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6G背景下超奈奎斯特技术的机遇作者：王亚峰 金婧 王启星来源：《中兴通讯技术》2021年第02期 ????????摘要：超奈奎斯特技術是未来6G的关键技术之一。简要介绍超奈奎斯特技术的技术原理、实现方案和技术应用。结合目前的研究进展，探寻超奈奎斯特技术在未来6G中的应用前景，并对该技术的发展做出展望。 ????????关键词：超奈奎斯特技术；符号间干扰；6G ????????Abstract： Faster-than-Nyquist （FTN） technology is regarded as one of the key technologies of 6G in the future. The technical principle， implementation scheme， and application of the FTN technology are briefly introduced. Combined with the current research progress， the application prospect of FTN technology in 6G era is explored， and the future development of FTN technology is predicted. ????????Keywords： faster-than-Nyquist technology； inter-symbol interference； 6G ????????自从5G大规模商用以来，以超大规模物联网、智慧交通和远程医疗为代表的新型业务在各大行业产生了深远的影响。在产业升级和行业变革的飞速发展中，海量的数据传输需求对现有的通信体系提出巨大挑战，这势必会促进未来6G网络的研发。6G[1]将会在5G的基础上融合更多领域的技术，能够提供更高的传输速率、更低的传输时延、更深更广的覆盖，从而有更广泛、更多样化的应用场景。 ????????更高的传输速率是6G的关键性能指标之一，这对现有技术提出新挑战。由于毫米波、太赫兹和可见光等在实际应用中存在诸多限制，同时超大规模天线无论是在实现上还是在能效方面都面临着严峻挑战，加之传统的星座调制方案很难实现较高的频谱效率，因此，以高频谱利用率为优势的超奈奎斯特（FTN）技术有望成为6G的潜在关键技术。FTN技术通过人为引入符号间干扰（ISI）来实现符号间距压缩，可以在相同带宽下传输更多的符号。通过采样技术和信号设计，FTN技术可以极大地提升系统容量。FTN技术凭借高频谱效率和大容量的技术优势，可以满足6G对高传输速率业务的需求。 ????????1 FTN系统 ????????传统通信技术都尽量避免ISI，而 FTN技术却能够利用ISI。FTN技术打破符号间正交特性，使得相邻符号混叠，从而获得在有限带宽下传输更多比特信息的能力。FTN采样系统包括FTN传输[2]、高频谱效率频分复用（SEFDM）[3]和重叠X域复用（OVX？ DM）[4]。本节就FTN系统展开相应的介绍。 ????????1.1 FTN技术 ????????FTN技术是一种非正交传输方式，它通过人为地引入更加复杂的ISI来实现更快的传输速率。奈奎斯特研究结果表明，带宽限于1/2T赫兹的脉冲不能以比1/T Baud更快的码元速率传输。研究普遍假定，更快的传 ????????输速率将增加检测器的错误率。而J. B. ANDERSON等却发现，即使脉冲传输速率提升25%，检测器的错误率也不一定增加[2]。 ????????引入ISI使得FTN相关的信号检测变得非常困难，因此在接收端对FTN信号进行均衡处理变得十分重要。图2是一种FTN信号的收发流程方案。 ????????1.2 SEFDM技术 ????????图4展示了一种SEFDM信号的收发过程。SEFDM信号的非正交特性引入了严重的载波间干扰，这使得SEFDM信号的检测变得非常复杂。 1.3 OVXDM技术 ????????OVXDM编码其实是一种波形卷积过程，其模型如图6所示。在OVX？ DM编码中，由于移位间隔远小于复用波形的宽度，OVXDM编码的输出序列之间会产生严重的重叠。重叠重数越多，频谱效率越高，相应的译码状态数越多，译码算法的复杂度也就越高。这种编码的实质是以牺牲复杂度为代价来换取系统容量的提升。一般来说，OVXDM中的X可以是T，即重叠时域复用（OVTDM），也可以是F，即重叠频域复用（OVFDM）。 ????????1.3.1 OVTDM ????????2检测方案 ????????在FTN系统中，人为引入ISI使得信号检测变得非常复杂。传统适用于奈奎斯特系统的检测算法将很难再适用。为了获得最佳检测效果，人们