减小峰值/平均值信号功率比
专利汇可以提供减小峰值/平均值信号功率比专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且输入 信号 的一个复制被削波并从 输入信号 的另一复制中减去，从而产生对应于输入信号被削去部分的误差信号。该误差信号被滤波以产生从输入信号另一复制中减去的信号，从而产生具有减小的峰值/平均值功率比的输入信号的滤波、削波版本。例如，当输入信号具有清晰的频带时，滤波优选地对应于带通 滤波器 的组合，其中各 带通滤波 器 对应于不同的输入频带。由于只有误差信号而不是输入信号本身被滤波，因此所产生的 输出信号 可以有相对低的峰值/平均值功率比，同时还保持更接近匹配输入信号 频率 特性的频率特性。，下面是减小峰值/平均值信号功率比专利的具体信息内容。
1、用于处理输入信号的装置，包括：
(a)适于对输入信号进行削波以便产生削波信号的削波器；
(b)适于根据输入信号与削波信号之间的差值产生误差信号的 第一求和节点；
(c)适于对所述误差信号进行滤波以便产生滤波误差信号的滤 波器；及
(d)适于根据输入信号与滤波误差信号之间的差值产生输出信 号的第二求和节点。
2、如权利要求1所述的装置，还包括缩放器，缩放器被配置在 滤波器前或后，并适于与滤波器相结合产生滤波误差信号作为缩放信 号，以补偿滤波器中的功率损失或者调整滤波误差信号的幅值，以便 获得输出信号期望的峰值/平均值功率比。
3、如权利要求1所述的装置，其中输出信号加到放大器。
4、如权利要求3所述的装置，其中输出信号在加到放大器之前 被该装置处理一次或多次，以便获得输出信号期望的峰值/平均值功率 比。
5、如权利要求3所述的装置，其中该装置还包括放大器。
6、如权利要求1所述的装置，其中削波器实现环形削波。
7、如权利要求1所述的装置，其中滤波器的频率特性与输入信 号的频率特性相匹配。
8、如权利要求7所述的装置，其中滤波器对应于多个带通滤波 器的组合，其中每个带通滤波器对应于输入信号中的不同频带。
9、如权利要求8所述的装置，其中滤波器是通过对单个基带滤 波器应用频域变换以构成每个带通滤波器来实现的。
10、如权利要求9所述的装置，其中滤波器是利用一组对应于基 带滤波器的滤波系数实现的。
11、如权利要求1所述的装置，还包括对应于每个求和节点并适 于同步在对应求和节点合并的信号的延迟模块。
12、如权利要求1所述的装置，还包括适于控制削波器、滤波器 或两者操作的控制器。
13、如权利要求12所述的装置，其中控制器利用作为反馈信号 的输出信号控制操作。
14、如权利要求1所述的装置，其中：
将输出信号加到放大器；
削波器实现环形削波；
滤波器的频率特性与输入信号的频率特性相匹配；
滤波器对应于多个带通滤波器的组合，其中每个带通滤波器对应 于输入信号中的不同频带；
滤波器是通过对单个基带滤波器应用频域变换以构成每个带通 滤波器实现的；
滤波器是利用一组对应于基带滤波器的滤波系数实现的；
还包括对应于每个求和节点并适于同步在对应求和节点合并的 信号的延迟模块；及
还包括适于控制削波器、滤波器或两者操作的控制器，其中控制 器利用作为反馈信号的输出信号控制操作。
15、如权利要求14所述的装置，还包括缩放器，缩放器被配置 在滤波器前或后，适于与滤波器相结合产生滤波误差信号作为缩放信 号，以补偿滤波器中的功率损失或者调整滤波误差信号的幅值，以便 获得输出信号期望的峰值/平均值功率比。
16、如权利要求14所述的装置，其中输出信号在加到放大器之 前被该装置处理一次或多次，以便获得输出信号期望的峰值/平均值功 率比。
17、如权利要求14所述的装置，其中该装置还包括放大器。
18、用于处理输入信号的方法，包括：
对输入信号进行削波以便产生削波信号；
根据输入信号与削波信号之间的差值产生误差信号；
对所述误差信号进行滤波以便产生滤波误差信号；及
根据输入信号与滤波误差信号之间的差值产生输出信号。
19、如权利要求18所述的方法，还包括进行缩放，以与滤波相 结合产生滤波误差信号作为缩放信号，以补偿滤波过程中的功率损失 或者调整滤波误差信号的幅值，以便获得输出信号期望的峰值/平均值 功率比。
20、如权利要求18所述的方法，还包括将输出信号加到放大器。
21、如权利要求20所述的方法，其中输出信号在加到放大器之 前被该方法处理一次或多次，以便获得输出信号期望的峰值/平均值功 率比。
22、如权利要求18所述的方法，其中削波是环形削波。
23、如权利要求18所述的方法，其中滤波的频率特性与输入信 号的频率特性相匹配。
24、如权利要求23所述的方法，其中滤波对应于多个带通滤波 的组合，其中每个带通滤波对应于输入信号中的不同频带。
25、如权利要求24所述的方法，其中滤波是通过对单个基带滤 波器应用频域变换以构成每个带通滤波实现的。
26、如权利要求25所述的方法，其中滤波是利用一组对应于基 带滤波器的滤波系数实现的。
27、如权利要求18所述的方法，还包括延迟输入信号以便同步 在产生误差信号的过程中与产生输出信号的过程中合并的信号。
28、如权利要求18所述的方法，还包括控制削波、滤波或两者 的操作。
29、如权利要求28所述的方法，其中控制操作利用输出信号作 为反馈信号。
30、如权利要求18所述的方法，其中：
将输出信号加到放大器；
削波是环形削波；
滤波的频率特性与输入信号的频率特性相匹配；
滤波对应于多个带通滤波的组合，其中每个带通滤波对应于输入 信号中的不同频带；
滤波是通过对单个基带滤波器应用频域变换以形成每个带通滤 波实现的；
滤波是利用一组对应于基带滤波器的滤波系数实现的；
还包括延迟输入信号以便同步在产生误差信号的过程中与产生 输出信号的过程中合并的信号；及
还包括控制削波、滤波或两者的操作，其中控制操作利用输出信 号作为反馈信号。
31、如权利要求30所述的方法，还包括进行缩放，以与滤波相 结合产生滤波误差信号作为缩放信号，以补偿滤波过程中的功率损失 或者调整滤波误差信号的幅值，以便获得输出信号期望的峰值/平均值 功率比。
32、如权利要求30所述的方法，其中输出信号在加到放大器之 前被该方法处理一次或多次，以便获得输出信号期望的峰值/平均值功 率比。
技术领域
本发明涉及信号处理，尤其涉及在放大前减小信号峰值/平均值 功率比的技术。
背景技术
许多传统的通信系统把数据编码为信号，其中结果信号的功率水 平随时间变化。在某些数据编码机制中，比如CDMA，对应于不同用 户数据集的多个信号被编码成相同频带而作为一个复合信号，其中在 复合信号中每个编码的用户信号在统计上独立于任何其它编码的用户 信号。由于这种统计上的独立性，复合信号的瞬时功率水平一般保持 在预期平均功率水平的可预测范围之内。但是，该相同的统计独立性 暗示着复合信号的瞬时功率水平能够并将以可预测的概率程度超过预 期的平均功率水平。理论上，复合信号最高的可能功率水平等于组成 它的编码用户信号的单个峰值功率水平之和。这可能以相对较小的概 率度发生，尤其是对具有大量用户的系统，而具有稍低功率水平的其 它信号组合将以相应较高的频率发生。
为了避免必须实现能处理复合输入信号中峰值功率水平发生的 昂贵放大器，传统的通信系统在放大前对输入信号进行削波，从而减 小输入信号的峰值/平均值功率比。这种削波是有意进行的并且由一个 削波算法控制，或者是无意进行的并且实际上被放大器中的饱和效应 控制。典型的削波算法涉及将输入信号的瞬时功率水平限制到某个指 定的大小(即，削波水平)。在这种机制中，瞬时功率水平小于或等 于削波水平的输入信号的所有部分都保持不变，而那些瞬时功率水平 大于削波水平的输入信号部分被修改成瞬时功率水平等于削波水平。
由于这种削波给信号带外的削波信号增加了频率成分(这些频率 成分会干扰系统中的其它信号)，因此传统的通信系统对被削波的输 入信号应用低通或带通滤波器来除去或至少减少这些外来的频率成 分。由于对整个被削波的输入信号进行滤波同时滤掉了输入信号中的 未修改(即未被削波的)和修改(即被削波的)部分，因此这种可以 实现的滤波类型就被限制到并不能从根本上对输入信号未修改部分有 不利影响的相对较弱的滤波。
附图说明
通过以下的详细描述、附加权利要求及附图，本发明的其它方面、 特点及优点将变得更加明显，附图中相同的标号表示相似或完全一样 的元件。
图1是根据本发明一种实施方案、用于减小输入信号峰值/平均 值功率比的系统的高层方框图；
图2示出了根据图1所示通用系统的一种特定实现、用于减小峰 值/平均值功率比的系统的方框图；
图3图形化地表示出了一种典型CDMA复合信号的频率特性；
图4和5分别示出了对于12-载波IS-95/cdmaOne复合信号的功 率分布与频谱密度的图；及
图6和7分别示出了对于相同的12-载波IS-95/cdmaOne复合信 号当根据本发明的一种可能实现进行处理时的功率分布与频谱密度的 图。
具体实施方式
依赖于实现系统100的特定应用，输出信号可以加到放大器，如 CDMA无线通信网络的基站功率放大器。对于期望的系统性能等级 (例如，最大位误差率)，由于加到放大器的信号具有比原始输入信 号小的峰值/平均值功率比，因此比放大原始输入信号便宜的实现可以 用于放大器。
此外，由于只有误差信号而不是整个输入信号都被滤波，因此更 多变化的滤波可以被滤波器108使用，而基本上不会对整个输入信号 有不利影响。特别地，对于期望的系统性能等级，滤波器108可以利 用比现有滤波技术相对更强的滤波来实现。
在特定实现中，输出信号可以反馈从而被系统100处理一次或多 次，以便为了在满足其它期望的系统性能等级的条件下实现期望的最 终峰值/平均值功率比而对输出信号进行微调。
图2示出了根据图1所示通用系统的一种特定实现、用于减小峰 值/平均值功率比的系统200的方框图。特别地，系统200处理典型复 数输入信号的同相(I)与正交(Q)部分。如图2所示，除了与图1 系统100的元件102-110相似的元件202-210，系统200还是利用分别 通过对加到求和节点204和210的各种信号定时进行同步的延迟模块 212和214实现的。
系统200还有控制削波器202、缩放器206及滤波器208操作的 控制器216。特别地，可能根据，至少部分地根据，利用作为表示处 理质量反馈的输出信号，控制器216控制削波器202使用的削波水平、 缩放器206使用的增益及用于实现滤波器208的滤波系数。在有些实 现中，除了调整在求和节点204产生的误差信号的幅值，缩放器206 还能够调整该误差信号的相位。在那种情况下，控制器216优选地还 将控制由缩放器206使用的相位调整，这种调整将使用根据幅值和相 位的复数缩放因子。
在一种优选实现中，削波器202实现环形削波，其中复数输入信 号的幅值被限制到指定的削波水平。在一种可选实现中，I和Q部分 中每一个都应当独立地限制到指定的削波水平。
尽管本发明可以利用如那些用在现有技术中的传统低通或带通 滤波器实现，但是在优选实施方案中，滤波器208设计成与输入信号 的频率特性相匹配。即，滤波器208的频率响应设计成与复合输入信 号中代表的频率相匹配。
图3图形化地表示出了一种典型CDMA复合信号的频率特性。 如图3所示，该复合信号有多个(N个)不同的频带，每个频带一般 都是由一个或多个用户信号组成的。由于每个频带中的用户个数可以 改变(随着时间，及从一个频带到另一个频带)，因此在图3中频带 示为具有不同的平均功率水平。还应当指出，图3复合信号中所有的 频带都具有相同的宽度，而且被相同的带间距离隔开。在本发明的其 它应用中，复合信号可以具有其它特征。例如，频带的宽度可以改变 和/或从一个频带到另一个频带相邻频带之间的距离可以不同。
在一种优选实现中，滤波器208实现成等于N个带通滤波器的总 和，其中各带通滤波器都对应于图3复合信号中一个不同的频带。由 于每个频带都具有相同的宽度，因此每个不同的带通滤波器都可以基 于根据对应频带的中心频率ωi利用标准频域变换进行频率偏移的单个 基带结构FAO，其中用依赖频率的项ejωit乘该基带滤波器。在那种情况 下，滤波器208可以用根据如下等式(1)的复合滤波函数FA表示：
其中频域变换幅值调整参数Ai优选地是复数常量。应当指出，通 过幅值调整参数Ai的适当设置，缩放器206可以实现为滤波器208的 一部分。
对于根据等式(1)实现的滤波器，控制器216只需要向滤波器 208提供一组与基本滤波器FAO实现及幅值调整参数Ai和中心频率参数 ωi对应的滤波系数。以这种方式，本发明能够很容易地调整随时间在 复合信号中可能发生的变化。例如，如果特定频带的中心频率随时间 改变，则这可以通过简单地更新对应的中心频率参数ωi来解决。类似 地，如果特定频带在任何时候都没有出现，则这可以通过简单地将对 应的幅值调整参数Ai设成零来解决。依赖于这种实现，剩余的非零参 数Ai可以相同或不同，可以是实数或复数常量。
在由于具有不同滤波器过滤需求而使频带宽度从一个频带到另 一个频带不同的应用中，基本滤波结构FO优选地由如下等式(2)给出：
FO＝AAFA+ABFB+ACFC+...+AKFK (2)
其中每个单独的复合滤波函数FI都是由等式(1)给出的形式， 其中每个单独的复合滤波函数FI都用于由基本滤波器FIO表示的感兴 趣的指定频带，而AI是复数可调整常量。
实验结果
图4和5分别示出了对于12-载波IS-95/cdmaOne复合信号的功 率分布与频谱密度的图。特别地，图4示出了对于原始(即未削波的) 复合信号及对于以削波阈值进行环形削波、然后对所得到的削波复合 信号应用30-dB低通滤波器的原始复合信号，作为峰值/平均值功率比 (单位为dB)函数的大瞬时信号功率水平的概率。图5示出了对于最 终峰值/平均值功率比为6dB和8dB的原始复合信号及环形削波并滤 波后的信号的频谱密度(单位为dB)对频率(单位为MHz)。应当 指出，大于对应削波水平的信号的非零概率与在削波之后的滤波过程 中发生的峰值再生相关。
图6和7分别示出了对于相同的12-载波IS-95/cdmaOne复合信 号当根据本发明的一种可能实现进行处理时的功率分布与频谱密度的 图。根据这种实现，在环形削波之后，对应的削波误差信号利用复合 滤波器进行滤波，其中该复合滤波器是通过利用原始复合信号中12 个频带中每一个的原始基带滤波器的频率偏移版本形成的。该复合滤 波器的频率特性基本上与原始复合信号的相同。
如图中所示结果所表示的，根据图6和7所示本发明这种实现的 削波与滤波提供了比图4和5所示削波与滤波好的优点。特别地，比 较图4和6，如图6所示，本发明的这种实现基本上消除了图4中明 显的峰值再生。振幅因数减小的波形的频谱实际上与原始复合信号的 频谱完全相同。
此外，在本发明的这种实现中，由于滤波是基于构成原始复合信 号的频带的频谱属性，因此所产生的滤波、削波复合信号基本上象原 始复合信号一样频谱清晰。通过比较图5和7中滤波、削波复合信号 的边波瓣(即边缘的残留频谱密度)，这是很明显的。
此外，尽管在本例中不明显，但是当相邻频带彼此隔开时，利用 带通滤波器会降低带间的频谱再生。
可选实施方式
依赖于特定应用，本发明的削波和/或滤波可以在模拟或数字域 中利用可以是基带、中频(IF)或射频(RF)信号的输入信号实现， 以便产生可以是基带、IF或RF的模拟或数字输出信号。例如，数字 基带输入信号可以被处理，产生模拟RF输出信号。依赖于特定应用， 这种实现可以包括模数(A/D)、数模(D/A)及频率(例如基带到 IF/RF或IF/RF到基带)变换的适当组合。
本发明可以在无线信号从无线通信网络的基站发射到一个或多 个移动单元的环境下实现。理论上说，本发明的实施方案可以实现为 无线信号从移动单元发射到一个或多个基站。本发明还可以在其它无 线甚至有线通信网络的环境下实现。
尽管已经在电路的环境下描述了本发明，其中使用削波来减小加 到信号处理设备的信号的峰值/平均值功率比，其中信号处理设备是放 大器，但本发明不限于此。通常，本发明可以用在任何合适的电路中， 其中在信号加到信号处理设备之前进行削波，其中信号处理设备可以 不是放大器。
本发明的实施方案可以实现为基于电路的处理，包括在单个集成 电路上的可能实现。如对本领域技术人员显而易见的，电路元件的各 种功能也可以实现为软件程序中的处理步骤。例如，这种软件可以用 在数字信号处理器、微控制器或通用计算机中。
还应当理解，在不背离以下权利要求所说明的本发明范围的前提 下，本领域技术人员可以作出对为了阐明本发明的特性而描述和说明 的部分的细节、材料及布置的各种变化。
相关申请的交叉参考
本申请要求于03/01/02提交、申请号为60/360,855及于03/08/02 提交、申请号为60/362,651的美国临时申请的申请日的权益。
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