主要内容

802.11交流变送器测量

这个例子展示了如何执行这些测量发射机在IEEE®802.11 ac™波形:

  • 调制精度

  • 光谱发射面具

  • 频谱平坦

  • 同相正交(智商)增益和相位不平衡

介绍

发射机调制精度,所需频谱面具,并要求光谱平坦21.3.17给定配置中指定的部分的1]。这个例子展示了如何执行这些测量波形。这个例子也模型、措施和纠正智商增益和相位不平衡。生成波形与WLAN工具箱™或者使用捕获的波形与频谱分析仪。

示例生成20 upsampled VHT包与一个80 MHz信道带宽和10微秒数据包之间的差距。每个包包含随机数据,并使用256 - qam调制。智商增益和相位不平衡添加到过滤波形。使用高功率放大器(HPA)模型引入inband失真和频谱再生。执行上的光谱发射面具测量upsampled大功率放大器后波形建模。Downsample和正确的波形估计智商增益和相位不平衡。测量误差向量幅度(维生素)VHT数据字段来确定调制精度。此外,测量光谱平坦。这个图表显示了工作流中包含的示例。

802.11交流VHT包配置

这个示例中生成一个IEEE 802.11交流波形组成的多个VHT数据包格式。使用VHT格式配置对象,wlanVHTConfig、配置传输一个VHT包的属性。本例中为80 MHz带宽配置VHT波形。因为这个示例不使用空时分组编码,它可以测量调制精度/空间流。

cfgVHT = wlanVHTConfig;%创建包配置cfgVHT。ChannelBandwidth =“CBW80”;% 80 MHzcfgVHT。NumTransmitAntennas = 1;%一个传输天线cfgVHT。NumSpaceTimeStreams = 1;%一个时空流cfgVHT。摘要= false;%没有摘要一个空间流cfgVHT。MCS = 8;%调制:256 - qamcfgVHT。APEPLength = 3000;% A-MPDU长度pre-EOF填充字节

波形的一代

生成指定比特VHT波形和配置使用wlanWaveformGenerator函数,指定所需的过采样因子,数据包的数量,以及每个数据包之间的空闲时间。

osf = 3;% 3倍过采样的因素numPackets = 20;%生成20包idleTime = 10 e-6;% 10微秒数据包之间的空闲时间

为所有数据包创建随机比特,数据,并将作为参数传递给wlanWaveformGenerator随着VHT包配置对象cfgVHT。这配置波形发生器合成一个802.11 ac VHT波形。此外,配置使用名称-值对波形发生器生成多个采样过量数据包与指定每个数据包之间的空闲时间。

%建立随机数据;PSDULength在字节savedState = rng (0);%设置随机状态data =兰迪([0,1],cfgVHT.PSDULength * 8 * numPackets, 1);%多包波形生成txWaveform = wlanWaveformGenerator(数据、cfgVHT“OversamplingFactor”osf,“NumPackets”numPackets,“IdleTime”,idleTime);fs = wlanSampleRate (cfgVHT);%基带波形的采样率

添加Impariments

智商不平衡建模

智商不平衡时就会出现前端组件不尊重权力平衡或I和Q分支之间的正交性。这个例子添加智商获得传输波形和相位不平衡的基础上国旗modelIQImbalance。接收器,估计智商增益和相位不平衡和正确的波形按补偿方案中指定的(5]。

modelIQImbalance = true;%设置为true来添加智商增益和相位不平衡如果modelIQImbalance iqGaindB = 1;%的智商在dB获得不平衡,指定的范围[1]iqPhaseDeg = 1;%的智商相不平衡度,指定的范围(2 - 2)iqGainLin = db2mag (iqGaindB);%获得数据库转换为线性值txWaveform =实际(txWaveform) + 1我*图像放大(txWaveform) * iqGainLin * exp (1 j * iqPhaseDeg *π/ 180);%的等式一指定[5]结束

高功率放大器建模

高功率放大器引入了非线性行为的形式inband失真和频谱再生。这个例子使用拉普模型模拟了功率放大器的交流(802.112介绍了AM / AM失真)。

模型使用的放大器comm.MemorylessNonlinearity对象,并配置减少失真通过指定一个倒扣,hpaBackoff放大器,这样操作低于饱和。你可以增加更高的补偿来减少维生素与MCS值。

pSaturation = 25;%功率放大器的饱和功率dBmhpaBackoff = 13;%功率放大器倒扣在dB%创建和配置一个无记忆非线性放大器的模型非线性= comm.MemorylessNonlinearity;非线性。方法=“拉普模式”;非线性。平滑度= 3;% p参数非线性。LinearGain = -hpaBackoff;非线性。OutputSaturationLevel = db2mag (pSaturation-30);%将模型应用于每一个发送天线txWaveform =非线性(txWaveform);

热噪声

热噪声添加到每个传输天线使用comm.ThermalNoise对象的噪声图6 dB (3]。

thNoise = comm.ThermalNoise (“NoiseMethod”,“噪声图”,“SampleRate”fs * osf,“NoiseFigure”6);我= 1:cfgVHT。NumTransmitAntennas txWaveform (:, i) = thNoise (txWaveform(:,我));结束

调制精度(维生素),光谱平坦和智商不平衡测量

将采样和过滤

重新取样采样过量波形为物理层基带处理和维生素和谱平面度测量,应用低通将采样前抗混叠滤波器。低通滤波器的影响可见光谱的平面度测量。抗混叠滤波器的设计,以便所有活动副载波滤波器通带内。

重采样滤波器设计。

aStop = 40;%阻带衰减ofdmInfo = wlanVHTOFDMInfo (“VHT-Data”,cfgVHT);% OFDM参数SCS = fs / ofdmInfo.FFTLength;%副载波间距txbw = max (abs (ofdmInfo.ActiveFrequencyIndices)) * 2 * SCS;%占有带宽(L, M) =鼠(1 / osf);maxLM = max (L [M]);R = (fs-txbw) / fs;TW = 2 * R / maxLM;%过渡宽度firdec = designMultirateFIR (L, M、TW aStop,“SystemObject”,真正的);

重新取样基带波形。

rxWaveform = firdec (txWaveform);

接收处理

这部分检测、同步和提取每个数据包rxWaveform挣值管理,然后措施都、光谱平坦和智商不平衡。每个包的示例执行以下步骤:

  • 检测数据包的开始

  • 提取non-HT字段

  • 正确估计和粗载波频率偏移(CFO)

  • 执行细符号定时估计使用frequency-corrected non-HT字段

  • 从波形中提取数据包通过细符号定时偏移量

  • 正确的数据包中提取粗首席财务官估计

  • 提取L-LTF,然后估计细首席财务官和正确的整个包

  • 提取VHT-LTF并执行信道估计为每个传输流

  • 测量智商不平衡的信道估计和信道估计进行修正

  • 利用信道估计测量光谱平坦

  • 提取和OFDM解调VHT数据字段

  • 进行噪声估计通过解调数据字段飞行员和单个流在飞行员副载波信道估计

  • Phase-correct和平衡VHT数据字段使用信道和噪声估计

  • 正确的平衡的数据副载波估计智商不平衡

  • 对于每个在每个空间流数据传输副载波,找到最近的星座点和测量维生素

图中显示了处理链:

VHT-LTF符号包括飞行员符号,以便跟踪阶段,但这个例子不执行阶段跟踪。

测试光谱平坦的数据包信息,通过测量偏差在个别副载波的幅度对平均的信道估计(1]。情节这些偏差对每个数据包使用helper函数vhtTxSpectralFlatnessMeasurement。阴谋每个携带数据的平均维生素与副载波和平衡的符号为每个包。

解调、平衡和解码VHT数据符号使用wlanVHTDataRecover函数。参数化这个函数执行试点阶段跟踪和zero-forcing均衡的要求标准。这个例子的调制精度措施平衡的符号。

这个例子使两个不同的维生素与测量使用的两个实例comm.EVM

  • 平均每个包的RMS维生素包括维生素在副载波,OFDM符号,和空间流。

  • RMS维生素与每副载波空间流数据包。因为这个配置空间流直接映射到天线,这种测量可以帮助检测频率相关障碍,这可能影响个人射频链不同。这只挣值管理测量平均都在OFDM符号。

%设置维生素与测量[EVMPerPkt, EVMPerSC] = vhtEVMSetup (cfgVHT);

这段代码配置对象和变量进行处理。

%得到访问时域数据包中的每个字段的索引印第安纳州= wlanFieldIndices (cfgVHT);rxWaveformLength =大小(rxWaveform, 1);pktLength =双(ind.VHTData (2));%定义数据的最小长度我们可以检测;L-STF长度%样本minPktLen =双(ind.LSTF (2) -ind.LSTF (1) + 1;%设置测量的情节[据hSF, hCon, hEVM] = vhtTxSetupPlots (cfgVHT);rmsEVM = 0 (numPackets, 1);pktOffsetStore = 0 (numPackets, 1);rng (savedState);%恢复随机状态

在接收到的波形检测和处理数据包,rxWaveform通过使用一个while循环,执行这些步骤。

  • 检测数据包通过索引到rxWaveform与样品抵消,searchOffset

  • 检测和处理第一个包内rxWaveform

  • 检测和处理下一个数据包通过增加样本指数抵消,searchOffset

  • 重复,直到没有进一步检测到数据包

pktNum = 0;searchOffset = 0;%从第一个样品(没有抵消)(searchOffset + minPktLen) < = rxWaveformLength%包检测pktOffset = wlanPacketDetect (rxWaveform cfgVHT.ChannelBandwidth);%包抵消从波形的开始pktOffset = searchOffset + pktOffset;%如果没有包检测或给予补偿的波形然后停止如果isempty (pktOffset) | | (pktOffset < 0) | |((pktOffset + ind.LSIG (2)) > rxWaveformLength)打破;结束%提取non-HT字段和执行粗频率偏移校正%时间允许可靠的象征nonht = rxWaveform (pktOffset + (ind.LSTF (1): ind.LSIG (2)),:);coarsefreqOff = wlanCoarseCFOEstimate (nonht cfgVHT.ChannelBandwidth);nonht = frequencyOffset (fs, nonht -coarsefreqOff);%确定偏移量之间的预期开始L-LTF和实际开始%的L-LTFlltfOffset = wlanSymbolTimingEstimate (nonht cfgVHT.ChannelBandwidth);%确定数据包抵消pktOffset = pktOffset + lltfOffset;%如果抵消没有波形的跳过样品和继续%在剩下的波形搜索如果(pktOffset < 0) | | ((pktOffset + pktLength) > rxWaveformLength) searchOffset = pktOffset +双(ind.LSTF (2) + 1;继续;结束%的时间同步完成;提取检测包rxPacket = rxWaveform (pktOffset + (1: pktLength):);pktNum = pktNum + 1;disp ([“包”num2str (pktNum)“在指数:”num2str (pktOffset + 1)]);%粗频率校正应用于提取的包rxPacket = frequencyOffset (fs, rxPacket -coarsefreqOff);%对提取的数据包执行好频率偏移校正lltf = rxPacket (ind.LLTF (1): ind.LLTF (2):);%提取L-LTFfineFreqOff = wlanFineCFOEstimate (lltf cfgVHT.ChannelBandwidth);rxPacket = frequencyOffset (fs, rxPacket -fineFreqOff);%提取VHT-LTF样本,解调和信道估计vhtltf = rxPacket (ind.VHTLTF (1): ind.VHTLTF (2):);vhtltfDemod = wlanVHTLTFDemodulate (vhtltf cfgVHT);%得到单一河道的估计chanEstSSPilots = vhtSingleStreamChannelEstimate (vhtltfDemod cfgVHT);%信道估计陈= wlanVHTLTFChannelEstimate (vhtltfDemod cfgVHT);%执行智商增益和相位不平衡的评估(增益、相位、α,β,γ,dataRot] =helperIQImbalanceEstimate(成龙、cfgVHT);流(“测量智商增益和相位不平衡:% 2.2 f dB, % 2.2 f度\ n '、增益、相位);%对通道执行智商增益和相位不平衡校正%的估计陈=成龙。/(α+β。*γ);% Equation-29指定的[5]%谱平面度测试[通过,偏差,testsc] = wlanSpectralFlatness(陈,“VHT”,cfgVHT.ChannelBandwidth);如果通过disp (通过光谱平坦的);其他的disp (“谱平坦失败”);结束%的情节对极限偏差vhtTxPlotSpectralFlatness (hSF)偏差,testsc, pktNum;%从波形中提取VHT数据样本vhtdata = rxPacket (ind.VHTData (1): ind.VHTData (2):);%的噪声功率估计VHT数据字段noiseVarVHT = vhtNoiseEstimate (vhtdata chanEstSSPilots cfgVHT);%提取VHT数据样本和执行OFDM解调,均衡%和相位跟踪[~,~,eqSym] = wlanVHTDataRecover (vhtdata,成龙、noiseVarVHT cfgVHT,“EqualizationMethod”,“ZF”,“PilotPhaseTracking”,“PreEQ”);%使用零迫使均衡算法%对VHT执行智商增益和相位不平衡校正数据eqSym = eqSym。* dataRot;%载体旋转副载波的数据eqSym =((连词(α)* eqSym) -(β*连词(eqSym(结束:1:1,:,))))/ ((abs(α)^ 2)——(abs(β)^ 2));% Equation-30指定的[5]%计算均方根维生素在包的所有空间流rmsEVM (pktNum) = EVMPerPkt (eqSym);流(“RMS维生素:% 2.2 f % %, % 2.2身上\ n”rmsEVM (pktNum), 20 * log10 (rmsEVM (pktNum) / 100));%计算均方根维生素与每副载波和空间流的数据包evmPerSC = evmPerSC (eqSym);% Nst-by-1-by-Nss%的阴谋RMS维生素与每副载波恢复的星座vhtTxEVMConstellationPlots (eqSym、evmPerSC cfgVHT、pktNum hCon, hEVM);%在波形存储每个数据包的抵消pktOffsetStore (pktNum) = pktOffset;%增加波形补偿和搜索包剩下的波形searchOffset = pktOffset + pktLength + minPktLen;结束
包1指数:25
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:3.30%,-29.63 db

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象标题RMS维生素、包:1,空间流:1包含一个类型的对象。

包2在指数:9785
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题光谱平坦,包:1包含3线类型的对象。这些对象代表天线1,偏差的限制。

RMS维生素:3.07%,-30.24 db
包3在指数:19545
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:2.91%,-30.71 db
包4在指数:29305
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:3.04%,-30.33 db
包5指数:39065
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:2.99%,-30.50 db
包6在指数:48825
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:2.67%,-31.49 db
包7在指数:58585
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:2.93%,-30.65 db
包8在指数:68345
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:2.81%,-31.03 db
包9在指数:78105
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:2.93%,-30.65 db
包10指数:87865
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:2.73%,-31.28 db
包11指数:97625
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:2.90%,-30.76 db
包12在指数:107385
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:2.94%,-30.63 db
包13指数:117145
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:2.84%,-30.94 db
包14指数:126905
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:2.91%,-30.73 db
包15指数:136665
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:3.09%,-30.20 db
包16岁指数:146425
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:2.60%,-31.69 db
包17日指数:156185
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:2.99%,-30.49 db
包18指数:165945
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:3.20%,-29.90 db
包19日在指数:175705
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了
RMS维生素:3.24%,-29.79 db
包20指数:185465
测量智商增益和相位不平衡:0.98 dB, 0.98度
光谱平坦了

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象标题光谱平坦、包:20包含3线类型的对象。这些对象代表天线1,偏差的限制。

RMS维生素:3.20%,-29.91 db

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象标题RMS维生素、包:20,空间流:1包含一个类型的对象。

如果pktNum > 0流(挣值管理的平均都为% d包:% 2.2 f % %, % 2.2身上\ n ',pktNum,意味着(rmsEVM (1: pktNum)), 20 * log10(平均(rmsEVM (1: pktNum)) / 100));其他的disp (没有完整的包检测);结束
维生素与平均20包:2.96%,-30.56 db

发射光谱发射面具测量

本节测量光谱的面具后的过滤和受损的波形大功率放大器建模。

发射光谱面具测试(4)使用time-gated VHT光谱测量的数据字段。示例提取VHT数据字段的每个数据包采样过量波形,txWaveform,通过使用波形中的每个数据包的开始索引。基带处理链中的任何延迟推出了用于确定数据包指标时,必须占闸门内VHT数据字段txWaveform。将提取的VHT准备测量的数据字段。

%访问时域数据包中的每个字段的索引印第安纳州= wlanFieldIndices (cfgVHT,“OversamplingFactor”(osf);startIdx = ind.VHTData (1);%开始的数据endIdx = ind.VHTData (2);%的数据idleNSamps = idleTime * fs * osf;%空闲时间样本perPktLength = endIdx + idleNSamps;idx = 0 (endIdx-startIdx + 1, numPackets);我= 1:numPackets%的包开始txWaveform,占过滤器延迟pktOffset =(张)* perPktLength;%的指数在txWaveform non-HT数据idx (:, i) = pktOffset + (startIdx: endIdx);结束gatedVHTData = txWaveform (idx (:):);

802.11交流标准指定了光谱掩盖相对峰值功率谱密度。辅助函数helperSpectralMaskTest生成一个图的覆盖与PSD测量所需的面具。

如果pktNum > 0 helperSpectralMaskTest (fs, gatedVHTData osf);结束
光谱面具了

图频谱分析仪中,传输天线1包含一个坐标轴对象和其他对象类型的uiflowcontainer, uimenu uitoolbar。坐标轴对象包含2块类型的对象。这些对象代表低的面具,面具上,传输天线1。

结论和进一步勘探

这个示例图4结果:光谱平坦,每副载波RMS维生素,使相等的星群,光谱的面具。

大功率放大器模型引入了重要inband失真和频谱再生在维生素与结果可见,嘈杂的星座和带外排放的光谱面具阴谋。尝试增加大功率放大器倒扣,注意改进的维生素,星座和降低带外排放。

尝试使用不同的值iqGaindBiqPhaseDeg注意维生素的影响和星座。

相关例子:

选定的参考书目

  1. IEEE Std 802.11™-2020 IEEE标准信息技术——之间的通信和信息交换系统-本地和市区网络特定需求-第11部分:无线局域网介质访问控制(MAC)和物理层规范(体育)。

  2. Loc,畅。IEEE P802.11无线局域网。启十六TGac功能需求和评估方法。2011-01-19。

  3. Perahia E。,和R. Stacey. Next Generation Wireless LANs: 802.11n and 802.11ac. 2nd Edition. United Kingdom: Cambridge University Press, 2013.

  4. Archambault、杰瑞和董事长Surineni。“IEEE 802.11光谱测量用矢量信号分析仪。”RF Design 27.6 (2004): 38-49.

  5. m . Janaswamy n . k . Chavali和s . Batabyal”测量发射机智商HT和VHT无线局域网系统的参数,“2016年国际会议上信号处理和通信(SPCOM),班加罗尔。