802.11ac数据包的恢复过程
这个例子展示了如何在接收的IEEE®802.11ac标准的VHT™波形检测分组和解码净荷位。接收器恢复从前导码字段中的数据包格式参数对数据进行解码。
介绍
在单用户的802.11ac分组的发送参数是使用L-SIG和VHT-SIG-A前导码字段[发送到接收机1]:
L-SIG字段包含允许接收方确定包的传输时间的信息。
的VHT-SIG-A字段包含传输参数包括调制和编码方案，空间时间流和信道编码的数目。
在这个例子中，我们检测和含有具有帧校验序列（FCS）的有效MAC帧产生的波形内进行解码的分组。所有的传输参数除了被假定未知，因此从经解码的L-SIG和在每个分组VHT-SIG-A前导码字段检索带宽信道。所检索的传输配置用于解码所述VHT-SIG-B和VHT数据字段。此外，进行了如下分析：
显示所检测的分组的波形。
显示检测到的数据包的频谱。
显示每个空间流的均衡数据码元的星座图。
每个字段的误差矢量幅度（EVM）进行测量。
波形变速箱
在这个例子中一个的802.11ac VHT单用户波形本地产生的，但也可以使用所捕获的波形。MATLAB®可用于从广泛的使用仪器控制工具箱™和软件定义无线电平台仪器获得I / Q数据。
局部产生的波形会受到3x3 TGac衰落信道、加性高斯白噪声和载波频偏的影响。为了在本地生成波形，我们配置了一个VHT包格式配置对象。注意，VHT包配置对象仅用于发送端。当数据包被解码时，接收方将动态地形成另一个VHT配置对象。辅助函数vhtSigRecGenerateWaveform在局部产生受损的波形。辅助功能的处理步骤如下:
一个有效的MAC帧被生成并编码成VHT波形。
波形是通过TGAC衰落信道模型通过。
载波频率偏移被添加到波形中。
加性高斯白噪声添加到波形。
% VHT链接参数cfgVHTTx = wlanVHTConfig (...“ChannelBandwidth”，'CBW80'，...“NumTransmitAntennas”，3，...“NumSpaceTimeStreams”，2，...“SpatialMapping”，“阿达玛”，...“摘要”,真的,...'MCS'5，...“GuardInterval”，“长”，...“APEPLength”，1052）;%传播渠道numRx = 3;%接收天线数目delayProfile =型号c的;% TGac通道延迟配置文件％减值noisePower = -30;应用于dBW的噪声功率%首席财务官= 62年e3;%载波频率偏移(Hz)生成波形参数%numTxPkt = 1;传输数据包的数量idleTime = 20 e-6;每个数据包前后的空闲时间%生成波形RX = vhtSigRecGenerateWaveform（cfgVHTTx，numRx，...delayProfile, noisePower, cfo, numTxPkt，空闲时间);
包复苏
要处理的信号存储在变量中处方。恢复数据包的处理步骤如下:
的分组中检测和同步。
检测到数据包的格式。
L-SIG字段被提取出来，它的信息位被恢复来确定数据包的长度(以微秒为单位)。
提取vht - siga字段，并恢复其信息位。
包格式参数从解码L-SIG和VHT-SIG-A位检索。
提取VHT- ltf字段进行MIMO信道估计，对VHT- sigb和VHT数据字段进行解码。
的VHT-SIG-B字段被提取，并且其信息比特恢复。
的VHT数据字段提取和PSDU和VHT-SIG-B的CRC位使用检索到的分组参数回收。
某些前导字段的开始和结束索引依赖于信道带宽，但独立于所有其他传输参数。这些索引是使用具有已知带宽的默认传输配置对象计算的。
cfgVHTRx = wlanVHTConfig（“ChannelBandwidth”，cfgVHTTx.ChannelBandwidth）;idxLSTF = wlanFieldIndices（cfgVHTRx，“L-STF”);idxLLTF = wlanFieldIndices (cfgVHTRx,'L-LTF');idxLSIG = wlanFieldIndices（cfgVHTRx，“L-SIG”);idxSIGA = wlanFieldIndices（cfgVHTRx，'VHT-SIG-A');
下面的代码为处理配置对象和变量。
chanBW = cfgVHTTx.ChannelBandwidth;SR = wlanSampleRate（cfgVHTTx）;％安装地块例如[spectrumAnalyzer，时间波谱，constellationDiagram] = vhtSigRecSetupPlots（SR）;％最小分组长度是10个OFDM符号lstfLen =双（idxLSTF（2））;L-STF中样品的数量minPktLen = lstfLen * 5;rxWaveLen =尺寸（RX，1）;
前端处理
前端处理包括数据包检测、粗载波频偏校正、定时同步和精载波频偏校正。一个而回路用于所接收的波形中检测和同步的分组。样本偏移searchOffset用于索引数组中的元素处方检测数据包。里面的第一个数据包处方被检测和处理。如果检测到的包的同步失败，则样本索引偏移searchOffset递增到移动超过在处理后的分组处方。重复这个过程，直到成功地检测并同步了一个包。
searchOffset = 0;样本中波形开始偏移的百分比而（searchOffset + minPktLen）<= rxWaveLen%包检测pktOffset = wlanPacketDetect（RX，chanBW，searchOffset）;％调整分组偏移pktOffset = searchOffset + pktOffset;如果isempty(pktOffset) || (pktOffset + idxLSIG(2) > rx小波)错误('**未检测到数据包**');结束使用L-STF进行粗频偏估计LSTF = rx(pktOffset + (idxLSTF(1):idxLSTF(2))，:);@ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @％的粗频率偏移补偿rx = helperFrequencyOffset (rx、sr、-coarseFreqOffset);符号定时同步LLTFSearchBuffer = rx (pktOffset + (idxLSTF (1): idxLSIG (2)),:);pktOffset = pktOffset + wlanSymbolTimingEstimate (LLTFSearchBuffer chanBW);如果(pktOffset + minPktLen)“**不足够的样本来恢复分组** \ n \ n”);打破;结束％的定时同步完成：包检测fprintf中（'分组在索引检测％d \ n \ n'，pktOffset + 1）;％精细频率使用L-LTF偏移估计L-LTF = RX（pktOffset +（idxLLTF（1）：idxLLTF（2）），:);fineFreqOffset = wlanFineCFOEstimate（L-LTF，chanBW）;%精频偏置补偿rx = helperfrequency偏移量(rx, sr， -fineFreqOffset);显示估计的载波频率偏移cfoCorrection = sefreqoffset + fineFreqOffset;％总CFOfprintf中（'预估财务长:%5.1f Hz\n\n'，cfoCorrection）;打破;％前端处理完成时，停止搜索分组结束
在索引1600处检测到数据包，估计CFO: 61954.3 Hz
格式检测
数据包的格式是使用紧随着L-LTF的三个OFDM符号来检测的。需要对从L-LTF获得的信道和噪声功率进行估计。
使用L-LTF％的信道估计L-LTF = RX（pktOffset +（idxLLTF（1）：idxLLTF（2）），:);demodLLTF = wlanLLTFDemodulate（L-LTF，chanBW）;chanEstLLTF = wlanLLTFChannelEstimate（demodLLTF，chanBW）;估计非高温环境下的噪声功率noiseVarNonHT = helperNoiseEstimate（demodLLTF）;％检测分组的格式FMT = wlanFormatDetect（RX（pktOffset +（idxLSIG（1）：idxSIGA（2）），:)，...chanEstLLTF，noiseVarNonHT，chanBW）;DISP（[FMT“格式检测”]);如果~ strcmp (fmt,“VHT”）错误（'**检测到VHT以外的格式**');结束
VHT格式检测
L-SIG解码
在VHT传输中，L-SIG字段用于确定数据包的接收时间或RXTIME。RXTIME是使用L-SIG有效载荷[1情商,22 - 105]。包含包的样本的数量处方然后可以计算。在L-SIG的有效载荷使用从L-LTF中得到的信道和噪声功率的估计解码。
%恢复L-SIG字段位DISP（'解码L-SIG ......');[rxLSIGBits, failCheck, eqLSIGSym] = wlanLSIGRecover(rx(pktOffset + (idxLSIG(1):idxLSIG(2))，:)，...chanEstLLTF，noiseVarNonHT，chanBW）;如果failCheck样品的％跳过L-STF长度并继续搜索DISP（'** L-SIG检查失败**');其他的DISP（L-SIG检查通过的);结束测量L-SIG符号的EVM维生素与= comm.EVM;维生素。ReferenceSignalSource =“从参考星座估计”;EVM.ReferenceConstellation = wlanReferenceSymbols（“BPSK”);rmsEVM = EVM（eqLSIGSym）;fprintf中（'L-SIG EVM: %2.2f%% RMS\n',rmsEVM);中计算接收时间和对应的样本数量％包lengthBits = rxLSIGBits (17)。”;RXTime = ceil((bi2de(double(lengthBits)) + 3)/3) * 4 + 20;％的美国numRxSamples = RXTime * 1e-6 * sr;在接收时间内样品的数量fprintf中（“RXTIME: % du \ n”，RXTime）;fprintf中（'在分组样品数：％d \ n \ n',numRxSamples);
解码L-SIG ... L-SIG检查通L-SIG EVM：1.83％RMS RXTIME：在包样本数84us：6720
检测到的分组的内部的波形和频谱处方显示计算出的RXTIME和相应的样本数量。
sampleOffset = max((-lstfLen + pktOffset)， 1);％首指数情节sampleSpan = numRxSamples + 2*lstfLen;要绘图的样本数量绘制尽可能多的包(和额外的样品)plotIdx = sampleOffset：分钟（sampleOffset + sampleSpan，rxWaveLen）;％配置时间波谱显示包timeScope.TimeSpan = sampleSpan / SR;timeScope.TimeDisplayOffset = sampleOffset / SR;timeScope.YLimits = [0最大（ABS（RX（:)））];时间波谱（ABS（RX（plotIdx，:)））;％显示检测到的分组的频谱spectrumAnalyzer(rx(pktOffset + (1:numRxSamples)，:);
VHT-SIG-A解码
的VHT-SIG-A字段包含分组的传输配置。的VHT-SIG-A位使用从L-LTF得到的信道和噪声功率估计回收。
%恢复vht - siga字段位DISP（“解码VHT-SIG-A…');[rxSIGABits, failCRC, eqSIGASym] = wlanVHTSIGARecover(rx(pktOffset + (idxSIGA(1):idxSIGA(2))，:)，...chanEstLLTF，noiseVarNonHT，chanBW）;如果failCRC DISP（'** vht - siga CRC失败**');其他的DISP（'VHT-SIG-A CRC通');结束测量BPSK和QBPSK调制方案vht - siga符号的EVM释放(维生素);EVM.ReferenceConstellation = wlanReferenceSymbols（“BPSK”);rmsEVMSym1 =维生素(eqSIGASym (: 1));释放(维生素);EVM.ReferenceConstellation = wlanReferenceSymbols（“QBPSK”);rmsEVMSym2 =维生素(eqSIGASym (:, 2));fprintf中（' vht - siga - EVM: %2.2f% RMS\n',意味着([rmsEVMSym1 rmsEVMSym2]));
解码VHT-SIG-A……vht - siga CRC通过vht - siga EVM: 2.06% RMS
辅助函数helperVHTConfigRecover返回一个VHT格式的配置对象，cfgVHTRx，基于恢复的vht - siga和L-SIG位。不需要解码波形的属性被设置为a的默认值wlanVHTConfig对象，并且因此可以从值不同cfgVHTTx。这些属性的例子包括NumTransmitAntennas和SpatialMapping。
％通过检索包参数创建一个VHT格式配置对象％从解码L-SIG和VHT-SIG-A位cfgVHTRx = helperVHTConfigRecover（rxLSIGBits，rxSIGABits）;％显示来自VHT-SIG-A中得到的传输配置vhtSigRecDisplaySIGAInfo（cfgVHTRx）;
解码VHT-SIG-A内容：ChannelBandwidth： 'CBW80' NumSpaceTimeStreams：2 STBC：1 MCS：5 ChannelCoding：{ 'BCC'} GuardInterval： '长' 的GroupID：63 PartialAID：275波束形成：0 PSDULength：1167
vht - siga提供的信息允许计算接收波形中后续字段的位置。
%获取VHT-LTF和VHT-Data字段的起始和结束索引%使用检索到的数据包参数idxVHTLTF = wlanFieldIndices (cfgVHTRx,'VHT-LTF');idxVHTSIGB = wlanFieldIndices（cfgVHTRx，'VHT-SIG-B');idxVHTData = wlanFieldIndices (cfgVHTRx,“VHT-Data”);%警告，如果波形不包含整个包如果(pktOffset + double(idxVHTData(2)))**没有足够的样本来恢复整个包**\n\n');结束
VHT-SIG-B解码
VHT-SIG-B的主要用途是用于在多用户分组的信令的用户信息。在单用户分组中的VHT-SIG-B携带其也可以使用L-SIG和VHT-SIG-A（其是体现在以上部分）计算的分组的长度。尽管不被需要解码单个用户数据包中，VHT-SIG-B被回收和下面的位解释。的VHT-SIG-B的符号使用从VHT-LTF获得的MIMO信道估计解调。注意VHT-SIG-B的CRC在VHT数据字段中携带。
使用VHT-LTF和检索的数据包参数％的估计MIMO信道demodVHTLTF = wlanVHTLTFDemodulate（RX（pktOffset +（idxVHTLTF（1）：idxVHTLTF（2）），:)，cfgVHTRx）;chanEstVHTLTF = wlanVHTLTFChannelEstimate（demodVHTLTF，cfgVHTRx）;%估计噪声功率在vht - sigb领域noiseVarVHT = helperNoiseEstimate（demodLLTF，chanBW，cfgVHTRx.NumSpaceTimeStreams）;％VHT-SIG-B恢复DISP（'解码VHT-SIG-B ......');[rxSIGBBits，eqSIGBSym] = wlanVHTSIGBRecover（RX（pktOffset +（idxVHTSIGB（1）：idxVHTSIGB（2）），:)，...chanEstVHTLTF、noiseVarVHT chanBW);%测量vht - sigb符号的EVM释放(维生素);EVM.ReferenceConstellation = wlanReferenceSymbols（“BPSK”);rmsEVM = EVM（eqSIGBSym）;fprintf中（' vht - sigb EVM: %2.2f% RMS\n',rmsEVM);％解释VHT-SIG-B个比特来恢复APEP长度（上舍入到一% 4字节的倍数)，并生成参考CRC位[refSIGBCRC，sigbAPEPLength] = helperInterpretSIGB（rxSIGBBits，chanBW，TRUE）;DISP（'解码VHT-SIG-B内容：');fprintf中（'APEP长度（上舍入到4字节的倍数）：％d字节\ n \ n',sigbAPEPLength);
解码VHT-SIG-B……RMS解码vht - sigb内容:APEP长度(四舍五入为4字节倍数):1052字节
VHT数据解码
然后重建的VHT配置对象可以被用于恢复VHT数据字段。这包括VHT-SIG-B的CRC位和PSDU。
恢复的VHT数据符号可以根据需要进行分析。在本例中，每个空间流显示恢复的VHT数据符号的均衡星座。
％获取单个流的信道估计chanEstSSPilots = vhtSingleStreamChannelEstimate(demodVHTLTF, cfgVHTRx);%从波形中提取VHT数据样本vhtdata = rx(pktOffset + (idxVHTData(1):idxVHTData(2))，:);估计VHT数据场的噪声功率noiseVarVHT = vhtNoiseEstimate（vhtdata，chanEstSSPilots，cfgVHTRx）;使用检索到的包参数和信道来恢复PSDU位从VHT-LTF％估算DISP（“解码VHT数据字段……”);[rxPSDU, rxSIGBCRC, eqDataSym] = wlanVHTDataRecover(vhtdata, chanEstVHTLTF, noiseVarVHT, cfgVHTRx);％剧情均衡星座对于每个空间流refConst = wlanReferenceSymbols (cfgVHTRx);[Nsd, Nsym, Nss] = size(eqDataSym);eqDataSymPerSS =整形(eqDataSym, Nsd*Nsym, Nss);对于ISS = 1：Nss为constellationDiagram {ISS} .ReferenceConstellation = refConst;constellationDiagram {ISS}（eqDataSymPerSS（：，ISS））;结束测量vht数据符号的EVM释放(维生素);EVM.ReferenceConstellation = refConst;rmsEVM = EVM（eqDataSym（:)）;fprintf中（'VHT数据EVM：％2.2F %% RMS \ N',rmsEVM);
解码VHT数据字段…VHT-Data EVM: 4.68% RMS
对VHT-SIG-B的CRC位回收VHT数据进行比较，以本地产生的参考以确定所述VHT-SIG-B和VHT数据业务的比特已经是否成功地恢复。
%从VHT数据中的服务位测试VHT- sigb CRC%引用计算vht - sigb位如果~ isequal (refSIGBCRC rxSIGBCRC) disp ('** VHT-SIG-B CRC失败**');其他的DISP（“VHT-SIG-B CRC传递”);结束
VHT-SIG-B CRC通过
MAC帧中的FCS可以使用以下命令进行验证wlanMPDUDecode。作为一个VHT格式帧恢复时，PSDU中包含的A-MPDU。所述的MPDU是使用从A-MPDU中提取wlanAMPDUDeaggregate。
mpduList = wlanAMPDUDeaggregate(rxPSDU, cfgVHTRx);fprintf中（A-MPDU中mpd的数量:%d\n'，numel（mpduList））;
的MPDU存在于A-MPDU的数目：1
该mpduList包含的MPDU的解聚名单。列表中的每个MPDU被传递到wlanMPDUDecode这验证了FCS和MPDU解码。
对于i = 1:numel(mpduList) [macCfg，有效载荷，decodeStatus] = wlanMPDUDecode(mpduList{i}， cfgVHTRx，...“DataFormat”，“八位字节”);如果STRCMP（decodeStatus，“FCSFailed”)流('** MPDU-%d **\n' FCS失败， 一世）;其他的fprintf中（'FCS过去了MPDU-％d \ N'， 一世）;结束结束
FCS通过了MPDU-1
附录
这个例子使用了以下的帮助函数:
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IEEE标准802.11ac的™-2013 IEEE信息技术标准 - 本地和城域网 - - 具体要求 - 第11部分系统间远程通信和信息交换：无线局域网媒体访问控制（MAC）和物理层（PHY）规范 - 修正案4：对于非常高通量操作中低于6 GHz频段增强。
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