn)?shù)循環(huán)移位總和；通過旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器生成與所述分?jǐn)?shù)循環(huán)移位總和反相的分?jǐn)?shù)循環(huán)移位進(jìn)行疊加；或IFFT之后進(jìn)行時(shí)域循環(huán)移位，與分?jǐn)?shù)循環(huán)移位總和抵消?；蛟跁r(shí)域上，將削波模塊輸出的信號進(jìn)行時(shí)延移位補(bǔ)償具體包括確定前級分?jǐn)?shù)循環(huán)移位總和；通過時(shí)域循環(huán)移位，與分?jǐn)?shù)循環(huán)移位總和抵消。
由于本發(fā)明實(shí)施例對多級削波模塊的輸入信號進(jìn)行了多相移位，使得不同削波模塊輸入的信號的樣點(diǎn)都發(fā)生了分?jǐn)?shù)級的移位，保證可以采樣到峰值點(diǎn)，產(chǎn)生相應(yīng)的削波噪聲，更有效地降低信號的PAPR。
以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種降低信號峰均比的方法，應(yīng)用于包括至少兩級削波模塊的裝置中，其特征在于，所述方法包括將削波模塊輸出的信號進(jìn)行分?jǐn)?shù)移位；對所述分?jǐn)?shù)移位后的信號進(jìn)行削波。
2.如權(quán)利要求1所述降低信號峰均比的方法，其特征在于，符號削波時(shí)，所述分?jǐn)?shù)移位為分?jǐn)?shù)循環(huán)移位；流水削波時(shí)，所述分?jǐn)?shù)移位為分?jǐn)?shù)流水移位。
3.如權(quán)利要求2所述降低信號峰均比的方法，其特征在于，符號削波時(shí)，將削波模塊輸出的信號進(jìn)行循環(huán)移位補(bǔ)償，使其與總循環(huán)移位之和為零。
4.如權(quán)利要求3所述降低信號峰均比的方法，其特征在于，所述將削波模塊輸出的信號進(jìn)行循環(huán)移位補(bǔ)償具體包括將最后一級削波模塊輸出的信號進(jìn)行循環(huán)移位補(bǔ)償。
5.如權(quán)利要求2所述降低信號峰均比的方法，其特征在于，在符號削波，且為頻域符號削波時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器生成分?jǐn)?shù)循環(huán)移位，設(shè)復(fù)信號序列x(n)的FFT為X(k)=Σn=0N-1x(n)exp(-j2πNkn)]]>其中的頻域序列X(k)的標(biāo)號k從0～N-1，或者從-N/2～N/2-1，當(dāng)X(k)的標(biāo)號k從0～N-1時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)因子為W(mM,k)=exp(j2πN*mM*k),k=0~N/2-1exp(j2πN*mM*(k-N)),k=N/2~N-1]]>其中， 為分?jǐn)?shù)循環(huán)移位的移位量，m為整數(shù)，M為削波相數(shù)，M是一個(gè)正整數(shù)，N為IFFT點(diǎn)數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述降低信號峰均比的方法，其特征在于，當(dāng)規(guī)定頻域序列X(k)的標(biāo)號k從-N/2～N/2-1時(shí)，旋轉(zhuǎn)因子為W(mM,k)=exp(j2πN*mM*k),k=-N2~N2-1]]>分?jǐn)?shù)循環(huán)移位后時(shí)域信號通過將頻域信號X(k)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器旋轉(zhuǎn)后并作IFFT得到當(dāng)規(guī)定頻域序列X(k)的標(biāo)號k從0～N-1時(shí)，x(n+mM)=Σk=0N-1X(k)W(mM,k)exp(j2πNkn);]]>或當(dāng)規(guī)定頻域序列X(k)的標(biāo)號k從-N/2～N/2-1時(shí)，x(n+mM)=Σk=-N/2N/2-1X(k)W(mM,k)exp(j2πNkn).]]>
7.如權(quán)利要求5或6所述降低信號峰均比的方法，其特征在于，符號削波時(shí)，所述將削波模塊輸出的信號進(jìn)行分?jǐn)?shù)循環(huán)移位補(bǔ)償具體包括確定所有分?jǐn)?shù)循環(huán)移位總和；通過旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器生成用于補(bǔ)償所述分?jǐn)?shù)循環(huán)移位總和的分?jǐn)?shù)循環(huán)移位，將總的循環(huán)移位補(bǔ)償?shù)?。
8.如權(quán)利要求2所述降低信號峰均比的方法，其特征在于，在符號削波，且所述削波模塊為時(shí)域符號削波模塊時(shí)，通過循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器產(chǎn)生時(shí)延；時(shí)間上循環(huán)移位后信號為x(n+mM)=Conv_cyclic[hcs(mM,n),x(n)]]]>其中，Conv_cyclic表示循環(huán)卷積運(yùn)算， 為循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器，下標(biāo)cs表示循環(huán)移位cyclic shift，循環(huán)移位量為 這樣得到的 等效于x(n)在時(shí)間上移位 個(gè)樣點(diǎn)；n＝0～N-1。
9.如權(quán)利要求8所述降低信號峰均比的方法，其特征在于，所述將削波模塊輸出的信號進(jìn)行循環(huán)移位補(bǔ)償具體包括確定分?jǐn)?shù)循環(huán)移位總和；采用通過率為削波前信號M倍的時(shí)域信號進(jìn)行循環(huán)移位，與分?jǐn)?shù)循環(huán)移位總和抵消。
10.如權(quán)利要求2所述降低信號峰均比的方法，其特征在于，在流水削波，且為時(shí)域流水削波時(shí)，通過分?jǐn)?shù)流水移位濾波器產(chǎn)生時(shí)延；時(shí)間上流水移位后信號為x(n+mM)=Conv_pipeline[hps(mM,n),x(n)]]]>其中，Conv_pipeline表示流水卷積運(yùn)算， 為分?jǐn)?shù)流水移位濾波器，下標(biāo)ps表示流水移位pipeline shift，流水移位量為 這樣得到的 相當(dāng)于x(n)在時(shí)間上移位 個(gè)樣點(diǎn)；n＝0～N-1。
11.如權(quán)利要求2所述降低信號峰均比的方法，其特征在于，在流水削波，且所述削波模塊為頻域流水削波模塊時(shí)，先將時(shí)域序列補(bǔ)0加長之后，就借助先進(jìn)行FFT變換，然后經(jīng)過IFFT變換的方法實(shí)現(xiàn)時(shí)域的流水卷積運(yùn)算。
12.一種降低信號峰均比的裝置，包括至少兩級削波模塊，其特征在于，還包括至少兩個(gè)移位模塊；所述移位模塊，用于將削波模塊輸出的信號進(jìn)行循環(huán)移位，且所述移位模塊總循環(huán)移位之和為零。
13.如權(quán)利要求12所述降低信號峰均比的裝置，其特征在于，所述削波模塊為頻域符號削波模塊時(shí)，所述移位模塊為旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器，用于生成分?jǐn)?shù)循環(huán)移位，設(shè)復(fù)信號序列x(n)的FFT為X(k)=Σn=0N-1x(n)exp(-j2πNkn)]]>其中的頻域序列X(k)的標(biāo)號k從0～N-1，或者從-N/2～N/2-1，當(dāng)X(k)的標(biāo)號k從0～N-1時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)因子為W(mM,k)=exp(j2πN*mM*k),k=0~N/2-1exp(j2πN*mM*(k-N)),k=N/2~N-1]]>其中， 為分?jǐn)?shù)循環(huán)移位的移位量，m為整數(shù)，M為削波相數(shù)，M是一個(gè)正整數(shù)，N為IFFT點(diǎn)數(shù)。
14.如權(quán)利要求13所述降低信號峰均比的裝置，其特征在于，當(dāng)規(guī)定頻域序列X(k)的標(biāo)號k從-N/2～N/2-1時(shí)，旋轉(zhuǎn)因子為W(mM,k)=exp(j2πN*mM*k),k=-N2~N2-1]]>分?jǐn)?shù)循環(huán)移位后時(shí)域信號通過將頻域信號X(k)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器旋轉(zhuǎn)后并作IFFT得到x(n+mM)=Σk=0N-1X(k)W(mM,k)exp(j2πNkn),]]>當(dāng)規(guī)定頻域序列X(k)的標(biāo)號k從0～N-1時(shí)；或x(n+mM)=Σk=-N/2N/2-1X(k)W(mM,k)exp(j2πNkn),]]>當(dāng)規(guī)定頻域序列X(k)的標(biāo)號k從-N/2～N/2-1時(shí)。
15.如權(quán)利要求12所述降低信號峰均比的裝置，其特征在于，所述削波模塊為時(shí)域符號削波模塊時(shí)，所述移位模塊為循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器；時(shí)間上循環(huán)移位后信號為x(n+mM)=Conv_cyclic[hcs(mM,n),x(n)]]]>其中，Conv_cyclic表示循環(huán)卷積運(yùn)算， 為循環(huán)分?jǐn)?shù)移位濾波器，循環(huán)移位量為 相當(dāng)于x(n)在時(shí)間上循環(huán)移位 個(gè)樣點(diǎn)；n＝0～N-1。
16.一種降低信號峰均比的裝置，包括至少兩級削波模塊，其特征在于，還包括至少一個(gè)分?jǐn)?shù)流水移位模塊；所述分?jǐn)?shù)流水移位模塊，用于將削波模塊輸出的信號進(jìn)行分?jǐn)?shù)流水移位，并將所述分?jǐn)?shù)流水移位后的信號傳送到削波模塊進(jìn)行削波。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降低信號峰均比的方法，應(yīng)用于包括至少兩級削波模塊的裝置中，所述方法包括將削波模塊輸出的信號進(jìn)行分?jǐn)?shù)移位；對所述分?jǐn)?shù)移位后的信號進(jìn)行削波；將削波模塊輸出的信號進(jìn)行循環(huán)移位補(bǔ)償，使其與總循環(huán)移位之和為零。本發(fā)明還公開了一種降低信號峰均比的裝置。本發(fā)明的實(shí)施例中，通過使用多相的削波方法，讓多個(gè)串聯(lián)的削波模塊在不同的相位上在低速率上進(jìn)行削波，從而近似實(shí)現(xiàn)高倍速上削波的功能，較好解決削波速率和削波后信號PAPR性能兩者之間的矛盾。
文檔編號H04L27/26GK101068233SQ20071012282
公開日2007年11月7日 申請日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者葉四清, 朱爾霓, 馬凡妮, 倪觀軍, 鄒志強(qiáng) 申請人:華為技術(shù)有限公司