專(zhuān)利名稱(chēng)：使用峰值加窗降低峰均功率比的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及本發(fā)明一般涉及功率放大器(power amplifier, PA)或相應(yīng)的為了有 效利用PA的基帶調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)。更具體地，本發(fā)明涉及用于降低峰均功率比(Peak to Average Power Ratio, PAPR)以實(shí)現(xiàn)功率放大器的線性化的方法和裝置。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線通信市場(chǎng)上對(duì)于語(yǔ)音呼叫以及海量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(例如各種多媒體互聯(lián) 網(wǎng)業(yè)務(wù))的需求不斷增長(zhǎng)，正交頻分復(fù)用(OFDM)、單載波頻分復(fù)用(Single Carrier Frequency Division Multiplexing, SC-FDMA)和寬帶碼分多址(WCDMA)作為能夠滿足 上述需求的無(wú)線傳輸技術(shù)而倍受關(guān)注。這些技術(shù)被應(yīng)用于諸如電氣和電子工程師學(xué)會(huì) (IEEE) 802. 16e無(wú)線寬帶(WiBro)或可移動(dòng)全球微波互聯(lián)接入(可移動(dòng)WiMAX)標(biāo)準(zhǔn)、無(wú)線 局域網(wǎng)(無(wú)線LAN)標(biāo)準(zhǔn)和第3代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)標(biāo)準(zhǔn)的多種標(biāo)準(zhǔn)。OFDM是一種借助于頻域內(nèi)的每個(gè)子載波發(fā)送信號(hào)信息的多載波調(diào)制(Multi Carrier Modulation，MCM)。因此，實(shí)際發(fā)送的信號(hào)是經(jīng)歷了逐個(gè)碼元基礎(chǔ)上的快速傅里葉 逆變換(IFFT)的時(shí)域中的信號(hào)。由于對(duì)許多頻率分量求和導(dǎo)致較高的幅度可變性，因此經(jīng) 歷了 IFFT的信號(hào)具有其信號(hào)強(qiáng)度非保持恒定的特征。因此，與其他調(diào)制方案相比，OFDM會(huì) 導(dǎo)致在用于發(fā)射的功率放大器處較高的峰均功率比(PAPR)，從而導(dǎo)致無(wú)法有效地使用功率 放大器。高PAI^R輸入信號(hào)可能偏離功率放大器的線性工作范圍，從而造成功率放大器輸 出級(jí)的失真。在這種情況下，為了獲得最大輸出，可以使用回退(back-off)方案，該方案降 低輸入信號(hào)的功率以便使功率放大器能夠工作在其線性工作范圍內(nèi)。然而，這種回退方案 會(huì)使功耗隨著用于降低輸入信號(hào)功率的回退值的增加而增加，從而使功率放大器的效率變 差。這種高PAI^R信號(hào)會(huì)降低功率效率或者需要高端功率放大器，從而增加了硬件價(jià)格，這 是人們不希望看到的。因此，使用諸如OFDM和OFDMA之類(lèi)的MCM的移動(dòng)通信系統(tǒng)需要一種用于有效降低 在多個(gè)信號(hào)混合時(shí)出現(xiàn)的PAPR的技術(shù)。用于降低PAPR的方法可以包括限幅(clipping)、 分組編碼、相位調(diào)整等等。限幅技術(shù)是用于降低PAI5R的典型技術(shù)，其保持經(jīng)歷了 IFFT的時(shí) 域信號(hào)的相位，并僅僅將其幅度限制在期望閾值電平以下。然而，由于限幅技術(shù)以預(yù)定閾值 電平削減(cut)輸入信號(hào)，因此其會(huì)導(dǎo)致非線性失真，為了補(bǔ)償這種非線性失真，該技術(shù)需 要附加的處理，如濾波。然而，濾波會(huì)產(chǎn)生峰值再增長(zhǎng)，即，通過(guò)限幅被削減掉的信號(hào)分量會(huì) 再次增長(zhǎng)，從而又一次不利地增加PAPR。因此，需要一種更有效的技術(shù)，以用于在諸如OFDM的通信系統(tǒng)中降低功率放大器 輸入信號(hào)的PAPR。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面旨在至少解決上述問(wèn)題和/或缺點(diǎn)，并至少提供下述優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明的一方面將提供用于降低峰均功率比(PAPR)以實(shí)現(xiàn)功率放大器的線性化的方法和
直ο本發(fā)明的另一方面將提供用于在限幅之后應(yīng)用峰值加窗以降低正交頻分復(fù)用 (OFDM)信號(hào)的PAPR的方法和裝置。本發(fā)明的再一方面將提供用于在限幅之后應(yīng)用峰值加窗時(shí)平滑限幅窗(clipping window)的方法和裝置。本發(fā)明的再一方面為構(gòu)成平滑限幅窗的功能塊提供了一種用于產(chǎn)生信號(hào)的帶寬 降低的包絡(luò)的通用方法和裝置。這些方案能夠用于利用了帶寬降低的包絡(luò)的其他學(xué)科中。 例如，本發(fā)明能夠用于包絡(luò)跟蹤(Envelope Tracking, ET)技術(shù)以減少PA中的功耗。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種使用峰值加窗降低PAPR的方法。該方法包括計(jì) 算輸入信號(hào)的絕對(duì)值；從絕對(duì)值中減去預(yù)定的限幅閾值電平；通過(guò)根據(jù)預(yù)定的平滑方案對(duì) 減后的信號(hào)執(zhí)行平滑來(lái)輸出第一平滑信號(hào)；將第一平滑信號(hào)加到所述限幅閾值電平；通過(guò) 將限幅閾值電平乘以加得的信號(hào)的倒數(shù)來(lái)輸出第二平滑信號(hào)；以及通過(guò)將輸入信號(hào)乘以第 二平滑信號(hào)而輸出最終的PAI^R減小的信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種使用峰值加窗降低PAPR的裝置。該裝置包括 絕對(duì)值計(jì)算器，用于計(jì)算輸入信號(hào)的絕對(duì)值；減法器，用于從絕對(duì)值中減去預(yù)定的限幅閾值 電平；平滑單元，用于根據(jù)預(yù)定的平滑方案平滑減后的信號(hào)，并且用于輸出第一平滑信號(hào)； 加法器，用于將第一平滑信號(hào)加到所述限幅閾值電平；倒數(shù)計(jì)算器，用于通過(guò)將限幅閾值電 平乘以加得的信號(hào)的倒數(shù)來(lái)輸出第二平滑信號(hào)；以及乘法器，用于通過(guò)將輸入信號(hào)乘以第 二平滑信號(hào)來(lái)輸出最終的PAI^R減小的信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種減小PAPR的平滑方法。該平滑方法包括將構(gòu) 成平滑輸入信號(hào)的多個(gè)經(jīng)延遲的采樣分別乘以窗系數(shù)；通過(guò)在每個(gè)采樣時(shí)間從乘以了窗系 數(shù)的信號(hào)中選擇最大值來(lái)生成經(jīng)加窗的包絡(luò)信號(hào)；以及對(duì)經(jīng)加窗的包絡(luò)信號(hào)執(zhí)行低通濾波 LPF。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于減小PAPR的平滑裝置。該平滑裝置包括 多個(gè)級(jí)聯(lián)的延遲器，用于接收構(gòu)成平滑輸入信號(hào)的采樣；乘法器，用于將延遲器的輸出分 別乘以窗系數(shù)；最大值運(yùn)算器，用于通過(guò)在每個(gè)采樣時(shí)間從乘以了窗系數(shù)的信號(hào)中選擇最 大值來(lái)生成經(jīng)加窗的包絡(luò)信號(hào)；以及低通濾波器，用于對(duì)經(jīng)加窗的包絡(luò)信號(hào)執(zhí)行低通濾波 LPF。從以下結(jié)合附圖的具體描述，本發(fā)明的其他方面、優(yōu)點(diǎn)和突出特征將對(duì)于本領(lǐng)域 技術(shù)人員而言變得清楚，以下描述公開(kāi)了本發(fā)明的示范性實(shí)施例。


通過(guò)以下結(jié)合附圖的描述，本發(fā)明的特定示范性實(shí)施例的上述及其他方面、特征 和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚，附圖中圖1A、1B和IC是示出在根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng) 中出現(xiàn)的峰均功率比(PAPR)的示圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的、具有用于降低PAPR的結(jié)構(gòu)的、OFDM系 統(tǒng)中的放大器的結(jié)構(gòu)的框圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的波峰因子降低(Crest Factor Reduction, CFR)塊的框圖；圖4是示出與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的時(shí)域輸入信號(hào)相比，輸入信號(hào)的限幅信號(hào)的示圖；圖5A和圖5B是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的限幅和濾波(Clipping and Filtering, CNF) 所導(dǎo)致的峰值再增長(zhǎng)的示圖；圖6是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的在CNF中通過(guò)重復(fù)限幅和濾波(Itepeated Clipping and Filtering, RCF)來(lái)進(jìn)行濾波所帶來(lái)的抑制峰值再增長(zhǎng)的示圖；圖7是示出用于降低輸入信號(hào)的PAPR的限幅和峰值加窗技術(shù)的示圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的利用限幅和峰值加窗的CFR塊的框圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的具有反饋結(jié)構(gòu)的平滑單元的結(jié)構(gòu)的示 圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的利用反饋結(jié)構(gòu)進(jìn)行峰值加窗的誤差向 量幅度(Error Vector Magnitude, EVM)性能的示圖；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的利用限幅和峰值加窗的可替代方案的 CFR塊的框圖；圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的利用經(jīng)平滑的加窗的包絡(luò)檢測(cè) (Smoothed Windowed Envelope Detection, SffED)的包絡(luò)檢測(cè)器和包絡(luò)平滑單元的結(jié)構(gòu)的 示圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的通過(guò)低通濾波(LPF)進(jìn)行平滑的示圖； 以及圖14和圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的峰值加窗結(jié)構(gòu)的最壞情況的濾 波性能和EVM性能的比較的示圖。貫穿附圖，相同的參考標(biāo)記將被理解為指代相同的元素、特征和結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式提供以下參照附圖的描述是為了幫助全面理解權(quán)利要求及其等效物所定義的本 發(fā)明的示范性實(shí)施例。其包括不同的具體細(xì)節(jié)以幫助理解，但這些細(xì)節(jié)應(yīng)僅僅被看作是示 范性的。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以對(duì)此處描述的實(shí)施例進(jìn)行各種改變和修 改而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。另外，為了清楚和簡(jiǎn)明，可能省略對(duì)公知功能和構(gòu)造的描 述。以下描述和權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)和措詞不局限于字面含義，而是僅僅被發(fā)明人 用來(lái)使人能夠清楚和一致地理解本發(fā)明。因此，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，提供以下 對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的描述僅僅是出于舉例說(shuō)明的目的，而不是為了限制本發(fā)明，本 發(fā)明由權(quán)利要求及其等價(jià)物限定。將會(huì)理解，單數(shù)形式“一”、“該”包括復(fù)數(shù)指代物，除非上下文明確地給出相反指 示。因而，例如，提到“組件表面”時(shí)包括了“一個(gè)或多個(gè)這樣的表面”。下述本發(fā)明的示范性實(shí)施例針對(duì)一種用于降低諸如正交頻分復(fù)用(OFDM)信號(hào)和 寬帶碼分多址(WCDMA)信號(hào)的高PAI5R信號(hào)的峰均功率比(PAPR)的峰值加窗技術(shù)。圖1A、圖IB和圖IC是示出在根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的OFDM系統(tǒng)中出現(xiàn)的PAPR的示圖。參照?qǐng)D1A，由OFDM調(diào)制器102、104、106和108分別以不同的子載波fQ、f” f2和f3調(diào)制將要發(fā)送的碼元X(1、X1 > x2和知。加法器110通過(guò)對(duì)調(diào)制信號(hào)求和產(chǎn)生和信號(hào) (summed signal) χ (t)0該和信號(hào)被放大器112放大，然后被經(jīng)由天線發(fā)送。圖IB示出了輸入到OFDM調(diào)制器102到108的子載波信號(hào)的波形，圖IC示出在 經(jīng)歷了 OFDM調(diào)制之后從加法器110輸出的信號(hào)的波形。可以理解到，如圖IB所示在經(jīng)歷 OFDM調(diào)制之前的信號(hào)振幅隨時(shí)間保持恒定，而如圖IC所示，經(jīng)歷了 OFDM調(diào)制之后的信號(hào)功 率變化顯著。換句話說(shuō)，經(jīng)OFDM調(diào)制后的信號(hào)的PAPR非常高。圖2是示出在根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的、具有用于降低PAPR的結(jié)構(gòu)的OFDM 系統(tǒng)中的放大器的結(jié)構(gòu)的框圖。參照?qǐng)D2，輸入信號(hào)被輸入到波峰因子降低(CFR)塊202，該輸入信號(hào)包括已經(jīng)根 據(jù)系統(tǒng)中使用的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了編碼和調(diào)制的同相(I)信號(hào)分量和正交相位(Q)信號(hào)分量。 CFR塊202根據(jù)所需的限幅閾值電平對(duì)輸入信號(hào)充分執(zhí)行限幅。為了通過(guò)抑制互調(diào)失真 (Inter-Modulation Distortion, IMD)信號(hào)來(lái)避免與相鄰信道信號(hào)干擾并改善輸入信號(hào)的 誤差向量幅度(EVM)，數(shù)字預(yù)失真(Digital Pre-Distortion,DPD)塊204將預(yù)失真信號(hào)加 到CFR塊202輸出的限幅信號(hào)上，其中，所述IMD信號(hào)是在功率放大期間產(chǎn)生的諧波信號(hào)的 組合。DPD 204的輸出信號(hào)被數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 206轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并且功率放大器 (PA) 208將該模擬信號(hào)的功率放大到所需電平，并經(jīng)由天線發(fā)送經(jīng)過(guò)功率放大的信號(hào)。圖3 是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的CFR塊的框圖。參照?qǐng)D3，PAPR限幅器302計(jì)算輸入 的I/Q信號(hào)的每個(gè)采樣的功率電平，將所計(jì)算的每個(gè)采樣的功率電平與所需的限幅閾值電 平進(jìn)行比較，并將功率電平高于限幅閾值電平的采樣削減到限幅閾值電平，從而產(chǎn)生由限 幅信號(hào)采樣組成的限幅信號(hào)。通過(guò)如上所述簡(jiǎn)單地削減功率電平高于或者等于特定限幅閾值電平的輸入信號(hào)， PAPR限幅器302可能導(dǎo)致在輸入信號(hào)中出現(xiàn)非線性失真。為了降低由于PAPR限幅器302 的限幅所致的非線性失真，濾波器304對(duì)限幅信號(hào)執(zhí)行濾波，從而使陡峭的限幅信號(hào)沿變 得平滑。如果用于將要發(fā)送的輸入信號(hào)χ (η)的限幅閾值電平用A來(lái)表示，則經(jīng)歷了限幅之 后的信號(hào)y(n)被定義為以下通過(guò)公式(2)進(jìn)一步定義的公式(1)。y(n) =c (η) χ (η)
‘1 如果|x( )…乂⑴
如果I制M.……其中，c(n)是表示限幅窗的限幅函數(shù)。CR = 20 log[^-j [dB]..........(2)σ = ^E[\x(n)\2]其中，Clipping Ratio(CR)表示限幅率，并且σ表示輸入信號(hào)χ (η)的均方根 (Root Mean Square, RMS)功率。
圖4是示出與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的時(shí)域輸入信號(hào)相比，輸入信號(hào)的限幅信號(hào)的示圖。參照?qǐng)D4，輸入信號(hào)χ (η) 402通過(guò)乘以限幅窗c (η) 406而在限幅閾值電平Α408被 急劇限幅。結(jié)果，限幅信號(hào)y (η) 404包括在時(shí)域顯示突變的部分。使用該限幅方法，功率電平超過(guò)閾值電平的輸入信號(hào)的部分被削減。然而，這導(dǎo)致 陡峭的沿，從而使輸入信號(hào)具有突然的變化，因而產(chǎn)生了高頻。高頻的產(chǎn)生導(dǎo)致顯著的帶內(nèi) 失真和帶外輻射(out-of-band radiation) 0 一般來(lái)說(shuō)，帶內(nèi)失真難以控制，但是帶外輻射 可以通過(guò)峰值加窗濾波來(lái)降低。為了降低帶外輻射，圖3中的限幅和濾波(CNF)技術(shù)使用帶通濾波器或低通濾波 器。然而，如果限幅信號(hào)通過(guò)濾波器，會(huì)出現(xiàn)通過(guò)限幅被削減的分量再次增長(zhǎng)的峰值再增長(zhǎng) 現(xiàn)象。結(jié)果，信號(hào)的PAI3R再次增加。圖5A和圖5B是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的由CNF所引起的峰值再增長(zhǎng)的示圖。參照?qǐng)D5A，以Log(I-CDF)的形式示出了輸入信號(hào)502的限幅信號(hào)504，其中CR = 0.8、1.0、1.2、1.4和1.8。參照?qǐng)D5B，示出了經(jīng)歷濾波之后的信號(hào)500。這里，⑶F表示累 積密度函數(shù)(Cumulative Density Function) 0如圖所示，可以理解到，限幅信號(hào)504具有 由于急劇地削減未限幅的輸入信號(hào)502而獲得的形狀，而經(jīng)歷濾波之后的信號(hào)500與限幅 信號(hào)504相比幅度增加，代之以高頻分量被去除和平滑。通過(guò)再次應(yīng)用CNF可以降低CNF所導(dǎo)致的峰值再增長(zhǎng)。這一方案被稱(chēng)為重復(fù)限幅 和濾波(RCF)。也就是說(shuō)，如果將CNF重復(fù)若干次，則PAI3R趨近限幅電平。圖6是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)RCF抑制峰值再增長(zhǎng)的示圖。參照?qǐng)D6，輸入信號(hào)602被限幅在限幅閾值電平600處，并且經(jīng)歷了限幅和濾波1 到4次的信號(hào)604、606、608和610在形狀保持平滑的同時(shí)逐漸地趨近限幅閾值電平600。然而，在RCF的情況下，由于重復(fù)濾波將有效濾波長(zhǎng)度增加至重復(fù)次數(shù)的倍數(shù)的 程度，因此濾波影響了較寬的采樣區(qū)域，從而使EVM不利地劣化。另外，硬件大小和處理時(shí) 間也可能增加至重復(fù)次數(shù)的程度。與限幅方案不同，峰值加窗方案是指平滑限幅窗c(n)然后通過(guò)與輸入信號(hào)x(n) 相乘來(lái)應(yīng)用限幅窗c(n)、而不是直接將限幅窗c(n)乘以輸入信號(hào)x(n)的方案。圖7是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于降低輸入信號(hào)的PAPR的限幅和峰值加窗技術(shù)的 示圖。參照?qǐng)D7，輸入信號(hào)700被急劇地限幅到限幅閾值電平704以下(見(jiàn)702)，導(dǎo)致限 幅信號(hào)702突然變化的尖銳分量通過(guò)峰值加窗被調(diào)整形狀以變得平滑(見(jiàn)706)。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的利用限幅和峰值加窗的CFR塊的框圖。參照?qǐng)D8，經(jīng)OFDM調(diào)制的輸入信號(hào)χ (η)被輸入到延遲器802和倒數(shù)計(jì)算器 (inverse calculator) 804。如果輸入信號(hào)的信號(hào)電平超過(guò)限幅閾值電平A，則延遲器802 將輸入信號(hào)延遲路徑延遲(path delay) D，然后將經(jīng)延遲的輸入信號(hào)遞送給乘法器812，以 便通過(guò)倒數(shù)計(jì)算器804、減法器806和810以及平滑單元808補(bǔ)償路徑延遲D。如果輸入信 號(hào)的信號(hào)電平不超過(guò)限幅閾值電平A，則乘法器812將通過(guò)延遲器802接收的輸入信號(hào)乘以 ‘1’，并輸出相乘后的輸入信號(hào)，即，輸出無(wú)變化的輸入信號(hào)。如果輸入信號(hào)的信號(hào)電平超過(guò)限幅閾值電平A，則倒數(shù)計(jì)算器804將預(yù)定的限幅 閾值電平A乘以輸入信號(hào)的倒數(shù)并輸出限幅函數(shù)c(n)。如果輸入信號(hào)的信號(hào)電平不超過(guò)限幅閾值電平A，則倒數(shù)計(jì)算器804輸出c (η) = 1。減法器806通過(guò)從‘ 1’減去限幅信號(hào)c (η) 而生成平滑輸入信號(hào)P (η)。平滑單元808通過(guò)對(duì)輸入ρ (η)執(zhí)行平滑運(yùn)算而輸出L {ρ (η)}， 并且減法器810通過(guò)從‘1’減去該L{p (η)}而生成經(jīng)平滑的c(n)，即，由下面的公式(3)表 示的c' (η)。c' (η) = I-L {ρ (η)}..........(3)其中，c' (η)表示經(jīng)平滑的限幅函數(shù)，并且L{}表示平滑函數(shù)。最后，乘法器812將通過(guò)延遲器802接收的輸入信號(hào)χ (η)乘以來(lái)自減法器810的 輸出，從而產(chǎn)生經(jīng)峰值加窗的信號(hào)(η)。如果ρ(η) = 1-c (η)，則經(jīng)峰值加窗的信號(hào)(η)由下面的公式⑷定義。xpw (n) =c' (η) χ (η) = (1-L{p (n)})x(n).........(4)由于L{p(n)}是經(jīng)平滑的信號(hào)，因此c' (η)也是經(jīng)平滑的信號(hào)。從而，在c' (η) 的頻譜中，高頻分量被減少。因?yàn)樵跁r(shí)域乘以c' (η)對(duì)應(yīng)于頻域內(nèi)卷積快速傅里葉變換 (FFT)信號(hào)，所以在通過(guò)卷積不具有高頻分量的信號(hào)而獲得的結(jié)果中帶外輻射被降低。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的具有反饋結(jié)構(gòu)的平滑單元的結(jié)構(gòu)的示 圖。參照?qǐng)D9，由減法器806生成的信號(hào)ρ (n) = l-c(n)的采樣被順序地輸入到平滑單 元808，該平滑單元808利用具有反饋結(jié)構(gòu)的有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器實(shí)現(xiàn)。減法器902 輸出信號(hào)a (η)，該信號(hào)a (η)是通過(guò)從輸入信號(hào)ρ (η)減去已經(jīng)通過(guò)反饋路徑反饋的信號(hào)而 生成的。最大值運(yùn)算器906選擇a (η)和Zero(O)中較大的一個(gè)，并將所選擇的值輸入到延 遲單元908的第一級(jí)，該延遲單元908包括級(jí)聯(lián)的延遲器。第一乘法器912將從延遲器的 輸出抽頭輸出的信號(hào)乘以w個(gè)關(guān)聯(lián)的濾波系數(shù)Wtl，V1,V2,..., Ww_lt)第一加法器914通過(guò)對(duì) 第一乘法單元912輸出的信號(hào)求和生成L {ρ (η)}或經(jīng)平滑的ρ (η)，并且該L {ρ (η)}被提供 給圖8中的減法器810。濾波系數(shù)的數(shù)目，即濾波長(zhǎng)度或?yàn)V波抽頭的數(shù)目，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真 來(lái)確定，以符合適當(dāng)?shù)男枨?。同時(shí)，從延遲器的輸出抽頭輸出的信號(hào)被第二乘法單元910乘以一些濾波系數(shù)
『μ/2」+3, ..., 然后被提供給第二加法器904。第二加法器904對(duì)第 二乘法單元910輸出的信號(hào)求和，并將和信號(hào)反饋給減法器902。第二乘法單元910和第二 加法器904構(gòu)成平滑單元808中的反饋路徑。圖9中示出的平滑單元在硬件結(jié)構(gòu)方面更為有效，甚至在頻譜性能方面也能令人 滿意，但是其具有較差的EVM性能并且有許多由于反饋結(jié)構(gòu)所致的限制。也就是說(shuō)，因?yàn)樵诜答伮窂街写嬖谥c濾波長(zhǎng)度的一半(w/幻相應(yīng)的數(shù)量的乘法 (910)，因此對(duì)于1個(gè)采樣時(shí)間(1-sample time)，需要處理(w/2-l)次加法(904)以及從 P (n) = 1-c (η)減去反饋信號(hào)的和然后選擇最大值的操作(902和906)，從而可能出現(xiàn)過(guò) 載。在第3代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)中使用的具有20MHz帶寬的信號(hào) 的情況下，如果在2倍過(guò)采樣之后執(zhí)行峰值加窗，則反饋路徑的計(jì)算應(yīng)當(dāng)在1/61. 44MHz = 16. 27納秒(ns)內(nèi)完成處理。因此，當(dāng)平滑單元用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)或?qū)Ｓ眉呻?路(ASIC)實(shí)現(xiàn)時(shí)，可能存在瓶頸，使其難以及時(shí)處理具有大帶寬和高數(shù)據(jù)速率的信號(hào)。針 對(duì)這一問(wèn)題，可以使用超頻(over-clocking)，但是使用超頻可能增加功耗，這是不希望看 到的。可替換地，反饋路徑的計(jì)算可以按脫機(jī)預(yù)先處理，其中將計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在緩沖器中以供稍后使用。然而，這種方法不合適硬件實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槠湫枰蟮拇鎯?chǔ)容量以供緩沖。另一個(gè)問(wèn)題是較差的EVM性能。更具體地，如果CR低，S卩，如果由于限幅閾值電平 A較低所致發(fā)生急劇的限幅，則在圖8的反饋結(jié)構(gòu)中(1-L{p(n)}) <<c(n)，從而產(chǎn)生過(guò)度 補(bǔ)償，這會(huì)顯著降低輸入信號(hào)。輸入信號(hào)的顯著降低會(huì)增加帶內(nèi)失真，從而使EVM變大，導(dǎo) 致信噪比(SNR)降低并影響比特誤碼率(Bit Error Rate, BER)性能。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的利用反饋結(jié)構(gòu)的峰值加窗的EVM性能 的示圖。參照?qǐng)D10，接近限幅函數(shù)c (η) 1002表示較好的EVM性能，而根據(jù)圖8的反饋結(jié)構(gòu) 經(jīng)歷限幅和濾波的信號(hào)1004在EVM方面劣化大約2倍。另一方面，根據(jù)圖11和12或圖8 和12的下述結(jié)構(gòu)經(jīng)歷峰值加窗之后的信號(hào)的EVM性能劣化程度相對(duì)較低。與圖8或圖11 相比，圖12對(duì)EVM性能具有較大影響。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的利用限幅和峰值加窗的CFR塊的框圖。參照?qǐng)D11，輸入信號(hào)x(n)包括根據(jù)無(wú)線接入技術(shù)(例如OFDM、單載波頻分多址 (SC-FDMA)和寬帶碼分多址(WCDMA))生成的經(jīng)調(diào)制的數(shù)據(jù)碼元流，該輸入信號(hào)χ (η)被輸 入到延遲器1102和絕對(duì)值計(jì)算器1104。為了通過(guò)絕對(duì)值計(jì)算器、減法器1106、平滑單元 1108、加法器1110和倒數(shù)計(jì)算器1112補(bǔ)償路徑延遲D，延遲器1102在將輸入信號(hào)χ (η)延 遲D之后將其遞送給乘法器1114。 如果輸入信號(hào)χ (η)的信號(hào)電平超過(guò)限幅閾值電平Α，則絕對(duì)值計(jì)算器1104計(jì)算輸 入信號(hào)的絕對(duì)值|x(n)|。不同于圖8中示出的示范性實(shí)施例，輸入信號(hào)x(n)原樣經(jīng)歷平 滑，而非其倒數(shù)經(jīng)歷平滑。如果輸入信號(hào)x(n)的信號(hào)電平不超過(guò)限幅閾值電平A，則絕對(duì)值 計(jì)算器1104輸出限幅閾值電平A。減法器1106通過(guò)從絕對(duì)值計(jì)算器1104的輸出減去限幅 閾值電平A而生成平滑輸入信號(hào)q(n)。平滑輸入信號(hào)q(n)由下面的公式( 定義。
0 //|x( )| < A
權(quán)利要求
1.一種使用峰值加窗降低峰均功率比PAPR的方法，該方法包括 計(jì)算輸入信號(hào)的絕對(duì)值；從絕對(duì)值中減去預(yù)定的限幅閾值電平；通過(guò)根據(jù)預(yù)定的平滑方案對(duì)減后的信號(hào)執(zhí)行平滑來(lái)輸出第一平滑信號(hào)； 將第一平滑信號(hào)加到所述限幅閾值電平；通過(guò)將限幅閾值電平乘以加得的信號(hào)的倒數(shù)來(lái)輸出第二平滑信號(hào)；以及 通過(guò)將輸入信號(hào)乘以第二平滑信號(hào)而輸出最終的PAI^R減小的信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，輸出第二平滑信號(hào)包括使用如下公式d\n) =---A + L{q(n)}其中，d' (η)表示第二平滑信號(hào)，A表示預(yù)定的限幅閾值電平，并且L{q(n)}表示第一 平滑信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，執(zhí)行平滑包括 將構(gòu)成所述減后的信號(hào)的采樣分別乘以窗系數(shù)；通過(guò)在每個(gè)采樣時(shí)間從乘以了窗系數(shù)的信號(hào)中選擇最大值來(lái)生成經(jīng)加窗的包絡(luò)信號(hào)；以及對(duì)經(jīng)加窗的包絡(luò)信號(hào)執(zhí)行低通濾波LPF。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，執(zhí)行LPF包括 將構(gòu)成經(jīng)加窗的包絡(luò)信號(hào)的采樣分別乘以LPF系數(shù)；以及 對(duì)乘以了 LPF系數(shù)的信號(hào)求和。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述LPF系數(shù)被確定為使得LPF系數(shù)的和大于或等 于1。
6.一種使用峰值加窗降低峰均功率比PAPR的裝置，該裝置包括 絕對(duì)值計(jì)算器，用于計(jì)算輸入信號(hào)的絕對(duì)值；減法器，用于從絕對(duì)值中減去預(yù)定的限幅閾值電平；平滑單元，用于根據(jù)預(yù)定的平滑方案平滑減后的信號(hào)，并且用于輸出第一平滑信號(hào)； 加法器，用于將第一平滑信號(hào)加到所述限幅閾值電平；倒數(shù)計(jì)算器，用于通過(guò)將限幅閾值電平乘以加得的信號(hào)的倒數(shù)來(lái)輸出第二平滑信號(hào)；以及乘法器，用于通過(guò)將輸入信號(hào)乘以第二平滑信號(hào)來(lái)輸出最終的PAI^R減小的信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，由所述倒數(shù)計(jì)算器輸出的第二平滑信號(hào)通過(guò)如下 公式來(lái)定義d\n) =---A + L{q(n)}其中，d' (η)表示第二平滑信號(hào)，A表示預(yù)定的限幅閾值電平，并且L{q(n)}表示第一 平滑信號(hào)。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述平滑單元包括多個(gè)級(jí)聯(lián)的延遲器，用于接收構(gòu)成所述減后的信號(hào)的采樣； 乘法器，用于將延遲器的輸出分別乘以窗系數(shù)；最大值運(yùn)算器，用于通過(guò)在每個(gè)采樣時(shí)間從乘以了窗系數(shù)的信號(hào)中選擇最大值來(lái)生成 經(jīng)加窗的包絡(luò)信號(hào)；以及放大低通濾波器，用于對(duì)經(jīng)加窗的包絡(luò)信號(hào)執(zhí)行低通濾波LPF和放大。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述放大低通濾波器包括多個(gè)級(jí)聯(lián)的延遲器，用于接收構(gòu)成所述經(jīng)加窗的包絡(luò)信號(hào)的采樣； 乘法器，用于將延遲器的輸出分別乘以LPF系數(shù)；以及 加法器，用于對(duì)乘以了 LPF系數(shù)的信號(hào)求和。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述LPF系數(shù)被確定為使得LPF系數(shù)的和大于或 等于1。
11.一種減小峰均功率比PAPR的平滑方法，該平滑方法包括 將構(gòu)成平滑輸入信號(hào)的多個(gè)經(jīng)延遲的采樣分別乘以窗系數(shù)；通過(guò)在每個(gè)采樣時(shí)間從乘以了窗系數(shù)的信號(hào)中選擇最大值來(lái)生成經(jīng)加窗的包絡(luò)信號(hào)；以及對(duì)經(jīng)加窗的包絡(luò)信號(hào)執(zhí)行低通濾波LPF。
12.如權(quán)利要求11所述的平滑方法，其中，執(zhí)行LPF包括 將構(gòu)成經(jīng)加窗的包絡(luò)信號(hào)的采樣分別乘以LPF系數(shù)；以及 對(duì)乘以了 LPF系數(shù)的信號(hào)求和。
13.如權(quán)利要求12所述的平滑方法，其中，所述LPF系數(shù)被確定為使得LPF系數(shù)的和大 于或等于1。
14.一種用于減小峰均功率比PAPR的平滑裝置，該平滑裝置包括 多個(gè)級(jí)聯(lián)的延遲器，用于接收構(gòu)成平滑輸入信號(hào)的采樣；乘法器，用于將延遲器的輸出分別乘以窗系數(shù)；最大值運(yùn)算器，用于通過(guò)在每個(gè)采樣時(shí)間從乘以了窗系數(shù)的信號(hào)中選擇最大值來(lái)生成 經(jīng)加窗的包絡(luò)信號(hào)；以及低通濾波器，用于對(duì)經(jīng)加窗的包絡(luò)信號(hào)執(zhí)行低通濾波LPF。
15.如權(quán)利要求14所述的平滑裝置，其中，所述低通濾波器包括 多個(gè)級(jí)聯(lián)的延遲器，用于接收構(gòu)成經(jīng)加窗的包絡(luò)信號(hào)的采樣； 乘法器，用于將延遲器的輸出分別乘以LPF系數(shù)；以及加法器，用于對(duì)乘以了 LPF系數(shù)的信號(hào)求和。
16.如權(quán)利要求15所述的平滑裝置，其中，所述LPF系數(shù)被確定為使得LPF系數(shù)的和大 于或等于1。
全文摘要
本申請(qǐng)?zhí)峁┝耸褂梅逯导哟敖档头寰β时?PAPR)的方法和裝置。在所述裝置中，絕對(duì)值計(jì)算器計(jì)算輸入信號(hào)的絕對(duì)值，減法器從所述絕對(duì)值中減去預(yù)定的限幅閾值電平，平滑單元根據(jù)預(yù)定的平滑方案對(duì)減后的信號(hào)執(zhí)行平滑以輸出第一平滑信號(hào)，加法器將第一平滑信號(hào)加到所述限幅閾值電平，倒數(shù)計(jì)算器通過(guò)將限幅閾值電平乘以加得的信號(hào)的倒數(shù)來(lái)輸出第二平滑信號(hào)，并且乘法器通過(guò)將輸入信號(hào)乘以第二平滑信號(hào)來(lái)輸出最終的降低PAPR的信號(hào)。所述方法和裝置解決了在無(wú)延遲地處理具有大帶寬和高數(shù)據(jù)率的信號(hào)時(shí)的過(guò)度補(bǔ)償問(wèn)題，從而使限幅對(duì)比特誤碼率(BER)和相鄰信道泄漏比(ACLR)性能的影響最小化。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102143114SQ20111002647
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者姜仁邰, 李寶拉, 林鐘漢, 禹政旭, 背政和, 裵相珉, 金東敏, 金新皓 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社