超奈奎斯特传输技术：面向6G的应用价值与挑战

苏鑫，王森，杨鸿文，金婧，王启星

（1. 中国移动通信有限公司研究院，北京 100053；2. 北京邮电大学，北京 100876）

1 引言

正值5G商用方兴未艾之际，2019年5月国际电联（ITU）发布了《Network 2030》，标志着下一代通信技术研发和标准化进程——6G，正式拉开帷幕。针对6G的新愿景与新需求，学术界和工业界先后发布了多部具有前瞻性的白皮书。2020年11月，中国移动发布6G系列白皮书[1-3]，从愿景需求、网络架构到技术趋势，对6G潜在发展方向进行了全面系统的阐述。“数字孪生，智慧泛在”的6G愿景为网络性能指标提出了更高的需求，如太比特级的峰值速率、10～100 Gbit/s的用户体验速率、相比5G 2～3倍的频谱效率的提升等。作为一种可以获得更高频谱效率的新型传输技术，超奈奎斯特（faster-than-Nyquist，FTN）传输技术引起了业界广泛关注。FTN技术通过压缩发送符号时域/频域间隔，在一个符号周期内重叠发送多流数据，打破了奈奎斯特脉冲波形的正交性，从而实现了在有限带宽内传输更多数据的目的。

2 技术原理

2.1 系统模型

数字脉冲幅度调制（PAM）基带传输系统模型如图1所示。

图1 数字PAM基带传输系统模型

{an}为彼此独立的M阶数据符号构成的序列，作为系统输入，经过发送成型滤波器（冲激响应为hT(t)；传递函数为HT(f)）后得到脉冲序列叠加构成的发送信号为：

其中，sT为符号间的发送间隔。经过基带信道（冲激响应为c(t)，传递函数为C(f)）和加性白噪声n(t)后，接收到的信号再通过接收滤波器，输出信号为：

2.2 奈奎斯特准则

针对码间干扰问题，奈奎斯特早在1924年提出了无码间干扰基带传输的奈奎斯特准则[4]。……