СПОСОБ И УСТРОЙСТВО НА БАЗЕ ПОЛИФАЗНОЙ СТРУКТУРЫ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПИКОВОЙ НАГРУЗКИ И НОСИТЕЛЬ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИНФОРМАЦИИ
METHOD AND DEVICE BASED ON A POLYPHASE STRUCTURE TO REDUCE PEAK LOAD AND A COMPUTER INFORMATION CARRIER

Перекрестная ссылка на родственные заявки
[0001] Настоящая заявка основана на китайской патентной заявке КНР №201910465000.1, поданной 30 мая 2019 года. В настоящей заявке испрашивается приоритет указанной заявки КНР, которая во всей своей полноте включена в настоящее описание посредством ссылки.
Область техники
[0002] Примеры осуществления настоящего изобретения относятся к области связи, но не ограничиваются ею, более конкретно, к способу, устройству на базе полифазной структуры для снижения пиковой нагрузки, считываемому компьютером носителю информации, но не ограничиваются ими.
Уровень техники
[0003] В системах беспроводной связи нового поколения в основном используются способы модуляции с высокой степенью использования спектра с целью модуляции фазы и амплитуды несущей, такие как QPSK (Quadrature Phase Shift Keying, квадратурная фазовая модуляция), 8 PSK (Phase Shift Keying, фазовая модуляция), 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation, квадратурная амплитудная модуляция), 64QAM, 256QAM, при этом великое колебание мгновенной мощности выходного приведет к возникновению модулирующего сигнала с непостоянной огибающей, обладающего более высоким показателем PAPR (PAPR: Peak to Average Power Ratio, отношение пикового и среднего уровня мощности), сигналы с более высоким показателем PAPR часто превышают точку насыщения усилителя, это приведет к сжатию сигнала, влияет на выходную мощность усилителя и снижает эффективность усилителя. Чтобы уменьшить нелинейные искажения усилителя, показатель PAPR сигнала обычно понижается цифровым методом с целью достижения пиковой мощности сигнала без превышения точки насыщения усилителя. Снижение коэффициента амплитуды крест-фактора (Crest Factor Reduction, CFR) - это цифровая технология снижения PAPR сигнала.
[0004] В сопровождении с эволюцией в течение длительного времени (Long Time Evolution, LTE) и масштабной коммерциализацией технологий в области технологий мобильной связи четвертого поколения (4 Generation, 4G), продвижением технологического исследования в области технологий мобильной связи пятого поколения (5 Generation, 5G) полоса пропускания сигнала становится все шире и шире. Обычно поддерживается обработка сигнала на частоте несколько сотен МГц или даже ГГц. В сопровождении повышения требований к скорости обработки сверхширокополосного сигнала ПЧ в процессе снижения отношения пиковой мощности сигнала к его средней мощности, когда скорость обработки данных в системе ограничена, показатель снижения пиковой нагрузки ухудшается. Алгоритм снижения пиковой нагрузки путем компенсации пиковых нагрузок на основе сложных сигналов нескольких несущих в настоящее время широко используется в системах связи, но существуют две проблемы с указанным алгоритмом снижения пиковой нагрузки.
[0005] 1). Понижение показателя снижения пиковой нагрузки. Чтобы обеспечить качественное снижение пиковой нагрузки при обработке сигнала известным алгоритмом снижения пиковой нагрузки путем компенсации пиковых нагрузок, очень важно получить точную информацию о пике сигнала, а также обеспечивать точное выравнивание при компенсации пиковых нагрузок. В результате этого известный алгоритм снижения пиковой нагрузки предъявляет строгие требования к скорости передачи данных входящего сигнала, скорость передачи обычно должна быть не менее, чем в два раза выше максимальной сконфигурированной полосы пропускания сигнала. Когда это требование к скорости не выполняется, в процессе снижения пиковой нагрузки возникают фазовые ошибки между компенсирующим импульсом и основным сигналом, что может привести к снижению эффективности снижения PAPR и амплитуды вектора ошибок (Error Vector Magnitude, EVM) сглаженного сигнала.
[0006] (2) Высокие расходы на аппаратное обеспечение. С развитием технологии мобильной связи пропускная способность системы обработки данных становится все шире и шире, и чем выше скорость обработки сигнала, требуемая алгоритмом снижения пиковой нагрузки, тем выше становится тактовая скорость сигнала обработки модулем снижения пиковой нагрузки в широкополосной системы, что приводит к экспоненциальному росту расходов на аппаратное обеспечение и расхода энергии для снижения пиковой нагрузки, что в конечном итоге приведет к увеличению стоимости аппаратного обеспечения системы.
Раскрытие изобретения
[0007] В соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения предлагается способ и устройство на базе полифазной структуры для снижения пиковой нагрузки и считываемый компьютером носитель информации. Основная решаемая техническая проблема заключается в том, что, при применении известных алгоритмов снижения пиковой нагрузки на основе родственных технологий, понижается показатель снижения пиковой нагрузки, расходы на аппаратное обеспечение слишком велики.
[0008] Для решения вышеуказанных технических проблем, в соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения предлагается способ на базе полифазной структуры для снижения пиковой нагрузки, содержащий этапы, на которых: выполняется координатная инверсия входного первого синфазного квадратурного IQ сигнала после т-кратной интерполяции с целью получения информации об амплитуде и информации о фазе указанного первого IQ сигнала; фильтруется указанная информация об амплитуде с целью извлечения максимального пикового сигнала; определяется информация о выравнивающей фазе в соответствии с информацией о местоположении пика, соответствующего указанному максимальному пиковому сигналу; и определяется соответствующий набор субкоэффициентов фильтра из коэффициентов полифазного фильтра в соответствии с указанной информацией о выравнивающей фазе; указанные коэффициенты полифазного фильтра включают, по меньшей мере, два набора субкоэффициентов фильтра; понижается отношение пиковой мощности сигнала к его средней мощности в соответствии с указанным субкоэффициентом фильтра с целью получения сглаженного сигнала.
[0009] В соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения также предлагается устройство для снижения пиковой нагрузки на базе полифазной структуры, содержащее: модуль интерполяции, предназначенный для m-кратной интерполяции входного первого синфазного квадратурного IQ сигнала; модуль инверсии координат, предназначенный для инверсии координат информации об интерполированном первом IQ сигнале с целью получения информации об амплитуде и информации о фазе этого первого IQ сигнала; модуль отбора пика, предназначенный для извлечения пиковых сигналов путем отбора информации об амплитуде; модуль сбора информации о выравнивающей фазе, предназначенный для определения информации о выравнивающей фазе в соответствии с информацией о местоположении пика, соответствующего указанному максимальному пиковому сигналу; модуль генерации коэффициентов фильтра, предназначенный для определения соответствующего набора субкоэффициентов фильтра из коэффициентов полифазного фильтра в соответствии с указанной информацией о выравнивающей фазе; указанные коэффициенты полифазного фильтра включают, по меньшей мере, два набора субкоэффициентов фильтра; модуль снижения отношения пикового и среднего уровня мощности, предназначенный для снижения отношения пикового и среднего уровня в соответствии с указанным субкоэффициентом фильтра с целью получения сглаженного сигнала.
[0010] В соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения еще дополнительно предлагается носитель компьютерной информации, указанный компьютерный, считываемый носитель информации хранит одну или несколько программ, указанные одна или несколько программ исполняются одним или несколькими процессорами для реализации процесса снижения пиковой нагрузи вышеуказанным способом снижения пиковой нагрузки на базе полифазной структуры.
[0011] Другие признаки и соответствующие полезные эффекты настоящего изобретения более подробно излагаются ниже, следует понимать, что некоторые полезные эффекты, по крайней мере, становятся более четкими и ясными из материалов настоящей заявки.
Краткое описание чертежей
[0012] На фиг. 1 показана схема процессов способа на базе полифазной структуры для снижения пиковой нагрузки, предложенного в примере осуществления 1 настоящего изобретения;
[0013] На фиг. 2-а показано воспроизводимое изображение отношения сформированного компенсирующего импульса по известной схеме в примере осуществления 1 настоящего изобретения, и местоположения огибающей сигнала компенсирующего импульса;
[0014] На фиг. 2-b показано воспроизводимое изображение отношения сформированного компенсирующего импульса по предложенной схеме в примере осуществления 1 настоящего изобретения, и местоположения огибающей сигнала компенсирующего импульса;
[0015] На фиг. 3 показано воспроизводимое изображение сопоставления показателя Par-EVM по схеме снижения пиковой нагрузки, предложенной в примере осуществления 1 настоящего изобретения и по известной схеме снижения пиковой нагрузки;
[0016] На фиг. 4 показана структурная схема модульного устройства для снижения пиковой нагрузки сложных сигналов по известной схеме в примере осуществления 2 настоящего изобретения;
[0017] На фиг. 5 показана схема расположения модуля для снижения пиковой нагрузки сложных сигналов, предложенного в примере осуществления 2 настоящего изобретения;
[0018] На фиг. 6 показана схематическая диаграмма структуры устройства для снижения пиковой нагрузки, созданного по известной схеме в примере осуществления 2 настоящего изобретения;
[0019] На фиг. 7 показана схематическая диаграмма информации о взаимодействии внутренней структуры модуля сбора информации о выравнивающей фазе и модуля генерации коэффициентов фильтра, предложенных в примере осуществления 2 настоящего изобретения;
[0020] На фиг. 8 показана схема этапов способа и устройства на базе полифазной структуры для снижения пиковой нагрузки, предложенных в примере осуществления 3 настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
[0021] Для того чтобы цели, аспекты и преимущества настоящего изобретения стали более ясными и понятными, дальнейшие детали изобретения изложены на прилагаемых чертежах и примерах. Следует понимать, что конкретные примеры осуществления, описанные здесь, являются лишь иллюстрацией настоящего изобретения и не предназначены для ее ограничения.
[0022] Пример осуществления 1:
[0023] По известной схеме снижения пиковой нагрузки сложных сигналов ПЧ, созданной на основе родственной технологии, фиксированный набор коэффициентов фильтра предназначается для формирования всех компенсирующих импульсных сигналов. Понижается эффективность снижения отношения пикового и среднего уровня мощности, когда скорость обработки системы ограничена, а расходы на аппаратное обеспечение и энергию, необходимые для снижения пиковой нагрузки, увеличиваются экспоненциально и т.д. Чтобы решить вышеуказанные проблемы, по предложенной схеме в примерах осуществления настоящего изобретения, набор коэффициентов фильтра используется для формирования компенсирующего импульса сигнала в соответствии с информацией о местоположении пикового сигнала. Как показано на фиг. 1, способ снижения пиковой нагрузки на базе полифазной структуры, предложенный в примерах осуществления настоящего изобретения, содержащий этапы:
[0024] S101- Производится инверсия координат входного первого синфазного квадратурного IQ сигнала после m-кратной интерполяции, получают информацию об амплитуде и фазе указанного первого IQ сигнала.
[0025] В этом примере осуществления настоящего изобретения, чтобы обеспечить более высокую эффективность снижения пиковой нагрузки, входные первые IQ (синфазные квадратурные) сигналы интерполируются на коэффициент m, чтобы получить высокоскоростную выборку сигналов и таким образом получить точную информацию о пике. Величина m может гибко регулироваться в соответствии с фактическими потребностями, и с точки зрения ресурсов для осуществления, величина m принимается равной 2 или 4. Следует отметить, что способы интерполяции информации о первых сигналах IQ, предложенные в этом примере осуществления настоящего изобретения, включают, но не ограничиваются способом интеграции набора полуполосных фильтров НВ, способом интеграции фильтра Фарроу, способом интеграции Лагранжа, способом интеграции Ньютона; например, когда одно- или двухступенчатый фильтр НВ используется для достижения 2-кратной или 4-кратной интерполяции.
[0026] После интерполяции первые сигналы IQ в прямоугольной области преобразуются в информацию об амплитуде, информацию о фазе в области полярных координат существующим итерационным алгоритмом CORDIC (Cordinate Rotation Digital Computer, цифровой компьютер согласованного вращения), затем разделяются на два отдельных канала для обработки.
[0027] S102- Информация об амплитуде фильтруется для извлечения пиковых сигналов.
[0028] В примере осуществления настоящего изобретения, отбор пика и понижение частоты дискретизации информации об амплитуде выполняется в течение одного периода интерполяции в соответствии с коэффициентом интерполяции. Предпочтительно, в соответствии с принципом отбора по максимальному значению, из информации об амплитуде в группе, в которой содержится информация в количестве т, извлекается сигнал с наибольшим значением амплитуды в качестве максимального пикового сигнала, причем принцип отбора по максимальному значению заключается в том, что
[0029]
где р - максимальный пиковый сигнал, m - коэффициент интерполяции, и  - соответствующая точка выборки данных после интерполяции, a i - идентификатор соответствующей точки выборки до интерполяции.
[0030] Можно понять, что длина интерполированных данных изменяется от i до i*m, сигнальный выход с максимальной амплитудой извлекается из каждой группы интерполированных данных, состоящей из данных в количестве m, при этом достигается цель понижения частоты дискретизации.
[0031] В примере осуществления настоящего изобретения, после отбора и излучения максимальных пиковых сигналов в соответствии с указанной информацией об амплитуде, выполняется поиск пика на основе извлеченной информации о максимальном пике с целью определения информации о компенсирующем импульсе пика. Предпочтительно, максимальный пиковый сигнал проходит пороговое решение. Пиковые сигналы, превышающие порог, сохраняются, а пиковые сигналы, меньшие порога, устанавливаются на ноль. Информация о пике, превышающем порог, фильтруется на максимальное значение в окне интервала поиска заданной длины с целью определения максимального пика в окне интервала поиска заданной длины, а оставшаяся информация о пике устанавливается на ноль; Компенсирующий импульс получается путем вычитания порога из максимального пика. Например, существуют четыре максимальных пиковых сигнала А, В, С и D, а пороговое значение равно X; определяют, превышает ли амплитуда сигналов А, В, С и D пороговое значение X. Предполагая, что В меньше X, то информация об амплитуде В принимает значение 0, повторно фильтруются А, С и D через заданное окно интервала поиска, устанавливается амплитуда сигналов А и С, которая меньше порога X, на 0, сохраняется максимальный пик D в пределах заданной длины окна интервала, наконец, получается компенсирующий импульс пика путем вычитания порога X из максимального пикового значения D.
[0032] В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения пиковые сигналы могут быть первоначально идентифицированы и отфильтрованы до порогового решения пиковых сигналов, например, пиковое значение амплитуды сигналов сначала идентифицируется способом трехточечного поиска пика, и сигналы, которые не удовлетворяют условию поиска пика, устанавливаются на 0; затем пиковые сигналы, которые удовлетворяют условию поиска пика, проходят пороговое решение, и пиковые сигналы, амплитуда сигналов которых больше порога, сохраняются; условие поиска пика может гибко регулироваться в зависимости от фактических потребностей, например, условие поиска пика больше, чем заданного порога пиковой нагрузки, а условия снижения пиковой нагрузки меньше, чем значение порога.
[0033] S103- Информация о выравнивающей фазе определяется в соответствии с информацией о местоположении пика, соответствующего максимальному пиковому сигналу, и соответствующий набор субкоэффициентов фильтра определяется из коэффициентов полифазного фильтра в соответствии с информацией о выравнивающей фазе.
[0034] После отбора информации о максимальном пике определяется информация о местоположении, соответствующая максимальному пику высокоскоростного сигнал, т.е. информация о местоположении пика Loc, затем генерируется информация о выравнивающей фазе. Допустимый диапазон информации о выравнивающей фазе связан с коэффициентом интерполяции, в частности, остаток, полученный при делении информации о местоположении пика на m, используется в качестве информации о выравнивающей фазе;
[0035]
a
a
где ph - информация о выравнивающей фазе, целое число и ph∈[0, …, m-1], m - коэффициент интерполяции.
[0036] В этом примере осуществления настоящего изобретения, соответствующий набор субкоэффициентов фильтра определяется из коэффициентов полифазного фильтра в соответствии с информацией о выравнивающей фазе, т.е. определяется, какой субкоэффициент полифазного фильтра применим к текущему максимальному пиковому сигналу в соответствии с информацией о выравнивающей фазе. Указанные коэффициенты полифазного фильтра включают, по меньшей мере, два набора субкоэффициентов фильтра; местоположение каждого пикового сигнала различно, и его соответствующая информация о выравнивающей фазе различна, и поэтому в соответствии с различной информацией о выравнивающей фазе формируется компенсирующий импульс, соответствующий различному набору коэффициентов фильтра; каждой информации о выравнивающей фазе соответствует определенный набор коэффициентов фильтра, целью является сглаживание пиков с различными характеристиками с использованием фильтра с различными характеристиками, с тем, чтобы сформированный компенсирующий импульс и компенсирующий импульс были более похожими или совпадали по характеристикам временной области огибающей пика, это обеспечивает эффективное снижения пика сигнала с целью улучшения эффективности снижения пиковой нагрузки.
[0037] Следует отметить, что коэффициенты полифазного фильтра в примере осуществления настоящего изобретения получены из следующего уравнения 3.
i
s
[0038] где ƒ'(k) - коэффициент полифазного фильтра, W - нормировочный множитель, М - число несущих, g(k) - коэффициент фильтра при m-кратной интерполяции скорости m*fs, а N - порядок фильтра при m*fs; ƒ - частотная точка каждой несущей, соответствующая процессу дискретизации в системе с несколькими несущими, ƒ - скорость передачи данных компенсирующего входного сигнала; m в уравнении 3 - коэффициент интерполяции.
[0039] Отношение между каждым коэффициентом фильтра и ƒ'(k) показано в уравнении 4 ниже.
[0040]
i
где ph - субкоэффициент фильтра, m - коэффициент интерполяции, ƒ' - коэффициент полифазного фильтра, рассчитанный по уравнению 3.
[0041] Здесь дается описание того, какой субкоэффициент фильтра выбирается в соответствии с информацией о выравнивающей фазе. Отношение соответствия между информацией о выравнивающей фазе и коэффициентом фильтра включает: определение субкоэффициента фильтра, соответствующего информации о выравнивающей фазе в соответствии с отношением отображения между информацией о выравнивающей фазе и субкоэффициентом фильтра и правилом четности. В частности, правило четности различается в зависимости от коэффициента интерполяции; когда коэффициент интерполяции равен 4, полифазный фильтр ƒ' включает 4*n+1 коэффициентов, n - целое положительное число. Субкоэффициент фильтра, соответствующий информации о выравнивающей фазе, определяется в соответствии с отношением отображения между информацией о выравнивающей фазе и субкоэффициентом фильтра, соответствующим четности n. В таблице 1 показано отношение отображения между информацией о выравнивающей фазе и субкоэффициентом фильтра. Предположим, когда n=2, ƒ' включает 9 коэффициентов, разделенных на 4 набора субкоэффициентов фильтров, так как n является четным числом, когда информация о выравнивающей фазе составляет 0, субкоэффициент фильтра Ph0 определяется в соответствии с таблицей отношения отображения 1.
[0042]
0
1
[0043] Когда коэффициент интерполяции m равен 2, коэффициенты ƒ' делятся на 2 члена, каждый член соответствует набору коэффициентов фильтра, а субкоэффициент фильтра, соответствующий информации о выравнивающей фазе, определяется в соответствии с отношением отображения между информацией о выравнивающей фазе, и набором фильтров, и правилом четности субкоэффициента фильтра. Если информация о выравнивающей фазе включает 0 или 1, то информация о выравнивающей фазе 0 соответствует четному числу фильтров Ph , а информация о выравнивающей фазе 1 соответствует нечетному числу фильтров Ph .
[0044] S104- В соответствии с коэффициентом фильтра понижается отношение пикового и среднего уровня мощности, получается сглаженный сигнал.
[0045] В примере осуществления настоящего изобретения, сглаженные сигналы, полученные путем снижения отношения пиковой к средней мощности в соответствии с коэффициентом фильтра, конкретно включающие: формированный компенсирующий импульс, полученный путем обратного преобразования координат компенсирующего импульса пика и формирования компенсирующего импульса пика в соответствии с субкоэффициентом фильтра; сглаженный сигнал, полученный путем обратного складывания сформированного компенсирующего импульса и второго IQ-сигнала после задержки первого IQ-сигнала.
[0046] Импульсный компенсирующий сигнал, полученный после того, когда информация о фазе, соответствующая максимальному пиковому сигналу, и информация об амплитуде, соответствующая компенсирующему импульсу пика, преобразуется итеративным способом CORDIC в прямоугольный импульс IQ, импульсный сигнал IQ обрабатывается компенсирующим фильтром CPG, соответствующим субкоэффициентом фильтра.
[0047] Стоит отметить, что при большой полосе пропускания или, когда скорость снижения пиковой нагрузки менее чем в 2 раза пропускной способности отбора сигналов, снижение пиковой нагрузки по известной схеме может привести к тому, что информация о пике, извлеченная при высокой скорости передачи данных, не будет соответствовать положению пика при низко скоростной обработке. Как показано на фигуре 2-а, при снижении пиковой нагрузки по известной схеме, сигнал 201 на абсциссе 4526 имеет максимальную амплитуду компенсирующего импульса пика, в то время как сигнал, подлежащий сглаживанию, на точке (202) имеет меньшую амплитуду. Эта проблема в основном вызвана фазовым отклонением при извлечении информации о фазе пика после снижения скорости. В примере осуществления настоящего изобретения, когда информация о выравнивающей фазе, подлежащей низкоскоростному сглаживанию, получена, одновременно получается соответствующий коэффициент фильтра, предназначенный для формирования компенсирующего импульса, так что тенденция изменения формированного компенсирующего импульса после фазовой компенсации и модальной огибающей и сигнала компенсирующего импульса в основном одинакова, что обеспечивает более точное выравнивание пика сформированного компенсирующего импульса с компенсирующим импульсным сигналом. На фигуре 2-b показан способ компенсации пика, предложенный в примерах осуществления настоящего изобретения, сигналы 202 и 201 имеют одинаковую тенденцию, и пики могут быть эффективно сглажены после фазовой компенсации в соответствии со способом, предложенным в настоящего изобретения. Это позволяет избежать ухудшения величины EVM, вызванного фазовым отклонением, при котором неэффективно компенсированный пик сигнала был введен. Как показано на фигуре 3, что в условии при одинаковом показателе PAPR после сглаживания величины сигнала 301 значительно меньше ухудшится EVM.
[0048] По сравнению с известными способами снижения пиковой нагрузки, предпочтительный способ снижения пиковой нагрузки на базе полифазной структуры, предложенный в примере осуществления настоящего изобретения, отличается тем, что количество коэффициентов формирующего фильтра компенсирующего импульса увеличено с одного набора до двух или более наборов, выбирается подходящий набор коэффициентов формирующего фильтра компенсирующего импульса для соответствующего пикового сигнала с целью формирования компенсирующего импульса, используются фильтры с различными характеристиками для обработки пика с различными характеристиками, чтобы обеспечить то, что сформированные компенсирующие импульсы были более похожи или соответствовали характеристикам огибающей временной области компенсирующего импульса пика, чтобы обеспечить эффективное сглаживание пикового сигнала при более низкой скорости обработки, таким образом, достигая цели улучшения эффективности компенсации пика.
[0049] Пример осуществления настоящего изобретения 2
[0050] Как показано на фигуре 4, где показано устройство для снижения пиковой нагрузки сложных сигналов ПЧ, созданное по известной схеме для снижения пиковой нагрузки путем компенсации пиковых нагрузок, в данном устройстве модуль формирующего фильтра компенсирующего импульса пика используется для формирования всех компенсирующих импульсов в соответствии с набором фиксированных коэффициентов фильтра; в основном, включающее: модуль интерполяции, модуль инверсии координат, модуль отбора пика, модуль поиска пика, модуль обратного преобразования координат и модуль формирующего фильтра компенсирующего импульса пика. Снижение отношения пикового и среднего уровня мощности может быть представлена общей математической зависимостью 5, приведенной ниже.
[0051]
[0052] где  - входной сигнал IQ модуля снижения пиковой нагрузки,  - выходной сигнал IQ модуля снижения пиковой нагрузки, thr - порог снижения пиковой нагрузки, f(k) - коэффициент фильтра компенсирующего импульса, который представляет собой коэффициент сложного фильтра, созданный сложных сигналов смесительной частоты фильтром низких частот g(k) на той же несущей частоте, что и обрабатываемый сигнал.
[0053] Математическая формула для f(k) показана в уравнении 6
[0054]
[0055] где W - нормировочный множитель, М - число несущих, g(k) - коэффициент фильтра-прототипа, fi - частотная точка каждой несущей, соответствующая обработке дискретизации в системе с несколькими несущими, и fs - скорость передачи данных компенсирующего входного сигнала; N - порядок коэффициентов фильтра-прототипа g(k).
[0056] В примерах осуществления настоящего изобретения предлагается устройство для снижения пиковой нагрузки на базе полифазной структуры, которое может быть применено в приемопередатчике системы мобильной связи. Расположение устройства для снижения пиковой нагрузки в системе показано на фигуре 5, где устройство для снижения пиковой нагрузки ПЧ расположено на пульте дистанционного управления радиосвязью ПЧ (RRU) беспроводной базовой станции или на плате ПЧ в макростанции. Устройство для снижения пиковой нагрузки относится к устройству обработки в цифровой области, обычно располагается в канале цифровой инверсии с повышением частоты (DUC, Digital Up Convertion), после обработки сложных сигналов с несколькими несущими располагается перед модулем для цифрового предварительного устранения искажения DPD (DPD, Digital Pre-Distortion).
[0057] Как показано на фигуре 6, устройство для снижения пиковой нагрузки включает: модуль интерполяции 601, модуль инверсии координат 602, модуль отбора пика 603, модуль поиска пика 604, модуль сбора информации о выравнивающей фазе 605, модуль генерации коэффициентов фильтра 606, модуль обратного преобразования координат 607, модуль формирующего фильтра компенсирующего импульса пика 608 и модуль компенсации пика 609.
[0058] Модуль интерполяции 601 используется для m-кратной интерполяции входного первого синфазного квадратурного IQ сигнала; модуль интерполяции 601 включает набор каскадных наборов полуполосных фильтров (НВ), через которые входной IQ сигнал интерполируется на 2х или 4х для получения высокоскоростной выборки сигнала. При этом способы получения высокоскоростной выборки сигналов не ограничиваются способом набором фильтров НВ, но включают способ интерполяции фильтра Фарроу, способ интерполяции Лагранжа, способ интерполяции Ньютона и другие способы.
[0059] Модуль инверсии координат 602 предназначается для инверсии координат информации об интерполированном первом IQ сигнале с целью получения информации об амплитуде и фазе первого IQ сигнала, а также для инверсии сигнала, выводимого из модуля интерполяции 601, из системы прямоугольных координат в систему полярных координат, с целью получения информации об амплитуде и фазе IQ сигнала способом CORDIC.
[0060] Модуль отбора пика 603 используется для извлечения максимального пикового сигнала путем отбора информации об амплитуде. В соответствии с коэффициентом интерполяции, установленным модулем интерполяции 601, процесс отбора и понижения частоты дискретизации пика завершается в течение одного цикла интерполяции, и максимальный пиковый сигнал обычно извлекается в соответствии с принципом отбора по максимальному значению, как показано в уравнении 7
[0061]
[0062] где р - выход модуля отбора пика 603, m - коэффициент интерполяции, и  - соответствующая точка выборки данных после интерполяции, i - соответствующая идентификация точки выборки до интерполяции, длина данных после интерполяции изменяется от i до i*m, функция этого модуля заключается в извлечении сигнала максимальной амплитуды из каждой группы данных, состоящей из m данных как после интерполяции, и в то же время для понижения частоты дискретизации, модуль отбора пика 603 отфильтрует большой пик, соответствующий информации о местоположении высокоскоростной передачи, передает информацию в модуль генерации коэффициентов фильтра 606.
[0063] Модуль поиска пика 604 предназначается для поиска информации о максимальном пике, выводимой из модуля отбора пика 603 с целью определения компенсирующего импульса пика; модуль поиска пика 604 включает модуль порогового решения, модуль повторного поиска пика и модуль извлечения шума, где модуль порогового решения выполняет пороговое решение об амплитуде сигнала, выводимого из модуля отбора пика 603, пиковые сигналы, превышающие пороговое значение, сохраняются, а остальные сигналы устанавливаются на ноль; модуль повторного поиска пика извлекает пиковый сигнал, выводимый из модуля порогового решения, и правило извлечения заключается в следующем: сигналы, превышающие порог, выводимые из модуля порогового решения, проверяются на максимальное значение в пределах окна интервала поиска заданной длины, пиковые сигналы в пределах окна интервала поиска заданной длины сохраняются, а остальные сигналы устанавливаются равным нулю; модуль извлечения шума вычитает пороговое значение из пикового сигнала, полученного модулем повторного поиска пика с целью получения компенсирующего импульса пика.
[0064] Модуль сбора информации о выравнивающей фазе 605 предназначается для определения информации о выравнивающей фазе в соответствии с информацией о местоположении пика, соответствующего максимальному пиковому сигналу.
[0065] Модуль генерации коэффициентов фильтра 606 предназначается для выбора соответствующего набора субкоэффициентов фильтра из коэффициентов полифазного фильтра в соответствии с информацией о выравнивающей фазе; коэффициенты полифазного фильтра включают, по меньшей мере, два набора субкоэффициентов фильтра.
[0066] В отличие от известного устройства для снижения пиковой нагрузки путем компенсации пиковых нагрузок, в котором модуль формирующего фильтра компенсирующего импульса пика 608 использует фиксированный набор коэффициентов при формировании всех компенсирующих импульсов; в примере осуществления модулем 606 генерации коэффициентов фильтра создается информация о выравнивающей фазе, подлежащей низкоскоростному сглаживанию, соответственно модулем генерации коэффициентов фильтра 606 создается компенсирующий импульс, соответствующий пику указанной фазы, так что тенденция изменения формированного компенсирующего импульса после фазовой компенсации и модальной огибающей и сигнала компенсирующего импульса в основном одинакова, что обеспечивает более точное выравнивание пика сформированного компенсирующего импульса с компенсирующим импульсным сигналом. Основной функцией модуля 605 сбора информации о выравнивающей фазе является генерация информации об указанной выравнивающей фазе, модуль сбора информации о выравнивающей фазе 605 извлекает информацию о выравнивающей фазе в соответствии с выбранной информацией о местоположении пикового сигнала в последовательности интерполяции после интерполяции. Извлечение информации о выравнивающей фазе производится в соответствии с информацией о местоположении пика высокоскоростного сигнала, вычисленного модулем отбора пика 603, а допустимый диапазон информации о выравнивающей фазе связан с коэффициентом интерполяции модуля интерполяции 601. Принцип извлечения выражен в уравнении 8 ниже, где остаток, полученный при делении информации о местоположении пика Loc, полученной модулем отбора пика 603, на т, используется в качестве информации о выравнивающей фазе. Здесь делитель m такой же, как интерполяционное число в модуле интерполяции 601:
где pha - информация о компенсирующей фазе, целое число pha∈[0, …, m-1], и m - интерполяционное число.
[0067] Модуль генерации коэффициентов фильтра 606 определяет, какой субкоэффициент полифазного фильтра применим к текущему пику в соответствии с информацией о выравнивающей фазе, выводимой модулем сбора информации о выравнивающей фазе 605, чтобы реализовать распределение набора подходящих коэффициентов фильтра по различным характерным пикам, формирование компенсирующего импульса, соответствующего пику, при этом целью формирования компенсирующего импульса является обеспечение того, чтобы спектральная форма сигнала после снижения пиковой нагрузки соответствовала спектральной форме сигнала, поступающего в устройство для снижения пиковой нагрузки. Основной функцией модуля 606 является вывод соответствующего набора коэффициентов фильтра в соответствии с информацией о выравнивающей фазе, полученной модулем сбора информации о выравнивающей фазе 605.
[0068] Как показано на фигуре 7, вход модуля сбора информации о выравнивающей фазе 605 соответствует информации о местоположении большого пика Loc, извлеченной модулем отбора пика 603, а модуль генерации коэффициентов фильтра 606 выводит набор субкоэффициента фильтра, соответствующий информации о выравнивающей фазе; модуль генерации коэффициентов фильтра 606 включает модуль хранения набора коэффициентов фильтра 6061 и модуль управления считыванием коэффициентов фильтра 6062; модуль хранения набора коэффициентов фильтра 6061 хранит субкоэффициенты фильтра коэффициентов полифазного фильтра, где коэффициенты полифазного фильтра получены в соответствии с уравнением 9:
[0069]
i
s
где ƒ'(k) - коэффициент полифазного фильтра, W - нормировочный множитель, М - число несущих, g(k) -коэффициент фильтра при m-кратной интерполяции скорости m*fs, а N - порядок фильтра при m*fs; ƒ - частотная точка каждой несущей, соответствующая процессу дискретизации в системе с несколькими несущими, a ƒ - корость передачи данных компенсирующего входного сигнала; m в уравнении 9 - коэффициент интерполяции.
[0070] Полученные расчетные коэффициенты ƒ'(k) делятся на m членов, каждый из которых соответствует набору коэффициентов фильтра, т.е. количество членов, содержащихся в полифазной структуре, равно m. Они сохраняются в модуле хранения набора коэффициентов фильтра 6061 на фигуре 7, а связь между каждым коэффициентом фильтра и ƒ'(k) в модуле хранения набора коэффициентов фильтра 6061 задается следующим уравнением 10 ниже
[0071]
i
[0072] где ph - субкоэффициент фильтра, выводимый из модуля генерации коэффициентов фильтра 606, m - коэффициент интерполяции, ƒ' - коэффициент полифазного фильтра, рассчитанный по уравнению 9.
[0073] Модуль управления считыванием коэффициентов фильтра 6062 используется для извлечения набора субкоэффициентов фильтра, соответствующих информации о выравнивающей фазе, выводимой из модуля хранения набора коэффициентов фильтра в соответствии с отношением отображения между информацией о выравнивающей фазе и субкоэффициентом фильтра и правилом четности. Когда коэффициент интерполяции равен 4, полифазный фильтр ƒ' включает 4*n+1 коэффициентов, где n - целое положительное число, субкоэффициент фильтра, соответствующий информации о выравнивающей фазе, определяется в соответствии с отношением отображения между информацией о выравнивающей фазе и субкоэффициентом фильтра, правилом четности n. Отношение отображения между информацией о выравнивающей фазе и субкоэффициентом фильтра показано в таблице 2.
[0074]
0
2
[0075] Как показано в таблице 2, когда n является четным числом, модуль управления считыванием коэффициентов фильтра 6062 извлекает субкоэффициент фильтра Ph  модулем хранения набора коэффициентов фильтра 6061 в соответствии с информацией о выравнивающей фазе 0; когда n является нечетным числом, модуль управления считыванием коэффициентов фильтра 6062 извлекает субкоэффициент фильтра Ph  модулем хранения набора коэффициентов фильтра 6061 в соответствии с информацией о выравнивающей фазе 0.
0
1
[0076] Когда коэффициент интерполяции m равен 2, коэффициенты ƒ' делятся на 2 члена, каждый член соответствует набору коэффициентов фильтра, а субкоэффициент фильтра, соответствующий информации о выравнивающей фазе, определяется в соответствии с отношением отображения между информацией о выравнивающей фазе, и набором фильтров, и правилом четности субкоэффициента фильтра. Если информация о выравнивающей фазе включает 0 или 1, то информация о выравнивающей фазе 0 соответствует четному числу фильтров Ph , а информация о выравнивающей фазе 1 соответствует нечетному числу фильтров Ph .
[0077] Модуль обратного преобразования координат 607 предназначается для обратного преобразования координат компенсирующего импульса пика, выводимых из модуля поиска пика 604; компенсирующие импульсы, выводимые из модуля поиска пика 604, обратно преобразуются из системы полярных координат в систему прямоугольных координат, и обратно преобразованные компенсирующие импульсы представляются в IQ-форме.
[0078] Модуль формирующего фильтра компенсирующего импульса пика 608 используется для формирования компенсирующего импульса, выводимых из модуля обратного преобразования координат 607 в соответствии с коэффициентом фильтра, выводимым модулем 606 генерации коэффициентов фильтра с целью получения сформированного компенсирующего импульса.
[0079] В примере осуществления настоящего изобретения, модуль формирующего фильтра компенсирующего импульса пика 608 включает модуль планирования пика и n формирующих фильтров выравнивающих импульсов пика CPG, величина n находится в диапазоне 6<=n<=8, и является целым положительным числом, чтобы обеспечить одновременное сглаживание нескольких пиков в течение определенного промежутка времени, так что после каждого сглаживания может быть получен хороший эффект снижения пика. Функция модуля планирования пика заключается в обеспечении совместной работы нескольких CPG в течение определенного промежутка времени. Как только какое-то CPG переходит в рабочее состояние, то его обработка не может быть прервана в пределах эффективной длины коэффициента сглаживания. Вновь поступающие компенсирующие сигналы должны быть распределены модулем планирования пика между другими свободными CPG по принципу "кто первым прибыл, тот первым и получил". Только после того, как текущий CPG завершит сглаживание текущих компенсирующих импульсов пика, его рабочее состояние может быть переведено в режим ожидания, что позволяет обрабатывать следующие входящие компенсирующие импульсы пика. Максимальное количество пиков, которые могут быть обработаны одновременно в цикле длины коэффициента сглаживания, зависит от количества CPG; чем больше единиц CPG, тем больше количество пиков, которые могут быть обработаны за длину коэффициента сглаживания, но и тем больше расходы на аппаратное обеспечение. В примерах осуществления настоящего изобретения, модуль формирующего фильтра компенсирующего импульса пика 608 включает от 6 до 8 CPG, где CPG выполняет формирование компенсирующего импульса, выводимого модулем обратного преобразования координат 607, в соответствии с субкоэффициентом фильтра, выводимым модулем генерации коэффициентов фильтра 606, при этом получается сформированный компенсирующий импульс.
[0080] Модуль компенсации пика 609 используется для обратного складывания сформированного компенсирующего импульса, выводимого из модуля формирующего фильтра компенсирующего импульса пика 608, на второй IQ-сигнал после задержки первого IQ-сигнала, при этом получается сглаженный сигнал.
[0081] В примерах осуществления настоящего изобретения предлагается устройство для снижения пиковой нагрузки на базе полифазной структуры, которое отличается от известного устройства для снижения пиковой нагрузки тем, что все компенсирующие импульсы в известном устройстве для снижения пиковой нагрузки формируются модулем формирующего фильтра компенсирующего импульса пика в соответствии с фиксированным набором коэффициентов фильтра, в примере осуществления формирование компенсирующих импульсов выполняется в соответствии с набором коэффициентов фильтра, соответствующим информации о местоположении пикового сигнала, так что тенденция формированного компенсирующего импульса после фазовой компенсации и модальной огибающей и сигнала компенсирующего импульса в основном одинакова, что обеспечивает более точное выравнивание пика сформированного компенсирующего импульса с компенсирующим импульсным сигналом, более высокое качество снижения пиковой нагрузки, более низке расходы на аппаратное обеспечение.
[0082] Пример осуществления настоящего изобретения 3.
[0083] Для лучшего понимания конкретный пример в примерах осуществления настоящего изобретения иллюстрирует способ и устройство для снижения пиковой нагрузки на базе полифазной структуры, структура устройства для снижения пиковой нагрузки на базе полифазной структуры показана на фигуре 6. Как показано на фигуре 8, способ содержит этапы, на которых:
[0084] S801- Данные IQ, поступающие в устройство для снижения пиковой нагрузки, интерполируются до подходящей скорости передачи данных модулем интерполяции.
[0085] В примерах осуществления настоящего изобретения скорость передачи данных IQ, поступающих на устройство для снижения пиковой нагрузки составляет 184,32 Мспс, модуль интерполяции дважды интерполирует входной сигнал с помощью одноступенчатого фильтра интерполяции НВ, при этом скорость передачи интерполированных данных составляет 368,64 Мспс.
a
[0086] S802- Интерполированные данные IQ, выводимые из модуля интерполяции, преобразуются модулем инверсии координат, получаются амплитуда и фаза сигнала, обозначенные как mp и php соответственно.
a
[0087] S803- Информация о выходной амплитуде mp фильтруется модулем отбора пика на максимальные значения за один цикл интерполяции.
a
[0088] Это означает, что каждые 2 соседних сигнала об амплитуде сравниваются за один период интерполяции, и информация об амплитуде максимального значения сохраняется как новая информация об амплитуде, отмеченная как mp_dsmp, а информация о фазе, соответствующая амплитуде, сохраняется как новая информация о фазе, отмеченная как php_dsmp.
[0089] S804- Импульсный компенсирующий сигнал пика получается способом поиска пика в модуле поиска пика в соответствии с информацией об амплитуде amp_dsmp.
[0090] В примерах осуществления настоящего изобретения амплитуды, превышающие пороговое значение thr, сохраняются, затем амплитуды, превышающие пороговое значение, дополнительно фильтруются в пределах заданного интервала 1еп, максимальное значение которого сохраняется, а остальные амплитуды устанавливаются равными нулю; наконец, из полученной пиковой амплитуды вычитается порог thr, при этом получается амплитуда шума, соответствующая этому компенсирующему импульсу пика, которая обозначается как amp_noise.
[0091] S805- Местоположение информации о фазе php_dsmp в интерполяционном периоде отмечается модулем сбора информации о выравнивающей фазе, при этом определяется информация о выравнивающей фазе pha.
a
[0092] Остаток получается путем деления информации о местоположении пика php_dsmp в течение одного периода интерполяции на 2, а остаток 0 или 1 принимается за значение ph.
[0093] S806- После того, как модуль обратного преобразования координат преобразовал координаты, информация о фазе php_dsmp и информация о пиковом шуме amp_noise восстанавливаются способом IQ, и восстановленные выходные сигналы обозначены как noise_i и noise_q.
[0094] S807- Управляется считывание коэффициентов полифазного фильтра, выводимых из модуля генерации коэффициентов фильтра, в соответствии с информацией о выравнивающей фазе, коэффициентов фильтра, текущий субкоэффициент фильтра, соответствующий выходу в реальном времени, обозначается как sub_filter.
0
1
0
1
a
a
[0095] В примерах осуществления настоящего изобретения, коэффициенты полифазного фильтра, соответствующие  k=0, 1, …, N, делятся на 2 набора субкоэффициентов фильтра, то есть, Ph и Ph, соответственно. Когда ph равен 0, субкоэффициент выходного фильтра составляет Ph; когда ph равен 1, субкоэффициент выходного фильтра составляет Ph.
[0096] S808. Выходной пиковый шум и субкоэффициент выходного фильтра фильтруются модулем фильтра формирования компенсирующего импульса пика, получается сформированный компенсирующий импульс.
[0097] Производится операция свертывания на основе noise_i, noise_q и субкоэффициента фильтра, получаются компенсирующие импульсные сигналы, обозначенные как cp_i и cp_q.
[0098] S809- Производится компенсация задержки данных IQ этого устройства для снижения пиковой нагрузки, выполняется операция компенсации задержанных сигналов I и Q импульсным компенсирующим сигналом соответственно, и получаются сглаженные сигналы.
[0099] На фигуре 3 показано воспроизводимое изображение сопоставления параметров снижения пиковой нагрузки по схеме снижения пиковой нагрузки, предложенной в примере осуществления настоящего изобретения и по известной схеме снижения пиковой нагрузки; как показано на фигуре, что способ снижения пиковой нагрузки, предложенный в примерах осуществления настоящего изобретения, обладает значительно лучшим параметром качества снижения пиковой нагрузки при одинаковой входной скорости, по сравнению с известным способом. Пример моделирования на фигуре представляет собой воспроизводимое изображение сопоставления параметров EVM и Par после компенсации пика по различному целевому отношению пикового и среднего уровня мощности, при этом источник 2 сигнала-несущей частоты- LTE 20М ТМ3.1, скорость входного сигнала - 184,32 Мспс, конфигурация 2 сигнала-несущей частоты - 140М. На фигуре 301 представляет собой параметр качества сигнала снижения пиковой нагрузки устройства, предложенного в примерах осуществления настоящего изобретения, на фигуре 302 представляет собой параметр качества сигнала снижения пиковой нагрузки известным способом снижения пиковой нагрузки. Из результатов моделирования видно, что схема реализации, предложенная в примерах осуществления настоящего изобретения, значительно лучше известной схемы с точки зрения ухудшения EVM при достижении одинакового показателя Par в условиях большой полосы пропускания. Эффект улучшения показателя EVM увеличивается по мере уменьшения Par, это значит, предложенная схема в примерах настоящего изобретения позволяет получить более низкое отношение пикового и среднего уровня мощности (Par) при одинаковом ухудшении EVM. Анализ моделирования показывает, что при одинаковом ухудшении EVM на около 5%, предложенная схема обеспечит более эффективное уменьшение отношения пикового и среднего уровня мощности, которое на 0,3 дБ выше, чем у известной схемы.
[0100] Пример осуществления настоящего изобретения 4.
[0101] Примеры осуществления настоящего изобретения также обеспечивают считываемый компьютером носитель информации, который включает энергозависимый или энергонезависимый, съемный или несъемный носитель, реализованный в любом способе или технологии для хранения информации, такой как компьютеро-читаемые инструкции, структуры данных, модули компьютерных программ или другие данные. Считываемый компьютером носитель информации включает, но не ограничивается этим, RAM (Random Access Memory, память с произвольным доступом), ROM (Read-Only Memory, память только для чтения), EEPROM (Electrically Erasable Programmable read only memory, электрически стираемая программируемая память только для чтения), флэш-память или другие технологии памяти, CD-ROM (компакт-диск с записанными на них данными, доступными только для чтения, Compact Disc Read-Only Memory), цифровой универсальный диск (DVD) или другие оптические диски, магнитные картриджи, магнитные ленты, дисковые накопители или другие магнитные устройства хранения данных, или любые другие носители, которые могут быть использованы для хранения необходимой информации и доступны компьютеру.
[0102] Считываемый компьютером носитель информации, предложенный в примерах осуществления настоящего изобретения может использоваться для хранения одной или нескольких компьютерных программ, и одна или несколько компьютерных программ, хранящихся в нем, могут выполняться процессором с целью осуществления, по меньшей мере, одного этапа описанного выше способа снижения пиковой нагрузки на базе полифазной структуры.
[0103] Как очевидно, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что все или некоторые этапы реализации, функциональные модули/блоки в системе и устройстве, раскрытые выше в способах, могут быть реализованы в виде программного обеспечения (которое может быть реализовано с помощью кода компьютерной программы, исполняемого вычислительным устройством), микропрограммы, аппаратного обеспечения и подходящих комбинаций. В аппаратной реализации разделение между функциональными модулями/блоками, упомянутое в вышеприведенном описании, не обязательно соответствует разделению физических компонентов; например, физический компонент может иметь несколько функций, или функция или этап может выполняться совместно несколькими физическими компонентами. Некоторые или все физические компоненты могут быть реализованы как программное обеспечение, выполняемое процессором, таким как центральный процессор, цифровой сигнальный процессор или микропроцессор, или быть реализованы как аппаратное обеспечение, или быть реализованы как интегральная схема, такая как выделенная интегральная схема.
[0104] Кроме того, специалистам в настоящей области хорошо известно, что средства связи обычно содержат читаемые компьютером инструкции, структуры данных, модули компьютерных программ или другие данные в модулированных сигналах данных, таких как несущие волны или другие механизмы передачи, и могут включать любой носитель доставки информации. Поэтому настоящее изобретение не ограничивается какой-либо конкретной комбинацией аппаратного и программного обеспечения.
[0105] Выше приведено более подробное описание примеров осуществления настоящего изобретения в сочетании с конкретными способами осуществления, и нельзя сделать вывод, что конкретные примеры осуществления настоящего изобретения ограничены этими описаниями. Специалисты в данной области техники может предложить различные модификации, эквиваленты и альтернативы на основе идеи предпочтительных примеров осуществления настоящего изобретения. Все такие модификации, эквиваленты и альтернативы считаются находящимися в пределах сущности и объема изобретения.