在2G時(shí)代主要是GSM制式信號(hào),該信號(hào)的特點(diǎn)是恒包絡(luò)的調(diào)相信號(hào),對(duì)于基站的大功率放大器而言,這種恒包絡(luò)的調(diào)制可以使得功放平均功率工作在功放的飽和點(diǎn)附近。
無線通信系統(tǒng)進(jìn)入3G時(shí)代后,為了有效提高頻譜利用率,調(diào)制后的信號(hào)都是較大峰均比的非恒包絡(luò)調(diào)制信號(hào),例如UMTS、LTE等信號(hào)。這些較大峰均比的信號(hào)放大時(shí),無論是大功率的光纖直放站遠(yuǎn)端單元,還是基站的RRU,為了保證信號(hào)不失真,必須要進(jìn)行功放回退,從而造成功放效率下降。
理論上信號(hào)最大輸出平均功率需要滿足:PAVG=Psat-PAPR。
公式中,PAVG為功放的平均功率,Psat為功放的飽和功率,PAPR為信號(hào)的峰均比。
針對(duì)該問題,波峰因子降低技術(shù)得到應(yīng)用,也就是我們所說的消峰(Crest Factor Reduction,CFR)。
削峰的定義:削峰是通過對(duì)信號(hào)的峰值采用適當(dāng)?shù)牟呗赃M(jìn)行處理,從而降低信號(hào)峰均比(PAPR)。
削峰的作用:削峰的重點(diǎn)不是改善功放的線性特性,而是通過提升功放的最大功率來提升功放的整體效率。
消峰提升功率放效率的原理如下:
目前,降低信號(hào)峰均比的算法主要有如下幾種方法:
1、根據(jù)特定制式信號(hào)的時(shí)域幀格式,在存在多載波合路的情況下,進(jìn)行相位的旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)多載波信號(hào)的峰均比值得降低。該技術(shù)僅適用于具有采用時(shí)隙結(jié)構(gòu)且具有訓(xùn)練序列的通信系統(tǒng),適應(yīng)范圍比較窄。
2、Peak-Cancel算法主要原理為利用與輸入信號(hào)spectrum mask相同的濾波器的沖激響應(yīng)來生成削峰脈沖。即如果輸入信號(hào)的頻譜歸一化帶寬為1/n,則相應(yīng)濾波器的頻譜歸一化帶寬也應(yīng)為1/n,可避免在削峰過程中引入帶外噪聲。對(duì)原信號(hào)中超過功率門限值的點(diǎn)進(jìn)行削峰,這種算法需要根據(jù)不同制式的頻譜特點(diǎn)修改削峰脈沖,達(dá)到降低峰均比的目的,存在算法復(fù)雜度高,實(shí)現(xiàn)成本高的缺點(diǎn)。
3、通過檢測(cè)原信號(hào)幅度和相位來控制信號(hào)幅度,并恢復(fù)原信號(hào)的相位。該算法是對(duì)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行削峰處理,以控制幅度,降低信號(hào)峰均比??刂品群蟮男盘?hào)相位會(huì)發(fā)生變化,其中相位恢復(fù)可對(duì)削峰后的信號(hào)進(jìn)行相位還原,保留原先的相位特征,有效防止了頻譜再生。這樣可以保證后端輸出信號(hào)最大峰值的穩(wěn)定性,同時(shí),能夠降低后端放大器設(shè)計(jì)的復(fù)雜度,并且,能夠針對(duì)任何信號(hào)制式產(chǎn)生削峰效果,降低了峰均比降低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和成本。
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