14、5G 及未来的灵活认知无线电接入技术中的波形优化方案

5G 及未来的灵活认知无线电接入技术中的波形优化方案

1. OFDM 信号的性能与安全优化

在通信领域，正交频分复用（OFDM）信号是众多标准中广泛采用的波形。在不同均方误差（MSE）的信道估计下，传统 CP 对齐、联合时频对齐和抵消载波插入等方案对系统误码率（BER）性能有一定影响，但相比普通 OFDM，其性能下降程度较小。这些对齐方案在保留传统 OFDM 结构的同时，提高了功率效率、改善了硬件要求和频谱定位特性，还具备向后兼容性和与旧结构的正交性。

为了满足 5G 及未来应用对安全、频谱高效和低延迟宽带通信的需求，人们提出了多种增强 OFDM 安全性的方案：
- 注入人工噪声（AN） ：在合法用户的衰落信道中注入 AN 可迷惑窃听者，但会消耗资源和能量，对低功耗物联网设备不太适用。
- 操纵导频 ：通过操纵导频可降低窃听者的信道估计能力，且无需额外分配资源和消耗功率。
- 引入有意载波间干扰（ICI） ：利用合法接收机的载波频率偏移（CFO）补偿 ICI，是一种计算复杂度较低的安全增强方法。
- 交织同相和正交分量 ：将其交织到独立衰落信道中可进一步降低计算复杂度，根据信道条件调整交织操作还能显著提高频谱效率。
- 调整预编码 OFDM 方案 ：可在不额外分配资源的情况下提供保密性。

循环前缀（CP）虽然流行，但它既限制了速率和延迟，又因其自相关特性给物理层安全（PLS）带来挑战。历史上，CP - OFDM 结构的循环平稳性曾被用于窃听非法