主要内容

802.11广告包错误率单载波与TGay PHY模拟通道

这个例子展示了如何衡量一个IEEE®802.11的包错误率广告™DMG单载波(SC) PHY链接使用一个端到端的模拟。

介绍

在这个例子中一个端到端的模拟被用来确定一个802.11的包错误率广告SC (1)与TGay毫米波通道链接(2信噪比点的选择。在每一个信噪比点多个数据包通过衰落信道传输,同步解调,PSDUs恢复。载波频率偏移和时间延迟也建模。PSDUs相比那些传播决定数据包的数量错误,因此包错误率。每个数据包的处理归纳为如下图。

这个示例还演示了如何parfor循环可以代替使用循环时模拟每一个信噪比点加速模拟。parfor作为并行计算工具箱™的一部分,执行并行处理每个信噪比降低总的仿真时间。

波形的配置

802.11广告DMG SC PHY传输模拟。DMG格式配置对象包含的特定配置传输的格式。使用创建的对象wlanDMGConfig函数。对象的属性包含数据包传输的配置。在这个例子中,对象被配置为生成一个载波波形的MCS“9”。MCS决定了体育类型使用,在本例中,它必须是一个字符串1 - 12范围内,或者{9.1 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6}模拟SC体育。

%格式创建一个配置对象cfgDMG = wlanDMGConfig;mcs =“9”;% MCS指定为一个字符串标量或字符串向量cfgDMG。PSDULength = 4096;% PSDULength以字节为单位

衰落信道配置

在这个例子中,我们模拟一个TGay通道模型对于开放区域热点场景,使用wlanTGayChannel对象。传输和接收数组是一个4 x4均匀矩形数组(URA所言)。射线跟踪执行从发送到接收阵列获得两个确定射线:一个洛雷,另一个仿真结果与一阶反射射线从地面。生成随机射线和intra-cluster射线是随后根据quasi-deterministic (Q-D)建模方法和参数2]。波束形成执行设置传输和接收天线转向方向沿射线与最大功率。衰落信道脉冲响应规范化所以没有功率增益或损失是引入的通道。信道的输入和输出信号都未极化的。

%得到采样率和指定载波频率fs = wlanSampleRate (cfgDMG);fc = 60 e9;%创建一个TGay通道对象tgayChan = wlanTGayChannel;tgayChan。SampleRate = f;tgayChan。CarrierFrequency = fc;tgayChan。环境=“开放区域热点”;tgayChan.TransmitArray。大小= 4 [4];tgayChan。TransmitArrayPosition = [0;0;6);%米tgayChan。TransmitArrayOrientation = [0;270;0);%度tgayChan.ReceiveArray。大小= 4 [4];tgayChan。ReceiveArrayPosition = [6;6;1.5);%米tgayChan。ReceiveArrayOrientation = [90;0;0);%度tgayChan。BeamformingMethod =“最大功率雷”;tgayChan。NormalizeImpulseResponses = true;tgayChan。NormalizeChannelOutputs = false;

考虑到通道对象配置,我们显示3 d地图显示环境和天线阵的设置。这两个确定的射线从文中也显示在图。

showEnvironment (tgayChan);

通道障碍

的最大公差发射机必须在中心频率(-20 + 20)ppm (1]。在这个例子中,一个时钟的准确性20 ppm是首席财务官。信号传播延迟到500年样本并附加到100年零延迟样品最后占TGay通道过滤。

ppm = 20;%的时钟精度驱动CFO (ppm)freqOffset = ppm * 1 e-6 *俱乐部;%载波频率偏移(赫兹)延迟= 500;%样本推迟波形zeroPadding = 100;% 0添加到允许通道延迟

仿真参数

为每一个信噪比点(dB)的细胞snrRanges生成的数据包数量,通过一个通道和确定包错误率解调技术。信噪比点选择测试snrRanges基于MCS模拟。

:0.5:0 snrRanges = {-2.5,% MCS 1-0.5:0.75:3.5,% MCS 21.0:0.75:5,% MCS 31.5:0.75:5.5,% MCS 42.0:0.75:6.0,% MCS 52.5:0.75:6.5,% MCS 63:0.75:7,% MCS 74.5:0.75:8.5,% MCS 86:0.5:8.5,% MCS 97.0:0.5:9.5,% MCS 9.18.5:1:13.5,% MCS 109.5:1.0:14.5,% MCS 1110.5:1.25:17.0,% MCS 1211.5:1.5:19.0,% MCS 12.113.0:1.0:18,% MCS 12.214.0:1.0:19,% MCS 12.317.0:1.5:25,% MCS 12.419.0:2:29,% MCS 12.519.5:2:30};% MCS 12.6

数据包的数量在每个信噪比测试点是由两个参数:

  1. maxNumErrors是模拟在每个数据包的最大数量错误信噪比。当数据包错误的数量达到这个极限,模拟在这个信噪比点完成。

  2. maxNumPackets在每个数据包的最大数量模拟信噪比点和限制的长度模拟如果数据包误差范围没有达到。

选择的数量在这个例子将导致非常短的模拟。有意义的结果,我们建议增加数量。

maxNumErrors = 10;%的最大数据包数量错误的信噪比maxNumPackets = 100;%的最大数据包数量的信噪比

处理信噪比点

为每一个信噪比点的数据包数量进行测试,计算包错误率。

为每一个包发生以下处理步骤:

  1. 创建一个PSDU和编码创建一个包波形。

  2. 波形通过TGay通道模型。不同的频道实现建模不同的数据包。

  3. 情况下被添加到接收到的波形。

  4. 频率偏移障碍被添加到每个包。

  5. 检测到数据包。

  6. 载波频率偏移估计和修正。

  7. 好时机建立同步。CE字段提供样品好时机允许数据包检测的算法。

  8. 底座和CE字段从同步接收波形中提取。上的噪声和信道估计执行恢复字段分别。

  9. 数据字段,不包括提取第一个保护间隔和重塑成块。接收到的符号的数据字段是平衡的。

  10. 接收到的符号是阶段的跟踪和纠正错误造成的任何剩余载波频率偏移量。

  11. 数据字段解码恢复PSDU碎片。

一个parfor可以使用循环并行化处理的信噪比点。使并行计算的使用增加速度注释掉声明和取消parfor下面的语句。

numSNR =元素个数(snrRanges {1});%的信噪比点如果~ isstring (mcs)错误(的MCS必须指定为字符串标量或字符串向量的);结束numMCS =元素个数(mcs);%的MCS数量packetErrorRate = 0 (numMCS numSNR);进行下一代Ngi = 64;%固定GI标准中定义的长度(20.6.3.2.5)validMCS =字符串(排序([1:12 9.1 - 12.1:0.1:12.6]));imc = 1: numMCS cfgDMG。MCS = MCS (imc);如果~ strcmp (phyType (cfgDMG),“SC”)错误(“这个例子只支持DMG SC PHY模万博1manbetx拟”);结束印第安纳州= wlanFieldIndices (cfgDMG);信噪比= snrRanges {mcs (imc) = = validMCS};从MCS %信噪比点来模拟% parfor isnr = 1: numSNR %使用parfor加快仿真isnr = 1: numSNR%使用‘为’调试仿真%设置随机substream每迭代确保每个索引%迭代使用一组可重复的随机数字流= RandStream (“combRecursive”,“种子”1);流。Substream = isnr;RandStream.setGlobalStream(流);%设置仿真参数numPacketErrors = 0;numPkt = 1;%指数传输的数据包numPacketErrors < = maxNumErrors & & numPkt < = maxNumPackets%生成一个数据包波形psdu =兰迪([0,1],cfgDMG.PSDULength * 8, 1);txWaveform = wlanWaveformGenerator (psdu cfgDMG);%添加延迟和落后于0tx =[0(延迟,1);txWaveform;0 (zeroPadding 1)];%通过TGay传输通道。重置的通道%每个包的不同实现。重置(tgayChan);chanOut = tgayChan (tx);%添加噪声rx = awgn (chanOut,信噪比(isnr));%添加首席财务官rx = frequencyOffset (rx, fs freqOffset);%包检测阈值= 0.03;%对低信噪比pktStartOffset = dmgPacketDetect (rx 0阈值);如果isempty (pktStartOffset)%如果空没有发现算法;包错误numPacketErrors = numPacketErrors + 1;numPkt = numPkt + 1;继续;%去下一个循环迭代结束%频率偏移估计和修正月31 = rx (pktStartOffset + (ind.DMGSTF (1): ind.DMGSTF (2)));fOffsetEst = dmgCFOEstimate (31);rx = frequencyOffset (rx, fs -fOffsetEst);%符号定时和信道估计preamblefield = rx (pktStartOffset + 1: pktStartOffset + ind.DMGHeader (2):);[symbolTimingOffset,陈]= dmgTimingAndChannelEstimate (preamblefield);startOffset = pktStartOffset + symbolTimingOffset;%如果没有足够的样品解码检测数据字段开始,%然后假设同步误差和数据包误差如果(startOffset + ind.DMGData(2)) >大小(rx, 1) numPacketErrors = numPacketErrors + 1;numPkt = numPkt + 1;继续;%去下一个循环迭代结束%噪声估计使用重复序列的算法月31 = rx (pktStartOffset + (ind.DMGSTF (1): ind.DMGSTF (2)));据nvar = dmgSTFNoiseEstimate (31);%提取数据字段(忽略第一个GI)rxData = rx (startOffset + (ind.DMGData(1) +进行下一代Ngi): ind.DMGData (2)));%线性频域均衡rxEqDataBlks = dmgSingleCarrierFDE (rxData,成龙,据nvar);%独特的词阶段跟踪rxEqDataBlks = dmgUniqueWordPhaseTracking (rxEqDataBlks);%丢弃GI块rxDataSym = rxEqDataBlks (1: end-Ngi,:);%恢复传输PSDU DMG数据字段据nvar dataDecode = wlanDMGDataBitRecover (rxDataSym, cfgDMG);%确定任何比特错误,即数据包错误packetError =任何(biterr (psdu dataDecode));numPacketErrors = numPacketErrors + packetError;numPkt = numPkt + 1;结束%计算包错误率在信噪比点(/)packetErrorRate (imc isnr) = numPacketErrors / (numPkt-1);disp(加入(["主持人:"cfgDMG.MCS“信噪比”num2str(信噪比(isnr))“完成”后num2str (numPkt-1)”包,每:“num2str (packetErrorRate (imc, isnr))),”“));结束结束
MCS: 9,信噪比6完成11包,之后每:1 MCS: 9,信噪比6.5完成16包,每:0.6875 MCS: 9,信噪比7完成38数据包后,每:0.28947 MCS: 9,信噪比7.5 99包完成后,每:0.11111 MCS: 9,信噪比8 100包完成后,每:0.04 MCS: 9,信噪比8.5 100包完成后,每:0.01

图包误码率与信噪比的结果

标记=“牛* sd ^ v > < ph值+牛* sd ^ v ';颜色=“bmcrgbrkymcrgbrkymc”;图;imc = 1: numMCS semilogy (snrRanges {mcs (imc) = = validMCS}, packetErrorRate (imc,:)。’,“- - -”标记(imc)颜色(imc)]);持有;结束网格;包含(“信噪比(dB)”);ylabel (“每”);dataStr = arrayfun (@ (x) sprintf (“MCS % s”mcs, x)“UniformOutput”、假);传奇(dataStr);标题(“每对DMG SC-PHY TGay频道”);

进一步的探索

数据包的数量在每个信噪比测试点是由两个参数控制;maxNumErrorsmaxNumPackets。有意义的结果,建议这些值应该比那些在这个例子。增加数据包的数量模拟允许每个不同场景下进行比较。试着改变MCS值和比较包错误率。作为一个例子,下面的图是由运行所有单载波MCS的例子PSDULength:8192字节,maxNumErrors:1000,maxNumPackets:10000。

探索TGay通道设置通过改变环境(“街道峡谷热点”或大型酒店大堂),用户配置,极化类型,数组配置,波束形成方法等等。在街道峡谷场景中,物体计算确定射线一阶反射从地面和墙壁。在酒店大堂场景中,确定性射线是二阶从地面反射,天花板和墙壁。由于额外的光线反射,每个结果通常比从开放获得上述区域的场景。

选定的参考书目

  1. -2020年IEEE Std 802.11™。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. a . Maltsev等,通道模型IEEE 802.11 ay, IEEE 802.11 15/1150r9, 2017年3月。