OTFS技术研究现状与展望

龙航，王森 ，徐林飞，贾寅华，代璐

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

1 引言

正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing，OFDM）技术由于其高频谱效率及抗多径干扰能力，在4G和5G系统中广泛应用，但是其在时频双选（高时延、高多普勒频移）信道下性能不佳。5G系统需要支持移动速度达到500 km/h的高速铁路场景[1]，而在6G系统的展望中，频段和终端移动速度要求分别提升到了太赫兹和1 000 km/h[2-3]。高速移动和高频段带来的高多普勒频移会严重破坏OFDM子载波之间的正交性。虽然5G系统中的OFDM采用了更大、更灵活的子载波间隔设计，但是子载波间隔的增大会导致循环前缀（cyclic prefix，CP）变短，抗多径能力下降，不能同时满足时频双选信道下的需求[4]。因此，6G系统需要新型多载波调制技术的出现。

Hadani等[5-7]于2015年公布了正交时频空（orthogonal time and frequency space，OTFS）技术，以在时频双选信道下实现高可靠和高速率的数据传输。OTFS技术直接在时延—多普勒（delay-Doppler, DD）域进行数据调制并且在整个时频域上扩展[6-8]。当使用合适的接收机时，OTFS能够获得时间和频率上的全部信道分集[6]。OTFS技术将时变多径信道变换到DD域上，使得传输单元中的所有符号都经历几乎相同且变化缓慢的稀疏信道。此外，由于所有调制符号在时频域上均匀扩展，OTFS信号的峰均比（peak-to-average power ratio，PAPR）比OFDM更低[9]。

如图1所示，OTFS技术中数据调制符号产生于DD域， DD域离散符号转换为时域波形一般分两步完成，首先通过逆偶有限傅里叶变换（inverse symplectic finite Fourier transform，ISFFT）从DD域转换到时频域：

再通过海森堡（Heisenberg）变换转换到时域。从式（1）中可以看出，每一个调制符……