[00139404]时频域超奈奎斯特5G基带系统关键技术研究

①课题来源与背景 本课题受2016年广州市科技计划-珠江科技新星专项资助,针对时频域FTN非正交系统基带关键技术开展研究。 ②研究目的与意义 超奈奎斯特（Faster-than-Nyquist, FTN）技术打破了传统无线通信正交传输方案的局限性,其核心思想是通过信号发送端以超过Nyquist采样速率进行调制,提升信号传输过程量效上限。相较传统正交传输方案,时频域FTN非正交传输在无损解码信息的前提下,可提供超过30%~100%的信道容量,具有极大的优越性。然而,现有接发机设计,如基带解调解调,估计检测及同步等,仅适用于正交传输系统,无法适用于FTN非正交传输模式。技术上,时频域FTN相关的关键技术在国内外学术界仍处盲区。为解决上述问题,本项目针对时频域FTN基带关键技术开展研究,预期在FTN基带关键理论技术上实现创新与突破,填补国内外理论技术研究的空白。 ③主要论点与论据 基于研究成果,主要论点论据包括：1. 针对时频域二维FTN调制、解调,通过时频域非正交处理,FTN技术最大理论速率相较传统正交调制技术速率上限提高1倍以上,解调计算复杂度不超过O（N^2）（N为OFDM载波数）;2. 针对时频域FTN在典型多径信道传输,当信道参数满足时不变假设（终端移动速度低于30km/h）,估计误差导致的SNR低于-30dB;当信道参数满足时变假设（终端移动速度大于30km/h,低于120km/h）,信道估计误差导致的SNR低于-30dB;3. 针对时频域FTN存在时频域干扰环境,未编码情况下的数据（QAM调制）解调的理论误码率在SNR = 30dB的情况下小于10^-3。 ④创见与创新 1. 提出了针对时频域FTN非正交技术新型调制与解调方案;2. 提出适用于时频域FTN非正交传输的信道估计与导频设计方案;3. 设计并实现了频域FTN非正交的实验室演示系统平台。 ⑤社会经济效益 本课题属基础理论研究,借助本课题的研究,研发了具有自主知识产权的关键理论技术,相关的核心关键技术以论文或申请的形式申请、发表或授权。本课题研发所涉及的关键技术方案,预期潜在的应用包括：1．所涉及的时频域FTN基带传输方案,不仅可以应用于现有基于正交频分复用调制的4G/LTE商用正交传输机制,预计可以提升现有传输速率上限的70%－100％;2．与未来5G通信系统核心关键技术——大规模多输入多输出（ Massive-MIMO）技术结合,借助大规模MIMO的天线阵列增益提升系统信噪比,进而简化FTN在高阶调制和解调性的复杂度,提升调制解调性能,预期有望提升系统速率上限;3．所研发的时频域FTN基带技术可应用于现有短波通信,提升现有传输机制的通信速率上限。 ⑥历年获奖情况 2017年,申请人入选广东省优秀青年教师培养计划;2017年,申请人入选广东省特支计划青年拔尖人才;2019年,申请人以第二完成人身份获广西省自然科学三等奖。⑦成果简介本课题针对时频域二维FTN基带关键技术开展研究,借助理论分析,针对：1. 时频域FTN基带调制解调技术2. 非正交传输信道估计及导频设计3. 非正交时频异步干扰抑制三方面提出了新的理论方法,填补国内外针对时频域FTN基带信号处理及相关物理层关键技术研究的空白。上述研究成果先后发表在国内外重要学术刊物和会议,相关创新性技术申请并授权了国内多项发明专利。借助本课题的研究,共发表学术论文12篇（SCI收录5篇、EI收录7篇）,申请发明专利10件（授权发明专利3件、受理7件）;培养硕士研究生7人,完成了课题预期目标。借助本课题研究所提供的试验数据、各种变量间关系曲线等,预期可以为典型衰落环境下的时频域FTN非正交传输无线通信技术协议、标准等提供理论支撑与参考。