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802.11AC波形生成带MAC帧

此示例显示了如何生成包含适用于执行无线电包错误率(PER)接收器测试的MAC帧的IEEE®802.11ac™传输。

介绍

WLAN Toolbox™可用于生成用于执行接收器测试的标准兼容波形。基本的WLAN接收器测试方案如下图所示。

用RF测试向量刺激测试的设备(DUT),通常通过有线链路。数据包错误率(PER)是用于在存在噪声,干扰或其他损伤的情况下在给定接收信号功率下测试接收器的性能的度量。每个被定义为划分的错误解码的分组的数量除以传输的分组的总数。

MAC帧内的帧检查序列(FCS)用于确定接收器是否已正确解码MAC帧,因此是否已被错误地接收到分组。IEEE 802.11ac的常规MAC帧包含以下字段:

  • MAC标题

  • 框架体

  • FCS.

从更高层发送的数据包含在MAC帧的帧主体内。发送器使用MAC标头和帧主体字段上的循环冗余校验以生成FCS值。接收器计算CRC并将其与接收的FCS字段进行比较,以确定在传输期间发生错误。

在该示例中,生成由多个VHT格式分组组成的IEEE 802.11ac波形。这WlanWaveFormGenerator.功能可用于生成包含一个或多个分组的波形。这WlanWaveFormGenerator.功能为每个分组消耗物理层服务数据单元(PSDU),并执行适当的物理层处理以创建波形。可以使用包含MAC头和有效FCS的PSDUwlanmacframe.功能。在该示例中,合成了包含MAC分组的多分组基带波形。可以将该波形下载到用于RF传输的信号发生器,并针对每个测试用于接收器。提供源代码以使用Keysight Technologies™N5172B信号发生器下载和播放波形。示例处理如下图所示:

IEEE 802.11ac VHT格式配置

与之合成的VHT波形的格式特定配置WlanWaveFormGenerator.函数由VHT格式配置对象描述,wlanvhtconfig。对象的属性包含配置。在该示例中,对象被配置为160MHz带宽,1个发射天线,1个时空流和QPSK速率1/2(MCS 1)。

vhtcfg = wlanvhtconfig;%创建数据包配置VHTCFG.CHANNELBANDWIDTH ='CBW160';%160 MHz通道带宽vhtcfg.numtransmitantennas = 1;%1发射天线vhtcfg.numspacetimestreams = 1;%1时空流vhtcfg.mcs = 1;%调制:QPSK率:1/2

波形生成配置

WlanWaveFormGenerator.功能可以配置为生成一个或多个数据包,并在每个分组之间添加空闲时间。在此示例中,将创建具有20微秒空闲时段的四个分组。

numpackets = 4;%生成4个数据包iDletime = 20e-6;分组后%20微秒空闲时段

在每个分组中发送的PSDU使用每个分组的随机种子进行扰乱。这是通过指定加扰器初始化种子的向量来实现的。种子的有效范围为1到127个包容性。

%初始化了每个数据包的随机整数的扰码器Scramblerinitialization = RANDI([1 127],NUMPACKets,1);

为每个数据包创建PSDU

对于IEEE 802.11ac数据传输MAC帧被称为MAC协议数据单元(MPDU),MAC报头被称为MPDU报头,并且帧主体是聚合的MAC服务数据单元(A-MSDU)。一个或多个MPDU被分隔,填充和聚合以创建聚合的MPDU(A-MPDU)。将A-MPDU分隔并填充以形成编码和调制以创建发送的分组的物理层服务数据单元(PSDU)。此封装过程如下图所示:

在此示例中,创建PSDU,该PSDU包含每个数据包的单个MPDU。MPDU由MPDU标题组成,包含具有随机数据和有效FC的连接A-MSDU子帧的A-MSDU帧。这wlanmacframe.函数创建一个带有eof分隔符和填充的a-mpdu,即psdu,如[1]。它还返回A-MPDU的长度,称为APEP长度,用于设置apeplenthVHT配置对象的属性。为每个分组生成PSDU,并将其连接到向量中数据与传输WlanWaveFormGenerator.功能。创建串联PSDU位的处理数据如下图所示:

%创建帧配置maccfg = wlanmacframeconfig('frameType''QoS数据');maccfg.frameformat ='vht';%帧格式maccfg.msduaggregation = true;%在内部形成A-MSDUbitsperbyte = 8;%1字节中的百分比数据= [];为了i = 1:numpackets%get msdu长度以创建随机有效载荷,以形成A-MPDU%4048八位字节(预换页垫填充)msdulengths = wlanmsdulengths(4048,maccfg,vhtcfg);msdu = cell(numel(msdulengths),1);%使用所获得的长度创建MSDUS为了j = 1:numel(msdulengths)msdu {j} = randi([0 255],1,msdulengts(j));结尾%生成PSDU位,其中包含带有EOF分隔符和填充的A-MPDU[psdu,apeplementth] = wlanmacframe(msdu,maccfg,vhtcfg,'输出格式''贝特');%在VHT配置中设置APEP长度vhtcfg.apeplength = apeplength;波形生成%Contenate Packet PSDU数据= [数据;psdu];%#OK 结尾

生成基带波形

所有数据包的连接PSDU位,数据,被称为争论WlanWaveFormGenerator.与VHT包配置对象一起使用vhtcfg.。这配置波形发生器以合成802.11ac VHT波形。要生成802.11n™HT或其他格式波形,请使用不同的格式配置对象wlanhtconfig.或者Wlannonhtconfig。使用名称值对另外配置波形发生器,以在数据包之间生成具有指定空闲时间的多个数据包和初始扰码状态。

%生成基带VHT数据包txwaveform = wlanwaveformgenerator(数据,vhtcfg,......'numpackets',numpackets,'空闲时间',空闲时间,......'Sclamblerinitialization',爬行初始化);FS = WLANSAMPLEDE(VHTCFG);DISP(['基带采样率:'num2str(FS / 1E6)'msps']);
基带采样率:160 MSPS

下面显示基带波形的幅度。注意配置的数据包数和空闲时间。

数字;绘图(ABS(TXWAVEFORM));Xlabel('样本索引');ylabel('震级');标题('基带IEEE 802.11ac波形');传奇('发射天线1');

生成的时域波形的频谱,txwaveform.,可以使用它来查看DSP System Toolbox™dsp.spectrumanalyzer.。如所预期的,在基带清晰可见160 MHz信号带宽。

spectrumanalyzer = dsp.spectrumanalyzer;Spectrumanalyzer.Samplerve = FS;spectrumanalyzer.spectrumtype ='功率密度';spectrumanalyzer.rbwsource =.'财产';spectrumanalyzer.rbw = 100e3;spectrumanalyzer.averagingMethod ='指数';Spectrumanalyze.ForgettingFactor = 0.99;Spectrumanalyzer.ylabel ='psd';Spectrumanalyzer.ylimits = [-80 -40];spectrumanalyzer.title ='基带IEEE 802.11ac波形';Spectrumanalyzer(TXWAVEFORM);

使用RF信号发生器产生超空气信号

WLAN Toolbox创建的基带波形现在可以下载到信号发生器以执行接收器测试。仪器控制工具箱™用于使用Keysight Technologies N5172B信号发生器生成具有5.25GHz RF的中心频率的RF信号。

%控制是否将波形下载到波形发生器playopleTheair = false;%将基带IQ波形下载到仪器。生成射频中心频率为5.25 GHz的%信号和-10 dBm的输出功率。如果PlayopleTheair Fc = 5.25e9;%#OK %中心频率power = -10;% 输出功率Loopcount = INF;循环的%数量时间%配置信号发生器,下载波形和循环rf = rfsiggen();rf.resource ='TCPIP0 :: 192.168.0.1 :: inst0 :: instr';rf.driver ='Agrfsiggen';连接(rf);%连接到仪器下载(RF,TXWAVEFORM。',FS);%将波形下载到仪器开始(RF,FC,POWER,LOOPCOUNT);%开始发送波形%完成发送时,停止波形输出停止(rf);断开(RF);结尾

选定的书目

  1. IEEE STD 802.11AC™-2013信息技术的IEEE标准 - 系统之间的电信和信息交流 - 本地和大都市区域网络 - 特定要求 - 第11部分:无线LAN介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)规格 - 修正4:在6 GHz低于6 GHz的频段中操作的高吞吐量的增强功能。