作者丨鼎陽科技 尤嘉

本文介紹Siglent SigIQPro波形制作軟件的用戶自定義OFDM調制信號的生成功能，同時講解OFDM系統的常見幀結構和子載波、導頻、同步和數據部分等概念。

概述

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing），即正交頻分復用技術，本質上屬于多載波調制（Multi-Carrier Modulation，MCM）的一種形式。其核心原理在于：首先將信道分割成多個正交子信道，隨后將高速數據信號轉換為并行的低速子數據流，每個子數據流分別調制到對應的子載波上進行傳輸。

由于每個子載波上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此信號在每個子載波上的傳輸可以視為經歷平坦性衰落，這有助于消除符號間的干擾。此外，鑒于每個子載波的帶寬僅僅是原始信道帶寬的一小部分，信道的均衡處理也相應變得更為容易。

OFDM技術以其卓越的頻譜效率著稱，這得益于快速傅里葉變換（FFT）處理使得各子載波能夠部分重疊，從而在理論上接近奈奎斯特（Nyquist）極限。

OFDM技術

當前，OFDM技術普遍采用逆快速傅里葉變換（IFFT）方法實現，這不僅增強了帶寬的擴展性，還使得在已高度擁擠的頻譜環境中能靈活配置和使用帶寬。每個OFDM子載波內的信道可看作水平衰落信道，多天線（MIMO）系統帶來的額外復雜度可以控制在較低的水平（隨天線數量呈線性增加）。

根據上述種種優勢， OFDM技術現在被廣泛的應用于各種寬帶通信系統，如非對稱的數字用戶環路（ADSL）、數字音頻廣播（DAB）、數字電視（DVB）、高清晰度電視（HDTV）、無線局域網（WLAN），以及最新的第4代移動通信LTE中。

由于OFDM系統的靈活性， 每一個的標準有各自不同的物理層參數，例如NFFT、符號長度（子載波間隔）、CP（循環前綴）長度、導頻（或者叫做參考信號）的插入方式、 是否有Preamble等。

盡管針對諸如WLAN、DVB、LTE等標準信號已有成熟的商用信號生成軟件，但對于非標準OFDM信號，如用戶自定義標準或前沿研發的新標準，特別是在專網系統、科研等領域的應用，用戶可以利用Matlab等數學工具生成IQ數據，并將其導入信號源進行播放。

Siglent SigIQPro等商用軟件提供了Custom OFDM模塊，以圖形化和模塊化的方式，使用戶能夠定義OFDM幀結構，生成并下載到Siglent的矢量信號源中。SigIQPro的Custom OFDM模塊集成了常見的OFDM資源類型，如Preamble、Pilot、Data等，并內置了多種數據調制方式。對于特殊信號，如Zadoff-Chu序列，用戶還可以直接導入每個子載波的IQ值，從而滿足多樣化的應用需求。

配置

描述OFDM系統時涉及許多參數，其中一些基本參數如傅里葉變換次數（NFFT）、采樣速率、載波頻率和CP長度。然而，最復雜的部分是定義各個子載波和每個符號單元（Rl,k）的調制方式、功能類型（如數據或導頻）以及增益/相對功率。

配置過程及菜單詳解

我們使用Siglent的SigIQPro軟件。SigIQPro采用結構化的方式定義幀結構。

打開軟件之后，在主界面點擊Custom OFDM，即可進入自定義OFDM界面。

“Waveform Setup”界面

可以設置基本參數：過采樣速率，幀個數，是否削峰（Crest Factor Reduction），是否需要開啟多載波，是否需要鏡像頻譜（即IQ交換，又稱頻譜翻轉），其他參數根據本頁和下面的參數自動計算。

Custom OFDM基本參數

Idel Interval：在尾部增加空白時間，即IQ值為0，主要用于類似WLAN場景中，相鄰2個幀（重復播放時的相鄰2幀）之間的空白。