802.11ad波形生成与波束形成
这个例子展示了如何使用WLAN工具箱™和相控阵系统工具箱™用相控阵发射IEEE®802.11ad™DMG波形。
介绍
IEEE 802.11广告(1定义了工作在60ghz的方向千兆位(DMG)传输格式。为了克服在60ghz时的大路径损耗，IEEE 802.11ad标准被设计为支持定向波束形成。金宝app通过使用相控天线阵列，您可以应用一个天线权重向量(AWV)来聚焦天线方向图。每个数据包在所有阵列元素上传输，但AWV对每个元素施加一个相移来控制传输。通过在DMG包中添加可选的训练字段，并在发射机或接收机上测试不同的awv，可以提高通信链路的质量。这个过程称为波束细化。
DMG报文由以下字段组成:
STF -短训练字段，用于同步。
信道估计字段，用于信道估计。
报头-信号字段，接收端解码确定传输参数。
Data—数据字段，它携带用户数据有效负载。
AGC子字段-可选的自动增益控制(AGC)子字段，用于波束细化。
训练子字段-可选的训练子字段，用于波束细化。
STF和CE字段构成序言。DMG报文的前导、报头和数据字段使用相同的AWV传输。对于发射机波束细化训练，最多可以在包中添加64个训练(TRN)子字段。每个TRN子字段使用不同的AWV传输。这使得多达64种不同AWV的性能可以被测量，并且序言、标题和数据字段的AWV可以被精炼，以用于后续的传输。在TRN子字段中，每四个TRN子字段对应一个CE子字段。每个CE子字段使用与序言相同的AWV传输。为了让接收端在接收到TRN子字段之前重新配置AGC，在TRN子字段之前会有AGC子字段。对于每个TRN子字段，AGC子字段使用应用于单个TRN子字段的相同AWV传输。这允许在接收器上设置增益，适用于测量所有TRN子字段。 The diagram below shows the packet structure with four AGC and TRN subfields numbered and highlighted. Therefore, four AWVs are tested as part of beam refinement. The same AWVs are applied to AGC and TRN subfields with the same number.
这个例子通过在每个训练子域上应用不同的awv来模拟发射机训练，以引导多个方向的传输。通过评估远场平面波，在接收机上评估每个训练子场的强度，以确定哪种发射AWV最优。这个模拟不包括信道或路径损失。
波形规范
该波形配置为具有正交频分复用(OFDM)物理层、100字节物理层业务数据单元(PSDU)和4个发射机训练子场的DMG分组传输。四个训练子场允许对四个awv进行波束细化测试。使用函数wlanDMGConfig，创建DMG配置对象。DMG配置对象指定传输参数。
dmg = wlanDMGConfig;dmg。MCS = 13;% OFDMdmg。TrainingLength = 4;%使用4个训练子字段dmg。PacketType =“TRN-T”；%发射机培训dmg。PSDULength = 100;%字节
波束形成规范
发射机天线模式配置为具有半波长间距的16元均匀线性阵列。使用的对象分阶段。齿龈(相控阵系统工具箱)和分阶段。SteeringVector(相控阵系统工具箱)，创建相控阵和awv。用于评估发射的接收机的位置被指定为从发射机的钻孔的偏移量。
receiverAz = 6;偏离发射机镗孔的%度
一个统一的线性相控阵由16个元素组成，用于控制传输。
N = 16;%元素数c = physconst (“光速”);传播速度(m/s)fc = 60.48 e9;中心频率(Hz)λ= c / fc;%波长(m)d =λ/ 2;天线单元间距(m)TxArray =分阶段。齿龈(“NumElements”N“ElementSpacing”d);
awv是使用分阶段。SteeringVector(相控阵系统工具箱)对象。指定五个转向角度来创建五个awv，一个用于前置和数据字段，一个用于四个训练子字段。前导和数据字段在轴向传输。四个训练子场以沿视轴的角度发射。
创建一个方向导向矢量对象SteeringVector =分阶段。SteeringVector (“SensorArray”, TxArray);%前导和数据的方向角为0°方位角，否%仰角，因此在视轴。[方位;海拔高度)preambleDataAngle = [0;0);这四个训练领域中的每一个都使用一套不同的重量来引导转向一个稍微不同的方向。[方位;海拔高度)trnAngle = [[-10;0] [5;0] [5;0] [10;0]];生成所有角度的权重weights = SteeringVector(fc，[preambleDataAngle trnAngle]);AWV的每一行都是应用于不同天线单元的权重preambleDataAWV =连词(重量(:1));% AWV用于序言、数据和CE字段trnAWV =连词(权重(:,2:结束));用于每个TRN子字段的% AWV
使用plotArrayResponse辅助函数，阵列响应显示接收机的方向与训练子场TRN-SF3的方向最对准。
plotArrayResponse (TxArray receiverAz, fc、重量);
生成基带波形
使用配置好的DMG对象和一个充满随机数据的PSDU作为波形发生器的输入，wlanWaveformGenerator．波形发生器根据格式配置调制PSDU位，并执行OFDM加窗。
%创建一个随机位的pdus = rng (0);%为可重复的结果设置随机种子psdu = randi([0 1]，dmg.PSDULength*8,1); / / / / /%生成包tx = wlanWaveformGenerator (psdu, dmg);
对每个字段应用权重向量
一个分阶段。散热器(相控阵系统工具箱)对象，将awv应用于波形，将每个元素的辐射信号组合成平面波，并确定感兴趣角度的平面波，receiverAz．DMG波形的每一部分tx是通过散热器与一组指定的awv，并在其中评估平面波的角度。
散热器= phased.Radiator;散热器。传感器= TxArray;%使用统一线性数组散热器。WeightsInputPort = true;%提供AWV作为参数散热器。OperatingFrequency = fc;频率(赫兹)散热器。CombineRadiatedSignals = true;%产生平面波在相对于散热器的方向上计算平面波steerAngle = [receiverAz;0);%[方位;海拔高度)在接收端将波束形成的波形评估为平面波planeWave = 0(大小(tx));获取字段的索引印第安纳州= wlanFieldIndices (dmg);%获得平面波，同时应用AWV的序言，头部，和数据idx = (1: ind.DMGData (2));planeWave (idx) =散热器(tx (idx)、steerAngle preambleDataAWV);%将AWV应用于AGC和TRN子域，得到平面波为我= 1:dmg。TrainingLength% AGC分支学科我agcsfIdx = ind.DMGAGCSubfields (1): ind.DMGAGCSubfields(我,2);planeWave (agcsfIdx) =散热器(tx (agcsfIdx)、steerAngle trnAWV(:,我));%的环境领域我trnsfIdx = ind.DMGTRNSubfields (1): ind.DMGTRNSubfields(我,2);planeWave (trnsfIdx) =散热器(tx (trnsfIdx)、steerAngle trnAWV(:,我));结束%将AWV应用于TRN-CE得到平面波为我= 1:dmg。TrainingLength/4 trnceIdx = ind.DMGTRNCE(i,1):ind.DMGTRNCE(i,2);planeWave (trnceIdx) =散热器(tx (trnceIdx)、steerAngle preambleDataAWV);结束
评估波束形成的波形
辅助函数plotDMGWaveform绘制出波束形成的平面波的大小。当评估波束形成的平面波的大小时，我们可以看到在接收机方向上波束形成的场比其他场更强。
plotDMGWaveform (planeWave dmg,“具有高亮场的波束形成平面波”);rng(年代);恢复随机状态
结论
这个例子演示了如何生成IEEE 802.11ad DMG波形，并将awv应用到波形的不同部分。该示例使用WLAN工具箱生成符合标准的波形，并使用相控阵系统工具箱应用awv并评估在接收机方向上合成平面波的幅度。
附录
这个例子使用了以下帮助函数:
选定的参考书目
IEEE Std 802.11ad™-2012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)规范修改3:增强了在60ghz频段的高吞吐量。
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