窗式削峰方法技术

本发明专利技术公开一种窗式削峰方法，包括如下步骤：１）设定奇数阶的滤波器；２）设定具有特定奇数长度的存储地址作为逻辑窗口；３）预设幅度门限，将原信号的各个采样数据串行存储入该逻辑窗口；４）中位的数据幅度是否大于幅度门限且为逻辑窗口内的峰值点；５）如果步骤４）成立，以滤波器冲激脉冲的峰值对应于该数据构造削峰脉冲；６）用原信号减去已构造的削峰脉冲；７）重复步骤４）至６）直至所有数据流出该逻辑窗口。此外，必要时需进行多次步骤２）至７）的迭代以削除所有超过幅度门限的数据峰值。本发明专利技术使原始信号能被有效削峰并获得理想的峰均功率比、引入很小的误差向量幅度，而且，便于在诸如ＦＰＧＡ之类的芯片中编程实现，能获得高效省时的效果。

Window clipping method

The invention discloses a window clipping method, which comprises the following steps: 1) the set of odd order filter; 2) set the memory address with a specific odd length as logical window; 3) preset amplitude threshold, the original signal sampling serial data stored into the logical window; 4) in the data range is greater than the amplitude threshold and peak point logic within the window; 5) if step 4) was established to filter impulse rushed peak corresponding to the peak pulse data structure; 6) has been constructed using the original signal minus peak pulse; 7) repeat steps 4 to 6)) until all the logical flow of data the window. In addition, the necessary steps 2 to 7 times)) iteration to eliminate all over the peak amplitude threshold data. The invention ensures that the original signal can be effectively and obtain the desired peak peak to average power ratio, introducing a small error vector magnitude, and easy in such as FPGA chip programming, can achieve efficient and time-saving effect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，适合应用在具有较高峰均功率比的多载 波系统或采用高阶调制方式的通信系统中。
技术介绍
多载波调制和高阶调制的 一 个主要问题是，发送信号所特有的比较高的峰均功率比(PAPR)。为了无失真地传输这些高峰均功率比的信号，对一些部 件(如功率放大器)的线性要求很高，若信号的变化范围超出器件的线性范 围，则会产生明显的带内失真和带外辐射，从而导致误码率的升高。所以信 号的峰均功率比的大小对多载波系统和采用高阶调制方式的通信系统性能有 着直接的影响。由上面的论述可以看出，如何有效地降低多载波系统和采用高阶调制方 式通信系统的峰均功率比就显得十分必要，这将直接关系到其系统的性能和 实现成本。现有 一种削峰方法可有效降低系统的峰均功率比，其主要原理为利用与 输入信号具有相同频镨特性(Spectrum Mask)的滤波器冲激响应来生成削峰 脉冲，对原信号中超过幅度门限的数据进行削峰。其原理如图1和图2所示。图1中上图为时域信号幅度曲线，Ath为峰值幅度门限，A为检测到的峰 值幅度，A-Ath为超出幅度门限的幅度差；图1中下图为构造好的削峰脉沖。 其工作原理为先检测到信号峰值，将滤波器沖激响应移位，使其峰值与检测到的信号 峰值位置相对应，设滤波器脉冲响应为H(n)，利用如下公式构造出削峰脉冲<formula>formula see original document page 5</formula>其中e为自然对数的底数，j为虚部符号，j = >A， e为信号峰值的相位， eje=cose + j.sin0， n为整数，lSr^L，构造好之后用原始信号减去削峰脉沖，结果可见图2。由图2中细线代表的削峰后信号波形，可见，超过幅度门限值的峰值已 经被削到幅度门限值以下，并且与clipping算法不同的是，削下的峰值是圓 滑的，而不是像clipping算法一样直接切掉，这是因为滤波器沖激响应的尖 峰是圆滑的，所以该削峰方法的频谱性能优于clipping算法。该削峰方法优点在于1、 可有效地降低输入信号的峰均功率比；2、 由于使用具有与输入信号相同频镨特性(Spectrum Mask)的滤波器 沖激响应进行削峰，因此引入的带外噪声很小；3、 与其它削峰方法相比较，该方法对信号的EVM (误差向量幅度)性能 影响小。但是，由于该削峰方法是用滤波器脉沖来削峰，如图1中下图所示，滤 波器冲激响应的脉冲不是理想的沖激脉沖，因此在削峰过程中会对相邻的点 产生干扰，如存在相邻点都超过幅度门限值，且相位相同的情况，削峰处理 后，削峰脉沖叠加，会对信号产生很大的失真，在实现过程中要解决这个问 题；另外在实现过程中要求提高处理效率，减小存储空间以节省资源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种便于数字芯片编程实 现的，对信号进行有效削峰处理，以避免传统削峰方法所造成 的相同相位邻近点失真的情况。为实现该目的，本专利技术采取如下技术方案本专利技术的，用于对信号中高于预设的幅度门限部分进行削峰以降低该信号的峰均功率比(PAPR),包括如下步骤1) 根据原信号的频谱特性设定奇数阶(L)的滤波器；2) 设定具有特定奇数长度(N)的存储地址作为逻辑窗口以用于存储原 信号的采样数据；3 )预设作为削峰基准的幅度门限(Ath)，以队列式数据流的方式将原信 号的各个采样数据串行存储入该逻辑窗口的各个存储地址中；4) 实时计算判断位于逻辑窗口中位(P)的数据是否是逻辑窗口内的局 部峰值点，且其幅度是否大于幅度门限(Ath);5) 如果上述步骤4)的判断成立，即位于逻辑窗口中位(P)的数据是局 部峰值点且其幅度大于幅度门限(Ath)，则以滤波器的冲激脉冲的峰值对应 于逻辑窗口中位所存储的最大峰值采样数据，构造用于对逻辑窗口内各采样 数据进行削峰的削峰脉冲；6) 用原信号减去已构造的削峰脉冲以完成该次削峰过程，待已削峰采样 数据全部流出后返回步骤4)，直至原信号均流出该逻辑窗口为止。步骤6)在返回步骤4)之间的等候时间以采样时间为单位，在长度上大 于或等于逻辑窗口的长度。具体而言，所述步骤4)中，采用如下公式构造削峰脉沖CP —val(n) = (A-Ath)*eje*H(n), 1SL其中，A为检测到的峰值幅度，Ath为峰值的幅度门限，e为自然对数的 底数，j为虚部符号，j二V11， e为信号峰值的相位，eje=cose + j.sine， H(n) 为根据原信号的频谱特性所设定的滤波器冲激脉冲，n为整数，Br^L。根据本专利技术的一个实施例所揭示，上述步骤3)中，查找峰值幅度大于该 幅度门限的采样数据的过程具体为定位于逻辑窗口中位(P)并检测该存储 地址中的采样数据(data-P)的幅度是否大于所述幅度门限(Ath);若当前采样数据的峰值幅度小于或等于该幅度门限便不做数据处理，否则，继续比 较判断该幅度是否在逻辑窗口中为最大，若不是最大则不做数据处理，若为 最大则才将该中位的采样数据确定为所述的最大峰值采样数据。若一次迭代不能消除所有超过幅度门限(Ath)的数据峰值，即若在逻辑 窗口被削峰的任意一组釆样数据中，存在至少两个具有高于该功率门限的峰 值幅度的采样数据时，本方法可以进行多次迭代，迭代过程为重复步骤2)至 步骤6)。本方法不预设进行迭代的次数，具体迭代次数以最后一次削峰后的 信号不存在峰值幅度高于该幅度门限的采样数据为限。本专利技术中，原理上，逻辑窗口的长度以接近于滤波器削峰脉沖的阶数为 准，较为合适的方案为滤波器的削峰脉沖阶数L为奇数，所述逻辑窗口的 长度N等于L士2m， m为整数，(Km<L/4。本专利技术的一个实施例进一步揭示一较佳的实施方式，即该滤波器的削 峰脉冲阶数L为奇数，所述逻辑窗口的长度N等于L。与现有技术相比，本专利技术适于在诸如FPGA之类的数字芯片中编程实现， 通过在此类数字芯片中设定一有限长度的存储区域作为逻辑窗口 ，采用类似 于先进先出队列的线性数据结构，使得其具有如下较为突出的优点首先，对原信号的采样数据进行流水型线性存取，以更合理的队列式数 据结构进行操作，充分利用其先进先出的特性，可以快速地查找到大于预设 的幅度门限的最大峰值采样数据，从而可节省时间，提高处理效率；其次，由于该方法中，逻辑窗口的大小可灵活设定， 一般设置一个邻近 于削峰脉沖的阶数长度的值，这样，既不会因为逻辑窗口长度过长而使得一 次迭代过程削峰数目小，从而导致需要很多次迭代给系统带来额外的复杂度； 也不会因为逻辑窗口长度过短，使得与最大峰值采样数据的具有相同相位的 邻近采样数据在同 一次迭代过程中由于削峰脉沖的叠加从而导致信号失真；再者，通过合理的多次迭代，使得存在于逻辑窗口长度限定距离内的多个幅度高于幅度门限(Ath)的波峰，虽不能在同一次迭代内被削峰，但却可 在后续的迭代过程中被削峰，从而保证原信号能被充分削峰以取得理想的峰 均功率比。附图说明图1为传统削峰方法的信号峰值检测与削峰脉冲的波形示意图2为图1的削峰方法在削峰前后的信号功率曲线示意图3为应用本专利技术窗口削峰方法时，数字芯片内逻辑窗口的逻辑结构示 意图4为本专利技术窗口削峰方法的迭代原理示意图。具体实施例方式如下结合附图和实施例进行说明本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种窗式削峰方法，用于对信号中高于预设的幅度门限部分进行削峰以降低该信号的峰均功率比，其特征在于，包括如下步骤：　　　　１）根据原信号的频谱特性设定奇数阶（Ｌ）的滤波器；　　　　２）设定具有特定奇数长度（Ｎ）的存储地址作为逻辑窗口以用于存储原信号的采样数据；　　　　３）预设作为削峰基准的幅度门限（Ａｔｈ），以队列式数据流的方式将原信号的各个采样数据串行存储入该逻辑窗口的各个存储地址中；　　　　４）实时计算判断位于逻辑窗口中位（Ｐ）的数据是否是逻辑窗口内的局部峰值点，且其幅度是否大于幅度门限（Ａｔｈ）；　　　　５）如果上述步骤４）的判断成立，即位于逻辑窗口中位（Ｐ）的数据是局部峰值点且其幅度大于幅度门限（Ａｔｈ），则以滤波器的冲激脉冲的峰值对应于逻辑窗口中位所存储的最大峰值采样数据，构造用于对逻辑窗口内各采样数据进行削峰的削峰脉冲；　　　　６）用原信号减去已构造的削峰脉冲以完成该次削峰过程，待已削峰采样数据全部流出后返回步骤４），直至原信号均流出该逻辑窗口为止。

【技术特征摘要】
1、一种窗式削峰方法，用于对信号中高于预设的幅度门限部分进行削峰以降低该信号的峰均功率比，其特征在于，包括如下步骤1)根据原信号的频谱特性设定奇数阶(L)的滤波器；2)设定具有特定奇数长度(N)的存储地址作为逻辑窗口以用于存储原信号的采样数据；3)预设作为削峰基准的幅度门限(Ath)，以队列式数据流的方式将原信号的各个采样数据串行存储入该逻辑窗口的各个存储地址中；4)实时计算判断位于逻辑窗口中位(P)的数据是否是逻辑窗口内的局部峰值点，且其幅度是否大于幅度门限(Ath)；5)如果上述步骤4)的判断成立，即位于逻辑窗口中位(P)的数据是局部峰值点且其幅度大于幅度门限(Ath)，则以滤波器的冲激脉冲的峰值对应于逻辑窗口中位所存储的最大峰值采样数据，构造用于对逻辑窗口内各采样数据进行削峰的削峰脉冲；6)用原信号减去已构造的削峰脉冲以完成该次削峰过程，待已削峰采样数据全部流出后返回步骤4)，直至原信号均流出该逻辑窗口为止。2、 根据权利要求1所述的窗式削峰方法，其特征在于，所述步骤5)中， 采用如下公式构造削峰脉沖CP —val(nHA-Ath)*eje*H(n)，BL 其中，A为检测到的峰值幅度，Ath为峰值的幅度门限，e为自然对数的 底数，j为虚部符号，j-V^T， e为信号峰值的相位，eje=cose + j.sine， H(n) 为根据原信号的频谱特性所设定的滤波器沖激脉沖，n为整数，Bx...

【专利技术属性】
技术研发人员：施英，黄锦华，
申请(专利权)人：京信通信系统中国有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]