多载波通信系统中滤波后峰值功率降低的系统和方法

摘要

一种滤波后信号峰值降低(110)的系统和方法，适合用于包括频带被限制在对应于多个载波的多个频带中的多载波通信信号源的多载波通信系统。第一信号通路(120)接收限带多载波通信信号作为输入。第二并行信号通路包括：峰值降低计算电路(140)，用于计算峰值降低校正信号；以及多个滤波器(170)，对于与通信系统限制到的多个频带对应的峰值降低校正信号提供多个并行滤波操作。组合滤波后的峰值降低校正信号和延迟后的输入信号，从而提供峰值调整后的输出信号，而不会违反通信信号的频带限制或者通信信号的调制方案。

权利要求

1.一种多载波通信系统，包括：

多个通信信号源，各信号源提供限带通信信号；

多个变频器，用于偏置所述多个限带通信信号的频率；

第一组合器，用于组合所述多个频率偏置的限带通信信号，从而 形成限带多载波通信信号；以及峰值降低装置，经连接以接收所述限带多载波通信信号以及提供 限带的峰值降低的多载波输出信号，所述峰值降低装置包括：峰值降低计算电路，用于提供根据所述限带多载波通信信号和信 号峰值极限值确定的峰值降低校正信号，多个校正滤波器，用于对所述峰值降低校正信号进行滤波，以及 提供多个限带的峰值降低校正信号，以及第二组合器，用于组合所述限带多载波通信信号和所述多个限带 峰值降低校正信号，以便提供频带被限制在多个频带中的峰值降低的 多载波输出信号。

2.如权利要求1所述的多载波通信系统，其特征在于，所述多个 校正滤波器的数量等于所述通信信号源的数量。

3.如权利要求1所述的多载波通信系统，其特征在于，所述多个 校正滤波器的数量少于所述通信信号源的数量，以及至少一个校正滤 波器具有与所述限带多载波通信信号的多个频带对应的通带。

4.如权利要求1所述的多载波通信系统，其特征在于，所述峰值 降低装置还包括延迟器，用于对所述限带多载波通信信号进行延迟以 及向所述第二组合器提供所述延迟信号。

5.如权利要求1所述的多载波通信系统，其特征在于，所述峰值 降低计算电路包括算法处理器，所述算法处理器根据所述限带多载波 通信信号和硬性限制到所述信号峰值极限值的信号之间的差来计算所 述峰值降低校正信号。

6.如权利要求1所述的多载波通信系统，其特征在于，各个所述 信号源包括调制滤波器，所述调制滤波器用于限制所述限带多载波通 信信号的带宽，以及各个所述校正滤波器是所述调制滤波器之一的带 通等效物。

7.如权利要求1所述的多载波通信系统，其特征在于还包括数模 转换单元，用于把所述峰值降低的多载波输出信号转换为模拟信号。

8.如权利要求7所述的多载波通信系统，其特征在于还包括功率 放大器，用于接收和放大所述模拟信号。

9.如权利要求8所述的多载波通信系统，其特征在于还包括连接 到所述功率放大器的输出端的天线。

10.一种适合用于多载波通信系统的峰值降低装置，所述峰值降 低装置包括：第一信号通路，接收频带被限制到多个频带中的多载波输入信号， 而且包括用于对所述输入信号进行延迟的延迟电路；

第二并行信号通路，接收所述多载波输入信号，而且包括用于计 算峰值降低校正值的峰值降低计算电路、用于接收所述峰值降低校正 值并提供多个增益调整后的峰值降低校正值的多个增益电路以及对多 个增益调整后的峰值降低校正值提供滤波操作并提供多个滤波后的峰 值降低校正值的多个滤波器；以及组合器，组合所述多个滤波后的峰值降低校正值和所述延迟后的 多载波输入信号，并且提供峰值调整后的多载波输出信号。

11.如权利要求10所述的峰值降低装置，其特征在于，所述第二 并行信号通路还包括：信号幅度检测器；比较器，用于把所述多载波 输入信号的幅度与预定极限值进行比较；以及开关，连接到所述比较 器的输出端和所述峰值降低计算电路，用于在所述多载波输入信号的 幅度超过所述预定极限值时选择所述峰值降低校正值。

12.如权利要求10所述的峰值降低装置，其特征在于，所述增益 电路通过不同的增益值来调整所述峰值降低校正值的幅度。

13.如权利要求12所述的峰值降低装置，其特征在于，所述多载 波输入信号包括至少一个未使用的通信载波频带，以及所述一个或多 个未使用的通信载波频带用于包含所述峰值降低装置输出端的所述峰 值降低校正值的增益控制部分。

14.如权利要求12所述的峰值降低装置，其特征在于，所述多载 波输入信号包括更多容许通信错误的载波以及较少容许通信错误的载 波，以及对于所述更多容许通信错误的载波，所述增益值较高。

15.如权利要求12所述的峰值降低装置，其特征在于，所述增益 电路均包括乘法器，所述乘法器接收所述峰值降低校正值，并将它与 相应的不同增益值相乘。

16.如权利要求10所述的峰值降低装置，其特征在于，所述多载 波输入信号包括由复合向量表示的数字样值，以及所述峰值降低计算 电路包括算法处理器，所述算法处理器对所述数字样值执行复合向量 计算以确定复合校正向量，所述复合校正向量加到所述数字样值上时 产生在预定极限值或在其以内的信号幅度。

17.如权利要求10所述的峰值降低装置，其特征在于，所述增益 电路连接在所述峰值降低计算电路和所述滤波器之间。

18.如权利要求10所述的峰值降低装置，其特征在于，各个所述 滤波器提供滤波操作，将所述峰值降低校正值限制在与所述多载波输 入信号的多个频带之一的带通等效物对应的频带。

19.如权利要求10所述的峰值降低装置，其特征在于，所述滤波 器中至少一个提供滤波操作，将所述峰值降低校正值限制在与所述多 载波输入信号的多个相邻频带对应的频带。

20.一种在多载波通信系统中降低信号峰值的方法，包括：

接收频带被限制在多个频带中的多载波通信信号作为输入；

根据所述多载波通信信号超出阈值信号峰值极限值的量来提供峰 值降低校正信号；

把所述峰值降低校正信号分成并行信号通路上的多个峰值降低校 正信号；

对所述多个峰值降低校正信号进行滤波以限制所述峰值降低校正 信号的带宽；以及组合所述滤波后的峰值降低校正信号和所述输入多载波通信信 号，以便提供频带被限制在多个独立频带的峰值降低后的输出通信信 号。

21.如权利要求20所述的在多载波通信系统中降低信号峰值的方 法，其特征在于还包括在与所述滤波后的峰值降低校正信号组合之前 对所述输入多载波通信信号进行延迟。

22.如权利要求20所述的在多载波通信系统中降低信号峰值的方 法，其特征在于还包括在所述组合之前对所述峰值降低校正信号进行 增益调整。

23.如权利要求22所述的在多载波通信系统中降低信号峰值的方 法，其特征在于，所述增益调整包括对所述多个峰值降低校正信号中 的不同信号采用不同的增益值。

24.如权利要求20所述的在多载波通信系统中降低信号峰值的方 法，其特征在于，所述提供峰值降低校正信号的步骤包括对所述输入 多载波通信信号执行峰值降低算法以确定所述峰值降低校正信号。

25.如权利要求20所述的在多载波通信系统中降低信号峰值的方 法，其特征在于还包括检测所述输入多载波通信信号的幅度，并将所 述幅度与所述信号峰值极限值相比较。

26.如权利要求25所述的在多载波通信系统中降低信号峰值的方 法，其特征在于还包括仅当所述输入多载波通信信号的幅度超过所述 信号峰值极限值的幅度时才有选择地输出要滤波和组合的所述峰值降 低校正信号。

27.如权利要求20所述的在多载波通信系统中降低信号峰值的方 法，其特征在于，所述滤波操作把所述相应的峰值降低校正信号限制 在与所述输入多载波通信信号的所述多个频带对应的不同频带。

28.如权利要求27所述的在多载波通信系统中降低信号峰值的方 法，其特征在于，所述滤波操作把所述峰值降低校正信号限制在作为 所述输入多载波通信信号的所述相应多个频带的带通等效物的频带。

29.如权利要求27所述的在多载波通信系统中降低信号峰值的方 法，其特征在于，所述滤波操作把所述峰值降低校正信号限制在比所 述输入多载波通信信号的所述相应多个频带窄的频带。

30.如权利要求20所述的在多载波通信系统中降低信号峰值的方 法，其特征在于，所述滤波操作把所述峰值降低校正信号中至少一个 限制在与所述多载波通信信号的多个相邻频带对应的频带。

31.如权利要求30所述的在多载波通信系统中降低信号峰值的方 法，其特征在于，所述滤波操作把多个所述峰值降低校正信号限制在 与所述多载波通信信号的多个相邻频带对应的频带。

32.如权利要求23所述的在多载波通信系统中降低信号峰值的方 法，其特征在于，所述多载波通信信号包括更多容许通信错误的频带 和较少容许通信错误的频带，以及对更多容许通信错误的频带而言， 所采用的增益值较高。

33.如权利要求23所述的在多载波通信系统中降低信号峰值的方 法，其特征在于，所述多载波通信信号包括一个或多个未使用的频带 以及一个或多个传送语音或数据的频带，而且一个或多个所述未使用 的频带用于包含所述峰值降低校正信号的增益控制部分。

34.如权利要求23所述的在多载波通信系统中降低信号峰值的方 法，其特征在于，根据所述多个频带的信号功率来确定所述不同的增 益值。

35.如权利要求32所述的在多载波通信系统中降低信号峰值的方 法，其特征在于，所述更多容许通信错误的频带包括语音频带。

36.如权利要求32所述的在多载波通信系统中降低信号峰值的方 法，其特征在于，所述较少容许通信错误的频带包括数据频带。

说明书

1.发明领域

本发明涉及发送可能由多个复合发送载波组成的信号的通信系 统。这些载波中的每个可包括一个或多个通信信道。更具体地说，本 发明涉及无线通信系统以及用于无线通信系统中的信号处理设备。术 语“无线通信系统”包括蜂窝通信系统、个人通信系统(PCS)、无线本 地环路系统以及其它所有类似的系统。

2.先有技术背景和相关信息

采用基站和远程用户之间传输的无线通信系统是现代通信基础设 施的关键组成部分。这些通信系统受到不断增长的性能需求，这些需 求耗费可用设备、尤其是无线基站设备的能力。这些不断增长的性能 需求是由于给定无线区域内的用户数量以及分配给无线系统服务提供 商的带宽要求不断增长。不断增长的无线用户数量是显而易见的，这 种趋势因无线业务的便利性而不可能减缓。第二个考虑在很大程度上 归因于无线系统所提供的增加的功能类型，例如在这些系统上的无线 因特网接入和其它形式的无线数据传送。这些考虑已经引起对于从无 线服务网络的各发射位置工作的更多载波的需要。

有若干方法用于在单载波上创建多个通信信道。这些方法包括码 分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)等等。在各种方法中，若干数据信 道进入信号发生器，信号发生器采用一个或多个上述方法组合输入数 据信道，以产生复合信号输出。图1说明M个多信道信号发生器1， 其中每个产生标记为Vm，1和Vm，2的复合信号输出对。然后，这些复合 对中每个经过滤波2、变频7、组合8，产生单个复合对。这个数据对 经D/A转换3成基带模拟信号，调制4为RF，放大5并通过天线6 发送。

产生多载波信号时，如图1所示，通过信号发生器1、滤波器2、 频率偏移7以及组合8中各载波的交互作用来确定输出信号峰值与平 均值之比。组合的多载波信号则必须经过D/A转换，调制成RF，并经 过放大。高的峰值与平均值之比要求D/A转换器3、RF上变频调制器 4以及功率放大器5部件的成本增加。位数多的D/A转换器必须用于 创建大峰值以及保持足够的信号分辨率以克服D/A转换过程中产生的 噪声。高的峰值与平均值之比要求使用完全线性的RF上变频调制器 和功率放大器部件来防止信号失真通过失真和互调来增加载波带宽。 信号带宽是政府规定的。增加的载波带宽可能使操作超出政府所分配 的工作频带之外，违反法规。因此，当前需要一种降低或消除高峰值 与平均值之比的通信系统。

发明概述

在本发明的第一方面，提供一种多载波通信系统，它包括多个通 信信号源，每个源提供限带通信信号。多个变频器偏置多个限带通信 信号的频率，第一组合器组合多个频率移置限带通信信号以形成限带 多载波通信信号。连接峰值降低装置以接收限带多载波通信信号以及 提供限带峰值降低的多载波输出信号。峰值降低装置包括：峰值降低 计算电路，用于提供从通信信号和信号峰值极限值确定的峰值降低校 正信号；多个校正滤波器，用于对峰值降低校正信号进行滤波并提供 多个限带峰值降低校正信号；以及第二组合器，用于组合限带多载波 通信信号和多个限带峰值降低校正信号，以便提供频带被限制在多个 频带中的峰值降低的多载波输出信号。

在一个最佳实现中，多个校正滤波器的数量等于通信信号源的数 量。或者，多个校正滤波器也可少于通信信号源的数量。在这种实施 例中，至少一个校正滤波器将具有对应于多载波通信信号的多个频带 的通带。峰值降低装置还可包括延迟器，用于使限带通信信号延迟以 及向第二组合器提供延迟后的信号。用于峰值降低装置的峰值降低计 算电路可包括算法处理器，它根据输入通信信号和硬性限制到信号峰 值极限值的信号之间的差来计算校正信号。通信系统的各通信信号源 可包括调制滤波器，用于限制通信信号的带宽。在这种情况下，各校 正滤波器可以是调制滤波器之一的带通等效物。通信系统还可包括： 数-模转换级，用于将峰值降低的输出信号转换为模拟信号；功率放大 器，接收和放大模拟信号；以及天线，连接到功率放大器的输出端。

在另一方面，本发明提供一种适合用于多载波通信系统的峰值降 低装置。峰值降低装置包括接收频带被限制在多个频带中的多载波输 入信号的第一信号通路，第一信号通路包括用于对输入信号进行延迟 的延迟电路。峰值降低装置还包括接收限带多载波输入信号的第二并 行信号通路。第二并行信号通路包括：峰值降低计算电路，用于计算 峰值降低校正值；多个增益电路，接收峰值降低校正值以及提供多个 增益调整后的峰值降低校正值；以及多个滤波器，提供对相应的多个 峰值降低校正值的滤波操作以及提供多个滤波后的峰值降低校正值。 峰值降低装置还包括组合器，用于组合多个滤波后的峰值降低校正值 和延迟的多载波输入信号，以便提供峰值调整后的多载波输出信号。

在峰值降低装置的一个最佳实施例中，第二信号通路还可包括： 信号幅度检测器；比较器，用于把信号幅度与预定极限值进行比较； 以及开关，连接到比较器的输出端和峰值降低计算单元，用于在信号 幅度超过预定极限值时选择峰值降低校正值。另外，在峰值降低装置 的一个实施例中，增益电路通过不同的增益值来调整校正值的大小。 输入多载波信号可包含至少一个未用的通信载波频带，未用的一个或 多个通信载波频带可用来包含峰值降低装置输出端的峰值降低校正信 号的增益控制部分。另外或者作为备选方案，输入多载波信号可包含 更多容许通信错误的载波以及较少容许通信错误的载波，对于更多容 许通信错误的载波，增益值可调整到较高。增益电路均可包括乘法器， 用于接收峰值降低校正信号以及将它与相应的不同增益值相乘。增益 电路可以连接在峰值降低计算电路和滤波器之间。输入信号可包含由 复合向量表示的数字样值，峰值降低计算电路可包括算法处理器，它 对输入样值执行复合向量计算以确定复合校正向量，该复合校正向量 加在输入样值上得到在预定极限值或者在其以内的信号幅度。在一个 实施例中，各滤波器提供滤波操作，它将校正信号限制在与多载波输 入信号的多个频带之一的带通等效物对应的频带。或者，滤波器中至 少一个可提供滤波操作，它将校正信号限制在与多载波输入信号的多 个相邻频带对应的频带。

在另一方面，本发明提供一种用于多载波通信系统中信号峰值降 低的方法。该方法包括接收频带被限制在多个频带的多载波通信信号 作为输入，以及根据多载波通信信号超出阈值信号峰值极限值的量来 提供峰值降低校正信号。该方法还包括把峰值降低校正信号分为并行 信号通路上的多个峰值降低校正信号，以及对多个峰值降低校正信号 进行滤波以限制峰值降低校正信号的带宽。该方法还包括组合滤波后 的峰值降低校正信号和输入多载波通信信号，以便提供频带被限制在 多个独立频带的峰值降低的输出通信信号。

在一个最佳实施例中，多载波通信系统中信号峰值降低的方法还 包括在与滤波后的峰值降低校正信号组合之前对输入多载波通信信号 进行延迟。另外，该方法最好是还包括在组合之前对峰值降低校正信 号进行增益调整。增益调整可对多个峰值降低校正信号中的不同信号 采用不同的增益值。提供峰值校正信号最好是包括对输入多载波通信 信号执行峰值降低算法，以确定峰值校正信号。该方法还可包括检测 输入多载波通信信号的幅度，以及将该幅度与信号峰值极限值进行比 较，并且仅在输入多载波通信信号的幅度超过信号峰值极限值的幅度 时才输出要滤波和组合的峰值降低校正信号。滤波操作可将各峰值降 低校正信号限制到与输入多载波通信信号的多个频带对应的不同频 带。更具体地说，滤波操作可将峰值降低校正信号限制到作为输入多 载波通信信号的相应多个频带的带通等效物的频带。或者，滤波操作 可将峰值降低校正信号限制到比输入多载波通信信号的相应多个频带 窄的频带。在另一种方式中，滤波操作可将峰值降低校正信号中至少 一个限制在与多载波输入信号的多个相邻频带对应的频带。此外，滤 波操作可将多个峰值降低校正信号限制在分别与多载波输入信号的多 个相邻频带对应的一些频带。在另一个特定应用中，多载波通信信号 可包括或多或少容许通信错误的频带。在这种应用中，对于更多容许 通信错误的频带，所用的增益值可能较高。例如，更多容许通信错误 的频带可包括语音频带，较少容许通信错误的频带可包括数据频带。 又例如，多载波通信信号可包括未用的一个或多个频带，未用的一个 或多个频带可用来包含峰值降低校正信号的增益控制部分。另外或者 作为备选方案，可根据相应频带的信号功率来确定不同的增益值。

通过以下对本发明的详细说明，将会了解本发明的其它特征和方 面。

附图简介

图1是先有技术的多载波通信系统的示意框图。

图2是本发明的示意框图，说明多载波通信系统中D/A(数/模)转 换之前的信号峰值抑制。

图3是图2所示信号峰值抑制装置的详细示意框图。

图4表示复合信号向量图，详细说明用于抑制输出信号峰值功率 的校正信号的计算。

图5表示用于限制图4计算的校正信号的带宽的校正滤波器的脉 冲响应函数。

图6表示对示例校正信号进行滤波的效果，并说明对校正信号进 行增益加权的优点。

图7表示确定所用增益加权常数的图解方法。

本发明的详细说明

参照图2，说明根据本发明、采用信号峰值抑制的多载波通信系 统的一个最佳实施例。由同相分量流A和正交相位分量流B表示的数 字抽样信号流被输入到信号峰值抑制装置110。这个数字抽样信号流 表示多个发送载波，各发送载波提供通过信号发生器10、滤波器20、 变频器70以及组合器80所产生的一个或多个通信信道。各个载波可 包括语音或数据通信信号，对于给定的系统，所有载波可以是语音， 所有载波可以是数据，或者部分载波是语音，部分载波是数据。信号 峰值抑制装置输出由同相分量信号流A’和正交相位分量信号流B’表 示的峰值降低信号流。然后，这个峰值降低信号在D/A转换器30进 行D/A转换，在RF上变频调制器40中调制到RF载波上，通过功率 放大器50放大，以及通过天线60发送。

输入峰值抑制装置110的通信信号的频带被限制到一组与通常由 管理机构、如FCC(联邦通信委员会)分配给通信系统的各载波的频谱 带对应的频带。这种频带限制通常由滤波器20提供。这些滤波器可看 作是调制滤波器，因为除了将信号频带限制到为各载波分配的频谱掩 模，还以一种必须符合调制方案的方式来修改信号波形的轨迹。如以 下的详细说明所述，信号峰值抑制装置110对通信信号进行峰值抑 制，而不违反各个载波信号的频谱带或调制方案。

参照图3，说明图2的信号峰值抑制装置110的详细实施例。信 号峰值抑制装置将同相和正交相位分量流A和B作为单个复合信号流 S来处理。信号峰值抑制装置包括两个并行信号通路，即具有延迟器 120的第一信号通路和并行校正信号通路，这两个信号通路都接收输 入多载波信号S。校正信号通路中的峰值降低计算电路根据输入信号S 和信号峰值极限常数L来计算峰值降低校正值。具体地说，在所述实 施例中，算法处理器140根据S的各样值和信号峰值极限常数L来计 算复合校正向量C。S的各样值的幅度在180确定，并输入控制开关 150的开关驱动器190。开关150根据S的当前样值的幅度是否超过极 限常数L来选择所计算的校正向量C或者零值。开关150的输出表示 输入信号流S和硬性限制为幅度L的S形式之间的差。开关的输出VC 则同时提供给若干并行延时匹配的校正滤波器通路。各校正滤波器通 路包括增益电路，其中包含提供给相应乘法器160的增益常数gn和校 正滤波器170。这些电路的顺序可从所示布置中互换，滤波器170可 设置在增益电路之前。校正滤波器通路的输出在组合器172中进行组 合，以创建滤波后的校正信号VF。然后，滤波后的校正信号流VF在 组合器130中与输入复合信号流S的延时形式进行组合。可以可选地 采用单个组合器，以及组合器172的功能可在组合器130中提供。延 时120应当与校正滤波器的延迟匹配(加上图3的底部通路中可能由例 如算法处理器140引入的任何其它明显的延迟，取决于处理器速度)。 经组合的信号流S’是峰值调整后的输出信号流，它能够表示为同相分 量流A’和正交分量流B’。

重要的是要注意，输出信号流S’从输入信号流S的延迟形式和滤 波后的校正信号流VF中创建。滤波后的校正信号VF用作对于信号流S 中出现的各载波上的到目标通信信道用户的数据传输的干扰。增益gn 调整干扰电平。如果增益gn全部设置为零，则信号流S会无干扰地传 送。注意，对输入信号流S的唯一改变是加入了VF。输入信号流S不 会通过时变增益控制或滤波而改变。信号流S的滤波和时变增益控制 将引起对信号流S中存在的载波的调制变化。在本发明中，存在于输 入信号流S中的各载波的调制不会由于增加滤波后的校正信号流VF 而受到影响。

校正信号流VC包含波形，因而具有相关带宽。要求并行校正滤波 器将校正信号流VC的带宽限制为由适当的管理机构分配给运营商的 带宽。并行校正滤波器的带宽和频率相关增益应当设置成满足管理机 构分配的频谱发射要求。存在若干校正滤波器选择。第一种选择是只 对各载波创建一个校正滤波器通路。各校正滤波器通路的频率相关增 益将匹配用于图2所示多载波产生中的相应滤波器20的性能。由于图 2所示各滤波器的输出在频率上被变换到不同频带，因此相应的校正 通路滤波器应当是图2所示的带通等效物。也就是说，校正通路滤波 器应当具有与调制滤波器20相同的频谱响应，只不过在频率上偏置了 频率变换偏置。通过使用准确的带通等效滤波器，保证运营商符合频 谱分配和频谱发射要求。但是，在需要时，也可使用具有较窄带宽性 能的带通滤波器。较窄频带的滤波器可要求较少计算。不同的校正通 路滤波器选择可用于载波以最小频率间隔平均分隔的情况。在这种最 小频率间隔情况下，可使用一个校正滤波器。校正滤波器带宽应当设 置成覆盖全部发送载波。使用这种滤波器时，校正信号VF的带宽将覆 盖所发送的载波，但不超过组合载波的带宽。在另一情况下，可能存 在若干组最小间隔的载波。但是，各组的间隔可大于最小间隔。在这 种情况下，应当对各组最小间隔的载波提供一个校正通路滤波器。所 用的各校正滤波器的频率相关增益应当设置成覆盖各最小间隔载波组 的带宽。

管理机构可为某个运营商分配超过其当前满足通信传输需要所需 的频谱的频谱。在这种情况下，运营商可选择采用VC经滤波的部分来 填充这个未用的频谱空间。通过在这个已分配但未用的频谱中传送一 部分VC，可为实际工作载波减少峰值降低的负担。上述的单个或多个 校正滤波器实例中任一个均能够用于与已分配但未使用的频谱部分中 的VC部分配合工作。

算法处理器140采用式(1)来计算S的各样值的校正向量C。该式 是用几何方法从图4推导的。图4给出复合输入信号流S的时间轨迹 段和表示S的单个样值的向量。在所示时间上，复合输入信号S比极 限常数L超出复合向量C。采用式(1)来计算复合向量C。

$c=(L\frac{s}{\left|s\right|}-s)---\left(1\right)$

参照图3，当S的复合输入信号样值的大小超过极限常数L时， 校正向量C只作用于校正信号流VC。如果来自开关150的输出直接添 加到输入复合信号流S中，则输出峰值功率会钳制在极限常数L上。 不过，开关输出的带宽会超过输出信号所需的管理机构分配的带宽。 为了限制开关输出带宽，校正信号流VC通过并行校正滤波器170。

在通过校正滤波器之前，对各校正滤波器通路按照常数gn进行增 益调整。这些常数用于两个目的。第一，常数用于防止过度抑制信号 峰值。当校正信号VC由并行校正滤波器170进行频带限制时，产生这 种过度抑制。给出一个实例来说明这种过度抑制。第二，常数用于分 担对于各分配的发送频带的峰值功率抑制的负担。这种分担一般根据 分配给输入图3的信号S的各载波或发送频带的功率。例如，如果对 S的发送频带中的各载波分配了相同的发送功率，并且各载波具有相 应的校正滤波器，则各增益常数gn会是相同的值，只用于防止对S中 出现的信号峰值的过抑制。在这种示例情况下，可在创建并行校正滤 波器通路之前提供增益的单一应用。在另一个实例中，输入信号S可 由分别具有平均相对功率等级1、1和0.25的三个载波组成。如果各 载波具有相应的校正通路，则增益常数可设置为g1＝g*(1/2.5)、 g2＝g*(1/2.5)以及g3＝g*(0.5/2.5)分别(sqrt(1)+sqrt(1)+sqrt(0.25)＝2.5)。其 余常数g则会这样设置，以防止对S中出现的峰值的过抑制。在最后 的实例中，通过增加那些频带的增益常数，运营商可选择使放在一些 校正滤波器带宽上的峰值降低负荷大于其它的带宽。这些带宽可以是 上述频谱的已分配但未用的部分。通过将较大(或整个)负荷放置在频 谱的这些已分配但未用的部分，在频谱的已用部分中将存在改善的通 信。运营商也可选择将较大的负荷放置在能够容许较高通信错误的载 波上。例如，传送数据通信的载波比传送语音通信的载波更少容许错 误，语音频带可与高于数据频带的增益常数相乘。因此，通过调整增 益常数gn，能够在应用峰值功率降低的同时优化整体通信性能。

为了说明由对于校正信号VC进行频带限制所引起的信号峰值过 抑制的一个实例，考虑一个校正滤波器，它对应于在若干最小间隔载 波的峰值信号仅采用一个校正滤波器进行抑制的情况下的多载波信号 或若干近间隔载波的一个频带和一个载波。输入到校正滤波器的VC 的各样值会产生通过输入样值进行增益调整的校正滤波器脉冲响应函 数的输出再现。结合这些再现以产生校正滤波器输出。图5说明可由 校正滤波器产生的典型脉冲响应函数。所示的这个脉冲响应函数仅用 于示例。用于实际运行系统的各校正滤波器通路中的脉冲响应函数将 根据系统需要来确定。例如，如以上在一个最佳实施例中所述，滤波 器170可以是滤波器20(如图2所示)的带通等效物。也就是说，校正 通路滤波器170应当具有一种脉冲响应函数，该函数经过选择，使其 具有与调制滤波器20相同的频谱响应，只不过在频率上偏移了频率变 换偏置。因此，将对各滤波器170提供多个不同的脉冲响应函数，以 便向多个调制滤波器20提供带通等效响应。或者，如上所述，可使用 具有窄于相应调制滤波器20的带宽性能的带通滤波器170，而且以本 领域技术人员已知的方式相应地修改脉冲响应函数。或者，在载波采 用最小频率间隔平均分隔的情况下，一个校正滤波器170可用于与多 个相邻载波对应的多个频带。然后，再选择校正滤波器脉冲响应函数， 以提供一种设置为覆盖所有多个相邻发送载波的通带宽度。在另一个 应用及相应的实施例中，可存在若干组最小间隔载波，但各组的间隔 大于最小间隔。在这种情况下，应当为各组最小间隔载波提供一个校 正通路滤波器170，然后再选择所用的各校正滤波器的脉冲响应函数， 以便覆盖相应的最小间隔载波组的带宽。因此，应当理解，校正滤波 器170的选择中的各种脉冲响应函数及变化很多，无法一一列举，适 当的修改对于本领域技术人员是很明显的，并且在本发明的范围之 内。

采用图5的样值脉冲响应函数，根据几个样值示例VC信号流来检 查校正滤波器输出是有益的。考虑一个短持续时间峰值信号流S，它 产生由时间序列中两个相等幅度的校正样值组成的校正信号VC。根据 开关150的选择，这两个校正样值之前和之后是零值样值。本例的校 正滤波器输入和输出信号VC和VF都表示于图6中。VC的两个非零输 入样值的幅度刚好超过0.6。该图表明校正滤波器的脉冲响应函数如何 对VC起作用以创建VF。滤波后的校正信号幅度F对应于图6中的输 入信号校正幅度C。为了防止过补偿，在图3中，与信号S组合之前， 必须把增益调整g1应用于校正信号产生通路。对于所示实例，图6仅 通过取C与F之比来计算这个增益g1。

上一段落中的增益计算是针对所述的示例VC样值流。如果校正滤 波器输入信号流正好是一个前后为零值样值的校正样值，则滤波器输 入和输出幅度在所需校正瞬间已经是相同的。在这第二实例中，所计 算的增益g1为一。

用于估算增益常数g1的两个实例为不同的校正信号输入实例提供 不同的增益。任何实际校正信号VC将产生无穷数量的相似类型实例。 所用的增益常数g1必须对VC中所有可能的变化提供最佳可能的峰值 信号抑制。能够通过采用代表性的固定时间长度复合输入信号S和固 定极限常数L进行试验来确定VC中的典型变化。对于所产生的典型 VC信号，可采用不同的增益常数g1来执行一系列检查试验。根据这些 试验，可绘制S’峰值对平均值之比与增益g1的曲线以及VF信号功率 与增益g1的曲线，以便确定产生增益g1值的最佳性能。

图7表示特定测试情况下这些曲线的示例集合。测试情况的确切 细节并不重要。所表示的曲线是作为关于如何选择表现最佳的增益常 数g1的示例。图7中的一条曲线表示在与S组合之前相对于S中功率 所测量的VF的功率。另一条曲线表示输出信号S’的峰值与平均值之 比。VF信号功率表示输出复合信号S’中的失真。VF信号功率应当保持 为最小，以避免降低整体的系统通信质量。图7表示较低的增益产生 较低的VF信号功率以及S’峰值与平均值之比的较小降低。S’峰值与平 均值之比曲线表示在g1等于0.4处峰值与平均值之比降低的拐点。把 增益g1提高到远高于0.4能够增加VF所引起的输出信号失真，而对峰 值功率没有明显的附加抑制。当校正滤波器的峰值脉冲响应归一化为1 时，增益值应当小于1。在更一般的情况下，增益值应当大于0但小 于一个会使峰值与平均值之比开始增加的水平。

上述增益g1选择仅用于示范。在实际系统中，通常需要确定若干 增益常数。这些增益常数将在两步过程中确定。首先，确定分布的方 法。根据载波功率分布和载波通信错误要求给出若干实例。上面给出 的一个实例用于基于功率加权的分布。这个方法对各载波提供相同的 信号抑制效果。根据具体的应用，可能存在其它有益的分布方法。通 过分布设置的方法，采用以上对单校正通路实例所述的方法设置公共 增益常数g。

最后，通过以串联方式级联图2所示的多个信号峰值抑制装置110 可实现进一步的信号峰值抑制。通过级联一些信号峰值抑制级，与在 单级过程中选择较大的增益值的情况相比，在最终的输出信号中会出 现较少信号失真。图7所示的方法应当用于确定各级的增益常数g1。 由于对各连续级的输入已经进行峰值降低，因此增益常数g1应当对各 级优化为不同的值。对连续级执行检查试验时，所用的输入信号应当 是来自前一级的峰值降低信号，其中增益g1先前已进行优化。如果极 限常数L对于各连续级都相同，则输出信号峰值在两个或三个连续级 中极为接近极限常数L。

这样，本发明提供一种多载波通信系统，其中采用在D/A转换之 前插入的信号峰值抑制装置。这样，D/A转换器、RF上变频调制器以 及功率放大器的复杂度和成本将会降低。本领域的技术人员将会了解 本发明的其它特征和优点。

已经结合各附图对本发明的许多不同实施例进行了说明。但本领 域的技术人员应当了解，在本发明的论述之内，各种其它实施例也是 可行的。例如，可提供实现特定算法的各种特定峰值降低校正计算电 路，可提供各种不同的校正滤波器实现和带通特性，以及可提供各种 不同的增益加权实施例，它们都采用本发明的论述，空间的限制使得 无法提供全部可能的电路实现的详细列表或者全部可行算法的枚举。 各种其它可能的修改和其它实施例显然是可行的，且在本发明的范围 之内。因此，所述特定实施例和实现在任何方面都不应视为实质性限 定，它们只是对本发明的说明。

相关申请信息

本申请要求2001年8月2日提交的序列号为60/309571的临时申 请的基于美国法典第35条第119(e)款的优先权，现将其公开通过引用 完整地结合于本文中。本申请还要求2002年4月22日提交的序列号 为10/127164的先前提交的非临时申请的基于美国法典第35条第120 款的优先权，现将其公开通过引用结合于本文中。

发明背景