《IEEE Communications Standards Magazine》：Affine Frequency Division Multiplexing (AFDM) for 6G: Properties, Features, and Challenges
编辑推荐：
本文针对6G时代高移动性环境下的双色散信道挑战，提出仿射频分复用(AFDM)作为新一代波形候选方案。研究通过理论分析与性能仿真验证，表明AFDM在保证与现有OFDM系统后向兼容的同时，具备全分集增益、优异的多普勒鲁棒性及物理层安全特性，为集成感知与通信(ISAC)应用提供了标准化路径。
随着2030年第六代移动通信系统（6G）标准化进程的加速，无线通信领域正面临前所未有的技术挑战。6G需实现1Tbps的峰值速率、低于1毫秒的超低时延以及每平方公里107设备的连接密度，这些目标依赖于毫米波、太赫兹等高频段资源。然而，高频信号在复杂环境中会产生多径延迟和多普勒频移，形成双色散信道，导致传统正交频分复用（OFDM）波形出现严重的符号间干扰（ISI）和载波间干扰（ICI）。更关键的是，6G将深度融合通信与感知功能（ISAC），而OFDM对多普勒干扰的敏感性限制了其感知精度。为此，学术界与产业界亟需一种能兼顾信道鲁棒性、感知能力与后向兼容性的新波形方案。
在此背景下，发表于《IEEE Communications Standards Magazine》的论文系统阐述了仿射频分复用（AFDM）的技术特性与标准化前景。AFDM通过仿射傅里叶变换（AFT）构建线性调频子载波，利用可调参数c1和c2自适应匹配信道特性。其核心创新在于将数据调制至时频域中正交的线性调频子载波，通过离散仿射傅里叶逆变换（IDAFT）实现信号生成。相较于正交时频空间（OTFS）和正交线性调频分复用（OCDM），AFDM不仅具备全分集增益，还能通过 chirp-periodic prefix（CPP）维持符号正交性，有效抑制分数多普勒干扰。
关键技术方法包括：1）基于IDAFT的调制器结构，可分解为线性调频预处理、标准IDFT和后处理三个阶段，兼容现有FFT硬件；2）通过闭式解优化c1参数实现双色散信道下的全分集保障；3）采用单导频符号与一维保护间隔的稀疏信道估计方案，显著降低导频开销；4）利用模糊函数（AF）分析波形在延迟-多普勒域的感知分辨率；5）通过参数化c1/c2配置实现物理层安全与峰值平均功率比（PAPR）优化。
延迟-多普勒鲁棒性与分集性能
通过图2的误码率（BER）仿真对比，AFDM在P=3路径的双色散信道中（N=64子载波，4-QAM调制）表现最优。其关键优势在于通过c1参数调谐使有效信道矩阵呈现带对角结构，每个延迟-多普勒路径对应独立分量，无需预编码即可实现满分集。而OTFS在高信噪比下需借助延迟-多普勒预编码才能逼近全分集，OFDM则因符号局限于单一时频资源而分集阶数仅为1。
导频设计与信道估计
AFDM利用DAFT域稀疏性，仅需单个导频符号与一维保护间隔即可无干扰捕获全延迟-多普勒信道响应，导频效率显著优于OFDM（需多导频音）和OTFS（需二维保护符号）。其有效信道结构由多个带对角线分量构成（图1d），支持低复杂度估计算法。
基于CSI的雷达参数估计
AFDM信道状态信息（CSI）与散射体距离-速度参数存在对偶性。研究对比了网格化（如压缩感知）与非网格化（如基扩展模型）两类参数提取方法，通过双线性估计联合实现信道重建与雷达参数反演，为ISAC提供统一信号处理框架。
经典雷达处理与模糊函数
图3通过单位符号调制下的高分辨率AF分析，揭示AFDM与OCDM因线性调频结构在延迟-多普勒域呈现尖峰状模糊函数，而OFDM在多普勒域存在严重拖尾。AFDM还可通过c1/c2配置调整网格对齐与旁瓣抑制，增强感知灵活性。
调制灵活性与物理层安全
c2参数的自由度为索引调制（IM）、PAPR优化提供设计空间。通过线性调频置换与连续参数空间加密，AFDM可实现抗量子攻击的物理层安全，而OTFS因离散网格约束保密性有限。
研究结论表明，AFDM作为OFDM与OCDM的自然泛化，兼具双色散鲁棒性、ISAC适配性与后向兼容性，其模块化结构支持平滑演进至6G系统。标准化路径需明确参数配置规范、多制式共存机制及测试床验证，尤其在窄带物联网（NB-IoT）、车联网（V2X）等场景中展现独特优势。Hyeon Seok Rou、Kuranage Roche Rayan Ranasinghe等作者强调，AFDM通过调和性能与部署成本矛盾，有望成为6G波形标准化的重要候选。
