802.11ac发射机测量
这个例子展示了如何在IEEE®802.11ac™波形上执行这些发射器测量:
调制精度
光谱发射面具
频谱平坦
同相和正交(IQ)增益和相位不平衡
介绍
对于给定的配置，发射机调制精度、所需的频谱掩模和所需的频谱平坦度在[1］．这个例子展示了如何在一个波形上执行这些测量。这个例子也模拟、测量和纠正智商增益和相位不平衡。使用WLAN工具箱™生成波形或使用频谱分析仪捕获的波形。
该示例在数据包之间生成具有80 MHz通道带宽和10微秒间隙的Ups采样的VHT报文。每个数据包包含随机数据并使用256-QAM调制。将IQ增益和相位不平衡添加到过滤的波形。使用高功率放大器（HPA）模型来引入带带畸变和光谱再生。在高功率放大器建模之后在上采样波形上执行光谱发射掩模测量。下面的尺寸并校正估计的IQ增益和相位不平衡的波形。测量VHT数据字段的误差矢量幅度（EVM）以确定调制精度。另外，测量光谱平坦度。该图显示了该示例中包含的工作流程。
802.11ac VHT报文配置
此示例生成由多个VHT格式数据包组成的IEEE 802.11ac波形。使用VHT格式配置对象，wlanVHTConfig，配置VHT报文的传输属性。这个例子配置了80mhz带宽的VHT波形。由于本例没有使用空时分组编码，因此可以测量每个空间流的调制精度。
cfgvht = wlanvhtconfig;%创建报文配置cfgVHT。ChannelBandwidth =“CBW80”；％80 MHz.cfgVHT。NumTransmitAntennas = 1;%一个发射天线cfgVHT。NumSpaceTimeStreams = 1;%一时空流cfgVHT。摘要= false;%没有STBC所以一个空间流cfgVHT。MCS = 8;%调制:256 - qamcfgVHT。APEPLength = 3000;% A-MPDU长度前eof填充字节
波形的一代
生成指定位和配置的VHT波形WlanWaveFormGenerator.函数，指定所需的过采样因子、数据包数量和每个数据包之间的空闲时间。
osf = 3;％3x过采样因子numpackets = 20;%生成20个包idleTime = 10 e-6;包之间的空闲时间% 10微秒
为所有包创建随机位，数据，并作为参数传递给WlanWaveFormGenerator.以及VHT包配置对象cfgVHT．这配置波形发生器以合成802.11ac VHT波形。此外，通过使用名称值对配置波形发生器，以在每个数据包之间生成多个过采样数据包，其中包含指定的空闲时间。
％创建随机数据;psdulength符号为字节savedState = rng (0);%设置随机状态data = randi（[0 1]，cfgvht.psdulength * 8 * numpackets，1）;%生成多包波形txWaveform = wlanWaveformGenerator(数据、cfgVHT.．.“OversamplingFactor”osf,“NumPackets”numPackets,'空闲时间', idleTime);fs = wlanSampleRate (cfgVHT);波形的％基带采样率
添加Impariments
IQ不平衡建模
当前端组件不考虑功率平衡或I和Q分支之间的正交性时，就会出现IQ不平衡。这个例子增加了IQ增益和相位不平衡的传输波形基于标志modelIQImbalance．在接收端，根据[5］．
modeliqimbalance = true;%设置为真增加IQ增益和相位不平衡如果modeliq失衡iqGaindB = 1;% IQ增益不平衡在dB中，从范围[-1 1]指定iqphasedeg = 1;% IQ相位不平衡度，指定从范围[-2 2]iqGainLin = db2mag (iqGaindB);%从dB转换增益到线性值txWaveform = real(txWaveform) + 1i*imag(txWaveform)*iqGainLin*exp(1j*iqPhaseDeg*pi/180); / /输出%如[5]的公式-1所示结束
高功率放大器建模
高功率放大器以带内失真和频谱再生的形式引入非线性行为。本例使用802.11ac的Rapp模型模拟功率放大器[2，这会导致AM/AM失真。
使用该放大器模拟放大器comm.MemorylessNonlinearity对象，并通过指定退避配置，配置减小的失真，hpaBackoff，这样放大器的工作低于饱和点。您可以增加回退，以降低EVM以获得更高的MCS值。
pSaturation = 25;% dBm中功率放大器的饱和功率hpabackoff = 13;功率放大器后退，以分贝计%创建和配置一个无记忆非线性模型的放大器nonlinearity = comm.memorylessnoninearity;nonlinearity.method ='rapp model'；非线性。平滑度= 3;% p参数nonlinearity.lineargain = -hpabackoff;nonlinearity.outputsaturationlevel = db2mag（psaturation-30）;%将模型应用于每个发射天线txWaveform =非线性(txWaveform);
热噪声
通过对每个发射天线增加热噪声Comm.Thermalnoise.噪音值为6db的物体[3.］．
thnoise = comm.thermalnoise（“NoiseMethod”，“噪声图”，'采样率'，fs * osf，'噪音文件'6);为我= 1:cfgVHT。numtransmitantenna txWaveform(:，i) = thNoise(txWaveform(:，i));结束
调制精度（EVM），光谱平整度和IQ不平衡测量
将采样和过滤
将过采样波形向下采样至基带，用于物理层处理、EVM和光谱平坦度测量，在向下采样前应用低通抗混叠滤波器。在光谱平坦度测量中，低通滤波器的影响是可见的。设计了抗混叠滤波器，使所有有源子载波都在滤波器通带内。
重采样滤波器设计。
aStop = 40;%阻带衰减ofdmInfo = wlanVHTOFDMInfo (“VHT-Data”，cfgvht）;% OFDM参数scs = fs / ofdminfo.fftlength;%副载波间距txbw = max（abs（ofdminfo.activefrequencyindices）* 2 * scs;％占用带宽[L, M] =鼠(osf);maxLM = max([L M]);R = (fs-txbw) / fs;TW = 2 * R / maxLM;％过渡宽度b = designMultirateFIR (L, M, TW aStop);
将波形重新采样到基带。
firinterp = dsp.FIRRateConverter (M, L, b);rxWaveform = firinterp (txWaveform);
接收处理
本节检测、同步和提取每个数据包rxwaveform.，然后测量EVM、谱平坦度和智商不平衡。对于每个包，示例执行以下步骤:
检测报文的起始位置
提取非ht字段
估计和正确的粗载波频率偏移（CFO）
通过使用频率纠正的非HT字段执行精细符号定时估计
使用精细符号定时偏移从波形中提取数据包
用粗糙的CFO估计纠正提取的数据包
提取L-LTF，然后估计精确的CFO和正确的整个包
提取VHT-LTF并对每个发射流进行信道估计
从信道估计中测量IQ不平衡，并对信道估计进行校正
通过使用通道估计来测量光谱平坦度
VHT数据场的提取和OFDM解调
使用解调数据场导频和导频子载波的单流信道估计进行噪声估计
通过使用通道和噪声估计相位正确并均衡VHT数据字段
用IQ不平衡估计更正均衡的数据子载波
对于每个空间流中的每个数据携带子载波，找到最近的星座点并测量EVM
下图显示了加工链:
VHT-LTF符号包括允许相位跟踪的导频符号，但本示例不执行相位跟踪。
测试每个包的谱平坦度，方法是测量信道估计中单个子载波的幅度与平均值的偏差[1］．使用helper函数绘制每个包的这些偏差VHTTXSpectralflatnessmeasurement.．绘制每个数据携带的子载波的平均EVM和每个数据包的均等符号。
解调，均衡，解码VHT数据符号使用wlanVHTDataRecover功能。参数化此功能以执行标准要求执行导频相位跟踪和零强制均衡。此示例测量均衡符号的调制精度。
本示例使用的两个实例进行了两个不同的EVM度量comm.EVM．
RMS每个包的EVM，包括子载波、OFDM符号和空间流上的EVM的平均值。
每个分组的每个空间流的每个子载波的EVM。由于这种配置将空间流直接映射到天线，这种测量可以帮助检测频率依赖的损害，这可能会对单个射频链产生不同的影响。这个测量仅对OFDM符号上的EVM进行平均。
%设置EVM度量[EVMPerPkt, EVMPerSC] = vhtEVMSetup (cfgVHT);
这段代码配置对象和变量进行处理。
%获取访问时域包中每个字段的索引IND = WLANFIELDINDIDICES（CFGVHT）;rxwaveformlength = size（rxwaveform，1）;pktlength = double（ind.vhtdata（2））;定义我们能检测到的最小数据长度;L-STF的长度%样本minPktLen =双(ind.LSTF (2) -ind.LSTF (1) + 1;％设置测量图[HSF，HCON，HEVM] = VHTTXSETUPPLOTS（CFGVHT）;rmsevm = zeros（numpackets，1）;pktoffsetstore =零（numpackets，1）;RNG（SavedState）;％恢复随机状态
检测和处理接收波形中的数据包，rxwaveform.通过使用while循环来执行这些步骤。
通过索引到检测数据包
rxwaveform.有了样本偏移量，searchOffset.检测和处理其中的第一个包
rxwaveform.通过增加样本索引偏移量来检测和处理下一个数据包，
searchOffset.重复此步骤，直到没有检测到其他数据包为止
pktNum = 0;searchOffset = 0;从第一个样本开始(无偏移)而(searchOffset + minPktLen) < = rxWaveformLength%包检测pktOffset = wlanPacketDetect (rxWaveform cfgVHT.ChannelBandwidth);数据包从波形开始的偏移量pktOffset = searchOffset + pktOffset;%如果没有检测到数据包或偏移出波形边界，则停止如果is空(pktOffset) || (pktOffset<0) ||.．.((pktOffset + ind.LSIG (2)) > rxWaveformLength)打破；结束%提取非ht字段并进行粗频偏移校正％允许可靠的符号时序nonht = rxWaveform (pktOffset + (ind.LSTF (1): ind.LSIG (2)),:);coarsefreqOff = wlanCoarseCFOEstimate (nonht cfgVHT.ChannelBandwidth);nonht = helperFrequencyOffset (fs, nonht -coarsefreqOff);％确定L-LTF的预期开始与实际开始之间的偏移%的L-LTFlltfoffset = wlanymboltimingestimate（nonht，cfgvht.channelbandwidth）;％确定数据包偏移量pktOffset = pktOffset + lltfOffset;％如果偏移量没有波形跳过样本并继续％在波形的剩余时间内搜索如果（pktoffset <0）||（（PKTOFFSET + PKTLENGTH）> RxWaveFormLength）SearchOffset = PKTOFFSET + DOUBLE（IND.LSTF（2））+ 1;继续；结束%定时同步完成;提取检测到的数据包rxPacket = rxWaveform (pktOffset + (1: pktLength):);pktNum = pktNum + 1;disp (['包裹'num2str (pktNum)' at index: 'num2str (pktOffset + 1)]);%对提取的数据包应用粗频率校正rxPacket = helperFrequencyOffset (fs, rxPacket -coarsefreqOff);％对提取的数据包进行精细频率偏移校正lltf = rxPacket (ind.LLTF (1): ind.LLTF (2):);％提取L-LTFfineFreqOff = wlanFineCFOEstimate (lltf cfgVHT.ChannelBandwidth);rxPacket = helperFrequencyOffset (fs, rxPacket -fineFreqOff);％提取VHT-LTF样本，解调和执行信道估计vhtltf = rxPacket (ind.VHTLTF (1): ind.VHTLTF (2):);vhtltfDemod = wlanVHTLTFDemodulate (vhtltf cfgVHT);％获得单流频道估计chanestsspilots = vhtsinglestreamChannelestimate（Vhtltfdemod，cfgvht）;％频道估计数chanest = wlanvhtltfchannelestimate（vhtltfdemod，cfgvht）;%执行IQ增益和相位不平衡估计(增益、相位、α,β,γ,dataRot] =.．.helperIQImbalanceEstimate(成龙、cfgVHT);流(测量的IQ增益和相位不平衡:%2.2f dB， %2.2f deg\n、增益、相位);％在频道上执行IQ增益和相位不平衡校正％估计数陈=成龙。/(α+β。*γ);%如[5]的公式-29所示%光谱平坦度测量vhtTxSpectralFlatnessMeasurement(成龙、cfgVHT pktNum hSF);%从波形中提取VHT数据样本vhtdata = rxpacket（ind.vhtdata（1）：Ind.Vhtdata（2），:);％估计VHT数据字段中的噪声功率noiseVarVHT = vhtNoiseEstimate (vhtdata chanEstSSPilots cfgVHT);%提取VHT数据样本并进行OFDM解调、均衡%和相位跟踪[~, ~, eqSym] = wlanVHTDataRecover (vhtdata,成龙、noiseVarVHT cfgVHT,.．.“EqualizationMethod”，“ZF”，“PilotPhaseTracking”，“PreEQ”）;％使用零强制算法进行均衡％在VHT数据上执行IQ增益和相位不平衡校正eqSym = eqSym。* dataRot;%数据子载波上的载波旋转eqSym =((连词(α)* eqSym) -(β*连词(eqSym(结束:1:1 ,:,:))))/(( abs(α)^ 2)——(abs(β)^ 2));%根据[5]的公式-30规定%在所有空间流上计算包的RMS EVMRMSEVM（PKTNUM）= EVMPERPKT（EQSYM）;流(' RMS EVM: %2.2f%%， %2.2fdB\n'rmsEVM (pktNum), 20 * log10 (rmsEVM (pktNum) / 100));%计算每个子载波和包的空间流的RMS EVMevmPerSC = evmPerSC (eqSym);% Nst-by-1-by-Nss绘制每副载波和均衡星座的RMS EVM图vhtTxEVMConstellationPlots (eqSym、evmPerSC cfgVHT、pktNum hCon, hEVM);%存储波形内每个数据包的偏移量pktoffsetstore（pktnum）= pktoffset;%增加波形偏移量并搜索数据包的剩余波形searchOffset = pktOffset + pktLength + minPktLen;结束
数据包1在索引：25
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM: 3.30%， -29.63dB
索引处的数据包2：9785
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM: 3.07%， -30.24dB
数据包3在索引:19545
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM: 2.91%， -30.71dB
数据包4在索引:29305
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM: 3.04%， -30.33dB
数据包5在索引:39065
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM：2.99％，-30.50dB
数据包6在索引:48825
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM: 2.67%， -31.49dB
数据包7在索引:58585
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM：2.93％，-30.65dB
数据包8在索引:68345
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM: 2.81%， -31.03dB
第9辑索引:78105
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM：2.93％，-30.65dB
数据包10在索引:87865
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM: 2.73%， -31.28dB
数据包11在索引:97625
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM: 2.90%， -30.76dB
索引处的数据包12：107385
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM: 2.94%， -30.63dB
第13卷索引:117145
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM: 2.84%， -30.94dB
数据包14在索引:126905
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM: 2.91%， -30.73dB
索引中的数据包15：136665
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM：3.09％，-30.20dB
数据包16在索引:146425
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM: 2.60%， -31.69dB
索引处的数据包17：156185
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM: 2.99%， -30.49dB
数据包18在索引:165945
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM：3.20％，-29.90dB
第19卷索引:175705
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM: 3.24%， -29.79dB
第20卷索引:185465
测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.98°
光谱平直度通过
RMS EVM: 3.20%， -29.91dB
如果pktNum > 0流(' %2.2f%%， %2.2fdB\n'，.．.pktNum,意味着(rmsEVM (1: pktNum)), 20 * log10(平均(rmsEVM (1: pktNum)) / 100));其他的DISP（“未检测到完整的包”）;结束
20个包的平均EVM: 2.96%， -30.56dB
发射光谱发射掩模测量
本节测量高功率放大器建模后过滤和受损波形的光谱掩模。
发射机频谱掩模测试[4]使用VHT数据字段的时隙光谱测量。该示例从过采样波形提取每个分组的VHT数据字段，txWaveform，通过使用波形中每个数据包的开始索引。用于确定分组指数的基带处理链中引入的任何延迟都必须在对VHT数据字段进行门控时加以考虑txWaveform．将提取的VHT数据字段连接起来，准备测量。
%访问时域包中各字段的索引IND = WLANFIELDINDIDICES（CFGVHT，“OversamplingFactor”(osf);startIdx = ind.VHTData (1);%数据开始EndIDX = IND.VHTDATA（2）;%数据结束idlensamps = iDletime * fs * OSF;%闲置时间采样perPktLength = endIdx + idleNSamps;idx = 0 (endIdx-startIdx + 1, numPackets);为我= 1:numPackets% tx波形中数据包的起始值，包含过滤延迟pktOffset =(张)* perPktLength;% tx波形中非ht数据的指数idx (:, i) = pktOffset + (startIdx: endIdx);结束gatedvhtdata = txwaveform（idx（:)，:);
802.11ac标准指定相对于峰值功率谱密度的光谱屏蔽。辅助功能救助人员俯瞰着壁垒生成用测量的PSD覆盖所需掩模的图。
如果pktNum > 0 helperSpectralMaskTest (fs, gatedVHTData osf);结束
光谱面具了
结论与进一步探索
这个例子绘制了四种结果:光谱平坦度、每副载波的RMS EVM、均衡星座和光谱掩模。
高功率放大器模型引入了显着的带状失真和光谱再远足，可在EVM结果，噪声星座和光谱掩模图中的带外排放中可见。尝试增加高功率放大器退避，并注意改进的EVM，星座和较低的带外排放。
尝试使用不同的值iqGaindB和iqPhaseDeg并注意对EVM和星座的影响。
相关例子:
选定的参考书目
IEEE Std 802.11™-2016信息技术IEEE标准。系统间电信和信息交换。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。
Loc,畅。IEEE P802.11无线局域网。TGac功能需求和评估方法，修订版16。2011-01-19。
Perahia, E.和R. Stacey。下一代无线局域网:802.11n和802.11ac。第二版。英国:剑桥大学出版社，2013。
Archambault，Jerry和Shravan Surineni。“IEEE 802.11使用矢量信号分析仪的光谱测量。”RF设计27.6（2004）：38-49。
M.Janaswamy，N.K.Chavali和S. Batabyal，“HT和VHT无线LAN系统中的发射器IQ参数的测量”2016年的信号处理和通信国际会议（SPCOM），班加罗尔。
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