原创 【博客大赛】基于FPGA的CFR的设计

基于FPGA的CFR的设计

KevinWan

降低PAPR的目的是：一是降低数字信号处理时的位宽，减少资源开销和设计复杂度；另一个是减小功放等模拟器件的动态范围，从而避免信号的非线性变化引起的误码率等一系列性能下降。

削波采用传统的削幅滤波算法，根据CORDIC算法计算出的幅度因子，加窗处理得到ERRER信号，把原始信号延时与ERRER信号相减得到CFR输出信号，从而达到削波的效果。下图为CFR模块系统框图：

CFR是为了降低峰均比，下图是功放非线性失真和功放理想输出的频谱对比图：

                          图1：功放非线性失真和功放理想输出的频谱对比图

高峰均比的信号对功放的影响：

带内的影响：

EVM较高

降低接收机的性能

带外的影响：

增加ACPR

降低相邻信道接收机的性能

CF定义为信号幅度峰值同信号功率均方值之比。

降低PAPR的目的是：一是降低数字信号处理时的位宽，减少资源开销和设计复杂度；另一个是减小功放等模拟器件的动态范围，从而避免信号的非线性变化引起的误码率等一系列性能下降。

图2：CFR系统框图

图显示第一级削波时域效果图，对峰值比较大的信号，平滑地消减峰值幅度。图为第二级削波时域图。

图3：第一级削波时域波形对比图

图4：第二级削波时域波形对比图

图为经过CFR前后的输出频谱对比图，经过CFR在带外的低噪会高些，也就是带外的频谱泄露，但泄露的并不严重，可以满足系统的要求。

图5：削波前的频域和削波后的频域对比

对于WCDMA信号，削波可以达到以下指标：

EVM < 10%

Output PAR 7db

PAR reduction = 2db at probality  

下图是WCDMA三载波经过CFR和未经过CFR频谱对比图，可以看出经过CFR，在带外有一些频谱泄露，但ACLR=-60dBc，依然满足系统要求。

图6：WCDMA三载波CFR前后的对比图

下图是CDMA四载波和经过CFR滤波器前后的频谱对比图，可以看出经过CFR而没有滤波器的，在带外频谱泄露比较严重，不能满足系统的要求，但经过CFR Filtering，ACLR能满足系统要求。

图7：CDMA四载波CFR前后和CFR滤波器的对比图

下图是WCDMA三载波经过CFR和未经过CFR的CCDF对比图，一般看在e-4处，PAPR的改善程度，WCDMA经过CFR改善PAPR 4DB左右。

图8：WCDMA三载波CCDF对比图

代码采用Verilog设计，采用多级串联的方式