CN100452788C - 减小峰均功率比的方法、设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减小待发送信号的峰均功率比的方法，该方法包括以下步骤：检测高于削波阈值的信号部分，将信号的这些部分分解成多个初等函数，函数的数量与该部分信号的时长成正比，以及，通过基准函数对信号进行多次软削波，软削波的位置由这些函数的位置给出，各个基准函数的缩放由函数的振幅来决定。

Description

减小峰均功率比的方法、设备和系统

技术领域

本发明一般涉及发送数字信号的系统和方法，更具体地说，本发明涉及减小多载波复用信号的峰均功率比的削波技术，例如正交码分复用(OCDM)或者正交频分复用(OFDM)信号。

背景技术

大的峰均功率比降低了传输功率放大器的效率。对多载波复用信号，例如OCDM和OFDM信号而言，问题尤为突出，因为这些信号的最大可能峰值功率远大于平均发送功率。

美国专利第6175551示出了通过软削波来减小峰均功率比的一种方法。软削波意味着从采样信号中减去成比例基准函数，使得每个减去的基准函数的峰值功率减小至少一个信号样本。基准函数的带宽最好与发送信号的相近或者一样。这样，峰值功率减小不会引起任何带外干扰。适当的基准函数的一个例子是正弦函数。

现有技术软削波方法的一个共同的缺点是，从过度调整信号部分减去基准函数会导致出现多个最大值。现有技术的问题通过参考图1到3来说明：

图1示出了需要发送的I、Q信号的尺度(magnitude)信号。信号100有些部分高于削波阈值102。信号100各个峰值的这些高出部分被检测出来，并由峰值标记104到114来标记。

图2示出了时间域的基准信号116。成比例基准信号116在峰值位置从信号100的I和Q分量中减去，前述峰值位置由峰值标记104到114标记。这种软削波操作的结果在图3中示出，其中尺度信号118是被削信号。

例如，信号100的第一峰值由峰值标记104表示，它转换成信号118的两个新峰值120和122。同样，在信号部分中生成了大量新的峰值，由峰值标记108到114所标记的峰值组成。因此，需要附加的软削波递归，通过交互将信号带到削波阈值102。

因此，本发明旨在提供一种改进的方法，用以减小待发送信号的峰均功率比，改进软削波。

发明内容

本发明提供了一种方法，该方法通过将高于削波阈值的信号部分分解成初等函数，减小待发送信号的峰均功率比。这些初等函数提供了原信号软削波的位置和振幅。从而能够大幅度减小软削波所需的递归数量。

按照本发明的一种优选实施例，只对分解的信号部分执行单个软削波步骤，完全避免了多个软削波递归。

按照本发明的另一优选实施例，采用对称函数来分解信号部分，例如高斯或三角函数。

按照本发明的另一优选实施例，只将函数的振幅和位置作为参数来分解信号的高于削波阈值的部分。这减小了分解处理的计算复杂性。

按照本发明的另一优选实施例，只采用单种类型的初等函数来分解信号部分。

需要注意，本发明可以用于任何发送方，例如终端用户通信设备，发射器，例如无线蜂窝通信网的基站和其他通信应用。

附图说明

下面结合附图，详细描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1示出了有些部分高于削波阈值的信号，

图2示出了执行软削波的一种基准函数，

图3示出了利用图2的基准函数执行一遍软削波之后的图1信号，

图4示出了待发送信号的高于削波阈值部分的一个例子，

图5示出了将图4信号分解成初等高斯函数，

图6示出了发射机框图的一部分。

具体实施方式

图4示出了时间域上待发送信号的峰值400。峰值400是尺度信号，并且高于削波阈值。

峰值400被分解成高斯函数500、502和504。用于进行分解的高斯函数的数量的选择应与峰值400的持续时长成比例。为了实现软削波，需要使用基准函数，例如图2所示的函数。

减去基准函数的位置由峰值400分解得到的初等函数的位置决定。基准函数在这些位置的比例由相应初等函数的振幅决定。通过这种方式，将峰值400带到削波阈值只需要一次递归或较少次数的递归。

更为一般地讲，高于削波阈值的待发送信号的峰值P作为初等函数f的累加和计算：

$P=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}f(x_i,A_i)$

其中N是初等函数的数量，它与峰值P的持续时间成正比，x_i是初等函数的最大值的位置，A_i是最大值x_i的位置的振幅。

例如，高斯函数可以用作初等函数f或者另一对称函数，例如三角函数。

在图5所示的例子中，高斯函数用作初等函数f。第一高斯函数500用于分解峰值P，它位于x₁，振幅为A₁；高斯函数502位于x₂，振幅为A₂；高斯函数504位于x₃，振幅为A₃。在该例中，数量N等于3，因为分解用了3个初等函数。

因此，软削波在位置x₁，x₂，x₃上执行。对位置x₁上的软削波，基准函数与振幅A₁成正比。同样，位置x₂上的软削波，基准函数与振幅A₂成正比，等等。

一般说来，将峰值P分解成多个N初等函数可以通过已知的数学方法来完成。例如，分解可以通过发现以下公式的最小值来实现：

${[P-\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}f(x_i,A_i)]}^2$

或者使用绝对值，也就是

$|P-\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}f(x_i,A_i)|$

可以用于实现分解的数学方法的一个例子是梯度法。

图6示出了发射机600的框图的一部分。发射机600具有多载波合成模块602，用以提供多载波复用信号604，例如OFDM或者OCDM信号。

此外，发射机600具有峰值检测模块606，后者输出信号604的高出削波阈值的部分。这些峰值由峰值检测模块606提供给峰值分解模块608，后者将峰值分解成前面接使得初等函数。峰值分解的结果由峰值分解模块608提供给软削波模块610。在软削波模块610中，在初等函数的位置上，将峰值减去基准函数：基准函数的各种比例缩放根据初等函数的振幅来确定。得到的软削波信号由发射机600通过空中接口或者电缆连接发送出去。

标号清单

100信号

102削波阈值

104、106、108、110、112、114峰值标记

116基准信号

118信号

120、122、400峰值

500、502、504高斯函数

600发射机

602多载波合成模块

604信号

606峰值检测模块

608峰值分解模块

610软削波模块

Claims (7)

1.一种减小待发送信号(100)的峰均功率比的方法，该方法包括以下步骤：

-检测高于削波阈值的信号部分(400)，

该方法的特征在于

-将该信号部分(400)分解成多个均具有单一最大值的对称初等函数(500，502，504)，初等函数(500，502，504)的数量与该信号部分的时长成正比，

-通过在由信号部分所分解的每个初等函数上减去缩放后的基准函数对该信号部分进行多次软削波，从而该被减的初等函数(500，502，504)降低待发送的该信号部分(400)的峰值功率，

-从每个初等函数(500，502，504)上减去该缩放后的基准函数的位置由相应的初等函数(500，502，504)的最大值位置给出，各个基准函数的缩放由相应的初等函数(500，502，504)的最大值振幅来决定，从而每个初等函数(500，502，504)的最大值的位置和在该最大值的相应振幅提供对该信号部分(400)的软削波的位置和振幅。

2.根据权利要求1的方法，还包括确定每个初等函数的振幅值和位置值，作为该初等函数的参数。

3.根据权利要求1的方法，分解步骤通过使

${[P-\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}f(X_i,A_i)]}^2$

或者

$|P-\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}f(X_i,A_i)|$

最小来实现，其中

N：函数f的数量，其与峰值的时长成正比，

xi：函数f最大值的位置，

Ai：函数f在最大值位置的振幅，

P：信号高出削波阈值的那一部分

4.一种用于减小待发送信号的峰均功率比的电子电路，该电子电路包括：

-检测高于削波阈值(102)的信号部分(400)的装置(606)，

该电子电路的特征在于

-装置(608)，用于将该信号部分(400)分解成多个均具有单一最大值的对称初等函数(500，502，504)，初等函数(500，502，504)的数量与该信号部分的时长成正比，

-装置(610)，其通过在由信号部分所分解的每个初等函数上减去缩放后的基准函数对该信号部分进行软削波，从而该被减的初等函数(500，502，504)降低待发送的该信号部分(400)的峰值功率，其中从每个初等函数(500，502，504)上减去该缩放后的基准函数的位置由相应的初等函数(500，502，504)的最大值位置给出，各个基准函数的缩放由相应的初等函数(500，502，504)的最大值振幅来决定，从而每个初等函数(500，502，504)的最大值的位置和在该最大值的相应振幅提供对在削波阈值之上的该信号部分(400)的软削波的位置和振幅。

5.一种发送信号的终端用户通信设备，该终端用户通信设备包括根据权利要求4所述的电子电路。

6.一种发射机，包括

-多载波合成装置(602)，用于提供待发送的多载波复用信号，

-减小信号的峰均功率比的装置，其包括根据权利要求4所述的电子电路。

7.一种具有至少一个基站的通信系统，包括根据权利要求4所述的电子电路。

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