802.11交流变送器测量
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
光谱排放掩模
光谱平直度
同期和正交（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第21.3.17节中规定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。
该示例生成20个VHT包，具有80mhz信道带宽和包之间10微秒的间隔。每个包包含随机数据，使用256-QAM调制。为减少带外辐射，满足掩模要求，对基带波形进行上采样和滤波。将IQ增益和相位不平衡添加到滤波波形中。使用高功率放大器(HPA)模型引入带内失真和频谱再生。对高功率放大器建模后的上采样波形进行光谱发射掩模测量。用估计的IQ增益和相位不平衡对波形进行下采样和校正。测量VHT数据场的误差矢量大小(EVM)，以确定调制精度。另外，测量光谱平坦度。此图显示了示例中包含的工作流。
IEEE 802.11ac VHT分组配置
这个例子产生一个IEEE 802.11交流波形由多个VHT格式数据包组成。使用VHT格式配置对象，wlanvhtconfig，配置VHT数据包的传输属性。此示例为80 MHz带宽配置VHT波形。因为此示例不使用空间时间块编码，所以它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 MHzcfgvht.numtransmitantennas = 1;％一个发射天线cfgvht.numspacetimestreams = 1;%一时空流cfgvht.stbc = false;％没有stbc所以一个空间流cfgvht.mcs = 8;％调制：256-QAMcfgvht.apeplength = 3000;％A-MPDU长度预换页垫以字节为单位
基带波形生成
通过使用通过使用指定位和配置来生成VHT波形wlanWaveformGenerator函数，指定所需的过采样因子，数据包数和每个数据包之间的空闲时间。
numPackets = 20;％生成20个数据包iDletime = 10e-6;％10微秒段数据包之间的空闲时间
为所有包创建随机位，数据，并作为一个争论wlanWaveformGenerator以及VHT数据包配置对象cfgVHT．这配置波形发生器，以合成一个802.11ac VHT波形。此外，通过使用名称-值对来配置波形发生器，以生成多个包，每个包之间有指定的空闲时间。
%创建随机数据;PSDULength的单位是字节savedState = rng (0);%设置随机状态数据= randi([0 1]，cfgVHT.PSDULength*8*numPackets,1);%生成多包波形txWaveform = wlanWaveformGenerator(数据、cfgVHT．..“NumPackets”numPackets,“IdleTime”，空闲时间）;%得到波形的采样率FS = WLANSAMPLEDE（CFGVHT）;DISP（[基带采样率:num2str (fs / 1 e6)“议员”]）;
基带采样率：80 MSPS
过采样和过滤
利用频谱滤波降低OFDM调制中由于隐式矩形脉冲整形引起的带外光谱发射，以及高功率放大器模型引起的光谱再生。上采样波形以模拟大功率放大器的效果，并查看带外光谱发射。过采样需要一个插值滤波器来去除上采样引起的光谱图像。本例使用插值滤波器对波形进行采样，插值滤波器作为光谱滤波器，使波形满足光谱掩模要求。对波形进行过采样和滤波dsp.firinterpolator.系统对象(TM)。
%波形过采样osf = 3;%过采样因子filterLen = 120;%滤波器长度beta = 0.5;KAISER窗口％设计参数％生成滤波器系数多项式系数= osf。* firnyquist (osf, filterLen kaiser (filterLen + 1,β));多项式系数=多项式系数(1:end-1);删除尾随零interpolationFilter = dsp。FIRInterpolator (osf,“分子”、多项式系数);txWaveform = interpolationFilter (txWaveform);％绘制滤波器的幅度和相位响应%采样过密h = fvtool (interpolationFilter);h.Analysis ='弗里克'；%绘制幅值和相位响应h.FS = osf * fs;％设置采样率h.NormalizedFrequency =“关闭”；%根据频率绘制响应图
智商不平衡建模
当前端组件不尊重I和Q分支之间的功率平衡或正交性时，出现IQ不平衡。此示例基于标志对传输的波形添加IQ增益和相位不平衡ModelIqimbalance.．在接收端，根据[5］．
modelIQImbalance = true;％设置为true以添加IQ增益和相位不平衡如果modeliq失衡iqGaindB = 1;％iq在db中增益不平衡，从范围内指定[-1 1]iqPhaseDeg = 1;％IQ相位不平衡以度数，从范围内指定[-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％在[5]的公式-1中规定结尾
高功率放大器建模
高功率放大器以带内失真和光谱再生的形式引入非线性行为。此示例通过在802.11ac中使用RAPP模型来模拟功率放大器[2]，引入AM / AM失真。
模型放大器使用Comm.MemoryLessnoninearity.对象，并通过指定后退来配置减少的失真，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;DB中％功率放大器退避%创建和配置一个无记忆非线性模型的放大器非线性= comm.MemorylessNonlinearity;非线性。方法=“拉普模式”；非线性。平滑度= 3;％p参数非线性。LinearGain = -hpaBackoff;非线性。OutputSaturationLevel = db2mag (pSaturation-30);%将模型应用于每个发射天线为了i = 1：cfgvht.numtransmitantennas txwaveform（：，i）=非线性（txwaveform（：，i））;结尾
向波形添加热噪声，指定6 dB接收器噪声系数[3.］．
nf = 6;%噪声系数(dB)BW = FS * OSF;%的带宽(赫兹)k = 1.3806 e-23;波尔兹曼常数(J/K)t = 290;%环境温度(K)noisePower = 10 * log10 (k * T * BW) + NF;awgnChannel = comm.AWGNChannel (“NoiseMethod”，“方差”，．..“方差”，10 ^（NoisePower / 10））;txwaveform = awgnchannel（txwaveform）;
调制精度(EVM)，光谱平坦度和IQ不平衡测量
将过采样的波形重新采样至基带，用于物理层处理和EVM、光谱平坦度和IQ不平衡测量。作为重采样的一部分，在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。将波形重新采样到基带dsp。FIRDecimator系统对象（TM）具有相同的系数，COEFFS.，用于“过采样和滤波”部分的过采样。
将波形重新采样到基带DecimationFilter = DSP.FirdEcimator（OSF，“分子”、多项式系数);rxwaveform = decimationfilter（txwaveform）;
此部分检测，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:
检测数据包的开始
提取非ht字段
估计并修正粗载波频偏(CFO)
通过使用频率校正的非ht字段执行精细的符号时间估计
使用精细符号定时偏移从波形中提取数据包
用粗略的CFO估计更正提取的数据包
提取L-LTF，然后估计精细的CFO并对整个数据包进行校正
提取VHT-LTF并对每个发射流进行信道估计
从信道估计测量IQ不平衡，并对信道估计进行校正
利用信道估计来测量光谱平坦度
提取和OFDM解调VHT数据字段
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
利用信道和噪声估计对VHT数据场进行相位校正和均衡
用IQ不平衡估计校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
该图显示了处理链：
VHT-LTF符号包括允许相位跟踪的导频符号，但该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］．使用辅助功能绘制每个数据包的这些偏差vhtTxSpectralFlatnessMeasurement．绘制每个数据承载子载波和每个包的均衡符号的平均EVM。
通过使用使用释放，均衡和解码VHT数据符号wlanVHTDataRecover函数。将此函数参数化，以按照标准要求执行导频相位跟踪和强制零均衡。这个例子从均衡符号测量调制精度。
本示例使用的两个实例进行了两个不同的EVM度量comm.EVM．
RMS EVM每分组，其包括在子载波上平均EVM，OFDM符号和空间流。
每个空间流的每个子载波为数据包的RMS EVM。由于此配置将空间流直接映射到天线，因此该测量可以帮助检测频率依赖性损伤，这可能会影响各个RF链。此测量仅在OFDM符号上平均EVM。
%设置EVM度量[EVMPERPKT，EVMPERSC] = VHTEVMSETUP（CFGVHT）;
此代码配置对象和变量进行处理。
％获取用于访问时域数据包中的每个字段的索引印第安纳州= wlanFieldIndices (cfgVHT);rxWaveformLength =大小(rxWaveform, 1);pktLength =双(ind.VHTData (2));％定义我们可以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[据hSF, hCon, hEVM] = vhtTxSetupPlots (cfgVHT);rmsEVM = 0 (numPackets, 1);pktOffsetStore = 0 (numPackets, 1);rng (savedState);恢复随机状态
在接收到的波形内检测和处理数据包，rxWaveform通过使用循环执行这些步骤。
通过索引到检测数据包
rxWaveform随着样品偏移，searchOffset检测和处理内部的第一个数据包
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，直到没有检测到其他数据包
pktnum = 0;searchOffset = 0;％在第一个样本开始（没有偏移量）尽管(searchOffset + minPktLen) < = rxWaveformLength％数据包检测pktOffset = wlanPacketDetect (rxWaveform cfgVHT.ChannelBandwidth);％数据包从波形开始时偏移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isempty（pktoffset）||（pktoffset <0）||．..（（pktoffset + Ind.lsig（2））> rxwaveFormLength）休息；结尾％提取非HT字段并执行粗略频率偏移校正%以保证可靠的符号定时nonht = rxwaveform（pktoffset +（ind.lstf（1）：Ind.lsig（2）），:);coarsefreqoff = wlancoarsecfoeStimate（nonht，cfgvht.channelbandwidth）;nonht = helperfrequencyOffset（非HU，FS，-CoarseFreqoff）;%确定L-LTF预期启动和实际启动之间的偏移量L-LTF的百分比lltfOffset = wlanSymbolTimingEstimate (nonht cfgVHT.ChannelBandwidth);确定数据包偏移量pktOffset = pktOffset + lltfOffset;%如果偏移量没有波形边界，跳过采样并继续%在剩余波形内搜索如果(pktOffset<0) || ((pktOffset+pktLength)>rxWaveformLength) searchOffset = pktOffset+double(ind.LSTF(2))+1;继续；结尾％时序同步完成;提取检测到的数据包rxpacket = rxwaveform（pktoffset +（1：pktlength），:);pktnum = pktnum + 1;DISP（[“包”num2str（pktnum）'在索引：'num2str（pktoffset + 1）]）;％对提取的数据包应用粗略频率校正rxpacket = helperfrequencyoffset（rxpacket，fs，-coarsefreqoff）;%对提取的数据包进行精细的频率偏移校正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，解调并进行信道估计vhtltf = rxPacket (ind.VHTLTF (1): ind.VHTLTF (2):);vhtltfDemod = wlanVHTLTFDemodulate (vhtltf cfgVHT);获得单流信道估计chanEstSSPilots = vhtSingleStreamChannelEstimate (vhtltfDemod cfgVHT);%信道估计陈= wlanVHTLTFChannelEstimate (vhtltfDemod cfgVHT);％执行IQ增益和相位不平衡估计(增益、相位、α,β,γ,dataRot] =．..Helperiqimbalance（Chanest，CFGVHT）;fprintf（'测量IQ增益和相位不平衡：％2.2f db，％2.2f deg \ n'、增益、相位);在信道上执行IQ增益和相位不平衡校正%的估计陈=成龙。/(α+β。*γ);%如[5]的公式-29所示%光谱平坦度测量VHTTXSpectralflatnessmeasurement（Chanest，CFGVHT，PKTNUM，HSF）;％从波形中提取VHT数据样本vhtdata = rxPacket (ind.VHTData (1): ind.VHTData (2):);估算VHT数据域的噪声功率noiseVarVHT = vhtNoiseEstimate (vhtdata chanEstSSPilots cfgVHT);％提取VHT数据样本并执行OFDM解调，均衡％和相位跟踪[~, ~, eqSym] = wlanVHTDataRecover (vhtdata,成龙、noiseVarVHT cfgVHT,．..“EqualizationMethod”，'ZF'，'先行者屏蔽'，“PreEQ”）;%均衡采用强制零算法%对VHT数据进行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 =（（结合（alphaest）* eqsym） - （betaest * conj（eqsym（ext：-1：1，：：））））/（（abs（ahnalaest）^ 2） - （abs（betaest）^2））;百分比 - [5]的公式-30在数据包的所有空间流中计算RMS EVMrmsEVM (pktNum) = EVMPerPkt (eqSym);fprintf（' RMS EVM: %2.2f%%， %2.2fdB\n'rmsEVM (pktNum), 20 * log10 (rmsEVM (pktNum) / 100));％计算RMS EVM每个子载波和数据包的空间流evmPerSC = 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）;％存储波形内每个分组的偏移量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;结尾如果pktNum > 0流('％d包的平均EVM：％2.2f %%，％2.2fdb \ n'，．..PKTNUM，平均值（RMSEVM（1：PKTNUM）），20 * LOG10（平均值（RMSEVM（1：PKTNUM））/ 100））;别的disp (“未检测到完整的包”）;结尾
数据包1在索引处：41测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.96°D频谱平整度通过RMS EVM：3.38％，-29.43db包号，在索引处：9801测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.96°型散光平直度通过RMS EVM：3.14％，-30.05dB包3，可见：19561测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.96°D频谱平坦度通过RMS EVM：2.96％，-30.56dB数据包4，索引：29321测量智商增益相位不平衡：0.98 dB，0.96°型光谱平整度通过RMS EVM：3.09％，-30.20dB分组5，在指数下：39081测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.96°D谱平整度通过RMS EVM：3.03％，-30.36dB索引中的数据包6：48841测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.96°D谱平整度通过RMS EVM：2.73％，-31.27dB数据包7，处于索引：58601测量的IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.96°D谱平整度通过RMS EVM：3.00％，-30.46dB数据包8，索引：68361测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.96°D频谱平整度PassED RMS EVM：2.89％，-30.79dB数据包9在索引：78121测量IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.96°D谱平整度通过RMS EVM：3.02％，-30.39dB数据包10，索引：87881测量IQ增益相位不平衡：0.98 dB，0.96°型光谱平整度通过RMS EVM：2.79％，-31.09dB包11，指数下：97641测量的IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.96°D频谱平整度通过RMS EVM：2.98％，-30.52dB在索引处的数据包12：107401测量的IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.96°光谱平整度通过RMS EVM：3.00％，-30.47dB数据包13在索引：117161测量的IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.96°D谱平坦度通过RMS EVM：2.88％，-30.80dB数据包14在索引：126921测量的IQ增益和相位不平衡：0.98 dB，0.96°D谱平整度通过了RMS EVM：2.96％，-30.59dB数据包15，索引：136681测量智商增益相位不平衡：0.98 dB，0.96°型光谱平整度通过RMS EVM：3.17％，-29.98dB分组16在索引：146441测量的IQ增益和相位伊巴兰ce: 0.98 dB, 0.96 deg Spectral flatness passed RMS EVM: 2.69%, -31.42dB Packet 17 at index: 156201 Measured IQ gain & phase imbalance: 0.98 dB, 0.96 deg Spectral flatness passed RMS EVM: 3.03%, -30.36dB Packet 18 at index: 165961 Measured IQ gain & phase imbalance: 0.98 dB, 0.96 deg Spectral flatness passed RMS EVM: 3.26%, -29.75dB Packet 19 at index: 175721 Measured IQ gain & phase imbalance: 0.98 dB, 0.96 deg Spectral flatness passed RMS EVM: 3.29%, -29.65dB Packet 20 at index: 185481 Measured IQ gain & phase imbalance: 0.98 dB, 0.96 deg Spectral flatness passed RMS EVM: 3.27%, -29.72dB Average EVM for 20 packets: 3.03%, -30.38dB
传输频谱发射掩模测量
本节测量大功率放大器建模后滤波和受损波形的光谱掩模。
发射器光谱掩模测试[4]使用VHT数据场的时间门控光谱测量。该示例从过采样波形中提取每个数据包的VHT数据场，txwaveform.，通过使用基带波形内每个包的起始索引。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。
startIdx = osf * (ind.VHTData (1) 1) + 1;VHT数据上采样启动endIdx = osf * ind.VHTData (2);VHT数据上采样结束延迟= grpdelay (decimationFilter, 1);%下采样滤波器组延迟idx = 0 (endIdx-startIdx + 1, pktNum);为了我= 1:pktNumTxWAVEFORM中的数据包的百分比pktOffset = osf * pktOffsetStore(我)延迟;% tx波形中VHT数据的指数idx (:, i) = (pktOffset + (startIdx: endIdx));结尾gatedVHTData = txWaveform (idx (:):);
802.11ac标准规定了相对于峰值功率谱密度的光谱掩模。辅助函数helperSpectralMaskTest生成用测量的PSD覆盖所需掩模的图。
如果pktNum > 0 helperSpectralMaskTest (fs, gatedVHTData osf);结尾
光谱掩模通过了
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著的带内失真和光谱再生，这在EVM结果中可见，频谱掩模图中有噪声星座和带外发射。尝试增加高功率放大器后退，注意改进的EVM，星座和更低的带外辐射。
尝试使用不同的值iqgaindb.和iqphasedeg.并注意对EVM和星座的影响。
光谱滤波和下采样（使波形到基带进行处理）阶段包括过滤。这些滤波器响应会影响光谱平坦度测量。光谱平坦度测量中的纹波主要是由于下采样到基带。尝试使用不同的滤波器或过滤器长度，并记下对光谱平整度的影响。
选定的书目
IEEE STD 802.11™-2016信息技术的IEEE标准 - 系统之间的电信和信息交流 - 本地和大都市区域网络 - 特定要求 - 第11部分：无线LAN介质访问控制（MAC）和物理层（PHY）规格。
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进行光谱测量。RF Design 27.6(2004): 38-49。
M. Janaswamy, N. K. Chavali和S. Batabyal，“HT和VHT无线局域网系统中发射机IQ参数的测量”，2016信号处理和通信国际会议(SPCOM)，班加罗尔。
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