GFDM与OFDM对比：非正交调制与频谱效率

"本文对比了广义频分复用(GFDM)与正交频分复用(OFDM)这两种多载波调制技术，重点分析了它们的基本模型、实现方式和性能特点。GFDM作为5GNOW项目提出的新型物理层方案，采用非矩形脉冲成型，具有降低计算复杂度的优势，同时在CP使用和频谱效率上有所改进。然而，GFDM的SER性能相对较差，主要源于放弃子载波间的严格正交性，增加了子载波间干扰。" 在5G通信领域，GFDM和OFDM是两种重要的多载波调制技术。GFDM是由德国5GNOW项目组提出的，它的核心在于使用非矩形脉冲成型，与传统的OFDM相比，GFDM的多载波调制模型更为灵活。在基本模型中，GFDM通过DFT滤波器组实现，这使得GFDM的本质可以理解为一个DFT滤波器组结构，与OFDM有明显的区别。 OFDM系统通常基于DFT变换，使用矩形脉冲滤波器，形成一个基于单位矩形函数的DFT滤波器组。而GFDM则采用了非矩形滤波器，这种滤波器的形状可以更自由地设计，以满足特定的频谱效率和抗干扰需求。GFDM的一个关键优势是通过循环卷积降低了计算复杂度，且在CP（循环前缀）的使用上更加高效，从而提高了频谱效率。 GFDM与OFDM在滤波器组结构上的比较也揭示了两者间的差异。在GFDM中，DFT滤波器组被用于实现多相位分解的数据矩阵Gp(z)和分析滤波器组的数据矩阵Hp(z)，而OFDM则直接利用DFT变换。这种差异使得GFDM能够适应更广泛的频率选择性衰落环境，但同时也带来了子载波间干扰问题。 实验仿真结果显示，非矩形滤波器在GFDM中的应用提供了更好的频域响应性能，但代价是SER（符号错误率）性能的下降。GFDM放弃了子载波间的严格正交性，导致了子载波间的相互干扰增加，这在一定程度上抵消了GFDM在其他方面的优势。 GFDM和OFDM各有优劣。GFDM在灵活性、计算复杂度和频谱效率上有其独特之处，而OFDM则以其简单的结构和良好的SER性能受到广泛应用。在5G通信系统的设计中，选择哪种技术需要根据具体应用场景和需求来权衡。GFDM可能更适合那些需要更高频谱利用率和更强抗干扰能力的场合，而OFDM则在保持低复杂度和高稳定性方面更具优势。