本发明涉及峰值信号的处理技术，尤其涉及一种查找信号峰值功率并削峰的方法和装置。

采用时分同步码分多址(TD-SCDMA，Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access)技术的系统，在一个N频点小区需要多个载波采用相同的训练序列(Midamble)码，而N频点小区将在数字中频进行合并，在后面的射频通道中将共用一套发射机，这样在天线发射端就会出现由于峰峰迭加产生较强的信号峰均比(PAPR，Peak to Average Power Ratio)，峰值功率太大，很容易使射频信号发射到非线性区，从而产生较强的邻信道泄露功率比(ACLR，Adjacent Channel Leakage power Ratio)，降低系统性能。如果不想造成非线性失真，发射信号的最大功率都必须小于1dB压缩点，这样就要求信号的平均功率降得很低，但是这样处理会使得功放的效率降得很低，同时射频发送的信号功率不能达到物理层所要求的分贝数，从而使得基站的覆盖范围缩小，用户的信号功率受损。
为了降低信号的峰均比，人们提出了多种解决方案。其中的一类叫做削波法。一种削波法采用时域削峰频域滤波，但是时域削峰进行的是非线性操作，通过后面的滤波器时仍然具有很大的频谱泄漏。为此人们进一步提出了采用数字内插技术的削波方法，该方法使得非线性操作减少，系统性能提高。应用此类方法，应首先知道超过功率门限的峰值功率点的位置，只有精确获取峰值功率点的位置，才能够有效削除峰值功率。
数字削峰在数字中频进行处理，物理层数据的传输速率是1.28MCPS，通过中频进行L倍内插后，速率提高到L*1.28MCPS。在进行数字削峰前再进行M倍内插，此时速率达到L*M*1.28MCPS。所以在削峰以前，一个码片(CHIP)已经内插了L*M倍，此时信号数据具有很大的相关性，可以采用求导法进行峰值功率点查找。
现有技术通常利用求输入信号数据的一阶导数和二阶导数获得信号的峰值功率点。当削峰器检测到输入信号功率超过预先设定的门限功率以后，如果功率连续上升，到达某点后连续下降，理论上，此时对信号数据求一阶导数，导数等于零的点，就是峰值功率点。实际处理上一般采用判断数据的导数由正变负即可。由于存在系统内外部噪声等影响，信号会出现变化。例如，信号功率在上升过程中会出现下降。此时如果根据一阶导数由正变负来判断峰值就会出现误判。不过这类信号在功率上升时，上升的步长常常大于下降的步长，也就是说，信号数据的一阶导数为正数时比为负数时绝对值要大，据此仍然能够判断出信号处在上升阶段。这种方法有一定适用性，不过信号功率有时到达最高点附近后，上升的速度会变缓，也即为上升的步长小于下降的步长，或者说二阶导数为负，继续采用前面的方法判断，就会使找到的峰值功率点不够精确，从而影响到以后的削峰效果。
利用求两阶导数来获取信号峰值功率的方法需要存储信号数据的一阶导数、二阶导数以及信号的功率，然后进行反复对比找到峰值功率并削除，这增加了方法的复杂性，使得现实应用受到限制。

有鉴于此，本发明解决的技术问题在于提供一种查找信号峰值功率并削峰的方法，可以实现峰值功率点的快速查找和削除。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于数字内插技术的信号峰值功率的查找和削峰的方法，包括：A1、当输入信号的功率大于门限功率时，开始动态存储预定数目的信号的功率；A2、当有新的信号输入时，比较该信号的功率与其之前预定间隔的信号的功率；A3、当该信号的功率小于与其之前预定间隔的信号的功率时，则从该预定数目的信号中确定峰值功率点；A4、对包括峰值功率点在内的峰值信号进行削峰。
优选地，所述步骤A3中的确定峰值功率点为：在所存储的信号功率内查找信号功率最大值，此最大值功率即为峰值功率。
优选地，所述步骤A4中的削峰为：A41、将峰值功率点置于峰值信号序列的中间；A42、生成与峰值信号相对应的削峰序列；A43、将峰值信号所在的序列与削峰序列对削。
其中，步骤A41进一步包括：A411、将峰值功率点移至存储器的中间部分；A412、将峰值功率点之前的信号顺序移至存储器的第二部分，且填满第二部分；A413、将峰值功率点之后的信号和新输入的信号顺序存储于存储器的第一部分，直到第一部分所存储的信号数量与第二部分所存储的信号数量相等。
其中，步骤A42中所述的削峰序列是一组线性FIR滤波器系数；步骤A42包括：根据峰值信号的幅度和相位调整削峰序列的幅度和相位。
其中，步骤A43中所述对削是通过所述峰值信号所在的序列与削峰序列一一对应相减实现的。
优选地，步骤A1中，当输入信号的功率小于或等于门限功率时，则对所述输入信号进行缓存，同时缓存器中最先缓存的信号最先输出。
优选地，步骤A3中，当该信号的功率大于或等于与其之前预定间隔的信号的功率时，则对该信号缓存，同时缓存器最先缓存的信号最先输出。
优选地，步骤A1中所述输入信号的功率是通过提取输入信号的幅度获得的；幅度根据I路和Q路表达式Amp＝{I2+Q2}1/2获得。
优选地，输入信号预先经过L倍和M倍的数字内插处理。
优选地，步骤A2、A3中所述预定间隔取值范围为[min(16，M)，max(16，M)]；其中，min(16，M)表示在16和M中取最小值；max(16，M)表示在16和M中取最大值；M为输入信号预先进行的数字内插处理的倍数。
优选地，预定间隔取值范围为大于等于4且小于等于10。
优选地，本方法还包括：采用预设的第二门限功率、第二预定数目和第二预定间隔对处理过的信号重复执行步骤A1至A4。
其中，第二门限功率比门限功率低。
其中，第二预定数目与预定数目、第二预定间隔与预定间隔相等或不相等。
基于上述思想，实现本发明的装置包括：存储器、峰值检测器、削峰器。
其中，峰值检测器用于比较输入信号的功率和门限功率；当输入信号的功率大于门限功率时，通知存储器开始动态存储预定数目的信号的功率；当有新的信号输入时，比较该信号的功率与其之前预定间隔的信号的功率；当该信号的功率小于与其之前预定间隔的信号的功率时，则从该存储器存储的信号中确定峰值功率点。
其中，削峰器用于对包括峰值功率点在内的峰值信号进行削峰。
其中，还包括削峰序列生成器，用于生成与峰值信号相对应的削峰序列。
所述装置所述削峰器是峰值对削器，用于将峰值信号所在的序列与削峰序列对削。
其中，所述装置所述存储器包括第一部分和第二部分；在削峰时，存储器第二部分存储峰值功率点之前的信号，存储器第一部分存储峰值功率点之后的信号，存储器第一部分和第二部分的交界处存储峰值功率点。
其中，所述装置还包括开关器，用于根据所述峰值检测器的指令将所述存储器中的数据透传输出或者输送给所述削峰器。
其中，所述装置还包括幅度相位提取器，用于提取输入信号的幅度和相位参数以提供给峰值检测器。
本发明另外一种装置包括至少两个依次级联的如上所述查找信号峰值功率并削峰的装置。其中，后级装置用于对前级装置处理过的信号继续查找峰值功率并削峰。
其中，后级装置的门限功率比前级装置的门限功率低。
相比较现有技术，本发明通过比较超过门限功率的输入信号的功率和其之前存储的预定间隔的信号的功率，判断此预定间隔内有无峰值功率，进而找出峰值功率点。由于只是在预定间隔范围内进行峰值功率点的查找，避免了求导法所进行的复杂求导以及大量数据存储，因此提高了信号峰值功率的查找速度。同时由于预定间隔取值一般都很小，使得判别比较简单快速，无论从硬件实现上还是从软件实现上都易于实现。由于预定间隔内的数据相关性以及预定间隔取值比较小，大大提高了信号峰值功率点查找的精确性。
另外，在找到峰值功率点之后，实现削峰时，由于线性有限脉冲响应滤波器系数是已知的，这样就可以快速提供削峰序列，从而与峰值功率点所在的信号序列对削。此外，还可进行多级查找信号峰值功率并削峰。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图；图2为本发明方法实施例1的流程示意图；图3为本发明所采用的存储器的示意图；图4为TD-SCDMA信号5倍内插以后的示意图；图5为TD-SCDMA信号在削峰前后的功率分布图；图6为本发明实施例2的流程示意图；图7为本发明装置的实施例1示意图；图8为本发明装置输入信号为一路时的示意图；图9为本发明装置多级级联时的示意图。

为了实现峰值功率信号的查找并且有效的进行削除，本发明的查找信号峰值功率并进行削峰的方法采用移动窗法进行信号峰值功率的查找并削峰。此外，本发明还可进一步进行多级峰值功率信号查找并削除。
本发明的方法中，中频信号输入各自的存储器中，使用移动窗法对输入的信号进行功率的判断，如果没有功率超过门限功率的信号，则输入的数据不作任何处理，透传输出；如果检测到有功率超过门限功率的信号，则开始进行峰值功率点的查找，并根据峰值功率的大小生成削峰序列，将削峰序列与存储器中的峰值信号对削。
请参阅图1，本发明的快速查找峰值功率后进行削峰的方法包括：A1、当输入信号的功率大于门限功率时，开始动态存储预定数目的信号的功率；
A2、当有新的信号输入时，比较该信号的功率与其之前预定间隔的信号的功率；A3、当该信号的功率小于与其之前预定间隔的信号的功率时，则从该预定数目的信号中确定峰值功率点；A4、对包括峰值功率点在内的峰值信号进行削峰。
在下面的实施例中，将对在存储的信号中查找峰值点和进行数字削峰的过程做进一步的详细描述。
请参阅图2，实施例1中查找峰值功率点和数字削峰的流程包括：步骤201：I路和Q路信号输入各自的存储器。
请参阅图3，存储器的容量本实施例设计为L*M+K，L为进入削峰器之前的对物理层的内插倍数，M是削峰器内执行数字削峰之前的内插倍数。第一部分存储器的容量为L*M/2+K，第二部分存储器的容量为L*M/2。第一部分存满数据之后，如果有新数据输入，则先输入存储器的数据先输出。
步骤202：提取信号的幅度和相位参数。
提取信号的幅度可以获取信号的功率。提取信号的相位可以用来同步信号序列和削峰序列，避免两序列在对准削峰时产生相位偏移。采用两路输入信号(本实施例取作I路和Q路)时，根据幅度表达式Amp＝{I2+Q2}1/2和相位表达式Phase＝tan-1{I/Q}实现参数的提取。
步骤203：当前输入信号功率与预设的门限功率进行比较。如果输入信号功率大于门限功率，则标记开始峰值功率点的查找。如果输入信号功率小于或等于门限功率，则存储器中的数据透传输出。由于峰值功率一定大于门限功率，在超过门限功率的数据范围内查找峰值功率，就会缩小查找范围，提高查找效率。
步骤204：标记开始峰值功率点的查找，存储最近K个输入信号的功率。为了节省存储器的容量，从这时开始只存储最近K个输入信号的功率。
步骤205：
当前输入信号的功率与前面存储的第K个信号的功率进行比较。如果当前输入信号的功率小于前面存储的第K个信号的功率，则认为存储器第一个位置和第K个位置输入信号的功率中有峰值功率。如果当前输入信号的功率大于或等于前面存储的第K个信号的输入功率，则存储器中的数据透传输出。
观察TD-SCDMA数据信号在准备进行数字削峰之前的处理，在进行峰值检测之前就已经完成了L*M倍的内插，例如60×4，此时信号数据具有很大的相关性。物理层的一个CHIP被L*M倍内插以后，信号功率的起伏就更加平滑。请参阅图4，采用了5倍内插的TD-SCHMA信号，数据符号之间的起伏就平滑很多。
由此认为TD-SCDMA的物理层数据经过L*M倍内插滤波以后，每一个数据之间的起伏很小，数据之间的相关性很大，所以任意选取K个数据，它们的值都会很接近。当然K的取值不能太大，太大则数据的均方差就会变大。当然，如果内插倍数很大，那么K值也可适当增大，均方差不会变化很大，最终还是要参考K值与内插倍数L*M的比值，一般取K＜＜L*M为宜。
输入信号在超过门限功率后，如果功率大于其前的第K个信号的功率，则说明信号当前处于上升阶段，还没有到达峰值功率点，也就是说，此时K范围内不存在峰值功率点。这由内插的倍数决定了此判断的正确性(L*M＞＞K)。如果当前数据的信号功率小于K个数据之前的信号功率，那么认为当前信号的功率开始下降，并且这K个信号之间一定有峰值功率点，由于每输入一个信号都要进行这样的比较，所以不会出现漏判。虽然信号功率在上升过程中有时会下降，甚至有时下降的步长大于上升的步长，但是，使用此方法判别仍然能在很大程度上保证正确性。
为了可实现性，K的取值范围为[min(16，M)，max(16，M)]。本实施例中，M取4。优选K的取值范围为大于等于4且小于等于10。值得注意的是，K的取值不宜过小，过小则对于非常小的波动，如果采用本法则可能出现误判；但K的取值也不宜过大，过大则容易引入多个峰值功率点，从而有可能出现漏判。
步骤206：存储的K个信号功率进行比较。在K个信号中找到最大值。记录此最大值的位置为V，也即为峰值功率点的位置。
步骤207：生成与峰值信号相应的削峰序列。削峰序列就是一组固定的线性有限脉冲响应(FIR)滤波器系数，峰值功率点也在中央，根据每一次峰值功率检测的情况，削峰序列要根据峰值功率以及信号的相位等进行相应调整，以便于在削峰时，能够将信号峰值功率削低到所设定的目标数值。
步骤208：将峰值信号数据搬移到存储器的中间部分。从峰值数据往前的数据全都搬移到存储器的第二部分，由于存储器第二部分的容量只有L*M/2，所以存储器第一部分最后K-V个数据需要从存储器输出，V之前的数据仍然保持位置不变。
这时的峰值功率点在存储器第二部分的第一个位置，从而保证了两部份存储器把数据存满以后，峰值功率点在存储器的中间部分。
步骤209：启动削峰处理标志，存储器第一部分的容量由L*M/2+K变为L*M/2。这个时候对输入的信号功率不再判断，对输入的信号只是储存到存储器的第一部分，新来一个数据，存储器中第一部分的数据均后移一位，当前输入数据放在存储器的第一位。这样，峰值信号就移动到了存储器中数据的中间部分。由于削峰序列的峰值功率点处在序列的中央，其功率分布左右对称，这样信号序列和削峰序列对准后，峰峰相削，就会达到很好的削峰效果。
步骤210：存储器第一部分存满输入的数据以后，开始进行削峰处理。
请参阅图5，削峰处理时包含峰值的信号数据与削峰序列一一相减，这样就会使得信号的峰值功率降低到所设定的阈值。
步骤211：存储器第一部分的容量由L*M/2变成L*M/2+K。削峰处理标志清空。削峰处理的信号数据全部输出。等待新数据的输入。
采用本实施例，由于K取值很小，在同一个窗内同时出现两个峰值的概率比较小，所以削峰后输出的处理效率比较高，并且此种方法简单易行。
虽然同一个窗内出现两个峰值点的几率很小，为了确保在同一个窗内出现两个峰值点的情况下不出现漏判，可以采用多级级联的方式来进行处理，使得另外一个没有被削除的峰值功率点也可以被后一级峰值检测器检测到削除。此外，对于大峰值信号，为了降低削峰序列的调整难度，有必要分多次将其峰值功率削低到预设的目标。
请参阅图6，实施例2给出了通过二级级联的方式检测出峰值功率点并进行削峰的方法。设置二级检测器，检测阈值(门限功率)逐级降低。大峰值信号首先被检测后削除，小峰值信号通过更低的检测阈值检测后削除。
采用二级级联的方式检测峰值功率并削峰的流程包括：步骤601至步骤611，与实施例1中所述处理流程的步骤201至步骤211相同。
步骤612：第一级处理过的信号数据输出给第二级峰值检测削除装置继续处理。
步骤613：提取信号的幅度和相位参数。
步骤614：当前输入信号功率与预设的门限功率2进行比较。如果输入信号功率大于门限功率2，则标记开始峰值功率点的查找。如果输入信号功率小于或等于门限功率2，则存储器中的数据透传输出。
该门限功率2要比第一级处理流程中所设置的门限功率1低。当然，门限功率2有时也可与门限功率1相同。
步骤615：标记开始峰值功率点的查找。从这时开始只存储最近K个输入信号的功率。
步骤616：当前输入信号功率与前面的第K个信号功率进行比较。如果当前输入信号的功率小于前面存储的第K个信号的输入功率，则认为存储器第一个位置和第K个位置输入信号的功率中有峰值功率。如果当前输入信号的功率大于或等于前面存储的第K个信号的输入功率，则存储器中的数据透传输出。
步骤617：存储的K个信号数据进行比较。在K个信号中找到最大值。记录此最大值的位置为V，也即为峰值功率点的位置。
步骤618：生成与峰值信号相应的削峰序列。削峰序列就是一组固定的滤波器系数，峰值功率点也在中央，根据每一次峰值功率检测的情况，削峰序列要根据峰值功率以及信号的相位等进行相应调整，以便于在削峰时，能够将信号峰值功率削低到所设定的目标数值。
步骤619：将峰值信号数据搬移到存储器的中间部分。从峰值数据往后的数据全都搬移到存储器的第二部分，由于存储器第二部分的容量只有L*M/2，所以K-V个数据需要从存储器输出，V之前的数据仍然保持位置不变。
步骤620：启动削峰处理标志，存储器第一部分的容量由L*M/2+K变为L*M/2。这个时候对输入的信号功率不再判断，对输入的信号只是储存到存储器的第一部分，新来一个数据，存储器中第一部分的数据均后移一位，当前输入数据放在存储器的第一位。这样，峰值信号就移动到了存储器中数据的中间部分。由于削峰序列的峰值功率点处在序列的中央，其功率分布左右对称，这样信号序列和削峰序列就会对准，峰峰相削，达到很好的削峰效果。
步骤621：存储器第一部分存满输入的数据以后，开始进行削峰处理。削峰处理时包含峰值的信号数据与削峰序列一一相减，这样就会使得信号的峰值功率降低到所设定的阈值。
步骤622：存储器第一部分的容量由L*M/2+K变成L*M/2。削峰处理标志清空。削峰处理的信号数据全部输出，然后等待新数据输入。
除二级削峰外，用户可以根据实际情况需要适当增加级联的级数进行削峰，比如三级削峰或四级削峰，从而最后实现峰值功率点的检测与削除。
相对于前述方法，本发明还提供查找峰值功率并削峰的装置，请参阅图7，本发明装置的第一实施例包括：存储器701、幅度相位提取器702、峰值检测器703、开关器704、削峰序列生成器705、峰值对削器706。
存储器701用来根据峰值检测器703的指令存储必要的信号数据同时还执行数据透传功能；幅度相位提取器702用于提取进入存储器701的信号幅度和相位参数；峰值检测器703用于根据幅度相位提取器702提取的参数查找峰值功率点；削峰序列生成器705用于生成与峰值信号相匹配的削峰序列；开关器704用于选择数据的传输方向；峰值对削器706用于实现峰值信号和削峰序列的对削。
其中，峰值检测器703根据幅度相位提取器702提供的参数比较当前的信号功率和门限功率；当信号功率大于门限功率时，通知存储器701开始存储信号数据并作标记开始峰值功率的查找；当前输入信号的功率与前面存储的第K个信号功率进行比较，如果小于，则存储的第一至第K个信号数据之间有峰值功率点；峰值检测器703查找到峰值功率后，通知削峰序列生成器705生成适合的削峰序列，同时通知开关器704将存储器701中的信号数据放行到峰值对削器706，然后与削峰序列对削，使信号的峰值功率降低到设定的目标阈值。
在本发明的其他实施例中，输入信号可能为一路或两路以上。例如，请参阅图8，输入信号为一路时的装置包括：存储器801、幅度相位提取器803、峰值检测器802、开关器804、削峰序列生成器805、峰值对削器806。其中，存储器801用来根据峰值检测器802的指令存储必要的信号数据同时还执行数据透传功能；幅度相位提取器803用于提取信号的幅度和相位参数；开关器804用于管理数据的输出方向；削峰序列生成器805用于生成与峰值信号相对应的削峰序列；峰值对削器806用于实现峰值信号和削峰序列的对削。
其中，峰值检测器802根据幅度相位提取器803提供的参数比较当前的信号功率和门限功率；当信号功率大于门限功率时，通知存储器801存储该信号数据并作标记开始峰值功率的查找；当前输入信号的功率与前面存储的第K个信号功率进行比较；如果小于，则存储的第一至第K个信号数据之间有峰值功率点；峰值检测器802查找到峰值功率后，通知削峰序列生成器805生成相应的削峰序列，同时通知开关器804将存储器中的信号数据放行到峰值对削器806，然后与削峰序列对削，使信号的峰值功率降低到设定的目标阈值。
此外，本发明还提供多级级联的峰值功率检测削除装置，例如，请参阅图9，二级峰值功率检测削除装置包括：第一级峰值功率检测削除装置901、第二级峰值功率检测削除装置902。其中，第一级峰值功率检测削除装置901对输入信号功率进行判断，通过与预设的门限功率1比较，确定存储K个信号功率数据。通过对当前输入信号功率与存储的第K个信号功率数据进行比较，对峰值功率的存在性进行判定。依据存储的信号数据及判定结果，确定峰值功率点位置并削除该峰值功率。第一级峰值功率检测削除装置901将处理完的数据全部输出给第二级峰值功率检测削除装置902。第二级峰值功率检测削除装置902中预设的门限功率2比第一级中预设的门限功率1低。第二级峰值功率检测削除装置902接收到第一级输出的信号数据后，对数据的处理过程与第一级相似，处理完的信号数据全部输出。