CN109937532B - 功率放大器电路中的波峰因子削减 - Google Patents

Abstract

描述了用于功率放大器电路中的波峰因子削减的技术。例如，波峰因子削减可以将用于传输的信号的峰值信号电平保持在与传输路径中的功率放大器相关联的峰值阈值电平以下。信号由波峰因子削减系统接收，并根据峰值阈值电平被限幅。然后，将边缘平滑应用于限幅信号，以减少带外发射。边缘平滑通过移动平均滤波器实现，例如，时域盒滤波器。在一些实施例中，使用最大操作或最小操作防止滤波后信号峰值再增长。一些实施例还包括用于进一步改善波峰因子削减的各种迭代循环。

Description

功率放大器电路中的波峰因子削减

优先权要求和相关申请的交叉引用

本专利文件要求于2018年8月8日提交的申请号为16/057,822、发明名称为“功率放大器电路中的波峰因子削减”的美国非临时专利申请的权益和优先权。

技术领域

本发明总体上涉及功率放大器电路。更具体地，本发明的实施例涉及功率放大器电路中的波峰因子削减。

背景技术

功率放大器电路通常用于多种目的各种应用中，包括用于将增益应用于信号以生成放大的输出信号。例如，蜂窝电话通信、高速数据通信和其他应用通常包括具有功率放大器的发射机。在一些情况下，期望确保信号被功率放大器放大而没有失真。例如，当信号功率超过功率放大器的线性工作范围时，可能导致失真，这是不期望的。

例如，许多现代通信方案生成时域信号，其显示出高峰值平均功率比(Peak toAverage Power Ratio，PAPR)。例如，一些调制方案可以以导致高可变振幅的方式对频率分量求和，导致发射信号中的高PAPR。这样的高PAPR的信号在通过功率放大器时可能特别容易失真，并且许多包括这样的高PAPR的信号的应用可能对产生的失真特别敏感。

因此，在这样的应用中通常期望减轻发射机的功率放大器中的高PAPR的信号的失真。使用各种传统的方法避免这样的失真。例如，当信号的功率增加时，一些传统的方法动态地降低在功率放大器输入处的信号的增益，这可以帮助确保信号功率不超过功率放大器的线性工作范围。然而，这样的方法常常明显地降低了功率放大器的效率。其他传统的方法利用硬限幅有效地保持信号振幅不超过阈值限度。然而，硬限幅可能常常在信号中产生硬边缘，这可能引起传输时的带外发射。一些这样的方法可以利用滤波以平滑由硬限幅产生的硬边缘，但滤波可能具有其自身的局限性。例如，一些这样的滤波方法相对复杂，导致电路更昂贵。而且，一些这样的滤波方法可能仍然导致不期望的信号特征，例如通过生成超过阈值限度的信号峰值再增长。

发明内容

本发明的实施例提供了用于功率放大器电路中的波峰因子削减的电路、设备和方法。一些实施例在功率放大器电路的环境下操作，该功率放大器电路是用于发射具有高峰值平均功率比(PAPR)的信号的发射机电路的一部分。例如，期望波峰因子削减将用于传输的信号的峰值信号电平保持在与传输路径中的功率放大器相关联的峰值阈值电平以下。信号由波峰因子削减系统接收，并根据峰值阈值电平被限幅。然后，将边缘平滑应用于限幅的信号，以减少带外发射。边缘平滑通过移动平均滤波器实现，例如，时域盒滤波器。在一些实施例中，使用最大操作或最小操作防止滤波后信号峰值再增长。一些实施例还包括用于进一步改善波峰因子削减的各种迭代循环。

根据一组实施例，提供了一种波峰因子削减系统。所述系统包括：输入节点，用于接收输入数据信号；输出节点，用于输出输出数据信号；限幅器子系统；滤波器子系统；以及输出信号发生器。所述限幅器子系统用于响应于接收限幅器输入信号，生成限幅器输出信号，所述限幅器输出信号是所述限幅器输入信号的超过阈值峰值电平的限幅部分，所述限幅器子系统至少具有第一限幅器模式，在所述第一限幅器模式中，所述限幅器子系统与所述输入节点连接，使得所述限幅器输入信号是所述输入数据信号。所述滤波器子系统用于响应于接收滤波器输入信号，生成滤波器输出信号，所述滤波器输出信号是在移动时间窗口内所述滤波器输入信号的平均值的函数，所述滤波器子系统至少具有第一滤波器模式，在所述第一滤波器模式中，所述滤波器子系统与所述限幅器子系统连接，使得所述滤波器输入信号是所述限幅器输出信号。所述输出信号发生器用于通过从所述输入数据信号中减去所述滤波器输出信号，在所述输出节点处生成所述输出数据信号。

根据另一组实施例，提供了一种用于波峰因子削减的方法。所述方法包括：接收输入数据信号；相对于阈值峰值电平限幅所述输入数据信号，以获得所述输入数据信号的超过所述阈值峰值电平的限幅部分；通过移动平均滤波器对所述输入数据信号的所述限幅部分进行滤波，生成滤波器输出信号，使得所述滤波器输出信号是在移动时间窗口内所述输入数据信号的所述限幅部分的平均值的函数；以及通过从所述输入数据信号中减去所述滤波器输出信号，生成输出数据信号。

根据另一组实施例，提供了一种发射机系统。所述系统包括：功率放大器，用于生成在数据信道上传输的传输信号，作为将增益应用于输出数据信号的函数，所述功率放大器具有相关联的阈值峰值电平；以及波峰因子削减(crest factor reduction，CFR)系统，与所述功率放大器相连，用于根据所述阈值峰值电平生成所述输出数据信号，作为接收到的输入数据信号的波峰因子削减版本。所述CFR系统包括：用于相对于所述阈值峰值电平限幅所述输入数据信号，以生成所述输入数据信号的限幅部分的装置；用于通过计算在移动时间窗口内的所述输入数据信号的所述限幅部分的平均值，对所述输入数据信号的所述限幅部分进行边缘平滑的装置；以及用于生成所述输出数据信号，作为从所述输入数据信号中减去与所述输入数据信号的所述限幅部分的平均值对应的信号的函数的装置。

附图说明

本文中引用的并构成本文一部分的附图示出了本公开的实施例。附图与描述一起用于解释本发明的原理。

图1示出了作为各种实施例的上下文的说明性数据通信环境；

图2示出了根据各种实施例的说明性波峰因子削减系统；

图3示出了根据各种实施例的具有与图2不同的配置的另一个说明性波峰因子削减系统；

图4示出了说明性限幅器输出信号的振幅对时间的示例图；

图5示出了各种简化信号的振幅对时间的图，以证明最大操作子系统的效果；

图6示出了各种简化信号的振幅对时间的图，以证明使用迭代的效果；以及

图7示出了根据各种实施例的用于功率放大器电路中的波峰因子削减的说明性方法的流程图。

在所附附图中，相似的组件和/或特征可以具有相同的参考标记。而且，相同类型的各种组件可以通过在参考标记后面跟着区分相似组件的第二标记来区分。如果说明书中仅使用第一参考标记，则该描述可应用于具有相同第一参考标记的相似组件中的任何一个组件，而不考虑第二参考标记。

具体实施方式

在以下描述中，提供了许多特定细节以透彻理解本发明。然而，本领域技术人员应理解，在没有这些细节中的一个或多个的情况下，可以实现本发明。在其他示例中，出于简洁的目的，对本领域中已知的特征和技术不进行描述。

图1示出了作为各种实施例的上下文的说明性数据通信环境100。数据通信环境100包括与信道155通信的发射机110和接收机160。如图所示，发射机110可以接收信号105并且可以准备信号105在信道155上进行传输。准备信号105可以包括：以放大信号而不引入不期望的失真和/或其他伪影的方式使信号105通过多个组件。例如，发射机110可以包括波峰因子削减系统120、数字预失真系统130和功率放大器150中的一些或全部。

例如，信号105可以是具有相对高的峰值平均功率比(PAPR)的时域信号。例如，这样的信号105可以是现代通信系统的典型，现代通信系统使用导致发射信号中的高可变振幅的某些类型的调制方案。这样的高PAPR的信号在通过功率放大器(例如，功率放大器150)时可能特别容易失真，并且许多包括这样的高PAPR的信号的应用可能对产生的失真特别敏感。因此，在这样的应用中通常期望减轻发射机110的功率放大器150中的高PAPR的信号的失真。在这样的情况下，波峰因子削减可以用于以降低PAPR的方式在功率放大器150进行放大之前削减信号105，以使得功率放大器150可以更有效地运行。

在一些实施例中，信号105在笛卡尔(Cartesian)域中被接收并且被转换为极域信号(即，由振幅和相位表示的)。波峰因子削减系统120接收极域信号并生成具有降低的PAPR的输出信号。如果发射信号的目标PAPR表示为P(以分贝为单位)，发射信号的最大电平，A，可以计算为：

其中，σ是输入信号的均方根(root mean square，RMS)。为了将发射信号的峰值限制为A，波峰因子削减系统120可采用限幅和边缘平滑，如本文中所述。边缘平滑试图平滑由于硬限幅导致的尖拐点，这可以限制由于尖拐点引起的带外发射的降级。

例如，硬限幅可以通过检测信号105的信号电平高于目标电平A的实例实现，如：

用于硬限幅的加窗函数c[n]可以计算为:

x_CFR[n]＝x[n]-q[n] (3)

其中，x_CFR[n]是具有最大峰值电平A的削减的CFR。为了限制带外发射降级，可以使用移动平均滤波进行边缘平滑。例如，时域盒滤波器可以生成限幅信号的移动平均值。可以在移动平均值之后应用最大操作，以限制平滑操作后信号再增长。在一些实施方式中，可以迭代边缘平滑和/或波峰因子削减的其他部分以改善平滑。

本文中描述的实施例包括许多实现波峰因子削减系统120的新颖方法。例如，波峰因子削减系统120的实施例可以包括：用于相对于阈值峰值电平限幅输入信号105，以生成输入信号105的限幅部分的装置；用于通过计算在移动时间窗口内的输入信号105的限幅部分的平均值，对输入信号105的限幅部分进行边缘平滑的装置；以及用于生成削减信号，作为从输入信号105中减去与输入数据信号的限幅部分的平均值对应的信号的函数的装置。

然后，可以将削减的信号传递到数字预失真系统130，该数字预失真系统130可以有效地模拟预期由功率放大器150引起的失真，并且可以改变削减的信号以预补偿该预期的失真。因此，波峰因子削减系统120和数字预失真系统130可以调节信号105，使得功率放大器150可以以更高的功率效率和更少的失真运行。在一些实施例中，可以直接使用极域功率放大器150放大由数字预失真系统130输出的极域信号。其他实施例可以包括数模转换器(digital to analog converter，DAC)140和/或与其他类型的功率放大器150一起使用的其他组件。例如，实现方式可以将数字预失真系统130的输出转换回笛卡尔域，将笛卡尔域的信号传递到DAC 140以转换为模拟信号，并且可以使用模拟功率放大器150将增益应用于模拟信号。

图2示出了根据各种实施例的说明性波峰因子削减系统200。波峰因子削减系统200可以包括用于接收输入数据信号(X[n])205的输入节点201，以及用于输出输出数据信号(Y[n])250的输出节点202。连接在输入节点201和输出节点202之间的可以是限幅器子系统210、滤波器子系统220和输出信号发生器240。

限幅器子系统210的实施例响应于接收限幅器输入信号，接生成限幅器输出信号(q[n])215，限幅器输出信号(q[n])215是限幅器输入信号的超过阈值峰值电平(A)212的限幅部分。例如，限幅器子系统210可以有效地实现上述等式(2)。限幅器子系统210的一些实施例被实现为数字高通滤波器，其通过具有超过A212的振幅的输入数据信号205的任何样本。在所示的实施例中，限幅器子系统的输入与输入节点201连接，使得限幅器输入信号是输入数据信号205，并且限幅器子系统210的输出是输入数据信号205的限幅部分。例如，无论输入数据信号205的电平在哪超过A 212，限幅器子系统210的输出对应于该过量(例如，对应于输入数据信号205的信号电平减去A 212的绝对值)；否则，限幅器子系统210的输出为0(即，无论输入数据信号205的电平在哪小于A 212)。

为了说明，图4示出了说明性限幅器输出信号215的振幅402对时间404的示例图400。例如，图400可以是用于12音调传输的4dB的目标PAPR(即，阈值峰值电平212)。如图所示，限幅器输出信号215在大多数位置中为零，因为输入数据信号205仅在少数情况下会超过阈值峰值电平212。

回到图2，滤波器子系统220的实施例响应于接收滤波器输入信号，生成滤波器输出信号，该滤波器输出信号是在移动时间窗口内滤波器输入信号的平均值的函数。滤波器子系统220的一些实施例被实现为时域盒滤波器。例如，在任何特定时刻，移动时间窗口定义包括滤波器输入信号的(例如，输入数据信号205的超过阈值峰值电平212的部分的)M个样本的时间范围，其中，M是正整数(例如，8)。对于每个特定时刻，滤波器子系统220(例如，时域盒滤波器)通过计算M个样本的总和并有效地除以M，计算平均值。一些实现方式通过利用2的幂，避免使用复杂的电路进行除法。例如，在这样的实现方式中，M可以等于2^N，其中，N是正整数(即，样本的数量是2的幂)。从总和中去除N个最低有效位有效地除以M，从而产生特定时刻的滤波器输入信号的平均值。作为示例，其中，N为3，滤波器子系统220的滤波器长度为8。在不使用复杂的电路进行除法的情况下，去除8个样本的总和的3个最低有效位有效地将总和除以8，从而产生平均值。

输出信号发生器240的实施例可以通过从输入数据信号205中减去滤波器输出信号，在输出节点202处生成输出数据信号205。在一些实施例中，输出信号发生器240被实现为加法器，其将输入数据信号205和滤波器输出信号的反相作为其输入，并输出输出数据信号250，作为那些输入信号的总和。滤波器子系统220的一些实现方式将延迟引入波峰因子削减系统200。移动平均滤波算出过去和未来的样本的平均值，从而引入所谓的群延迟。在一些情况下，群延迟可以是(F-1)/2，其中，F是滤波器长度。因此，在滤波器子系统220之前和之后对信号进行操作的波峰因子削减系统200的组件可以包括延迟组件225，用于负责由滤波器子系统220引入的延迟并有效地对信号进行时间对齐。例如，输出信号发生器240的实施例包括延迟组件225a，用于至少根据滤波器子系统220的群延迟延迟输入数据信号205的接收，以生成延迟的输入数据信号。在这样的实施例中，输出信号发生器240通过从延迟的输入数据信号中减去滤波器输出信号，生成输出数据信号250。这样，可以对时间对齐的信号进行相减。

波峰因子削减系统200的一些实施例还包括最大操作子系统230，用于限制边缘平滑后信号峰值再增长。例如，在没有这样的最大操作子系统230的情况下，滤波器输出信号的信号电平可能常常超过阈值峰值电平212再增长。为了将边缘平滑输出保持在阈值峰值电平212以下，最大操作子系统230可以计算滤波器输出信号相对于限幅器输出信号215的最大值。尽管最大操作子系统230示出为单独的组件，但最大操作子系统230的一些实施例可以被实现为滤波器子系统220的一部分。例如，滤波器子系统220可以包括：移动平均滤波器，用于生成移动平均信号，移动平均信号是在移动时间窗口内滤波器输入信号的限幅部分的平均值；以及最大操作子系统230，用于接收移动平均信号和限幅器输出信号215，并且用于通过计算移动平均信号相对于限幅器输出信号215的最大值，生成滤波器输出信号。最大操作子系统230的一些实施例被实现为比较器，该比较器具有与移动平均信号连接的第一比较器输入、与限幅器输出信号215连接的第二比较器输入以及作为第一比较器输入和第二比较器输入中的最大值的比较器输出。如上所述，滤波器子系统220的实现方式可以引入延迟(例如，群延迟)。因此，一些实现方式包括延迟组件225b，用于根据滤波器子系统220的延迟延迟由最大操作子系统进行的限幅器输出信号215的接收，以生成延迟的限幅部分，使得最大值是相对于延迟的限幅部分计算的。

为了说明，图5示出了各种简化信号的振幅502对时间504的图500，以证明最大操作子系统230的效果。所示的信号包括在说明性阈值峰值电平(A)212的环境中绘制的说明性输入数据信号205的一部分、在没有最大操作子系统230的情况下生成的输出数据信号250的版本(示为S_RED 525)以及在具有最大操作子系统230的情况下生成的输出数据信号250的版本(示为S_{RED_M} 520)。所示的S_RED 525表现出限幅和平滑后信号峰值再增长，使得削减的输出数据信号250的大部分仍然超过阈值峰值电平212。相反，由于存在最大操作子系统230，所示的S_{RED_M} 520保持在或低于阈值峰值电平212。

再回到图2，在一些实施例中，边缘平滑可以通过迭代地使一个或多个信号通过波峰因子削减系统200的一个或多个组件改善。例如，如图所示，滤波器子系统220的一些实施例选择性地在多个滤波器模式中运行。一些实施例包括状态控制器217，其可以通过在不同时刻将滤波器子系统220的输入与不同的信号连接，选择性地在滤波器模式之间切换。例如，状态控制器217可以被实现为处理器、状态机或指示一个或多个切换的操作的任何其他合适的控制器。在所示的实施例中，状态控制器217可以选择性地将滤波器子系统220的输入连接到限幅器子系统210的输出或连接到反馈迭代循环235。反馈迭代循环235可以(例如，在有或没有最大操作子系统230的情况下)与过滤器子系统220的输出连接。例如，滤波器子系统220可以通过在一个迭代中生成作为限幅器输出信号215的函数的滤波器输出信号并使用根据该迭代所生成的滤波器输出信号在随后的迭代中重新生成作为限幅器输出信号的函数的滤波器输出信号，迭代地输出滤波器输出信号。

为了说明，图6示出了各种简化信号的振幅602对时间604的图600，以证明使用迭代的效果。所示的信号包括在说明性的阈值峰值电平(A)212的环境中绘制的说明性的输入数据信号205的一部分、利用单个迭代生成的输出数据信号250的版本(示为S_{RED_M} 520，其可以对应于图5的S_{RED_M} 520)以及利用两个迭代生成的输出数据信号250的版本(示为S_{RED_M}2620)。示出的S_{RED_M}2 620表现出比示出的S_{RED_M} 520更多的边缘平滑。

以上参考图2(以及图4至6)描述的实施例包括用于实现本文中描述的新颖特征的许多可能的实施例中的仅一些可能的实施例。一些其他实施例在图3中示出。例如，参考图3描述的各种实施例示出了支持不同类型的迭代的架构。每个这样的架构可以提供某些特征，并且可以或可以不与架构中的其他架构组合。而且，架构中这样的差异可能导致其他组件差异。例如，不同类型的迭代可能导致引入不同信号路径的延迟量不同，使得一个或多个延迟组件225可相应地适应。为了清楚，图3的与图2的组件相似的部分标有对应的参考标记。

图3示出了根据各种实施例的具有与图2不同的配置的另一个说明性波峰因子削减系统300。波峰因子削减系统300可以利用与图2大体相同的部件且以与图2大体相同的方式运行；除了状态控制器317和反馈迭代循环335与图2的对应组件不同以外。如图所示，状态控制器317可以被配置为通过在不同时刻选择性地改变多个信号路径，指示波峰因子削减系统300的多个输出模式。在一些实现方式中，在第一输出模式中，状态控制器317选择性地将输出信号发生器240的输入和限幅器子系统210的输入都连接到输入节点205；以及在第二输出模式中，状态控制器317将输出信号发生器240的输入和限幅器子系统210的输入都连接到输出信号发生器240的输出。例如，状态控制器317可以被实现为根据第一迭代中的第一输出模式指示操作，并且根据一个或多个随后的迭代中的第二输出模式指示操作。

如图所示，一些实施例还可以包括最小操作子系统330。最小操作子系统330的实施例可以计算相对于阈值峰值电平212的最小值。在一些实施例中，最小操作子系统330是输出信号发生器240的组件。例如，输出信号发生器240可以包括加法器，用于通过从输入数据信号205中减去滤波器输出信号，生成预输出数据信号，并且最小操作子系统330可以通过计算预输出数据信号相对于阈值峰值电平212的最小值，生成输出数据信号250。例如，最小操作子系统330的实施例被实现为比较器，该比较器具有与预输出数据信号连接的第一比较器输入、与阈值峰值电平212连接的第二比较器输入以及作为比较器输入中的最小值的比较器输出。

图7示出了根据各种实施例的用于功率放大器电路中的波峰因子削减的说明性方法700的流程图。方法700的实施例可以使用任何合适的系统实现，包括但不限于以上描述的系统。该方法的实施例在阶段704通过接收输入数据信号为开始。例如，实施例可以通过与数据信道通信的发射机实现。发射机用于接收输入数据信号，并且准备数据信号在数据信道上进行传输，例如通过使用功率放大器放大数据信号等。如本文中所述，方法700的实施例试图对输入数据信号进行波峰因子削减，以减少功率放大器可能引入信号路径的失真和/或其他不期望的伪影(例如，特别是在具有相对高的PAPR的信号的环境下)。

在阶段708，实施例可以相对于阈值峰值电平限幅输入数据信号，以获得输入数据信号的超过阈值峰值电平的限幅部分。在阶段712，实施例可以通过移动平均滤波器对输入数据信号的限幅部分进行滤波，生成滤波器输出信号，使得滤波器输出信号是在移动时间窗口内输入数据信号的限幅部分的平均值的函数。在一些实施例中，在阶段712处的生成滤波器输出信号包括：移动平均滤波器对输入数据信号的限幅部分进行滤波，以生成移动平均信号，移动平均信号是在移动时间窗口内输入数据信号的限幅部分的平均值；以及通过计算移动平均信号相对于输入数据信号的限幅部分的最大值，生成滤波器输出信号。

一些实施例可以包括：在适当时向一个或多个信号添加延迟，以有效地对信号进行时间对齐。移动平均滤波器可以具有相关联的群延迟(例如，(F-1)/2，其中，F是滤波器长度)，并且在方法700的阶段中进行的某些计算可以涉及相对于群延迟延迟一个或多个信号。例如，在计算最大值作为生成滤波器输出信号的一部分的上述实施例中，计算最大值可以涉及：根据移动平均滤波器的群延迟，移动平均滤波器延迟输入数据信号的限幅部分的接收，以生成延迟的限幅部分，使得最大值是相对于延迟的限幅部分计算的。

在一些实施例中，在任何特定时刻，移动时间窗口定义包括输入数据信号的限幅部分的2^N个样本的时间范围，其中，N是正整数。在这样的实施例中，在特定时刻对输入数据信号的限幅部分进行滤波可以包括：计算滤波器输入信号的2^N个采样的总和，并消除总和的N个最低有效位，以获得特定时刻的输入数据信号的限幅部分的平均值。例如，在任何特定时刻，滤波可以通过将8个样本(即，其中，N等于3)相加并去除3个最低有效位有效地除以8，算出8个样本的平均值。

在阶段716，实施例可以通过从输入数据信号中减去滤波器输出信号，生成输出数据信号。在一些实施例中，相减生成滤波器预输出信号，并且在阶段716处的生成输出数据信号可以包括：计算滤波器预输出信号相对于阈值峰值电平的最小值，以生成滤波器输出信号。如上所述，一些实施例涉及向一个或多个信号添加延迟。例如，生成输出数据信号可以涉及：至少根据移动平均滤波器的群延迟延迟输入数据信号，以生成延迟的输入数据信号，使得输出数据信号通过从延迟的输入数据信号中减去滤波器输出信号生成。

如本文中所述，一些实施例可涉及一种或多种类型的迭代。在一些这样的实施例中，在阶段712处的生成滤波器输出信号可以包括：在第一迭代中，通过移动平均滤波器接收输入数据信号的限幅部分，迭代地对输入数据信号的限幅部分进行滤波(由阶段708和712之间的实线箭头表示)；以及在一个或多个随后的迭代中，移动平均滤波器接收滤波器输出信号(由虚线箭头“A”表示)。在其他这样的实施例中，在阶段716处的生成输出数据信号包括：在第一迭代中，通过从输入数据信号中减去滤波器输出信号，生成输出数据信号(由阶段712和716之间的实线箭头表示)；以及在一个或多个随后的迭代中，通过相对于阈值峰值电平限幅输出数据信号，生成输出数据信号，以获得输出数据信号的超过阈值峰值电平的限幅部分(由虚线箭头“B”表示)，通过移动平均滤波器对输出数据信号的限幅部分进行滤波，重新生成滤波器输出信号；以及从输入数据信号中减去重新生成的滤波器输出信号。

应理解，当元件或组件在本文中被称作“连接到”或“耦合到”另一元件或组件时，其可以连接或耦合到另一元件或组件，或者也可以存在介于中间的元件或组件。相反，当元件或组件被称作“直接连接到”或“直接耦合到”另一元件或组件时，它们之间不存在介于中间的元件或组件。应理解，尽管可以使用本文中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述各种元件、组件，但是这些元件、组件、区域不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、组件与另一个元件、组件区分开。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，以下讨论的第一元件、组件可以被称为第二元件、组件。如本文中使用的，术语“逻辑低”、“低状态”、“低电平”、“逻辑低电平”、“低”或“0”可互换使用。术语“逻辑高”、“高状态”、“高电平”、“逻辑高电平”、“高”或“1”可互换使用。

如本文中使用的，术语“一”、“一个”和“该”可以包括单数和复数引用。进一步理解，当本说明书中使用术语“包括”、“包含”、“具有”及其变型时，说明存在所述特征、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。相反，当本说明书中使用术语“由......组成”时，说明所述特征、步骤、操作、元件和/或组件，并且排除附加的特征、步骤、操作、元件和/或组件。此外，如本文中使用的，词语“和/或”可以指代并涵盖相关联的所列项目中的一个或多个项目的任何可能的组合。

虽然本文中参考说明性实施例描述了本发明，但是该描述并不旨在以限制意义来解释。相反，说明性实施例的目的是使本发明的精神更好地被本领域技术人员理解。为了不模糊本发明的范围，省略了众所周知的过程和制造技术的许多细节。参考该描述，说明性实施例的各种修改以及其他实施例对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，旨在所附权利要求涵盖任何这样的修改。

此外，可以有利地使用本发明的优选实施例的一些特征而无需相应地使用其他特征。因此，前述描述应该被认为仅仅是对本发明原理的说明，而不是对其的限制。本领域技术人员将理解落入本发明范围内的上述实施例的变型。因此，本发明不限于以上讨论的特定实施例和图示，而是由所附权利要求及其等同物限制。

Claims (16)

1.一种波峰因子削减系统，包括：

输入节点，用于接收输入数据信号；

输出节点，用于输出输出数据信号；

限幅器子系统，用于响应于接收限幅器输入信号，生成限幅器输出信号，所述限幅器输出信号是所述限幅器输入信号的超过阈值峰值电平的限幅部分，所述限幅器子系统至少具有第一限幅器模式，在所述第一限幅器模式中，所述限幅器子系统与所述输入节点连接，使得所述限幅器输入信号是所述输入数据信号；

滤波器子系统，用于响应于接收滤波器输入信号，生成滤波器输出信号，所述滤波器输出信号是在移动时间窗口内所述滤波器输入信号的平均值的函数，所述滤波器子系统至少具有第一滤波器模式，在所述第一滤波器模式中，所述滤波器子系统与所述限幅器子系统连接，使得所述滤波器输入信号是所述限幅器输出信号，所述滤波器子系统包括：

移动平均滤波器，用于生成移动平均信号，所述移动平均信号是在所述移动时间窗口内所述滤波器输入信号的所述限幅部分的平均值；以及

最大操作子系统，用于接收所述移动平均信号和所述滤波器输入信号，并且用于通过计算所述移动平均信号相对于所述限幅器输出信号的最大值，生成所述滤波器输出信号；以及

输出信号发生器，用于通过从所述输入数据信号中减去所述滤波器输出信号，在所述输出节点处生成所述输出数据信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输出信号发生器还包括：

延迟组件，用于至少根据所述滤波器子系统的群延迟延迟所述输入数据信号的接收，以生成延迟的输入数据信号，使得所述输出数据信号通过从所述延迟的输入数据信号中减去所述滤波器输出信号生成。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述滤波器子系统还包括：

延迟组件，用于根据所述移动平均滤波器的群延迟延迟所述限幅器输出信号的接收，以生成延迟的限幅部分，使得所述最大值是相对于所述延迟的限幅部分计算的。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述最大操作子系统包括比较器，所述比较器具有与所述移动平均信号连接的第一比较器输入、与所述限幅器输出信号连接的第二比较器输入以及作为所述第一比较器输入和第二比较器输入中的最大值的比较器输出。

5.根据权利要求1所述的系统，还包括：

状态控制器，用于指示多个迭代，使得：

在第一迭代中，所述状态控制器指示所述滤波器子系统以所述第一滤波器模式运行，从而将所述滤波器子系统的输入连接到所述限幅器子系统的输出，使得所述滤波器输入信号是所述限幅器输出信号；以及

在第二迭代中，所述状态控制器指示所述滤波器子系统以第二滤波器模式运行，从而将所述滤波器子系统的输入连接到所述滤波器子系统的输出，使得所述滤波器输入信号是所述滤波器输出信号。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括：

状态控制器，用于指示多个迭代，使得：

在第一迭代中，所述状态控制器指示所述输出信号发生器以第一输出模式运行，从而将所述输出信号发生器的输入和所述限幅器子系统的输入都连接到所述输入节点；以及

在第二迭代中，所述状态控制器指示所述输出信号发生器以第二输出模式运行，从而将所述输出信号发生器的输入和所述限幅器子系统的输入都连接到所述输出信号发生器的输出。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输出信号发生器包括：

加法器子系统，用于通过从所述输入数据信号中减去所述滤波器输出信号，生成预输出数据信号；以及

最小操作子系统，用于通过计算所述预输出数据信号相对于所述阈值峰值电平的最小值，生成所述输出数据信号。

8.根据权利要求1所述的系统，其中：

N是正整数；

在多个时刻中的任意时刻，所述移动时间窗口定义包括所述滤波器输入信号的2^N个样本的时间范围；以及

所述滤波器子系统包括时域盒滤波器，在所述多个时刻中的每个时刻，所述时域盒滤波器通过计算所述滤波器输入信号的2^N个样本的总和并消除所述总和的N个最低有效位，计算所述滤波器输入信号的平均值，以获得所述时刻的所述滤波器输入信号的平均值。

9.一种用于波峰因子削减的方法，包括：

接收输入数据信号；

相对于阈值峰值电平限幅所述输入数据信号，以获得所述输入数据信号的超过所述阈值峰值电平的限幅部分；

通过移动平均滤波器对所述输入数据信号的所述限幅部分进行滤波，生成滤波器输出信号，使得所述滤波器输出信号是在移动时间窗口内所述输入数据信号的所述限幅部分的平均值的函数；以及

通过从所述输入数据信号中减去所述滤波器输出信号，生成输出数据信号；其中，生成所述滤波器输出信号还包括：

所述移动平均滤波器对所述输入数据信号的所述限幅部分进行滤波，以生成移动平均信号，所述移动平均信号是在所述移动时间窗口内所述输入数据信号的所述限幅部分的平均值；以及

通过计算所述移动平均信号相对于所述输入数据信号的所述限幅部分的最大值，生成所述滤波器输出信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，计算所述移动平均信号相对于所述输入数据信号的所述限幅部分的最大值包括：

根据所述移动平均滤波器的群延迟，所述移动平均滤波器延迟所述输入数据信号的所述限幅部分的接收，以生成延迟的限幅部分，

其中，所述最大值是所述移动平均信号相对于所述延迟的限幅部分计算的。

11.根据权利要求9所述的方法，其中：

N是正整数；

在特定时刻，所述移动时间窗口定义包括所述输入数据信号的所述限幅部分的2^N个样本的时间范围；以及

在所述特定时刻对所述输入数据信号的所述限幅部分进行滤波包括：计算所述滤波器输入信号的2^N个采样的总和，并消除所述总和的N个最低有效位，以获得所述特定时刻的所述输入数据信号的所述限幅部分的平均值。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，生成所述滤波器输出信号还包括：通过以下步骤，所述移动平均滤波器对所述输入数据信号的所述限幅部分进行迭代滤波：

在多个迭代的第一迭代中，所述移动平均滤波器接收所述输入数据信号的所述限幅部分；以及

在所述多个迭代的至少第二迭代的每个迭代中，所述移动平均滤波器接收所述滤波器输出信号。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，生成所述输出数据信号还包括：

至少根据所述移动平均滤波器的群延迟延迟所述输入数据信号，以生成延迟的输入数据信号，

其中，所述输出数据信号是通过从所述延迟的输入数据信号中减去所述滤波器输出信号生成的。

14.根据权利要求9所述的方法，其中：

相减生成滤波器预输出信号；以及

生成所述输出数据信号还包括：计算所述滤波器预输出信号相对于所述阈值峰值电平的最小值，以生成所述滤波器输出信号。

15.根据权利要求9所述的方法，其中，生成所述输出数据信号还包括：

在多个迭代的第一迭代中，通过从所述输入数据信号中减去所述滤波器输出信号，生成所述输出数据信号；以及

通过以下步骤，在所述多个迭代的至少第二迭代的每个迭代中生成所述输出数据信号：

相对于所述阈值峰值电平限幅所述输出数据信号，以获得所述输出数据信号的超过所述阈值峰值电平的限幅部分；

通过所述移动平均滤波器对所述输出数据信号的所述限幅部分进行滤波，重新生成所述滤波器输出信号；以及

从前一次迭代中的输出数据信号中减去所述重新生成的滤波器输出信号。

16.一种发射机系统，包括：

功率放大器，用于生成在数据信道上传输的传输信号，作为将增益应用于输出数据信号的函数，所述功率放大器具有相关联的阈值峰值电平；以及

波峰因子削减CFR系统，与所述功率放大器相连，用于根据所述阈值峰值电平生成所述输出数据信号，作为接收到的输入数据信号的波峰因子削减版本，所述波峰因子削减CFR系统包括：

用于相对于所述阈值峰值电平限幅所述输入数据信号，以生成所述输入数据信号的限幅部分的装置；

用于通过计算在移动时间窗口内的所述输入数据信号的所述限幅部分的移动平均值，对所述输入数据信号的所述限幅部分进行边缘平滑，以及通过计算所述移动平均值相对于所述输入数据信号的所述限幅部分的大值，作为滤波器输出信号的装置；以及

用于生成所述输出数据信号，作为从所述输入数据信号中减去所述滤波器输出信号的函数的装置。

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