[发明专利]一种基于分数延时CPG的宽带削峰方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种基于分数延时CPG(削峰抵消脉冲提取计算，Cancel Pulse Generator)的宽带削峰方法与装置。

背景技术

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(Quadrature Phase Shift Keying，四相相移键控信号)与QAM(Quadrature Amplitude Modulation，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(Peak to Average Power Ratio，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(Adjacent Channel Leakage power Ratio，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-phase Quadrature，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。