时间频率空间调制与短时傅里叶信令有何关联？

我们研究了正交时间频率空间（OTFS）调制与正交短时傅里叶（OSTF）信令之间的关系。OTFS 近年被提出作为高多普勒场景下的新方案，并构建于 OSTF 之上。我们首先证明这两种方案在数字域上是酉等价的。然而，OSTF 定义了与波形域的模拟—数字接口。随后我们为两系统建立了临界采样矩阵—向量模型，并在接收端考虑线性最小均方误差（MMSE）滤波以抑制码间干扰。对容量与（未编码）错误概率的初步比较揭示了一个令人惊讶的现象：OTFS 在容量上逊于 OSTF，但在错误概率上优于 OSTF。此结果可归因于两系统所诱导信道矩阵的特性。特别地，OTFS 矩阵的对角项呈现近乎一致的量级，而 OSTF 矩阵的对角项则表现出由多径随机性引发的剧烈波动。我们观察到，仅将关联 OTFS 与 OSTF 的酉矩阵替换为任意酉矩阵，所得性能便与 OTFS 近乎相同。接着我们将分析扩展至正交频分复用（OFDM），并考量了较大延迟与多普勒扩展的更极端场景。我们的结果证明了在高度动态环境中 OFDM 使用 OSTF 基波形而非正弦波形的重要性，也凸显了接收端所用信道状态信息程度的影响。