主要内容

802.11ad发射机光谱发射掩模测试

这个例子展示了如何在IEEE®802.11ad™传输波形上执行脉冲整形和频谱发射掩模测试。

介绍

IEEE 802.11广告(1]该标准通常称为定向万兆(DMG),使用60 GHz工业、科学和医疗(ISM)频段提供高达7 Gbps的数据吞吐量。DMG标准支持三种PHY类型:金宝app

  • 一种使用mcs0的控制PHY

  • 单载体(SC) PHY使用mcs1到mcs12和低功率SC PHY使用mcs25到mcs32

  • 使用MCS 13到MCS 24的OFDM PHY。

DMG定义了四个2.16 GHz宽的工作信道,通常在57-66 GHz频段。如本示例所示,频谱屏蔽测试确保一个信道中的传输不会在相邻信道中造成严重干扰。DMG信道化如下图所示。

该SC DMG PHY使用单载波调制的低成本,短范围的应用。这个例子展示了如何在SC DMG调制波形上进行脉冲整形和频谱掩模测量。波形是使用WLAN工具箱™生成的,但也可以使用频谱分析仪捕获的波形。用于DMG配置的发射机频谱掩码和所需的频谱平坦度在IEEE 802.11ad中有规定[120.3.2],部分。

此示例生成五个DMG SC数据包,每个数据包之间间隔一微秒。每个数据包中使用随机数据,并使用pi/2-16QAM调制。为满足频谱掩码要求,对基带波形进行上采样和滤波,以减少带外发射。高功率放大器(HPA)模型用于引入带内畸变和光谱再生。光谱发射掩模测量在HPA建模后的上采样波形上进行。测试示意图如下图所示:

DMG,单载波包配置

在本例中,生成由多个DMG SC数据包组成的IEEE 802.11ad波形。DMG SC波形属性在wlanDMGConfig配置对象。该对象配置为MCS索引12,没有训练长度附加到数据包的字段。根据测试要求(在IEEE 802.11ad第21.3.2节中规定)PSDULength设置为20000,以保证在DMG报文上测量的传输光谱掩码长度大于10微秒。

cfgDMG = wlanDMGConfig;% DMG报文配置cfgDMG。MCS = 12;%采用pi/2-16QAM调制的SC-PHYcfgDMG。PSDULength = 20000;%长度(字节)

基带波形产生

波形发生器可以配置成生成一个或多个数据包,每个数据包之间有空闲时间。在这个例子中,瓦兰波发生器配置为生成五个填充随机有效负载数据的数据包。每个数据包之间间隔一微秒的空闲时间,并使用随机扰码器种子生成每个数据包。

%为结果的重复性设置随机流s = rng (98765);%生成多包波形idleTime = 1 e-6;%数据包之间的空闲时间为1微秒numPackets=5;%生成5个包%为所有有效载荷数据创建随机位;PSDULength以字节为单位psdu=randi([01],cfgDMG.PSDULength*8*numPackets,1);%覆盖DMG配置的ScramblerInitialization属性对象,通过指定扰码器初始化genWaveform=WLANWaveFormG发生器(psdu、cfgDMG、,...“IdleTime”idleTime,...“NumPackets”numPackets,...“加扰初始化”randi([1127],numPackets,1));%得到波形的采样率fs = wlanSampleRate (cfgDMG);disp (['基带采样率:'num2str (fs / 1 e6)“议员”]);
基带采样率:1760 Msps

过采样和过滤

由于发射波形的扩频特性和射频链中HPA引起的频谱再生,频谱滤波被用来减少带外光谱发射。必须对波形进行过采样,以模拟HPA对波形的影响,并查看带外光谱发射。在这个例子中,波形被过采样,并通过一个使用comm.RaisedCosineTransmitFilter。为满足频谱掩码要求,将升余弦滤波器截断为八个符号的持续时间,并将衰减因子设置为0.5。

定义脉冲整形滤波器特性Nsym = 8;%筛选符号持续时间的跨度β=0.5;%滚降系数百= 4;%每个符号的输出样本%创建上升的余弦传输过滤器系统对象rcosFlt=comm.RaisedCosineTransmitFilter(...“形状”“正常”...“RolloffFactor”,beta,...“FilterSpanInSymbols”,Nsym,...“OutputSamplesPerSymbol”、osp);滤波器发送脉冲整形信号filterWaveform = rcosFlt ([genWaveform;0 (Nsym / 2,1)));%绘制脉冲成形滤波器的幅度和相位响应h=fvtool(rcosFlt,“分析”“频率”);h.FS=osps*FS;设定抽样率h、 标准化频率=“关”%根据频率绘制响应图

大功率放大器建模

在射频链中,HPA是一个必要的组件,但它会以带内失真和频谱再生的形式引入非线性行为。Rapp模型,在[2,可以用来模拟一个802.11ad功率放大器。Rapp模型引起AM/AM失真,用无记忆非线性.为了减少失真,HPA被退回到饱和点以下。

hpaBackoff=0.5;%功率放大器回退(dB)%创建并配置一个无内存非线性模型HPA非线性=普通无记忆非线性;非线性方法=“拉普模式”;非线性。平滑度= 0.81;%平滑因子非线性.LinearGain=10*log10(4.65)-hpaBackoff;小信号增益非线性。OutputSaturationLevel = 0.58;%饱和度%应用模型txWaveform =非线性(filterWaveform);

发射光谱发射掩模测量

IEEE 802.11广告(1,章节20.3.2,规定了所有DMG波形必须遵循的发送频谱掩码,并描述了包的特征。根据测试定义,数据包应该没有附加训练字段,并且持续时间应该大于10微秒。

dBrLimits = [-30 -30 -22 -17 0 0 -17 -22 -30 -30];fLimits = [-Inf -3.06 -2.7 -1.2 -0.94 0.94 1.2 2.7 3.06 Inf] * 1e3;rbw = 1 e6;%分辨率带宽(Hz)vbw = 300年e3;%视频带宽,单位为Hz

使用helper函数helperSpectralMaskTest生成将所需光谱遮罩与测量PSD叠加的绘图。它检查传输的PSD电平是否在规定的屏蔽电平范围内,并在测试后显示通过/失败状态。

helperSpectralMaskTest (txWaveform、fs、百、dBrLimits fLimits, rbw, vbw);%恢复默认流rng(年代);
频谱屏蔽通过

结论与进一步探索

在此示例中显示了在2.16 GHz信道带宽的60ghz频带中DMG SC波形的发送频谱掩码。还说明了脉冲整形后,传输信号的频谱在谱掩模范围内满足调节限制。对于DMG控制和OFDM PHYs也可以产生类似的结果。

HPA模型和光谱滤波对光谱掩模图中的带外辐射有影响。对于单载波和控制PHY,您可以尝试使用不同的脉冲整形滤波器参数和/或减少或增加平滑因子。

有关调制精度和光谱平坦度等其他变送器测量的信息,请参考以下示例:

附录

此示例使用以下帮助器函数:

选定的参考书目

  1. IEEE标准802.11™-2016年:IEEE信息技术标准-系统间电信和信息交换-局域网和城域网-特定要求,第11部分:无线LAN介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范。

  2. 刘志伟,等。TGad评价方法。计算机工程与应用