用Python进行OQAM_OFDM通感一体化波形设计

在Python中进行OQAM (Offset Quadrature Amplitude Modulation) 和 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 的一体化波形设计，通常涉及到数字信号处理的基本原理和技术。OQAM是一种特殊的OFDM变种，它允许数据在正交子载波上同时传输，提供更高的频谱效率。

以下是进行这种波形设计的一般步骤：

1. **导入必要的库**：首先，你需要导入NumPy、SciPy、matplotlib等用于数值计算和绘图的Python库。

import numpy as np
from scipy.signal import get_window, fftconvolve
import matplotlib.pyplot as plt

2. **创建子载波频率及符号速率**：确定OFDM系统的子载波数和时间步长。

num_subcarriers = 64
symbol_rate = 1e6 # 例如1 Mbps
t_symbol = 1/symbol_rate

3. **OQAM符号生成**：对于每个时间片，生成一个包含I/Q分量的OQAM符号。OQAM可以有多种模式，如四相（4-QAM）或八相（8-QAM）。

def generate_oqam(symbol_rate, num_subcarriers):
    t = np.arange(0, 1, 1/num_subcarriers/symbol_rate)
    return np.exp(1j * 2 * np.pi * t * np.array([0, 1/2, -1/2, -1]))  # 示例：四相OQAM

oqam_symbols = generate_oqam(symbol_rate, num_subcarriers)

4. **窗口应用和循环移位**：为了减少频谱间隔离的影响，常会对信号应用窗函数，然后进行循环前缀（CP）操作。

window = get_window('hanning', len(oqam_symbols))
oqam_symbols_windowed = window * oqam_symbols
cp_length = int(np.ceil(0.05 * symbol_rate * t_symbol))  # 举例：5% CP
cyclic_prefix = np.tile(oqam_symbols_windowed[0:cp_length], (len(oqam_symbols), 1))
ofdm_signal = np.concatenate((cyclic_prefix, oqam_symbols_windowed), axis=0)

5. **IFFT变换**：对OFDM信号进行快速傅立叶逆变换（IFFT），将其转换为时域波形。

ofdm_samples = np.fft.ifft(ofdm_signal, axis=0)

6. **显示波形**：最后，你可以绘制出OQAM_OFDM波形，以便于理解和分析。

plt.figure(figsize=(10, 4))
plt.plot(ofdm_samples)
plt.xlabel('Samples')
plt.ylabel('Amplitude')
plt.title('OQAM-OFDM Waveform')
plt.show()