背景

的IEEE 802.15.4标准指定了体育和MAC层的低速率无线个人区域网(LR-WPANs)[1]。内部IEEE 802.15.4 PHY和MAC层提供服务使用更高级别的标准,如无线个域网®6 lowpan MiWi, WirelessHart®。

指定多个体育项目内部不同修改的IEEE 802.15.4标准提供服务:

合超宽频PHY指定通道的带宽0.5 -1.3 GHz和脉冲持续时间2 ns。自从计算用于测距技术依赖包传输的时间,额外的短脉冲持续时间使超宽频phy适合范围的应用程序。较细粒度的时域转换成较小的距离估计错误。

这个示例中生成兼容标准合超宽频802.15.4a / z波形三脉冲重复频率(脉冲)传输模式(802.15.4a, 802.15.4z BPRF和HPRF)。为IEEE 802.15.4a,有效的脉冲重复频率值是3.9,15.6或62.4 MHz。的IEEE 802.15.4z修正案定义这两个脉冲模式:

炒的时间戳顺序(STS)字段是另一个关键特性引入802.15.4z增强数据完整性。传播的STS BRPF和HPRF模式字段是可选的。

配置合波形的一代

助手lrwpanHRPConfig对象配置每个传输方式的波形。此表列出了属性,其应用条件和有效的设置。

的lrwpanWaveformGeneratorhelper函数生成合超宽频IEEE 802.15.4a / z波形使用lrwpanHRPConfig对象和体育服务数据单元(PSDU)作为输入。

在IEEE 802.15.4z HPRF模式

在高脉冲重复频率(HPRFIEEE 802.15.4z)模式,脉冲重复频率是124.8或249.6 MHz。由于HPRF模式使用脉冲重复频率高于BPRF或IEEE 802.15.4a HPRF模式可以更准确地估计范围。默认的意思是lrwpanHRPConfig对象的脉冲重复频率为249.6 MHz。

%这段代码确认无线个域网的通信工具库%和超宽频插件安装。comm金宝appSupportPackageCheck (“无线个域网”);味精=兰迪([0,1],1000,1);cfgHPRF = = lrwpanHRPConfig(模式“HPRF”PSDULength =长度(味精))% #好< NOPTS >waveHPRF = lrwpanWaveformGenerator(味精,cfgHPRF);lrwpanPlotFrame (waveHPRF cfgHPRF);

cfgHPRF = lrwpanHRPConfig属性:频道:0模式:“HPRF”MeanPRF: 249.6 mhz的SamplesPerPulse: 10 STSPacketConfiguration: 1 NumSTSSegments: 1 ActiveSTSLength: 64 CodeIndex: 25 PreambleDuration: 64 SFDNumber: 0范围:0 ConstraintLength: 3 PSDULength: 1000只读属性:PeakPRF: 499.2 mhz的ChipsPerSymbol: 8 [16] ConvolutionalCoding: 1 PreambleCodeLength: 91 PreambleSpreadingFactor: 4 SampleRate: 4.9920 e + 09年

HPRF框架包括以下字段:

同步(同步)字段:同步字段包含指定数量的重复(Nsync)91 -象征长代码根据传播PreambleSpreadingFactor财产。的CodeIndex属性决定使用哪些代码。(Nsync)是指定的PreambleDuration财产。

Start-of-frame分隔符(陕西林业局)字段:陕西林业局字段是一个4 - 8 - 16 -或32-symbol序列传播与对应的同步代码CodeIndex财产。从陕西林业局序列的长度决定的SFDNumber财产。

炒的时间戳顺序(STS)领域:STS字段是在下一节中解释。

PHY头(PHR)字段:PHR字段是一个19位序列包含6个奇偶校验位生成的一个纠错,双重错误检测(secd)汉明分组码。的不等属性决定了一个13的系统性PHR碎片。随后,PHR卷积编码率1/2卷积码。的ConstraintLength属性(3或7)选择两个1/2卷积编码器。

为HPRF调制方案(Sec。15.3.4 (2),每个PHR卷积码字映射到16或32脉冲序列(分别为平均脉冲重复频率249.6和124.8 MHz)。脉冲序列由保护间隔。的第一个元素ChipsPerSymbol属性在每个PHR符号传达的脉冲数。

有效载荷:PSDU是编码(63年,55岁)Reed-Solomon代码。随后,卷积编码(连同PHR) 1/2卷积码率。的ConstraintLength属性(3或7)选择两个1/2卷积编码器。

为HPRF调制方案(Sec。15.3.4 (2),每个有效负载的卷积码字映射到一个8或16脉冲序列(分别为平均脉冲重复频率249.6和124.8 MHz)。脉冲序列由保护间隔。最后一个元素ChipsPerSymbol属性在每个负载符号传达的脉冲数。这幅图描绘了一个负载符号249.6 MHz意味着脉冲重复频率。

无花果= lrwpanPlotFrame (waveHPRF cfgHPRF);cfgHPRF hZoomTo1stHPRFPayloadSymbol(图)

第二和第四季度的象征是保护间隔。第一和第三季度包含4芯片传输。

炒的时间戳顺序(STS)

的STS场可以用来确保包括估计的真实性。这个字段是可选的HPRF和BPRF模式。的STSPacketConfiguration属性指定的初始配置STS字段。省略STS字段,指定0为STSPacketConfiguration财产。其他值确定STS和PHR /负载PHY坐标系内的位置。

STS字段包含多个部分隔开一个缺口。的NumSTSSegments属性决定了段的数量(1 - 4)ActiveSTSLength属性决定了每个区段的长度(16、32、64、128或256的倍数512芯片)。

这段代码配置,生成和可视化包含2 STS段波形差异之前和之后的每一个部分。前陕西林业局领域的一部分。

味精=兰迪([0,1],2000,1);cfgSTS = lrwpanHRPConfig (…模式=“HPRF”,…NumSTSSegments = 2,…ActiveSTSLength = 16,…PSDULength =长度(味精));waveSTS = lrwpanWaveformGenerator(味精,cfgSTS);lrwpanPlotFrame (waveSTS cfgSTS);印第安纳州= lrwpanHRPFieldIndices (cfgSTS);集(gca),“XLim”印第安纳州。STS- [5e3 0])%的一部分前字段(陕西林业局)标题(STS字段2段的)

STS一代在这个例子创建STS结构(包括数量的部分,空白,段长度、STS蔓延,和脉冲极性),但不执行aes - 128加密。使用随机比特的aes - 128输出。实现aes - 128,结合aes128Placeholder子功能的这个文件。的aes128Placeholder子功能包括柜台和128位V值。

在IEEE 802.15.4a BPRF模式/ z

基准脉冲重复频率(BPRF)模式,脉冲重复频率是62.4兆赫和数据率是6.81 Mbps。

BPRF和HPRF模式之间的关键区别是BPRF PHR和负载与破裂位置调制(BPM) BPSK调制技术。

味精=兰迪([0,1],1016,1);cfgBPRF = = lrwpanHRPConfig(模式“BPRF”CodeIndex = 9)% #好< NOPTS >waveBPRF = lrwpanWaveformGenerator(味精,cfgBPRF);lrwpanPlotFrame (waveBPRF cfgBPRF);

cfgBPRF = lrwpanHRPConfig属性:频道:0模式:“BPRF”PHRDataRate: 0.85 mbps的SamplesPerPulse: 10 STSPacketConfiguration: 1 CodeIndex: 9 PreambleDuration: 64 SFDNumber: 0范围:0 PSDULength: 1016只读属性:PeakPRF: 499.2 mhz的BurstsPerSymbol: 8 NumHopBursts: 2 ChipsPerBurst: 8 [64] ChipsPerSymbol: 64年[512]ConvolutionalCoding: 1 PreambleCodeLength: 127 PreambleSpreadingFactor: 4 SampleRate: 4.9920 e + 09年

BPRF帧包括同步和陕西林业局字段和BPM-BPSK调制。

*同步字段构造HPRF模式相似,但所选代码可以长127符号,所以CodeIndex属性设置可以低至9。

*陕西林业局字段总是长8符号。

*秒。15.3 (1)指定BPM-BPSK调制方案。这段代码所示,单个PHR和一个负载符号一起出现在BPM-BPSK BPRF的调制模式。

无花果= lrwpanPlotFrame (waveBPRF cfgBPRF);cfgBPRF hZoomToBPMBPSKSymbols(图);

的情节,一个坚实的黑色竖线分隔PHR和负载符号持续时间和虚线分隔不同的候选人破裂的位置。BPM-BPSK调制,每个符号持续时间分为4季度,和传输可以发生在第一或第三季度。系统的卷积码字传输发生时确定。每个季度分为2 8或32破裂所指定的候选人NumHopBursts财产和由平均脉冲重复频率决定的。当平均脉冲重复频率为62.4 MHz (BPRF),候选人积极爆发四分之一符号的数量是2,对应于一个共有8每个符号持续时间。PHR策划和负载符号,活跃的传输时间占据1/8的象征。PN序列决定了单一破裂当季传输符号的位置由系统决定。特别地,随着时间的推移发生破裂的跳跃。在选定的破裂的位置,Ncpb芯片是传播,如指定的ChipsPerBurst财产。第一个元素包含PHR和最后一个元素包含了有效载荷。芯片的数量每破裂是由平均脉冲重复频率和数据率的组合。

PHR:PHR数据率是850 kbps或6.81 Mbps,决定的PHRDataRate财产。PHR数据率850 kbps对应64芯片/破裂,512芯片/符号。PHR数据6.81 Mbps的速度对应于8芯片/破裂,64芯片/符号。PHR字段具有相同的长度(19位)和编码(secd和卷积)HPRF模式。

有效载荷:如表所示15-9a [2],BPRF模式有效负载数据率6.81 Mbps,对应于8芯片/破裂,64芯片/符号持续时间。类似于HPRF模式下,载荷领域使用1/2卷积编码速率,但对BPRF约束长度只能是3。

IEEE 802.15.4a

类似于BPRF模式,IEEE 802.15.4a使用BPM-BPSK调制方案。这些都是关键的遗留15.4和BPRF模式之间的区别。

802.15.4a配置,您可以设置平均脉冲重复频率为62.4 MHz只有当数据速率不是6.81 Mbps。数据速率为6.82 MHz对应BPRF模式。脉冲重复频率是3.9或15.6 MHz时,必须在代码索引范围(1,6)。意味着脉冲重复频率为62.4 MHz时,必须在代码索引范围[9、16]或[21日24]。

味精=兰迪([0,1],800,1);cfg4a = lrwpanHRPConfig (…模式=“802.15.4a”,…MeanPRF =15.6 mhz的,…频道= 3,…CodeIndex = 6,…PSDULength =长度(味精))% #好< NOPTS >wave4a = lrwpanWaveformGenerator(味精,cfg4a);lrwpanPlotFrame (wave4a cfg4a);

cfg4a = lrwpanHRPConfig属性:通道:3模式:“802.15.4a”MeanPRF: 15.6 mhz的DataRate: 0.85 mbps的SamplesPerPulse: 10 CodeIndex: 6 PreambleMeanPRF: 16.1 mhz的PreambleDuration: 64范围:0 PSDULength: 800只读属性:PeakPRF: 499.2 mhz的BurstsPerSymbol: 32 NumHopBursts: 8 ChipsPerBurst: 16 ChipsPerSymbol: 512 ConvolutionalCoding: 1 PreambleCodeLength: 31 PreambleSpreadingFactor: 16 SampleRate: 4.9920 e + 09年

射频一致性

所有IEEE 802.15.4a / z波形生成的巴特沃斯在这个例子中是重复的脉冲。这种脉冲获得通过一个三元符号序列(1 0或1)巴特沃斯滤波器。

IEEE 802.15.4a / z合标准指定合规检查合脉冲(见秒。15.4.4 (1])。具体来说,互相关使用脉冲和一个根提出了余弦脉冲滚边因子为0.5,必须高于0.8 0.5 ns的主要叶(中央),和所有其他叶必须互相关低于0.3。互相关的结果显示在左边的图中。

IEEE 802.15.4z修正案规定,符合传播的脉冲时域掩盖无花果所示。15-13a [2]。如右边图所示,这个示例中使用的巴特沃斯脉冲符合传输面具的建议。

lrwpanHRPPulseConformance (cfgHPRF);

内部IEEE 802.15.4标准指定提供服务面具的传输功率光谱密度PSD(见秒。15.4.5 (1])。的lrwpanHRPTxPSDMaskhelper函数生成的波形显示谱密度和检查符合光谱面具。

lrwpanHRPTxPSDMask (waveHPRF cfgHPRF)

可以达到类似的结果对于其他生成的波形,使用这些命令。

% lrwpanHRPTxPSDMask (waveBPRF cfgBPRF)% lrwpanHRPTxPSDMask (wave4a cfg4a)

进一步的探索

无线个域网的通信工具库和超宽频插件包含以下对象和函数:

这些实用程序无证及其API或功能在未来可能会改变。

选定的参考书目