CN101442348B - 一种信号削波方法、装置、系统以及信号发射系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号削波方法，包括：对输入信号进行采样并从中检测出超过预设门限的最大峰值点信号，将以该最大峰值点信号为中心的采样点信号作为待削波信号；将所述最大峰值点信号与预设的削波系数相乘得到削波噪声信号；将所述削波噪声信号反向叠加所述待削波信号完成削波处理。本发明还公开了一种信号削波装置、系统以及信号发射系统。本发明信号削波方法、装置、系统以及信号发射系统一次削波处理实现去除输入信号的一个最大峰值点信号，其逻辑设计上简单，可以在优化硬件资源的情况下实现对高峰均比信号的抑制，进而减小功放在输出功率和效率上的压力。

Description

一种信号削波方法、装置、系统以及信号发射系统

技术领域

本发明涉及通信领域的信号处理技术，尤其涉及一种信号削波方法、装置、系统以及信号发射系统。

背景技术

在通信技术领域中，多载波信号的合成包络会导致信号的PAR(PeakAverage Ratio，峰均比)很高。当高PAR的信号通过基站功率放大器时，为了避免信号失真和频谱再生，需要功率放大器具有更大的线性范围，也就是功率放大器必须放大具有高PAR的信号并发送该放大后的信号，这样，必然会降低基站功率放大器的输出功率，增加功率放大器在效率上的压力。所以，为了减小信号的PAR，进而增加功放的有效输出功率以及降低功放在提升效率上的压力，要对信号波形进行削去峰值的CFR处理(Crest FactorReduced，简称削波)。

现有的削波方法主要是：将从输入信号中提取的初始噪声经过高阶带通滤波处理后生成叠加需要的削波噪声，再将削波噪声反向叠加输入信号即完成削波处理，现有技术在实现中需要占用大量的硬件资源。

发明内容

本发明的实施例提供了一种信号削波方法、装置、系统以及信号发射系统，其以优化的硬件资源实现对信号峰均比的抑制。

一种信号削波方法，包括：

对输入信号进行采样并从中检测出超过预设门限的最大峰值点信号，将以该最大峰值点信号为中心的采样点信号作为待削波信号；

将所述最大峰值点信号与预设的削波系数相乘得到削波噪声信号；

将所述削波噪声信号反向叠加所述待削波信号完成削波处理。

一种信号削波装置，包括：

待削波信号单元，用于对输入信号进行采样并从中检测出超过预设门限的最大峰值点信号，以该最大峰值点信号为中心的采样点信号作为待削波信号；

削波噪声信号单元，用于将所述最大峰值点信号乘以预设的削波系数得到削波噪声信号；

削波处理单元，用于将所述削波噪声信号反向叠加所述待削波信号实现削波处理；

预设参数存储单元，用于存储所述预设的消波系数、预设门限。

一种信号削波系统，包括k个依次连接的信号削波装置，其中，k＞1。

一种信号发射系统，包括：功率放大器以及与所述功率放大器的输入端连接的信号削波装置，其中，所述信号削波装置为一个或一个以上依次连接。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，一次削波处理实现去除输入信号的一个最大峰值点信号，其逻辑设计上简单，可以在优化硬件资源的情况下实现对高峰均比信号的抑制，进而减小功放在输出功率和效率上的压力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一信号削波方法的流程框图；

图2为本发明实施例二信号削波方法的流程框图；

图3为本发明实施例二信号削波方法中削波队列的原理示意图；

图4为本发明实施例三信号削波方法的流程框图；

图5为本发明实施例四信号削波装置的结构框图；

图6为本发明实施例五信号削波装置的结构框图；

图7为本发明实施例五信号削波装置的原理示意图；

图8为本发明实施例六信号削波系统的结构框图；

图9为本发明实施例七信号发射系统的结构框图。

具体实施方式

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：一般采用如FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等逻辑器件进行滤波器硬件设计，而高阶的带通滤波器一般都是复数带通滤波器，其中乘法操作的次数增加明显，再结合本身的高阶特性，在FPGA等逻辑器件中实现中需要占用大量的硬件资源，因此现有的削波方法存在占用大量硬件资源实现比较复杂，而且不易多级扩展的缺陷。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示信号削波方法的流程框图，本实施例提出一种信号削波方法，包括：

得到待削波信号的步骤10：对输入信号进行采样并从中检测出超过预设门限的最大峰值点信号，将以该最大峰值点信号为中心的采样点信号作为待削波信号，可以知道，峰值点信号可以视为超过预设门限的噪声信号，这里根据预设门限找到一个最大峰值点信号；

得到削波噪声信号的步骤20：将所述最大峰值点信号与预设的削波系数相乘得到削波噪声信号；

削波处理的步骤30：将所述削波噪声信号反向叠加所述待削波信号完成削波处理。

上述信号削波方法中输入信号可以为多载波信号合路后的信号或单载波信号。对于单载波信号而言，其峰均比一般不是很高；如果是多载波信号，那么多载波信号的合成包络会导致信号的峰均比很高，所以本实施例的信号削波方法尤其适用多载波合路信号。

由上述实施例提供的技术方案可以看出，一次削波处理实现去除输入信号的一个最大峰值点信号，需要进行的存储和计算操作较少，其逻辑设计上简单并且FPGA资源占用比较理想，可以在优化硬件资源的情况下实现对高峰均比信号的抑制，进而增加功放的有效输出功率，降低功放在提升效率上的压力。

实施例二

本实施例提出一种信号削波方法，包括：得到待削波信号的步骤10：对输入信号进行采样并从中检测出超过预设门限的最大峰值点信号，将以该最大峰值点信号为中心的采样点信号作为待削波信号；得到削波噪声信号的步骤20：将所述最大峰值点信号与预设的削波系数相乘得到削波噪声信号；削波处理的步骤30：将所述削波噪声信号反向叠加所述待削波信号完成削波处理。

具体而言，如图2所示，首先，在得到待削波信号的步骤10中包括：

采样步骤101：参见图3削波队列的原理示意图以信号流向做出说明，初始采样点信号1按照一定采样速率依次输入削波队列，以n个采样点数据为一帧，n值的选取主要与信号峰均比大小以及信号中超过预设门限的峰值噪声点密度大小有关，n≥1，本发明实施例中n≥32，削波队列至少有四帧采样点数据，如队首帧3n:4n-1、队尾帧0:n-1以及中间两帧n:2n-1——2n:3n-1，在削波队列中，其中间两帧n:2n-1——2n:3n-1共为两帧2n个采样点数据，其为寻找最大峰值点信号的区域；

查询最大峰值点信号的步骤102：从削波队列中间两帧n:2n-1——3n-1的2n个采样点数据对应的中间两帧采样点信号2中找出一个超过预设门限的最大峰值点信号；

获得待削波信号的步骤103：将以该最大峰值点信号为中心相对称的2n个采样点信号(不包括该最大峰值点信号本身)作为本次削波处理的待削波信号5，参见图3，可能存在这样的情况，该最大峰值点信号不一定是削波队列中间两帧n:2n-1——3n-1的中心采样点数据对应的采样点信号，那么以该最大峰值点信号为中心相对称的2n个采样点信号可能会包含队首帧3n:4n-1或队尾帧0:n-1中的某些采样点数据对应的采样点信号，这样看来，所述削波队列至少有四帧采样点信号，以保证削波时信号频谱不失真。

接着，在得到削波噪声信号的步骤20中：将预设的削波系数依次与所述最大峰值点信号相乘得到削波噪声信号。预设的削波系数可以根据输入信号的频谱特性生成或依照经验值预设，其主要功能是保证削波噪声信号的频谱不失真。待削波信号为2n个采样点信号，较佳地，预设的削波系数的个数可以为≤2n，优化资源利用。

最后，削波处理的步骤30中包括：

时延处理的步骤301：将所述待削波信号时延后与所述削波噪声信号进行对齐，消除由于不同处理的时延差；

叠加处理的步骤302：将所述待削波信号减去所述削波噪声信号以完成削波处理。

上述信号削波方法中输入信号可以为多载波信号合路后的信号或单载波信号。

本实施例的信号削波方法，还可以在不增加逻辑复杂度的情况下，对输入信号循环进行m次削波处理，m值的选取主要根据信号峰均比等特性以及输入信号的采样速率大小来决定，至少m≥1。而且，对输入信号的削波处理速率要大于对输入信号的采样速率，达到低速采样高速处理的状态，在此不做赘述。

具体而言，参见图3削波队列的原理示意图说明m次削波处理：在完成一次削波处理后，根据处理后的信号8对应的数据更新所述削波队列中对应的采样点数据，再从更新后的中间两帧n:2n-1——3n-1的2n个采样点数据对应的采样点信号中重新检测出最大峰值点信号，然后，根据更新的最大峰值点信号获得更新的待削波信号及削波噪声信号，完成下一次的削波处理。同理，可以循环完成m次削波处理。

值得注意得到是，在m次削波处理中，虽然都是从中间两帧n:2n-1——3n-1的2n个采样点数据对应的采样点信号中检测最大峰值点信号，但是由于每次在这个区域中检测出的最大峰值点信号不一定相同，那么以该最大峰值点信号为中心相对称的2n个采样点信号也不一定相同。

由上述实施例提供的技术方案可以看出，一次削波处理实现去除输入信号的一个最大峰值点信号，经过m次循环削波处理实现对信号峰值的抑制，需要进行的存储和计算操作较少，其逻辑设计简单并且FPGA资源占用比较理想，可以在优化硬件资源的情况下对高峰均比信号的抑制，进而增加功放的有效输出功率，降低功放在提升效率上的压力。

实施例三

如图4所示，本实施例提出一种信号削波方法，可以对输入信号进行k级削波处理。k级数选择主要根据信号峰均比的大小，有些信号只需要一级即可完成对峰均比的控制，但高峰均比的信号必须要多级才能实现，k＞1。多载波信号经过数字上变频/合路后，经k级削波处理后通过数字预失真进一步将输出信号传递给功率放大器。

具体而言，参见图3削波队列的原理示意图说明k级削波处理，对中间两帧n:2n-1——3n-1的2n个采样点数据对应的采样点信号进行m次削波处理后，队首帧3n:4n-1的n个采样点数据对应的采样点信号9按照一定的速率输出到下一级削波处理环节，队尾帧0:n-1的n个采样点数据对应的采样点信号向上移动，这样一帧新的采样点信号的进入削波队列开始削波处理。由于逻辑设计简单，信号削波方法易于多级扩展，实现对高峰均比信号更好的抑制。

由上述实施例提供的技术方案可以看出，一次削波处理实现去除输入信号的一个最大峰值点信号，经过m次循环削波处理实现对信号峰值的抑制，需要进行的存储和计算操作较少，其逻辑设计简单并且FPGA资源占用比较理想，易于多级扩展，可以在优化硬件资源的情况下对高峰均比信号的抑制，进而增加功放的有效输出功率，降低功放在提升效率上的压力。

实施例四

如图5所示，本实施例提出一种信号削波装置，输入信号可以为多载波信号合路后的信号或单载波信号，包括：

待削波信号单元11，用于对输入信号进行采样并从中检测出超过预设门限的最大峰值点信号，获得以该最大峰值点信号为中心的采样点信号作为待削波信号，可以知道，峰值点信号可以视为超过预设门限的噪声信号，这里根据预设门限找到一个最大峰值点信号；

削波噪声信号单元21，将所述最大峰值点信号与预设的削波系数相乘得到削波噪声信号；

削波处理单元31，用于将所述削波噪声信号反向叠加所述待削波信号实现削波处理；

预设参数存储单元，用于存储所述预设的消波系数、预设门限。

由上述实施例提供的技术方案可以看出，一次削波处理实现去除输入信号的一个最大峰值点信号，需要进行的存储和计算操作较少，其逻辑设计上简单并且FPGA资源占用比较理想，可以在优化硬件资源的情况下实现对高峰均比信号的抑制，进而增加功放的有效输出功率，降低功放在提升效率上的压力。

实施例五

本实施例提出一种信号削波装置，包括：待削波信号单元11，用于对输入信号进行采样并从中检测出超过预设门限的最大峰值点信号，获得以该最大峰值点信号为中心的采样点信号作为待削波信号；削波噪声信号单元21，将所述最大峰值点信号与预设的削波系数相乘得到削波噪声信号；削波处理单元31，用于将所述削波噪声信号反向叠加所述待削波信号实现削波处理；预设参数存储单元41，用于存储所述预设的消波系数、预设门限。

具体而言，如图6以及图7所示，待削波信号单元11包括：

采样单元111，用于采集信号并将采样点信号对应的数据组成削波队列，所述削波队列包括至少四帧采样点数据帧，每帧采样点数据帧包括n个采样点信号对应的采样点数据，n值的选取主要与信号峰均比的大小以及信号中超过预设门限的峰值噪声点的密度大小有关，n≥1，本发明实施例n≥32；

最大峰值点查询单元112，用于从所述削波队列的中间两帧中检测出超过预设门限的最大峰值点信号；

待削波信号产生单元113，用于将以该最大峰值点信号为中心相对称的2n个采样点信号作为待削波信号，如图7所示，削波队列的中间两帧n:2n-1——3n-1共2n个采样点数据对应的采样点信号为最大峰值点信号的选择区域。

削波处理单元31包括：

时延单元311，用于将所述待削波信号时延后与所述削波噪声信号进行对齐，消除由于不同处理的时延差；

减法单元312，用于将所述待削波信号减去所述削波噪声信号。

所述信号削波装置，还包括：缓存单元51，用于存储所述削波队列，根据削波处理后的信号对应的数据更新所述削波队列中相应的采样点数据，以进行下一次削波处理，循环更新完成m次削波处理，其中，所述m≥1。而且，缓存单元内存储数据的处理速率大于所述采样单元的采样速率，达到低速采样高速处理的状态，在此不做赘述。

预设的削波系数可以根据输入信号的频谱特性生成或依照经验值预设，其主要功能是保证削波噪声信号的频谱不失真。待削波信号为2n个采样点信号，较佳地，削波系数的个数可以为≤2n，

下面以信号削波装置的信号流向来说明如何实现一级信号削波处理，参见图7，首先，初始采样点信号1按照一定采样速率依次输入削波队列，以n个采样点数据为一帧，输入四帧数据，包括队尾帧0:n-1、队首帧3n:4n-1以及中间两帧n:2n-1——2n:3n-1；接着，根据中处理器配置的预设门限3，待削波信号产生单元112从削波队列中间两帧n:2n-1——2n:3n-1的2n个采样点数据对应的采样点信号2中检测出一个最大峰值点信号，并根据最大峰值点信号从削波队列对应的信号中确定出以该最大峰值点信号为中心相对称的2n个采样点信号作为待削波信号5；然后，根据最大峰值点信号和预设的削波系数4，削波噪声信号单元21得到削波噪声信号6；接着，待削波信号5经过时延单元311后形成时延待削波信号7，减法单元312将时延待削波信号7叠加削波噪声信号6，完成一次削波处理；而后，经削波处理后的信号8对应的数据更新削波队列的相应采样点数据，循环进行m次削波处理；最后，队首帧3n:4n-1中n个采样点数据对应的采样点信号9按照一定的信号速率输出，一级信号削波处理完成。

由上述实施例提供的技术方案可以看出，一次削波处理实现去除输入信号的一个最大峰值点信号，经过m次循环削波处理实现对信号峰值的抑制，需要进行的存储和计算操作较少，其逻辑设计简单并且FPGA资源占用比较理想，可以在优化硬件资源的情况下对高峰均比信号的抑制，进而增加功放的有效输出功率，降低功放在提升效率上的压力。

实施例六

如图8所示削波系统的结构框图，本实施例提出一种信号削波系统，包括k个依次连接的信号削波装置，主要根据信号峰均比的大小选择信号削波装置的个数，有些信号只需要一级即可完成对峰均比的控制，即k＝1，但高峰均比的信号必须要多级才能实现，k＞1，如CFR_1、CFR_2、......、CFR_K等。k级削波的各级削波内部处理的流程完全一致，可以参见实施例二或五，在此不作赘述。

具体以进行二级削波为例，信号削波装置CFR_1经过对削波队列中间两帧采样点数据对应的采样点信号进行m次削波处理后，输出队首帧的采样点数据对应的采样点信号进入下一个信号削波装置CFR_2进行削波处理，同时，一帧新的采样点信号输入所述信号削波装置CFR_1开始新的削波处理。由于逻辑设计简单，信号削波方法易于多级扩展，实现对高峰均比信号更好的抑制。

由上述实施例提供的技术方案可以看出，一次削波处理实现去除输入信号的一个最大峰值点信号，经过m次循环削波处理实现对信号峰值的抑制，需要进行的存储和计算操作较少，其逻辑设计简单，并且FPGA资源占用比较理想易于多级扩展，可以在优化硬件资源的情况下对高峰均比信号的抑制，进而增加功放的有效输出功率，降低功放在提升效率上的压力。

实施例七

如图9所示，一种信号发射系统，包括：功率放大器以及与所述功率放大器的输入端连接的信号削波装置，其中，信号削波装置为一个CFR_1，或者信号削波装置为一个以上依次连接，如CFR_1、......、CFR_K等。

多载波信号经过数字上变频/合路后，经CFR_1、......、CFR_K信号削波装置进行削波处理后通过数字预失真进一步将输出信号传递给功率放大器。

由上述实施例提供的技术方案可以看出，信号削波装置逻辑设计简单，并且FPGA资源占用比较理想易于多级扩展，通过一个或一个以上的信号削波装置对高峰均比信号进行削波处理，进而实现增加功放的有效输出功率，降低功放在提升效率上的压力。

另外，本领域技术人员可以理解，本发明实施例所提供的方法中，其全部或部分步骤是可以通过程序指令相关的硬件来完成。比如可以通过计算机运行程来完成。该程序可以存储在可读取存储介质，例如随机存储器、磁盘、光盘等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种信号削波方法，其特征在于，包括：

对输入信号进行采样并从中检测出超过预设门限的最大峰值点信号，将以该最大峰值点信号为中心的采样点信号作为待削波信号；

将所述最大峰值点信号与预设的削波系数相乘得到削波噪声信号；

将所述削波噪声信号反向叠加所述待削波信号完成削波处理；

所述对输入信号进行采样并从中检测出超过预设门限的最大峰值点信号，将以该最大峰值点信号为中心的采样点信号作为待削波信号的步骤包括：

对输入信号采样并以n个采样点信号对应的采样点数据为一帧，依次输入至少四帧采样点数据帧组成削波队列，其中，所述n≥1；

从所述削波队列的中间两帧中检测出超过预设门限的最大峰值点信号；

将以该最大峰值点信号为中心对称的2n个采样点信号作为待削波信号。

2.根据权利要求1述的信号削波方法，其特征在于，所述将所述削波噪声信号反向叠加所述待削波信号完成削波处理的步骤包括：

将所述待削波信号时延后与所述削波噪声信号进行对齐；

将所述待削波信号减去所述削波噪声信号以完成削波处理。

3.根据权利要求1所述的信号削波方法，其特征在于，还包括：

根据削波处理后的信号对应的数据更新所述削波队列中相应的采样点数据以进行下一次削波处理，循环更新完成m次削波处理，输出所述削波队列的队首帧并输入新的队尾帧，其中，所述m≥1。

4.根据权利要求1或2所述的信号削波方法，其特征在于，所述削波处理的速率大于对所述输入信号的采样速率。

5.一种信号削波装置，其特征在于，包括：

待削波信号单元，用于对输入信号进行采样并从中检测出超过预设门限的最大峰值点信号，以该最大峰值点信号为中心的采样点信号作为待削波信号；

削波噪声信号单元，用于将所述最大峰值点信号乘以预设的削波系数得到削波噪声信号；

削波处理单元，用于将所述削波噪声信号反向叠加所述待削波信号实现削波处理；

预设参数存储单元，用于存储所述预设的消波系数、预设门限；

所述待削波信号单元包括：

采样单元，用于采集信号并将采样点信号对应的数据组成削波队列，所述削波队列包括至少四帧采样点数据帧，每帧采样点数据帧包括n个采样点信号对应的采样点数据，其中，所述n≥1；

最大峰值点查询单元，用于从所述削波队列的中间两帧中检测出超过预设门限的最大峰值点信号；

待削波信号产生单元，用于将以该最大峰值点信号为中心对称的2n个采样点信号作为待削波信号。

6.根据权利要求5所述的信号削波装置，其特征在于，所述削波处理单元包括：

时延单元，用于将所述待削波信号时延后与所述削波噪声信号进行对齐；

减法单元，用于将所述待削波信号减去所述削波噪声信号。

7.根据权利要求5所述的信号削波装置，其特征在于，所述信号削波装置还包括：缓存单元，用于存储所述削波队列，根据削波处理后的信号对应的数据更新所述削波队列中相应的采样点数据，循环更新完成m次削波处理，其中，所述m≥1。

8.一种信号削波系统，其特征在于，包括k个依次连接的如权利要求5-7所述的信号削波装置，其中，所述k＞1。

9.一种信号发射系统，其特征在于，包括：功率放大器以及与所述功率放大器的输入端连接的如权利要求5-7所述的信号削波装置，其中，所述信号削波装置为一个或一个以上依次连接。

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