Siglent SigIQPro：自定义OFDM调制信号的生成与分析

时间： 2024-12-09 来源：鼎阳硬件智库公众号

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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。

SIGLENT

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鼎阳科技（Siglent）射频测试测量仪器选型指南(中文）

描述- 深圳市鼎阳科技股份有限公司（简称“鼎阳科技”，股票代码：688112）是通用电子测试测量仪器领域的行业领军企业，A 股上市公司。

型号- ADS7000,SSA5000-IFO,F604FS,SSU5264A,SSA5000-DMA,F505TS,SIGIQPRO,ANT-DA1,SNA5000-PM,SSG5060X,SDS7000A,BAG-S2,SHA850-DMA,SDS800X HD 系列,SNA5000-PV,SMAF-SMA-26L,SDM3065X,SNA5022A,SDM3055X-E,SSA5000A,SDS2000X HD,SSM5324A,SEM5012A,SSA3032X PLUS,SNA6000-MT,SEM5000A,RB3X25,SEM5024A,SSA3075X-C,SHA860-LTE,SVA1000X-DTF,SNA6000-TDR,SSA3000XP-DMA,SSU5263A,SDM4000A,SDG2000X,ADS7000 系列,Y504FS,SHA860A 系列,F603FE,SVA1075X,SSG3032X-IQE,SSG5085A,SNA6000-TDA,SHA860-CAT,SSG5000XV_B150,SSA3000X PLUS 系列,SNA6124A,SHA850-VNA,SDG5000,SSG3021X,SSA3000XR-WDMA,SNA5000X,SDL1030X,SVA1000X-AMA,Y606MS,SHA850-GPS,SVA1000X-AMK,SIGLQPRO-BT,UKITSSA3X,SDG1000X PIUS 系列,SSG5080A_F85,SNA6000-HPR,SSA5000-PU,SHA860-AMK,S06-NMSF-1M,SSA5000-EMI,V26-N35FA35F-25IN,SSA3075X-R,SNA5000A,SSA5000-PN,ASP-18,SHA860-AMA,SNA5000-SA,SHN914A,SVA1000X 系列,SHN926A,SDS1000X-E,SEM5034A,SEM5022A,SSU5501A,SSG3032X,SNA6000-PM,SHA850-BIAS,SDG6000X-E,SHN900A,SNH920A,SHA860-F2,SSA5000-P3,SSA5000-P5,SNA6000A 系列,SDL1020X-E,SSA3000X-R,SSA3000X PLUS,12V_AP_4A,SSG3000X 系列,SSG5083A,SPD1000X,SSA-RMK,SHA860-SOR,SSA5083A,F503ME,SSG6087A,F606FS,SSA3000XR-AMA,SSG5000X,SSA3000XR-AMK,SSG6000A 系列,SNA5082X,N-SMA-6L,SDS800X HD,SPS5000X,SSA3050X-R,SEM5004A,SHA860-NR,SSM5142A,SSA5000-F5,SDG1000X,SHA860-RTA,S40-29M29F-1M,SNA-TB01,SDS5000X 系列,SHS1000 系列,SPS6000X 系列,F604TS,SNA6000-SA,SSG5000X-PT,SSA3000-REFL,BAG-H2,F604TY,SSG6085A,SSA5000-RTA1,SSG5080A-LP,SDS2000X PLUS,SHA860-IQA,SHN900-TDR,F504TS,SSU5262A,SSA5000-IQA,SNA5084X,SSG-RMK,SHA850-IQA,N-BNC-2L,SVA1032X,SHN900A 系列,SHA860-PU,SHN900-TDA,SNA5000-SMM,SSM5144A,SDS6000 PRO,SHA850A 系列,SDM3055,SEM5014A,SEM5002A,SSU5261A,SHN920A,SSA3000XP-TG,SIGLQPRO-LOT,SSA5000-B40,SSA3000XP-EMI,SSG5000A,SDL1030X-E,10V8_BAT,BAG_H2,SSG5000X 系列,V26-N35MN35F-25IN,SSA3032X-R,SSA5000-BT,SSG6083A,SHA860-B1A,SDS6000 PRO 系列,SSU5183A,SVA1000X-DMA,SHA860-DMA,F603ME,SHA861A,SSM5122A,SDS3000X HD,SEM5040A,SDG7000A,SSG6000A,SSU5182A,SHA860A,SPS6000X,SSA5000A 系列,USB-GPIB,SNA5000A 系列,SDS5000X,F606TS,SDL1000X 系列,SDL1000X,Y606FS,SSG3021X-IQE,SSG5080A-PU,SSG5080A-PT,SSA5000-AMA,F503FE,Y504MS,SHA851A,SVA1000X-EMI,ADP-26,SHA850-AMA,SNA5052X,SSA5000-AMK,SHA860-GPS,SNA6000-SMM,SVA1000X,SSM5342A,SHA860-VNA,SSG5040X-V,SSA1015X-C,SSM5124A,SHA850-AMK,SMA-SMA-18L,SNA6032A,SSU5184A,SSA3000XR-RT40,SSG6000A-RMK,SNA5000-TDR,SDS3000,SSA3075X PLUS,ANT-GPS1,SHA862A,SHA850A,N-N-6L,SDS3000 系列,F504FS,SNA5000-TDA,S18-NMSF-1M,SRF5030T,SFA8001,SDL1020X,SNA6132A,SSA3000X-R 系列,SSG5000A 系列,SSG5040X,SNA5054X,SSG6080A-F85,SSA3000XR-EMI,SSG5000X_F60,SSA5000-NF,SNA5000X 系列,2.92F-2.92F-40A,SDG2000X 系列,N-N-18L,SSA3000XP-AMA,SIGIQPRO-OFDM,SSM5344A,SEM5032A,SNA6024A,10M_OCXO_L,SSU5503A,SNH926A,SHA860-MAP,SNA6034A,SNH914A,SNA6022A,SDG1000X PIUS,SHA852A,ADP-18,SDS2000X-E,SDS6000L,SDS3000X HD 系列,F504MS,SSG3000X-PT,ASP-26,SSG5060X-V,SHA850-SOR,SPD4000X 系列,KWR42A,SVA1015X,SSA5085A,SSU5502A,N-SMA-18L,SHA860-BIAS,SNA6122A,SSU5181A,SSG6080A-PT,SPD4000X,SSA3021X PLUS,SDG5000 系列,SSG6080A-PU,SDS2000X HD 系列,SNA5000-HPR,SHN900-SA,NSD28,SNA5032A,SSA3015X PLUS,SHS1000,F604MS,SSM5322A,SMA-SMA-26L,SPD3000,SSG3000X,SPS5000X 系列,EASYVSA,SNA6000A,SSA3000X 系列,SDG800,DG6000X,SSA3000X,SSA3000XP-AMK,SNA5000-MT,SHA850-MAP,SHA850-F2,SNA6134A,SSU5504A

2024-06 - 鼎阳科技 - 选型指南代理服务技术支持采购服务

应对高速数据传输的信号完整性难题：鼎阳科技多端口线缆-线束测试方案

面对高速数据传输的挑战，工程师们不断探索新的技术路径，如差分电路与千兆位串行互连，以克服传统并行总线的局限。借助鼎阳科技矢量网络分析仪SNA5000/6000系列配备开关矩阵SSM5000A系列开关矩阵进行测量及校准，搭配时域测试选件，即可应对复杂的测试需求，以确保高速数字互连的性能与可靠性。

2024-11-16 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

【仪器】全面升级！鼎阳科技发布SDG1000X Plus函数/任意波形发生器，采样率高达1GSa/s

2024年5月28日，深圳市鼎阳科技股份有限公司推出焕然一新的SDG1000X Plus任意波形发生器。产品采用创新的TrueArb技术，可以兼顾DDS技术的简单灵活和逐点输出技术对信号原始信息的保留。应用Easypulse技术，能够生成高质量，低抖动的方波。能够便捷输出最高40Mbps的PRBS码型。支持多脉冲输出，助力功率器件双脉冲测试。

2024-05-29 - 产品代理服务技术支持采购服务

【仪器】新功能！鼎阳科技SNA系列矢量网络分析仪新增材料测量与开关矩阵控制功能

鼎阳科技秉持创新引领的发展理念，不断推动产品升级和技术创新，致力于为全球用户提供更加优质、高效的测试测量解决方案。SNA系列矢量网络分析仪新增材料测量与开关矩阵控制功能，为用户带来更加出色的使用体验。

2024-06-11 - 产品代理服务技术支持采购服务

【仪器】高速测量！鼎阳科技发布SDM4000A系列五、六位半数字万用表，助力自动化产线实现更高效益

2024年10月30日，鼎阳科技发布了SDM4055A五位半高速数字万用表，至此SDM4000A系列具有六位半和五位半两种分辨率。此系列拥有最高50000rdgs/s的读数速率，涵盖11种测量项，6种数学运算功能，并搭载5英寸触摸屏及全新UI设计。在追求准确高效的测试环境中，SDM4000A系列万用表能显著提升产品的测试效率，从而使得自动化产线实现更高的效益。

2024-11-01 - 产品代理服务技术支持采购服务

【软件】鼎阳科技发布PC端示波器软件SigScopeLab 免费版，实现数据共享与远程分析

为了打破物理空间的限制，实现随时随地进行波形分析，鼎阳科技决定推出SigScopeLab软件免费版。它是一款运行于Windows操作系统的专业时域信号分析和示波器控制软件：提供与SDS高级示波器相似的用户交互界面，能够完美避免脱离实体设备的不适感；多种多窗口显示模式可供挑选，各Memory波形的水平时基可单独调节，多条波形下细节观察更清晰。

2024-03-11 - 产品代理服务技术支持采购服务

鼎阳科技SDS1000X-E系列超级荧光示波器特色功能之WiFi＆Web控制

物物联网已是这个时代的趋势，21世纪信息化的快速发展为我们的生活提供着无数的便利。工程师的法宝——示波器如今也赶上了潮流，鼎阳SDS1000X-E四通道超级荧光示波器的WiFi选件和通过Web网页进行远程控制的功能，可以充分满足工程师们在不同环境下的测试需求。

2023-12-09 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

【仪器】鼎阳科技SDS7000A再升级！更高的采样率，更强的测试功能，树立国产高分辨率示波器新标杆！

2024年10月30日，深圳市鼎阳科技股份有限公司在SDS7000A系列数字示波器基础上发布了SDS7000AP新型号，模拟带宽8GHz和6GHz，最大存储深度升级为2Gpts/ch，全通道采样率升级为20GSa/s，进一步丰富了鼎阳科技高带宽高分辨率数字示波器产品线。

2024-10-31 - 产品代理服务技术支持采购服务

【仪器】鼎阳科技发布4GHz电源轨探头、高带宽1.5GHz无源探头及有源差分探头新配件

2024年6月26日，鼎阳科技发布SAP4000P 4GHz电源轨探头、SP6150A 1.5GHz无源探头以及SAP5000D有源差分探头新配件。其中SAP4000P电源轨探头具有高带宽、低负载效应、电压偏移范围大等特性，采用SAPBus接口，无需外部电源，适用于支持SAPBus接口的示波器。

2024-06-28 - 产品代理服务技术支持采购服务

鼎阳科技：通用电子测试测量仪器的行业领军企业

型号- ADS7000,SDS6000 PRO 系列,SDG7000A 系列,SPD系列,SPD,SSG5000X,SNA系列,SSG5000A 系列,SPS5000X,SNA5000X 系列,SSA3000X PLUS,SDM3065X,SDG1000X 系列,SDG2000X 系列,SDS2000X PLUS,SSA5000A,SDL系列,SDG,SPS,SDG1000X,SDL,SDG7000A,SDM,SHS,SDS3000X 系列,SDS,SDS1000X-E 系列,SDS5000X 系列,SHS1000/800 系列,SDG6000X/X-E 系列,SDG2000X,SSA5000A 系列,SDG6000X系列,SDS5000X,SDL1000X 系列,SDL1000X,SNA5000X,SHS1000/800,SDM3065X 6^½位,SNA,SDS3000X,SDS6000 PRO系列,SPS5000X系列,SDG系列,SPS系列,SDS6000 PRO,SPD3000X,SVA1000X,SHS1000,SHS系列,SDM系列,SSA系列,SDS1000X-E,SDS2000X PLUS 系列,SDS系列,SSA,SSG3000X,SPS5000X 系列,SSG系列,SSG,SDS3000,SDG6000X,SDG6000X/X-E,SDM3055/X-E,A系列,SSG5000A,SSA3000X-R,SPD1000X,SSG5000X 系列,SPD1000X 系列,SPD3000X 系列

202106 - 鼎阳科技 - 商品及供应商介绍 - V4.1 代理服务技术支持采购服务

【仪器】鼎阳科技发布SDM4000A系列五位半/六位半数字万用表，拥有最高50000rdgs/s读数速率

2024年10月30日，鼎阳科技发布了SDM4055A五位半高速数字万用表，至此SDM4000A系列具有五位半和六位半两种分辨率。此系列拥有最高50000rdgs/s的读数速率，涵盖11种测量项，6种数学运算功能，并搭载5英寸触摸屏及全新UI设计。在追求准确高效的测试环境中，SDM4000A系列万用表能显著提升产品的测试效率，从而使得自动化产线实现更高的效益。

2024-10-31 - 产品代理服务技术支持采购服务