Keysight Technologies SystemVueを使用したフレキシブルOFDM信号の作成
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- ともみ かせ
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1 Keysight Technologies SystemVue OFDM Application Note
2 OFDM OFDM Keysight SystemVue OFDM/OFDMA SystemVue OFDM Keysight VSA Web Keysight SystemVue OFDM SystemVue OFDM OFDM OFDM OFDM OFDM WNW
3 OFDM OFDMFDM OFDM COFDM DMT OFDM TV/ OFDM WNWJTRS Joint Tactical Radio System GMR Ground Mobile Radio SystemVue OFDM ADSL/VDSL POTS G3-PLC PRIME MoCA Multimedia over Coax Alliance ITU-T G.hn DVB-C TV DVB-C2 LAN WLAN IEEE a/g/n/ac DAB/ EUREKA 147 DAB+ Mondiale HD T-DMB ISDB-TSB TV DVB-T ISDB-T DVB-T DVB-T2 TV DVB-H T-DMB ISDB-T MediaFLO MAN/ BWAIEEE WiMAX IEEE e Mobile WiMAX WiBro 3GPP LTE Long Term Evolution 4 PAN UWB IEEE a WiMedia Alliance ad WiGIG/IEEE OFDM SystemVue OFDM 1 1 Preamble 1 Preamble 2Data 1 Data 2 SystemVue GUI OFDM IdleInterval 0 s Idle 0 Preamble 1 Preamble 2 Data 2 Payload 2 Data 1 Payload 1 OFDM IEEE a/ g/n 2 1 OFDM Signal OFDM IEEE a/g/n DVB-T/H ISDB-T OFDM SystemVue OFDM GUI Preamble 1 Preamble 2 Data 2 DVB-T/H ISDB-T OFDM OFDM
4 Preamble 1 Preamble 2 Data 1 Data 2 OFDM OFDM OFDM OFDM OFDM OFDM Preamble 1 Preamble 2 Data 1 Data 2 図 1: フレキシブル OFDM システムのフレーム構造 OFDMPreamble 1 Preamble 2 LAN a/g/n/ac IFFT WiGIG MoCA IFFT OFDM Data 1 Data 22 Pilot1 Pilot2 Pilot1 Pilot2 OFDM OFDM 4
5 OFDM a/n/g/11ac PLC G3-PLC AGC DAB ISDB-TSB OFDM DVB-T/H/T2/C2 ISDB-T OFDM 2 OFDM N post... N pre 図 2: フレキシブル OFDM システムのプリアンブル構造 OFDMSystemVue Preamble_FrequencyDomain YES, NO 2 DFTSize R L = BlockSize R, frequency domain, time domain R Preamble1_RepeatTimes Preamble2_RepeatTimes 1 N = N = L G post pre i 2 Gi Preamble_GuardInterval 1Preamble_ GuardPosition 5
6 OFDM QPSK 16QAM 64QAM 1024QAM FFT OFDM OFDM IFFT 3 aofdm OFDM OFDM WiMedia 3 b OFDMGuardIntervalType CyclicShift Zeros N post CP DFT N pre DFT のサイズ 図 3(a) 巡回プリフィックスが付加されたペイロード OFDM シンボル DFT N pre DFT のサイズ 図 3(b) ゼロ プリフィックスが付加されたペイロード OFDM シンボル 6
7 OFDM Data 1 Data 22 Pilot1 Pilot2 Pilot1 Pilot2 OFDM OFDM4 4 4 a OFDM TV OFDM ERDF G3-PLC 4 b OFDM LAN a/g/n OFDM 4 b OFDM 4 c OFDM Mobile WiMAX 3GPP LTE OFDM OFDM 4 dofdm ISDB-T DVB-T/H/T2/C2 パイロット : ( なし ) パイロット : 連続 パイロット : 離散 パイロット : 連続 + 離散 サブキャリア ( 周波数 ) サブキャリア ( 周波数 ) サブキャリア ( 周波数 ) サブキャリア ( 周波数 ) OFDM シンボル ( 時間 ) OFDM シンボル ( 時間 ) OFDM シンボル ( 時間 ) OFDM シンボル ( 時間 ) 離散パイロット データ サブキャリア 連続パイロット サブキャリア 離散パイロット サブキャリア 連続パイロット データ サブキャリアデータ サブキャリアデータ サブキャリア 図 4: フレキシブル OFDM ソースのパイロット構造 SystemVue OFDM 4 7
8 OFDM IFFT 5 OFDM IDFT 5 OFDM DFT DC FFT brick wall 6 IFFT ( ヌル ) 使用サブキャリア ( 下側 ) 使用サブキャリア ( 上側 ) ( ヌル ) 下側ガード サブキャリア 上側ガード サブキャリア 全サブキャリア数 DFT のサイズ 図 5:OFDM 周波数の概要 DC サブキャリア + サブキャリア上側ガード サブキャリア 上側ガード サブキャリア - サブキャリア 図 6:OFDM サブキャリアの IFFT バッファへのマッピング 8
9 DFTSize GuardLowerSubcarriers GuardUpperSubcarriers NumOfDC_Subcarriers lower upperlower upperdc OFDM 5DC N=DFTSize; % DFT IFFT M1= GuardUpperSubcarriers; % M2=GuardLowerSubcarriers; % Ndc=NumOfDC_Subcarriers; % 0 U =N-M1-M2-Ndc; % U OFDM_Index=[-N/2:N/2-1]; % 1 OFDM Index1 =OFDM_Index(M2+1:N-M1); % DC % a % % DC if (Ndc=0) Index2 =Index1; % DC0 DC % Index2 Index1 else L=length(Index1) % DC 0 DC Half_U=U/2; % Index2 DC Index1 Index2(1:Half_U)=Index1(1:Half_U); % Index2 % Index2(Half_U+1:U)=Index1(L-Half_U+1:L); % % Index2 end 2Index1 Index2 Index1 Index2 2 IEEE a DFTSize=64 GuardLowerSubcarriers=6 GuardUpperSubcarriers=5 NumOfDC_Subcarriers=1 Index1=[-26:26] Index2=[-26:-1,1:26] MoCA DFTSize=256 GuardLowerSubcarriers=13 GuardUpperSubcarriers=12 NumOfDC_Subcarriers=7 Index1=[-115:115] Index2=[-115:-4,1:115] 9
10 SystemVue OFDM SystemVue OFDM OFDMSubcarrierAllocationTypeFixed AlterableData_NumOfCarriers Pilot1_NumOfCarriers Pilot1_Enable=ON Pilot2_NumOfCarriers Pilot2_Enable=ON EVMRef_ NumOfCarriers OFDM MoCA a/n OFDMSubcarrierAllocationType Fixed OFDM LTE DVB-T2/ C2OFDMSubcarrierAllocationType Alterable OFDM OFDM GUI System FlexOFDM_Source_RF FlexOFDM_Source_RF GUI FlexOFDM_Source_RF GUI 7 OFDM GUIGUI 3 1. システム パラメータ FCarrier Power_dBm OFDM_SampleFreq OversamplingRatio IdleInterval SymbolWindowing_Enable RC_SlopeLength MHz dbm OFDMMHz OFDM 1x 2x 4x 8x 16x 2s OFF ON 2. OFDM パラメータ DFTSize GuardLowerSubcarriers GuardUpperSubcarriers NumOfDC_Subcarriers GuardIntervalType: SubcarrierAllocationType DFT DC "Cyclic Shift" "Zeros" OFDM"Fixed" "Alterable" 10
11 図 7: フレキシブル OFDM System GUI 3. Preamble1_Enable Preamble2_Enable Data2_Enable Pilot1_Enable Pilot2_Enable Data1_NumOfSym Data2_NumOfSym Preamble1 OFDM OFF ON Preamble2 OFDM OFF ON Data2 OFF ON Pilot1 OFF ON Pilot2 OFF ON Data1 OFDM Data2 OFDM Data2_Enable=OFF GUI IDFT Subcarrier frequency spacing OFDM Sample Time IDFT/DFT period Guard Interval duration Symbol Interval F OFDM /DFTSize Ts 1/OFDM TDFT DFTSize*Ts TGI GuardInterval*TDFT TSYM TDFT TGI 11
12 OFDM GUI Preamble 7 OFDM OFDM Preamble1_ Enable Preamble2_Enable 1 ON ON GUI 図 8: フレキシブル OFDM Preamble GUI 8 GUIPreamble1 Preamble2ON Preamble1_Enable Preamble2_Enable OFF 9 Preamble2_Enable OFF Preamble2 図 9:Preamble2_Enable が OFF の場合の Preamble2 GUI 12
13 10 1 Preamble1_Enable Preamble2_Enable Preamble GUI 図 10:Preamble_FrequencyDomain=NO の場合の Preamble GUI SystemVue OFDM Preamble_FrequencyDomain Preamble_DimCarrierIndex Preamble_NumOfSubcarriers Preamble_CarrierIndex Preamble1_BlockSize Preamble1_RepeatTimes Preamble1_GuardPosition Preamble1_GuardInterval Preamble1_Seq Preamble2_BlockSize Preamble2_RepeatTimes Preamble2_GuardPosition Preamble2_GuardInterval Preamble2_Seq "YES" "NO" Preamble_CarrierIndex RowVector, FromFile Preamble_CarrierIndex RowVector Preamble_CarrierIndex OFDM_SubcarrierMux Index1 OFDM IFFT Preamble_FrequencyDomain NoPreamble1 Preamble1 Preamble1 Prefix Postfix Preamble1 Preamble1 Preamble_FrequencyDomain NoPreamble2 Preamble2 Preamble2 Prefix Postfix Preamble2 Preamble2 Preamble_FrequencyDomain NO Preamble_DimCarrierIndex Preamble_NumOfSubcarriers Preamble_CarrierIndex Preamble1_BlockSize Preamble2_BlockSize GUI 13
14 OFDM GUI Data OFDM 11 Data1GUI Data2_Enable ON OFDM Data GUI 図 11: フレキシブル OFDM Data1( ペイロード )GUI Data1 Data2 Data_NumOfCarriers Data_DimCarrierIndex Data_CarrierIndex Data1_MappingType Data1_MappingTable Data2_MappingType Data2_MappingTable EVMRef_NumOfCarriers EVMRef_DimCarrierIndex EVMRef_CarrierIndex 1 OFDM Data1 Data2 Data_CarrierIndex RowVector, FromFile Data_CarrierIndex RowVector Data_CarrierIndex Data1 Data2 OFDM_SubcarrierMux Data1 Data2Index2OFDM IFFT Data1BPSK QPSK QAM16 QAM64 QAM256 User Defined User Defined Data1_MappingType User DefinedData1 Data2BPSK QPSK QAM16 QAM64 QAM256 User Defined Data2_MappingType User DefinedData2 1 OFDM EVM EVMRef_CarrierIndex RowVector, FromFile EVMRef_CarrierIndex RowVector EVMRef_CarrierIndex EVM OFDM_SubcarrierMux EVM ReferenceIndex2OFDM IFFT 14
15 Data2_Enable OFFData2 GUI Data2 12 GUI 図 12: フレキシブル OFDM Data2( ペイロード )GUI Data1_MappingType Data2_MappingType UserDefined Data1_MappingTable Data2_MappingTable 13 Data1_ MappingTable User DefinedGUI 図 13:Data1_MappingType=User Defined の場合の GUI 13 OK 14 図 14:Data1_MappingType=User Defined の場合のコンスタレーションの複素数値の入力 15
16 OFDM GUI Pilot Data1 Data2 GUI 15 Pilot2_Enable OFF GUI OFDM IEEE Pilot1_Enable Pilot2_Enable OFF OFDM G3-PLCPilot1_Enable Pilot2_Enable OFF 図 15: フレキシブル OFDM Pilot GUI OFDM DVB-T DVB-T2 2 Pilot1_Enable Pilot2_Enable 16 DVB-C2 Pilot GUI 図 16:DVB-C2 の Pilot GUI 16
17 Pilot_MappingType Pilot_DimCarrierIndex Pilot1_NumOfCarriers Pilot1_CarrierIndex Pilot1_Seq Pilot2_NumOfCarriers Pilot2_CarrierIndex Pilot2_Seq Pilot BPSK QPSK 89600B VSA Keysight VSA S89600B SystemVue OFDM OFDM Pilot1_CarrierIndex Pilot2_CarrierIndexRowVector FromFile Pilot1_CarrierIndex Pilot2_CarrierIndex RowVector Pilot1_CarrierIndex Pilot2_CarrierIndex Pilot1 Pilot2 OFDM_SubcarrierMux 1 OFDM Pilot1 Pilot1Index2OFDM IFFT OFDM 5 Data_NumOfSym Pilot1 1 OFDM Pilot2 Pilot2Index2 OFDM 5 Data_NumOfSym Pilot2 OFDM GUI OFDMSystemVue 89600B VSA B VSA SystemVue 図 17:89600B VSA の構成ファイルのフレキシブル OFDM GUI 17
18 SystemVue OFDM 5 SV_SystemInfo.csv SV_PreambleIQ.csv OFDM 89600B VSA 18 SystemVue OFDM OFDM I/Q Keysight OFDM BHF [16] 図 18:OFDM ソースの OFDM システム情報 SV_PilotIQ.csv SV_ResourceMap.csv SV_ResourceMod.csv Data1 Data2 OFDM I/Q Keysight OFDM BHF [16] I/Q OFDM 1 OFDM Keysight OFDM BHF [16] SubcarrierAllocationType Fixed Data 1 Data 21 OFDM Keysight OFDM BHF[16] SubcarrierAllocationType Fixed Data 1 Data 21 18
19 4 SV_PreambleIQ.csv SV_PilotIQ.csv SV_ResourceMap.csv SV_ResourceMod.csv 89600B VSA Custom OFDM B VSA Custom OFDM Demodulation Properties 89600B VSA 図 19:89600B VSA の Custom OFDM Demodulation Properties 19VSA FFT Length Guard Interval Guard Lower Subcarriers Guard Upper Subcarriers OFDM System Sample Frequency OFDM 18 SystemVue OFDM OFDM 89600B VSA 19
20 SystemVue OFDM LAN IEEE a Fixed WiMAX IEEE WiGIG/802.11ad Wireless Gigabit Alliance MoCA Multimedia over Coax Alliance DVB-C2 ERDF G3-PLC Berdrola PRIME-PLC C:\Program Files\SystemVue \Examples\Flex OFDM Keysight SystemVue OFDM OFDM LAN a/g/n OFDM WNW WiGIG/802.11ad Wireless Gigabit Alliance 60 GHz OFMD WiGIG パラメータ NSD NSP NDC DC NST NSR BW 1/2 F Fs OFDM Fc SC Ts OFDM Tc SC TDFT IDFT/DFT TGI Tseq TSTF TCE TSYM 値 MHz 2640 MHz/ MHz 1760 MHz 2/3 Fs 0.38 ns 1/Fs 0.57 ns 1/Fc s 48.4 ns TDFT/ ns 128 Tc 1091 ns 15 Tseq 655 ns 9 Tseq s TDFT TGI 20
21 20 WiGIG SystemVue 図 20:SystemVue のカスタム OFDM 信号源を使用して作成された WiGIG 信号源のスケマティック 21
22 図 21:WiGIG 信号源の式 SystemVue C++MATLAB1 20 PartList Schematic Equations Parameters Equations Equation Schematic 20 Equations 21 Equation Equations OFDM GUI 22 SystemVue WiGIG 図 22:802.11ad(60 GHz WiGIG) のスペクトラム 22
23 MoCA MoCA 3 TV IPTV MoCAHD 175 Mbps PQoS 23 MoCA 89600B VSA SystemVue MoCA B VSAOFDM 89600B VSA25 図 23:MoCA 用に構成されたカスタム OFDM 信号源のスケマティックと 89600B VSA へのリンク 23
24 図 24:SystemVue の MoCA のスペクトラム 図 25:89600B VSA のカスタム OFDM の結果 24
25 OFDM SystemVue OFDM OFDMSystemVue OFDMOFDM 89600B VSA SystemVue OFDM 89600B VSA WiMAX Fixed WiMAX Mobile WiMAX WiMAX Forum WiMAX ForumWiMAX Forum Certified WiMAX Forum CertifiedWiMAX Forum MATLAB The MathWorks, Inc. 1. IEEE , Supplement to Standard for Telecommunications and Information Exchange Between Systems-LAN/MAN Specific Requirements - Part 11:Wireless MAC and PHY Specifications:High Speed Physical Layer in the 5 GHz Band, P802.11a IEEE n-2009, Supplement to Standard for Telecommunications and Information Exchange Between Systems-LAN/ MAN Specific Requirements - Part 11:Wireless LAN Medium Access Control MAC and Physical Layer PHY Specifications, Amendment 5:Enhancements for Higher Throughput IEEE , IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks - Part 16:Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems IEEE P802.16e/D8, Amendment for Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands IEEE P /Cor1/D3, Corrigendum to IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks - Part 16:Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems ARIB STD-B31 Version 1.5, Transmission System for Digital Terrestrial Television Broadcasting ETSI EN v1.5.1, Digital Video Broadcasting DVB ; Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television. European Telecommunication Standard ETSI EN : Digital Video Broadcasting DVB ; Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system DVB-T2. 9. ETSI EN V : Digital Video Broadcasting DVB ; Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital transmission system for cable systems DVB-C I. Berganza, A. Sendin and J. Arriola, PRIME:powerline intelligent metering evolution, CIRED Seminar, pp PRIME Project, PRIME Technology Whitepaper WGA, Inc. Draft Specification D0.9r PHY/MAC Complete Proposal Specification TGad D0.1 10/0433r2 Reports/tgad_update.htm 15. Shlomo Ovadia, Home Networking On Coax for Video and Multimedia:Overview for IEEE 802.1AVB, Keysight OFDM BHF 25
26 26 Keysight SystemVue を使用したフレキシブル OFDM 信号の作成 - Application Note SystemVueKeysight Web 製品情報 製品構成 ダウンロード 参考ビデオ テクニカル サポート フォーラム キーサイト テクノロジー合同会社本社 東京都八王子市高倉町 9-1 計測お客様窓口受付時間 9:00-18:00( 土 日 祭日を除く ) TEL ( ) FAX ( ) contact_japan@keysight.com 電子計測ホームページ Keysight Technologies, Published in Japan, October 7, JAJP DEP
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