FTN传输系统的同步关键技术研究

FTN is a non-orthogonal time-frequency transmission method, which has higher transmission rate than Nyquist principle allowed. The theory demonstrated the FTN has higher Shannon channel capacity than the traditional Nyquist signaling system, and it can be used to replace the high-order QAM modulation formats for achieving higher spectrum efficiency. What is more, FTN is more robust for the non-linear channel. Our aims are mainly centered on the optimization of FTN system, including the SNR estimation, carrier synchronization, timing synchronization and frame synchronization. Moreover, it is necessary to improve the FTN system performance in the practical wireless environment and enrich the FTN theory system for practical environment.

FTN（Faster-than-Nyquist Signaling）是一种时频域非正交信号传输方式，即采用高于奈奎斯特准则所规定的速率进行信号传输的方式。理论证明，FTN传输方式比传统的奈奎斯特系统具有更大的香农信道容量。FTN提供了一种能够替代高阶QAM调制的高频谱效率传输方式，且对于信道的非线性失真具有更强的鲁棒性。本课题重点研究如何将FTN传输系统推向实用化中的关键技术问题，考虑到实际无线通信中收发双方的非理想同步情况，分别从FTN信噪比估计技术，FTN载波同步技术，FTN位定时同步技术，以及FTN帧同步技术等几个方面，研究在实际应用环境中获得FTN性能的有效途径，为丰富FTN技术理论体系并在实际系统中推广应用奠定坚实基础。

高频谱效率以及高传输速率是无线通信系统所追求的重要目标。然而，传统的奈奎斯特传输系统由于受到正交约束，严重束缚了系统的频谱效率的进一步提升。为了突破奈奎斯特传输系统的正交约束，超奈奎斯特（FTN）传输的出现为进一步提升频谱效率提供了新的思路。作为目前从理论上证明了其理论信道容量不小于奈奎斯特传输系统的传输方式，FTN传输系统不仅更容易获得高频谱效率，同时还扩展了传统调制方式的范围。因此，FTN传输系统的理论研究成为了近年来高频谱效率传输技术研究的重要内容。在实际应用场景中，接收端能够顺利实现信号检测与译码的重要前提则是同步参数的估计，这就使得同步技术在整个传输系统中显得不可或缺。然而，现有的研究主要是针对理想同步情况下FTN传输系统的研究，而对于存在信噪比失配、载波频偏、位定时偏差、帧同步等非理想同步的FTN传输系统却很少有相关研究。因此，本项目为了将FTN传输系统推向实际应用，深入研究了FTN传输系统中的信号同步技术，并取得了一系列研究成果，具有重要的理论价值以及实际应用意义。