802.11ah的波形产生
这个例子说明如何生成IEEE®802.11ah的™S1G波形和亮点一些标准的主要特点。
介绍
802.11ah中旨在用于非授权子1 GHz频带扩展范围和低功率应用，包括机器对机器通信和联网。802.11ah中使用比的802.11n™和较窄的802.11ac邻接信道带宽™以促进长范围，低功率通信以较低的数据速率。有效的信道带宽是1，2，4，8，和16MHz。
由于802.11ah使用与802.11n和802.11ac相同的底层物理层技术，所以处理链非常相似。除了1兆赫的传输外，一般的数据都是用与802.11ac相同的方法调制的，时钟速率为1/10。
在这个例子中一个数802.11ah中S1G的[1生成波形以突出802.11ah标准的一些关键模式和特征。
802.11ah的模式和PHY功能
所述802.11ah中标准定义了三种模式：
1 MHz模式(S1G_1M)适用于低数据速率的应用程序。这种模式的特点是一个扩展的序言和一个新的调制和编码方案，MCS10，以提高鲁棒性。MCS10是BPSK的1/2速率，重复2次。当使用MCS10时，短训练场(STF)会增加3分贝，以便进行数据包检测[2]。在这种模式下整个PPDU的波束赋形。
所述> = 2兆赫长前同步码模式（S1G_LONG）用于单用户或多用户的传输与一个2，4，8，或16MHz的信道带宽。该PPDU是类似于802.11ac标准的VHT PPDU，由全向部分和梁部多变的。
所述> = 2兆赫短前同步码模式（S1G_SHORT）用于单用户传输与2，4，8，或16MHz的信道带宽。在这种模式下整个PPDU的波束赋形。
在802.11ah的标准旨在工作室外以及在室内。旅行飞行员已被引入补偿多普勒扩展引起的，由于车辆动作的反射。在先前的802.11标准的导频位置被固定为一个分组的持续时间相同的子载波。跟踪变化的信道条件由于高多普勒环境不固定导频位置有效。行进飞行员改变携带导频随时间从而提高跟踪变化的信道条件的能力的副载波。在该示例中为每个上面介绍的与MCS10配置和行驶先导强调了三种模式中的被生成的波形。
S1G 1MHz的模式
一个S1G 1兆赫PPDU由五个字段，所有这些都可以被波束成形的：
STF - 的短训练字段，其用于粗同步
LTF1 - 第一长训练字段，其用于精细同步和初始信道估计
SIG - 信令字段，其中接收机进行解码，以确定传输参数
LTF2 -N - 随后的长训练字段，其用于MIMO信道估计
Data—数据字段，它携带用户数据负载
为MCS0和MCS10 1MHz传输波形产生的例子被示出。当使用MCS10 3dB功率升压被施加到短训练字段。这种功率提升将显现。
这个函数wlanS1GConfig返回一个S1G配置对象。1 MHz的带宽中，创建一个S1G配置对象1的发射天线，1空时流，BPSK速率1/2（MCS0），和一个256字节APEP长度。
cfg1MHz = wlanS1GConfig;cfg1MHz。ChannelBandwidth ='CBW1';cfg1MHz.NumTransmitAntennas = 1;cfg1MHz.NumSpaceTimeStreams = 1;cfg1MHz.MCS = 0;cfg1MHz.APEPLength = 256;
使用指定格式配置所需的长度创建随机位的PSDU。
PSDU =兰迪（[0 1]，cfg1MHz.PSDULength * 8,1）;
使用配置的S1G格式对象和PSDU作为输入到波形产生器产生的波形S1G，wlanWaveformGenerator。根据格式配置的波形发生器调制PSDU比特。波形发生器也进行OFDM窗。在这个例子中的窗口被更清晰的可视化禁用。
%生成波形窗口禁用txMCS0 = wlanWaveformGenerator（PSDU，cfg1MHz，'WindowTransitionTime',0);
改变的MCScfg1MHz10并产生第二波形证明STF功率提升。
cfg1MHz.MCS = 10;txMCS10 = wlanWaveformGenerator（PSDU，cfg1MHz，'WindowTransitionTime',0);
功率被绘制两个波形的第一320微秒以捕获在1 MHz的传输STF和LTF第一的持续时间。注意STF的功率提升使用MCS10时。功率提升需要得到足够的数据包的检测灵敏度，以支持MCS10 [万博1manbetx2]。
T = 320;％的时间在微秒情节SR = wlanSampleRate（cfg1MHz）;％采样率赫兹蜱=（1 / SR）* 1E6;每个样品％微秒高频=图;惠普(1)=情节(0:蜱虫:t-tick, 20 * log10 (abs (txMCS10 (1: t老* * 1 e-6:))),'bx-');持有在;马力（2）=情节（0：蜱：叔蜱，20 *日志10（ABS（txMCS0（1：T * SR * 1E-6，:)）），“ro - - - - - -”);XLIM（[0 T-1]）;ylim（[ - 20 15]）;s1gWavGenPlotFieldOverlay（cfg1MHz，HF）;格在;传奇(惠普、“1 MHz MCS10”，'1兆赫MCS0'，“位置”，'西南');标题(“1兆赫PPDU的电源”);xlabel（的时间(美国));ylabel（'电源（DBW）');
S1G> = 2兆赫长前导模式
所述802.11ah中长前导支持单用户和多用户传输。万博1manbetx在长前导码PPDU包括两个部分;全向部分和梁可更换部分。
全向部分被发送到所有用户，而不进行波束成形。它由三个字段：
STF - 的短训练字段，其用于粗同步
LTF1 - 第一长训练字段，其用于精细同步和初始信道估计
SIG-A - 的信令字段，其中接收器解码，以确定相关的所有用户的传输参数
可改变波束的部分可针对每个用户波束形成。它包括四个领域:
d-STF - 波束形成的短训练字段，用于由接收器用于自动增益控制
d-LTF - 波束形成的长训练字段，其用于MIMO信道估计
信号B场。在多用户传输中，sigb向每个用户的MCS发送信号。在单用户传输中，MCS在序言部分的全向部分的siga字段中发出信号。因此，在单用户传输中，所传输的sigb符号是第一个D-LTF的精确重复。这种重复允许改进的信道估计。
Data—数据字段，它携带用户数据负载
为了可视化地重复第一个D-LTF，使用wlanS1GConfig功能，并且被配置为一个空间 - 时间流和一个发射天线。
cfgSU = wlanS1GConfig;cfgSU。ChannelBandwidth ='CBW2';cfgSU.Preamble =“长”;cfgSU.NumUsers = 1;cfgSU.NumSpaceTimeStreams = 1;cfgSU.NumTransmitAntennas = 1;cfgSU.MCS = 1;cfgSU.APEPLength = 150;
使用产生具有单个空间时间流中的> = 2兆赫长前导码波形cfgSU对象。
％生成含有随机比特的PSDUPSDU =兰迪（[0 1]，cfgSU.PSDULength * 8,1）;％生成PPDU波形txSU = wlanWaveformGenerator (psdu cfgSU);
所述d-LTF和SIG-B字段被作图。请注意，在SIG-B符号d-LTF的重复。
s1gWavGenPlotSIGB（cfgSU，txSU）;
作为比较，一个2兆赫长的序言多用户波形将产生和可视化。首先，为两个用户创建一个format configuration对象。的相关属性参数化，为每个用户配置用户位置、空时流数量、MCS和APEP长度cfgMU对象。
cfgMU = wlanS1GConfig;cfgMU.ChannelBandwidth ='CBW2';cfgMU.Preamble =“长”;cfgMU.NumUsers = 2;cfgMU.UserPositions = [0 1];cfgMU.NumSpaceTimeStreams = [1 1];cfgMU.NumTransmitAntennas =总和（cfgMU.NumSpaceTimeStreams）;cfgMU.MCS = [1 2];cfgMU.APEPLength = [150 250];
为每个用户创建一个随机的PSDU，并生成一个多用户波形。每个用户的PSDU长度，cfgMU.PSDULength，是根据传输特性计算得到的cfgMU对象。
％产生含有PSDUs为所有用户单元阵列PSDU =细胞（cfgMU.NumUsers，1）;对于I = 1：cfgMU.NumUsers PSDU {I} =兰迪（[0 1]，cfgMU.PSDULength（ⅰ），1）;结束％生成波形txMU = wlanWaveformGenerator (psdu cfgMU);
两个d-LTF字段和SIG-B字段被绘制在第一空时流。注意SIG-B符号不再d-LTF1的重复，因为它携带每个用户的MCS。
s1gWavGenPlotSIGB (cfgMU txMU);
S1G> = 2兆赫短前导码模式
一个S1G >= 2mhz的短前奏波形由5个域组成，所有这些域都可以波束形成:
STF - 的短训练字段，其用于粗同步
LTF1 - 第一长训练字段，其用于精细同步和初始信道估计
SIG - 信令字段，其中接收机进行解码，以确定传输参数
LTF2 -N - 随后的长训练字段，其用于MIMO信道估计
Data—数据字段，它携带用户数据负载
在这个例子中，将产生带有或不带旅行导频的s1g2mhz的短前奏波。
旅行飞行员为所有三个S1G模式，允许其中多普勒扩展可能引入由于行驶中的车辆外链接的可选功能。行进导频升压1.5倍相比，固定导频，以提高在该环境中的信道估计性能[3]。
两个> = 2兆赫短前同步码的波形生成;一个固定的飞行员和一个与旅行的飞行员。先用固定导频位置的S1G 2MHz的短前同步码格式的配置使用所创建的wlanS1GConfig功能。
cfgFix = wlanS1GConfig;cfgFix.ChannelBandwidth ='CBW2';cfgFix.Preamble ='短';cfgFix.NumTransmitAntennas = 1;cfgFix.NumSpaceTimeStreams = 1;cfgFix.MCS = 0;％BPSK上分析所有子载波所以相同功率cfgFix。APEPLength = 100;cfgFix。TravelingPilots = false;％的固定导频子载波
使用产生固定导频波形cfgFix对象和随机PSDU比特。该PSDU比特被使用用于指定格式的配置所需的长度创建。
％生成含有随机比特的PSDUPSDU =兰迪（[0 1]，cfgFix.PSDULength * 8,1）;％生成PPDU波形txFix = wlanWaveformGenerator (psdu cfgFix);
利用前导的已知持续时间从时域波形中提取数据域。绘制OFDM符号和子载波的大小。空值、数据携带子载波和导频携带子载波的位置被突出显示。在数据包期间，试点位置保持不变。
s1gWavGenPlotGrid (txFix cfgFix,...“具有固定的导频解调的OFDM符号突出显示”）
现在波形使用相同的配置，但与旅行的飞行员中产生。这可以通过改变来实现TravelingPilots现有的配置对象和再生波形的属性，但在这个例子中，创建一个单独的对象和使用。
％复制格式的配置对象，使飞行员旅行cfgTravel = cfgFix;cfgTravel.TravelingPilots = TRUE;％生成波形与旅行飞行员txTravel = wlanWaveformGenerator（PSDU，cfgTravel）;
的OFDM符号子载波的幅值被再次绘制。现在的试点地区每个OFDM符号改变。导频子载波的幅度是，承载副载波数据的1.5倍。
s1gWavGenPlotGrid（txTravel，cfgTravel，...“与旅行飞行员解调OFDM符号突出”）
结论
这个例子演示了如何为不同的802.11ah S1G模式生成波形，并突出了该标准的一些关键特性。
附录
这个例子使用了以下的帮助函数:
选择的参考书目
信息技术标准草案。系统间电信和信息交换。局域网和城域网。特殊要求。第11部分:无线局域网媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范修改2:Sub - 1ghz的许可证豁免操作。
萨米尔Vermani等。“前同步码格式1兆赫”，IEEE 802.11-11 / 1482r4，2012-01-16。
罗恩·波拉特等人。“旅行的飞行员”，IEEE 8902.11-12 / 1322r0，2012年11月12日。
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