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削峰和数字预失真原理及其运用

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7.3 峰值码域误差(PCDE)

PCDE(峰值码域误差 ):是通过按特定扩频因子将矢量误差功率计算映射到码域。每个码字的码域误差是该码字上的平均映射功率与基准复平面波形平均功率之比,并以dB表示。PCDE是所有码字的码域误差中的最大值。

一个特定的PCDE值可以被认为在任何特殊码的最坏的误差功率。-40dB的PCDE值表明,在解扩后,最坏情况下,一个特殊的代码可能具有误差功率为-40dB。有些代码可能具有更好的表现,但最不幸的代码可能具有-40dB的性能。

EVM与PCDE:EVM用来描述通带内总的失真,仅仅提供了传输误差的总体的功率水平,而PCDE却提供了一个描述这些失真的更加精确的方法并给出了这个误差在码域具有什么样的形式。 PCDE将误差E投影到码域,并找出具有最大投影的代码。

7.4 邻道泄漏功率比(ACPR)

不同点的削峰算法对ACPR影响不同。ACPR(邻道泄漏功率比 )是量化一个基站对于他相邻的基站的干扰程度用来衡量当采用clipping算法进行削峰处理时,可能产生的畸变,造成相邻信道的功率泄漏。

ACPR是一个非常简单的度量,用来量化一个基站对于他相邻的基站的干扰程度。理想情况下,一个基站将要在他分配的5MHz带宽内传输。然而,这样的基站实现是非常困难的,能量泄漏到临近的信道是允许的。例如相邻的第一个上下的5M带宽的能量需要达到-45dBc;而相邻的第二个上下的5M带宽的能量需要达到-50dBc等等,不同制式有专门的协议规定偏离载波多少值在特定的积分带宽内的总能量。

计算的过程是比较简单的,首先计算带内传输的功率,接着计算编译特别频点,特定积分带宽的能量,并进行对比转化为dB即可。

8 常用的削峰方法

8.1 单载波削峰方法

目前我们的系统中都是具有多个载波,在DUC之前都是各个载波分开且独立处理,DUC后将载波进行合波。所以,任何算法都可放在系的不同位置实现,关键是能否满足我们的需求,这两个闻之两个位置是:基带硬削峰——在载波合路前各个载波独立进行和中频硬削峰——在载波合路后进行。

如下图8.1是单个载波时候基带削峰和中频IF削峰的位置点。

Base bandCFRIFCFR 图8.1单载波基带和中频削峰位置示意图 这里的单载波削峰都是指在合波前各个载波进行独立削峰,单载波削峰一般信号变化的频率比较低,削峰一般较容易实现,但是就效果而言,各个载波独立削峰后合波后仍然可能导致大的峰值出现,所以,一般用的不多,这里介绍的削峰方法也同样适合于合波后的中频削峰。 第 29 / 38 页

单载波概括起来主要有如下的几种削峰算法: 1. 基带IQ独立削峰算法; 2. 基带幅度削峰算法; 3. 基带预补偿削峰算法; 4. DIF硬削峰算法;

5. DIF匹配滤波基本削峰算法; 6. DIF匹配滤波脉冲削峰算法。 8.1.1 基带I/Q独立和幅度削峰算法

基带削峰算法的优点是不会引起任何ACLR性能恶化,因为其削峰发生在DIF滤波之前,仅仅会对带内的能量产生影响,不带来任何带外能量泄漏,所以基带削峰算法的ACLR性能不是问题。

基带削峰又分为两种:第一种是I/Q路信号独立削峰,被削峰的幅度为I路幅度或者是Q路信

22号的幅度;第二种方法是I/Q幅度削峰,被削峰的幅度为I/Q信号的复包络即I?Q。其削峰

的原理如下图8.2所示。

图 8.2两者不同的基带削峰原理示意图

图6-8中削峰门限设置为A,从图中可以看到I/Q独立削峰(图中仅仅对I进行了削峰,Q路保持不变)不仅改变了信号的幅度特性,同时也改变了信号的相位特性。而I/Q联合复包络削峰仅仅改变了信号的幅度,而对信号的相位不产生影响。

基带削峰比较简单,但是对信号的幅度或者相位的影响较大,实际中需要综合成本,性能和实现的简单些折中考虑。 8.1.2 基带预补偿削峰算法

上面两种基带削峰中两个算法的共同的一个缺点是:两者均是依靠滤波器输入端的采样值来预测滤波器的输出,这可能会引起错误的判断。一个可选的削峰方法是结合脉冲成型滤波器的时域特性,仅仅当滤波器的输出需要进行修正的时候,我们才进行修正。其步骤如下: 1. 根据基带采样值形成一个试验的脉冲成型信号;

2. 对试验信号进行检测,观察哪些峰值的瞬时功率大于给定的门限 3. 对峰值附近的基带采样进行脉冲修正,用来除去这个峰值; 4. 对修正的基带采样值进行脉冲成型,产生最终的输出。

优点是增加了性能,并且加强了门限和PAR两者之间的关系;缺点是实现复杂,而且峰值彼此接近的时候,补偿一个峰值可能会增加相邻的峰值。 8.1.3 IF硬削峰算法

调整高于门限的输出采样值,使他们等于门限,保持相位不变。

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优点:EVM和PCDE性能非常好

缺点:ACLR性能严重恶化,因此也限制了最后的PAR性能。

其原理图如下图8.3所示。

Baseband Samples Pulse Shaping y(t) Filter Delay - y_c(t) c(t) Hard Clip -

图8.3 IF硬削示意图和结构图 8.1.4 匹配滤波器DIF基本削峰算法

数字中频Clipping最大的问题在于在传输带宽外引入了噪声影响了ACPR,防止或抵消该噪声的一种方法是:首先通过硬削峰产生一个修正的信号,然后将这个修正信号通过匹配滤波器去除带外噪声。

优点:简单易于理解,产生理想的信号并滤除带外的能量;

缺点:需要实时的计算和滤波,并且滤波可能会引起新的峰值,而且可能会对码域造成影响。原理的结构框图如下图8.4所示。

图8.4 匹配滤波IF削峰示意图 8.1.5 匹配滤波IF脉冲抵消算法

当检测一个峰值的幅度大于门限时,产生一个脉冲,这个脉冲被定时保证滤波器输出的峰

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值与在第一个位置触发脉冲的峰值一致。

优点:滤波器易于实现,仅仅需要响应变化的幅度和相位的脉冲

缺点:需要实时的计算和滤波,并且滤波可能会引起新的峰值,而且可能会对码域造成影响。原理的结构框图如下图8.5所示。

Baseband Samples Pulse Shaping y(t) Filter Delay - y_c(t)

c(t) Peak Detector Pulse Generator p(t) Pulse Shaping Filter Identical Filters 图8.5 匹配滤波IF脉冲抵消算法结构示意图

8.2 多载波削峰方法

多载波也有如下的几种削峰方法: 1. 基带IQ独立削峰算法; 2. 基带硬(幅度)削峰算法; 3. DIF合路后硬削峰算法;

4. DIF合路后匹配滤波基本削峰算法; 5. DIF合路后匹配滤波脉冲削峰算法; 6. DIF合路后的窗函数法。 下面分别介绍。 8.2.1 基带I/Q独立和幅度削峰 工作在脉冲成型滤波之前,因此不会任何ACLR性能恶化, 该算法的另一个优点是硬件实现简单。 该削峰算法和单载波完全一样,只是针对各个载波独立进行。原理框图如下图8.6所示。

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