LTspice ＆ EXCELでOFDM信号のためのアナログ回路を評価してみる

LTspice上でデジタル変調波を扱うのは簡単ではありません。特にOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)波はLTspice上で信号源を作るのも大変です。以下の記事では8波のOFDM波で試してみましたが、あまり自由度がありませんでした。

https://note.com/tonto_inc/n/n8e7683f5da97

今回はLTspice上でランダム信号を送信できるOFDM信号源をサブサーキット回路として準備し、アナログ回路を評価してみます。

LTspice上でOFDM信号を体験することによりOFDM信号の特性を理解できると思います。

また、私の経験ですがLTspice上でOFDM復調ができるとデコーダ部分と切り離してアナログ部分単独で設計できるので開発スピードが上がります。

■OFDM信号サブサーキットの作成

デジタル変調の場合、データを入力しないといけません。しかし、いちいち手入力するのは大変なので、ランダムデータを初期データとして設定して使いたいと思います。

OFDM信号の仕様

①多重波は32個
多重波用搬送波の個数は自由に設定できるのが理想ですがハード構成だと簡単にはできないのでサブサーキットでは固定とします。

②データはランダムデータで4パターン
32ビットのランダムデータは４パターンあり、データ自体はWindowsの「Copilot」で作成してもらいました。

③変調の種類はBPSKとQPSK
サブサーキットを二個使いで16QAMにも対応します。

サブサーキットのブロック

基本構成はランダムパターンと32波から構成されているsin波とcos波の発生回路から成り立っています。

サブサーキットのブロック

サブサーキットの端子説明
P1：パターン１
P2：パターン２
P3：パターン３
P4：パターン４
V1：BPSKベースのOFDM出力
V2：QPSKベースのOFDM出力
M1：設定されたパターン(sin)
M2：設定されたパターン(cos)

ベースバンドOFDMの回路図

ベースバンドOFDMの回路図の一部

上図は回路(全体回路は添付ファイルを参照)の一部で左側はデータの4パターン「P1,P2,P3,P4」を設定、右側のBV電源で32個のサイン波を合成することによりOFDM波を構成します。真ん中のロジックは設定したデータをLTspice上で確認するためのモニター回路なのでなくても動作には影響しません。

サブサーキットの使い方

今回作成したサブサーキットはベースバンドOFDM回路にテキストベースで搬送波を追加した「OFDM32.LIB」「OFDM32.asy」で「.LIBコマンド」で関連付けて使います。

ここでは以下のような同じ場所のフォルダに3個のファイルを置いて検証しています。

C:....\sample
　　→testOFDM.asc、OFDM32.LIB、OFDM32.asy