5G物理层技术漫谈之：新空口波形技术标准之争

3.3还有GFDM（Generalized FrequencyDivision Multiplexing，广义频分复用）

虽然UFMC相比于OFDM和FBMC有了很多的优势，但因为CP的添加并不是必选项，所以对于一些需要松散时间同步以节约能源的应用并不适合。因此，另外一种灵活的多载波调制方法走入了我们的视野，这就是广义频分复用GFDM。

根据GFDM的实现原理：输入数据在变成时域信号后，插入CP，然后再通过发射机发出。根据滤波，信号和业务的变化要求，理论上GFDM可以插入不同类型的CP，允许低复杂度的均衡，因而具有CP-OFDM的简单性。同时，GFDM将若干个时隙和若干个子载波上的统一的处理对象，也是基于多个子载波和符号来实现调制，因而具有UFMC的灵活性。

同时GFDM通过尾比特操作将调制过程由线性卷积转化为循环卷积，增加了带外抑制能力，因而具备FBMC的抗子载波干扰能力。而且，GFDM的每一个或每一组子载波处理都可以当成是单载波的频域均衡，所以在减少信号的峰均比上有明显优势。

这么看来，好像GFDM比FBMC和UFMC更适合未来5G的传输需求。当然，它是以增加复杂度来作为代价的。

3.4最后是F-OFDM（Filtered/Flexible OFDM，滤波/灵活的OFDM）

相比于前面给大家介绍的FBMC，UFMC和GFDM，F-OFDM简直没啥可说的，因为和OFDM差不了太多，本质上是为了进一步扩展OFDM的应用范围而进行的升级和更新。

对于传统的OFDM，其时频图里，频域子载波带宽是固定的，时域符号周期长度是固定的，CP和保护时隙（GP）也是固定的。那么问题就来了：相对于5G的广泛应用范围，单一的固定参数就无法满足要求。就像之前介绍的：高速的车联网和低速的物联网，对系统的要求完全不同。因此，F-OFDM就提出了一个新的理念：各种不同的应用需求，OFDM应该能够灵活的配置各种参数（子载波带宽，符号长度，CP和GP长度…），这就是F-OFDM的理念，所以把它成为滤波或者灵活的OFDM。而其他所有的处理流程，OFDM里该有的，F-OFDM里也都有。所以OFDM就是F-OFDM的一种特定形式而已。

这个时候问题来了：如果带宽都不固定，那所谓的正交子载波理论上就无法成立了，就像FBMC和UFMC一样，载波干扰必然产生。有什么方法可以解决吗？还是通过滤波器和子载波间的保护间隔来实现。这样看，是不是和FBMC/UFMC又有类似的地方？

3.5 关于调制波形的小结：

上面给大家介绍的这些新波形方案一个共同点是通过滤波器的方式来降低带外泄露以及减小对于时频同步的要求。FBMC原理方案中所使用的滤波器组是以每个子载波为粒度的。通过优化的原型滤波器设计，FBMC可以极大的抑制信号的旁瓣，而且与UFMC类似FBMC也通过去掉CP的方式来降低开销。而UFMC和F-OFDM方案中的滤波器组都是以一个子带为粒度的。两者的主要差别是：一方面，UFMC使用的滤波器阶数较短，相比而言F-OFDM需要使用较长的滤波器阶数；另一方面，UFMC不需要使用CP，而考虑到后向兼容的问题F-OFDM仍然需要CP，其信号处理流程与传统的OFDM基本相同。对于GFDM方案而言，根据一个GFDM块中不同的子载波以及子符号数配置，该方案可以把OFDM以及单载波的频域均衡作为它的一个特例。除此之外，与OFDM中每个符号添加CP不同，GFDM通过在一个GFDM块前统一添加一个CP的方式来降低开销。同时，在FBMC以及GFDM中通常使用OQAM调制，来减小邻道干扰以及降低实现复杂度。

其实，除了上面介绍的几种候选波形外，学术界也曾经考虑过单载波方案（NCP-SC）和双正交频分复用（BFDM）等几种波形，都因为一些客观的原因被放弃了，现在介绍的都是经过第一轮PK后留下来的晋级者。

为了兼容多种多载波调制方案，业内提出了一种 “新的”发射机结构。该结构以最小化硬件功能单元为设计目标，在复杂度较低的前提下，通过不同的信号处理单元组合以及系统参数的配置，该结构可以灵活实现诸如：OFDM，F-OFDM，UFMC，GFDM和FBMC多种不同的波形方案。但从实现框图上看，和原有的LTE系统相比，除了引入新的OQAM调制方式，基本还是基于原有的OFDM，加了各种所谓的滤波器，然后把所有参数接口开放罢了。仅此而已…

看到这，我不知道所有的从业者有什么样的感触。在我看来，所有的这些5G候选新波形，不过就是基于OFDM炒炒冷饭而已。就像在上一篇Massive MIMO里介绍的，如果没有新的革命性的理论创新，通信的未来发展前景堪忧。至于谁能笑到最后，被写入标准成为赢家，我想技术本身并不能决定这一切。决定性的，还是市场的力量；再直白一点，就是资本的力量。

这正是：载波调制无新意，滤波方式百家鸣；多址接入群雄起，信道编码起纷争。