作者丨鼎阳科技 尤嘉

本文介绍Siglent SigIQPro波形制作软件的用户自定义OFDM调制信号的生成功能，同时讲解OFDM系统的常见帧结构和子载波、导频、同步和数据部分等概念。

概述

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing），即正交频分复用技术，本质上属于多载波调制（Multi-Carrier Modulation，MCM）的一种形式。其核心原理在于：首先将信道分割成多个正交子信道，随后将高速数据信号转换为并行的低速子数据流，每个子数据流分别调制到对应的子载波上进行传输。

由于每个子载波上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此信号在每个子载波上的传输可以视为经历平坦性衰落，这有助于消除符号间的干扰。此外，鉴于每个子载波的带宽仅仅是原始信道带宽的一小部分，信道的均衡处理也相应变得更为容易。

OFDM技术以其卓越的频谱效率著称，这得益于快速傅里叶变换（FFT）处理使得各子载波能够部分重叠，从而在理论上接近奈奎斯特（Nyquist）极限。

OFDM技术

当前，OFDM技术普遍采用逆快速傅里叶变换（IFFT）方法实现，这不仅增强了带宽的扩展性，还使得在已高度拥挤的频谱环境中能灵活配置和使用带宽。每个OFDM子载波内的信道可看作水平衰落信道，多天线（MIMO）系统带来的额外复杂度可以控制在较低的水平（随天线数量呈线性增加）。

根据上述种种优势， OFDM技术现在被广泛的应用于各种宽带通信系统，如非对称的数字用户环路（ADSL）、数字音频广播（DAB）、数字电视（DVB）、高清晰度电视（HDTV）、无线局域网（WLAN），以及最新的第4代移动通信LTE中。

由于OFDM系统的灵活性， 每一个的标准有各自不同的物理层参数，例如NFFT、符号长度（子载波间隔）、CP（循环前缀）长度、导频（或者叫做参考信号）的插入方式、 是否有Preamble等。

尽管针对诸如WLAN、DVB、LTE等标准信号已有成熟的商用信号生成软件，但对于非标准OFDM信号，如用户自定义标准或前沿研发的新标准，特别是在专网系统、科研等领域的应用，用户可以利用Matlab等数学工具生成IQ数据，并将其导入信号源进行播放。

Siglent SigIQPro等商用软件提供了Custom OFDM模块，以图形化和模块化的方式，使用户能够定义OFDM帧结构，生成并下载到Siglent的矢量信号源中。SigIQPro的Custom OFDM模块集成了常见的OFDM资源类型，如Preamble、Pilot、Data等，并内置了多种数据调制方式。对于特殊信号，如Zadoff-Chu序列，用户还可以直接导入每个子载波的IQ值，从而满足多样化的应用需求。

配置

描述OFDM系统时涉及许多参数，其中一些基本参数如傅里叶变换次数（NFFT）、采样速率、载波频率和CP长度。然而，最复杂的部分是定义各个子载波和每个符号单元（Rl,k）的调制方式、功能类型（如数据或导频）以及增益/相对功率。

配置过程及菜单详解

我们使用Siglent的SigIQPro软件。SigIQPro采用结构化的方式定义帧结构。

打开软件之后，在主界面点击Custom OFDM，即可进入自定义OFDM界面。

“Waveform Setup”界面

可以设置基本参数：过采样速率，帧个数，是否削峰（Crest Factor Reduction），是否需要开启多载波，是否需要镜像频谱（即IQ交换，又称频谱翻转），其他参数根据本页和下面的参数自动计算。

Custom OFDM基本参数

Idel Interval：在尾部增加空白时间，即IQ值为0，主要用于类似WLAN场景中，相邻2个帧（重复播放时的相邻2帧）之间的空白。

Half Subcarrier Shift：主要是某些应用为了避免本振泄漏，把子载波偏移一半（但是LTE中直接不用0号子载波）。

System Sample Frequency：系统采样频率。

FFT Length：即FFT次数。

Cyclic Prefix Length：循环前缀长度，例如40(0:7:133);36表示0、7、133号符号的CP为40，其他的为36，单位是Sample。

Guard Lower/Upper Subcarriers：上边/下边的保护子载波的个数。

Subcarrier Spacing：根据System Sample Frequency和FFT Length自动计算子载波间隔。

Actual Signal Bandwidth：根据FFT Length和Guard Subcarrier自动计算有效的带宽。

Power Reference Type：功率参考模式，以那种方式作为功率的参考，如All Symbols就是仪器设置的射频功率就是所以Symbol的平均功率。

Spectrum Control：设置滤波器，或者Window加窗，以限制带宽，代价是对EVM有些影响。

Resource Mapping资源映射

资源映射是最复杂也是最关键的功能，需要使用者对OFDM的基本元素，自定义的帧结构有深刻的理解，其核心思想就是通过菜单的参数设置，定义OFDM帧的二维平面上每个元素RE（Resource Element）的功能、属性、调制方式、载荷数据。

资源块（一个共同功能属性的RE的集合）基本属性有：Symbol Index（时域/符号）坐标范围，Subcarrier Index（子载波/频域）坐标范围；功能/特性/用途---Preamble、Pilot、Data；Boost Level—相对功率；Payload—载荷数据类型。

点击表格上方的“Add”右侧箭头，选择一个类型（Preamble/Pilot/Data）即可添加一个资源块。

由于RE数量众多，需要一些简写的方式，来实现多个元素的映射定义。其基本语法和C语言或者Matlab的语法类似。

以LTE的Cell RS为例（在Quick Settings 菜单下拉，选择 LTE：Downlink）：在当前的Cell ID情况下， Cell RS是在时域、频率离散插入的。类型是Pilot，Pilot需要定义固定的载荷数据。所以需要定义时、频域坐标。

其中：

Name：给当前的资源块取一个名字

Symbol Index时域坐标：有两组，注意两个大组是对应的，

起始0，终止133，步进7

起始4，终止137，步进7

Subcarrier Index频域坐标：有两组，每组又分成2个小组，

起始-150，终止-6，步进6；起始1，终止145，步进6；

起始-147，终止-3，步进6；起始4，终止148，步进6

Resource Mapping Order：资源映射顺序：

Given Order：表示将资源块Payload IQ值序列按照参数Symbol Index 与参数Subcarrier Index 给出资源单元的顺序进行映射。

Resource Order：表示按照信道资源单元的OFDM符号与子载波编号由小到大的顺序进行映射。

两种映射顺序都按照子载波优先的规则进行映射，即先填充当前给出的OFDM符号上的所有给出子载波，再填充下一个给出OFDM符号上的信道资源单元。

Resource Mapping：当前资源块的类型（Add的时候已经指定）：

Preamble—前导，实际中不一定非要在帧的前面，其功能和Pilot类似，是发一些已知约定好的固定数据，其Data Mode部分只能是IQ Value，需要指定每一个RE的IQ值（会有表格编辑菜单弹出）

Pilot—导频，发一些已知约定好的固定数据，其Data Mode部分可以是IQ Value或Payload Bit，如果是IQ Value类型，需要指定每一个RE的IQ值（会有表格编辑菜单弹出）

Data—数据，如果选择数据类型，用户可以设定调制方式和数据类型（PN序列或者自定义数据）

LTE的例子中Cell-RS（小区参考信号）选择Pilot模式，Data Mode选择IQ Value，并点击下一行的“IQ Values”后面的编辑区域，会弹出窗口，让用户输入每个Cell-RS内部的RE的IQ数据，其Subcarrier和Symbol序号根据刚刚设置的Subcarrier Index和Symbol Index自动生成，只需给每一个RE填上对应数据即可。

本例中的数据，根据3GPP的LTE物理层定义和当前的Cell ID，带宽等参数填入。

类似的，本例中的PSS（主同步）部分，这里类型是Preamble，IQ Value是Zadoff-chu序列对应的IQ值。

图示

屏幕下方可以显示当前配置下的IQ时域图，频谱图，资源映射图（二维），资源块调制方式（二维），方便使用者观看每个资源块的映射和调制状态。

在上面的表格中选中的资源块，其Resource Mapping和Resource Modulation中会用红色显示。

文件操作和更新

任何参数改变之后，Update菜单会闪烁，提示需要点击Update，才能把当前的IQ数据更新，更新完即可下载到仪器。

Save有两种功能，如果选择文件类型是*.state，可以把当前的状态保持，以便下次调用；如果选择文件类型是*.arb，即导出数据波形文件，arb文件可以直接在仪器上打开播放。

小结

本文介绍了OFDM调制的基本组成部分，以LTE下行帧为例，介绍Siglent SigIQPro波形配置该波形的具体步骤和主要参数的解释，以此例为基础，用户可以方便地使用SigIQPro配置自定义的OFDM信号。

SigIQPro功能齐全，设置方便，并具有完善的图形显示功能，让用户直观的看到生成的信号的时、频域分布，并可以下载到Siglent矢量信号源和任意波形发生器，是专用OFDM信号生成和分析的有力助手。

-END-

SIGLENT

深圳市鼎阳科技股份有限公司（简称“鼎阳科技”，股票代码：688112）是国家重点“小巨人”企业，是全球极少数具有数字示波器、信号发生器、频谱分析仪和矢量网络分析仪四大通用电子测试测量仪器主力产品研发、生产和销售能力的通用电子测试测量仪器企业，同时也是国内极少数同时拥有这四大主力产品并且四大主力产品全线进入高端领域的企业。公司总部位于深圳，在美国克利夫兰、德国奥格斯堡和日本东京成立了子公司，在成都成立了分公司，在北京、上海、西安、武汉、南京设立了办事处，产品及服务远销全球80多个国家及地区。

鼎阳硬件智库

鼎阳硬件设计与测试智库（简称鼎阳硬件智库）由深圳市鼎阳科技股份有限公司领衔创办，是中国第一家“智力众筹”模式的硬件智库。

鼎阳硬件智库顺时顺势，倡导“连接-分享-协作-创造”的理念，高举志愿者服务的大旗，相信互联网是“爱”的大本营，相信人们都有发自内心分享的愿望。

鼎阳硬件智库选择硬件领域最普遍的七类问题：电源，时钟，DDR，低速总线，高速总线，EMC，测试测量进行聚焦。寻找“最针尖”的问题进行研讨，针对“最针尖”的问题组织专家答疑，将硬件大师积累的宝贵知识和经验变成公众财富，惠及更多硬件人。

鼎阳硬件智库，群策群力，连接所有硬件人。

有硬件问题，找鼎阳硬件智库。

关键词:Siglent SigIQPro波形制作软件

浏览量：232

声明：凡本网注明"  来源：仪商网"的所有作品，版权均属于仪商网，未经本网授权不得转载、摘编使用。
经本网授权使用，并注明"来源：仪商网"。违反上述声明者，本网将追究其相关法律责任。
本网转载并注明自其它来源的作品，归原版权所有人所有。目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如有作品的内容、版权以及其它问题的，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。
本网转载自其它媒体或授权刊载，如有作品内容、版权以及其它问题的，请联系我们。相关合作、投稿、转载授权等事宜，请联系本网。