當(dāng)前通信技術(shù)以10年為一個(gè)發(fā)展周期，預(yù)計(jì)6G在2028年左右正式推出3GPP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

6G 將構(gòu)建跨地域、跨空域、跨海域的一體化網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的全球無(wú)縫覆蓋，服務(wù)于遠(yuǎn)洋航行、應(yīng)急救援、導(dǎo)航定位、航空運(yùn)輸、航天測(cè)控等重大應(yīng)用。

天地一體化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

正如之前的4G、5G通信系統(tǒng)，6G網(wǎng)絡(luò)需要更高頻譜效率的信號(hào)波形來(lái)提升信道容量。在面對(duì)更高頻段、更高移動(dòng)速度等場(chǎng)景下，多載波通信系統(tǒng)將面臨高PAPR、大多普勒頻移等不利因素。

在B5G/6G支持的高移動(dòng)場(chǎng)景下，高速列車、V2V、無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星通信等，高速移動(dòng)產(chǎn)生大的多普勒頻移，OFDM系統(tǒng)子載波的正交性被嚴(yán)重破壞，將導(dǎo)致性能急劇下降。

為此，目前有3種新型波形調(diào)制技術(shù)相繼被提出。

OTFS技術(shù)：2017年，美國(guó)Cohere技術(shù)公司正式提出了正交時(shí)頻空（OTFS）技術(shù)，并且申請(qǐng)了大量專利。

MATLAB在R2024a版本中，已將OTFS調(diào)制納入其工具箱中，可閱讀前期文章《MATLAB R2024a新增特性：支持OTFS調(diào)制》。

OTFS系統(tǒng)

AFDM技術(shù)：華為的法國(guó)研究中心于2021年提出了仿射頻分復(fù)用（AFDM）技術(shù)，AFDM是一種新型的基于啁啾的多載波波形，專為高移動(dòng)性通信中的雙色散信道設(shè)計(jì)。

AFDM系統(tǒng)

目前，OTFS/AFDM尚未解決時(shí)變多徑信道的非平穩(wěn)性公開(kāi)難題，同時(shí)缺乏高效低復(fù)雜度檢測(cè)算法，這為應(yīng)用落地帶來(lái)挑戰(zhàn)。

IFDM技術(shù)：2024年，西電的池育浩、浙大的劉雷等學(xué)者提出交織頻分復(fù)用（IFDM）技術(shù)，通過(guò)IFFT和隨機(jī)交織的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新性地構(gòu)建了隨機(jī)全密集的等效信道矩陣，以確保信號(hào)經(jīng)歷充分統(tǒng)計(jì)平穩(wěn)信道衰落，從而逼近時(shí)變多徑信道容量。

IFDM系統(tǒng)

目前學(xué)術(shù)界針對(duì)OTFS調(diào)制技術(shù)已進(jìn)行比較深入的研究，并進(jìn)行原理樣機(jī)的研制。

Cohere技術(shù)公司在2016年的3GPP TSG RA WG1會(huì)議上，提出了OTFS調(diào)制波形方案。隨后在2017年，Cohere技術(shù)公司的R.Hadani等人在IEEE上正式發(fā)表論文《Orthogonal Time Frequency Space Modulation》，引起全球通信領(lǐng)域?qū)W者的濃厚興趣。

經(jīng)過(guò)數(shù)年的深入研究，OTFS調(diào)制波形技術(shù)的原理與應(yīng)用得到快速發(fā)展。

2022年，Yi Hong、Tharaj Thaj、Emanuele Viterbo等研究人員根據(jù)近幾年的OTFS研究成果，整理出版了《Delay-Doppler Communications: Principles and Applications》一書，成為業(yè)界學(xué)習(xí)OTFS的重要書籍。該書詳細(xì)描述了高速移動(dòng)環(huán)境下，OTFS調(diào)制的原理，OTFS變體、Zak變換、信號(hào)檢測(cè)方法、信道估計(jì)方法及MIMO-OTFS融合技術(shù)等。