根據(jù)官方發(fā)布的版本更新信息，重點(diǎn)在于Satellite Communication Toolbox的更新，這得益于目前LEO衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的快速興起。

MathWorks表示，R2024a 中的 Satellite Communications Toolbox? 更新讓衛(wèi)星通信工程師能夠?qū)鼍斑M(jìn)行建模，并提供基于標(biāo)準(zhǔn)的工具來設(shè)計(jì)、仿真和驗(yàn)證衛(wèi)星通信系統(tǒng)與鏈路。此外，工程師還可以使用工具箱在設(shè)計(jì)射頻組件和地面站接收器的同時設(shè)計(jì)物理層算法，生成測試波形，并執(zhí)行黃金參考設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

R2024a 還包括對流行的 MATLAB 和 Simulink 工具的重要更新，包括：

• Computer Vision Toolbox? 提供多種算法、函數(shù)和 App，可用于設(shè)計(jì)和測試計(jì)算機(jī)視覺、三維視覺和視頻處理系統(tǒng)。該產(chǎn)品包含為二維和三維視覺任務(wù)設(shè)計(jì)算法、標(biāo)注數(shù)據(jù)和生成代碼的功能。

• Deep Learning Toolbox? 包含一系列算法、預(yù)訓(xùn)練模型和App，為您設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供框架。該工具箱支持如變換器等架構(gòu)，以及導(dǎo)入和協(xié)同仿真 PyTorch 和 TensorFlow 模型。

• Instrument Control Toolbox? 可將 MATLAB 直接連接到各種儀器，如示波器、函數(shù)生成器、信號分析器、電源設(shè)備和分析儀器。儀器資源管理器可用于管理具有 IVI 和 VXI Plug&Play 驅(qū)動程序的設(shè)備，無需編寫代碼。

另外值得注意的是，在Communications Toolbox中，新增了OTFS Modulation。

正如此前相關(guān)文章提到的OTFS調(diào)制技術(shù)，目前學(xué)術(shù)界正就其理論基礎(chǔ)和鏈路模型等進(jìn)行研究，6G推進(jìn)組相關(guān)任務(wù)小組也在積極挖掘其潛在應(yīng)用能力。

在R2024a版本中，OTFS Modulation示例仿真了一個使用正交時頻空間(OTFS)調(diào)制的通信鏈路，并突出了與標(biāo)準(zhǔn)正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制相比，其載波間干擾(ICI)消除能力。OTFS是一種多載波調(diào)制技術(shù)，在由高多普勒多徑組成的信道環(huán)境中具有抵抗能力。大多數(shù)現(xiàn)代無線系統(tǒng)使用OFDM，在高多普勒信道中受到影響，因?yàn)樗鼰o法消除ICI。示例實(shí)現(xiàn)了一個簡單的OTFS發(fā)送器和接收器，通過帶有移動散射體的信道過濾數(shù)據(jù)，并使用估計(jì)的信道參數(shù)在延遲多普勒(DD)域中均衡信道，以檢測傳輸?shù)拇a字。

在高多普勒信道中，信道特性變化迅速，導(dǎo)致信道相干時間較低。相干時間與信道系數(shù)可變性成反比。多年來，OFDM一直是各種無線系統(tǒng)的調(diào)制方案選擇。對于OFDM，高多普勒信道環(huán)境需要頻繁的信道測量和ICI。

OFDM在時頻(TF)域中傳輸數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)符號在其自己的正交頻率子載波中。參考(導(dǎo)頻)符號允許信道測量，但占用傳輸帶寬的一部分。由于信道特性的快速變化，導(dǎo)頻信號必須頻繁發(fā)送。這導(dǎo)頻取代了數(shù)據(jù)，因此降低了吞吐量。

在高多普勒多徑信道中，由于散射體的相對速度不同，各路徑具有不同的頻率偏移，導(dǎo)致OFDM受到ICI的影響。不同路徑的頻移破壞了無干擾符號檢測所必需的頻域正交性。

正如當(dāng)前的5G-NTN應(yīng)用于LEO衛(wèi)星通信，為了克服星地之間的多普勒頻偏，需要實(shí)施頻偏預(yù)補(bǔ)償技術(shù)。

OTFS調(diào)制則從信號跨域處理的角度出發(fā)，另辟蹊徑，探索一種新的調(diào)制方式。OTFS調(diào)制消除了頻繁測量信道的需要，因?yàn)樗谘舆t多普勒域中傳輸數(shù)據(jù)。該區(qū)域表示相對于接收器具有延遲(傳輸延遲)和速度(多普勒頻移)的移動散射體。假設(shè)有限數(shù)量的散射體，散射體的信道表示就變成了一個稀疏矩陣(延遲域信道矩陣除了一些非零的條目表示散射體外，大部分為零)。有效的信道估計(jì)和均衡技術(shù)利用了這種稀疏性。此外，如果散射體保持穩(wěn)定的速度，則信道在DD域中是準(zhǔn)平穩(wěn)的。對導(dǎo)頻傳輸?shù)男枨鬁p少，有效吞吐量增加。

由于其抗高多普勒信道特性，OTFS被認(rèn)為是5G NR和6G的候選調(diào)制技術(shù)，以滿足高速用例的新要求。

總的來說，OTFS是一種很有前途的調(diào)制方案，可以抵消移動環(huán)境中高多普勒的影響。這個示例介紹了延遲多普勒域的概念，移動信道對該域中傳輸符號的影響，以及如何調(diào)制和解調(diào)OTFS符號。使用OTFS和OFDM在同一信道上傳輸相同的數(shù)據(jù)，并在簡單的信道估計(jì)和均衡后觀察它們的誤碼率，結(jié)果表明OTFS可以有效地對抗ICI，而OFDM則不能。

目前文獻(xiàn)中有更精確的信道估計(jì)和更有效的數(shù)據(jù)檢測方法。這個示例使用一個簡單的信道估計(jì)技術(shù)和一個直接的信道均衡方法來展示OTFS在高多普勒信道中優(yōu)于OFDM的優(yōu)點(diǎn)。

在《Delay-Doppler Communications Principles and Applications》一書中，作者總結(jié)了嵌入式導(dǎo)頻DD域信道估計(jì)、輔助嵌入式導(dǎo)頻延時域信道估計(jì)等信道估計(jì)方法，并且總結(jié)了OTFS的單抽頭頻域均衡、LMMSE均衡、MP均衡、MRC均衡等方法。

值得進(jìn)一步研究的是，在基于目前成熟的無線通信技術(shù)框架下（如5G），數(shù)字基帶和中射頻的處理在多大程度上可以繼承和擴(kuò)展。例如加入必要的信道編解碼，以及OTFS接收機(jī)同步技術(shù)問題。OTFS的信道均衡相對于OFDM更為復(fù)雜，并且在實(shí)時性要求較高的場景下，需要尋找性能較好、復(fù)雜度硬件計(jì)算可接受的工程化方案。