一种基于分数延时CPG的宽带削峰方法与装置制造方法及图纸

一种基于分数延时CPG的宽带削峰方法及装置，所述方法包括：对输入的低采样速率的信号进行N倍预插值后，进行极坐标转换，转换成极坐标域的幅度信息和相位信息；其中，N为正整数；对幅度信息进行峰值搜索计算后，对搜索到的峰值信息进行N倍抽取；利用抽取出的峰值信息依次触发CPG_LUTN的CPG滤波器脉冲输出，抽取分数相位信息用来选择控制CPG_LUTN输出对应于该分数相位的CPG序列；对相位信息进行相位抽取，并对抽取后的相位与峰值信息进行直角坐标转换，得到削峰抵消脉冲。所述装置包括：N倍预差值滤波模块、极坐标转换模块、峰值搜索计算模块、峰值信息抽取模块、峰值调度模块、相位抽取模块及直角坐标转换模块。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分数延时CPG的宽带削峰方法与装置
本专利技术涉及移动通信领域，尤其涉及一种基于分数延时CPG(削峰抵消脉冲提取计算，CancelPulseGenerator)的宽带削峰方法与装置。
技术介绍
随着移动通信技术和产业的发展，移动通信基站发信机从单频段单制式产品向多频段多制式融合的方向逐渐过渡，有用信号占用带宽达到100MHz以上，业界原有的削峰方法需要的处理时钟速率是原来的几倍以上，对目前硬件和芯片的处理能力带来了很大的挑战。现有的移动通信系统都采用频谱利用率较高的QPSK(QuadraturePhaseShiftKeying，四相相移键控信号)与QAM(QuadratureAmplitudeModulation，正交幅度调制)等调制方式对载波的相位和幅度进行调制，输出信号的瞬时功率会有较大的波动，产生具有较大PAPR(PeaktoAveragePowerRatio，峰值功率与均值功率之比值，简称为峰均比)的非恒包络调制信号。另外，3G商用基站产品的收发信机上的每根天线均承载多个载波，多载波信号在数字中频进行线性叠加合并，所以在天线发射端还会出现由于峰峰叠加所产生的较强的信号峰均比的现象。峰值功率太大，很容易使功放工作在非线性区，从而产生较强的ACLR(AdjacentChannelLeakagepowerRatio，邻信道泄漏功率比)，进而降低系统性能。为减少非线性失真，发射信号的瞬时功率必须小于1dB压缩点，这就要求信号的平均功率降得很低，导致功放的效率降低，并缩小了基站的覆盖范围。并且，高的PAPR会导致D/A(数模转换)转换器的动态范围变小，如果使用高分辨率的D/A转换器，成本将会大大提高，如果使用分辨率较低的D/A转换器，量化噪声会加大。削峰的目的是降低信号的峰均比，通过一定的技术把非恒包络调制信号中较大的峰值削去，提高功放的效率并且不影响功放线性化指标。一旦降低了信号峰均比，就可以把功放的输出平均功率提高，效率也就提高了。在功率提高量小于峰均比降低量时，可以让功放工作在线性区，则功放的线性指标ACLR也就更好了。现有的削峰算法基本都采用峰值脉冲成型抵消技术，即：首先根据削峰门限检测得到合波后多载波信号的峰值，将高于削峰门限的峰值减去峰值门限值后与相应相位信息合并还原到直角域，对直角域的IQ(In-phaseQuadrature，同相正交)脉冲值进行成型滤波得到削峰抵消脉冲，与延时对齐后的原信号进行抵消。成型滤波的作用是将削峰抵消脉冲的频谱限制在原信号的带内以便保持削峰后信号较好的ACLR。图1所示为削峰流程的基本示意图，输入IQ信号被分成两路，一路进行延时等待，另一路用于求取削峰抵消脉冲，两路信号对齐相减即可得到削峰后输出IQ信号。可以看出，CPG为削峰过程中最核心的部分。图2所示为目前最常用的削峰抵消脉冲产生流程图。IQ信号经过坐标转换为幅度和相位，通过判断相邻四个幅度点的斜率变化找到峰值信息，将峰值信息与削峰门限相减即可得到需要抵消的峰值脉冲的幅度信息以及相应的抵消位置信息。峰值脉冲的幅度在频域是扩散的宽谱，这之后的处理就是通过一个阶数很高的数字成型滤波器，将需要抵消的峰值脉冲限制在信号带内。因为削峰时数据采样速率高导致数字成型滤波器的阶数很高，因此通常利用峰值间断单个出现的特性使用多个CPG_LUT(Look-Up-Table，查找表)并联查找和乘累加的模式来实现数字成型滤波器以节省资源。CPG_LUT中存储的是滤波器系数，根据峰值位置依次触发CPU_LUT输出滤波器系数脉冲，系数脉冲与对应的经过反坐标变换到直角域的峰值幅度IQ信息相乘并累加，这样即可得到最后的削峰抵消脉冲。峰值调度的作用一方面是对峰值进行一定的筛选，较小的峰值一般被直接去掉以减少计算量，另一方面是对触发CPG_LUT的位置信息进行一些调度以防止拥塞，正在输出CPG滤波器脉冲的CPG_LUT不能被打断重新输出，否则CPG滤波器脉冲会出现不希望出现的高频成分。如图3所示，在CPG滤波器系数计算产生的流程中，protype_ci(其中，i＝1，2，...，n，n为正整数)为对应每个载波的满足频谱发射模板的原型滤波器系数，原型滤波器与对应载波的频点exp(j*wi*n)以及功率因子P_ci相乘并累加即可得到CPG滤波器复数系数。为取得较好的削峰性能，目前的算法要求削峰时数据采样速率不低于有用信号所占带宽的5倍。如果低于这个比例，按照上述脉冲抵消算法削峰后信号继续上变频到射频信号后PAPR会有较大的恢复，导致性能基本不能满足要求。随着移动用户对数据业务需求的爆发式增长，移动通信网络对带宽的要求越来越宽，移动通信正在从3G(3rd-generation，第三代移动通信技术)向更宽带的LTE(LongTermEvolution，长期演进)过渡。此外，2G的GSM(GlobalSystemofMobilecommunication，全球移动通讯系统)网络还拥有大量用户，这种情况下为降低移动通信设备硬件成本，需要基站产品能够同时支持多个频段的不同制式的移动网络，导致基站产品需要支持的带宽越来越宽。因此，宽带化是当前移动通信网络最显著的趋势，在100MHz带宽应用条件下，削峰时数据采样速率要达到500MHz，这对现有数字器件的工作时序和功耗等提出了很大的挑战。此外，削峰时数据速率越高，按照载波带宽进行设计的数字成型滤波器相对带宽越小，这为数字成型滤波器的设计和开发带来了很大的挑战，很难保证削峰后信号的ACLR特性。
技术实现思路
本专利技术公开了一种基于分数延时CPG的宽带削峰方法与装置，以克服现有削峰方法在高带宽应用条件下对数字器件要求太高的缺陷。为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于分数延时CPG的宽带削峰方法，包括：对输入的低采样速率的信号进行N倍预插值后，进行极坐标转换，转换成极坐标域的幅度信息和相位信息；其中，N为正整数；对所述幅度信息进行峰值搜索计算后，对搜索到的峰值信息进行N倍抽取；利用抽取出的峰值信息依次触发CPG_LUTN的CPG滤波器脉冲输出，抽取分数相位信息用来选择控制CPG_LUTN输出对应于该分数相位的CPG序列；对所述相位信息进行相位抽取，并对抽取后的相位与峰值信息进行直角坐标转换，得到削峰抵消脉冲。进一步地，所述方法还包括：在完成相位抽取后，对相位信息进行Fs/4移频转换；其中，Fs为信号的采样频率；在输出抵消脉冲之前，对信号进行反Fs/4移频转换。进一步地，N的取值为2、3及4中的任意一个。进一步地，所述进行极坐标转换是指采用通用的坐标旋转数字迭代算法将直角域的IQ信号转换到极坐标域的幅度和相位。进一步地，所述对输出的幅度信息进行峰值搜索计算，具体包括：幅度值若低于削峰门限则取0，若高于削峰门限则取幅度值为当前幅度值减去峰值检测门限的差值；经过处理后得到的幅度值中，在每连续4个采样点中进行一次峰值的搜索，在连续4个采样点A、B、C、D中，如果B＞A且C＞＝D，则取B与C中值较大的作为一个峰值，确定该采样点的值减去削峰门限后的差值为需要处理的峰值，并将这4个采样点中其它采样点的值置为0。进一步地，如果不满足B＞A且C＞＝D这一条件，则将这4个采样点的值均置为0。进一步地，所述进行峰值信息抽取，具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分数延时CPG的宽带削峰方法，包括：对输入的低采样速率的信号进行N倍预插值后，进行极坐标转换，转换成极坐标域的幅度信息和相位信息；其中，N为正整数；对所述幅度信息进行峰值搜索计算后，对搜索到的峰值信息进行N倍抽取；利用抽取出的峰值信息依次触发CPG_LUTN的CPG滤波器脉冲输出，抽取分数相位信息用来选择控制CPG_LUTN输出对应于该分数相位的CPG序列；对所述相位信息进行相位抽取，并对抽取后的相位与峰值信息进行直角坐标转换，得到削峰抵消脉冲。

【技术特征摘要】
1.一种基于分数延时CPG的宽带削峰方法，包括：对输入的低采样速率的信号进行N倍预插值后，进行极坐标转换，转换成极坐标域的幅度信息和相位信息；其中，N为2、3或者4；对所述幅度信息进行峰值搜索计算后，对搜索到的峰值信息进行N倍抽取；利用抽取出的峰值信息依次触发CPG_LUTN的CPG滤波器脉冲输出，抽取分数相位信息用来选择控制CPG_LUTN输出对应于该分数相位的CPG序列；对所述相位信息进行相位抽取，并对抽取后的相位与峰值信息进行直角坐标转换，得到削峰抵消脉冲；其中，所述对所述幅度信息进行峰值搜索计算，具体包括：幅度值若低于削峰门限则取0，若高于削峰门限则取幅度值为当前幅度值减去峰值检测门限的差值；经过处理后得到的幅度值中，在每连续4个采样点中进行一次峰值的搜索，在连续4个采样点A、B、C、D中，如果B>A且C>＝D，则取B与C中值较大的作为一个峰值，确定该采样点的值减去削峰门限后的差值为需要处理的峰值，并将这4个采样点中其它采样点的值置为0。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在完成相位抽取后，对相位信息进行Fs/4移频转换；其中，Fs为信号的采样频率；在输出抵消脉冲之前，对信号进行反Fs/4移频转换。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述进行极坐标转换是指采用通用的坐标旋转数字迭代算法将直角域的IQ信号转换到极坐标域的幅度和相位。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：如果不满足B>A且C>＝D这一条件，则将这4个采样点的值均置为0。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述进行峰值信息抽取，具体包括：比较峰值前后对应低速率点的两个高速率点的幅度值，取幅度值大的位置为抽取后的峰值位置，并比较抽取前后峰值采样点的采样间隔得到抽取分数相位信息。6.如权利要求1或5所述的方法，其特征在于：所述对输出的相位信息进行相位抽取，具体包括：取高峰值点对应的相位值对应到抽取后的峰值点。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述利用抽取出的峰值信息依次触发CPG_LUTN的CPG滤波器脉冲输出，具体包括：所述利用原型滤波器与对应载波的频点exp(j*wi*n)以及功率因子P_ci相乘并累加后，利用Farrow滤波器对CPG系数进行分数延时，分数延时值依次为0、1/N、2/N、…、N-1/N。8.一种基于分数延时CPG的宽带削峰装置，包括：N倍预差值滤波模块，用于对输入的低采样速率的信号进行N倍预插值；其中，N为2、3或者4；极坐标转换模块，用于对N倍预差值滤波模块输出的信号进行极坐标转换，转换成极坐标域的幅度信息和相位信息；峰值搜索计算模块，用于对所述极坐标转换模块输出的所述幅度信息进行峰...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永红，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：