802.11ah波形生成
这个例子展示了如何生成IEEE®802.11ah™S1G波形，并强调了该标准的一些关键特性。
介绍
802.11ah适用于未经许可的sub 1 GHz频段的扩展范围和低功耗应用，包括机器间通信和物联网。802.11ah使用比802.11n™和802.11ac™更窄的连续信道带宽，以更低的数据速率实现远距离、低功耗通信。有效的信道带宽为1、2、4、8和16 MHz。
由于802.11ah使用与802.11n和802.11ac相同的底层物理层技术，因此处理链非常相似。除了1 MHz的传输外，一般情况下，数据调制采用与802.11ac相同的过程，时钟速率为1/10。
在本例中，一个802.11ah S1G的编号[1产生的波形是为了突出802.11ah标准的一些关键模式和特性。
802.11ah模式和PHY特性
802.11ah标准定义了三种模式：
1 MHz模式(S1G_1M)用于低数据速率应用程序。这种模式的特点是扩展序言和新的调制和编码方案，MCS10，以提高鲁棒性。MCS10为BPSK 1/2速率，重复2次。当使用MCS10时，短训练字段(STF)被提高3 dB以允许包检测[2]。在这种模式下，整个PPDU被波束形成。
> = 2 MHz长前列码模式（S1G_LONG）用于2,4,8或16 MHz通道带宽的单用户或多用户传输。PPDU类似于802.11ac VHT PPDU，由全向部分和横梁可变部分组成。
>= 2mhz短前置模式(S1G_SHORT)用于信道带宽为2,4,8或16mhz的单用户传输。在这种模式下，整个PPDU被波束形成。
802.11ah标准适用于室内和室外。旅行飞行员已经被引入，以补偿由于车辆运动反射引起的多普勒传播。在以前的802.11标准中，导频位置在包的持续时间内固定在同一个子载波上。由于高多普勒环境，在固定的导频位置下跟踪变化的信道条件是无效的。飞行的导频会随时间改变携带导频的子载波，从而提高跟踪不断变化的信道条件的能力。在本例中，对上述三种模式分别生成了一个波形，并突出显示了MCS10和旅行导频的配置。
S1G 1 mhz模式
S1G 1 MHz PPDU由五个字段组成，所有这些都可以是波束成形的：
STF -短训练字段，用于粗同步
LTF1 - 第一个长训练场，用于精细同步和初始信道估计
SIG - 接收器解码以确定传输参数的信令字段
LTF2-N - 随后的长训练字段，用于MIMO信道估计
Data—数据字段，它携带用户数据有效负载
给出了MCS0和MCS10 1 MHz传输的波形生成示例。当MCS10被使用时，一个3db的功率升压应用于短训练领域。这种力量的增强将被可视化。
这个函数wlanWaveformGenerator返回一个S1G配置对象。创建带宽为1mhz、发送天线为1个、空时流为1个、BPSK速率为1/2 (MCS0)、APEP长度为256字节的S1G配置对象。
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一个随机位的PSDU。
psdu = randi([0 1]，cfg1MHz.PSDULength*8,1); / /输出
使用配置的S1G格式对象和PSDU生成S1G波形，作为波形发生器的输入，wlanWaveformGenerator．波形发生器根据格式配置调制PSDU比特。波形发生器还执行OFDM窗口。在此示例中，禁用窗口以用于更清晰可视化。
%在关闭窗口的情况下生成波形txmcs0 = wlanwaveformgenerator（psdu，cfg1mhz，“WindowTransitionTime”, 0);
修改MCScfg1MHz到10，并产生第二个波形来演示STF功率提升。
cfg1mhz.mcs = 10;txmcs10 = wlanwaveformgenerator（psdu，cfg1mhz，“WindowTransitionTime”, 0);
对于两个波形的前320微秒绘制电力，以捕获STF的持续时间和在1 MHz传输中的STF和第一LTF。注意使用MCS10时STF的功率提升。需要功率提升以获得足够的数据包检测灵敏度以支持MCS10 [金宝app2]。
t = 320;%绘制的持续时间，以微秒计sr = wlanSampleRate (cfg1MHz);％采样率Hz勾选=（1 / SR）* 1E6;每个样本%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；HP（2）= Plot（0：勾号：T-Tick，20 * log10（ABS（TXMCS0（1：T * SR * 1E-6，:)），“ro - - - - - -”）;XLIM（[0 T-1]）;ylim（[ - 20 15]）;S1GwavgenplotFieldOverlay（CFG1MHz，HF）;网格在；传奇(惠普、“1 MHz MCS10”，'1 MHz MCS0'，“位置”，'西南'）;标题('1 MHz PPDU的力量'）;包含(的时间(美国)）;ylabel (的功率(瓦分贝)）;
S1G >= 2mhz长前导模式
802.11ah长序言支持单用户和多用户传输。金宝app长序言PPDU由两部分组成;全向部分和波束可变部分。
没有波束成形的全向部分将所有用户发送到所有用户。它由三个领域组成：
STF -短训练字段，用于粗同步
LTF1 - 第一个长训练场，用于精细同步和初始信道估计
sig -信令A域，接收机对其进行解码，以确定与所有用户相关的传输参数
波束可改变的部分可以发送给每个用户。它由四个字段组成:
D-STF - 波束成形短训练场，由接收器用于自动增益控制
D-LTF - 波束形成的长训练字段，用于MIMO信道估计
SIG-B -信号B域。在多用户传输中，SIG-B信号为每个用户发送到MCS。在单用户传输中，MCS是在序言的全向部分的SIG-A域中发出信号的。因此，在单用户传输中，SIG-B符号传输是第一个D-LTF的精确重复。这种重复允许改进信道估计。
Data—数据字段，它携带用户数据有效负载
要可视化第一个D-LTF的重复，使用wlanS1GConfig功能和配置为一个时空流和一个发射天线。
cfgSU = wlanS1GConfig;cfgSU。ChannelBandwidth =“CBW2”；cfgsu.preamble =“长”；cfgsu.numusers = 1;cfgsu.numspacetimestreams = 1;cfgsu.numtransmitantennas = 1;cfgsu.mcs = 1;cfgsu.apeplength = 150;
>=2 MHz长前置波形与单个时空流是使用cfgSU对象。
％生成包含随机位的PSDUpsdu = randi（[0 1]，cfgsu.psdulength * 8,1）;%产生一个PPDU波形txSU = wlanWaveformGenerator (psdu cfgSU);
D-LTF和SIG-B域绘制。注意SIG-B符号中D-LTF的重复。
S1Gwavgenplotsigb（CFGSU，TXSU）;
作为一个比较，2 MHz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格式配置对象。每个用户配置用户位置、空间时间流数量、MCS和APEP长度，使用向量参数化相关属性cfgmu.对象。
cfgMU = wlanS1GConfig;cfgMU。ChannelBandwidth =“CBW2”；cfgmu.preamble =.“长”；cfgmu.numusers = 2;cfgmu.userpositions = [0 1];cfgmu.numspacetimestreams = [1 1];cfgmu.numtransmitantennas = sum（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，根据传输特性计算cfgmu.对象。
%生成包含所有用户psdu的单元格数组psdu =细胞(cfgMU.NumUsers, 1);为了我= 1:cfgMU。NumUsers psdu{i} = randi([0 1]，cfgMU.PSDULength(i)，1);结尾%生成波形txMU = wlanWaveformGenerator (psdu cfgMU);
绘制了第一个时空流的两个D-LTF场和SIG-B场。注意，SIG-B符号不再是D-LTF1的重复，因为它为每个用户携带MCS。
s1gWavGenPlotSIGB (cfgMU txMU);
S1G >= 2mhz短序言模式
一个S1G >=2 MHz的短前置波形由五个场组成，所有的场都可以波束形成:
STF -短训练字段，用于粗同步
LTF1 - 第一个长训练场，用于精细同步和初始信道估计
SIG - 接收器解码以确定传输参数的信令字段
LTF2-N - 随后的长训练字段，用于MIMO信道估计
Data—数据字段，它携带用户数据有效负载
在本例中，将生成带有或不带有导频的S1G 2mhz短前置波形。
飞行飞行员是所有三种S1G模式的可选功能，以允许由于车辆移动而可能引入多普勒传播的户外链路。在这种环境下，旅行导频比固定导频提高1.5倍，以提高信道估计性能[3.]。
产生两个> = 2 MHz短前导码波形;一个有固定的飞行员和一个旅行飞行员。首先使用具有固定导频位置的S1G 2 MHz短程序列格式配置wlanS1GConfig对象。
cfgFix = wlanS1GConfig;cfgFix。ChannelBandwidth =“CBW2”；cfgfix.preamble =.“短”；cfgFix。NumTransmitAntennas = 1;cfgFix。NumSpaceTimeStreams = 1;cfgFix。MCS = 0;％BPSK对所有子载波的电源相同，用于分析cfgFix。APEPLength = 100;cfgFix。TravelingPilots = false;％固定导频子载波
生成一个固定的导频波形使用cfgFix对象和随机PSDU位。使用指定格式配置的所需长度创建PSDU位。
％生成包含随机位的PSDUpsdu = randi（[0 1]，cfgfix.psdulength * 8,1）;%产生一个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。空载波、数据携带子载波和导频携带子载波的位置被突出显示。先导位置在包的持续时间内保持不变。
s1gWavGenPlotGrid (txFix cfgFix,．..“带有固定导频的解调OFDM符号”）
现在使用相同的配置而是使用行驶导频生成波形。这可以通过改变来实现TravelingPilots属性并重新生成波形，但在本例中创建并使用了一个单独的对象。
复制格式配置对象并启用飞行飞行员CFGTravel = CFGFIX;CFGTravel.TravelIvePilots = True;％生成波形与旅行飞行员txTravel = wlanWaveformGenerator (psdu cfgTravel);
OFDM符号和子载波的大小再次绘制出来。现在每个OFDM符号的导频位置都会改变。导频子载波的规模是数据承载子载波的1.5倍。
S1Gwavgenplotgrid（TXTravel，CFGTravel，．..“突出显示旅行导频的解调OFDM符号”）
结论
这个示例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帮助函数:
选定的书目
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:无线局域网介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范。修改2:Sub 1ghz许可证豁免操作。
同名vermani等。“1 MHz的前导格式”，IEEE 802.11-11 / 1482R4,2012-01-16。
ron porat等人。“旅行飞行员”，IEEE 8902.11-12 / 1322R0，2012-11-12。
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