CN107371383A - 用于使用频谱掩模填充来降低无线通信系统中的峰均功率的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及预第五代(5G)或5G通信系统，提供所述预第五代或5G通信系统以用于支持超过例如长期演进(LTE)的第四代(4G)通信系统的更高的数据速率。根据各种实施例的无线通信系统中的设备包括控制器和操作性地耦合到控制器的收发器。控制器被配置成识别在第一信号中包括的未使用的可用频谱。控制器还被配置成基于未使用的可用频谱而产生时域中的频谱掩模填充(SMF)序列。控制器还被配置成产生与第一信号相对应的第二信号，在所述第二信号中，通过使用时域中的SMF序列而消除第一信号中的第一峰，其中时域中的SMF序列包括对应于第一峰的第二峰。收发器被配置成传输第二信号。

Description

用于使用频谱掩模填充来降低无线通信系统中的峰均功率的 方法和设备

技术领域

本申请大体上涉及无线通信系统，并且更具体来说，涉及降低的峰均功率比。

背景技术

为了满足自从部署4G通信系统以来日渐增加的对无线数据业务的需求，已经努力开发出改进的5G或预5G通信系统。因此，5G或预5G通信系统还被称为‘超4G网络’或‘后LTE系统’。

5G通信系统被认为是以更高的频带(毫米波)(例如，60GHz频带)实施，以便实现更高的数据速率。为了减少无线电波的损耗并且增加传输距离，在5G通信系统中论述了大规模多输入多输出(MIMO)、全维度MIMO(f_D-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形、大型天线技术。

另外，在5G通信系统中，对系统网络改进的开发正基于以下各项在进行：高级小区、云无线电接入网络(RAN)、超密集网络、装置-装置(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作通信、协调多点(CoMP)、接收端干扰消除等。

在5G系统中，已经开发出作为高级编码调制(ACM)的混合FSK和QAM调制(FQAM)以及滑动窗叠加编码(SWSC)，和作为高级接入技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址(NOMA)以及稀疏码多址(SCMA)。

正交频分多路复用(OFDM)已经由于频谱带宽效率、对频率选择性衰落信道的稳健性等而被采用为各种高数据速率无线通信系统的标准。然而，实施OFDM系统会遇到若干难题。主要缺陷之一是主要由于高功率放大器的非线性而引起的高峰均功率比，这导致载波间干扰、高带外辐射和比特误码率方面的性能下降。峰均功率比是峰值振幅的平方除以RMS值的平方。

为了降低峰均功率(PAPR)而考虑的一个方案是在放大信号之前在时域中对信号进行限幅。限幅可以将PAPR降低2dB至3dB，但可能会导致EVM下降并且导致频谱带外生长。已经提出其它时域技术，例如部分传输序列(PTS)，其中信号被分割为多个子块并且使每个子块乘以不同相移以使PAPR最小化。此类方案的缺点是需要分割发射器信号、搜索最佳相移的复杂性以及需要在接收器处发送边带信息(或盲搜索)。

还已经在过去考虑过频域方法，例如主动星座扩展(ACE)、音调注入(TI)和音调预留(TR)。在ACE和TI中，对星座进行调整以使PAPR最小化，使得不存在PER损失并且在接收器处不需要边带信息。然而，在找到最佳星座点、计算时域中的PAPR以及重复此过程中仍然存在复杂性。大QAM调制的增益也在ACE和TI中受到限制。在TR中，预留了数个音调(5％至15％)以有助于降低PAPR。此导致频谱效率损失。

发明内容

问题的解决方案

提供了能够降低峰均功率比的设备和方法(例如，移动站)。

在第一实施例中，提供了用于与至少一个基站进行无线通信的用户设备。用户设备包括收发器，所述收发器被配置成通过将射频信号传输到至少一个基站并且通过从至少一个基站接收射频信号而与至少一个基站通信。用户设备还包括处理电路。处理电路被配置成识别射频信号的被占用信号带宽。处理电路还被配置成识别被占用信号带宽的频谱掩模。处理电路还被配置成识别被占用信号带宽与频谱掩模之间的未使用的可用频谱。处理电路还被配置成调制未使用的可用频谱中的频谱掩模填充(SMF)信号，SMF信号被配置成降低射频信号的峰均功率比。

在第二实施例中，设备包括被配置成存储射频信号的存储器元件。设备还包括耦合到存储器元件的控制器。控制器被配置成识别射频信号的被占用信号带宽。控制器还被配置成识别被占用信号带宽的频谱掩模。控制器还被配置成识别被占用信号带宽与频谱掩模之间的未使用的可用频谱。控制器还被配置成调制未使用的可用频谱中的频谱掩模填充(SMF)信号，SMF信号被配置成降低射频信号的峰均功率比。

在第三实施例中，提供了用于降低峰均功率比的方法。所述方法包括识别射频信号的被占用信号带宽。所述方法还包括识别被占用信号带宽的频谱掩模。所述方法还包括识别被占用信号带宽与频谱掩模之间的未使用的可用频谱。所述方法还包括调制未使用的可用频谱中的频谱掩模填充(SMF)信号，SMF信号被配置成降低射频信号的峰均功率比。

根据各种实施例的无线通信系统中的设备包括控制器和操作地耦合到控制器的收发器。控制器被配置成识别在第一信号中包括的未使用的可用频谱。控制器还被配置成基于未使用的可用频谱而产生时域中的频谱掩模填充(SMF)序列。控制器还被配置成产生与第一信号相对应的第二信号，在所述第二信号中，通过使用所述时域中的SMF序列而消除所述第一信号中的第一峰，其中时域中的SMF序列包括对应于第一峰的第二峰。收发器被配置成传输第二信号。

根据各种实施例的无线通信系统中的设备的方法包括：识别在第一信号中包括的未使用的可用频谱；基于未使用的可用频谱而产生时域中的频谱掩模填充(SMF)序列；产生与第一信号相对应的第二信号，在所述第二信号中，通过使用所述时域中的SMF序列而消除所述第一信号中的第一峰；以及传输第二信号，其中时域中的SMF序列包括对应于第一峰的第二峰。

在进行以下具体实施方式的描述之前，陈述在整个此专利文献中使用的某些词语和短语的定义是有利的：术语“包括”和“包括”以及其派生词是指不限制地包括；术语“或”是包括性的，意味着和/或；短语“与……相关联”和“与其相关联”以及其派生词可指包括、包括在……内、与……互连、含有、含有在……内、连接到……或与……连接、耦合到……或与……耦合、可与……连通、与……协作、交错、并置、接近、结合到……或与……结合、具有、具有……性质等；且术语“控制器”是指控制至少一个操作的任何装置、系统或其部分，此装置可以实施于硬件、固件或软件中，或其中的至少两者的某一组合中。应注意，可以在本地或远程地集中或分布与任何特定控制器相关联的功能性。将理解，单数形式“一”和“所述”包括复数参照物，除非上下文另有清楚规定。因此，例如，对“组件表面”的引用包括对此类表面中的一个或多个的引用。在整个本专利文献中提供对某些词语和短语的定义，本领域技术人员应理解，在许多(如果不是大多数)情况下，这些定义适用于这些所定义的词和短语的先前用途以及未来用途。

本发明的有益效果

根据各种实施例的设备和方法可以通过使用频谱掩模填充(SMF)来降低峰均功率比(PAPR)。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优点，现在参考结合附图进行的以下描述，附图中相同的附图标记表示相同的部分：

图1示出根据本公开的示例性无线网络；

图2示出根据本公开的示例性eNodeB(eNB)；

图3示出根据本公开的示例性用户设备(UE)；

图4A和图4B示出根据本公开的示例性无线发射和接收路径；

图5示出根据本公开的实施例的用于降低PAPR的频谱掩模填充；

图6示出根据本公开的实施例的具有频谱掩模填充的示例性无线发射路径；

图7示出根据本公开的实施例的时域中的频谱掩模填充序列；

图8提供根据本公开的实施例的使SMF序列与信号峰对准以用于在时域中降低PAPR的图解；

图9示出根据本公开的实施例的用于在时域中降低PAPR的迭代SMF算法；

图10示出根据本公开的实施例的用于在时域中实施SMF的前馈架构；

图11示出根据本公开的实施例的用于SMF的复杂性降低的架构；

图12示出根据本公开的实施例的使用在频谱掩模下可用的其它音调的频谱掩模填充；

图13A和图13B示出根据本公开的实施例的用于使用载波聚合来降低PAPR的频谱掩模填充；

图14示出根据本公开的实施例的用于MIMO系统中的SMF的架构；

图15示出根据本公开的实施例的示出用于降低峰均功率的操作的流程图；

图16示出根据本公开的实施例的示出用于识别未使用的可用频谱的操作的流程图；

图17示出根据本公开的实施例的示出用于产生时域中的SMF序列的操作的流程图；以及

图18示出根据本公开的实施例的示出用于产生第二信号的操作的流程图。

具体实施方式

以下论述的图1到图18以及用于在本专利文献中描述本公开的原理的各种实施例仅是说明性的，且绝不应被解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，可以在任何合适布置的系统或方法中实施本公开的原理。

图1示出根据本公开的示例性无线网络100。在图1中示出的无线网络100的实施例仅用于示出。可以在不脱离本公开的范围的情况下使用无线网络100的其它实施例。

如图1中所示，无线网络100包括eNodeB(eNB)101、eNB 102和eNB 103。eNB 101与eNB 102和eNB 103通信。eNB 101还与例如因特网、专用IP网络或其它数据网络等至少一个因特网协议(IP)网络130通信。

eNB 102为eNB 102的覆盖区域120内的第一多个用户设备(UE)提供对网络130的无线宽带接入。第一多个UE包括UE 111，其可以位于小企业(SB)中；UE 112，其可以位于企业(E)中；UE 113，其可以位于WiFi热点(HS)中；UE 114，其可以位于第一住宅(R)中；UE115，其可以位于第二住宅(R)中；以及UE 116，其可以是移动装置(M)，比如手机、无线膝上型计算机、无线PDA等。eNB 103为eNB 103的覆盖区域125内的第二多个UE提供对网络130的无线宽带接入。第二多个UE包括UE 115和UE 116。在一些实施例中，eNB 101至eNB 103中的一个或多个可以使用5G、LTE、LTE-A、WiMAX、WiFi或其它无线通信技术彼此通信并且与UE111至UE 116通信。

依据网络类型，可以使用其它众所周知的术语来代替“eNodeB”或“eNB”，例如“基站”或“接入点”。出于方便起见，在此专利文献中使用的术语“eNodeB”和“eNB”是指提供到远程终端的无线接入的网络基础设施组件。而且，依据网络类型，可以使用其它众所周知的术语来代替“用户设备”或“UE”，例如“移动台”、“订户台”、“远程终端”、“无线终端”或“用户装置”。出于方便起见，在此专利文献中使用术语“用户设备”和“UE”来指无线地接入eNB的远程无线设备，无论UE是移动装置(例如移动电话或智能电话)还是常规的固定装置(例如桌上型计算机或自动售货机)。

虚线示出覆盖区域120和125的大致范围，仅出于示出和阐释的目的，将所述覆盖区域示出为大致圆形。应清楚地理解，与eNB相关联的覆盖区域(例如，覆盖区域120和125)可以具有其它形状，包括不规则形状，这取决于eNB的配置以及与天然和人为障碍相关联的无线电环境中的变化。

虽然图1示出无线网络100的一个示例，但可以对图1作出各种改变。举例来说，无线网络100可以包括处于任何合适布置的任何数目的eNB和任何数目的UE。而且，eNB 101可以与任何数目的UE直接通信并且向那些UE提供对网络130的无线宽带接入。类似地，eNB102至103中的每个可以与网络130直接通信并且向UE提供对网络130的无线宽带接入。此外，eNB 101、102和/或103可以提供对其它或额外的外部网络(例如，外部电话网络或其它类型的数据网络)的接入。

图2示出根据本公开的示例性eNB 102。在图2中示出的eNB 102的实施例仅用于示出目的，并且图1的eNB 101和103可以具有相同或类似的配置。然而，eNB具有广泛多种配置，并且图2未将本公开的范围限制于eNB的任何特定实施方案。

如图2中所示，eNB 102包括多个天线205a至205n、多个RF收发器210a至210n、发射(TX)处理电路215以及接收(RX)处理电路220。eNB 102还包括控制器/处理器225、存储器230和回程或网络接口235。

RF收发器210a至210n从天线205a至205n接收传入的RF信号，例如由网络100中的UE传输的信号。RF收发器210a至210n将传入的RF信号下变频转换以产生IF或基带信号。将IF或基带信号发送到RX处理电路220，所述RX处理电路通过对基带或IF信号进行滤波、解码和/或数字化而产生经过处理的基带信号。RX处理电路220将经过处理的基带信号传输到控制器/处理器225以供进一步处理。

TX处理电路215从控制器/处理器225接收模拟或数字数据(例如语音数据、网络数据、电子邮件或交互性视频游戏数据)。TX处理电路215对传出的基带数据进行编码、多路复用和/或数字化以产生经过处理的基带或IF信号。RF收发器210a至210n从TX处理电路215接收传出的经过处理的基带或IF信号，并且将所述基带或IF信号上变频转换为经由天线205a至205n发射的RF信号。

控制器/处理器225可以包括控制eNB 102的整体操作的一个或多个处理器或其它处理装置。举例来说，控制器/处理器225可以根据众所周知的原理通过RF收发器210a至210n、RX处理电路220和TX处理电路215来控制前向信道信号的接收和反向信道信号的发射。控制器/处理器225还可以支持额外的功能，例如更高级的无线通信功能。例如，控制器/处理器225可以支持波束成形或定向路由操作，其中对来自多个天线205a至205n的传出信号进行不同地加权，以在所要方向上有效地引导传出信号。可以通过控制器/处理器225在eNB 102中支持广泛多种其它功能中的任一个。在一些实施例中，控制器/处理器225包括至少一个微处理器或微控制器。

控制器/处理器225还能够执行驻留在存储器230中的程序和其它进程，例如基本OS。控制器/处理器225可以在需要时通过执行进程将数据移入或移出存储器230。

控制器/处理器225还耦合到回程或网络接口235。回程或网络接口235允许eNB102经由回程连接或经由网络来与其它装置或系统通信。接口235可以支持经由任何合适的有线或无线连接的通信。举例来说，当将eNB 102实施为蜂窝通信系统(例如支持5G、LTE或LTE-A的蜂窝通信系统)的部分时，接口235可以允许eNB 102经由有线或无线回程连接与其它eNB通信。当将eNB 102实施为接入点时，接口235可以允许eNB 102经由有线或无线局域网或经由到更大网络(例如因特网)的有线或无线连接进行通信。接口235包括支持经由有线或无线连接(例如以太网或RF收发器)进行通信的任何合适的结构。

存储器230耦合到控制器/处理器225。存储器230的一部分可以包括RAM，并且存储器230的另一部分可以包括快闪存储器或其它ROM。

虽然图2示出eNB 102的一个示例，但可以对图2作出各种改变。举例来说，eNB 102可以包括任何数目的在图2中示出的每个组件。作为特定示例，接入点可以包括多个接口235，并且控制器/处理器225可以支持路由功能以在不同网络地址之间路由数据。作为另一特定示例，虽然示出为包括TX处理电路215的单个实例和RX处理电路220的单个实例，但eNB102可以包括每一项的多个实例(例如每个RF收发器一个实例)。而且，可以组合、进一步细分或省略图2中的各种组件，并且可以根据特定需求来添加额外的组件。

图3示出根据本公开的示例性UE 116。在图3中示出的UE 116的实施例仅用于示出，并且图1的UE 111至115可以具有相同或类似的配置。然而，UE具有广泛多种配置，并且图3未将本公开的范围限制于UE的任何特定实施方案。

如图3中所示，UE 116包括天线305、射频(RF)收发器310、传输(TX)处理电路315、麦克风320和接收(RX)处理电路325。UE 116还包括扬声器330、主处理器340、输入/输出(I/O)接口(IF)345、按键350、显示器355和存储器360。存储器360包括基础操作系统(OS)程序361和一个或多个应用362。

RF收发器310从天线305接收由网络100的eNB发射的传入的RF信号。RF收发器310将传入的RF信号下变频转换以产生中间频率(IF)或基带信号。将IF或基带信号发送到RX处理电路325，所述RX处理电路通过对基带或IF信号进行滤波、解码和/或数字化而产生经过处理的基带信号。RX处理电路325将经过处理的基带信号传输到扬声器330(例如，针对语音数据)，或者传输到主处理器340以供进一步处理(例如，针对网络浏览数据)。

TX处理电路315从麦克风320接收模拟或数字语音数据，或者从主处理器340接收其它传出的基带数据(例如，网络数据、电子邮件或交互性视频游戏数据)。TX处理电路315对传出的基带数据进行编码、多路复用和/或数字化以产生经过处理的基带或IF信号。RF收发器310从TX处理电路315接收传出的经过处理的基带或IF信号，并且将所述基带或IF信号上变频转换为经由天线305传输的RF信号。

主处理器340可以包括一个或多个处理器或其它处理装置，并且执行存储在存储器360中的基本OS程序361以便控制UE 116的整体操作。举例来说，主处理器340可以根据众所周知的原理通过RF收发器310、RF处理电路325和TX处理电路315来控制前向信道信号的接收和反向信道信号的传输。在一些实施例中，主处理器340包括至少一个微处理器或微控制器。

主处理器340还能够执行驻留在存储器360中的其它进程和程序。主处理器340可以在需要时通过执行进程将数据移入或移出存储器360。在一些实施例中，主处理器340被配置成基于OS程序361或响应于从eNB或操作者接收的信号来执行应用362。主处理器340还耦合到I/O接口345，所述I/O接口向UE 116提供连接到例如膝上型计算机和手持式计算机等其它装置的能力。I/O接口345是这些配件与主处理器340之间的通信路径。

主处理器340还耦合到按键350和显示单元355。UE 116的操作者可以使用按键350将数据输入到UE 116中。显示器355可以是液晶显示器，或能够再现例如来自网站的文本和/或至少有限图形的其它显示器。

存储器360耦合到主处理器340。存储器360的一部分可以包括随机存取存储器(RAM)，并且存储器360的另一部分可以包括快闪存储器或其它只读存储器(ROM)。

虽然图3示出UE 116的一个示例，但可以对图3作出各种改变。举例来说，可以组合、进一步细分或省略图3中的各种组件，并且可以根据特定需求来添加额外的组件。作为特定示例，可以将主处理器340划分为多个处理器，例如一个或多个中央处理单元(CPU)和一个或多个图形处理单元(GPU)。而且，虽然图3示出被配置为移动电话或智能电话的UE116，但UE可以被配置成作为其它类型的移动或固定装置而操作。

图4A和图4B示出根据本公开的示例性无线发射和接收路径。在以下描述中，可以将发射路径400描述为实施于eNB(例如eNB 102)中，同时可以将接收路径450描述为实施于UE(例如UE 116)中。然而，将理解，接收路径450可以实施于eNB中，并且发射路径400可以实施于UE中。在一些实施例中，发射路径400和接收路径450被配置成嵌入对发明的至少一个方面的一般描述。

发射路径400包括信道编码和调制块405、串行-并行(S-P)块410、大小为N的反向快速傅里叶变换(IFFT)块415、并行-串行(P-S)块420、添加循环前缀块425以及上变频转换器(UC)430。接收路径450包括下变频转换器(DC)455、移除循环前缀块460、串行-并行(S-P)块465、大小为N的快速傅里叶变换(FFT)块470、并行-串行(P-S)块475以及信道解码和解调块480。

在发射路径400中，信道编码和调制块405接收一组信息位、应用编码(例如低密度奇偶校验(LDPC)编码)，并且调制输入位(例如正交相移键控(QPSK)或正交振幅调制(QAM))以产生一连串频域调制符号。串行-并行块410将串行已调制符号转换(例如多路分用)为并行数据，以便产生N个并行符号流，其中N是在eNB 102和UE 116中使用的IFFT/FFT大小。大小为N的IFFT块415对所述N个并行符号流执行IFFT操作以产生时域输出信号。并行-串行块420转换(例如多路复用)来自大小为N的IFFT块415的并行时域输出符号以便产生串行时域信号。添加循环前缀块425向时域信号插入循环前缀。上变频转换器430将添加循环前缀块425的输出调制(例如上变频转换)为RF频率，以用于经由无线信道进行传输。在将所述信号转换为RF频率之前还在基带下对所述信号进行滤波。

来自eNB 102的所传输的RF信号在穿过无线信道之后到达UE 116，并且在UE 116处执行与eNB 102处的操作反向的操作。下变频转换器455将所接收的信号下变频转换为基带频率，并且移除循环前缀块460移除循环前缀以产生串行时域基带信号。串行-并行块465将时域基带信号转换为并行时域信号。大小为N的FFT块470执行FFT算法以产生N个并行频域信号。并行-串行块475将并行频域信号转换为一连串已调制数据符号。信道解码和解调块480将已调制符号解调并解码以恢复原始的输入数据流。

eNB 101至103中的每一个可以实施与到UE 111至116的下行链路中的发射类似的发射路径400，并且可以实施与来自UE 111至116的上行链路中的接收类似的接收路径450。类似地，UE 111至116中的每一个可以实施用于到eNB 101至103的上行链路中的发射的发射路径400，并且可以实施用于来自eNB 101至103的下行链路中的接收的接收路径450。

可以仅使用硬件或者使用硬件和软件/固件的组合来实施图4A和图4B中的组件中的每一个。作为特定示例，可以在软件中实施图4A和图4B中的至少一些组件，而且可以通过可配置硬件或软件与可配置硬件的混合物来实施其它组件。例如，可以将FFT块470和IFFT块415实施为可配置软件算法，其中可以根据实施方案来修改大小N的值。

此外，虽然使用FFT和IFFT进行描述，但这仅用于示出，并且不应被解释为限制本公开的范围。可以使用其它类型的变换，例如离散傅里叶变换(DFT)和反向离散傅里叶变换(IDFT)。将了解，对于DFT和IDFT函数，变量N的值可以是任何整数(例如1、2、3、4等)，而对于FFT和IFFT函数，变量N的值可以是作为2的幂的任何整数(例如1、2、4、8、16等)。

虽然图4A和图4B示出无线发射和接收路径的示例，但可以对图4A和图4B作出各种改变。举例来说，可以组合、进一步细分或省略图4A和图4B中的各种组件，并且可以根据特定需求来添加额外的组件。而且，图4A和图4B旨在示出可以在无线网络中使用的传输和接收路径的类型的示例。可以使用任何其它合适的架构来支持无线网络中的无线通信。

本公开的各种实施例与信号的峰均功率降低(PAPR)相关，以有助于提高无线通信系统的功率放大器操作效率。本公开的一个或多个实施例解决了提高无线通信装置的功率效率的问题。

本公开的一个或多个实施例提供了通过利用被占用信号带宽与频谱掩模之间的任何可用的频谱来降低PAPR的被称为频谱掩模填充(SMF)的方法。一个实施例提供了用于实时处理的前馈架构。另一实施例提供了可以支持实时、低等待时间实施方案的复杂性降低的架构。频谱掩模填充技术对EVM或频谱效率没有影响，并且不需要将任何边带信息传输到接收器。接收器可以忽视SMF添加，因为所述SMF添加处于未使用的频谱中。其适用于OFDM和单载波系统两者。

具有高PAPR的信号使用从发射器处的RF功率放大器的显著回退，从而降低了它们的操作效率和线性操作范围。对于例如A类的线性PA，PAPR的每3dB的降低会移动PA操作点而使PA效率(PAE)加倍。单载波(SC)模式已经用于低PAPR信号设计。在例如在进行内插和脉冲整形的情况下的64-QAM或以上的更高阶调制下，甚至这些单载波模式可以具有高PAPR。甚至SC模式可以在进行内插和脉冲整形的情况下具有高达9dB的PAPR。在例如60GHz的毫米波频率下，由于例如低最大供应电压、减小的晶体管增益和有损耗互连等问题，PAE会变得显著更糟。

当考虑信号的PAPR降低时，将需要考虑许多方面：

●EVM下降；

●相邻信道泄漏比(ACLR)；

●对边带信息的需求；

●模拟/RF的影响；

●实时实施；

●频谱效率；以及

●所支持的星座和波形类型。

PAPR的一个方案是在放大信号之前在时域中对信号进行限幅。限幅可以将PAPR降低2dB至3dB，但可能会导致EVM下降并且导致频谱带外生长。已经提出其它时域技术，例如部分传输序列(PTS)，其中信号被分割为多个子块并且使每个子块乘以不同相移以使PAPR最小化。此类方案的缺点是需要分割发射器信号、搜索最佳相移的复杂性以及需要发送接收器处的边带信息(或盲搜索)。还已经在过去考虑过频域方法，例如主动星座扩展(ACE)、音调注入(TI)和音调预留(TR)。在ACE和TI中，对星座进行调整以使PAPR最小化，使得不存在PER损失并且在接收器处不需要边带信息。然而，在找到最佳星座点、计算时域中的PAPR以及重复此过程中仍然存在复杂性。大QAM调制的增益也在ACE和TI中受到限制。在TR中，预留了数个音调(5％至15％)以有助于降低PAPR。此导致频谱效率损失。

频谱掩模通常是在频带分配中针对每个特定频带而界定的事物之一。这用于确保传输保持在其信道之内。FM无线电站(例如)使超过中心频率±75kHz的频率衰减数分贝，并且使超过中心频率±100kHz(信道边界)的频率衰减多得多。其它相邻信道上的发射可以减小至几乎为零。

通常需要FM广播子载波保持在75kHz以下(并且在减小的情况下直到100kHz)以符合掩模。在美国，引入带内同频道(IBOC)数字无线电已经由于以下问题而放缓：其使用的子载波(以及边带中的能量的量的对应增加)超出了NRSC针对FM解释的和FCC强制执行的频谱掩模的边界。

其它类型的调制具有不同的频谱掩模以用于相同目的。诸如编码正交频分多路复用(COFDM)的许多数字调制方法非常高效地使用电磁波谱，从而实现非常紧密的频谱掩模。这允许将信道上的广播站或其它传输放置成彼此紧邻而没有干扰，从而实现频带的总容量的增加。相反地，这允许美国清除TV信道52至69，从而腾出108MHz(从大约700MHz至800MHz)以用于紧急服务，以及拍卖给最高投标者，同时仍然保留(虽然是移动的)所有现有的TV站。COFDM是将宽带信道分裂为许多离散窄子信道或子载波的调制方案。所述信号彼此成直角(正交)而被发送，因此它们互不干扰。

图5示出根据本公开的实施例的用于降低PAPR的频谱掩模填充。在图5中示出的频谱掩模填充的实施例仅用于示出。然而，频谱掩模填充具有广泛多种配置，并且图5未将本公开的范围限制于频谱掩模填充的任何特定实施方案。

在图5中，图表500在y轴提供功率谱密度502并且在x轴提供频率(f)504。频谱掩模508(还被称为信道掩模或传输掩模)是应用于无线电(或光学)传输级别的在数学上定义的一组线。频谱掩模508一般意在通过限制超过所需带宽的频率下的过多辐射来减少相邻信道干扰。可以使用带通滤波器来使这些杂散发射衰减，所述带通滤波器被调谐成允许使载波的正中心频率以及所有所需的边带通过。

在操作术语中，提供了用于降低PAPR的技术，被称为频谱掩模填充(SMF)。这种技术使用频谱掩模与信号的被占用带宽506之间的任何未使用的可用频谱510。不再明确预留音调并且避免了在音调预留中的频谱效率损失，SMF提供用于降低PAPR以实现频谱效率不损失的尽力解决方案，其取决于可用的频谱掩模。此方案在于6GHz以下操作的传统蜂窝系统中难以实施，在传统蜂窝系统中，频谱掩模可能非常紧密并且预期有45dB至60dB的ACLR。然而，在例如60GHz下的IEEE 802.11ad等无线LAN系统或针对5G提出的未来毫米波无线系统中，频谱掩模宽松得多(不严格的～1000X)，这归因于这些频率下的GHz带宽的可用性、较低复杂性的RF要求和短程通信。而且，针对具有非常不同的频谱形状的SC和OFDM操作模式应用相同频谱掩模。将IEEE 802.11ad作为示例，在频谱掩模下可使用多余频谱的8％至12％，可以将此能量的1％至2％用于降低PAPR，从而示出优于基于限幅的技术的2dB至2.5dB。具体来说，本公开形成以下实施例：

●使用频谱掩模填充(SMF)以通过利用被占用信号带宽与频谱掩模之间的任何可用的频谱在不影响任何EVM或频谱效率的情况下来降低PAPR的技术。不存在要传输的、接收器不可知的边带信息，并且适用于OFDM和SC系统两者。

●将SMF与模拟和数字限幅进行组合以进一步降低信号的PAPR的技术

●用于使用传输频谱掩模来产生SMF序列以用于降低PAPR的技术

●用于实施适合于实时实施的频谱掩模填充的前馈架构。还开发出复杂性进一步降低的版本，其与前馈架构相比具有更低的等待时间并且可以伴随较小性能损失。

为了评估本公开，一个或多个实施例考虑降低IEEE 802.11ad参考系统的PAPR。在此系统中，支持SC和OFDM模式两者。对于IEEE 802.11ad，传输频谱在1.88GHz的带宽内是0dBr、在1.2GHz偏移下是-17dBr、在2.7GHz偏移下是-22dBr，并且在3.06GHz及3.06GHz以上偏移下是-30dBr。频谱掩模对于SC和OFDM操作模式是相同的。OFDM模式在512点IFFT的情况下采取2.64GHz采样频率。对于OFDM，将176个保护子载波设定为0，其可用于SMF。SC模式采取1.76GHz采样频率，其对应于3dB信号占用带宽。掩模内的带宽的其余部分可以用于SMF。为了PAPR评估而考虑QPSK、16-QAM和64-QAM。

图6示出根据本公开的实施例的具有频谱掩模填充的示例性无线发射路径。在图6中示出的框图的实施例仅用于示出。然而，频谱掩模填充具有广泛多种配置，并且图6未将本公开的范围限制于频谱掩模填充的任何特定实施方案。

在图6中，可以将发射路径600描述为实施于UE(例如UE 116)中。发射路径600包括扰频器块602、信道编码块605、调制块610、反向快速傅里叶变换(IFFT)块615、内插滤波器620、频谱掩模填充器算法625、限幅d块630、数字-模拟转换器635、限幅a块640、混频器块645和功率放大器(PA)650。

在操作术语中，在发射路径600中，扰频器块602接收MAC数据并且对MAC数据进行转换或反转，或者另外在发射器处编码消息，以使得所述消息在不配备有适当设定的解扰装置的接收器处无法解释。其还确保消息信息是充分随机的，以避免谱线。信道编码块605接收一组信息位、应用编码(例如低密度奇偶校验(LDPC)编码)。调制块610调制输入位(例如使用正交相移键控(QPSK)或正交振幅调制(QAM))，以产生一连串频域调制符号。IFFT块615执行IFFT操作以产生时域输出信号。

在一个或多个实施例中，支持SC和OFDM模式两者。首先使用内插滤波器620对时域信号进行内插。随后对信号“s”应用频谱掩模填充算法625以提供PAPR降低的信号“a”。所述信号随后被限幅d块630以数字方式限幅，并且随后被发送到DAC 635，在所述DAC之后存在通过限幅a块640进行模拟限幅的另一阶段。假定存在混频器块645处用于PAPR的理想混频器，并且将信号发送到PA 650，在那里测量实际PAPR。

在实施例中，应用两级限幅。首先在数字域中在限幅d块630处应用限幅，以针对给定数目的位向DAC提供更好质量的信号。数字限幅还提供对限幅阈值的更好的控制。当信号穿过DAC 635时，由于DAC 635进行的额外内插，PAPR可能会进一步增加。因此，可以添加限幅a 640处的模拟限幅以将PAPR保持在目标要求内。

内插滤波器620是任选的，但应注意确保对信号进行的任何滤波不与带内的SMF信号能量混叠。内插有助于减少带内的边带泄漏，这是因为其导致PAPR增加，所以最好在已经对信号进行内插之后降低PAPR。计算PA 650的输入处的信号y的PAPR。应注意，可以相对于s将y内插4X以近似PA 650输入处的信号的PAPR。示例性实施例可以在DAC635之前提供2X内插以有助于混叠，并且当将信号转换为模拟信号时在DAC 635处提供额外的2X。示例性实施例可以在内插之后在时域中提供用于一个OFDM符号或SC块的N个样本。随后，将PAPR计算为：

图7示出根据本公开的实施例的时域中的频谱掩模填充序列700。在图7中示出的频谱掩模填充序列700的实施例仅用于示出。然而，频谱掩模填充序列具有广泛多种配置，并且图7未将本公开的范围限制于频谱掩模填充序列的任何特定实施方案。

本公开的一个或多个实施例提供用于产生SMF序列“c”的方法。通过使用掩模702a-b与被占用的信号频谱之间的未使用的可用频谱并且使用IFFT 704将所述未使用的可用频谱转换为时域序列706而产生频谱掩模填充序列700。频谱掩模填充算法使用此时域序列、使用循环移位使所述序列与信号的峰对准，并且消除所述序列。因为序列的循环移位不改变其频谱内容，所以可以在不影响带内信号的情况下消除信号的峰。

在一个实施例中，理想的SMF序列700是时域中的脉冲，以使得对其它样本的影响最小化。SMF序列的合乎要求的性质是具有唯一强峰。在图7中示出SMF序列产生程序。使f_S为DAC处的采样频率，f_D为被占用信号带宽。使f₁为在用于频谱掩模填充的掩模下考虑的最大频率，其中f_D<f₁≤f_S。使A(f)为对应的功率谱密度掩模P(f)的归一化振幅。如下在频域C(f)中构造SMF序列：

将序列C(f)采样为C＝[C₀,C₁…C_N-1]^T并且经过预计算，并且其在N点IFFT的情况下在时域中存储为c＝[c₀,c₁…c_N-1]^T。SC和OFDM模式可以在相同频谱掩模下基于它们的被占用带宽和频谱形状而具有不同的SMF序列。

图8提供根据本公开的实施例的使SMF序列与信号峰对准以用于在时域中降低PAPR的图解800。在图8中示出的对准SMF序列的实施例仅用于示出。然而，对准SMF序列具有广泛多种配置，并且图8未将本公开的范围限制于对准SMF序列的任何特定实施方案。

在图解801中，在频域中示出掩模和频谱填充掩模。在图解802中，在时域中示出谱频率掩模。在图解802中，示出400的循环移位的示例。在示例性实施例中，SMF算法不使用任何明确保留的音调，而是使用掩模下的任何可用的频谱。如果将A(f)从频谱掩模导出为实值(仅量值)，那么在第一样本c₀处出现“c”的峰。所述算法使SMF序列峰与信号峰对准并且将其反复减小。举例来说，如果信号“s”的峰在样本i＝400处并且“c”的峰出现在第一样本c₀处，那么将SMF序列“c”循环移位i＝400，表示为cⁱ，其中以使SMF序列与信号峰对准。图表800示出使用IEEE 802.11ad频谱掩模使用实值针对OFDM而产生的SMF序列，其被循环移位400个样本。SMF序列随后被适当地缩放预定固定缩放因数∝以减小所述峰。应选择值∝以通过在影响信号中的其它峰的同时消除当前峰而确保将SMF能量限制于频谱掩模并且SMF序列添加不会增加PAPR。模拟示出所述算法对∝相对不敏感，并且可以将其实施为简单常数，例如二的幂。

图9示出根据本公开的实施例的用于在时域中降低PAPR的迭代SMF算法900。在图9中示出的SMF算法900的实施例仅用于示出。然而，迭代SMF算法具有广泛多种配置，并且图9未将本公开的范围限制于迭代SMF算法的任何特定实施方案。

在实施例中，术语K是针对SMF执行的迭代的数目。术语“g”可以是在迭代“k”处添加到信号“s”以消除峰的cⁱ的缩放版本，并且u_K是直到迭代“k”的所有缩放的SMF序列的总和。术语u0被初始化为全零。术语“m”是每个迭代处的复数样本的峰，并且“i”是所述峰的索引。在图9中示出算法过程并且描述如下：

PAPR降低的信号“a”是“s”和所有缩放的移位的序列u_K的总和。所涉及的计算查找复数最大值及其索引、复数乘法和加法。此序列的添加可以使用在20个迭代内将信号能量增加1.5％至2％。

图10示出根据本公开的实施例的用于在时域中实施SMF的前馈架构1000。在图10中示出的前馈架构1000的实施例仅用于示出。然而，前馈架构具有广泛多种配置，并且图10未将本公开的范围限制于前馈架构的任何特定实施方案。

在图10中，前馈架构1000的实时实施可能需要大量的缓冲，并且需要很高速度的迭代以便在反馈回路中实施算法。以额外的硬件为代价来改进实时实施的这一选择将具有通过回路展开进行的前馈设计。这在数学上等效于迭代SMF算法并且具有K个阶段。每个阶段试图消除信号的峰。

图11示出根据本公开的实施例的SMF的复杂性降低的架构1100。在图11中示出的复杂性降低的架构1100的实施例仅用于示出。然而，所述复杂性降低的架构具有广泛多种配置，并且图11未将本公开的范围限制于复杂性降低的架构的任何特定实施方案。

在图11中，架构1100可以包括K-max块1102、移位块1104、元素相乘块1106、D块1108、∑块1110和加法器块1112。在操作术语中，如果假定在添加缩放的SMF序列时信号“s”的峰不改变(在SMF序列是脉冲的情况下是这样)，那么可以进一步降低SMF算法的复杂性。随着迭代数目的增加，信号峰不改变的概率Pr(max_k(s)＝max(s+u_(k-1)))降低，并且复杂性降低的算法随着迭代数目增加而变得不大精确。

在实施例中，可以在块1102中定义运算符max_k(s)，该运算符max_k(s)返回复数信号“s”的第k个最大值。术语m_K＝[m0，m1...m_(K-1)]^T可以是信号“s”中的最高K个峰。术语可以是大小为N×K的矩阵，所述矩阵的列是块1104中对应于m_K的K个移位的SMF序列。因此，可以并行地计算用于消除K个峰g_K的所有缩放的序列。术语g_K是大小为N×K的矩阵，所述矩阵的沿着所述矩阵的行的总和产生长度为N的序列u_K。在图11中示出算法过程并且描述如下：

m_K＝max_K(s)

i_K＝arg max_K(s)

a＝s+u_K (4)

在此示例中，通过O(K)和被单个K-max计算取代的多个K max计算来减少等待时间。

如本公开中示出，被称为频谱掩模填充(SMF)的一个或多个实施例使用被占用信号带宽与频谱掩模之间的任何可用的频谱来实现无线LAN系统中的PAPR降低。此技术可以适用于其中由于脉冲整形和大QAM而使PAPR可能是个问题的OFDM以及SC系统两者。所述技术示出与限幅相比之下参考IEEE 802.11ad系统的PAPR的2dB至2.5dB的增益，而对EVM、频谱效率没有任何损害或者不需要到接收器的边带信息。示出复杂性降低的实施方案，其通过O(K)减少了等待时间并且降低了计算复杂性，并且示出优于限幅的0.5dB至2dB的性能增益。应用此技术的一些注意事项是，PAPR增益取决于宽松的频谱掩模的可用性以及所使用的内插和脉冲整形滤波器(如果有的话)。可以仔细地设计所使用的任何滤波器，使得SMF添加在带内不混叠。在一个实施例中，所述系统还假定理想的RF/模拟并且不对由于RF链中的混频器或其它滤波器而引起的任何PAPR变化进行建模。

图12示出根据本公开的实施例的使用在频谱掩模下可用的其它音调的频谱掩模填充。在图12中示出的频谱掩模填充的实施例仅用于示出。然而，频谱掩模填充具有广泛多种配置，并且图12未将本公开的范围限制于频谱掩模填充的任何特定实施方案。

在图12中，图表1200在y轴提供功率谱密度1202并且在x轴提供频率(f)1204。频谱掩模1208(还被称为信道掩模或传输掩模)是应用于无线电(或光学)传输级别的在数学上定义的一组线。频谱掩模1208一般意在通过限制超过所需带宽的频率下的过多辐射来减少相邻信道干扰。可以看到，添加SMF序列没有违背频谱掩模1208，并且仅在边缘扩展所传输的RF信号的频谱。

一个或多个实施例实现使用在频谱掩模下可用的其它音调。在频谱掩模下可用的其它未使用的带内音调可以用于频谱掩模填充。举例来说，IEEE 802.11ad允许用于DC音调调零的三个音调。然而，单个音调对于DC调零便可足够，这取决于RF设计。在此示例中，还可以使用掩模B(f)内的未使用的音调(例如，额外的DC音调)来用于产生频谱掩模填充序列。

图13A和图13B示出根据本公开的实施例的用于使用载波聚合来降低PAPR的频谱掩模填充。在图13中示出的频谱掩模填充的实施例仅用于示出。然而，频谱掩模填充具有广泛多种配置，并且图13未将本公开的范围限制于频谱掩模填充的任何特定实施方案。

在图13A中，图表1300针对载波聚合在y轴提供功率谱密度1302并且在x轴提供频率(f)1304。频谱掩模1308(还被称为信道掩模或传输掩模)是应用于无线电(或光学)传输级别的在数学上定义的一组线。频谱掩模1308一般意在通过限制超过所需带宽的频率下的过多辐射来减少相邻信道干扰。

在图13B中，一个或多个实施例提供载波聚合/信道结合。在一些示例性实施例中，来自多个频带的信号可以在DAC之后并且在进入功率放大器(PA)之前混合在一起。在这些示例中，可以修改SMF算法，而不是个别地针对每个频带优化PAPR。如果信号是s₁和s₂并且所述信号在PA之前在块1310中混合为s＝A s₁+B s₂，其中基于在DAC之后进行的混合而预先确定A和B，随后不是个别地优化PAPR，首先在基带中构造PA模型，并且在块1312中搜索信号“s”的峰。

如果每个信号具有其自身的频谱掩模序列c₁和c₂，那么依据DAC带宽，c₁和c₂可以并行地操作，以通过各自对峰的子集进行挑选来消除信号“s”中的峰。在示例性实施例中，c₁可以消除块1314中的峰的子集，并且c₂消除块1316中的峰的子集。举例来说，c₁可以操作为消除“s”的奇数峰，而c₂可以操作为消除“s”的偶数峰。随后可以将SMF算法的输出添加到相应信号并且发送到DAC。

图14示出根据本公开的实施例的用于MIMO系统中的SMF的架构1400。在图14中示出的复杂性降低的架构1400的实施例仅用于示出。然而，所述复杂性降低的架构具有广泛多种配置，并且图14未将本公开的范围限制于复杂性降低的架构的任何特定实施方案。

在操作术语中，此实施例可以类似地大体上直接适用于MIMO系统中的PAPR降低，其中每个MIMO流存在单独的RF链(单独的PA)。在此示例中，以相对于针对每个流而应用的信号功率的适当缩放水平对每个流独立地应用SMF算法。在其中使用混合预编码(数字和模拟预编码)来使RF链的数目最小化的特定情况下，所述信号可以在PA之前组合，从而使得PAPR的降低优化是无效的。在此示例中可以应用与图13B中示出的过程类似的过程。

在图14中，架构1400示出完全互连的网络，其中存在基带预编码器(F_BB)1402和紧随的RF预编码器(F_RF)1404，其中信号在去往PA之前添加在RF中。因为RF预编码器的知识是先验已知的，所以SMF算法可以共同优化进入PA中的信号，而不是个别地优化每个信号。

如上文描述，根据各种实施例的设备和方法的操作可以识别在第一信号中包括的未使用的可用频谱。所述设备和所述方法还可以基于未使用的可用频谱而产生时域中的频谱掩模填充(SMF)序列。所述设备和所述方法还可以产生与第一信号相对应的第二信号，在所述第二信号中，通过使用所述时域中的SMF序列而消除所述第一信号中的第一峰，其中时域中的SMF序列可以包括对应于第一峰的第二峰。所述设备和所述方法还可以传输第二信号。

图15示出根据本公开的实施例的示出用于降低峰均功率的操作的流程图。所述设备可以是在图1中示出的eNB 102或用户设备116。

在图5中，在步骤1510，所述设备识别在第一信号中包括的未使用的可用频谱。所述第一信号可以是媒体接入控制(MAC)。所述设备可以通过分析第一信号的频域来识别未使用的可用频谱。

在步骤1520，所述设备基于未使用的可用频谱而产生时域中的频谱掩模填充(SMF)序列。时域中的SMF序列包括第二峰。在一些实施例中，时域中的SMF序列还可以包括包含有第二峰的多个峰。在特定情况下，SMF序列可以具有脉冲形状。

在步骤1530，设备通过消除第一信号的第一峰而从第一信号中产生第二信号，消除第一信号的第一峰是通过使用时域中的SMF序列而实现的。因为第二信号对应于其中第一峰被消除的第一信号，所以第二信号可以是低PAPR信号。因为第二信号是低PAPR信号，所以具有线性特征的功率放大器(PA)可以高效地放大第二信号。

在步骤1540，所述设备传输第二信号。

图16示出根据本公开的实施例的示出用于识别未使用的可用频谱的操作的流程图。

在图16中，在步骤1610，所述设备识别第一信号的被占用信号带宽。举例来说，被占用信号带宽是在图5中示出的被占用信号带宽506。

在步骤1620，所述设备识别被占用信号带宽的频谱掩模。在频域中，频谱掩模的范围宽于被占用信号带宽的范围。举例来说，所述频谱掩模是在图5中示出的频谱掩模508。

在步骤1630，所述设备基于被占用信号带宽和频谱掩模来识别未使用的可用频谱。在频域中，在频谱掩模的范围宽于被占用信号带宽的范围时，存在未使用的可用频谱。未使用的可用频谱是用于产生时域中的SMF序列的基础。

图17示出根据各种实施例的示出用于产生时域中的频谱掩模填充(SMF)序列的操作的流程图。

在图17中，在步骤1710，所述设备产生频域中的SMF序列。频域中的SMF序列是对应于被占用信号带宽与频谱掩模之间的范围的序列。可以通过对应于频谱掩模的功率谱密度掩模的归一化振幅来获得频域中的SMF序列。

在步骤1720，所述设备调制频域中的SMF序列。随后，产生时域中的SMF序列。在OFDM的情况下，调制可以包括对频域中的SMF序列的IFFT操作。时域中的SMF序列包括第二峰。时域中的SMF序列还可以包括包含有第二峰的多个峰。因为时域中的SMF序列包括第二峰，所以所述设备可以高效地消除第一信号的第一峰。第一信号可以是MAC数据。

图18示出根据本公开的实施例的示出用于产生第二信号的操作的流程图。

在图18中，在步骤1810，所述设备从第一信号检测第一峰。第一信号可以是MAC数据。所述设备在时域上从第二信号检测第二峰。检测第二峰的操作对于消除第一峰来说是必要的。

在步骤1820，所述设备使时域中的SMF序列与第一信号对准，以使第一峰与第二峰匹配。

在步骤1830，所述设备通过使用时域中的SMF序列和第一信号来消除第一信号中的第一峰而产生第二信号。所述第二信号对应于其中第一峰被消除的第一信号。举例来说，所述设备可以通过从第一信号减去时域中的SMF序列而产生第二信号。如果第一信号包括包含有第一峰的多个峰，那么可以反复地执行步骤1810、步骤1820、步骤1830。

而且，在需要时，在使用时域中的SMF序列来消除第一信号中的第一峰之前，所述设备可以缩放时域中的SMF序列。缩放操作可以基于缩放指数。所述设备可以通过缩放操作来消除第一信号的第一峰。

根据各种实施例的用于与例如以上至少一个基站无线通信的用户设备包括收发器，所述收发器被配置成通过将射频信号传输到至少一个基站并且通过从至少一个基站接收射频信号而与所述至少一个基站通信。所述用户设备包括处理电路。处理电路被配置成识别射频信号的被占用信号带宽。处理电路还被配置成识别被占用信号带宽的频谱掩模。处理电路还被配置成识别被占用信号带宽与频谱掩模之间的未使用的可用频谱。处理电路还被配置成调制未使用的可用频谱中的频谱掩模填充(SMF)信号。SMF信号被配置成降低射频信号的峰均功率比。

在一些实施例中，调制未使用的可用频谱中的SMF信号的用户设备进一步包括被配置成调制时域中的SMF信号的处理电路，其中使用频域中的SMF序列来得到所述SMF信号。

在一些实施例中，频域中的SMF序列被定义为：

其中f_S是数字-模拟转换器处的采样频率，f_D是被占用信号带宽，f₁是频谱掩模下的最大频率，A(f)是对应的功率谱密度掩模的归一化振幅，并且C(f)是频域中的SMF序列。

在其它实施例中，频域中的SMF序列被定义为：

其中f_S是数字-模拟转换器处的采样频率，f_D是被占用信号带宽，f₁是频谱掩模下的最大频率，A(f)是对应的功率谱密度掩模的归一化振幅，B(f)是被占用信号带宽内的未使用的音调，并且C(f)是频域中的SMF序列。

在一些实施例中，调制未使用的可用频谱中的SMF信号的用户设备进一步包括被配置成通过对SMF信号的频域序列进行循环移位而使RF信号的峰与SMF信号的峰对准的处理电路。

在一些实施例中，对序列进行循环移位的用户设备进一步包括被配置成对序列迭代地循环移位以消除RF信号的多个峰的处理电路。

在一些实施例中，对序列迭代地循环移位以消除RF信号的多个峰的用户设备进一步包括在前馈架构中配置的处理电路。而且，所述处理电路进一步被配置成在消除RF信号的多个峰之前接近所述多个峰，其中所述接近包括在假设RF信号的多个峰不随着循环移位的每次迭代而改变的情况下的计算。

另外，所述用户设备进一步包括多个RF链，每个RF链包括RF流，其中处理电路进一步被配置成以相对于RF流中的每一个而应用的信号功率的适当缩放水平，独立地调制RF流中的每一个上的未使用的可用频谱中的频谱掩模填充(SMF)信号。

例如上文根据各种实施例的设备包括被配置成存储射频信号的存储器元件和耦合到存储器元件的控制器。控制器被配置成识别射频信号的被占用信号带宽。控制器还被配置成识别被占用信号带宽的频谱掩模。控制器还被配置成识别被占用信号带宽与频谱掩模之间的未使用的可用频谱。控制器还被配置成调制未使用的可用频谱中的频谱掩模填充(SMF)信号。SMF信号被配置成降低射频信号的峰均功率比。

在一些实施例中，调制未使用的可用频谱中的SMF信号的设备进一步包括被配置成调制时域中的SMF信号的控制器，其中使用频域中的SMF序列来得到所述SMF信号。

在一些实施例中，频域中的SMF序列被定义为：

其中f_S是数字-模拟转换器处的采样频率，f_D是被占用信号带宽，f₁是频谱掩模下的最大频率，A(f)是对应的功率谱密度掩模的归一化振幅，并且C(f)是频域中的SMF序列。

在其它实施例中，频域中的SMF序列被定义为：

其中f_S是数字-模拟转换器处的采样频率，f_D是被占用信号带宽，f₁是频谱掩模下的最大频率，A(f)是对应的功率谱密度掩模的归一化振幅，B(f)是被占用信号带宽内的未使用的音调，并且C(f)是频域中的SMF序列。

在一些实施例中，调制未使用的可用频谱中的SMF信号的设备进一步包括被配置成通过对SMF信号的频域序列进行循环移位而使RF信号的峰与SMF信号的峰对准的控制器。

在一些实施例中，对序列进行循环移位的设备进一步包括被配置成对序列迭代地循环移位以消除RF信号的多个峰的控制器。

在一些实施例中，对序列迭代地循环移位以消除RF信号的多个峰的设备进一步包括在前馈架构中配置的控制器。而且，所述控制器进一步被配置成在消除RF信号的多个峰之前接近所述多个峰，其中所述接近包括在假设RF信号的多个峰不随着循环移位的每次迭代而改变的情况下的计算。

另外，所述设备进一步包括多个RF链，每个RF链包括RF流，其中控制器进一步被配置成以相对于针对RF流中的每一个而应用的信号功率的适当缩放水平，独立地调制RF流中的每一个上的未使用的可用频谱中的频谱掩模填充(SMF)信号。

例如上文根据各种实施例的用于降低峰均峰比的方法包括：识别射频信号的被占用信号带宽；识别被占用信号带宽的频谱掩模；识别被占用信号带宽与频谱掩模之间的未使用的可用频谱；以及调制未使用的可用频谱中的频谱掩模填充(SMF)信号，所述SMF信号被配置成降低射频信号的峰均功率比。

在一些实施例中，调制未使用的可用频谱中的SMF信号进一步包括调制时域中的SMF信号，其中使用频域中的SMF序列来得到SMF信号。

例如上文根据各种实施例的设备的方法包括：识别在第一信号中包括的未使用的可用频谱；基于未使用的可用频谱而产生时域中的频谱掩模填充(SMF)序列；产生与第一信号相对应的第二信号，在所述第二信号中，通过使用所述时域中的SMF序列而消除所述第一信号中的第一峰；以及传输第二信号，其中时域中的SMF序列可以包括对应于第一峰的第二峰。第一信号可以是MAC数据。

在一些实施例中，识别未使用的可用频谱可以包括：识别第一信号的被占用信号带宽；识别被占用信号带宽的频谱掩模；以及基于被占用信号带宽和频谱掩模来识别未使用的可用频谱。

在一些实施例中，产生时域中的SMF序列可以包括产生与未使用的可用频谱相对应的频域中的SMF序列，并且调制频域中的SMF序列以产生时域中的SMF序列。

在一些实施例中，可以基于等式来产生频域中的SMF序列，所述等式被定义为：

其中f_S是数字-模拟转换器处的采样频率，f_D是被占用信号带宽，f₁是频谱掩模下的最大频率，A(f)是对应的功率谱密度掩模的归一化振幅，并且C(f)是频域中的序列。

而且，其中调制频域中的SMF序列可以包括通过对频域中的SMF序列执行反向快速傅里叶变换(IFFT)而产生时域中的SMF序列。

在一些实施例中，其中产生第二信号可以包括：检测第一信号中的第一峰；检测时域中的SMF序列中的第二峰；以及通过使用第二峰来消除第一信号中的第一峰。

在一些实施例中，其中消除第一信号中的第一峰可以包括：使时域中的SMF序列与第一信号对准，以使第一峰与第二峰匹配；以及使用对准的时域中的SMF序列和第一信号来消除第一信号中的第一峰。

其中消除第一信号中的第一峰可以进一步包括在所述对准步骤与所述使用步骤之间缩放对准的时域中的SMF序列。如果第一信号具有多个第一峰，那么可以通过多次地消除第一信号中的第一峰以消除多个第一峰来执行产生第二信号。

一种例如上文根据各种实施例的设备包括控制器和收发器。控制器被配置成识别在第一信号中包括的未使用的可用频谱。控制器还被配置成基于未使用的可用频谱而产生时域中的SMF序列。控制器还被配置成产生与第一信号相对应的第二信号，在所述第二信号中，通过使用所述时域中的SMF序列而消除所述第一信号中的第一峰，其中时域中的SMF序列包括对应于第一峰的第二峰。收发器被配置成传输第二信号。第一信号可以是MAC数据。

在一些实施例中，控制器被配置成识别第一信号的被占用信号带宽。控制器还被配置成识别被占用信号带宽的频谱掩模。而且控制器还被配置成基于被占用信号带宽和频谱掩模来识别未使用的可用频谱。

在一些实施例中，控制器被配置成产生与未使用的可用频谱相对应的频域中的SMF序列。控制器还被配置成调制频域中的SMF序列以产生时域中的SMF序列。

在一些实施例中，所述设备进一步包括数字-模拟转换器，其中控制器被配置成基于被如下定义的等式而产生频域中的SMF序列：

其中f_S是数字-模拟转换器处的采样频率，f_D是被占用信号带宽，f₁是频谱掩模下的最大频率，A(f)是对应的功率谱密度掩模的归一化振幅，并且C(f)是频域中的序列。

而且，控制器可以被配置成通过对频域中的SMF序列执行反向快速傅里叶变换(IFFT)来产生时域中的SMF序列。

在一些实施例中，控制器被配置成检测第一信号中的第一峰。控制器还被配置成检测时域中的SMF序列中的第二峰。控制器还被配置成通过使用第二峰来消除第一信号中的第一峰。

在一些实施例中，控制器被配置成使时域中的SMF序列与第一信号对准，以使第一峰与第二峰匹配。控制器还被配置成使用对准的时域中的SMF序列和第一信号来消除第一信号中的第一峰。

控制器可以进一步被配置成缩放对准的时域中的SMF序列。如果第一信号具有多个第一峰，那么控制器被配置成多次执行消除第一信号中的第一峰以消除多个第一峰。

虽然已经使用示例性实施例描述了本公开，但本领域技术人员可以想到各种变化和修改。本公开旨在涵盖落在所附权利要求书的范围内的此类变化和修改。

Claims (15)

1.一种用于无线通信系统的方法，所述方法包括：

识别在第一信号中包含的未使用的可用频谱；

基于所述未使用的可用频谱而产生时域中的频谱掩模填充(SMF)序列；

产生与所述第一信号相对应的第二信号，在所述第二信号中，通过使用所述时域中的SMF序列而消除所述第一信号中的第一峰；以及

传输所述第二信号，

其中所述时域中的SMF序列包括对应于所述第一峰的第二峰。

2.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述未使用的可用频谱包括：

识别所述第一信号的被占用信号带宽；

识别所述被占用信号带宽的频谱掩模；以及

基于所述被占用信号带宽和所述频谱掩模来识别未使用的可用频谱。

3.根据权利要求2所述的方法，其中产生所述时域中的SMF序列包括：

产生与所述未使用的可用频谱相对应的频域中的SMF序列；以及

调制所述频域中的SMF序列以产生所述时域中的SMF序列。

4.根据权利要求3所述的方法，其中基于如下定义的等式来产生所述频域中的SMF序列：

<mrow> <mi>C</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>f</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mn>0</mn> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>f</mi> <mo>&amp;le;</mo> <msub> <mi>f</mi> <mi>D</mi> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>A</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>f</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>f</mi> <mi>D</mi> </msub> <mo>&lt;</mo> <mi>f</mi> <mo>&amp;le;</mo> <msub> <mi>f</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mn>0</mn> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>f</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>&lt;</mo> <mi>f</mi> <mo>&amp;le;</mo> <msub> <mi>f</mi> <mi>S</mi> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>

其中f_S是采样频率，f_D是所述被占用信号带宽，f₁是所述频谱掩模下的最大频率，A(f)是对应的功率谱密度掩模的归一化振幅，并且C(f)是所述频域中的所述序列。

5.根据权利要求1所述的方法，其中产生所述第二信号包括：

检测所述第一信号中的所述第一峰；

检测所述时域中的SMF序列中的所述第二峰；以及

通过使用所述第二峰来消除所述第一信号中的所述第一峰。

6.根据权利要求5所述的方法，其中消除所述第一信号中的所述第一峰包括：

使所述时域中的SMF序列与所述第一信号对准，以使所述第一峰与所述第二峰匹配；以及

使用所述对准的所述时域中的SMF序列和所述第一信号来消除所述第一信号中的所述第一峰。

7.根据权利要求6所述的方法，其中消除所述第一信号中的所述第一峰进一步包括在所述对准步骤与所述使用步骤之间缩放所述对准的所述时域中的SMF序列。

8.一种用于无线通信系统的设备，包括：

控制器；以及

收发器，操作地耦合到所述控制器，

其中所述控制器被配置成：

识别在第一信号中包含的未使用的可用频谱；

基于所述未使用的可用频谱而产生时域中的频谱掩模填充(SMF)序列；

产生与所述第一信号相对应的第二信号，在所述第二信号中，通过使用所述时域中的SMF序列而消除所述第一信号中的第一峰，其中所述时域中的SMF序列包括对应于所述第一峰的第二峰，并且

其中所述收发器被配置成传输所述第二信号。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述控制器被配置成：

识别所述第一信号的被占用信号带宽；

识别所述被占用信号带宽的频谱掩模；以及

基于所述被占用信号带宽和所述频谱掩模来识别未使用的可用频谱。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述控制器被配置成：

产生与所述未使用的可用频谱相对应的频域中的SMF序列；以及

调制所述频域中的SMF序列以产生所述时域中的SMF序列。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述控制器被配置成基于如下定义的等式来产生所述频域中的SMF序列：

<mrow> <mi>C</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>f</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mn>0</mn> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>f</mi> <mo>&amp;le;</mo> <msub> <mi>f</mi> <mi>D</mi> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>A</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>f</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>f</mi> <mi>D</mi> </msub> <mo>&lt;</mo> <mi>f</mi> <mo>&amp;le;</mo> <msub> <mi>f</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mn>0</mn> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>f</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>&lt;</mo> <mi>f</mi> <mo>&amp;le;</mo> <msub> <mi>f</mi> <mi>S</mi> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>

其中f_S是采样频率，f_D是所述被占用信号带宽，f₁是所述频谱掩模下的最大频率，A(f)是对应的功率谱密度掩模的归一化振幅，并且C(f)是所述频域中的所述序列。

12.根据权利要求8所述的设备，其中所述控制器被配置成：

检测所述第一信号中的所述第一峰；

检测所述时域中的SMF序列中的所述第二峰；以及

通过使用所述第二峰来消除所述第一信号中的所述第一峰。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述控制器被配置成：

使所述时域中的SMF序列与所述第一信号对准，以使所述第一峰与所述第二峰匹配；以及

使用所述对准的所述时域中的SMF序列和所述第一信号来消除所述第一信号中的所述第一峰。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述控制器进一步被配置成缩放所述对准的所述时域中的SMF序列。

15.根据权利要求8所述的设备，其中所述控制器被配置成在所述第一信号包括包含有第一峰的多个第一峰的情况下，多次地执行消除所述第一信号中的所述第一峰。