802.11交流种在MIMO预编码与赢家II通道模型
这个例子显示了一个802.11的传输和接收处理ac™多用户下行传输一个赢家II衰落信道。你必须下载并安装获胜者第二通信信道模型工具箱™插件运行这个示例。只有一个赢家二频道系统对象™需要设置所有用户的渠道从一个接入点。
介绍
802.11交流支金宝app持下行(接入点站)多用户传输长达四用户和8传输天线增加链接的总吞吐量(1]。基于用户预定的传输时间,调度器寻找其他更小的包准备传染给其他用户。如果可用,它安排这些用户在同一时间间隔,从而降低整体的多个传输所花费的时间。
在更高的复杂性,因为这同时传输成功接待个人用户的负载需要预编码,也称为发送端波束形成。预编码假定信道状态信息(CSI)是已知发射机。一个探测包,如所描述的802.11交流传输波束形成(WLAN工具箱)例子中,用于确定每个用户在一个多用户的CSI传播。每个用户反馈个人beamformer CSI。beamformer使用CSI从所有用户的预编码矩阵(空间映射)随后的数据传输。
这个示例使用一个通道反演技术的三个用户传输不同数量的空间流分配每个用户,每个用户不同速度参数。系统可以通过下图为特征。
示例生成多用户传输波形,通过多用户赢家二通道和解码为每个用户接收到的信号来计算比特错误。在数据传输之前,这个示例使用一个null数据分组(NDP)传输声音不同的通道为每个用户和决定了预编码矩阵的假设下完美的反馈。
检查支持包安装金宝app
检查通信工具箱的赢家II通道模型的支持包安装。金宝app
comm金宝appSupportPackageCheck (“CST_WINNER2”);
仿真参数和配置
802.11交流,最多八个空间流是被允许的。8×8米姆配置三个用户使用在本例中,第一个用户有三个流,其次有一个,第三有四个流分配给它。不同速度参数和载荷大小为每个用户指定的向量参数传输配置。
s = rng (10);%设置RNG种子可重复性%的传输参数chanBW =“CBW80”;%通道带宽numUsers = 3;%的用户数量numSTSVec = [3 1 4];%流每用户的数量userPos = [0 1 2];%的用户位置mcsVec = (4 6 8);% MCS /用户:16 qam, 64 qam, 256 qamapepVec = (520 192 856);%每个用户负载,以字节为单位chCodingVec = {“* *”,“方法”,“方法”};%每个用户的信道编码%预编码和均衡参数precodingType =“ZF”;%预编码类型;ZF和MMSE的信噪比= 47;在dB %信噪比eqMethod =“ZF”;%均衡方法%创建多用户VHT格式配置对象numTx =总和(numSTSVec);cfgVHTMU = wlanVHTConfig (“ChannelBandwidth”chanBW,…“NumUsers”numUsers,…“NumTransmitAntennas”numTx,…“GroupID”2,…“NumSpaceTimeStreams”numSTSVec,…“UserPositions”userPos,…“主持人”mcsVec,…“APEPLength”apepVec,…“ChannelCoding”,chCodingVec);
发射天线的数量将所有使用时空流的总和。这意味着没有空时分组编码(方式)或空间扩张是用于传输。
听起来(NDP)配置
对预编码,信道测深是首先用来确定渠道经验的用户(接收器)。这个信道状态信息发送回发射器,用于后续的数据传输。假设两个传输信道变化缓慢。对于多用户传输,相同的民主党(空数据包)传播给每一个预定的用户(2]。
% VHT测深(NDP)配置为相同数量的流cfgVHTNDP = wlanVHTConfig (“ChannelBandwidth”chanBW,…“NumUsers”,1…“NumTransmitAntennas”numTx,…“GroupID”0,…“NumSpaceTimeStreams”总和(numSTSVec),…“主持人”0,…“APEPLength”,0);
流指定的数量的总和所有时空流使用。听起来这允许完整的通道。
%生成空数据包,没有数据txNDPSig = wlanWaveformGenerator ([], cfgVHTNDP);NPDSigLen =大小(txNDPSig, 1);
赢家二渠道室内办公室(A1)的场景
在这个例子中,一个comm.WINNER2Channel系统对象的赢家通信工具箱™II通道模型是建立模拟三个渠道不同的用户。室内办公室(A1)公布(仿真结果)场景是为每个用户配置。固定功率延迟,每一个用户体验16-path衰落信道的最大延迟175。每个用户也分配一个低流动性802.11适合交流。
访问点采用均匀圆阵列(UCA)半径为20厘米。每个用户使用一个统一的线性阵列(齿龈)与5厘米元素之间的间距。还假定每个用户的接收天线数量等于时空流分配给他们的数量。
%为赢家二通道设置布局参数AA = winner2.AntennaArray (“台湾”、numTx 0.2);为i = 1: numUsers AA (i + 1) = winner2.AntennaArray (“乌拉”,numSTSVec(我),0.05);结束STAIdx = 2: (numUsers + 1);APIdx = {1};rndSeed = 12;cfgLayout = winner2.layoutparset (STAIdx APIdx numUsers, AA, [], rndSeed);cfgLayout。的配对= [(1、numUsers); 2: (numUsers + 1)];%所有用户访问点cfgLayout。numUsers ScenarioVector = 1 (1);% A1场景中所有的链接cfgLayout。numUsers PropagConditionVector = 0 (1);%仿真结果为我= 1:numUsers%随机设置速度为每个用户兰德(3,1)- v = 0.5;cfgLayout.Stations (i + 1)。速度= v /规范(v,“摇来摇去”);结束%为赢家二通道设置模型参数cfgModel = winner2.wimparset;cfgModel。FixedPdpUsed =“是的”;cfgModel。FixedAnglesUsed =“是的”;cfgModel。IntraClusterDsUsed =“不”;cfgModel。RandomSeed = 111;%可重复性% 3用户的最大速度是1米/秒。设置SampleDensity%的领域,以确保采样率匹配信道带宽。maxMSVelocity = max (cell2mat (cellfun (@ (x)规范(x,“摇来摇去”),…{cfgLayout.Stations.Velocity},“UniformOutput”、假)));cfgModel。UniformTimeSampling =“是的”;cfgModel。SampleDensity =圆(physconst (“光速”) /…cfgModel.CenterFrequency / 2 / (maxMSVelocity / wlanSampleRate (cfgVHTMU)));%创建获胜者II通道系统对象WINNERChan = comm.WINNER2Channel (cfgModel cfgLayout);%调用信息方法检查一些派生的信道参数chanInfo = info (WINNERChan)
chanInfo =结构体字段:NumLinks: 3 NumBSElements: [8 8 8] NumMSElements: [3 1 4] NumPaths: [16 16] SampleRate: [8.0000 e + 07年8.0000 8.0000 e + e + 07年07]ChannelFilterDelay: [7 7 7] NumSamplesProcessed: 0
通道滤波延迟为每个用户存储占其薪酬的接收器。在实践中,符号定时估计会被使用。在发射器,一个额外的10 0样品附加到占通道滤波器延迟。
chanDelay = chanInfo.ChannelFilterDelay;numPadZeros = 10;%设置ModelConfig。NumTimeSamples来匹配输入信号的长度%避免警告WINNERChan.ModelConfig。NumTimeSamples =NPDSigLen + numPadZeros;%声音获胜者二通道为所有用户chanOutNDP = WINNERChan ([txNDPSig; 0 (numPadZeros numTx)]);%增加情况下rxNDPSig = cellfun (@awgn chanOutNDP,…num2cell(信噪比* (numUsers, 1)),“UniformOutput”、假);
信道状态信息反馈
每个用户估计自己的频道使用获得民主党信号和计算信道状态信息,它可以发送回发射机。下面的例子使用了奇异值分解的通道被每个用户计算沪深反馈。
垫=细胞(numUsers, 1);为uIdx = 1: numUsers%计算基于每用户接收信号的反馈矩阵垫{uIdx} = vhtCSIFeedback (rxNDPSig {uIdx} (chanDelay (uIdx) + 1:,:),…cfgVHTNDP、uIdx numSTSVec);结束
假设完美的反馈,没有压缩或量化CSI,发射机的转向矩阵计算数据传输使用Zero-Forcing或最小均方误差(MMSE)预编码技术。这两种方法都试图抵消intra-stream干扰用户的兴趣和由于其他用户的干扰。固有的MMSE-based方法避免了噪声增强zero-forcing技术。因此,在低信噪比性能更好。
%每用户CSI包成一个矩阵numST =长度(垫{1});%的副载波数steeringMatrix = 0 (numST总和(numSTSVec)和(numSTSVec));% Nst-by-Nt-by-Nsts为uIdx = 1: numUsers stsIdx =总和(numSTSVec (1: uIdx-1)) + (1: numSTSVec (uIdx));steeringMatrix (:,:, stsIdx) =垫{uIdx};% Nst-by-Nt-by-Nsts结束% Zero-forcing或MMSE预编码方案如果比较字符串(precodingType“ZF”)δ= 0;% Zero-forcing其他的δ= (numTx /(10 ^(信噪比/ 10)))*眼(numTx);%的患者结束为我= 1:numST%通道反演预编码h =挤压(steeringMatrix(我::));steeringMatrix(我::)= h / (h * h +δ);结束%设置基于转向空间映射矩阵cfgVHTMU。SpatialMapping =“自定义”;cfgVHTMU。SpatialMappingMatrix =排列(steeringMatrix [1 3 2]);
数据传输
随机比特作为个人用户的负载。细胞数组是用来保存每个用户的数据位,txDataBits。个人用户负载的多用户传输的,传输时间是相同的所有用户。这种填充过程描述(9.12.6节1]。在本例中为简单起见负载是垫为每个用户创建一个PSDU 0。
%创建数据序列,一个用于每个用户txDataBits =细胞(numUsers, 1);psduDataBits =细胞(numUsers, 1);为uIdx = 1: numUsers%为每个用户生成负载txDataBits {uIdx} =兰迪([0,1],cfgVHTMU.APEPLength (uIdx) * 8, 1,“int8”);%垫有效载荷与零PSDU(txDataBits psduDataBits {uIdx} = {uIdx};…0 (cfgVHTMU.PSDULength (uIdx) -cfgVHTMU.APEPLength (uIdx)) * 8, 1,“int8”));结束
使用格式配置,cfgVHTMU,指导矩阵生成多用户VHT波形。
txSig = wlanWaveformGenerator (psduDataBits cfgVHTMU);
获胜者二通道对象不允许输入信号大小变化,一旦锁定,所以我们必须调用释放方法之前通过波形。此外,当我们重新启动渠道,我们希望它处理文档前新民主党波形,以便准确地模拟通道的连续性。只提取的波形部分频道的输出为每个用户的后续处理。
释放(WINNERChan);%设置ModelConfig。NumTimeSamples民主党的总长度加上相匹配%波形和垫0WINNERChan.ModelConfig。NumTimeSamples =…WINNERChan.ModelConfig。NumTimeSamples + (txSig) + numPadZeros长度;%传输通过获胜者II通道为所有用户,与10 0%样本追加到占通道滤波器延迟chanOut = WINNERChan ([txNDPSig;0 (numPadZeros numTx);…txSig;0 (numPadZeros numTx)]);%提取波形输出为每个用户chanOut = cellfun (@ (x) x (NPDSigLen + numPadZeros + 1:结束,:),chanOut,“UniformOutput”、假);%增加情况下rxSig = cellfun (@awgn chanOut,…num2cell(信噪比* (numUsers, 1)),“UniformOutput”、假);
每个用户的数据恢复
接收信号为每个用户单独处理。示例假定没有前端障碍,被接收者传输配置简单。
用户指定感兴趣的用户数量被解码的传播。这也是用来索引向量特定于用户的配置对象的属性。
%获得配置的字段索引,假定在接收器印第安纳州= wlanFieldIndices (cfgVHTMU);%单用户接收机有效载荷部分恢复rxDataBits =细胞(numUsers, 1);定标器= 0 (numUsers, 1);spAxes = gobject (sum (numSTSVec), 1);hfig =图(“名字”,“制定平衡的星座的象征);为uIdx = 1: numUsers rxNSig = rxSig {uIdx} (chanDelay (uIdx) + 1:,:);%的用户时空流stsU = numSTSVec (uIdx);%在VHT领域估计噪声功率lltf = rxNSig (ind.LLTF (1): ind.LLTF (2):);demodLLTF = wlanLLTFDemodulate (lltf chanBW);据nVar = helperNoiseEstimate (demodLLTF chanBW,总和(numSTSVec));%根据VHT-LTF执行信道估计rxVHTLTF = rxNSig (ind.VHTLTF (1): ind.VHTLTF (2):);demodVHTLTF = wlanVHTLTFDemodulate (rxVHTLTF chanBW numSTSVec);陈= wlanVHTLTFChannelEstimate (demodVHTLTF chanBW numSTSVec);%恢复信息比特VHT数据字段rxVHTData = rxNSig (ind.VHTData (1): ind.VHTData (2):);[rxDataBits {uIdx}, ~, eqsym] = wlanVHTDataRecover (rxVHTData,…据nVar成龙,cfgVHTMU uIdx,…“EqualizationMethod”eqMethod,“PilotPhaseTracking”,“没有”,…“LDPCDecodingMethod”,“layered-bp”,“MaximumLDPCIterationCount”6);%的情节使相等符号流每用户定标器(uIdx) =装天花板(max (abs([真实(eqsym (:));图像放大(eqsym (:))))));为i = 1: stsU次要情节(numUsers马克斯(numSTSVec), (uIdx-1) *马克斯(numSTSVec) + i);情节(重塑(eqsym(:,:我),[],1),“。”);轴广场spAxes(总和([0 numSTSVec (1: (uIdx-1)))) + i) = gca;%存储轴处理标题([“用户”num2str (uIdx)”,流”num2str (i)));网格在;结束结束%范围内所有次要情节和规模图轴为i = 1:元素个数(spAxes) xlim (spAxes(我),(-麦克斯(标量)马克斯(标量)));ylim (spAxes(我),(-麦克斯(标量)马克斯(标量)));结束pos =得到(hfig,“位置”);集(hfig,“位置”,(pos (1) * 0.7 pos (2) 1.3 * 0.7 * 1.3 pos (3) * pos (4)]);
制定平衡的星座象征情节验证仿真参数和传递技术的有效性。注意到明显的16 qam, 64 qam和QPSK星座每个用户指定的传输。也观察维生素与退化为单个用户在不同的流。这是一个代表通道反演技术的特点。
恢复数据位与传播的有效载荷位确定比特误码率。
%比较恢复对每个用户的APEPLength信息碎片数量=正(1、numUsers);为uIdx = 1: numUsers idx = (1: cfgVHTMU.APEPLength (uIdx) * 8)。”;[~,误码率(uIdx)] = biterr (txDataBits {uIdx} (idx) rxDataBits {uIdx} (idx));disp ([的比特误码率用户”num2str (uIdx)“:”num2str (ber (uIdx))));结束rng(年代);%恢复RNG状态
比特误码率用户1:0比特误码率用户2:0比特误码率用户3:0.00014603
小数量的位错误,在噪声方差,表明成功的数据解码流为每个用户,尽管EVMs变异出现在单独的流。
结论和进一步勘探
这个例子展示了如何使用获胜者II衰落信道系统对象模型在802.11多用户VHT传播交流。进一步探索包括修改传输参数、天线阵列,通道场景中,洛杉矶和仿真结果传播,路径损耗和阴影建模建模。
还有另一个版本的这个例子在WLAN的工具箱,它使用三个独立TGac衰落三个渠道用户:802.11交流多用户MIMO预编码(WLAN工具箱)。
附录
这个示例使用以下从WLAN工具箱™辅助函数:
选定的参考书目
IEEE 802.11®Std ac™-2013 IEEE标准信息技术——之间的通信和信息交换系统-本地和市区网络特定需求-第11部分:无线局域网介质访问控制(MAC)和物理层(体育)规范-第四修正案:增强对高吞吐量在乐队低于6 GHz。
Perahia E。,R. Stacey, "Next Generation Wireless LANS: 802.11n and 802.11ac", Cambridge University Press, 2013.
IEEE Std 802.11™-2012 IEEE标准信息技术——之间的通信和信息交换系统-本地和市区网络特定需求-第11部分:无线局域网介质访问控制(MAC)和物理层规范(体育)。
二是赢家,“赢家二通道模型”,D1.1.2, 2007年9月。
布莱特,G。,H. Sampath, S. Vermani, et al., "TGac Channel Model Addendum", Version 12. IEEE 802.11-09/0308r12, March 2010.
