面向 OTFS 系统的多载波超奈奎斯特信令

正交时频空间（OTFS）调制技术在高移动性应用中实现可靠通信方面极具前景。然而，OTFS系统的容量通常受限于奈奎斯特准则，要求在时域和频域均使用正交脉冲。在本文中，我们提出了一种用于OTFS系统的新型多载波超奈奎斯特（MC-FTN）信令方案。通过在时域和频域采用非正交脉冲，我们的方案显著提升了OTFS系统的容量。具体而言，我们首先开发了单输入单输出（SISO）和多输入多输出（MIMO）OTFS系统的信号模型。然后，我们优化发射端的时延-多普勒（DD）域预编码矩阵，以抑制由MC-FTN信令引入的符号间干扰（ISI）和载波间干扰（ICI）。对于SISO系统，我们开发了具有最优功率分配（PA）的特征值分解（EVD）预编码方案，以实现最大容量。对于MIMO系统，我们开发了一种基于连续干扰消除（SIC）的预编码方案，通过将容量最大化问题分解为多个子容量最大化问题，大幅降低了优化变量的维度。数值结果表明，我们提出的MC-FTN-OTFS信令方案比传统基于奈奎斯特准则的OTFS系统实现了显著更高的容量。此外，基于SIC的预编码方案能有效降低MIMO容量最大化的复杂度，同时获得接近基于EVD的最优预编码方案的性能。