主要内容

802.11ad发射机光谱发射掩模测试

这个例子展示了如何在IEEE®802.11ad™传输波形上执行脉冲整形和频谱发射掩模测试。

介绍

IEEE 802.11广告(1]标准,通常称为定向千兆位(DMG),使用60ghz工业、科学和医疗(ISM)频带提供高达7gbps的数据吞吐量。DMG标准支持三种PHY类型:金宝app

  • 控制PHY使用mcs0

  • 单载体(SC) PHY使用mcs1到mcs12和低功率SC PHY使用mcs25到mcs32

  • 一种采用mcs13到mcs24的OFDM PHY。

DMG定义了4个2.16 GHz宽的工作信道,通常在57-66 GHz频段。频谱掩模测试,如本例所示,确保在一个信道中的传输不会对相邻信道造成实质性干扰。DMG渠化过程如下图所示。

该SC DMG PHY使用单载波调制的低成本,短范围的应用。这个例子展示了如何在SC DMG调制波形上进行脉冲整形和频谱掩模测量。波形是使用WLAN工具箱™生成的,但也可以使用频谱分析仪捕获的波形。用于DMG配置的发射机频谱掩码和所需的频谱平坦度在IEEE 802.11ad中有规定[120.3.2],部分。

这个示例生成5个DMG SC包,每个包之间有1微秒的间隔。每个包使用随机数据,使用pi/2-16QAM调制。为了满足光谱掩模要求,对基带波形进行上采样和滤波,以减少带外辐射。采用高功率放大器(HPA)模型来引入带内畸变和频谱再生。对HPA建模后的上采样波形进行光谱发射掩模测量。测试原理如下图所示:

DMG,单载波包配置

本例中生成了一个由多个DMG SC包组成的IEEE 802.11ad波形。DMG SC波形特性在a中指定wlanDMGConfig配置对象。该对象配置为MCS索引12,没有TrainingLength附加到数据包的字段。根据测试要求(在IEEE 802.11ad章节21.3.2中指定)PSDULength设置为20000,以保证在DMG报文上测量的传输光谱掩码长度大于10微秒。

cfgDMG = wlanDMGConfig;% DMG报文配置cfgDMG。MCS = 12;% SC PHY与pi/2-16QAM调制cfgDMG。PSDULength = 20000;%长度(字节)

基带波形生成

波形发生器可以配置成生成一个或多个数据包,每个数据包之间有空闲时间。在这个例子中,wlanWaveformGenerator配置为生成5个充满随机有效载荷数据的包。每个包之间间隔一微秒的空闲时间,并使用随机扰码器种子生成每个包。

%为结果的重复性设置随机流s = rng (98765);%生成多包波形idleTime = 1 e-6;%数据包之间的空闲时间为1微秒numPackets = 5;%生成5个包%为所有有效负载数据创建随机位;PSDULength的单位是字节psdu = randi([0 1],cfgDMG.PSDULength*8*numPackets,1); / /将cfgDMG.PSDULength*8*numPackets设置为1%覆盖DMG配置的ScramblerInitialization属性对象,通过指定扰码器初始化genWaveform = wlanWaveformGenerator (psdu cfgDMG,...“IdleTime”idleTime,...“NumPackets”numPackets,...“ScramblerInitialization”兰迪([127],numPackets 1));%得到波形的采样率fs = wlanSampleRate (cfgDMG);disp ([基带采样率:num2str (fs / 1 e6)“议员”]);
基带采样率:1760 Msps

过采样和过滤

由于发射波形的扩频特性和射频链中HPA引起的频谱再生,频谱滤波被用来减少带外光谱发射。必须对波形进行过采样,以模拟HPA对波形的影响,并查看带外光谱发射。在这个例子中,波形被过采样,并通过一个使用comm.RaisedCosineTransmitFilter.为了满足光谱掩模要求,提出的余弦滤波器被截断到8个符号的持续时间,并将滚动因子设置为0.5。

定义脉冲整形滤波器特性Nsym = 8;%筛选符号持续时间的跨度β= 0.5;%碾轧的因素百= 4;%每个符号的输出样本%创建上升的余弦传输过滤器系统对象rcosFlt = comm.RaisedCosineTransmitFilter (...“形状”“正常”...“RolloffFactor”,β,...“FilterSpanInSymbols”Nsym,...“OutputSamplesPerSymbol”、osp);滤波器发送脉冲整形信号filterWaveform = rcosFlt ([genWaveform;0 (Nsym / 2,1)));%绘制脉冲整形滤波器的幅值和相位响应h = fvtool (rcosFlt,“分析”“频率”);h.FS =百* fs;设定抽样率h.NormalizedFrequency =“关闭”%根据频率绘制响应图

大功率放大器建模

在射频链中,HPA是一个必要的组件,但它会以带内失真和频谱再生的形式引入非线性行为。Rapp模型,在[2,可以用来模拟一个802.11ad功率放大器。Rapp模型引起AM/AM失真,用comm.MemorylessNonlinearity.为了减少失真,HPA被退回到饱和点以下。

hpaBackoff = 0.5;功率放大器后退,以分贝计%创建并配置一个无内存非线性模型HPA非线性= comm.MemorylessNonlinearity;非线性。方法=“拉普模式”;非线性。平滑度= 0.81;%平滑因子非线性。线性增益= 10*log10(4.65) - hpaBackoff;小信号增益非线性。OutputSaturationLevel = 0.58;%饱和度%应用模型txWaveform =非线性(filterWaveform);

发射光谱发射掩模测量

IEEE 802.11广告(1,章节20.3.2,规定了所有DMG波形必须遵循的发送频谱掩码,并描述了包的特征。根据测试定义,数据包应该没有附加训练字段,并且持续时间应该大于10微秒。

dBrLimits = [-30 -30 -22 -17 0 0 -17 -22 -30 -30];fLimits = [-Inf -3.06 -2.7 -1.2 -0.94 0.94 1.2 2.7 3.06 Inf] * 1e3;rbw = 1 e6;%分辨率带宽(Hz)vbw = 300年e3;%视频带宽,单位为Hz

使用helper函数helperSpectralMaskTest生成一个图,将所需的光谱掩模与测量的PSD重叠。它检查传输的PSD级别是否在指定的掩码级别内,并在测试后显示通过/失败状态。

helperSpectralMaskTest (txWaveform、fs、百、dBrLimits fLimits, rbw, vbw);%恢复默认流rng(年代);
光谱面具了

结论与进一步探索

在此示例中显示了在2.16 GHz信道带宽的60ghz频带中DMG SC波形的发送频谱掩码。还说明了脉冲整形后,传输信号的频谱在谱掩模范围内满足调节限制。对于DMG控制和OFDM PHYs也可以产生类似的结果。

HPA模型和光谱滤波对光谱掩模图中的带外辐射有影响。对于单载波和控制PHY,您可以尝试使用不同的脉冲整形滤波器参数和/或减少或增加平滑因子。

有关其他发射机测量的资料,如调制精度和光谱平坦度,请参阅下列例子:

附录

这个例子使用了以下帮助函数:

选定的参考书目

  1. IEEE Std 802.11™-2016:IEEE信息技术标准-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。

  2. 刘志伟,等。TGad评价方法。计算机工程与应用