多载波基站信号动态削峰与频谱泄漏抑制方法

常见问题解答 / 2025-05-26 10:58:59

在2G时代主要是GSM制式信号，该信号的特点是恒包络的调相信号，对于基站的大功率放大器而言，这种恒包络的调制可以使得功放平均功率工作在功放的饱和点附近。
无线通信系统进入3G时代后，为了有效提高频谱利用率，调制后的信号都是较大峰均比的非恒包络调制信号，例如UMTS、LTE等信号。这些较大峰均比的信号放大时，无论是大功率的光纤直放站远端单元，还是基站的RRU，为了保证信号不失真，必须要进行功放回退，从而造成功放效率下降。
理论上信号最大输出平均功率需要满足：PAVG=Psat-PAPR。
公式中，PAVG为功放的平均功率，Psat为功放的饱和功率，PAPR为信号的峰均比。
针对该问题，波峰因子降低技术得到应用，也就是我们所说的消峰（Crest Factor Reduction，CFR）。
削峰的定义：削峰是通过对信号的峰值采用适当的策略进行处理，从而降低信号峰均比（PAPR）。
削峰的作用：削峰的重点不是改善功放的线性特性，而是通过提升功放的最大功率来提升功放的整体效率。
消峰提升功率放效率的原理如下：
目前，降低信号峰均比的算法主要有如下几种方法：
1、根据特定制式信号的时域帧格式，在存在多载波合路的情况下，进行相位的旋转，实现多载波信号的峰均比值得降低。该技术仅适用于具有采用时隙结构且具有训练序列的通信系统，适应范围比较窄。
2、Peak-Cancel算法主要原理为利用与输入信号spectrum mask相同的滤波器的冲激响应来生成削峰脉冲。即如果输入信号的频谱归一化带宽为1/n，则相应滤波器的频谱归一化带宽也应为1/n，可避免在削峰过程中引入带外噪声。对原信号中超过功率门限值的点进行削峰，这种算法需要根据不同制式的频谱特点修改削峰脉冲，达到降低峰均比的目的，存在算法复杂度高，实现成本高的缺点。
3、通过检测原信号幅度和相位来控制信号幅度，并恢复原信号的相位。该算法是对对接收到的信号进行削峰处理，以控制幅度，降低信号峰均比。控制幅度后的信号相位会发生变化，其中相位恢复可对削峰后的信号进行相位还原，保留原先的相位特征，有效防止了频谱再生。这样可以保证后端输出信号最大峰值的稳定性，同时，能够降低后端放大器设计的复杂度，并且，能够针对任何信号制式产生削峰效果，降低了峰均比降低的实现复杂度和成本。
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