近日，beat365网页版登录官网刘雷研究员、张朝阳教授与西安电子科技大学通信工程学院池育浩老师、李颖教授合作在新型多载波调制技术方面取得突破性进展，相关研究成果以“Interleave Frequency Division Multiplexing”为题发表于无线通信权威期刊《IEEE Wireless Communication Letters》(https://ieeexplore.ieee.org/document/10522098)。

 背景：近年来，随着高速移动通信应用(如高铁、低轨卫星等)日益增加，现有正交频分复用(OFDM)受到严重载波间干扰造成性能恶化。为解决这一难题，2017年，美国Cohere公司提出了正交时频空(OTFS)调制技术；华为公司于2021年提出了仿射频分复用(AFDM)调制技术。OTFS和AFDM的核心原理在于构建稀疏等效信道矩阵，实现性能与复杂度之间的平衡。可以预见的是，在未来6G技术标准中，能够支持静态和高速移动通信的调制技术占据重要地位。2023年国家知识产权局发布的6G通信标准专利布局报告中指出，在OTFS技术上，美国Cohere公司拥有大量高质量的基础专利，专利申请全球占比68.9%，已经形成一定的技术壁垒。虽然我国高校在OTFS技术领域具有一定研发能力，但由于无法绕开基础专利，专利风险较大。

 挑战与目标：目前OTFS和AFDM尚未从根本上解决时变多径信道的非平稳性公开难题，同时面临缺乏高效低复杂度检测算法的挑战。因此，迫切需要探索新一代多载波调制技术，研究信道的统计平稳化机理，攻克时变多径信道的非平稳性难题，实现逼近时变多径信道容量极限的高速率、高可靠信息传输。

 IFDM调制：为解决这一技术挑战，并突破OTFS技术专利的封锁，该工作首次提出了新型交织频分复用(Interleave Frequency Division Multiplexing, IFDM)调制技术(图1)，通过傅立叶逆变换和随机交织的简单结构创新性地构建了随机全密集的等效信道矩阵(图2)，以确保信号经历充分的统计平稳信道衰落过程，从而逼近时变多径信道容量。

图1 IFDM系统

图2 时域信道H与变换域等效信道Heff

  跨域MAMP检测：为充分利用时域信道的稀疏性，本文提出了一种低复杂度且replica 最大后验概率(MAP)最优的跨域记忆近似消息传递（Cross-Domain Memory Approximate Message Passing, CD-MAMP）检测器(图3)，由时域线性检测和IF域非线性检测组成，其中线性检测采用的是记忆匹配滤波器，非线性检测是调制符号的MMSE解调。图4-图6给出采用CD-MAMP检测器的IFDM与采用现有实用最优的OAMP检测器的OFDM、OTFS和AFDM对比。可以看出：

1）在静态多径信道下，IFDM的性能显著超越现有OFDM、OTFS和AFDM；

2）在时变多径信道下，IFDM在性能和复杂度上都显著超越现有OFDM、OTFS和AFDM。

图3 CD-MAMP接收机架构

图4 BER性能比较：OFDM/OTFS/AFDM/IFDM: QPSK+MIMO (0km/h)

图5 BER性能比较：OFDM/OTFS/AFDM/IFDM: QPSK+MIMO (300km/h)

图6 复杂度对比：QPSK+MIMO (300km/h)