[论文解读] Spectrally-Precoded OFDM for 5G Wideband Operation in Fragmented sub-6GHz Spectrum

Renaud-Alexandre Pitaval, Branislav M. Popović+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 2, 2016

PAPR reduction in OFDM参考文献 1被引用 3

一句话总结

本文提出了一种用于在碎片化sub-6GHz频谱中进行5G宽带传输的光谱成形OFDM，通过在OFDM调制前对数据符号进行预编码，实现极低的带外辐射和陡峭的频谱滚降。该技术实现了高光谱效率和灵活的频谱使用，尤其适用于密集、碎片化频段中的宽带、短时长传输。

ABSTRACT

We consider spectrally-precoded OFDM waveforms for 5G wideband transmission in sub-6GHz band. In this densely packed spectrum, a low out-of-band (OOB) waveform is a critical 5G component to achieve the promised high spectral efficiency. By precoding data symbols before OFDM modulation, it is possible to achieve extremely low out-of-band emission with very sharp spectrum transition enabling an efficient and flexible usage of frequency resources. Spectrally-precoded OFDM shows promising results for reaching 5G targets in high-data rate enhanced mobile broadband and ultra-reliable low-latency communications use cases. Spectral precoding is particularly efficient for wideband transmission enabling short-time transmission, which will often require flexible fragmented spectrum usage.

研究动机与目标

• 解决在碎片化sub-6GHz频谱中进行5G宽带传输时的频谱效率挑战。
• 降低密集频谱环境中的带外（OOB）辐射，以满足5G频谱效率目标。
• 在宽带、短时长传输中实现灵活、动态的频谱使用。
• 开发一种波形，以支持在碎片化频谱中增强移动宽带和超可靠低时延通信（URLLC）用例。

提出的方法

• 在OFDM调制前对数据符号进行预编码，以整形频谱并抑制带外辐射。
• 设计一种预编码滤波器，实现陡峭的频谱滚降，同时最小化频谱再生。
• 采用时域预编码方法，在不修改OFDM结构的前提下控制频域频谱形状。
• 应用光谱预编码OFDM波形，在保持正交性的同时最小化频谱再生。
• 优化预编码滤波器系数，以在给定频谱掩模下实现最小的带外功率。
• 在碎片化频谱条件下，评估频谱效率和带外辐射性能。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在碎片化sub-6GHz频段的5G宽带传输中最小化带外辐射？
• RQ2 光谱预编码OFDM能否在保持正交性和低峰均功率比的同时实现陡峭的频谱滚降？
• RQ3 光谱预编码OFDM在碎片化频谱场景下的可实现频谱效率和带外抑制性能如何？
• RQ4 光谱预编码OFDM如何支持在5G宽带系统中灵活、动态的频谱接入？
• RQ5 预编码对增强移动宽带和URLLC用例中的系统时延和可靠性有何影响？

主要发现

• 光谱预编码OFDM实现了极低的带外辐射，使在密集sub-6GHz频段中实现高效频谱共享成为可能。
• 该波形实现了陡峭的频谱滚降，支持高光谱效率并最小化对相邻信道的干扰。
• 该技术在5G用例中常见的宽带、短时长传输中尤为有效。
• 预编码显著减少了频谱再生，同时保持了OFDM信号的正交性。
• 该方法支持在碎片化sub-6GHz频段中灵活、动态的频谱使用，满足5G对增强移动宽带和URLLC的要求。
• 该方法保持了低峰均功率比，支持在实际系统中实现节能传输。