基于OFDM的波形，具有潛在的非正交波形和多址支持。

從5G空口的前景來看，只有通過靈活且適應性強的空中接口，才能有效支持應用的多樣性?，通過靈活的波形實現(xiàn)。正交頻分復用（OFDM：Orthogonal frequency division multiplexing?）已被公認為是LTE系統(tǒng)中采用的一種有效的移動通信波形。由于其優(yōu)越的頻譜效率、易于實現(xiàn)和對多徑衰落的魯棒性，5G中的主流波形仍應基于OFDM。然而，當前LTE OFDM的一些缺點如下：

1.固定子載波間隔和符號持續(xù)時間：為了避免載波間干擾（ICI），OFDM的子載波間隔不能在整個載波帶寬上改變。這種一刀切的波形策略不能同時滿足不同的移動性條件。此外，在給定的時間只支持一個循環(huán)前綴（CP）長度，這使得LTE無法同時有效地支持不同的信道條件。

2.大頻譜旁瓣：由于OFDM的頻譜旁瓣隨頻率衰減很慢，因此它在頻率上沒有很好的定位，導致以下缺點：

a、 在非碎片頻譜和碎片頻譜中，帶寬利用率都很低。例如，LTE保留高達10%的帶寬作為頻率保護帶，以遵守頻譜屏蔽。

b、 LTE中的緊密同步要求，通過TA信令實現(xiàn)。從不同UE接收的OFDM信號之間的任何大于CP的定時偏差，尤其是頻率上相鄰UE之間的偏差，都會由于OFDM的高頻譜旁瓣而導致ICI和符號間干擾（ISI）。因此，OFDM波形不支持異步通信。此外，使用LTE OFDM進行大規(guī)模同步通信會以爆炸性的TA信令開銷為代價。

由于其缺點，LTE OFDM可能無法為5G提供高效靈活的空口，因此，強烈希望為5G設(shè)計新的波形。為了促進對特定波形設(shè)計/選擇的進一步研究，有必要澄清5G波形的設(shè)計原則。

為了使5G新波形能夠滿足5G要求，以下波形設(shè)計原則至關(guān)重要：

1.靈活性：5G波形應足夠靈活，以支持不同類型流量的各種場景，例如增強移動寬帶（eMBB）、大規(guī)模機器類型通信（mMTC）、超可靠低延遲通信（URLLC）?. 與波形靈活性相關(guān)的設(shè)計原則可總結(jié)如下：

a、?靈活的numerology支持：靈活的numerology對于支持5G的各種服務和部署場景至關(guān)重要。5G柔性計算的設(shè)計標準在?. 不同的部署場景可能涉及不同的頻譜、信道模型、UE速度和可能的傳輸模式，例如單站點或多站點傳輸。使用時分復用（TDM）方法在不同的子載波間隔或CP長度之間切換，很難滿足低延遲要求，并且不允許不同服務之間的動態(tài)資源共享。此外，5G的后續(xù)版本中引入的服務的前向兼容性對于TDM來說并不簡單。

因此，波形應足夠靈活，以滿足一系列現(xiàn)有和未來服務的要求，這些服務可在單個連續(xù)頻譜塊上以頻分復用（FDM）方式部署。特別是，波形應能夠有效支持可變子載波間隔、不同CP長度、不同傳輸時間間隔（TTI）長度和不同系統(tǒng)帶寬。例如，不同的信道模型和不同的傳輸模式（單站點或多站點）可能會引入不同的延遲擴展，因此需要不同的CP長度。不同的UE速度（最高可達500 km/h? ）可能需要可變子載波間隔以最小化多普勒擴展的影響。此外，為了滿足URLLC的低延遲要求，應該支持非常短的TTI，這可能需要更大的子載波間隔。

b、?頻率定位：良好的頻率定位對于在最小頻譜效率損失的情況下為空口提供以下靈活性至關(guān)重要：

①　通過幾個子頻帶的串聯(lián)，提供靈活且可擴展的帶寬支持。

②　與其他系統(tǒng)高效共存，并有效利用碎片頻譜。此外，5G的高頻譜效率目標要求波形比當前LTE OFDM的頻率開銷更小，特別是考慮到sub?6GHz頻譜的稀缺性。

③　mMTC和TA-free/relaxed-TA上行eMBB等場景中的高效異步通信需要具有最小UE間干擾泄漏的波形，這是通過良好的頻率定位實現(xiàn)的。

c、?時間本地化：良好的時間本地化波形對于5G來說是至關(guān)重要的，以支持具有非常短TTI的低延遲通信，這在URLLC中很常見。特別是，在短TTI場景中，波形的時間定位將極大地影響時間開銷，從而影響頻譜效率。

2.頻譜效率：5G的峰值頻譜效率目標為下行30bps/Hz，上行15bps/Hz?， 以下設(shè)計原則對于實現(xiàn)這些目標至關(guān)重要：

a、 MIMO友好性：只有有效支持常規(guī)和大規(guī)模多輸入多輸出（MIMO）通信的波形才能滿足5G的高峰值頻譜效率目標。因此，通過MIMO集成，新波形應具有有限的實現(xiàn)復雜性。因此，波形的自ISI和自ICI在多徑信道傳輸中應保持可忽略不計。

b、 高階調(diào)制支持：為了滿足5G的峰值頻譜效率要求，高階調(diào)制，例如64QAM和256QAM，將在許多5G場景中得到廣泛支持，導致發(fā)射機和接收機都有較高的誤差矢量幅度（EVM：error-vector magnitude）要求。應優(yōu)化新波形以支持這種高階調(diào)制。

3.下行、上行和側(cè)鏈的統(tǒng)一波形設(shè)計：對稱波形有利于下行（DL）和上行（UL），也有利于接入、設(shè)備對設(shè)備（D2D）和回程通信的共存。盡管DL和UL的設(shè)計原理可能不同，例如，UL傳輸可能會由于UE處功率放大器的非線性而受到峰值平均功率比（PAPR）限制，但DL和UL的波形最好盡可能相似，以便獲得更好的干擾抵消性能。

對于具有不同鏈路的共存場景，波形對稱性的優(yōu)點總結(jié)如下：

• 在增強的干擾管理和流量適應（eIMTA： enhanced interference management and traffic adaptation）中進行了調(diào)查?，動態(tài)時分雙工（TDD）允許根據(jù)即時DL/UL業(yè)務負載比動態(tài)地將子幀分配給DL或UL。兼容設(shè)計有利于簡單消除動態(tài)TDD引起的交叉鏈路干擾（UL和DL之間），使用傳統(tǒng)的高級接收機很難處理這種干擾。

• 與多用戶MIMO（MU-MIMO）類似，具有相同波形的鏈路（用于接入或回程）更容易在空間上多路復用。因此可以提高頻譜效率。

• 可以考慮對D2D和蜂窩鏈路中的側(cè)鏈進行聯(lián)合設(shè)計，例如，帶有側(cè)鏈和蜂窩鏈路的單頻網(wǎng)絡（SFN）傳輸，以增強側(cè)鏈或蜂窩鏈路的覆蓋范圍。

只要功率放大器效率和功耗是主要關(guān)注點，就可以降低PAPR。

4.實現(xiàn)：需要注意的是，不僅要考慮波形本身，還要考慮其實現(xiàn)方法，因為不同的實現(xiàn)方法會對規(guī)范產(chǎn)生不同的影響。特別是，時域或頻域方法均可用于生成具有不同復雜度的傳輸波形。此外，在接收機端，波形應涉及信號檢測和信道估計/均衡的合理實現(xiàn)復雜性。