先进调制技术

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先进调制技术
随着通信系统的发展，调制技术也从适用新的应用场景、降低实现复杂度、增强一体化设计、降低峰均功率比、提升效率等各个方面进行了改进。在未来 6G 中，传统的调制技术可能被继续沿用，但同时部分新型调制技术则可以根据其特性应用于特殊的场景中，如：正交时频空 (Orthogonal Time-frequency Space, OTFS) 调制可以运用于通感业务中，索引调制可以应用于上行小数据传输的业务中。
· OTFS 调制
在 4G 及 5G 通信系统中，OFDM 为主要调制技术，该技术将符号调制于多个正交的子载波上并通过添加循环前缀的方式来对抗多径信道时延扩展和符号间干扰。OFDM调制技术具有高频谱利用率、抗频率选择性衰落等优势，但同时也有高峰均功率比（Peak-to-average Power Ratio，PAPR）、频移敏感性等缺点。这意味着在高速移动场景下使用OFDM调制并不能获得较好的系统性能，无法满足 6G 典型的高铁行驶、无人机及自动驾驶场景下的通信需求。为解决上述瓶颈，OTFS 调制技术被提出并获得广泛关注，成为了6G 备选调制技术之一。具体地，OTFS 在 6G 通信感知一体化的应用方面有巨大的潜力。从感知能力上来看，OFDM 与 OTFS 都可以用于目标的距离、速度估计，但是 OTFS 对时延、多普勒估计的克拉美罗界显著低于 OFDM，所以在感知精度上更具优势。


OTFS 调制的核心特点就是利用二维辛逆有限傅里叶变换（Inverse Symplectic Fast Fourier Transform, ISFFT）和二维辛有限傅里叶变换（Symplectic Fast Fourier Transform, SFFT）使信号在时-频域和时延-多普勒域之间进行转换。ISFFT将时延-多普勒域的信号转换至时-频域，使得调制符号可以扩展至整个时-频域的平面上。相当于在高速移动场景下，每个信号仍然可以经历相对平坦的信道，使得系统具有更好的鲁棒性。对于循环前缀的添加/消除，OTFS 系统有不同的实现方案，分别为：多循环前缀方案和单循环前缀方案。
OTFS 的实现流程可以视为在 OFDM 调制流程的基础上，增加了预处理及后处理，OTFS系统实现时可以尽可能复用已有的 OFDM 调制解调模块，并在此基础上增加ISFFT 和SFFT模块，使系统有更好的兼容性。
以 OFDM 的误比特性能来对比，OTFS 及 OFDM 在相同仿真条件下的系统性能对比看出，在高速移动场景下，OTFS 误比特性能更优。总的来说，在高速移动的场景，OTFS 相比于 OFDM 具有更多的优势。OTFS 具有较低的峰均比、更高的频谱效率和传输效率。此外，OTFS 调制技术可利用在时延-多普勒域等效信道矩阵的稀疏性，降低信道估计开销及均衡复杂度。

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