CN103701748B - 通信***的削峰方法和*** - Google Patents

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Abstract

一种通信***的削峰方法和***，其中方法包括步骤：根据通信***的各个信道的信号的载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数；根据中频频率将对应的信号进行上变频处理得到上变频信号；计算所述上变频信号的幅度值，将所述幅度值与预设削峰阈值作差得到幅度差值，将幅度差值与所述滤波系数相乘获得削峰脉冲；利用所述削峰脉冲对对应的上变频信号进行削峰。通过本发明方案提高了通信质量。

Description

通信***的削峰方法和***
技术领域
本发明涉及通信领域，特别是涉及通信***的削峰方法和***。
背景技术
在通信***中功放所带来的非线性失真问题已经引起了越来越多的关注，尤其是现代通信技术都是多载波信号和混模技术，增加了信号的峰均比，高峰均比意味着信号的功率波动范围很大，当输入信号很大的时候，往往容易使功放进入饱和区或者截止区，产生严重的非线性失真。
为了解决非线性失真的问题，传统采用的方法一般在应用的时候将功率回退以确保功放的线性，此方法虽然实现简单，但功放成本高、效率低，而且在线性度要求很高的场合完全靠回退功率是不够的。
与上述相比，CFR（波峰因子降低）由于成本低、生产方便、功放效率高等优点逐步成为通信***线性化技术的主流。目前，数字削峰方法主要是通过CFR（波峰因子降低）削峰技术能够有效地提高功放效率，而在实际通信过程中随着话务量的改变需要改变载波数，或为了防止干扰需要采用跳频技术，此时采用上述的CFR削峰技术由于计算滤波系数较慢，因此会出现乱码的现象，严重影响通信质量，尤其在跳频模式下会导致通信质量变差。
发明内容
基于此，有必要针对通信质量差的问题，提供一种通信***的削峰方法和***。
一种通信***的削峰方法，包括步骤：
根据通信***的各个信道的信号的载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数；
根据所述中频频率将对应的信号进行上变频处理得到上变频信号；
计算所述上变频信号的幅度值，将所述幅度值与预设削峰阈值作差得到幅度差值，将幅度差值与所述滤波系数相乘获得削峰脉冲；
利用所述削峰脉冲对对应的上变频信号进行削峰。
一种通信***的削峰***，包括：
系数计算模块，用于根据通信***的各个信道的信号的载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数；
上变频模块，用于根据所述中频频率将对应的信号进行上变频处理得到上变频信号；
幅度计算模块，用于计算上变频模块进行上变频处理后的所述上变频信号的幅度值；
做差模块，用于将幅度计算模块计算出的所述幅度值与预设削峰阈值作差得到幅度差值；
乘积模块，用于将做差模块得到的幅度差值与系数计算模块计算出的滤波系数相乘获得削峰脉冲；
削峰模块，用于利用乘积模块获得的削峰脉冲对上变频模块处理后的对应的上变频信号进行削峰。
上述通信***的削峰方法和***，通过获取载波功率，确定信号的载波个数及其中频频率；根据载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数。根据中频频率将对应的信号进行上变频处理得到上变频信号；计算上变频信号的幅度值，将幅度值与预设削峰阈值作差得到幅度差值，将幅度差值与滤波系数相乘获得削峰脉冲；利用削峰脉冲对对应的上变频信号进行削峰。从而保证在载波快速变化或跳频的同时快速计算与载波信息匹配的削峰系数，且能有效的防止因跳频导致削峰混乱的问题，从而提高了通信质量。
附图说明
图1为本发明通信***的削峰方法实施例的流程示意图；
图2为本发明通信***的削峰***实施例的结构示意图；
图3为本发明通信***的削峰***运用实例的结构示意图。
具体实施方式
以下针对本发明通信***的削峰方法和***的各实施例进行详细的描述。
如图1所示，为本发明通信***的削峰方法实施例的流程示意图，包括步骤：
步骤S101：根据通信***的各个信道的信号的载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数；
在其中一个实施例中，步骤S101之前，还包括：
获取通信***的各个信道的信号的载波功率，根据载波功率确定信号的载波个数及其中频频率。
通过快速跟踪载波，获取各个信道的载波功率，然后根据载波功率大小判断各个信道信号是否有载波，并根据载波功率获得载波个数和中频频率。
在其中一个实施例中，信号为单模信号；
根据载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数步骤，包括：
k＝0,1,2...N-1
式中，h(k)表示滤波系数，g(k)表示信号的原型滤波系数，N表示信号的原型滤波系数长度，fs表示对应信号的采样率，M表示载波个数，fj表示对应信号的第j个中频频率，总共有M个中频频率；g(k)、N、fs都是预存的，fj会根据载波数发生变化。其中，原型滤波系数是指根据不同的信号制式生成的一组滤波系数，例如GSM信号带宽200k那么可以用MATLAB软件设置通带100k,阻带150k，从而可以生成一组滤波系数，即原型滤波系数。如果是WCDMA信号带宽5M，那么可以用MATLAB软件设置通带2.5Mk，阻带3M，从而可以生成一组滤波系数，即原型滤波系数。原型滤波系数长度就是原型滤波系数的长度，原型滤波系数定了之后N的长度就固定。采样率根据不同的***有所不同，这里的采样率是指CFR消峰的工作速率。fj对应每个载波的相对零频的偏移频率。
本实施例中提供的滤波系数计算方法可以在FPGA（Field－Programmable GateArray，即现场可编程门阵列）、ASIC（Application Specific Integrated Circuit，在集成电路界被认为是一种为专门目的而设计的集成电路）、CPLD（Complex Programmable LogicDevice，复杂可编程逻辑器件）等可编程逻辑器件中实现，从而快速完成滤波系数计算，提高了滤波系数计算效率，有效的防止因载波改变或跳频导致的信号恶化且长时间无法恢复的现象。sin(x)和cos(x)采用查表的方式实现，为了节省资源只需存储0～π/2的数据加上一些逻辑处理就能完成sin(x)和cos(x)计算，且计算误差为10-3。
在其中一个实施例中，信号为混模信号；
根据载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数步骤，包括：
k＝0,1,2...N-1
其中，h'(k)表示滤波系数，gt(k)表示第t种信号的原型滤波系数，Nt表示第t种信号的原型滤波系数长度，Mt表示第t种信号的载波个数，fs(t)表示第t种信号的采样率，fj(t)表示第t种信号的第j个中频频率，wt表示第t种信号的载波功率占各信号载波功率和的百分比，m表示混模有m种信号，N表示Nt中的最大值；
本实施例方案可在FPGA、ASIC、CPLD等可编程逻辑器件实现，支持GSM（GlobalSystem of Mobile communication，全球移动通讯***）/8PSK（(8Phase Shift Keying，8移相键控)）/CDMA2000（Code Division Multiple Access2000，是一个3G移动通讯标准）/WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址）/LTE（Long TermEvolution，长期演进)等信号的混模削峰，且能快速完成CFR计算系数，从而有效地防止因载波数改变或跳频导致的信号恶化且长时间无法恢复的现象，能保证信号在us级完成信号跟踪与削峰功能。
其中以GSM+WCDMA混模进行说明：
混模情况下根据载波功率完成削峰脉冲加权：
wgsm、wwcdma对应信号的加权因子，具体大小根据信号载波功率确定，其中， Pgsm为GSM信号的载波功率，Pwcdma为WCDMA信号的载波功率，w1+w2=1。
步骤S102：根据中频频率将对应的信号进行上变频处理得到上变频信号；
上变频信号处理可以在DUC(Digital Up Conversion，数字上变频）上实现。信号为单模信号时，根据中频频率将对应的信号进行上变频处理得到单模的上变频信号。信号为混模信号时，根据中频频率将载波信号进行上变频和混频处理获得混模的上变频信号。
步骤S103：计算上变频信号的幅度值，将幅度值与预设削峰阈值作差得到幅度差值，将幅度差值与滤波系数相乘获得削峰脉冲；其中，将复数取模值就是幅度。
在其中一个实施例中，所述根据载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数步骤之后，还包括：存储所述滤波系数；
将幅度差值与所述滤波系数相乘获得削峰脉冲的步骤包括：根据幅度差值对应的信号从存储的滤波系数中查找对应的滤波系数，将查找出的所述滤波系数与幅度差值进行相乘获得削峰脉冲。
步骤S104：利用削峰脉冲对对应的上变频信号进行削峰。根据削峰脉冲进行削峰可以是将上变频信号与削峰脉冲做差实现削峰。
在其中一个实施例中，所述获取通信***的各个信道的信号的载波功率，根据所述载波功率确定所述信号的载波个数及其中频频率步骤，包括：
利用近端机获取通信***的各个信道的信号的载波功率，根据所述载波功率确定所述信号的载波个数及其中频频率；
所述步骤S101、步骤S102、步骤S103、步骤S104，包括：
利用远端机并根据载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数；根据中频频率将对应的信号进行上变频处理得到上变频信号；计算所述上变频信号的幅度值，将所述幅度值与预设削峰阈值作差得到幅度差值，将幅度差值与所述滤波系数相乘获得削峰脉冲；利用所述削峰脉冲对对应的上变频信号进行削峰。
在其中一个实施例中，基于FPGA计算削峰系数和进行削峰处理，即步骤S101、步骤S102、步骤S103、步骤S104基于FPGA进行处理，可以提高计算削峰系数效率和削峰处理效率，从而提高通信质量。
本方案根据通信的实际应用情况可知，信号的载波数有时会快速改变，为了减少干扰还会采用跳频技术，在这种情况下要想保证CFR能正常削峰，那么需要快速载波跟踪和系数计算，否则就会导致频谱长时间恶化，本发明快速载波跟踪和快速滤波系数计算，通过一定的转化将复杂的系数计算公式可以放到FPGA去计算，从而使得CFR能快速更新滤波系数，跟上跳频的节奏，防止频谱恶化。
根据上述通信***的削峰方法，本发明还提供一种通信***的削峰***，如图2所示，为本发明通信***的削峰***实施例的结构示意图，包括：
系数计算模块210，用于根据通信***的各个信道的信号的载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数；
上变频模块220，用于根据中频频率将对应的信号进行上变频处理得到上变频信号；
幅度计算模块230，用于计算上变频模块进行上变频处理后的上变频信号的幅度值；
做差模块240，用于将幅度计算模块计算出的幅度值与预设削峰阈值作差得到幅度差值；
乘积模块250，用于将做差模块得到的幅度差值与系数计算模块计算出的滤波系数相乘获得削峰脉冲；
削峰模块260，用于利用乘积模块获得的削峰脉冲对上变频模块处理后的对应的上变频信号进行削峰。
在其中一个实施例中，信号为单模信号；
系数计算模块采用以下公式计算滤波系数：
k＝0,1,2...N-1
式中，h(k)表示滤波系数，g(k)表示信号的原型滤波系数，N表示信号的原型滤波系数长度，fs表示对应信号的采样率，M表示载波个数，fj表示对应信号的第j个中频频率，总共有M个中频频率；
上变频模块用于：根据中频频率将对应的信号进行上变频处理得到单模上变频信号。
在其中一个实施例中，信号为混模信号；
系数计算模块采用以下公式计算滤波系数：
k＝0,1,2...N-1
其中，h'(k)表示滤波系数，gt(k)表示第t种信号的原型滤波系数，Nt表示第t种信号的原型滤波系数长度，Mt表示第t种信号的载波个数，fs(t)表示第t种信号的采样率，fj(t)表示第t种信号的第j个中频频率，wt表示第t种信号的载波功率占各信号载波功率和的百分比，m表示混模有m种信号，N表示Nt中的最大值；
上变频模块用于：根据中频频率将载波信号进行上变频和混频处理获得混模上变频信号。
在其中一个实施例中，还包括载波跟踪模块，用于获取通信***的各个信道的信号的载波功率，根据所述载波功率确定所述信号的载波个数及其中频频率。
在其中一个实施例中，载波跟踪模块设置在近端机；系数计算模块、上变频模块、幅度计算模块、做差模块、乘积模块和削峰模块设置在远端机。
在其中一个实施例中，载波跟踪模块、系数计算模块、上变频模块、幅度计算模块、做差模块、乘积模块和削峰模块在FPGA上运行。
在一个具体运用实例中，如图3所示，为本发明通信***的削峰***运用实例的结构示意图，包括：载波跟踪模块301、监控模块302、DUC（Digital Up Conversion，数字上变频模块）303、系数计算模块304、幅度计算模块305、系数存储模块306、第一做差模块307、乘积模块308、时延对齐模块309、第二做差模块310。其中，模块301、303、304、305、306、307、308、309、310一般在***的FPGA或ASIC上运行；监控模块302在单独芯片上运行，由于各个模块可以在FPGA或ASIC上运行，因此可以大大提高计算速度。
载波跟踪模块统计各个信道的载波功率，根据功率大小判断各个信道号是否有载波，并获得载波个数及其中频频率。监控模块根据载波跟踪模块提供的载波信息，将中频频率下发给系数计算模块和DUC模块。系数计算模块根据载波个数和中频频率计算滤波系数，公式上文已列举，在此不再赘述。系数存储模块用于存储系数计算模块计算出的滤波系数。DUC模块完成信号的上变频和混频功能。幅度计算模块可以采用cordic算法将复数转化成实数的幅度。第一做差模块将上变频后的信号幅度与削峰门限阈值作差，乘积模块将差值保存并与系数存储模块存储的滤波系数相乘，生成削峰脉冲。时延对齐模块和第二做差模块是将上变频后的信号与削峰脉冲对齐并做差，最终完成削峰功能；
本发明的通信***的削峰***与本发明的通信***的削峰方法是一一对应的，上述通信***的削峰方法实施例中的相关技术特征及其技术效果均适用于通信***的削峰***实施例中，在此不再赘述。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种通信***的削峰方法，其特征在于，包括步骤：
通过快速跟踪载波，获取各个信道的载波功率，根据载波功率大小判断各个信道信号是否有载波，并根据载波功率获得载波个数和中频频率；
根据通信***的各个信道的信号的载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数；
根据所述中频频率将对应的信号进行上变频处理得到上变频信号；
计算所述上变频信号的幅度值，将所述幅度值与预设削峰阈值作差得到幅度差值，将幅度差值与所述滤波系数相乘获得削峰脉冲；
利用所述削峰脉冲对对应的上变频信号进行削峰；
所述根据载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数步骤之后，还包括：存储所述滤波系数；
将幅度差值与所述滤波系数相乘获得削峰脉冲的步骤包括：根据幅度差值对应的信号从存储的滤波系数中查找对应的滤波系数，将查找出的所述滤波系数与幅度差值进行相乘获得削峰脉冲。
2.根据权利要求1所述的通信***的削峰方法，其特征在于，所述信号为单模信号；
所述根据载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数步骤，包括：
式中，h(k)表示滤波系数，g(k)表示所述信号的原型滤波系数，N表示所述信号的原型滤波系数长度，fs表示对应信号的采样率，M表示载波个数，fj表示对应信号的第j个中频频率；
根据中频频率将对应的信号进行上变频处理得到上变频信号的步骤，包括：根据中频频率将对应的信号进行上变频处理得到单模的上变频信号。
3.根据权利要求1所述的通信***的削峰方法，其特征在于，所述信号为混模信号；
所述根据载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数步骤，包括：
其中，h'(k)表示滤波系数，gt(k)表示第t种信号的原型滤波系数，Nt表示第t种信号的原型滤波系数长度，Mt表示第t种信号的载波个数，fs(t)表示第t种信号的采样率，fj(t)表示第t种信号的第j个中频频率，wt表示第t种信号的载波功率占各信号载波功率和的百分比，m表示混模有m种信号，N表示Nt中的最大值；
根据中频频率将对应的信号进行上变频处理得到上变频信号的步骤，包括：根据中频频率将载波信号进行上变频和混频处理获得混模的上变频信号。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的通信***的削峰方法，其特征在于，
所述根据通信***的各个信道的信号的载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数步骤之前，还包括：
利用近端机获取通信***的各个信道的信号的载波功率，根据所述载波功率确定所述信号的载波个数及其中频频率；
所述根据载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数；根据中频频率将对应的信号进行上变频处理得到上变频信号；计算所述上变频信号的幅度值，将所述幅度值与预设削峰阈值作差得到幅度差值，将幅度差值与所述滤波系数相乘获得削峰脉冲；利用所述削峰脉冲对对应的上变频信号进行削峰步骤，包括：
利用远端机并根据载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数；根据中频频率将对应的信号进行上变频处理得到上变频信号；计算所述上变频信号的幅度值，将所述幅度值与预设削峰阈值作差得到幅度差值，将幅度差值与所述滤波系数相乘获得削峰脉冲；利用所述削峰脉冲对对应的上变频信号进行削峰。
5.一种通信***的削峰***，其特征在于，包括：
载波跟踪模块，用于获取通信***的各个信道的信号的载波功率，根据所述载波功率确定所述信号的载波个数及其中频频率；
系数计算模块，用于根据通信***的各个信道的信号的载波个数及其中频频率计算对应信号的滤波系数；
系数存储模块，用于存储所述系数计算模块计算出的滤波系数；
上变频模块，用于根据所述中频频率将对应的信号进行上变频处理得到上变频信号；
幅度计算模块，用于计算上变频模块进行上变频处理后的所述上变频信号的幅度值；
做差模块，用于将幅度计算模块计算出的所述幅度值与预设削峰阈值作差得到幅度差值；
乘积模块，用于将做差模块得到的幅度差值与存储在所述系数存储模块中的由系数计算模块计算出的滤波系数相乘获得削峰脉冲；
削峰模块，用于利用乘积模块获得的削峰脉冲对上变频模块处理后的对应的上变频信号进行削峰。
6.根据权利要求5所述的通信***的削峰***，其特征在于，所述信号为单模信号；
所述系数计算模块采用以下公式计算滤波系数：
式中，h(k)表示滤波系数，g(k)表示所述信号的原型滤波系数，N表示所述信号的原型滤波系数长度，fs表示对应信号的采样率，M表示载波个数，fj表示对应信号的第j个中频频率；
所述上变频模块用于：根据中频频率将对应的信号进行上变频处理得到单模上变频信号。
7.根据权利要求5所述的通信***的削峰***，其特征在于，所述信号为混模信号；
所述系数计算模块采用以下公式计算滤波系数：
其中，h'(k)表示滤波系数，gt(k)表示第t种信号的原型滤波系数，Nt表示第t种信号的原型滤波系数长度，Mt表示第t种信号的载波个数，fs(t)表示第t种信号的采样率，fj(t)表示第t种信号的第j个中频频率，wt表示第t种信号的载波功率占各信号载波功率和的百分比，m表示混模有m种信号，N表示Nt中的最大值；
所述上变频模块用于：根据中频频率将载波信号进行上变频和混频处理获得混模上变频信号。
8.根据权利要求5至7所述的通信***的削峰***，其特征在于，
所述载波跟踪模块设置在近端机；所述系数计算模块、所述上变频模块、所述幅度计算模块、所述做差模块、所述乘积模块和削峰模块设置在远端机，所述载波跟踪模块、所述系数计算模块、所述上变频模块、所述幅度计算模块、所述做差模块、所述乘积模块和削峰模块在FPGA上运行。
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