802.11ac波形生成与MAC帧
此示例显示如何生成包含MAC帧的IEEE®802.11ac™传输，适用于执行无线电分组错误率(PER)接收器测试。
简介
WLAN工具箱™可用于生成标准兼容波形，以执行接收机测试。下图显示了一个基本的WLAN接收器测试场景。
被测设备(DUT)通常通过有线链路对射频测试向量进行刺激。数据包错误率(PER)是用于测试接收机在噪声、干扰或其他损害存在的给定接收信号功率下的性能的度量。PER是指错误解码的报文数除以发送的报文总数。
MAC帧内的帧检查序列(frame check sequence, FCS)用于确定MAC帧是否已被接收方正确解码，从而确定是否错误地接收了数据包。IEEE 802.11ac的通用MAC帧包含以下字段:
MAC头
帧的身体
FCS
要从较高层传输的数据包含在MAC帧的帧体内。发送器对MAC报头和帧体字段使用循环冗余检查来生成FCS值。接收端计算CRC，并将其与接收到的FCS字段进行比较，以确定在传输过程中是否发生了错误。
在本例中，生成由多个VHT格式数据包组成的IEEE 802.11ac波形。的wlanWaveformGenerator函数可用于生成包含一个或多个数据包的波形。的wlanWaveformGenerator函数为每个包消耗物理层业务数据单元(psu)，并执行适当的物理层处理以创建波形。方法可以生成包含MAC报头和有效FCS的PSDUwlanMACFrame函数。在本例中合成了包含MAC包的多包基带波形。此波形可以下载到信号发生器进行射频传输，并用于接收机的PER测试。源代码提供下载和播放使用Keysight Technologies™N5172B信号发生器的波形。示例处理如下图所示:
802.11ac VHT格式配置
合成的VHT波形的特定格式配置wlanWaveformGenerator函数由VHT格式配置对象描述，wlanVHTConfig．对象的属性包含配置。在本例中，一个对象配置为160 MHz带宽，1个发射天线，1个时空流和QPSK速率1/2 (MCS 1)。
vhtCfg = wlanVHTConfig;创建包配置vhtCfg。ChannelBandwidth =“CBW160”；160兆赫的通道带宽vhtCfg。numtransmitantenna = 1;% 1发射天线vhtCfg。NumSpaceTimeStreams = 1;% 1时空流vhtCfg。MCS = 1;%调制:QPSK速率:1/2
波形生成配置
的wlanWaveformGenerator功能可配置生成一个或多个数据包，并在每个数据包之间添加空闲时间。该函数可以配置为生成过采样或标称速率波形。在本例中，将创建四个空闲时间为20微秒的过采样包。
numPackets = 4;%生成4个数据包idleTime = 20e-6;包后空闲时间% 20微秒overamplingfactor = 1.5;过采样波形1.5倍标称基带速率
在每个包中传输的PSDU使用每个包的随机种子进行打乱。这是通过指定扰频器初始化种子的向量来实现的。种子的有效范围是1到127之间。
对每个包使用随机整数初始化扰频器扰码器初始化= randi([1 127]，numPackets,1);
为每个数据包创建一个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，帧体是一个聚合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)。对A-MPDU进行分隔和填充以形成物理层业务数据单元(PSDU)， PSDU经过编码和调制以创建传输数据包。这个封装过程如下图所示:
在这个例子中，为每个包创建一个包含单个MPDU的PSDU。MPDU由MPDU报头、A-MSDU帧(包含连接随机数据的A-MSDU子帧)和有效的FCS组成。的wlanMACFrame函数创建一个带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APEPLengthVHT配置对象的属性。为每个包生成一个PSDU，并连接到一个向量中数据用于与wlanWaveformGenerator函数。创建连接的PSDU位的处理过程数据如下图所示:
创建帧配置macCfg = wlanMACFrameConfig(“FrameType”，“QoS数据”）;macCfg。FrameFormat =“VHT”；%帧格式macCfg。MSDUAggregation = true;内部形成a - msdubitsPerByte = 8;% 1字节中的位数数据= [];为我= 1:numPackets获取MSDU长度以创建一个随机有效载荷，用于形成的a - mpdu% 4048字节(eof前填充)msduLengths = wlanMSDULengths(4048, macCfg, vhtCfg);msdu = cell(numel(msduLengths)， 1);使用获取的长度创建msdu为j = 1:numel(msduLengths) msdu{j} = randi([0 255]， 1, msduLengths(j));结束生成包含带EOF分隔符和填充的A-MPDU的PSDU位[psdu, apepLength] = wlanMACFrame(msdu, macCfg, vhtCfg，“OutputFormat”，“位”）;在VHT配置中设置APEP长度vhtCfg。APEPLength = APEPLength;连接数据包psu用于波形生成数据=[数据;psdu];% #好< AGROW >结束
生成基带波形
所有数据包的连接PSDU位，数据类的参数传递给wlanWaveformGenerator函数和VHT报文配置对象一起使用vhtCfg．配置波形发生器以合成802.11ac VHT波形。例如，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wlanNonHTConfig．波形发生器还使用名称-值对进行配置，以生成多个过采样数据包，数据包之间具有指定的空闲时间和初始扰频器状态。
生成基带VHT报文tx波形= wlanWaveformGenerator(数据，vhtCfg，.．.“NumPackets”numPackets,“IdleTime”idleTime,.．.“ScramblerInitialization”scramblerInitialization,.．.“OversamplingFactor”, oversamplingFactor);fs = wlanSampleRate(vhtCfg，“OversamplingFactor”, oversamplingFactor);disp ([基带采样率:num2str (fs / 1 e6)“议员”]);
基带采样率:240 Msps
基带波形的幅度如下所示。注意配置的报文数和空闲时间。
图;情节(abs (txWaveform));包含(“样本指数”）;ylabel (“级”）;标题(“基带IEEE 802.11ac波形”）;传奇(发射天线1号）;
命令查看生成的时域波形的频谱DSP系统工具箱简介．正如预期的那样，160 MHz的信号带宽是清晰可见的。
spectrumScope =光谱分析仪;spectrumScope。SampleRate = fs;spectrumScope。SpectrumType =“能量密度”；spectrumScope。RBWSource =“属性”；spectrumScope。RBW = 100e3;spectrumScope。AveragingMethod =“指数”；spectrumAnalyze。健忘因子= 0.99;spectrumScope。YLabel =PSD的；spectrumScope。Title =“基带IEEE 802.11ac波形”；spectrumScope (txWaveform);发行版(spectrumScope)
使用射频信号发生器生成空中信号
由WLAN工具箱创建的基带波形现在可以下载到信号发生器以执行接收机测试。使用仪表控制工具箱使用Keysight Technologies N5172B信号发生器产生中心频率为5.25 GHz RF的射频信号。
控制是否将波形下载到波形发生器playOverTheAir = false;下载基带IQ波形到仪器。生成RF中心频率为5.25 GHz，输出功率为-10 dBm。如果playOverTheAir fc = 5.25e9;%#ok< unch >中心频率Power = -10;%输出功率loopCount = Inf;%循环的时间配置信号发生器，下载波形和循环Rf = rfsiggen();射频。资源=“TCPIP0:: 192.168.0.1:: inst0: INSTR”；射频。司机=“AgRfSigGen”；连接(rf);连接到仪器下载(rf, txWaveform。’,fs);下载波形到仪器开始(射频、fc、电力、loopCount);开始发射波形%当你完成传输，停止波形输出停止(rf);断开(rf);结束
选定的参考书目
IEEE信息技术标准。系统间的电信和信息交换。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。
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