CN1177425C - 一种适用于cdma通信***的抑制峰值功率的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于CDMA通信***的抑制峰值功率的方法，该方法本发明在基带部分对送至***功率放大器的信号幅度进行预测，如果预测的信号幅度大于峰平比门限，对各路基带信号作相应的降低峰平比处理；本发明同时公开的适用于CDMA通信***的抑制峰值功率的装置包括：数控振荡器、预测器、预测器延时补偿器和预处理器，数控振荡器产生载频信号，对基带信号进行调制后送到预测器预测信号幅度，预测器延时补偿器补偿预测器引入的延时误差，预处理器根据预测器预测出的信号幅度信息，对预测器延时补偿器送出的信号进行降低峰平比的处理；采用上述方案抑制信号峰平比较精确，不会引起已调信号带外频谱再生，对邻道信号影响较小。

Description

一种适用于CDMA通信***的抑制峰值功率的方法及装置

技术领域：

本发明涉及CDMA通信***中的峰值功率的抑制方法及装置。

背景技术：

在CDMA通信***中，如果输入到射频功放端的信号峰平比(峰值功率与平均功率的比)较大，则会使得信号幅度超过功放的线性范围，产生互调干扰和信号带外再生，对邻近信道造成高干扰，并且使得***传输质量变坏，***容量减小。如果待发送信号具有较高的峰平比，为了避免引起带外信号再生，就需要功放具有较大的线性范围，使功放有较大的回退，这会导致功放效率比较低。可见，峰平比过大将影响实际通信***的运行效率，而降低峰平比可以有效的增大功放的功率，提高功放的效率，进而减小花费在功放设备上的代价。

实际中，如果把***的每个单载波信号都看作是一个相位随机的余弦信号，则若干单载波信号叠加之后合成的多载波信号必然幅度包络起伏不恒定，并且不可避免地出现许多较高的峰值，导致多载波信号峰平比高于单载波信号峰平比。因此，多载波CDMA通信***信号的峰平比会比单载波CDMA通信***信号峰平比更高，并且随着载波数目的增加，发射信号的峰平比也会增加。

目前，降低CDMA通信***信号峰平比一般有如下几种方法：直接限幅、设计扩频码、改变多载波信号中各子载波初始相位、迭加带外人为信号等。直接限幅可以有效的降低信号峰平比，但容易造成带内噪声干扰以及已调信号带外频谱再生，影响相邻信道，进而会影响到***容量；重新设计扩频码对于协议限定的***，会受到很多限制和带来一系列问题；改变多载波信号中各子载波信号的初始相位，可操作性不强，实现起来比较困难；迭加带外人为信号，可以降低CDMA通信***信号峰平比，但是在实际***中需要花费比较高的代价在射频输入端设计滤波器来滤去带外信号。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于CDMA通信***的抑制峰值功率的方法以及装置，使用上述方法或装置可以使得降低峰平比的操作在带内对信号的频谱影响比较小，而在带外衰减比较大，同时对邻道信号影响较小、操作耗时少、抑制信号峰平比较精确，而且易于操作。

为达到上述目的，本发明提供的适用于CDMA通信***的抑制峰值功率的方法，包括：

(1)使用标准载频信号对基带信号进行调制，得到调制后的基带信号；

(2)根据基站的实际下行链路的参数，对脉冲成形滤波、插值滤波以及数控振荡等操作建立所述操作参数的数学模型，并且将相关参数固化在该数学模型中；

(3)根据所述参数模型和所述调制后的基带信号，设置***各个载波的基带信号经过实际脉冲成形、插值、调制、合路后的峰平比；

(4)根据所述参数模型和所述调制后的基带信号预测***各个载波的基带信号经过实际脉冲成形、插值、调制、合路后的峰值；

(5)根据所述参数模型和所述调制后的基带信号判断***各个载波的基带信号经过实际脉冲成形、插值、调制、合路后是否出现超过预设峰平比门限对应的包络峰值，如果出现峰值，对各路基带信号作相应的降低峰平比的操作。

上述对各路基带信号作相应的降低峰平比的操作，是当预测出的信号幅度高于设置的峰平比门限时，对输入的各路基带信号减去一定的数值。

所述一定的数值，为预测出的信号幅度减去所述峰平比门限。

本发明同时还提供一种适用于CDMA通信***的抑制峰值功率的装置，包括：数控振荡器、预测器、预测器延时补偿器和预处理器；其中：

所述数控振荡器，用于产生标准载频信号，以对基带信号进行调制，得到调制的基带信号；

所述预测器，用于接收所述数控振荡器输出的经过调制的基带信号，根据实际基站下行链路的参数，对于***的脉冲成形滤波器、插值滤波器以及数控振荡器各种器件建立数学模型，并且将相关的操作参数固化在该数学模型中，预测各个载波的基带信号经过实际脉冲成形、插值、调制、合路后出现的信号幅度信息；

预测器延时补偿器，用于产生一定的延时，以补偿预处理器引入的延时误差；

预处理器，用于根据预测器预测出的信号幅度信息，对所述预测器延时补偿器送出的信号进行降低峰平比的处理，使得当预测出的信号幅度高于设置的峰平比门限时，进行降低峰平比操作。

本发明在基带部分对送至***功率放大器的信号幅度进行预测，如果预测的信号幅度大于峰平比门限，对各路基带信号作相应的降低峰平比处理，进而使***峰平比得到控制，由于所述处理在基带脉冲成形之前进行，使得本发明所述方法的降低峰平比操作在带内对信号的频谱影响比较小，在信号带宽范围外衰减比较大，而且不会引起已调信号带外频谱再生，从而对邻道信号影响大大减小；同时这种方法在时域上操作耗时少，抑制信号峰平比较精确、易于操作，实现起来所花费代价较小。

附图说明：

图1是送至射频输入端的四载波向量合成图；

图2是对送至射频输入端的四载波合成向量进行降低峰平比操作的示意图；

图3是本发明所述方法实施例的流程示意图；

图4是应用本发明所述装置的4载波基站框图；

图5是应用本发明所述装置的单载波CDMA***框图；

图6是应用本发明所述装置的多载波CDMA***框图；

图7是应用本发明所述装置的另一个多载波CDMA***框图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

首先以4载波通信***为例来介绍本发明。参考图1，经过数控振荡器后，四个载波的向量分别为A1、A2、A3、A4，它们合路后形成向量M，因此最终需要针对M考察峰平比指标。图1中，Ai(i＝1，2，3，4)在M方向上的投影最终合成向量M，也就是说各个Ai对|M|值的贡献是不同的。

即： $\left|M\right|=\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\left|A_i\right|\cos \left(a_i\right)(i=\mathrm{1,2,3,4})$

上式中a_i是Ai与M的夹角。

假设|M|超过了门限Th，为了保证峰平比不超限，应对合成向量M同方向削去ΔE＝|M|-Th。这等效于对各个Ai迭加一个反向的向量Ai’，参考图2。图2中，|Ai’|的值要根据各个载波向量Ai对于合路形成M的贡献度γ_i来决定。γ_i的定义如下：

${\mathrm{\γ}}_i=\frac{\left|A_i\right|\cos \left(a_i\right)}{\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\left|A_i\right|\cos \left(a_i\right)}(i=\mathrm{1,2,3,4})$

所以|Ai’|可以用下式来计算：

$\left|A_i^{\′}\right|=\mathrm{\ΔE}\·{\mathrm{\γ}}_i/\cos \left(a_i\right)=\frac{\mathrm{\ΔE}\·\left|A_i\right|}{\left|M\right|}(i=\mathrm{1,2,3,4})$

这样就将在合路矢量M上的应该减少的矢量映射到了每个载波的经过数控振荡器后的矢量上。如果降低峰平比操作在基带进行，则通过把|Ai’|进一步映射到基带矢量上就可以实现降低峰平比的操作。这个操作对于四个载波都相同。

要完成上述操作，首先，在时域上设置降低峰平比门限Threshold，并且对送至射频输入端信号的幅度峰值X进行预测。如果信号幅度峰值超过门限，即X＞Threshold，则记录峰值的特征，比如发生时间、峰值高度、峰值相位等参数，通过这些参数对信号进行相应的处理，降低信号峰值，使得送至射频功放端信号峰值降至门限Threshold以下，从而降低CDMA通信***信号峰平比，并进行输出。如果预测的射频输入端信号幅度峰值不超过门限，即X＜Threshold，则不进行处理。

要使CDMA通信***信号的峰平比低于门限值，可以采用本发明所述的方法。图3是本发明所述方法实施例的流程示意图。按照图3实施本发明，要事先设置峰平比门限值，用于判断是否对各路基带信号作相应的降低峰平比的操作，这样在本发明所述方法的步骤1，使用标准载频信号对基带信号进行调制，得到调制后的基带信号；在步骤2，根据基站的实际下行链路的参数，对脉冲成形滤波、插值滤波以及数控振荡等操作建立所述操作参数的数学模型，并且将相关参数固化在该数学模型中；在步骤3，根据所述参数模型和所述调制后的基带信号判断***各个载波的基带信号经过实际脉冲成形、插值、调制、合路后是否出现包络峰值，如果没有出现峰值，直接进行步骤6输出信号，如果出现峰值，进行步骤4对根据所述调制后的基带信号对所述包络峰值进行峰值预测，然后在步骤5对各路基带信号作相应的降低峰平比的操作。也就是说，当预测出的信号幅度高于设置的峰平比门限时，对输入的各路基带信号减去一定的数值，该数值为预测出的信号幅度减去所述峰平比门限的值，最后在步骤6输出经过降低峰平比的信号。

在上述步骤3中，主要考虑对脉冲成形滤波器的建模。脉冲成形滤波器一般都可以等效为一个一定阶数的有限冲击响应滤波器，并且有限冲击响应滤波器的最终输出结果可以看作输入序列中单个数据的单位冲击响应的线性加和。如果合路后的包络出现了峰值，就需要对各路基带信号作相应的降低峰平比的处理，然后再输出。

本发明还提供了一种适用于CDMA通信***的抑制峰值功率的装置，该装置在具体应用中称为预失真器，降低***峰平比操作也可以通过预失真器完成。所述预失真器实施例的具体结构参考图4中的预失真器，它对于信号在射频输入端出现的峰值进行预测，并进行预处理，以降低信号的峰平比，达到控制信号峰值功率的目的，它包括：数控振荡器44、预测器43、预测器延时补偿器42和预处理器45；其中：

数控振荡器44，用于产生标准载频信号，对基带信号进行调制，得到调制的基带信号，使得预测器43可以精确预测送至射频输入端信号幅度，并将预测出的信号幅度信息传递给预处理器45。

预测器43，用于接收所述数控振荡器输出的得到经过调制的基带信号，根据实际基站下行链路的参数，对于脉冲成形滤波器、插值滤波器以及数控振荡器等各种器件建立数学模型，并且将相关的参数固化在该数学模型中，根据所述经过调制的基带信号预测各个载波的基带信号经过实际脉冲成形、插值、调制、合路后出现的包络峰值。这个过程主要考虑对脉冲成形滤波器的建模。脉冲成形滤波器一般都可以等效为一个一定阶数的有限冲击响应滤波器，并且有限冲击响应滤波器的最终输出结果可以看作输入序列中单个数据的单位冲击响应的线性加和。如果合路后的包络出现了峰值，就对各路基带信号作相应的降低峰平比的处理，然后再输出。

预测器延时补偿器42，用于产生一定的延时，以补偿预处理器引入的延时误差。它包括一个寄存器，该寄存器把基带部分的数据读入，并且在寄存器中保存一段时间，产生一定的延时，以补偿预失真器以及预处理器引入的延时误差。

预处理器45，根据预测器预测出的信号幅度信息，对预测器延时补偿器送出的信号进行降低峰平比的处理：如果预测出的信号幅度高于设置的峰平比门限，则进行降低峰平比操作；否则不进行处理。

由于预处理器45进行降低峰平比的操作是在数字域进行的，因此只需要在所建立的数学模型中对于预测器延时补偿器送出的数字信号进行操作，即直接对于输入的基带信号减去一定的数值，该数值的大小等于预测器预测出的信号幅度减去所设置的峰平比门限，使得结果预处理的信号幅度等于设置的降低峰平比门限，达到降低峰平比的指标要求。

图4是应用本发明所述装置的4载波基站框图。图4中，在4载波基站的每一载波下行链路上，单元41产生基带信号，送至后级的预失真器。预失真器对于信号在射频输入端出现的峰值进行预测，并进行预处理，以降低信号的峰平比，达到控制信号峰值功率的目的。首先，基带信号单元41产生的基带信号被送至预测器43中，数控振荡器44产生载频信号，对基带信号进行调制，以预测送至射频输入端信号幅度，并将预测出的信号幅度信息传递给预处理器45。预测器延时补偿器42产生一定的延时，以补偿预失真器引入的延时误差。预处理45根据预测器43预测出的信号幅度信息，对预测器延时补偿单元42送出的信号进行降低峰平比的处理：如果预测出的信号幅度高于设置的降低峰平比门限，则进行降低峰平比操作；否则不进行处理。经过预失真器处理过的信号，被送至脉冲成形滤波器46。脉冲成形滤波器46对于信号进行脉冲成型，以减小码间串扰。经过脉冲成型的2路信号与数控振荡器47产生的2路载频信号在乘法器中相乘后并加和，(关于乘法器中相关信号处理的，详见附图5及其说明)进行中频正交调制。每一载波下行链路产生的信号在加法器49中相加，成为多载波合路信号。然后信号被送至射频输入端。

图5是应用本发明所述装置的单载波CDMA***框图。图5中，在单载波的下行链路上，通过扩频产生的复数值码片序列通过串并转换器51后分为实部与虚部2路信号，这2路信号分别送入预失真器52进行预测和预处理。经过处理的信号送至脉冲成形滤波器53进行脉冲成型，以减小码间串扰。2路信号与数控振荡器54产生的2路载频信号在乘法器55中相乘，并在加法器56中进行加和，进行中频正交调制。

图6是应用本发明所述装置的多载波CDMA***框图。图6中，在每一载波下行链路上，通过扩频产生的复数值码片序列通过串并转换器61后分为实部与虚部2路信号，这2路信号分别送入预失真器62进行预测，并进行预处理。经过处理的信号送至脉冲成形滤波器63进行脉冲成型，以减小码间串扰。2路信号与数控振荡器64产生的2路载频信号在乘法器65中相乘，并在加法器66中进行加和，进行中频正交调制。需要注意的是，每一载波下行链路的载频是互不相同的，即每一载波下行链路中，数控振荡器64产生的载频信号的频率是不同的。每一载波下行链路产生的信号在加法器67中相加，进行数字信号合路，成为多载波合路信号。然后送至射频。

图7是应用本发明所述装置的另一个多载波CDMA***框图。图7中，在每一载波下行链路上，通过扩频产生的复数值码片序列通过串并转换器71后分开成为实部与虚部2路信号，这2路信号分别送入预失真器72进行预测，并进行预处理。经过处理的信号送至脉冲成形滤波器73进行脉冲成型，以减小码间串扰。2路信号与数控振荡器74产生的2路载频信号在乘法器75中相乘，并在加法器76中进行加和，进行中频正交调制。需要注意的是，每一载波下行链路的载频是互不相同的，即每一载波下行链路中，数控振荡器74产生的载频信号的频率是不同的。每一载波下行链路产生的信号通过模数转换器77，成为模拟信号。每一载波下行链路产生的模拟信号在模拟加法器78中相加，进行模拟信号合路，成为多载波合路信号。该多载波合路信号被送至控制器79中。控制器79设置有一个开关信号K：当K＝1，信号被送至射频；K＝0，信号被送至包络检波器710。所述开关信号K的初始值设置为0。在基站进行启动和预热时，由于开关信号K的初始值设置为0，信号不被送至射频输入端，而是先送至包络检波器710，进行包络检波，并且计算信号的峰平比。信号的峰平比信息被送至延时处理单元713中。对于模拟器件，比如数模转换器77以后的模拟线路、模拟加法器78等器件在各个单载波通道里引入了不同数值的延时，造成各个单载波合路为多载波信号以后，信号峰平比仍然比较高的现象，延时处理单元73可以对预失真器72的参数设置进行一定的调整，比如重新调整各载波预测器延时补偿单元42，使得模拟器件虽然在各个单载波通道里引入了不同数值的延时，但各个单载波合路为多载波信号以后，峰平比仍然可以低于所设置的门限。

上述的调整过程是在基站进行启动和预热时完成的，一旦预失真器的参数调整完毕，可以认为在相当长的时间内，该参数不必再进行调整。因此这个调整的过程并不影响基站信号的连续输出，不会造成基站通信的中断。一旦预失真器的参数调整完毕，开关信号K＝1保持恒定，经过处理的信号将被直接送至射频。

Claims (5)

1、一种适用于CDMA通信***的抑制峰值功率的方法，包括：

(1)使用标准载频信号对基带信号进行调制，得到调制后的基带信号；

(2)根据基站的实际下行链路的参数，对脉冲成形滤波、插值滤波以及数控振荡等操作建立所述操作参数的数学模型，并且将相关参数固化在该数学模型中；

(3)根据所述参数模型和所述调制后的基带信号，设置***各个载波的基带信号经过实际脉冲成形、插值、调制、合路后的峰平比；

(4)根据所述参数模型和所述调制后的基带信号预测***各个载波的基带信号经过实际脉冲成形、插值、调制、合路后的峰值；

(5)根据所述参数模型和所述调制后的基带信号判断***各个载波的基带信号经过实际脉冲成形、插值、调制、合路后是否出现包络峰值，如果出现峰值，对各路基带信号作相应的降低峰平比的操作。

2、根据权利要求1所述的抑制峰值功率的方法，其特征在于：所述对各路基带信号作相应的降低峰平比的操作，是当预测出的信号幅度高于设置的峰平比门限时，对输入的各路基带信号减去一定的数值。

3、根据权利要求2所述的抑制峰值功率的方法，其特征在于：所述一定的数值，为预测出的信号幅度减去所述峰平比门限。

4、一种适用于CDMA通信***的抑制峰值功率的装置，包括：数控振荡器、预测器、预测器延时补偿器和预处理器；

所述数控振荡器，用于产生标准载频信号，并对基带信号进行调制，得到调制的基带信号；

所述预测器，用于接收所述数控振荡器输出的经过调制的基带信号，根据实际基站下行链路的参数，对于***的脉冲成形滤波器、插值滤波器以及数控振荡器各种器件建立数学模型，并且将相关的操作参数固化在该数学模型中，预测各个载波的基带信号经过实际脉冲成形、插值、调制、合路后出现的信号幅度信息；

预测器延时补偿器，用于产生一定的延时，以补偿预处理器引入的延时误差；

预处理器，用于根据预测器预测出的信号幅度信息，对所述预测器延时补偿器送出的信号进行降低峰平比的处理，使得当预测出的信号幅度高于设置的峰平比门限时，进行降低峰平比操作。

5、根据权利要求4所述的抑制峰值功率的方法，其特征在于：所述预测器延时补偿器还包括寄存器，所述寄存器用于读入基带部分的数据，并且在寄存器中保存一段时间，以产生一定的延时。

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