1.2.2 NR对新波形技术的选择
关于NR对新波形的需求，与前面讨论的灵活的参数集有相同的出发点，即NR需要支持多样化的业务需求。当不同的业务在空口通过不同的参数集（子载波间隔、符号长度、CP长度等）进行传输时，需要能良好共存、互不干扰。因此，新波形的设计目标是具有更高的频率效率，良好的载波间抵抗频偏和时间同步偏差的能力，更低的带外辐射干扰，优良的峰均比（Peak to Average Power Ratio，PAPR）指标，同时也能满足用户之间的异步传输和非正交传输。
如大家所了解，LTE下行方向采用的CP-OFDM（Cyclic Prefix-Orthogonal Frequency Division Multiplexing）波形具有一些固有的优势，如抵抗符号间干扰和频率选择性衰落效果好，频域均衡接收机简单、易与MIMO技术相结合、支持灵活的资源分配。但CP-OFDM波形也有固有的劣势，如有较高的信号峰均比，CP的存在会有一定的频谱效率开销，对时间同步和频率偏差比较敏感，带外辐射较大，载波间干扰会导致性能下降。基于NR需要满足支持多种新业务的需求，空口新波形设计的目标是需要根据业务场景和业务类型灵活地选择和配置适合的波形参数。例如，将系统带宽划分若干子带承载不同的业务类型，选择不同的波形参数，子带之间只存在极低的保护带或完全不需要保护带，各子带可以采用数字滤波器进行滤波处理，来消除各子带之间的相关干扰，实现不同子带的波形解耦，满足不同业务之间的灵活共存。
在NR新波形的标准讨论过程中，以CP-OFDM波形为基础，提出了多种优化的或全新的波形方案[7-17]。如表1-1所示，有十几种新波形的建议方案被提交，主要可以分为三大类波形：时域加窗处理；时域滤波处理；不做加窗和滤波处理。
表1-1 NR候选新波形
多载波时域加窗类候选新波形有如下几种。
■ FB-OFDM：Filter-Bank OFDM，滤波器组的OFDM。
■ FBMC-OQAM：Filter-Bank Multi-Carrier offset-QAM，滤波器组多载波。
■ GFDM：Generalized Frequency Division Multiplexing，广义频分复用。
■ W-OFDM：Windowing OFDM，时域加窗的OFDM。
■ FC-OFDM：Flexibly Configured OFDM，灵活配置的OFDM。
■ OTFS：Orthogonal Time Frequency Space，正交时频空间。
多载波时域滤波类候选新波形有如下几种。
■ F-OFDM：Filtered-OFDM，滤波的OFDM。
■ UF-OFDM：Universal-Filtered OFDM，通用滤波OFDM。
■ FCP-OFDM：Flexible CP-OFDM，灵活的CP-OFDM。
■ OTFS：Orthogonal Time Frequency Space，正交时频空间。
单载波波形除了时域加窗和时域滤波方案外，后续新波形还有如下几种。
■ DFT-s-OFDM：DFT-spread OFDM，DFT序列扩频的OFDM。
■ ZT-s-OFDM：Zero-Tail spread DFT-OFDM，零尾扩频DFT-OFDM。
■ UW DFT-s-OFDM：Unique Word DFT-s-OFDM，单字DFT-s-OFDM。
■ GI DFT-s-OFDM：Guard Interval DFT-s-OFDM，保护间隔DFT-OFDM。
3GPP对提交的多种候选新波形方案进行评估和讨论，其中几种重点讨论的候选波形有F-OFDM、FBMC-OQAM、UF-OFDM等。新波形在子带或子载波间正交性、频率效率、带外辐射性能、抵抗时频同步误差等方面确实有一定优势，但也都存在着一些问题，如性能增益不够显著、不能与CP-OFDM波形良好兼容、与MIMO结合的实现复杂度偏高、对碎片频谱利用不足等。标准制定的最终结论是并没有定义新的波形，而仅在标准上定义了NR的有效载波带宽、邻道泄露、带外辐射等具体的指标要求。为了保证这些技术指标要求，NR波形处理中可能用到的如时域加窗、时域滤波等技术方案，留给厂家作为自有的实现方案。最终NR维持了下行仍采用LTE的CP-OFDM波形，上行除了支持LTE的单载波DFT-s-OFDM波形外，也支持CP-OFDM波形。这样做的原因主要是考虑到CP-OFDM波形的均衡和检测处理会相对简单，更适合MIMO传输，而且上下行采用相同的调制波形也利于TDD系统上下行之间统一的干扰测量和干扰消除。