IQ Tools---OFDM
本文将详细介绍IQ Tool中的OFDM模块的使用方法和实现原理。
1. 参数配置
该模块可配参数如下：
| 序号 | 名称 | 含义 |
|---|---|---|
| 1 | Sample Rate(Hz) | AWG的采样率，单位:Hz |
| 2 | Oversampling rate | 相对于OFDM System Frequency的过采样倍数，目前只支持整数倍过采样 |
| 3 | OFDM System Frequency(Hz) | OFDM的带宽，在IQ tool中通常OFDM带宽和过采样倍数的乘积等于AWG的采样率 |
| 4 | Frequency Offset | 频率偏移，用于对生成的OFDM信号进行频谱搬移。如果该参数大于0，则最终只会生成一路实信号(原始OFDM信号根据Frequency Offset进行频谱搬移后的实部)，此时AWG只用到了一个通道 |
| 5 | Number of Sample for Window | 窗函数的点数，如果该参数大于0，则会在每个OFDM符号左右两侧均生成该长度的窗函数(目前只支持blackman窗)，然后对OFDM符号数据进行加窗 |
| 6 | FFT Length | 一个OFDM符号包含的子载波数，包含有效的数据子载波、导频、前导码、空载波及前/后保护间隔子载波 |
| 7 | Symbols per Resource Map Entry , | |
| 8 | Resource Map | 表示每个子载波中的信息类型，其中0表示数据(Data), 1表示导频(pilot), 2表示未知导频(Unknown Pilot), 3表示前导码(Preample)，4表示空载波(Null), 5表示未指定(unspecificed). 该参数只作用于OFDM符号中的有效子载波，而不作用于保护间隔子载波 |
| 9 | Resource Modulation | 用于索引QAM Identifier的值 |
| 10 | QAM Identifier | 用于索引QAM Levels中的值 |
| 11 | QAM Levels | 表示每个子载波的调制形式，其中0表示未知(Unknown, BPSK is used), 1表示BPSK, 2表示QPSK, 3表示8-PSK, 4表示16-QAM, 5表示32-QAM, 6表示64-QAM, 7表示128-QAM, 8表示256-QAM, 9表示512-QAM, 10表示1024-QAM |
| 12 | Pilot Defintions | 导频值，是复数序列，奇数位置上为实部，偶数位置上为虚部，相邻两个位置上的实部和虚部的值共同组合成一个导频 |
| 13 | Preamble IQ Values | 前导码的值，是复数序列，奇数位置上为实部，偶数位置上为虚部，相邻两个位置上的实部和虚部的值共同组合成一个前导码 |
| 14 | Guard lower Subcarriers | 低频保护间隔包含的子载波数 |
| 15 | Guard upper Subcarriers | 高频保护间隔包含的子载波数 |
| 16 | Guard Interval | 保护间隔，必须是1/N(N表示正整数)，最终会在两个符号中间插入一段保护间隔长度的数据(当前符号的后面数据) |
| 17 | Resource Repeat Index | 系统采样率，单位:Hz |
| 18 | Number of Symbols(all) | 每个package里面包含的总的OFDM符号数 |
| 19 | Number of Packages | OFDM符号包数，每个包里面包含Number of Symbols(all)个OFDM符号，相邻包之间的时间间隔为Pause between Bursts/(s) |
| 20 | Pause between Bursts/(s) | 表示相邻OFDM符号包之间的时间间隔 |
| 21 | Create Random Data | 在程序内调用随机数生成的函数生成随机序列，用于填充各个子载波的内容 |
| 22 | Binary Data Stream | 若没有勾选Create Random Data，则由用户输入的二进制序列来填充各个子载波的内容 |
2. 波形生成原理
上图为IqTool中生成的OFDM数据示意图。波形生成步骤如下：
(1) 生成二进制比特流(可以选择由程序生成随机二进制比特流或用户手动由界面导入)(注：该二进制比特流仅用于数据子载波)；
(2) 根据Resource Map和QAM Levels的参数，对上述二进制比特序列进行调制，并塞到OFDM符号中的指定位置上，具体地：a) 若Resource Map=0，表示当前子载波是数据子载波，根据QAM Levels的值，对二进制序列进行调制，如4-QAM/8-QAM等调制(调制后均进行了子载波能量的归一化)；b) 若Resource Map=1，则表示当前子载波是导频子载波，则从Pilot Defintions中读出对应的导频值；c) 若Resource Map=2，则表示当前子载波是未知导频子载波，填入默认的1+0j；d）若Resource Map=3，则表示当前子载波是前导码子载波，从Preamble IQ Values中读出对应的前导码的值；e)若Resource Map=4，表示当前子载波是空载波，跳入0；f) 若Resource Map=5，表示当前子载波是未知子载波，填入默认的0值。此外，OFDM的前Guard lower Subcarriers个子载波中填入0，作为低频保护间隔子载波，后Guard Upper Subcarriers个子载波中填入0，作为高频保护间隔。
(3) 将步骤(2)得到的数据进行IFFT变换，得到OFDM符号值；
(4) 将步骤(3)得到的OFDM符号数据的后Guard Interval%的数据复制到本次OFDM符号的前端作为符号间保护间隔；
(5) 按(1)~(4)的步骤生成Number of Symbols(all)各OFDM符号，并级联形成一个OFDM符号的包(package);
(6) 在步骤(5)生成的OFDM符号包后面，补上一段持续Pause between Bursts/(s)时长的0值，作为不同OFDM符号包之间的间隔。共生成Number of Packages个OFDM符号包。
(7) 对生成的数据进行预失真等操作。
按图1所示参数生成的OFDM符号时/频域图如下所示
除了上面的步骤外，生成过程还有一些细节要注意，说明如下：
未完待续…
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