способ уменьшения пиковой мощности (варианты) и система связи

Формула изобретения

1. Способ уменьшения пиковой мощности, включающий: формирование первого сигнала с первым типом модуляции и второго сигнала со вторым типом модуляции; объединение первого и второго сигналов для формирования комбинированного входного сигнала, в котором первый сигнал находится в первой полосе частот комбинированного входного сигнала, второй сигнал находится во второй полосе частот комбинированного входного сигнала, и первая полоса частот отличается от второй полосы частот; формирование функции снижения уровня пиков на основе комбинированного входного сигнала; выбор части функции снижения уровня пиков, которая соответствует первой полосе частот, в качестве выбранной части функции снижения уровня пиков; и применение выбранной части функции снижения уровня пиков в первой полосе частот комбинированного входного сигнала для обеспечения комбинированного выходного сигнала с пониженным отношением пиковой и средней мощностей.

2. Способ по п.1, в котором по меньшей мере другая часть функции снижения уровня пиков не применяется к комбинированному входному сигналу, когда к нему применяется выбранная часть этой функции.

3. Способ по п.1, в котором функция снижения уровня пиков имеет спектральные компоненты по меньшей мере в первой полосе частот и во второй полосе частот.

4. Способ по п.1, в котором формирование функции снижения уровня пиков включает формирование сигнала, содержащего пики комбинированного входного сигнала, представляющего пики в комбинированном входном сигнале, которые превышают заданное пороговое значение, и выбор части функции снижения уровня пиков включает фильтрацию сигнала, содержащего пики комбинированного входного сигнала, для получения выбранной части функции снижения уровня пиков.

5. Способ по п.4, в котором формирование сигнала, содержащего пики комбинированного входного сигнала включает: удаление из комбинированного входного сигнала имеющихся в нем пиков, которые превышают заданное пороговое значение, для формирования сигнала без обрезанных пиков; и вычитание сигнала без обрезанных пиков из комбинированного входного сигнала для получения сигнала, содержащего пики комбинированного входного сигнала.

6. Способ по п.1, в котором часть функции снижения уровня пиков, которая соответствует второй полосе частот, фактически не применяется ко второй полосе частот комбинированного входного сигнала.

7. Способ по п.1, в котором фактически только выбранная часть функции снижения уровня пиков применяется к комбинированному входному сигналу, а другие части функции снижения уровня пиков, которые соответствуют областям частот, находящимся за пределами первой полосы частот, к комбинированному входному сигналу не применяются.

8. Способ по п.1, в котором первый тип модуляции является одним из следующих типов: многостанционный доступ с частотным разделением каналов (FDMA), многостанционный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), многостанционный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA) и многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA), и второй тип модуляции является другим из следующих типов: многостанционный доступ с частотным разделением каналов (FDMA), многостанционный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), многостанционный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA) и многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA).

9. Способ по п.8, в котором первым типом модуляции является OFDM, и вторым типом модуляции является TDMA.

10. Способ по п.8, в котором первым типом модуляции является CDMA, и вторым типом модуляции является OFDM.

11. Способ по п.1, в котором первый сигнал расположен в комбинированном входном сигнале по обеим сторонам точки 0 Гц.

12. Способ по п.1, включающий также преобразование комбинированного выходного сигнала в радиочастотный сигнал и усиление радиочастотного сигнала для передачи.

13. Способ по п.1, включающий также применение функции снижения уровня пиков к первому сигналу до объединения первого сигнала со вторым сигналом для формирования комбинированного входного сигнала.

14. Способ по п.1, включающий повышение частот дискретизации первого сигнала и второго сигнала до общей частоты дискретизации до объединения первого сигнала со вторым сигналом для формирования комбинированного входного сигнала.

15. Система связи, содержащая: электронные схемы преобразования сигналов с повышением частоты для преобразования комбинированного выходного сигнала в радиочастотный сигнал для передачи; электронные схемы обработки сигналов, связанные с электронными схемами преобразования сигналов с повышением частоты и обеспечивающие выполнение следующих функций; формирование первого сигнала с первым типом модуляции и второго сигнала со вторым типом модуляции; объединение первого и второго сигналов для формирования комбинированного входного сигнала, в котором первый сигнал находится в первой полосе частот комбинированного входного сигнала, второй сигнал находится во второй полосе частот комбинированного входного сигнала, и первая полоса частот отличается от второй полосы частот; формирование функции снижения уровня пиков на основе комбинированного входного сигнала; выбор части функции снижения уровня пиков, которая соответствует первой полосе частот, в качестве выбранной части функции снижения уровня пиков; и применение выбранной части функции снижения уровня пиков в первой полосе частот комбинированного входного сигнала для обеспечения комбинированного выходного сигнала с пониженным отношением пиковой и средней мощностей.

16. Система связи по п.15, в которой по меньшей мере другая часть функции снижения уровня пиков не применяется к комбинированному входному сигналу, когда к нему применяется выбранная часть этой функции.

17. Система связи по п.15, в которой функция снижения уровня пиков имеет спектральные компоненты по меньшей мере в первой полосе частот и во второй полосе частот.

18. Система связи по п.15, в которой: для формирования функции снижения уровня пиков электронные схемы обработки сигналов также обеспечивают формирование сигнала, содержащего пики комбинированного входного сигнала и являющегося представлением этих пиков в комбинированном входном сигнале, которые превышают заданное пороговое значение; и для выбора части функции снижения уровня пиков электронные схемы обработки сигналов также обеспечивают фильтрацию сигнала, содержащего пики комбинированного входного сигнала, для получения выбранной части функции снижения уровня пиков.

19. Система связи по п.18, в которой для формирования сигнала, содержащего пики комбинированного входного сигнала, электронные схемы обработки сигналов обеспечивают также выполнение следующих функций: удаление из комбинированного входного сигнала имеющихся в нем пиков, которые превышают заданное пороговое значение, для формирования сигнала без обрезанных пиков; и вычитание сигнала без обрезанных пиков из комбинированного входного сигнала для получения сигнала, содержащего пики комбинированного входного сигнала.

20. Система связи по п.15, в которой часть функции снижения уровня пиков, которая соответствует второй полосе частот, фактически не применяется ко второй полосе частот комбинированного входного сигнала.

21. Система связи по п.15, в которой фактически только выбранная часть функции снижения уровня пиков применяется к комбинированному входному сигналу, а другие части функции снижения уровня пиков, которые соответствуют областям частот, находящимся за пределами первой полосы частот, к комбинированному входному сигналу не применяются.

22. Система связи по п.15, в которой первый тип модуляции является одним из следующих типов: многостанционный доступ с частотным разделением каналов (FDMA), многостанционный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), многостанционный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA) и многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA), и второй тип модуляции является другим из следующих типов: многостанционный доступ с частотным разделением каналов (FDMA), многостанционный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), многостанционный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA) и многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA).

23. Система связи по п.22, в которой первым типом модуляции является OFDM, и вторым типом модуляции является TDMA.

24. Система связи по п.22, в которой первым типом модуляции является CDMA, и вторым типом модуляции является OFDM.

25. Система связи по п.15, в которой первый сигнал расположен в комбинированном входном сигнале по обеим сторонам точки 0 Гц.

26. Система связи по п.15, в которой электронные схемы обработки сигналов также обеспечивают применение функции снижения уровня пиков к первому сигналу до объединения первого сигнала со вторым сигналом для формирования комбинированного входного сигнала.

27. Система связи по п.15, в которой электронные схемы обработки сигналов также обеспечивают повышение частот дискретизации первого сигнала и второго сигнала до общей частоты дискретизации до объединения первого сигнала со вторым сигналом для формирования комбинированного входного сигнала.

28. Способ уменьшения пиковой мощности, включающий: формирование первого сигнала с первым типом модуляции и второго сигнала со вторым типом модуляции; объединение первого и второго сигналов для формирования комбинированного входного сигнала, в котором первый сигнал находится в первой полосе частот комбинированного входного сигнала, второй сигнал находится во второй полосе частот комбинированного входного сигнала, и первая полоса частот отличается от второй полосы частот; формирование функции снижения уровня пиков на основе комбинированного входного сигнала; выбор первой части функции снижения уровня пиков, которая соответствует первой полосе частот, и второй части функции снижения уровня пиков, которая соответствует второй полосе частот; и применение первой части функции снижения уровня пиков в первой полосе частот комбинированного входного сигнала и второй части функции снижения уровня пиков во второй полосе частот комбинированного входного сигнала для обеспечения комбинированного выходного сигнала.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к снижению пиков мощности и, в частности, к выборочному снижению пиков мощности.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Отношение пиковой и средней мощностей является отношением мгновенной пиковой мощности к средней мощности усилителя мощности (УМ) при усилении заданного входного сигнала для обеспечения усиленного выходного сигнала. Величина PAPR влияет на эффективность работы усилителя и является важной характеристикой работы мобильных устройств радиосвязи, которые работают от батареек. Более эффективные усилители потребляют меньше энергии, по сравнению с менее эффективными усилителями, для усиления заданного сигнала до определенного уровня. Как правило, чем ниже величина PAPR, тем выше эффективность работы усилителя, и наоборот. Соответственно, разработчики постоянно ищут пути создания более эффективных систем связи, которые позволяют снизить величину PAPR.

[0003] Величина PAPR для систем связи обычно зависит от входного сигнала, усиливаемого усилителем мощности. Пиковые и средние величины амплитуды входного сигнала связаны с мгновенными величинами пиковой и средней мощности, обеспечиваемой усилителем мощности при усилении входного сигнала. Таким образом, входной сигнал, имеющий сравнительно высокие пиковые величины амплитуды относительно ее общей средней величины, считается сигналом с высокой величиной PAPR, в то время как входной сигнал, имеющий сравнительно низкие пиковые величины амплитуды относительно ее средней величины по всему сигналу, считается сигналом с низкой величиной PAPR. Пиковые и средние величины амплитуды входного сигнала часто зависят от вида модуляции входного сигнала.

[0004] В современных системах связи используются следующие виды модуляции: многостанционный доступ с частотным разделением каналов (FDMA), включая многостанционный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), многостанционный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA) и многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA). Системы OFDM, такие как системы, работающие по стандарту Проекта партнерства третьего поколения (3GPP) системы долговременной эволюции (LTE) и по стандарту общемировой совместимости широкополосного беспроводного доступа (WiMAX), используют ряд независимо модулируемых поднесущих частот, которые могут давать высокие величины PAPR. В системах CDMA, таких как, например, системы универсальной мобильной связи (UMTS), используется модуляция шумоподобным сигналом, и в отношении этих систем, как и в отношении систем OFDM, также считается, что они имеют высокий уровень PAPR. В системах TDMA, таких как Глобальная система мобильной связи (GSM), используется постоянный диапазон мощности, и, соответственно, эти системы имеют очень низкий уровень PAPR. В системе Развития стандарта GSM с увеличенной скоростью передачи данных (EDGE) используется переменный диапазон мощности, и поэтому системы EDGE имеют величины PAPR, которые находятся между величинами, типичными для систем GSM и CDMA/OFDM. Для систем, имеющих сравнительно высокие величины PAPR, использовались способы снижения пиков амплитуды модулированного входного сигнала до его усиления для снижения PAPR, что может повысить эффективность работы усилителя мощности.

[0005] В одном из способов снижения величины PAPR осуществляется нелинейное ограничение заданного входного сигнала, модулированного с использованием простой схемы модуляции, для снижения пиков амплитуд, превышающих заданное пороговое значение. До усиления сигнала пики его амплитуды, превышающие заданное пороговое значение, удаляются или обрезаются с формированием сигнала с ограничением по амплитуде. Этот сигнал вычитается из входного сигнала для получения сигнала с ограничением пиков, который затем обрабатывается и применяется к входному сигналу, в результате чего происходит снижение уровня пиков. Применение ослабленного сигнала с ограничением уровня к входному сигналу эффективно уменьшает уровни пиков, превышающие заданное пороговое значение на определенную величину. Этот и другие способы снижения величины PAPR оказались довольно успешны, однако при их использовании только с такими сигналами, для которых используются простые схемы модуляции.

[0006] Однако в некоторых системах связи необходимо обрабатывать сигналы, использующие одновременно различные схемы модуляции. При переходе от сетей второго (2G/2.5G) и третьего (3G) поколений, которые работают с использованием схем модуляции CDMA и TDMA, к сетям четвертого (4G) поколения, которые работают с использованием схем модуляции OFDM, часто требуется одновременно поддерживать сочетание схем модуляции CDMA и OFDM, TDMA и OFDM или CDMA, TDMA и OFDM. К сожалению при объединении различных сигналов с различными схемами модуляции величина PAPR, связанная с объединенным входным сигналом, может существенно увеличиваться. Если даже соответствующие способы снижения величины PAPR используются по отдельности к каждому из таких разных сигналов до их объединения, то комбинированный входной сигнал будет все же иметь слишком большую величину PAPR. Это особенно справедливо для случаев, когда сигнал OFDM объединяется с сигналом TDMA или CDMA. Применение существующих способов снижения величины PAPR к такому комбинированному сигналу оказалось неэффективным, прежде всего потому что разные типы сигналов в комбинированном сигнале требуют применения различных способов, то есть, способ, обеспечивающий снижение величины PAPR для одного сигнала, может быть неэффективным в отношении другого сигнала.

[0007] Таким образом, имеется потребность в действенном и эффективном способе снижения величины PAPR, связанной с комбинированным сигналом, который содержит два или более сигналов, сформированных с использованием различных схем модуляции.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] В настоящем изобретении предлагается способ снижения пиковой мощности комбинированного сигнала, который содержит первый сигнал с модуляцией первого типа и второй сигнал с модуляцией второго типа. По комбинированному сигналу определяется функция снижения уровня пиков. Функция снижения уровня пиков формируется таким образом, чтобы при ее применении к комбинированному сигналу все его чрезмерные пики уменьшались. Вместо применения полной функции снижения уровня пиков может осуществляться применение выборочной части этой функции к соответствующей части комбинированного сигнала для снижения пиков его мощности.

[0009] В одном из вариантов первый сигнал передается в первой полосе частот, и второй сигнал передается во второй полосе частот комбинированного сигнала. Первая полоса частот находится на некотором расстоянии от второй полосы частот. Функция снижения уровня пиков комбинированного сигнала формируется в отношении всех его пиков, величины которых превышают заданное пороговое значение, Функция снижения уровня пиков имеет спектральные компоненты по меньшей мере в первой и второй полосах частот. Спектральные компоненты, которые находятся внутри первой полосы частот, выбираются из функции снижения уровня пиков, и они представляют выбранную часть функции снижения уровня пиков. Выбранная часть функции снижения уровня пиков применяется к комбинированному сигналу в первой полосе частот для эффективного снижения уровня этих пиков, содержащихся в комбинированном сигнале и превышающих заданное пороговое значение. Если спектральные компоненты функции снижения уровня пиков во второй полосе частот не применяются или применяются в минимально возможной степени к комбинированному сигналу во второй полосе частот, то воздействие на второй сигнал будет минимальным.

[0010] Специалисты в данной области техники смогут полностью понять объем настоящего изобретения, а также представить себе его дополнительные особенности после ознакомления с предпочтительными вариантами со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0011] Прилагаемые фигуры чертежей, составляющие часть настоящего описания, иллюстрируют некоторые варианты изобретения и вместе с описанием служат для пояснения принципов изобретения.

[0012] Фигура 1 - блок-схема, представляющая тракт передачи устройства радиосвязи в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

[0013] Фигура 2 - блок-схема, иллюстрирующая функцию снижения пиков мощности в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

[0014] Фигура 3A - вид спектра комбинированного входного сигнала в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

[0015] Фигура 3B - вид спектра сигнала, содержащего пики входного сигнала, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

[0016] Фигура 3C - вид передаточной функции фильтра задания ограничений в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

[0015] Фигура 3D - вид спектра выборочного сигнала задания ограничения в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

[0018] Фигура 4 - график, иллюстрирующий спектральные плотности мощности комбинированного входного сигнала и разницу между комбинированным входным и комбинированным выходным сигналами для комбинированного входного сигнала, который включает сигнал LTE и сигнал GSM, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

[0018] Фигура 5 - график, иллюстрирующий спектральные плотности мощности комбинированного входного сигнала и разницу между комбинированным входным и комбинированным выходным сигналами для комбинированного входного сигнала, который включает сигнал LTE и сигнал CDMA, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

[0020] Фигура 6 - графики изменения во времени комбинированного входного и комбинированного выходного сигналов в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

[0021] Фигура 7 - блок-схема, представляющая часть тракта передачи устройства радиосвязи в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0022] Рассмотренные ниже варианты представляют необходимую информацию, которая позволяет специалисту реализовать настоящее изобретение на практике, и иллюстрируют наилучшие способы его применения. После ознакомления с нижеприведенным описанием со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей специалисту будут понятны принципы изобретения и возможности применения этих принципов, которые могут быть и не отражены в настоящем описании. Необходимо понимать, что эти принципы и их применения охватываются объемом настоящего изобретения и прилагаемой формулой.

[0023] В настоящем изобретении предлагается способ снижения пиков мощности комбинированного сигнала, который содержит первый сигнал с модуляцией первого типа и второй сигнал с модуляцией второго типа. Функция снижения уровня пиков определяется по всему комбинированному сигналу. Функция снижения уровня пиков формируется таким образом, чтобы при ее применении ко всему комбинированному сигналу все чрезмерные пики уменьшались. Вместо применения функции снижения уровня пиков ко всему комбинированному сигналу может осуществляться выборочное применение этой функции к соответствующей части комбинированного сигнала для снижения уровня его пиков мощности.

[0024] В одном из вариантов первый сигнал передается в первой полосе частот, и второй сигнал передается во второй полосе частот комбинированного сигнала. Первая полоса частот находится на некотором расстоянии от второй полосы частот. Операция снижения уровня пиков комбинированного сигнала осуществляется в отношении пиков, величины которых превышают заданное пороговое значение. Функция снижения уровня пиков имеет спектральные компоненты по меньшей мере в первой и второй полосах частот. Спектральные компоненты, которые находятся внутри первой полосы частот, выбираются из функции снижения уровня пиков, и они представляют выбранную часть функции снижения уровня пиков. Выбранная часть функции снижения уровня пиков применяются к комбинированному сигналу в первой полосе частот для эффективного снижения уровня этих пиков, содержащихся в комбинированном сигнале и превышающих заданное пороговое значение. Если спектральные компоненты во второй полосе частот функции снижения уровня пиков не применяются, или применяются в минимально возможной степени к комбинированному сигналу во второй полосе частот, то воздействие на второй сигнал будет минимальным.

[0025] В большинстве случаев комбинированный сигнал будет иметь один сигнал, на который функция снижения уровня пиков будет воздействовать меньше, чем на другой сигнал. В силу этого обстоятельства предпочтительным является вариант, в котором выборочное применение функции снижения уровня пиков применяется в полосе частот с сигналом, на который меньше действует функция снижения уровня пиков, и эта функция не применяется в полосе частот с сигналом, действие на который этой функции будет максимальным. В рассматриваемом варианте искажения, вызываемые функцией снижения уровня пиков, действуют на первый сигнал в меньшей степени, чем на второй сигнал. Таким образом, соответствующая часть функции снижения уровня пиков выборочно применяется к первой полосе частот, в которой находится первый сигнал, и соответствующая функция снижения уровня пиков применяется в небольшой степени (или вообще не применяется) во второй полосе частот, в которой находится второй сигнал.

[0026] Например, в системах связи, в которых используются стандарты связи GSM на основе TDMA и стандарты связи LTE на основе OFDM, обычно считается, что сигналы TDMA для GSM более чувствительны к искажениям, вызываемым функцией снижения уровня пиков, чем сигналы OFDM для LTE. В связи с этим функция снижения уровня пиков выборочно применяется к сигналам OFDM в полосе частот LTE, и эта функция применяется в небольшой степени (или вообще не применяется) к сигналам TDMA в полосе частот GSM. В системах связи, в которых используются стандарты LTE на основе CDMA и OFDM, обычно считается, что сигналы OFDM для LTE более чувствительны к искажениям, вызываемым функцией снижения уровня пиков, чем сигналы CDMA. В связи с этим функция снижения уровня пиков выборочно применяется к сигналам CDMA в полосе частот CDMA, и эта функция применяется в меньшей степени (или вообще не применяется) к сигналам OFDM в полосе частот LTE. В альтернативных вариантах соответствующая функция снижения уровня пиков может быть применена в разной степени к различным сигналам в соответствующих полосах частот вместо применения соответствующей функции снижения уровня пиков в основном к заданному сигналу в заданной полосе частот.

[0027] На фигуре 1 показан тракт передачи устройства 10 связи в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Устройство 10 связи может поддерживать различные схемы модуляции и смешивает сигналы, использующие разные схемы модуляции, для формирования комбинированного сигнала, который обрабатывается для снижения уровня пиков, преобразуется в подходящую радиочастоту, усиливается и передается соответствующим образом. С использованием соответствующих электронных схем, работающих в полосе модулирующих частот, обеспечивается первая функция 12 модуляции и вторая функция 14 модуляции, причем первая функция 12 может модулировать поток данных в соответствии с первой схемой модуляции, а вторая функция 14 модуляции может модулировать поток данных в соответствии со второй схемой модуляции. В принципе может обеспечиваться любая комбинация схем модуляции, однако в данном иллюстративном примере принимается, что первая функция 12 модуляции будет обеспечивать сигнал G системы GSM на основе TDMA, и вторая функция 14 модуляции будет обеспечивать сигнал L системы LTE на основе OFDM. Сигнал системы GSM и сигнал L системы LTE показаны графически в частотной области. Предполагается, что сигнал G системы GSM и сигнал L системы LTE изначально являются цифровыми сигналами и обеспечиваются с разными частотами дискретизации. Предпочтительно частоты дискретизации сигнала G системы GSM и сигнала L системы LTE повышаются с использованием соответствующих функций 16, 18 повышения частоты дискретизации до общей частоты дискретизации, достаточной для представления комбинированного входного сигнала, который будет сформирован путем смешивания сигнала G системы GSM и сигнала L системы LTE. В рассматриваемом варианте считается, что сигналы TDMA системы GSM более чувствительны к искажениям, вызываемым снижением уровня пиков, по сравнению с сигналами OFDM системы LTE, и в этой связи снижение уровня пиков будет выборочно применяться к сигналам OFDM в полосе частот LTE, и в малой степени будет применяться (или вообще не будет применяться) к сигналам TDMA в полосе частот GSM после формирования комбинированного входного сигнала.

[0028] Перед смешиванием сигнала G системы GSM и сигнала L системы LTE соответствующие сигналы должны быть перестроены по частоте для их смещения относительно друг друга. Хотя это и не обязательно, сигналы, которые будут подвергаться снижению уровня пиков, предпочтительно располагают таким образом, чтобы они были симметричны относительно точки 0 Гц. Сигналы, которые не подвергаются операции по снижению уровня пиков, могут быть расположены в любом месте относительно 0 Гц или сигнала, который будет подвергнут операции по снижению уровня пиков. Если такая перестройка необходима, то сигнал G системы GSM будет перестроен по частоте с помощью функции 20 перестройки, а сигнал L системы LTE будет перестроен по частоте с помощью функции 22 перестройки.

[0029] Поскольку комбинированный входной сигнал будет перед передачей преобразован в радиочастотный сигнал, то разнесение по частоте между сигналом G системы GSM и сигналом L системы LTE внутри комбинированного входного сигнала предпочтительно будет соответствовать разнесению по частоте, которое должно быть между первым и вторым сигналами в радиочастотном сигнале. В этом связи сигнал G системы GSM и сигнал L системы LTE должны быть перестроены таким образом, чтобы разнесение между ними соответствовало разнесению, которое необходимо для радиочастотного сигнала. В рассматриваемом варианте требуемое разнесение по частоте равно f_sp. Если сигнал G системы GSM находится в положении 0 Гц, то сигнал L системы LTE должен быть перестроен, чтобы он находился в области f_sp.

[0030] После перестройки сигнала G системы GSM и сигнала L системы LTE на соответствующие частоты полученные сигналы могут быть смешаны с помощью соответствующей схемы 24 сложения для получения комбинированного входного сигнала. Необходимо отметить, что комбинированный входной сигнал содержит сигнал G системы GSM и сигнал L системы LTE, причем точка 0 Гц находится в середине сигнала L системы LTE, и точка f_sp находится в середине сигнала G системы GSM. Таким образом, комбинированный входной сигнал является составным сигналом, причем сигнал G системы GSM и сигнал L системы LTE разнесены по частоте на заданную величину f_sp. Комбинированный сигнал обрабатывается с помощью функции 26 снижения пиков мощности, как это будет описано ниже, для получения комбинированного выходного сигнала. Полученный комбинированный выходной сигнал преобразуется с повышением частоты до соответствующей радиочастоты с помощью функции 28 преобразования частоты и усиливается усилителем 30 мощности перед передачей через одну или несколько антенн 32. Следует иметь в виду, что первая 12 и вторая 14 функции модуляции, функции 16, 18 повышения частоты дискретизации, функции 20, 22 перестройки частоты, функция 24 сложения и функция 26 снижения уровня пиков мощности представляют собой функции обработки сигналов, обеспечиваемый соответствующими электронными схемами, показанными на фигуре 1. Функция 28 преобразования сигнала в радиочастотный сигнал может поддерживаться электронными схемами обработки сигналов или же может обеспечиваться отдельной электронной схемой преобразования с повышением частоты, показанной на фигуре 1.

[0031] В одном из вариантов функция 26 снижения уровня пиков мощности формируется таким образом, что только заданные сигналы в комбинированном сигнале будут подвергаться операции снижения уровня пиков мощности, связанных с комбинированным входным сигналом. Предпочтительно нелинейное преобразование, которое применяется к заданному сигналу (или сигналам), получают из функции снижения уровня пиков мощности, которая формируется по всему комбинированному входному сигналу. Функция снижения уровня пиков мощности комбинированного входного сигнала будет иметь спектральные компоненты, которые находятся как внутри, так и за пределами полосы частот, в которой находится сигнал, к которому применяется операция снижения уровня пиков мощности. Как показано на фигуре 2, функция снижения пиков уровня мощности определяется комбинированным входным сигналом А, который включает сигнал G системы GSM и сигнал L системы LTE, и выбранная часть этой функции, которая соответствует полосе частот сигнала L системы LTE, применяется к этой полосе частот, то есть, к сигналу L системы LTE в комбинированном входном сигнале.

[0032] Как показано на фигуре 2, представление комбинированного входного сигнала А во временной области содержит некоторые пики, превышающие заданное пороговое значение P_th. На фигуре 2 показана функция 34 обрезания пиков, которая обеспечивает прием комбинированного входного сигнала А и обрезание, или удаление, любых пиков, которые превышают заданное пороговое значение для получения сигнала В с ограничением уровня. Может осуществляться задержка комбинированного входного сигнала А с помощью функции 36 задержки, обеспечивающей задержку сигнала на время, которое требуется функции 34 обрезания пиков для обработки комбинированного входного сигнала А и получения сигнала В с ограничением уровня. Задержанный комбинированный входной сигнал A и сигнал B с ограничением уровня синхронизируются во времени и подаются в функцию 38 суммирования, причем сигнал B с ограничением уровня вычитается из комбинированного входного сигнала A для получения сигнала С пиков входного сигнала. Этот сигнал C представляет собой те пики комбинированного входного сигнала A, которые превышают заданное пороговое значение P _th. Сигнал С пиков входного сигнала содержит все срезанные пики и может быть применен к комбинированному входному сигналу для эффективного снижения уровня пиков, которые превышают заданное пороговое значение P_th, для всего комбинированного входного сигнала, включая сигнал G системы GSM и сигнал L системы LTE.

[0033] Однако, как уже указывалось, сигналы G (TDMA) системы GSM более чувствительны к искажениям, связанным с операцией по снижению уровня пиков мощности, по сравнению с сигналами L (OFDM) системы LTE. Соответственно, используемый в схеме фильтр 40 выбора части функции снижения пиков (выбирающий фильтр) будет иметь передаточную функцию, обеспечивающую полосу пропускания для тех спектральных составляющих, которые соответствуют полосе частот, в которой находится сигнал L системы LTE комбинированного входного сигнала. Иначе говоря, выбирающий фильтр 40 будет пропускать те части функции снижения пиков мощности, которые находятся в полосе частот, содержащей сигнал L системы LTE, то есть, спектральные компоненты, которые пропущены фильтром 40, представляют собой выбранную часть функции снижения пиков мощности. Эта выбранная часть функции снижения уровня пиков мощности обеспечивается в сигнале выборочного снижения пиков. В соответствии с задержкой, вносимой выбирающим фильтром 40 при формировании сигнала выборочного снижения пиков из сигнала C пиков входного сигнала, может обеспечиваться функция 42 задержки для дополнительной задержки комбинированного входного сигнала А, чтобы он и сигнал выборочного ограничения пиков были синхронизированы во времени. Сигнал выборочного снижения пиков вычитается из комбинированного входного сигнала А для эффективного применения выбранной функции снижения уровня пиков мощности к полосе частот, в которой находится сигнал L системы LTE. Полученный комбинированный выходной сигнал D будет представлять модификацию комбинированного входного сигнала со сниженным уровнем пиков, в которой операция снижения уровня пиков мощности выборочно применяется к сигналу L системы LTE, и осуществляется лишь небольшое снижение уровня пиков мощности сигнала G системы GSM, или же такое снижение не осуществляется вообще. Следует отметить, что выбирающий фильтр 40 эффективно ослабляет или обеспечивает усиление выбранной части функции снижения уровня пиков мощности для регулирования степени снижения уровня пиков мощности, которое обеспечивается, когда сигнал выборочного снижения пиков применяется к комбинированному входному сигналу А. Предпочтительно, используется процесс снижения пиков мощности, имеющий итеративный характер.

[0034] На фигурах 3A-3D представлен частотный спектр комбинированного входного сигнала А (фигура 3A), частотный спектр сигнала С пиков входного сигнала (фигура 3B), передаточная функция выбирающего фильтра 40 (фигура 3C) и частотный спектр сигнала выборочного снижения пиков (фигура 3D). На фигуре 3A спектр комбинированного входного сигнала А будет включать спектральные составляющие, которые соответствуют сигналу L в полосе частот LTE и расположены по обеим сторонам от точки 0 Гц, а также спектральные составляющие, которые соответствуют сигналу G в полосе частот GSM и расположены по обеим сторонам от точки f_sp. Необходимо отметить, что полосы частот LTE и GSM представляют собой области, находящиеся в основной полосе частот сигнала или возле этой полосы, и не представляют конечную радиочастоту, на которой осуществляется передача сигналов G, L или комбинированного выходного сигнала D. Как указывалось, сигнал С пиков входного сигнала представляет собой пики комбинированного сигнала А, которые превышают заданное пороговое значение P_th, и определяет снижение уровня пиков мощности всего комбинированного входного сигнала A. В связи с этим спектр сигнала С пиков входного сигнала, как показано на фигуре 3B, включает спектральные компоненты как в полосе частот LTE, так и в полосе частот GSM, а также между этими полосами и за их пределами. Спектральные компоненты - это преимущественно шумовые составляющие, связанные с формированием сигнала В с обрезанными пиками.

[0035] Пример передаточной функции выбирающего фильтра 40 представлен на фигуре 3С. В этом примере полоса пропускания передаточной функции фильтра 40 соответствует полосе частот LTE, в котором находится сигнал L системы LTE, и полосе, в которой операция по снижению пиков мощности может быть применена к комбинированному входному сигналу А. Поскольку сигнал С пиков входного сигнала определяет всю функцию снижения уровня пиков, то он фильтруется выбирающим фильтром 40 в соответствии с передаточной функцией, представленной на фигуре 3C. На фигуре 3D представлен спектр сигнала выборочного снижения пиков мощности. Необходимо отметить, что спектр сигнала выборочного снижения уровня пиков мощности будет включать только те спектральные компоненты сигнала С пиков входного сигнала, которые пропускаются фильтром 40 задания ограничения и, соответственно, содержатся в полосе частот LTE. В настоящем примере остальные спектральные компоненты за пределами полосы частот LTE будут полностью или по меньшей мере существенно подавлены, в результате чего остальные компоненты в полосе частот GSM не будут существенно влиять на сигнал G системы GSM, когда сигнал выборочного снижения уровня пиков мощности применяется к комбинированному входному сигналу А. Соответственно, операция по снижению пиков мощности выборочно применяется к заданной полосе частот в комбинированном входном сигнале.

[0036] На фигурах 4 и 5 представлены графики спектральной плотности мощности в децибелах (дБ) комбинированного входного сигнала и разности между комбинированным входным сигналом и комбинированным выходным сигналом со сниженным уровнем пиков мощности. На фигуре 4 комбинированный выходной сигнал содержит сигнал L системы LTE и сигнал G системы GSM, причем центр полосы сигнала L системы LTE находится в точке 0 Гц, и центр полосы сигнала G системы GSM находится в точке примерно 5 МГц. Восемь несущих частот, показанных в полосе сигнала G системы GSM, иллюстрируют усредненное по времени значение двух несущих частот GSM, каждая из которых представляет собой частоту со скачкообразной перестройкой среди четырех разных частот. Необходимо отметить, что разность между комбинированным входным и комбинированным выходным сигналами соответствует сигналу выборочного снижения уровня пиков мощности, который применяется к комбинированному входному сигналу. Как это четко видно, только те спектральные компоненты функции снижения уровня пиков, которые находятся в полосе частот LTE, применяются к комбинированному входному сигналу. За пределами полосы частот LTE к комбинированному входному сигналу применяются незначительные спектральные компоненты (или они равны нулю), и поэтому на сигнал G системы GSM в полосе частот GSM комбинированного выходного сигнала не будет влиять снижение уровня пиков мощности, которое выборочно применяется в полосе частот LTE при снижении уровня пиков всего сигнала.

[0037] На фигуре 5 комбинированный выходной сигнал содержит сигнал L системы LTE и сигнал CDMA, причем центр полосы сигнала CDMA находится в точке 0 Гц, и центр полосы сигнала L системы LTE находится в точке примерно 5 МГц. Необходимо отметить, что разность между комбинированным входным и комбинированным выходным сигналами соответствует сигналу выборочного снижения уровня пиков мощности, который применяется к комбинированному входному сигналу. Как это четко видно, только те спектральные компоненты функции снижения уровня пиков, которые находятся в полосе частот CDMA, применяются к комбинированному входному сигналу. За пределами полосы частот CDMA к комбинированному входному сигналу применяются незначительные спектральные компоненты (или они равны нулю), и поэтому на сигнал L системы LTE в полосе частот LTE комбинированного выходного сигнала не будет влиять снижение уровня пиков мощности, которое выборочно применяется в полосе частот CDMA при снижении уровня пиков всего сигнала.

[0038] На фигуре 6 представлен график, иллюстрирующий разность между комбинированным входным и комбинированным выходным сигналами на протяжении нескольких дискретных значений по времени, причем комбинированный входной сигнал содержит сигнал CDMA и сигнал L системы LTE, как это показано на фигуре 5. В частности, на графике показаны амплитуды дискретных значений для соответствующих комбинированных сигналов, входного и выходного. Дискретные значения нормализованы с использованием их среднеквадратических величин. На графике показано заданное пороговое значение Ра, обрезания пиков, а также средний уровень мощность комбинированного входного сигнала. Средний уровень мощности определяется как среднеквадратическое значение комбинированного входного сигнала. Как это четко видно на графике выборочное снижение пиков уровня мощности в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает существенное снижение пиковых уровней мощности.

[0039] Хотя рассмотренные выше варианты относятся к случаю двух сигналов с разной модуляцией в комбинированном сигнале и выборочного применения операции по снижению уровня пиков одного из двух сигналов, однако принципы настоящего изобретения могут быть применены и в других вариантах. Например, комбинированный сигнал может включать три или более разных сигналов, и снижение уровня пиков может быть выборочно применено к любому одному сигналу или к любым нескольким сигналам. Кроме того, способ снижения уровня пиков мощности по настоящему изобретению может быть соединен с другими известными способами снижения уровня пиков мощности, которые применяются к отдельным сигналам, прежде чем они объединяются для формирования комбинированного входного сигнала.

[0040] Как показано на фигуре 7, комбинированный сигнал может включать два разных сигнала G системы GSM, а также сигнал L системы LTE. Сигналы G системы GSM могут быть в разных полосах частот, и сигнал L системы LTE может быть еще в одной полосе частот, которая расположена отдельно от полосы частот, выделенной для сигналов G системы GSM. До смешения с сигналами G системы GSM сигнал L системы LTE может быть подвергнут операции по снижению уровня пиков мощности, которая характерна для сигнала L системы LTE. Аналогично, хотя указаны сигналы L, G систем LTE, GSM, соответственно, эти различные сигналы могут быть любыми сигналами, в которых используются разные схемы модуляции, а также разные сигналы с одной схемой модуляции.

[0041] В рассматриваемом примере первая функция 12 модуляции обеспечивает первый сигнал G системы GSM, частота дискретизации которого повышается с использованием функции 16 повышения частоты дискретизации до общей частоты дискретизации. После повышения частоты дискретизации первый сигнал G системы GSM перестраивается в первую полосу частот с использованием функции 20 перестройки частоты. Аналогичным образом, третья функция 46 модуляции обеспечивает второй сигнал системы GSM, частота дискретизации которого повышается при необходимости до общей частоты дискретизации с использованием функции 48 повышения частоты дискретизации. Затем второй сигнал системы GSM перестраивается во вторую полосу частот с использованием функции 50 перестройки частоты. После перестройки первого и второго сигналов G системы GSM в соответствующие первую и вторую полосы частот эти сигналы объединяются в схеме 52 сложения сигналов и подаются в схему 24 сложения сигналов.

[0042] Далее, вторая функция 14 модуляции обеспечивает сигнал L системы LTE, который подвергается операции снижения уровня пиков с использованием функции 54 снижения уровня пиков мощности, которая предназначена для конкретной схемы модуляции сигнала. Способ снижения уровня пиков мощности в зависимости от схемы модуляции сигнала может включать способы, в которых обеспечивается снижение амплитуд пиков путем нелинейного ограничения сигнала, обрабатываемого в зонах пиков, которые превышают заданное пороговое значение P_ht. В других вариантах могут использоваться известные специалистам способы кодирования или шифрования для обработки сигнала или информации, содержащейся в сигнале, так чтобы обработанный сигнал имел меньшую величину отношения пиковой и средней мощностей. Примеры таких способов снижения уровня пиков мощности могут включать амплитудную фильтрацию с последующим срезанием пиков, кодирование, селективное отображение, резервирование тонов, расширение активных созвездий или инжектирование тона. Примеры можно найти в публикации "Обзор способов снижения отношения пиковой и средней мощностей для передачи на нескольких несущих", Seung Нее Han и др., "IEEE Wireless Communications", 2005, апрель, том 12, выпуск 2, полное содержание которой вводится ссылкой в настоящую заявку. Информацию по другим способам снижения уровня пиков мощности можно также найти в заявке US 12/245,047, поданной 3 октября 2008 г., в международной заявке РСТ/СА2008/001757, поданной 3 октября 2008 г., в заявке US 2007/0140101, опубликованной 21 июня 2007 г., в патенте US 7,013,161, выданном 14 марта 2006 г., в патенте US 6,687,511, выданном 3 февраля 2004 г., и в патенте US 6,236,864, выданном 22 мая 2001 г., полное содержание которых вводится ссылкой в настоящую заявку.

[0043] Затем частота дискретизации сигнала L системы LTE повышается до общей частоты дискретизации с использованием функции 18 повышения частоты дискретизации, и сигнал L системы LTE перестраивается в третью полосу частот с использованием функции 22 перестройки частоты. Перестроенный сигнал L системы LTE с пониженными уровнями пиков мощности может быть затем объединен с сигналом, содержащим первый и второй сигналы G системы GSM, с использованием функции 24 сложения для получения комбинированного входного сигнала. Комбинированный входной сигнал подается на вход функции 26 снижения уровня пиков мощности, которая выборочно применяет операцию снижение уровня пиков мощности, как это уже было описано, в третьей полосе частот комбинированного входного сигнала. В этом случае операция снижения уровня пиков мощности, которая формируется для всего комбинированного входного сигнала, выборочно применяется к сигналу L системы LTE в третьей полосе частот, и при этом снижение уровня пиков первого и второго сигналов G системы GSM в первой и второй полосе частот осуществляется лишь в малой степени или не осуществляется вообще. Как можно видеть, сигнал L системы LTE подвергается операции снижения уровня пиков мощности в разных местах. Предпочтительно операция снижения уровня пиков мощности, которая применяется к сигналу L системы LTE, разделяется между функцией 54 снижения уровня пиков мощности, зависящей от конкретной схемы модуляции, и функцией 26 снижения уровня пиков мощности. Если операция по снижению уровня пиков мощности полностью относится к сигналу L системы LTE, то она может быть распределена между функцией 54 снижения уровня пиков мощности, зависящей от конкретной схемы модуляции, и функцией 26 снижения уровня пиков мощности. В одном из вариантов обработки сигналов системы LTE функция 54 снижения уровня пиков мощности, зависящая от конкретной схемы модуляции, использует алгоритм обработки символов, раскрытый, например, в заявке US 2007/0140101, опубликованной 21 июня 2007 г.под названием "Способ и система адаптивного снижения отношения пиковой и средней мощностей в сетях связи с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналов", содержание которой вводится ссылкой в настоящую заявку.

[0044] Аналогично, как и в предыдущих случаях, хотя указываются конкретные сигналы G, L систем GSM и LTE, однако разные функции 12, 46, 14 могут использовать различные схемы модуляции, а также обеспечивать различные сигналы в пределах конкретной схемы модуляции. Например, первая и третья функции 12, 46 модуляции могут обеспечивать сигналы L системы LTE, в то время как третья функция 24 модуляции может обеспечивать сигнал CDMA, причем функция 54 снижения уровня пиков мощности, зависящая от типа модуляции, применяет операцию снижения уровня пиков мощности отдельно к сигналу CDMA, и функция 26 снижения уровня пиков обеспечивает выборочное снижение уровня пиков мощности в полосе частот сигнала CDMA в отношении комбинированного входного сигнала.

[0045] Специалисты в данной области техники смогут предложить улучшения и модификации предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения. Все такие улучшения и модификация считаются находящимися в пределах объема изобретения, изложенного в описании и в прилагаемой формуле.