[发明专利]一种信号波峰削除的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信领域，具体而言，本发明涉及一种信号波峰的削除方法及设备。

背景技术

在移动通信系统中，为了不失真地传输无线信号，对发射端的线性度要求很高，当系统发射的信号的峰均比PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)太大时，首先过大的功率会造成很大浪费，其次太大的峰均比使得系统的性能急剧恶化，太大的峰均比将直接影响整个系统的运行成本和效率，因此需要寻找降低峰值平均功率比的方法。此外，当信号是有多个子载波组成时，如果子载波的峰均比过高会导致信号的非线性失真，破坏子载波之间的正交性，增加带外干扰，使系统性能恶化，因此如何合理有效地削除峰值信号功率点成为关键问题。

现有技术针对削除信号峰值主要有两种算法：PC-CFR(PeakCancellation Crest Factor Reduction，峰值对消波峰因子降低)算法和循环限幅算法。

PC-CFR算法寻找每一次超过门限的峰值功率点，通过对每一个峰值功率点进行脉冲对削，使得信号功率全都下降到削峰门限之下。对于PC-CFR算法，其缺点是，如果一个频段内存在很多载波或者子载波，并且这些载波的频点分配具有一定的随机性时，或者在连续的一段时间内存在许多峰值功率点或者超过门限的信号数量众多时，就没有足够多的削峰器，不能很好的削除峰值功率。

循环限幅算法采用限幅技术降低信号的峰均功率比值，信号幅度一旦超过设定的门限就被限制掉。限幅过程由下面的等式来实现：

其中，|X(n)|为限幅前的信号，y为限幅后的信号。由等式可知，限幅后的信号幅度将限制在A内。

限幅是一个非线性过程，它将导致严重的带内噪声和带外干扰，从而降低整个系统的误比特率性能和频谱效率。如果数字信号被直接限幅，限幅噪声将全部落在带内，并且不能通过滤波操作减小这些噪声。为了避免这种混叠现象，可以在输入数据后填充0，并采用更长的IFFT过程来过采样原始的数据块，如图1所示，为差值后限幅滤波原理图，A_j经过插0、进行IFFT、FFT变换得到C_j，即输入数据在频域带外填充0后，做IFFT变换到时域进行硬削峰操作，这样必然会带来带外干扰，那么将削峰后的信号做FFT变换回频域，将输入带外填0的部分仍然置为0，也就是C_j输入的处理，这样减少了带外干扰。限幅后需要通过滤波来消除带外限幅噪声，虽然滤波会导致峰值再生，但比限幅前的信号峰值要小的多。因此，可以通过多次限幅滤波过程来进一步降低信号的峰值。重复限幅滤波可以显著降低信号的PAPR值，每次限幅滤波过程都能进一步改善信号的PAPR特性。

为了测试上述算法的可行性，使用OFDM数据源，时域的信号源，采样率为30.72M。整个测试系统分为四部分：限幅、FFT变换、去除频域外噪声、IFFT。设计中峰均比暂定为Target＝6.0dB，即阈值为0.7092。评估的资源如下：

资源评估是在SYSGEN模型中用Resource Estimator实现的，选择的器件是XILINX公司的Virtex-5XC5VLX220器件，时延是120us。

因此，对于循环限幅算法，其缺点是，当使用RPGA实现如图1所示的限幅滤波时，将消耗大量的逻辑单元，同时需要经过插0、FFT、IFFT变换等，处理时延太大，现有的移动通信系统无法接受太大的处理时延。

所以，有必要提出一种高效简单的信号波峰的削除方案，以解决传输信号峰均比较大的问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决对输入信号削峰、降低信号峰均比的问题。

为达到上述目的，本发明一方面提出了一种信号波峰削除的方法，包括以下步骤：计算输入信号x(t)的幅度和相位，当所述输入信号x(t)的幅度|x(t)|超过门限值时，将所述信号减去门限值，得到噪声信号其中，threshold为预设的门限值，angel(x(t)为输入信号x(t)的相位；将所述噪声信号noise(t)进行成型滤波处理，得到同频谱的噪声信号；将幅度超过门限值的所述输入信号x(t)减去所述同频谱的噪声信号，输出削峰后信号。

根据本发明的实施例，所述将幅度超过门限值的所述输入信号x(t)减去所述同频谱的噪声信号包括以下步骤：将幅度超过门限值的所述输入信号x(t)通过延时器后，减去所述噪声信号noise(t)进行噪声滤波处理后得到同频谱的噪声信号。