WLAN链路基本建模
此示例展示如何使用WLAN工具箱™创建基本WLAN链路模型。IEEE®802.11™[1VHT报文通过TGac通道创建。接收到的信号被均衡和解码，以恢复传输的比特。
简介
此示例显示如何使用WLAN工具箱中的函数创建简单的发射器-通道-接收器模拟。VHT发送和接收链路的实现如下图所示。VHT包通过TGac信道传输，解调并恢复均衡后的符号。均衡后的符号被解码以恢复传输位。
波形的一代
本例模拟802.11ac VHT传输。802.11™标准的VHT格式的传输参数使用VHT配置对象配置。的wlanVHTConfig创建VHT配置对象。在本例中，对象配置为20 MHz信道带宽、MCS 5和单发射天线。
为SISO VHT传输创建一个格式配置对象cfgVHT = wlanVHTConfig;cfgVHT。numtransmitantenna = 1;发射天线%cfgVHT。NumSpaceTimeStreams = 1;%时空流cfgVHT。APEPLength = 4096;% APEP长度，单位为字节cfgVHT。MCS = 5;%单空间流，64-QAMcfgVHT。ChannelBandwidth =“CBW20”；发射信号带宽%Rs = wlanSampleRate(cfgVHT);抽样率
生成一个VHT包，由训练、信号和数据字段组成:
非高温短时训练场(L-STF)
非高温长训练场(L-LTF)
L-SIG (Non-HT Signal)信号字段
VHT信号A (VHT- sig -A)字段
VHT短期训练场(VHT- stf)
长训练场(VHT- ltf)
VHT信号B (VHT- sig -B)字段
数据字段
这些字段是使用WLAN工具箱中的函数单独生成的，并连接在一起以生成VHT传输包。
PPDU的第一个字段是L-STF，用于开始报文检测和自动增益控制(AGC)设置。它还用于初始频偏估计和粗定时同步。的wlanLSTF函数使用配置对象中包含的一些参数在时域中生成L-STF字段cfgVHT．
lstf = wlanLSTF(cfgVHT);
L-LTF用于时间同步、信道估计和频偏估计。的wlanLLTF函数在时域内生成L-LTF。
lltf = wlanLLTF(cfgVHT);
L-SIG字段携带非ht格式的数据速率、调制和码率等报文配置。的wlanLSIG函数在时域生成L-SIG字段。
lsig = wlanLSIG(cfgVHT);
下图显示了L-STF、L-LTF和L-SIG字段。这些字段在VHT、HT-Mixed和非ht OFDM传输格式中是常见的。
nonHTfield = [lstf;lltf;lsig];组合非ht前缀字段
VHT特定信号和训练字段在非ht前导字段之后生成。VHT-SIG-A字段的目的是提供允许接收器解码数据有效载荷的信息。VHT-SIG-A由两个符号VHT-SIG-A1和VHT-SIG-A2组成。的wlanVHTSIGA函数在时域生成VHT-SIG-A字段。
vhtsiga = wlanVHTSIGA(cfgVHT);
VHT-STF的目的是改善MIMO传输中的增益控制估计，并帮助接收机检测类似于L-STF字段的重复模式。的wlanVHTSTF函数在时域生成VHT-STF字段。
vhtstf = wlanVHTSTF, cfgVHT;
VHT-LTF为接收机提供了一个估计发射机和接收机之间信道的平均值。根据时空流的数量，它由1、2、4、6或8个VHT-LTF符号组成。的wlanVHTLTF函数在时域内生成VHT-LTF。
vhtltf = wlanVHTLTF(cfgVHT);
VHT-SIG-B字段用于设置发送报文的数据速率和数据字段有效载荷的长度。的wlanVHTSIGB函数在时域生成VHT-SIG-B字段。
vhtsigb = wlanVHTSIGB(cfgVHT);
用生成的信号和VHT格式的训练字段构造序言。
前言= [lstf;lltf;lsig;vhtsiga;vhtstf;vhtltf;vhtsigb];
的wlanVHTData函数生成时域VHT数据字段。VHT格式配置cfgVHT指定从PSDU位生成数据字段的参数。的cfgVHT。PSDULength属性给出在VHT数据字段中传输的字节数。此属性用于生成随机PSDU位txPSDU．
rng (0)初始化随机数生成器txPSDU = randi([0 1]，cfgVHT.PSDULength*8,1);以位为单位生成PSDU数据data = wlanVHTData(txPSDU,cfgVHT);VHT波形是由非ht和VHT预先构造的%带数据的前导字段tx波形=[前言;数据];发送VHT PPDU
或者，给定格式配置的波形也可以使用单个函数调用生成wlanWaveformGenerator函数。该功能可以产生一个或多个VHT报文。默认情况下，OFDM窗口应用于生成的波形。有关OFDM窗口的更多信息，请参阅参考页wlanWaveformGenerator函数。
通道障碍
本节模拟空中传输的效果。传输的信号受到信道和AWGN的影响。AWGN的水平以db表示。在本例中，TGac通道模型[2与b型延迟配置文件一起使用。当发射机和接收机之间的距离大于或等于5米时，该模型为非视距(N-LOS)配置。的帮助中进一步描述了这一点wlanTGacChannel．
参数化通道tgacChannel = wlanTGacChannel;tgacChannel。DelayProfile =“b型”；tgacChannel。numtransmitantenna = cfgvht . numtransmitantenna;tgacChannel。numreceiveantenna = 1;tgacChannel。LargeScaleFadingEffect =“没有”；tgacChannel。ChannelBandwidth =“CBW20”；tgacChannel。TransmitReceiveDistance = 5;tgacChannel。SampleRate = Rs;tgacChannel。RandomStream =“mt19937ar with seed”；tgacChannel。种子= 10;通过通道传递信号。附加零来补偿通道%滤波器延迟tx波形= [tx波形;零(10,1)];chanOut = tgacChannel(tx波形);信噪比= 40;%以db计rx波形= awgn(chanOut,snr,0);%显示发送和接收信号的频谱。的%接收信号频谱受信道影响spectrumScope =光谱分析仪(SampleRate=Rs，.．.AveragingMethod =“指数”ForgettingFactor = 0.99,.．.YLimits = -30 [10], ShowLegend = true,.．.ChannelNames = {传输波形的，接收波形的});spectrumScope ([txWaveform rxWaveform]);
信道估计与均衡
在本节中，从接收到的波形中提取时域VHT-LTF。通过考虑信道滤波器延迟，假定波形与包的开始同步。将VHT-LTF解调后用于信道估计。然后使用从VHT-LTF获得的信道估计对接收到的信号进行均衡。
在本例中，接收到的信号通过补偿已知信道滤波器延迟同步到包的开始。有关如何自动检测和同步接收信号的更多信息，请参阅以下示例:
chInfo = info(tgacChannel);获取特征信息%信道滤波器延迟，在样本中测量chDelay = chInfo.ChannelFilterDelay;rx波形= rx波形(chDelay+1:end，:);
在同步之后，接收方必须从接收到的数据包中提取相关字段。的wlanFieldIndices函数用于返回数据包中所有字段相对于第一个样本的开始和结束时域样本索引。这些索引用于提取所需的字段以供进一步处理。
indField = wlanFieldIndices(cfgVHT);
为了对接收到的OFDM符号进行MMSE均衡，需要估计OFDM解调后的噪声功率。在这个例子中，使用解调的L-LTF符号估计VHT场中的噪声功率。L-LTF是从接收的波形中提取出来的，并使用wlanLLTFDemodulate函数。
indLLTF = indField.LLTF(1):indField.LLTF(2);demodLLTF = wlanLLTFDemodulate(rx波形(indLLTF)，cfgVHT);估计VHT场的噪声功率nVar = helperNoiseEstimate(demodLLTF,cfgVHT.ChannelBandwidth,cfgVHT.NumSpaceTimeStreams);
为了从接收到的信号中提取VHT-LTF，开始和结束指标被用来生成一个指标向量。
indVHTLTF = indField.VHTLTF(1):indField.VHTLTF(2);
VHT-LTF用于估计所有时空流与接收天线之间的信道。从接收的波形中提取VHT-LTF，并使用wlanVHTLTFDemodulate函数。
demodVHTLTF = wlanVHTLTFDemodulate(rx波形(indVHTLTF，:)，cfgVHT);
信道估计包括对多天线配置的应用空间映射和发射机上的循环移位的影响。的wlanVHTLTFChannelEstimate函数返回所有时空流和接收天线之间的估计通道。
chanEstVHTLTF = wlanVHTLTFChannelEstimate(demodVHTLTF,cfgVHT);
发射信号遇到很深的衰减，如下图所示的信道频率响应。信道褪色的影响也可以在前面所示的频谱图中看到。
图块(20 * log10 (abs (chanEstVHTLTF)));网格在；标题(“估计的渠道反应”）;包含(“副载波指数”）;ylabel (“权力(dB)”）;
为了从所接收的信号中提取数据字段，所述数据字段的开始和结束索引用于生成索引向量。
indData = indField.VHTData(1):indField.VHTData(2);方法恢复VHT数据字段中的位和均衡符号% VHT-LTF通道估计[rxPSDU，~，eqSym] = wlanVHTDataRecover(rx波形(indData，:)，chanEstVHTLTF,nVar,cfgVHT);比较发送和接收PSDU位numErr = biterr(txPSDU,rxPSDU);
的输出处的均衡符号的集合wlanVHTDataRecover函数与参考星座进行比较。增加信道噪声应该开始传播不同的星座点。
绘制均衡符号星座图= com .星座图;constellationDiagram。ReferenceConstellation = wlanReferenceSymbols(cfgVHT);比较接收到的星座和参考星座constellationDiagram(重塑(eqSym [], 1));constellationDiagram。Title =“均衡数据符号”；
附录
这个例子使用了这个helper函数。
选定的参考书目
IEEE Std 802.11™-2020。IEEE信息技术标准。系统间的电信和信息交换。局域网和城域网。特殊要求。第11部分:无线局域网介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范。
布雷特，G.， H. Sampath, S. Vermani，等。TGac通道模型附录。12版本。IEEE 802.11-09/0308r12, 2010年3月。
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