Compressed Sensing Channel Estimation for OTFS Modulation in Non-Integer Delay-Doppler Domain
该文提出了一种适用于稀疏多径正交时频空间（OTFS）信道的压缩感知（CS）估计方法。OTFS波形表示二维的延迟-多普勒（DD）标准正交基中的信号。该模型不需要假设延迟是采样周期的整数倍。分析表明，非整数延迟和多普勒频移的信道不能准确地建模的整数近似。提出了一种二分细化正交匹配追踪（OMPBR）估计算法。建议的估计发现最好的信道近似连续DD字典没有整数近似。这导致在合理的计算复杂性下估计归一化均方误差的显著降低。
2021-11-24 cs.IT eess.SP math.IT
Delay-Doppler Domain Pulse Design for OTFS-NOMA
本文提出一种基于Hermite函数的OTFS-NOMA时延-多普勒域正交脉冲设计，在高移动性信道下显著降低了误码率，算法复杂度极低且频谱效率提升K倍。
2024-05-29 cs.IT eess.SP math.IT
A Novel Block-Wise Index Modulation Scheme for High-Mobility OTFS Communications
正交时频空间（OTFS）技术作为一种很有前途的高移动性无线通信技术，相对于传统的正交频分复用（OFDM）技术，具有显著的优势。然而，一个具有挑战性的问题是设计有效的系统，以进一步提高性能。在本文中，我们提出了一种新的块式索引调制（IM）的OTFS系统，命名为多普勒-IM与OTFS（DoIM-OTFS），其中一个块的多普勒资源箱被同时激活。对于实际实现，我们开发了一个低复杂度的定制消息传递（CMP）算法，我们提出的DoIM-OTFS计划。仿真结果表明，我们提出的DoIM-OTFS系统优于传统的OTFS系统没有IM。提出的CMP算法可以达到预期的性能和鲁棒性的不完美的信道状态信息（CSI）。
2022-10-25 cs.IT eess.SP math.IT
Input-Output Relation and Low-Complexity Receiver Design for CP-OTFS Systems with Doppler Squint
针对OTFS系统中多普勒斜视效应累积问题，提出CP-OFDM基OTFS系统的输入输出关系与低复杂度接收机设计，通过双前缀符号简化信道估计并利用块对角特性实现线性均衡，仿真验证了方案有效性。
2023-10-11 cs.IT eess.SP math.IT
Doppler-Resilient Universal Filtered MultiCarrier (DR-UFMC): A Beyond-OTFS Modulation
在过去的几年中，已经考虑了正交频分复用（OFDM）调制的一些替代方案，以改善其在存在重多普勒频移的情况下的频谱约束和性能水平。本文研究了一种新的调制，称为多普勒弹性通用滤波多载波（DR-UFMC），其目的是结合通用滤波多载波（UFMC）调制（即，更好的频谱包含），与正交时频空间（OTFS）调制的那些（即，时变环境中的更好性能）。本文包含了新描述的调制的数学模型和详细的收发器块方案，以及对比DR-UFMC与OTFS、具有单抽头频域均衡（FDE）的OFDM和具有多载波多符号线性MMSE处理的OFDM的数值分析。结果清楚地表明，相对于所引用的基准，新提出的调制在可实现的频谱效率方面的优越性。有趣的是，还可以看出，当与多载波多符号线性最小均方误差（MMSE）处理结合考虑时，OFDM在可实现的频谱效率方面的表现略好于OTFS。
2023-02-18 cs.IT eess.SP math.IT
OTFS -- A Mathematical Foundation for Communication and Radar Sensing in the Delay-Doppler Domain
正交时频空间（OTFS）是用于在延迟多普勒（DD）域中处理信号的通信和主动感测的框架。本文探讨了OTFS框架的三个关键特性，并解释了它们对应用程序的价值。第一个特征是无线信道的紧凑和稀疏DD域参数化，其中参数直接映射到包括散射环境的反射器的物理属性，并且因此这些参数可预测地演变。第二个特征是一种新的波形/调制技术，与DD信道模型相匹配，在DD域中嵌入信息符号。即使在存在显著延迟和多普勒扩展的情况下，信道输入和输出之间的关系也是局部的、非衰落的和可预测的，并且因此可以有效地获取和均衡信道。通过避免衰落，均衡后SNR在分组中的所有信息符号上保持恒定，使得误码性能优于当代的多载波波形。此外，OTFS载波波形是DD域中的局部脉冲，使得可以同时沿着延迟和多普勒分离反射器，并且实现环境的高分辨率延迟-多普勒雷达图像。换句话说，DD参数化为通信和雷达提供了一个通用的数学框架。这是OTFS框架的第三个特征，它非常适合涉及自动驾驶汽车和无人驾驶地面/飞行器的智能交通系统，这些系统是自我/网络控制的。OTFS波形能够在广泛的用户速度范围内支持稳定和卓越的性能。
2023-02-17 cs.IT eess.SP math.IT
On OTFS Modulation for High-Doppler Fading Channels
正交时频空间（OTFS）调制是在延迟-多普勒域中设计的二维（2D）调制方案，不同于在时频域中设计的传统调制方案。OTFS通过一系列的二维变换，将双色散信道转换为延迟-多普勒域中几乎无衰落的信道。在该域中，帧中的每个符号经历几乎恒定的衰落，从而相对于诸如OFDM的现有调制方案实现显著的性能增益。稀疏的延迟-多普勒脉冲响应反映了无线信道的实际物理几何形状，使得能够进行有效的信道估计，特别是在高多普勒衰落信道中。本文从信号检测和信道估计的角度研究了OTFS，提出了一种基于马尔可夫链蒙特卡洛采样的检测方案和一种基于伪随机噪声（PN）导频的时延-多普勒域信道估计方案。
2018-02-03 cs.IT math.IT
Low Complexity Channel Estimation for OTFS Modulation with Fractional Delay and Doppler
针对少天线OTFS系统在分数时延、多普勒及实际脉冲下DD域稀疏性受损的问题，提出M-MLE及进一步降维的TSE信道估计方法，以更低复杂度获得更高估计精度。
2021-11-11 cs.IT eess.SP math.IT
Message Passing Based Structured Sparse Signal Recovery for Estimation of OTFS Channels with Fractional Doppler Shifts
正交时频空间（OTFS）调制已成为一种有前途的调制方案，用于高移动性无线通信。为了实现延迟多普勒（DD）域中的有效OTFS检测，需要准确地获取DD域信道。为了实现未来无线通信中的低延迟要求，OTFS块的持续时间应该很小，因此必须考虑分数多普勒频移以避免由于整数多普勒频移的假设而导致的显著建模误差。然而，在文献中缺乏对具有分数多普勒频移的OTFS信道的估计的研究。在这项工作中，我们开发了一个高性能的信道估计OTFS与双正交波形或矩形波形。代替直接估计DD域信道，我们估计参数化DD域信道的信道增益和（分数）多普勒频移。该估计被制定为一个结构化的信号恢复问题与贝叶斯处理。基于该问题的因子图表示，开发了一种有效的消息传递算法来恢复结构化稀疏信号（从而恢复OTFS信道）。给出了估计的克拉美-罗下界（CRLB），并通过仿真验证了算法的有效性。
2021-06-05 cs.IT math.IT
Embedded Pilot-Aided Channel Estimation for OTFS in Delay-Doppler Channels
在延迟-多普勒信道中，正交时频空间（OTFS）调制与正交频分复用（OFDM）相比具有显著的误码性能优势。为了检测OTFS调制数据，需要在接收器处知道信道脉冲响应。在本文中，我们提出了嵌入式导频辅助OTFS信道估计方案。在每个OTFS帧中，我们在延迟-多普勒平面中布置导频、保护和数据符号，以适当地避免接收器处的导频和数据符号之间的干扰。我们开发这样的符号安排OTFS在多径信道与整数和分数多普勒频移，分别。在接收器处，基于阈值方法执行信道估计，并且所估计的信道信息经由消息传递（MP）算法用于数据检测。由于我们特定的嵌入式符号排列，信道估计和数据检测都在同一OTFS帧内以最小的开销执行。我们通过仿真比较OTFS的错误性能，使用建议的信道估计和OTFS与理想的已知信道信息，并观察到只有边际性能损失。我们还证明了OTFS中所提出的信道估计在已知信道信息的情况下显著优于OFDM。最后，我们提出的MIMO和多用户上行链路/下行链路的建议计划的扩展。
2018-08-25 cs.IT math.IT
New Delay Doppler Communication Paradigm in 6G era: A Survey of Orthogonal Time Frequency Space (OTFS)
本文针对6G高移动场景下传统OFDM调制因多普勒频移性能下降的问题，综述了在延迟-多普勒域调制的OTFS技术的原理、进展与方向，为相关研究提供参考。
2023-07-19 cs.IT eess.SP math.IT
OTFS-SCMA: A Downlink NOMA Scheme for Massive Connectivity in High Mobility Channels
本文研究了一种结合正交时频空（OTFS）调制和稀疏码多址（SCMA）的下行链路系统，以支持高移动性环境中的大规模连接。我们提出了一个跨域接收器所考虑的OTFS-SCMA系统，有效地进行OTFS符号估计和SCMA解码的联合方式。这是通过迭代地通过时域和延迟多普勒（DD）域之间的外部信息，通过相应的酉变换，以确保每个域的误差的主要正交性。我们表明，所提出的OTFS-SCMA检测算法存在于一个固定点的状态演化时，它收敛。为了进一步提高所提出的OTFS-SCMA系统的错误性能，我们研究下行链路用户之间的合作，以利用分集增益和开发一个分布式的协同检测（DCD）算法的援助信念共识。我们的数值结果表明，所提出的算法的有效性和收敛性，并显示出增加的频谱效率相比，传统的OTFS传输。
2023-01-03 cs.IT eess.SP math.IT
Multiple Access in the Delay-Doppler Domain using OTFS modulation
正交时频空间（OTFS）调制是在延迟-多普勒域中设计的最新调制方案。它已被证明，以实现优越的性能相比，传统的多载波调制方案设计的时间-频率域。在本文中，我们考虑基于OTFS的多址接入（OTFS-MA），其中延迟多普勒频点作为多址接入的资源块。延迟-多普勒网格中的不同延迟-多普勒资源块（DDRB）被分配给不同的用户用于多址接入。我们考虑三种不同的DDRB分配方案。方案1沿延迟轴复用用户，而方案2沿多普勒轴复用用户。在这两种方案中，每个用户的信号跨越整个时频平面。方案3以这样的方式分配DDRB，使得每个用户的信号被限制为仅跨越时频平面的子集。我们研究了OTFS-MA在上行链路高移动性环境中的性能，并将其与OFDMA和SC-FDMA进行了比较。我们的研究结果表明，OTFS-MA（最大似然检测在小尺寸系统和大尺寸系统中的消息传递为基础的检测）实现更好的性能相比，OFDMA和SC-FDMA。我们还提出了一个多用户信道估计方案，使用导频符号放置在延迟多普勒网格的性能。
2019-02-09 cs.IT math.IT
Jamming Suppression Via Resource Hopping in High-Mobility OTFS-SCMA Systems
本文针对高机动性OTFS-SCMA系统提出资源跳变机制，利用Turbo均衡在干扰下提升BER性能，优于静态资源分配。
2023-09-01 cs.IT eess.SP math.IT
OTFS-NOMA: An Efficient Approach for Exploiting Heterogenous User Mobility Profiles
本文考虑了一个具有挑战性的通信场景，其中用户具有异构的移动性配置文件，例如，一些用户高速移动而一些用户是静止的。提出了一种新的非正交多址（NOMA）传输协议，它结合了正交时频空间（OTFS）调制。因此，具有不同移动性简档的用户被分组在一起用于NOMA的实现。所提出的OTFS-NOMA协议被证明是适用于上行链路和下行链路传输，其中复杂的发送和接收策略的开发，以消除符号间干扰和收获多径和多用户分集。分析结果表明，高移动性和低移动性用户都受益于OTFS-NOMA的应用。特别地，NOMA的使用允许高移动性用户的信号在大量时频资源上的扩展，这增强了OTFS分辨率并提高了检测可靠性。此外，OTFS-NOMA确保低移动性用户能够访问带宽资源，而在传统的OTFS-NOMA中，这些带宽资源将仅由高移动性用户占用。因此，OTFS-NOMA提高了频谱效率并减少了延迟。
2019-04-04 cs.IT math.IT
Reduced-Complexity Cross-Domain Iterative Detection for OTFS Modulation via Delay-Doppler Decoupling
本文提出一种用于OTFS调制的低复杂度跨域迭代检测方法，利用时延-多普勒解耦和降维LMMSE滤波器消除时延与多普勒影响，在保持接近最优检测性能的同时显著降低了复杂度。
2023-07-03 cs.IT eess.SP math.IT
On the Characterizations of OTFS Modulation over multipath Rapid Fading Channel
正交时频空间（OTFS）调制已被证实在高移动性场景中提供对抗多普勒的显著性能优势。OTFS的核心特征是将时变信道转换为延迟多普勒（DD）域中的非衰落2D信道，使得所有符号经历相同的信道增益。在现在可用的文献中，假设信道在OTFS帧上是准静态的。对于更实际的渠道，投入产出关系将随环境或媒介的变化而变化。在本文中，我们分析了OTFS调制在一个更一般的多径信道，其中每个路径的信号经历了一个独特的快速衰落的特点。首先，我们推导了理想脉冲和矩形脉冲情况下，在DD域中OTFS的显式输入输出关系。结果表明，快速衰落将产生额外的多普勒色散，而不影响延迟域。我们接下来证明OTFS可以被解释为结合空时编码和交织的有效时间分集技术。仿真结果表明，OTFS是不敏感的快速衰落，仍然优于正交频分复用（OFDM）在这些类型的信道。
2021-03-30 cs.IT eess.SP math.IT
Zak-OTFS for Identification of Linear Time-Varying Systems
针对线性时变雷达场景的多目标分辨问题，提出采用Zak-OTFS波形，利用其格点型自模糊函数提升无噪多目标距离速度估计精度，且时延-多普勒域互模糊计算的复杂度优于传统连续时频域方法。
2025-03-24 cs.IT eess.SP math.IT
A DNN-based OTFS Transceiver with Delay-Doppler Channel Training and IQI Compensation
在本文中，我们提出了一种基于深度神经网络（DNN）的收发器架构，用于延迟多普勒（DD）信道训练和正交时间频率空间（OTFS）调制信号的检测以及IQ不平衡（IQI）补偿。所提出的收发器在空间相干间隔上学习DD信道，并使用在接收器处为此目的训练的单个DNN来检测信息符号。所提出的收发器还学习发送器和接收器中存在的IQ不平衡，并有效地补偿它们。发射IQI补偿在发射机处使用单个DNN来实现，该DNN学习并提供补偿调制字母表（以在通过发射机发送之前预旋转调制符号），而不显式地估计发射增益和相位不平衡。在接收器处使用两个DNN来实现接收IQI不平衡补偿，一个DNN用于接收增益和相位不平衡的显式估计，另一个DNN用于补偿。仿真结果表明，所提出的基于DNN的架构提供了非常好的性能，使其成为一个有前途的方法，为实际的OTFS收发器的设计。
2021-07-20 cs.IT eess.SP math.IT
Performance of OTFS-NOMA Scheme for Coordinated Direct and Relay Transmission Networks in High-Mobility Scenarios
在这封信中，基于正交时频空间（OTFS）的非正交多址接入（NOMA）方案进行了研究的协调直接和中继传输系统中，源直接与附近的用户具有高移动速度，它需要中继辅助服务的远用户也具有高移动性。由于信号叠加编码和多域变换的共存，基于OTFS的NOMA的性能通常很难从理论上进行测量。为了准确评估该方案的系统性能，我们推导出封闭形式的中断概率和中断和率的表达式，通过使用反演公式和特征函数。数值结果验证了该方案的性能优越性和有效性。
2023-03-05 cs.IT eess.SP math.IT
OTFS Based Receiver Scheme With Multi-Antennas in High-Mobility V2X Systems
车联网（V2X）被认为是未来无线通信网络最重要的应用之一。然而，车辆移动性引起的多普勒效应会严重恶化车辆通信链路的性能，特别是当信道表现出大量的多普勒频偏（DFO）时。正交时频空间（OTFS）是在延迟-多普勒域中设计的一种新波形，并且可以有效地将双色散信道转换为几乎无衰落的信道，这使得它对于V2X通信非常有吸引力。在本文中，我们设计了一种新的OTFS基于接收机与多天线，以应对高移动性的挑战，在V2X系统。我们表明，与多径相关的多个DFO可以与多天线提供的高空间分辨率分离，这导致在延迟-多普勒域中OTFS信道的稀疏性增强，并有可能降低消息传递（MP）检测算法的复杂性。在此基础上，本文进一步提出了一种用于OTFS的联合最大比合并（MRC）迭代检测算法，其中MRC的合并显著提高了迭代的收敛性能，并获得了良好的系统误码性能。最后，我们提供了数值模拟结果，以证实所提出的方案的优越性。
2020-03-03 cs.IT eess.SP math.IT
OTFS -- Predictability in the Delay-Doppler Domain and its Value to Communication and Radar Sensing
本文研究Zak-OTFS在延迟-多普勒域的可预测性，提出基于有限导频符号重构I/O关系的公式，证明晶化条件下可低复杂度识别信道并支持无模型通信与雷达感知。
2023-10-02 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Coded OTFS Systems over High-Mobility Channels
正交时频空间（OTFS）调制是近年来发展起来的一种用于高移动环境下无线通信的多载波多时隙传输方案。本文研究了编码OTFS调制在高移动性信道中的误码性能。从OTFS方案的条件成对错误概率（PEP）的研究出发，推导出编码OTFS系统的PEP性能上界。然后，我们表明OTFS系统的编码改进取决于码字对之间的平方欧几里德距离和信道的独立可解析路径的数量。更重要的是，我们证明了OTFS系统的编码增益和分集增益之间存在一个基本的权衡，即，OTFS系统的分集增益随着可分辨路径的数目而提高，而编码增益下降。此外，基于我们的分析，信道编码参数对编码OTFS系统的性能的影响被揭示。然后，在高移动性信道上的各种编码OTFS系统的错误性能进行评估。仿真结果表明，在高移动性信道上，OTFS调制比传统的正交频分复用（OFDM）调制有显著的性能改善。分析结果和所提出的代码设计的有效性也验证了仿真与应用的经典和现代码OTFS系统。
2020-10-25 cs.IT math.IT
Zak-OTFS and LDPC Codes
本文研究Zak-OTFS与LDPC码结合，利用DD域高可靠信道估计先验信息配置LDPC码，仿真表明该方法扩展了无模型可靠通信的多普勒扩展范围，降低了对发送滤波器的敏感性，并放大了未编码传输的BER性能增益。
2024-02-14 cs.IT eess.SP math.IT
OTFS-NOMA based on SCMA
正交时频空间（OTFS）是一种$\text{2-D}$调制技术，其具有克服正交频分复用（OFDM）在高多普勒环境中所面临的挑战的潜力。OTFS在具有正交多址（OMA）技术的多用户场景中的性能已经令人印象深刻。由于5G及以后的大规模连接需求，设计和研究具有现有非正交多址（NOMA）技术的OTFS系统是非常必要的。在本文中，我们提出了一个多用户OTFS系统的基础上码域NOMA技术称为稀疏码多址（SCMA）。该系统被称为OTFS-SCMA模型。用于OTFS-SCMA的框架被设计用于下行链路和上行链路两者。首先，稀疏SCMA码字被策略性地放置在延迟-多普勒平面上，使得OTFS-SCMA系统的总体过载因子等于底层基本SCMA系统的总体过载因子。下行链路中的接收机在两个连续的阶段中执行检测：首先，使用线性最小均方误差（LMMSE）方法的常规OTFS检测，然后是常规SCMA检测。对于上行链路，我们提出了一种基于消息传递算法（MPA）的单相位检测器来检测多个用户的符号。通过在下行链路和上行链路上的大量仿真，所提出的OTFS-SCMA系统的性能进行了验证。我们考虑不同参数的延迟多普勒平面和过载因子高达200 $\%$的各种SCMA系统。OTFS-SCMA的性能与现有的OTFS-OMA技术进行了比较。全面的调查表明OTFS-SCMA在未来的无线通信标准的有用性。
2020-05-08 cs.IT eess.SP math.IT
Receiver Design for OTFS with Fractionally Spaced Sampling Approach
最近出现的正交时频空间（OTFS）调制作为一种新的PHY层机制比传统的正交频分复用（OFDM）更适合于高移动性无线通信场景。尽管多项研究已经使用理论和理想基带脉冲形状分析了OTFS性能，但一个具有挑战性和开放性的问题是开发用于必须依赖于非理想脉冲形状进行传输的实际OTFS系统的有效接收器。本工作的重点是OTFS的实际接收机的设计。我们考虑一个分数间隔采样（FSS）接收机中的采样率是一个整数倍的符号率。对于OTFS传输中使用的矩形脉冲，我们推导出OTFS在延迟-多普勒域中的一般信道输入-输出关系，而不依赖于不切实际的假设，例如理想的双正交脉冲和网格上的延迟/多普勒频移。我们提出了两种均衡算法：迭代组合消息传递（Turbo Message Passing，简称MMS）和Turbo消息传递（Turbo Message Passing，简称TMP），利用延迟多普勒信道稀疏性和频率分集增益通过FSS进行符号检测。我们分析了TMP接收机的收敛性能，并提出了简化的消息传递（MP）接收机，以进一步降低复杂度。我们的FSS接收机表现出更强的性能比传统的接收机和鲁棒性的不完善的信道状态信息的知识。
2021-02-08 cs.IT eess.SP math.IT
OTFS vs OFDM: Which is Superior in Multiuser LEO Satellite Communications
本文比较多用户 LEO 卫星通信中的 OTFS 与 OFDM，并提出功率及延迟-多普勒资源块联合分配算法，证明 OTFS 抗 CFO 且和速率更优。
2024-03-04 cs.IT eess.SP math.IT
Precoded faster-than-Nyquist signaling using optimal power allocation for OTFS
针对双选择性衰落信道下的传输需求，提出一种带最优功率分配的预编码FTN-OTFS调制方案，通过EVD实现逐符号解调，在相当BER性能下提升了信息速率与频谱效率。
2024-11-02 cs.IT eess.SP math.IT
OTFS - Orthogonal Time Frequency Space
在本文中，我们介绍了一种新的二维调制技术，称为OTFS（正交时间频率和空间）的延迟-多普勒坐标系中的信息转换到熟悉的时频域利用传统的调制方案，如OFDM，CDMA和TDMA。OTFS将衰落、时变无线信道转换为非衰落、与时间无关的相互作用，揭示了无线信道的底层几何结构。在这个新的公式中，所有QAM符号经历相同的信道，并且信道的所有延迟-多普勒分集分支被相干地组合。参考信号复用在时间无关的延迟-多普勒域中完成，实现高密度导频打包，这是大规模MIMO的关键要求。无论多普勒场景如何，OTFS都能够通过MIMO阶数的吞吐量线性缩放来接近信道容量，从而即使在具有挑战性的5G部署设置中也能实现大规模MIMO吞吐量增益的全部承诺。
2016-08-09 cs.IT math.IT
On the Diversity of Uncoded OTFS Modulation in Doubly-Dispersive Channels
正交时频空间（OTFS）是在延迟-多普勒域中设计的二维（2D）调制技术。OTFS背后的关键前提是将时变多径信道变换为延迟-多普勒域中的几乎无衰落的2D信道，使得传输帧中的所有符号经历相同的信道增益。在最近的文献中已经提出，OTFS可以在延迟-多普勒域中提取全分集，其中全分集是指在延迟或多普勒维度中可分离的多径分量的数量，但没有正式的分析。在本文中，我们提出了一个正式的分析OTFS调制实现的多样性，以及支持模拟。具体来说，我们证明了OTFS的渐近分集阶数（作为SNR $\rightarrow \infty$）是1。然而，在有限SNR状态中，在分集一状态接管之前，见证了高阶分集的潜力。此外，对于增加的帧大小，分集一机制开始于较低的BER值。我们还提出了一个相位旋转计划OTFS使用超越数。我们表明，OTFS与该方案提取的延迟多普勒域中的全分集。
2019-04-01 cs.IT math.IT
Active Terminal Identification, Channel Estimation, and Signal Detection for Grant-Free NOMA-OTFS in LEO Satellite Internet-of-Things
本文研究了基于低地球轨道（LEO）卫星的物联网（IoT）的大规模连接，以实现无缝的全球覆盖。我们建议将免授权非正交多址接入（GF-NOMA）模式与新兴的正交时频空间（OTFS）调制相结合，以适应大规模物联网接入，并减轻地面-卫星链路（TSL）的长往返延迟和严重的多普勒效应。在此基础上，提出了一种两阶段连续的活动终端识别（ATI）和信道估计（CE）方案以及一种低复杂度的多用户信号检测（SD）方法。具体地，在第一阶段，所提出的训练序列辅助OTFS（TS-OTFS）数据帧结构促进联合ATI和粗略CE，由此利用地面IoT终端的业务稀疏性和稀疏信道脉冲响应两者来增强性能。此外，基于每个TSL的单多普勒频移特性和延迟多普勒域信道的稀疏性，我们开发了一种参数化方法来进一步改进CE性能。最后，提出了一种基于最小二乘的并行时域SD方法，以较低的复杂度检测OTFS信号。仿真结果表明，所提出的方法优于国家的最先进的解决方案在ATI，CE，SD性能面临的长往返延迟和严重的多普勒效应。
2022-10-09 cs.IT eess.SP math.IT
OTFS Channel Estimation and Detection for Channels with Very Large Delay Spread
针对时延扩展超帧内块时长的过扩展信道下传统信道估计失效的问题，提出两阶段OTFS信道估计方法与改进低复杂度MRC检测算法，经NMSE和BER指标验证可有效适配该场景。
2024-04-12 cs.IT eess.SP math.IT
OTFS: A New Generation of Modulation Addressing the Challenges of 5G
在本文中，我们介绍了一种新的2D调制方案，称为OTFS（正交时间频率和空间），多路复用信息QAM符号的载波波形，对应于本地化脉冲的信号表示称为延迟多普勒表示的新的类。OTFS构成了传统时间和频率调制（如TDM和FDM）的广泛推广，从更广泛的角度来看，它建立了雷达和通信之间的概念联系。OTFS波形以直接捕获底层物理的方式与无线信道耦合，产生组成反射体的高分辨率延迟多普勒雷达图像。结果，时间-频率选择性信道被转换成不变的、可分离的和正交的相互作用，其中所有接收到的QAM符号经历相同的局部化损伤，并且所有延迟-多普勒分集分支被相干地组合。反射器的高分辨率延迟-多普勒分离使得OTFS能够通过频谱效率与MIMO阶数的线性缩放以及对多普勒和多径信道条件的鲁棒性来接近具有最佳性能-复杂度折衷的信道容量。OTFS是实现MUIMO收益的全部承诺的推动者，即使在具有挑战性的5G部署环境中，适应也是不现实的。
2018-02-07 cs.IT math.IT
Zak-OTFS with Interleaved Pilots to Extend the Region of Predictable Operation
本文提出在时延-多普勒域交织导频并优化导频间距，通过求解小型线性方程组重建 Zak-OTFS 系统的输入输出关系，从而在无法用单一周期支持所有用户时扩展可预测工作区域。
2024-12-28 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Linear Equalizers for OTFS Exploiting Two-Dimensional Fast Fourier Transform
正交时频空间（OTFS）调制可以有效地将双色散信道转换为延迟-多普勒域的几乎无衰落信道。然而，OTFS的一个关键问题是均衡器的非常高的复杂性。在这封信中，我们首先揭示了OTFS信道的双块循环特性表示在延迟多普勒域。通过利用这一独特的功能，我们进一步提出迫零（ZF）和最小均方误差（MMSE）均衡器，可以有效地实现与二维的【形】快速傅立叶变换。我们提出的均衡器的复杂度从$\mathcal{O}\left(\left(NM\right)^{3}\right)$优雅地降低到$\mathcal{O}\left(NM\mathrm{log_{2}}\left(NM\right)\right)$，其中$N$和$M$分别是OTFS符号和子载波的数量。分析和仿真结果表明，与现有的OTFS线性均衡器相比，本文提出的线性均衡器在不损失性能的前提下，具有更低的计算复杂性.
2019-09-02 cs.IT eess.SP math.IT
Deterministic Pilot Design and Channel Estimation for Downlink Massive MIMO-OTFS Systems in Presence of the Fractional Doppler
虽然正交时频空间（OTFS）调制和大规模多输入多输出（MIMO）技术的结合可以使通信系统在高移动性场景中具有更好的性能，但由于实际系统中不准确的建模和高导频开销，下行链路信道估计仍然存在许多挑战。本文提出了一种在分数多普勒条件下下行大规模MIMO-OTFS系统的信道状态信息（CSI）获取方案，包括确定性导频设计和信道估计算法。首先，我们分析了基于正交频分复用（OFDM）调制解调器的单输入单输出（SISO）OTFS的输入输出关系，并将其扩展到大规模MIMO-OTFS。此外，我们制定了一个精确的模型，在实际系统中，分数多普勒被认为是和子路径的影响揭示。基于该模型和导频矩阵的结构，提出了一种确定性导频设计方案，以减少导频开销和节省内存消耗。由于信道几何结构相对于通信时间尺度变化非常缓慢，我们提出了一种改进的基于感知矩阵的信道估计（MSMCE）算法来获取下行链路CSI。仿真结果表明，该方法与传统的下行信道状态信息捕获算法相比具有明显的优势。
2021-05-20 cs.IT math.IT
Delay-Doppler Duality: Simplifying Exact Equalization of Zak-OTFS in Time or in Frequency
Duke University（杜克大学）；Cohere Technologies Inc.（Cohere科技有限公司）
该研究提出利用时延-多普勒对偶性，通过选择合适域求解带状系统，将Zak-OTFS的均衡复杂度从三次方降至线性，同时保持误码率性能。
2026-10-14 cs.IT eess.SP math.IT
Delay-Doppler Domain Tomlinson-Harashima Precoding for OTFS-based Downlink MU-MIMO Transmissions: Linear Complexity Implementation and Scaling Law Analysis
正交时频空间（OTFS）调制是最近提出的一种延迟-多普勒（DD）域通信方案，在一般无线通信中，特别是在高移动性信道中表现出良好的性能。在本文中，我们研究了DD域汤姆林森-原岛预编码（THP）的下行链路多用户多输入多输出OTFS（MU-MIMO-OTFS）传输。而不是直接应用THP基于巨大的等效信道矩阵，我们提出了一个简单的实现THP，不需要任何矩阵分解或求逆。这种简单的实现是通过DD域信道属性来实现的，即，不同的可分辨路径不共享相同的延迟和多普勒频移，这使得可以以逐个符号的方式预先消除所有DD域干扰。我们还研究了可实现的速率性能的建议计划，利用信息理论的等效模型。特别是，我们表明，该方案可以实现在高信噪比（SNR）制度的近最佳性能。更重要的是，推导出了可达速率与天线数和用户数的缩放定律，表明可达速率随天线数和用户数线性增加。我们的数值结果与我们的研究结果一致，并且与OTFS和正交频分复用（OFDM）上现有的MU-MIMO方案相比，也表现出显着的改进。
2023-01-30 cs.IT math.IT
Non Orthogonal Multiple Access with Orthogonal Time Frequency Space Signal Transmission
正交时间频率空间（OTFS）近来被追求为用于高移动性场景的合适的无线传输技术。在这项工作中，我们提出了基于非正交多址（NOMA）的OTFS，可称为NOMA-OTFS系统，并从系统级和链路级的角度来评估其性能。挑战在于以下事实：虽然OTFS传输技术因其对高移动性条件的弹性而闻名，但与正交多址（OMA）相比，NOMA已知在低移动性场景中产生高频谱效率。提出了一种基于最小均方误差（MMSE）-连续干扰消除（SIC）的NOMA-OTFS接收机，推导了符号级后处理SINR的表达式，以评估系统的总频谱效率（SE）。我们开发的功率分配方案，以最大限度地提高总和SE在高流动性版本的NOMA。我们进一步设计了一个可实现的码字级SIC（CWIC）接收机，使用LDPC码与MMSE均衡，以评估这种实际的NOMA-OTFS系统的链路级性能。将所提出的NOMA-OTFS系统的系统级和链路级性能与基准OMA-OTFS、OMA-OFDM和NOMA-OFDM方案进行比较。从系统级性能评估中，我们有趣地观察到NOMA-OTFS提供比OMA-OTFS更高的SE总和。当与NOMA-OFDM相比时，我们发现NOMA-OTFS的中断SE以平均SE降低为代价得到改善。而链路级结果表明，开发的基于CWIC的NOMA-OTFS接收机在块出错率（BLER）、有效吞吐量和吞吐量方面明显优于NOMA-OFDM。
2020-05-31 cs.IT eess.SP math.IT
Zak-OTFS: A Predictable Physical Layer for Communications and Sensing
Department of Electrical and Computer Engineering, Duke University（电气与计算机工程系，杜克大学）
本文探讨了Zak-OTFS的数学基础，证明其在特定条件下具有可预测性和非选择性，揭示其作为几何模式的特性，并指出其在6G中的应用潜力。
2026-08-17 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Frequency Domain Equalization of Zak-OTFS in Doubly-Spread Channels
本文针对Zak-OTFS在双扩展信道中DD域均衡复杂度过高的问题，提出利用频域信道带状结构将均衡复杂度从O(M³N³)降至O(M²N²)，并给出从DD域估计重建频域信道的低复杂度方法。
2025-07-07 cs.IT eess.SP math.IT
Low Complexity Detection of Spatial Modulation Aided OTFS in Doubly-Selective Channels
针对高多普勒场景提出SM-OTFS方案，推导DD域输入输出关系，设计基于距离的DOSCD检测器并推导DCMC容量，仿真表明其优于SIMO-OTFS且实现BER与复杂度良好权衡。
2023-05-17 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Iterative Detection for Orthogonal Time Frequency Space Modulation
我们阐述了最近提出的正交时间频率空间（OTFS）调制技术，它提供了显着的优势，在多普勒信道中的正交频分复用（OFDM）。我们首先推导出输入-输出关系，描述OTFS调制和解调（模/解调）的延迟-多普勒信道与任意数量的路径，与给定的延迟和多普勒值。然后，我们提出了一个低复杂度的消息传递（MP）检测算法，这是适合于大规模的OTFS利用固有的信道稀疏性。由于分数多普勒路径（即，与多普勒抽头不完全对准）产生多普勒间干扰（IDI），我们采用MP检测算法来补偿IDI的影响，以进一步提高性能。仿真结果表明，在各种信道条件下，OTFS优于OFDM的性能增益。
2017-09-27 cs.IT math.IT
Low-Complexity Memory AMP Detector for High-Mobility MIMO-OTFS SCMA Systems
有效的信号检测器对于大规模通信系统来说是非常重要的，但要获得令人满意的性能却具有挑战性。针对多输入多输出（MIMO）系统，提出了一种基于正交时频空间（OTFS）调制的非正交稀疏码多址接入（SCMA）结构。本文提出了一种新的低复杂度但有效的自定义记忆近似消息传递（AMP）算法，用于信道均衡和多用户检测。具体而言，所提出的记忆AMP检测器享有稀疏的信道矩阵，并只适用于矩阵向量乘法在每次迭代的低复杂度。为了减轻迭代过程中正强化问题导致的性能下降，所有的前一个消息被用来保证内存AMP检测器的正交性原则。最后提供的仿真结果来说明我们的内存AMP检测器优于现有的解决方案。
2023-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
OTFS Signaling for Uplink NOMA of Heterogeneous Mobility Users
我们研究了编码的上行链路非正交多址接入（NOMA）配置，在该配置中，同信道用户组根据正交时频空间（OTFS）进行调制。我们利用OTFS的特点，实现NOMA频谱共享的延迟多普勒域之间的固定和移动用户。本文提出了一种基于连续干扰消除（SIC）原理的高效迭代Turbo接收机，以克服同信道干扰（CCI）。本文提出了两种Turbo码检测算法：线性最小均方误差正交近似消息传递（OAMP-LMMSE）和期望传播高斯近似消息传递（GAMP-EP）。交互式OAMP-LMMSE检测器和GAMP-EP检测器分别被分配用于固定和移动用户的接收。我们分析了我们提出的迭代SIC Turbo接收机的收敛性能，利用定制的外部信息传输（EXIT）图和简化相应的检测器算法，以进一步降低接收机的复杂度。我们提出的迭代SIC Turbo接收机表现出比现有接收机性能的改善和对不完美的SIC过程和信道状态信息的不确定性的鲁棒性。
2021-02-09 cs.IT eess.SP math.IT
Superimposed Channel Estimation in OTFS Modulation Using Compressive Sensing
Isfahan University of Technology（伊斯法罕理工大学）；Yazd University（亚兹德大学）
本文提出了一种基于压缩感知的OTFS信道估计方法，利用稀疏恢复算法和消息传递检测器，实现无导频开销的高效信道参数估计。
2022-12-19 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Frequency Domain Equalization over Fast Fading Channels
快速衰落信道上的无线通信是具有挑战性的，需要频繁的信道跟踪或复杂的信令方案，例如正交时频空间（OTFS）调制。在本文中，我们提出了低复杂度的频域均衡，以对抗快衰落，基于新的离散延迟时间和频率多普勒信道模型。利用频率-多普勒信道矩阵的圆形条纹对角性质，我们引入低复杂度的频域最小均方误差（MMSE）均衡OTFS系统与完全可分辨的多普勒扩展。我们还表明，建议MMSE均衡是适用于传统的正交频分复用（OFDM）和单载波频域均衡（SC-FDE）系统与短信号帧和部分可分辨的多普勒扩展。在概括了输入-输出数据符号关系后，我们通过信道矩阵特征值分解分析了均衡性能，并推导出理论误比特率的闭合表达式。OTFS、OFDM和SC-FDE调制的仿真结果验证了所提出的低复杂度频域均衡方法可以有效地利用快衰落信道下的时间分集。即使具有部分可分辨的多普勒扩展，传统的SC-FDE也可以实现接近OTFS的性能，特别是在具有主导视线路径的快衰落信道中。
2020-11-27 cs.IT eess.SP math.IT
Precoded Zak-OTFS for Per-Carrier Equalization
本文针对 Zak-OTFS 调制中的二维部分响应信道提出一种新型预编码技术，实现逐 DD 载波独立均衡并消除载波间干扰，从而显著降低均衡复杂度并提高频谱效率。
2025-07-18 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Empowered OTFS Modulation With Faster-than-Nyquist Signaling in High-Mobility Wireless Communications
本文提出了一种结合RIS、OTFS调制和Faster-than-Nyquist信号的新方案，旨在提高高机动无线通信中的可靠性和频谱效率。
2026-05-19 cs.IT eess.SP math.IT
OTFS Signaling for SCMA With Coordinated Multi-Point Vehicle Communications
该文研究了一种上行链路协作多点（CoMP）覆盖场景，在该场景中，多个移动用户被分组进行稀疏码多址接入（SCMA），并同时由前、后两个远端射频头（RRH）提供服务。我们为每个用户应用正交时频空间（OTFS）调制，以利用从延迟域和多普勒域产生的自由度。由于用户前后的RRH接收到的信号分别经历正和负的多普勒频移，我们提出的基于OTFS的SCMA（OBSCMA）与CoMP系统可以有效地收获额外的多普勒和空间分集，以获得更好的性能。基于最大似然（ML）检测器，分析了基于CoMP的OBSCMA系统的单用户平均误比特率（ABER）界，并以此作为ABER性能的基准。我们还开发了一个定制的高斯近似与期望传播（GAEP）算法的多用户检测，并提出了有效的算法结构，集中式和分散式检测器。我们提出的OBSCMA与CoMP系统导致更强的性能比现有的解决方案。在信道状态信息不确定的情况下，提出的集中式和分散式检测器表现出有效的接收和鲁棒性。
2023-02-17 cs.IT eess.SP math.IT
On the Bit Error Performance of OTFS Modulation using Discrete Zak Transform
在正交时间频率空间（OTFS）调制中，Zak变换方法是用于在接收器处将在DD域中复用的信息符号直接转换到时域以用于传输的自然方法，并且反之亦然。过去对OTFS的研究主要考虑了两步方法，其中DD域符号首先被转换到时频域，然后在接收器处被转换到时域以进行传输，反之亦然。与两步方法相比，Zak变换方法可以提供性能和复杂性方面的优势。本文提出了一个早期的调查OTFS实现离散Zak变换（DZT）的误码性能。我们开发了一个紧凑的DD域的输入输出关系DZT-OTFS使用矩阵分解，是有效的整数和分数延迟多普勒。我们使用成对错误概率分析和仿真来分析DZT-OTFS的误比特性能。仿真结果表明：1）DZT-OTFS和两步OTFS的性能都优于OFDM; 2）在较宽的多普勒扩展范围内，DZT-OTFS的性能优于两步OTFS。
2023-03-22 cs.IT eess.SP math.IT
Single-Carrier Delay-Doppler Domain Equalization
针对OTFS调制PAPR过高的问题，提出单载波时延-多普勒域均衡方案（SC-DDE），在接收端利用DZT转换至DD域进行均衡，在保持低PAPR的同时实现了与OTFS可比的误码率性能。
2024-03-25 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Channel Estimation in OTFS Systems with Fractional Effects
针对 OTFS 系统在分数效应下的路径间干扰问题，提出结合能量泄漏干扰消除的顺序低复杂度信道参数估计方法，提升 ISAC 感知性能。
2025-04-29 cs.IT eess.SP math.IT
Delay-Doppler Pulse Shaping in Zak-OTFS Using Hermite Basis Functions
本文提出以 Hermite 基函数线性组合设计 Zak-OTFS 的 DD 脉冲，并通过 SVD 约束优化最小化 ISI，在 Vehicular-A 信道中取得优于 sinc/Gaussian、匹敌 GS 脉冲的 BER 性能。
2025-10-20 cs.IT eess.SP math.IT
