主要内容

802.11交流接收机最低输入灵敏度测试

这个例子展示了如何衡量节中指定的最低输入灵敏度接收机21.3.18.1 IEEE Std 802.11™-2020标准(1]。

介绍

接收者最小灵敏度测试,确保测试设备(DUT)与定义的最大数据包接收数据出错率(每)定义的最小信号功率的10%。最小信号功率取决于信道带宽和调制和编码方案(MCS)如表21 - 25日IEEE Std 802.11中指定™-20201]:

当测试与硬件执行,每个输入DUT天线端口是通过电缆连接到一个输出天线端口的发射机。执行测试,指定这些参数的测试波形:

  • 数量的空间流——等于发射天线的数量

  • PSDU长度,以字节为单位- 4096

  • 空时分组编码(摘要)禁用

  • 保护间隔,以纳秒- 800

  • 信道编码,二进制卷积编码(BCC)

这个例子展示了如何使用WLAN工具箱™模拟测试。VHT数据包刺激接收器在一系列输入水平低于最低灵敏度水平。例子然后措施包错误率为每个敏感性水平。

模拟测试的例子通过执行这些步骤在一系列灵敏度级别:

  • 生成和规模数据包所需的信号水平

  • 添加高斯白噪声是创建一个在接收机噪声地板

  • 解调恢复PSDUs吵闹的数据包。

  • 比较恢复PSDUs那些传播来决定数据包的数量错误,因此包错误率。

自动增益控制(AGC)、包检测、时间同步、载波频率偏移校正、噪声估计和相位跟踪接收机执行的例子。这个图展示了每个数据包的处理:

测试参数

配置的传输测试通过使用VHT配置对象。这个例子措施最低灵敏度为160 MHz传输64 - qam调制和编码率5/6。模拟DUT有2个接收天线。通过改变这些参数测试不同的配置。

cfgVHT = wlanVHTConfig;%创建VHT传输配置cfgVHT。ChannelBandwidth =“CBW160”;%的带宽cfgVHT。MCS = 7;% 64 - qam,率5/6NumReceiveAntennas = 2;%的接收天线

测试需要这些固定传输参数。

cfgVHT。一个PEPLength = 4096;%字节cfgVHT。摘要= false;cfgVHT。NumTransmitAntennas = NumReceiveAntennas;cfgVHT。NumSpaceTimeStreams = NumReceiveAntennas;cfgVHT。SpatialMapping =“直接”;cfgVHT。GuardInterval =“长”;

仿真参数

接收器过程VHT数据包在一系列输入水平低于最低输入灵敏度水平。指定范围的偏移量的测试向量testInputLevelOffsets

testInputLevelOffsets = [-10 9 8 7];% dB

控制数据包的数量在每个灵敏度通过指定这些参数测试:

  1. maxNumErrors包的最大数量错误模拟在每个输入水平。当数据包错误的数量达到这个极限,在这个敏感水平完成仿真。

  2. maxNumPackets在每个数据包的最大数量模拟输入电平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中很短的模拟。增加maxNumErrorsmaxNumPackets有意义的结果。

maxNumErrors = 20;maxNumPackets = 200;

信号功率设置

最小灵敏度测试指定最大每输入电平测量的接收天线。在这个模拟接收机处理测试与指定的输入电平信号dBm。生成测试信号使用wlanWaveformGenerator函数。的wlanWaveformGenerator函数可实现波形,功率天线数目为0 dBm。因此,规模的输出波形生成器来创建所需的输入电平。

% 20 MHz接收机灵敏度最低输入电平,表21 - 25日。的%的敏感性增加3 db带宽的两倍。rxMinSensitivityTable = (-82 -79 -77 -74 -70 -66 -65 -64 -59 -57);% dBm%得到最小输入灵敏度MCS和带宽fs = wlanSampleRate (cfgVHT);%基带采样频率(赫兹)B =地板(10 * log10 ((fs / 20 e6)));%标量的带宽rxMinSensitivity = rxMinSensitivityTable (cfgVHT.MCS + 1) + B;% dBmdisp ([“最低灵敏度MCS”num2str (cfgVHT.MCS)”、“num2str (fs / 1 e6)”MHz,“num2str (rxMinSensitivity' % 2.1 f ')dBm的])
最低灵敏度MCS7, 160 MHz: -55.0 dBm

定义的范围输入水平低于最低水平测试使用testInputLevels

testInputLevels = rxMinSensitivity + testInputLevelOffsets;% dBm

计算电压标量,一个,规模为每个测试生成的波形水平。电力/接收天线端口测量在模拟确认输入信号电平是正确的。

= 10 ^。((testInputLevels-30) / 20);%电压增益(衰减)一个= * sqrt (cfgVHT.NumTransmitAntennas);%发电机占比例

噪音的配置

添加在接收机热噪声。噪声地板的高度决定了接收机的信噪比,作为输入信号电平为这个测试是固定的。接收机的噪声图确定噪声地板的水平。

NF = 6;%噪声图(dB)T = 290;%环境温度(K)BW = f;%的带宽(赫兹)k = 1.3806 e-23;%玻耳兹曼常量(J / K)noiseFloor = 10 * log10 (k * T * BW) + NF;% dBdisp ([“接收机噪声地板:“num2str (noiseFloor + 30,' % 2.1 f ')dBm的])
接收机噪声地板:-85.9 dBm

添加噪声波形使用AWGN信道,comm.AWGNChannel

awgnChannel = comm.AWGNChannel (“NoiseMethod”,“方差”,“方差”10 ^ (noiseFloor / 10));

输入电平敏感的模拟

计算每个输入包错误率水平通过模拟多个数据包。

为每一个包执行以下处理步骤:

  1. 创建和编码PSDU创建一个包波形。

  2. 创建所需的输入电平dBm缩放波形。

  3. 测量接收到的波形的力量。

  4. 添加情况下接收到的波形。

  5. 刺激信号前处理,通过一个自动增益控制。

  6. 检测数据包。

  7. 和正确的粗估计载波频率偏移量。

  8. 建立良好的时间同步。

  9. 正确估计和细载波频率偏移量。

  10. 提取和OFDM解调VHT-LTF和完成信道估计。

  11. 提取VHT PSDU数据字段和恢复。

印第安纳州= wlanFieldIndices (cfgVHT);%用于访问字段包内chanBW = cfgVHT.ChannelBandwidth;rng (0);%设置随机状态可重复性agc = comm.AGC;%自动增益控制S =元素个数(testInputLevels);packetErrorRate = 0(年代,1);rxAntennaPower = 0(年代,1);i = 1:年代disp ([“模拟”num2str (testInputLevels(我),' % 2.1 f ')“dBm输入电平…”]);%循环模拟多个数据包numPacketErrors = 0;measuredPower = 0 (maxNumPackets, 1);%每个天线平均功率numPkt = 1;%指数数据包传输numPacketErrors < = maxNumErrors & & numPkt < = maxNumPackets%生成一个数据包波形txPSDU =兰迪([0,1],cfgVHT.PSDULength * 8, 1);% PSDULength以字节为单位tx = wlanWaveformGenerator (txPSDU cfgVHT);%范围内输入信号所需的水平rx = tx。*(我);%的平均功率测量天线连接器在瓦茨measuredPower (numPkt) =平均(平均(rx。*连词(rx)));在接收机%添加噪声地板rx = awgnChannel (rx);%每个通道穿过AGCic = 1:尺寸(rx, 2) rx (:, ic) = agc (rx (:, ic));重置(agc);结束%包检测和确定粗包抵消chanBW coarsePktOffset = wlanPacketDetect (rx);如果isempty (coarsePktOffset)%如果空没有L-STF检测;包错误numPacketErrors = numPacketErrors + 1;numPkt = numPkt + 1;继续;%去下一个循环迭代结束%提取L-STF并执行粗频率偏移校正lstf = rx (coarsePktOffset + (ind.LSTF (1): ind.LSTF (2)),:);coarseFreqOff = wlanCoarseCFOEstimate (lstf chanBW);rx = frequencyOffset (rx, fs -coarseFreqOff);%提取non-HT领域并确定好包抵消nonhtfields = rx (coarsePktOffset + (ind.LSTF (1): ind.LSIG (2)),:);finePktOffset = wlanSymbolTimingEstimate (nonhtfields chanBW);%确定最终包抵消pktOffset = coarsePktOffset + finePktOffset;%如果数据包检测到一个合理的范围内(> 50个样本);%包错误如果pktOffset > 50 numPacketErrors = numPacketErrors + 1;numPkt = numPkt + 1;继续;%去下一个循环迭代结束%提取L-LTF并执行好频率偏移校正lltf = rx (pktOffset + (ind.LLTF (1): ind.LLTF (2)),:);fineFreqOff = wlanFineCFOEstimate (lltf chanBW);rx = frequencyOffset (rx, fs -fineFreqOff);%从波形中提取VHT-LTF样本,解调并执行%信道估计vhtltf = rx (pktOffset + (ind.VHTLTF (1): ind.VHTLTF (2)),:);vhtltfDemod = wlanVHTLTFDemodulate (vhtltf cfgVHT);(陈,chanEstSSPilots) = wlanVHTLTFChannelEstimate (vhtltfDemod cfgVHT);%从波形中提取VHT数据样本vhtdata = rx (pktOffset + (ind.VHTData (1): ind.VHTData (2)),:);%的噪声功率估计VHT数据字段nEstVHT = vhtNoiseEstimate (vhtdata chanEstSSPilots cfgVHT);%恢复PSDU VHT数据传输rxPSDU = wlanVHTDataRecover (vhtdata,成龙、nEstVHT cfgVHT,“LDPCDecodingMethod”,“norm-min-sum”);%确定任何比特错误,即数据包错误packetError =任何(biterr (txPSDU rxPSDU));numPacketErrors = numPacketErrors + packetError;numPkt = numPkt + 1;结束%计算包错误率在输入电平点(/)packetErrorRate (i) = numPacketErrors / (numPkt-1);disp ([完成后的num2str (numPkt-1)“每包:”num2str (packetErrorRate (i))));%计算平均输入功率天线rxAntennaPower (i) = 10 * log10(平均(measuredPower (1: (numPkt-1)))) + 30;disp ([的测量天线连接器的力量:num2str (rxAntennaPower(我),' % 2.1 f ')dBm的]);结束
模拟-65.0 dBm输入电平……完成21个数据包后,每:1测量天线连接器力量:-65.0 dBm模拟-64.0 dBm输入电平……完成26个数据包后,每:0.80769测量天线连接器力量:-64.0 dBm模拟-63.0 dBm输入电平……130包完成后,每:0.16154测量天线连接器力量:-63.0 dBm模拟-62.0 dBm输入电平……200包完成后,每:0.02测量天线连接器力量:-62.0 dBm

进一步分析和探索

画出每测试输入信号水平最大最小灵敏度。

图semilogy (rxAntennaPower packetErrorRate,“啊——”)举行semilogy (rxMinSensitivity, 0.1,“处方”)currentxlim = xlim (gca);xlim ([currentxlim (1) currentxlim(2) + 1])网格包含(每个天线连接器的测量能力(dBm) ');ylabel (“每”);传奇(“模拟/性能”,的最大/最小灵敏度的);标题(sprintf ([的最小输入灵敏度测试:MCS % d % d MHz,”“% d天线”,cfgVHT.MCS fs / 1 e6, cfgVHT.NumTransmitAntennas))

情节揭示了模拟10%略低于8分贝低于指定的最小灵敏度测试。这种差异是由于实现利润所允许的测试。实现利润允许算法退化由于损伤和接收机噪声图相比,理想情况下性能(2]。在这个示例中只AWGN添加作为一个障碍。因此,只有前端的算法性能同步,信道估计和相位跟踪的情况下使用实现利润。如果更多的障碍包括仿真/瀑布在情节将向最小灵敏度和利润将减少。

数据包的数量在每个信噪比测试点是由两个参数控制;maxNumErrorsmaxNumPackets。对于有意义的结果,您应该使用比本例中使用更多。

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. Perahia、Eldad和罗伯特·斯泰西。下一代无线局域网:802.11 802.11 n和交流。剑桥大学出版社,2013年。