基于OTFS技术的新应用研究

为了解基于正交时频空(orthogonal time frequency space,OTFS)技术的新应用现状,研究正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)技术和OTFS技术的应用原理,并分析OTFS技术在水声(underwater acoustic,UWA)通信、车联网等高移动性通信感知一体化场景中的应用情况,包括应用现状、所面临的挑战以及对未来的展望,以期为相关人员提供参考。     

面向OTFS的时延-多普勒域信道估计方法综述

为了在高移动性场景中提供稳定可靠的通信服务,6G系统可考虑基于时延–多普勒（DD）域的正交时频空间（OTFS）作为其调制方案。OTFS通过将发送符号映射到DD域,再将其二维变换到时间–频率（TF）域,使所有发送符号具备获取时频全分集的潜力,有效提高了双选择性信道下的通信性能。由于DD域等效信道具有很多良好性质,现有OTFS信道估计方法大多在DD域完成。考虑实现思路的差异和算法应用场景的区别,已有面向OTFS的DD域信道估计方法被划分为3类并进行综述。最后总结分析了当前DD域信道估计方法的挑战及潜在解决思路。     

OFDM系统中基于变换域的信道估计

研究了正交频分复用（OFDM,orthogonal frequency division multiplexing）系统中基于变换域补零的插值方法,深入分析了基于离散余弦变换（DCT）的插值法,利用DCT的能量压缩特性,能有效消除传统基于离散傅里叶变换（DFT,Discrete Fourier Transform）估计算法在信道延时不是采样周期整数倍时产生的频谱能量泄露的问题。针对如何降低导频信道响应估计值中的噪声分量,提出了一种改进的方法,设计了一种适用于DCT变换域的滤波器,通过仿真系统参数变化对改进算法性能的影响,分析和验证了改进算法的有效性。     

基于RoF和OTFS调制技术的新型高铁移动通信双层链路结构

为了克服高铁移动通信场景下传输容量和多普勒频移带来的困难，提出一种基于光纤无线电(Ro F)和正交时频空间(OTFS)调制技术的新型高铁移动通信双层链路结构。在高铁移动通信场景下，有线部分使用Ro F技术作为沿铁路分配高频宽带无线信号的解决方案；无线部分使用OTFS调制，通过将时频域信号转换为相对稳定的时延多普勒域信号来解决多普勒频移(DFS)破坏现行宽带正交频分复用(OFDM)信号子载波间正交性的问题。仿真结果表明：在相同传输条件下，当OFDM调制的误码率降为10^-1以下时，OTFS调制的误码率已经降低到10^-4量级，因此OTFS调制的传输性能更优。     

面向6G的新型多址与波形技术

随着互联网终端海量接入,传统正交多址接入（orthogonal multiple access,OMA）技术接入效率低, 5G NR 系统面临拥塞及高时延问题,并且在高速场景下,基于正交频分复用（orthogonal frequency-division multiplexing,OFDM）的系统由于多普勒效应性能严重恶化。为满足6G在高速移动场景下低时延、高可靠、海量接入需求,首先,结合正交时频空间（orthogonal time frequency space,OTFS）和图样分割多址接入（pattern division multiple access,PDMA）技术,提出了一种OTFS-PDMA联合方案;然后,推导PDMA传输码字在时延-多普勒（delay-Doppler,DD）域采用不同分配方式的系统输入-输出关系;最后,提出了一种基于期望传播算法（expectation propagation algorithm,EPA）的低复杂度接收机。仿真结果表明,OTFS-PDMA较传统的OTFS-OMA技术能够显著提升误码率性能;对于规则码本,不同码字分配方案性能相似,而对于非规则码本,发送信号采用集中式扩频优于离散式扩频,且对于离散式扩频,PDMA 扩频信号沿多普勒轴分配,系统可取得较好性能;此外EPA接收机性能优于其他传统接收机。     

OFDM中基于导频的加窗FFT信道估计

正交频分复用（OFDM）是一种正交的多载波复用技术,分析了OFDM系统中基于导频的信道估计模型;基于导频的信道估计需要进行插值,为了降低插值算法的复杂度,研究了基于导频的FFT信道估计算法。由于直接FFT信道估计算法存在能量频谱泄露问题,提出了基于汉明窗函数的优化型加窗FFT信道估计的算法。实验仿真表明：在多径衰落信道下,该算法能够有效地提高OFDM系统的信道估计性能。     

基于正交时频空间调制的通信感知一体化系统的公平性功率分配方案

通信感知一体化（integrated sensing and communication,ISAC）通过实现通信和雷达感知的资源共享,在人机交互、车联网（vehicle-to-everything,V2X）、遥感和环境检测等应用场景中很有前景。为解决高移动性的车联网中通信和雷达感知所需的频率资源的冲突,基于正交时频空间（orthogonal time frequency space,OTFS）调制提出了OTFS-ISAC系统,基站通过接收车辆反射的回波,获得车辆运动参数,从而建立车辆运动的移动拓扑模型。此外,针对多车辆移动场景,提出了保证用户公平性的非正交多址接入OTFS-ISAC系统设计和功率分配算法。仿真结果表明,相比于无雷达感知辅助的非正交多址OTFS系统,基于OTFS-ISAC的非正交多址接入系统实现了25%的信息速率提升。     

一种循环保护前缀不足的OFDM信道估计算法

在正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing,OFDM）通信系统中,信道估计占有很重要的地位。论文提出了一种在OFDM信号循环保护前缀不足情况下也可应用的盲信道估计算法,它利用循环前缀信号结构采用子空间分解,计算简单。计算机仿真显示其有良好的性能。     

高速移动环境中OFDM系统的迭代接收技术

简要介绍B3G系统需要支持高容量、高质量和高移动性的数据传输要求,而OFDM(orthogonal frequency division multiplexing,正交频分复用)技术由于非常适合于高速数据传输而成为B3G系统的热点候选传输技术。然而在高速移动环境中,OFDM系统的子载波间干扰是影响系统性能的主要因素,为了使OFDM技术更好地应用于B3G系统,对高速移动环境中OFDM系统的接收技术进行了研究,提出了一种基于EM算法的联合信道估计与检测技术的迭代接收方案。仿真结果表明,提出的接收机算法可以大大降低子载波干扰。     

基于PTS算法的降低OFDM系统峰均比技术研究

第四代移动通信系统计划以正交频分复用（OFDM）为核心技术提供增值服务,在宽带领域的应用有很大的潜力。在正交频分复用（OFDM）系统中,对频率偏移敏感和峰均比相对较大是OFDM系统要解决的两个很重要的问题。针对针对正交频分复用（OFDM）技术具有较高的峰均功率比（PAPR）的缺点,分析了PTS算法降低OFDM系统PAPR的原理,并对其性能进行了仿真分析,仿真结果验证了算法的有效性。     

Spatial-Doppler domain precoding for orthogonal time frequency space modulation with rake detector

The orthogonal time frequency space (OTFS) transmission scheme was shown to outperform orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) under the doubly dispersive channel. In this paper, the linear precoding is studied for multiple-input and multiple-out (MIMO) OTFS systems, in which a spatial-Doppler domain singular value decomposition (SVD) precoding scheme is proposed. At the transmitter, the Doppler domain symbols from different spatial streams are precoded before projected onto multiple antennas for transmission. At the receiver, multipath components of the transmitted symbols in the delay-Doppler grid are combined by using maximal ratio combining (MRC) strategy, so as to achieve the multipath diversity gain and increase the reception reliability. The achievable rate and complexity of the proposed scheme are analyzed, revealing that it can increase the achievable rate while reducing the detector complexity as well. The simulation results confirm that the SVD-based precoding significantly enhances the error performance of the MIMO-OTFS with MRC-based detector.     

基于离散Hartley变换的OFDM实现模型

本文研究离散Hartley变换在OFDM系统中的应用,提出一种基于离散Hartley变换的OFDM实现模型.分析了新模型在加性高斯白噪声信道下的传输性能和算法复杂度.新模型与基于离散傅立叶变换(DFT)的OFDM系统具有相同的传输性能,但计算复杂度降低,时效性提高,且调制与解调算法一致.     

降低正交频分复用系统峰均功率比的部分压扩算法

针对现有压扩变换法系统性能差的缺点,提出了一种降低系统峰均功率比的部分压扩算法。该方法根据正交频分复用(OFDM)系统信号幅度服从瑞利分布的统计特性,仅压缩大幅度信号保持了系统信号幅度的分布特征,弥补了现有压扩变换的不足,且具有带外功率小的优点。在M阶调制方式下的系统仿真结果表明,部分压扩方法与选择性映射和部分传输序列等方法相比,可获得相近的峰均功率比压缩效果并且在同样的系统误码率条件下比指数压扩法获得约log2(M)dB信噪比增益。     

Adaptive modulation for space–frequency block coded OFDM systems

The growing popularity of both multiple-input multiple-output (MIMO) and orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems has created the need for adaptive modulation to integrate temporal, spatial and spectral components together. In this article, an overview of some adaptive modulation schemes for OFDM is presented. Then a new scheme consisting of a combination of adaptive modulation, OFDM, high-order space-frequency block codes (SFBC), and antenna selection is presented. The proposed scheme exploits the benefits of space–frequency block codes, OFDM, adaptive modulation and antenna selection to provide high-quality transmission for broadband wireless communications. The spectral efficiency advantage of the proposed system is examined. It is shown that antenna selection with adaptive modulation can greatly improve the performance of the conventional SFBC–OFDM systems.     

宽带无线OFDM系统调制算法的仿真分析

为了根据信道条件的变化,动态地选择适当调制方式,以便最大限度地提高频谱利用率,文章采用正交频分复用（OFDM）的多载波技术,提供了在OFDM子载波上MQAM、MPSK等调制方式的仿真测试,得出了MQAM的容噪性能星座图和误比特率曲线,MPSK和MQAM误比特率随M取值的变化情况。这些分析结果为在第四代移动通信系统中,根据不同信噪比环境选择合适的调制方式提供了参考依据。     

MQAM-OFDM系统中降低峰均比与残余载波频偏同步联合算法

针对OFDM系统对频偏敏感及峰均比高的问题,提出一种用MQAM调制值的共轭码对残余载波频偏进行跟踪的方法,该共轭码同时可以降低系统峰均比.用频域MQAM数值的共轭来调制导频子载波以抵消相位,降低系统的峰值功率.同时利用这种共轭关系估计残余载波频偏引起的相位旋转,在时域或频域进行纠正.仿真结果表明利用这种共轭码可有效的跟...     

OFDM叠加导频联合信道估计和检测方法

针对现有正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)系统信道估计和迭代检测算法中频谱效率低和鲁棒性差等问题,提出了一种基于酉近似消息传递和叠加导频的信道估计与联合检测方法。首先,在软调制/解调中叠加导频对正交幅度调制的星座点进行预处理,检测时将叠加的导频作为频域符号的先验分布,利用置信传播算法进行调制和解调,实现检测模型的简化。然后,应用因子图-消息传递算法对OFDM传输系统和信道进行建模和全局优化,引入酉变换加强信道估计算法的鲁棒性。最后,建立OFDM仿真环境对现有方法进行仿真分析。仿真结果表明,相对于现有的独立导频类算法,所提算法能够以相同复杂度显著提升OFDM系统的频谱效率和鲁棒性。     

Research on the system error performance of coherent orthogonal frequency division multiplexing system with M-distribution in satellite-to-ground laser communication

In order to alleviate the influence of atmospheric turbulence on the performance of satellite-to-ground laser communication system,based on the M-distribution atmospheric channel model,a multi-carrier coherent orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation system was proposed for uplink and downlink in the satellite-to-ground laser communication.The closed-form expression of bit error rate (BER) of coherent OFDM modulation system was derived.The relationship between the zenith angle,receiving aperture,signal-to-noise ratio (SNR),optimal beam divergence angle,and optimal transmission radius and the BER were studied under weak,and strong atmosphere turbulence,and compared with binary coherent differential phase shift keying (DPSK) modulation.Both the theory and the simulation results show that compared with coherent DPSK modulation,the bit error performance of the coherent OFDM modulation system in the satellite-to-ground laser communication system is better.     

基于OFDM技术的短波电台系统研究

OFDM（正交频分复用）技术是一种多载波数字调制技术,在无线多径衰落信道下具有较好的传输特性,文中设计短波电台系统采用了OFDM技术来对克服多径衰落带来的干扰,并且给出了系统的设计方案。利用Simulink建模,并在瑞利衰落信道和高斯信道下进行了仿真,结果显示出性能上有较大的改进。     

多载波与单载波频域均衡系统的仿真与测量

我国数字电视地面广播传输标准GB20600-2006(以下简称国标)兼容多载波正交频分复用(OFDM)和单载波频域均衡(SC-FDE)2种块传输技术.为了在国标框架下对2种传输技术的抗频率选择性衰落性能进行比较,根据国标的系统参数对采用低密度奇偶校验码(LDPC)的OFDM和SC-FDE传输系统进行了仿真,并对国标实际系统进行了测量.仿真和实测结果均表明:在LDPC编码系统中,OFDM的抗频率选择性衰落性能好于SC-FDE系统,且随着信道频率选择性衰落的恶化和调制级别的提高,这种优势会更加明显.此仿真和实测结果可以为国标系统的实现与优化提供参考.