2024正交时频空方案（OTFS）白皮书.pdfVIP

目录

1.引言2

1.1文档结构2

1.2主要的应用场景3

2.OTFS基本原理4

2.1OTFS调制发射机原理4

2.2OTFS调制接收机原理6

2.3OTFS输入输出关系分析7

3.时延多普勒域信道特征分析9

3.1时延多普勒域信道特性9

3.1.1信道的确定性描述9

3.1.2信道相干区域和平稳区域10

3.2高铁场景实测时延多普勒域信道特性11

3.2.1基于LTE-R的高铁信道扩展函数测量系统11

3.2.2基于LTE-R的高铁信道扩展函数表征12

3.3OTFS在实测信道下性能评估14

4.OTFS信道估计与数据检测15

4.1低PAPR的OTFS信道估计导频设计15

4.2非整数格点下的OTFS信道估计18

4.3基于期望传播的低复杂度OTFS数据检测方案20

5.OTFS扩展方案22

5.1基于多天线的OTFS方案22

5.1.1MIMO-OTFS的导频设计22

5.1.2基于多天线阵列的低复杂度低开销OTFS收发机25

5.2OTFS赋能的多址接入技术方案28

5.2.1正交时频码域多址接入方案28

5.2.2基于记忆近似消息传递（MAMP）算法的OTFS-SCMA系统31

5.3OTFS赋能的通信感知一体化（OTFS-ISAC）方案36

5.3.1OTFS-ISAC方案优势36

5.3.2OTFS-ISAC波形设计37

6.OTFS的演进方案39

6.1新型的时延多普勒域多载波调制方案39

6.2OTFS与OFDM的融合帧结构设计40

7.总结与展望43

参考文献45

参与单位47

1/47

1.引言

在4G，5G，WiFi等无线通信系统中，正交频分复用（OrthogonalFrequencyDivision

Multiplexing,OFDM）技术获得了广泛的应用。基于循环前缀的OFDM可以很好地应对

多径衰落，并且仅需低复杂度的频域均衡器。随着无线通信的发展，复杂散射环境下的

高速移动通信场景愈发丰富，例如车辆网、高速铁路、低轨卫星通信等，这些通信场景

现已或将在未来极大地改变人们的生活方式。然而，受多普勒扩展的影响高速移动下的

OFDM将丧失子载波正交性，其传输可靠性变差。为此，在下一代移动通信系统中面向

高速移动场景设计新型的多载波调制方案十分重要。

近年来，研究者们提出了正交时频空（OrthogonalTimeFrequencySpace，OTFS）

多载波调制技术。与OFDM技术不同的是，该技术在时延多普勒域（DelayDoppler，

DD）中开展资源映射，并基于DD域信道的稀疏性和稳定性可以在高速移动条件下实

现与OFDM相比更高的数据传输可靠性。

为了调研OTFS的基本原理、研究与应用现状、发展前景，为工业界和学术界同仁

提供技术参考，本白皮书将从以下六个方面对OTFS进行介绍：（1）OTFS基本原理；

（2）时延多普勒域信道特性；（3）OTFS的发射波形设计；（4）OTFS的接收方案设计

（5）OTFS赋能的多天线、多用户、通感一体化方案；（6）OTFS的演进方案。

1.1文档结构

第1章为引言，对本白皮书的范围及结构进行介绍，并介绍OTFS所面向的应用场

景，指出该类场景中由高速移动所带来的需求及挑战，从而引出OTFS技术研究的必要

性。

第2章对OTFS的基本设计原理进行叙述，包括介绍SFFT及DZT两种OTFS调制

实现方式及收发机方案简述。

第3章对时延多普勒域信道特征进行分析，针对高速铁路等高速移动场景分析时延

多普勒域信道的稀疏性、紧致性、稳定性及可分性。

第4章介绍OTFS的接收方案设计，包括