В этом примере показано, как сгенерировать формы волны IEEE® 802.11ah™ S1G и подсветки некоторые ключевые возможности стандарта.
802.11ah предназначается для расширенной области значений и приложений малой мощности в нелицензированной sub полосе на 1 ГГц, включая машину, чтобы обработать машинным способом коммуникацию и Интернет вещей. 802.11ah использует более узкую непрерывную пропускную способность канала, чем 802.11n™ и 802.11ac™, чтобы упростить большое расстояние, коммуникацию малой мощности на более низкой скорости передачи данных. Допустимая пропускная способность канала равняется 1, 2, 4, 8, и 16 МГц.
С тех пор 802.11ah использует те же базовые технологии физического уровня в качестве 802.11n и 802.11ac, цепи обработки очень похожи. За исключением передач на 1 МГц, в общих данных модулируется с помощью того же процесса в качестве в 802.11ac с 1/10 тактовой частотой.
В этом примере много 802.11ah формы волны S1G [1] сгенерированы, чтобы подсветить некоторые ключевые режимы и функции 802.11ah стандарт.
802.11ah стандарт задает три режима:
Режим на 1 МГц (S1G_1M) предназначается для низких приложений скорости передачи данных. Этот режим показывает расширенную преамбулу и новую схему модуляции и кодирования, MCS10, чтобы улучшить робастность. MCS10 является BPSK 1/2 уровень с повторением 2 раз. Когда MCS10 используется, короткое учебное поле (STF) повышено на 3 дБ, чтобы допускать пакетное обнаружение [2]. В этом режиме целый PPDU является beamformed.
> = режим преамбулы 2 МГц длиной (S1G_LONG) используется в одной или многопользовательских передачах с 2, 4, 8, или пропускная способность канала на 16 МГц. PPDU похож на 802.11ac VHT PPDU, состоя из всенаправленного фрагмента и изменяемого лучом фрагмента.
> = короткий режим преамбулы на 2 МГц (S1G_SHORT) используется в однопользовательских передачах с 2, 4, 8, или пропускная способность канала на 16 МГц. В этом режиме целый PPDU является beamformed.
802.11ah стандарт предназначается, чтобы действовать на открытом воздухе, а также в закрытом помещении. Перемещающиеся Пилоты были введены, чтобы компенсировать Доплеровское распространение, вызванное отражениями из-за автомобильного движения. В предыдущих 802,11 стандартах экспериментальные местоположения фиксируются к той же поднесущей на время пакета. Отслеживание различных условий канала из-за высокой Доплеровской среды не является эффективным с фиксированными экспериментальными местоположениями. Пилоты перемещения изменяют поднесущие, которые несут пилотов в зависимости от времени, который улучшает способность отследить изменяющиеся условия канала. В этом примере форма волны сгенерирована для каждого из этих трех режимов, введенных выше с настройками для MCS10, и перемещающийся пилот подсветил.
PPDU на 1 МГц S1G состоит из пяти полей, все из которых могут быть beamformed:
STF - Короткое учебное поле, которое используется в крупной синхронизации
LTF1 - Первое длинное учебное поле, которое используется в прекрасной синхронизации и начальной оценке канала
SIG - сигнальное поле, которое получатель декодирует, чтобы определить параметры передачи
LTF2-N - Последующие длинные учебные поля, который используется в оценке канала MIMO
Данные - поле данных, которое несет пользовательскую полезную нагрузку данных
Примеры генерации сигналов для MCS0 и передач на 1 МГц MCS10 показывают. Когда MCS10 используется, повышение степени на 3 дБ применяется к короткому учебному полю. Это повышение степени будет визуализироваться.
Функция wlanS1GConfig возвращает объект настройки S1G. Создайте объект настройки S1G для пропускной способности на 1 МГц, 1 антенны передачи, 1 пространственно-временного потока, уровень BPSK 1/2 (MCS0), и 256-байтовая длина APEP.
cfg1MHz = wlanS1GConfig;
cfg1MHz.ChannelBandwidth = 'CBW1';
cfg1MHz.NumTransmitAntennas = 1;
cfg1MHz.NumSpaceTimeStreams = 1;
cfg1MHz.MCS = 0;
cfg1MHz.APEPLength = 256;
Создайте PSDU случайных битов с помощью необходимой длины в заданной настройке формата.
psdu = randi([0 1],cfg1MHz.PSDULength*8,1);
Сгенерируйте форму волны S1G с помощью сконфигурированного объекта формата S1G и PSDU как входные параметры к генератору формы волны, wlanWaveformGenerator. Генератор формы волны модулирует биты PSDU согласно настройке формата. Генератор формы волны также выполняет работу с окнами OFDM. В этом примере работа с окнами отключена для более ясной визуализации.
% Generate waveform with windowing disabled txMCS0 = wlanWaveformGenerator(psdu,cfg1MHz,'WindowTransitionTime',0);
Измените MCS cfg1MHz
к 10 и генерируют вторую форму волны, чтобы продемонстрировать повышение степени STF.
cfg1MHz.MCS = 10;
txMCS10 = wlanWaveformGenerator(psdu,cfg1MHz,'WindowTransitionTime',0);
Степень построена в течение первых 320 микросекунд обеих форм волны, чтобы получить длительность STF и первого LTF в передаче на 1 МГц. Отметьте повышение степени STF, когда MCS10 будет использоваться. Повышение степени требуется, чтобы получать достаточную пакетную чувствительность обнаружения, чтобы поддержать MCS10 [2].
t = 320; % Duration to plot in microseconds sr = wlanSampleRate(cfg1MHz); % Sample rate Hz tick = (1/sr)*1e6; % Microseconds per sample hf = figure; hp(1) = plot(0:tick:t-tick,20*log10(abs(txMCS10(1:t*sr*1e-6,:))),'bx-'); hold on; hp(2) = plot(0:tick:t-tick,20*log10(abs(txMCS0(1:t*sr*1e-6,:))),'ro-'); xlim([0 t-1]); ylim([-20 15]); s1gWavGenPlotFieldOverlay(cfg1MHz,hf); grid on; legend(hp,'1 MHz MCS10','1 MHz MCS0','Location','SouthWest'); title('Power of 1 MHz PPDU'); xlabel('Time (us)'); ylabel('Power (dBW)');
802.11ah длинная преамбула поддерживает одну и многопользовательские передачи. Длинная преамбула PPDU состоит из двух фрагментов; всенаправленный фрагмент и изменяемый лучом фрагмент.
Всенаправленный фрагмент передается всем пользователям без beamforming. Это состоит из трех полей:
STF - Короткое учебное поле, которое используется в крупной синхронизации
LTF1 - Первое длинное учебное поле, которое используется в прекрасной синхронизации и начальной оценке канала
SIG-A - Сигнализация о поле, которое получатель декодирует, чтобы определить параметры передачи, относящиеся ко всем пользователям
Изменяемый лучом фрагмент может быть beamformed каждому пользователю. Это состоит из четырех полей:
D-STF - beamformed короткое учебное поле, которое используется получателем в автоматическом управлении усилением
D-LTF - Длинные учебные поля beamformed, который используется в оценке канала MIMO
SIG-B - Сигнальное поле B. В многопользовательской передаче SIG-B сигнализирует о MCS для каждого пользователя. В однопользовательской передаче MCS сообщен в поле SIG-A всенаправленного фрагмента преамбулы. Поэтому в однопользовательской передаче переданный символ SIG-B является точным повторением первого D-LTF. Это повторение допускает улучшенную оценку канала.
Данные - поле данных, которое несет пользовательскую полезную нагрузку данных
Чтобы визуализировать повторение первого D-LTF, объект настройки формата преамбулы 2 МГц длиной S1G создается с помощью функции wlanS1GConfig и конфигурируется для одного пространственно-временного потока и одной антенны передачи.
cfgSU = wlanS1GConfig; cfgSU.ChannelBandwidth = 'CBW2'; cfgSU.Preamble = 'Long'; cfgSU.NumUsers = 1; cfgSU.NumSpaceTimeStreams = 1; cfgSU.NumTransmitAntennas = 1; cfgSU.MCS = 1; cfgSU.APEPLength = 150;
> форма волны преамбулы =2 МГц длиной с одним пространственно-временным потоком сгенерирована с помощью cfgSU
объект.
% Generate a PSDU containing random bits psdu = randi([0 1],cfgSU.PSDULength*8,1); % Generate a PPDU waveform txSU = wlanWaveformGenerator(psdu,cfgSU);
Поля D-LTF и SIG-B построены. Отметьте повторение D-LTF в символе SIG-B.
s1gWavGenPlotSIGB(cfgSU,txSU);
Как сравнение преамбула 2 МГц длиной многопользовательская форма волны будет генерироваться и визуализироваться. Во-первых, объект настройки формата создается для двух пользователей. Пользовательские положения, количество потоков времен пробела, MCS и длины APEP сконфигурированы на пользователя, использующего векторы, чтобы параметрировать соответствующие свойства cfgMU
объект.
cfgMU = wlanS1GConfig; cfgMU.ChannelBandwidth = 'CBW2'; cfgMU.Preamble = 'Long'; cfgMU.NumUsers = 2; cfgMU.UserPositions = [0 1]; cfgMU.NumSpaceTimeStreams = [1 1]; cfgMU.NumTransmitAntennas = sum(cfgMU.NumSpaceTimeStreams); cfgMU.MCS = [1 2]; cfgMU.APEPLength = [150 250];
Случайный PSDU создается для каждого пользователя, и сгенерирована многопользовательская форма волны. Длина PSDU для каждого пользователя, cfgMU.PSDULength
, вычисляется на основе свойств передачи cfgMU
объект.
% Generate cell array containing the PSDUs for all users psdu = cell(cfgMU.NumUsers,1); for i = 1:cfgMU.NumUsers psdu{i} = randi([0 1],cfgMU.PSDULength(i),1); end % Generate waveform txMU = wlanWaveformGenerator(psdu,cfgMU);
Два поля D-LTF и поля SIG-B построены для первого пространственно-временного потока. Обратите внимание, что символ SIG-B больше не является повторением D-LTF1, когда это несет MCS на пользователя.
s1gWavGenPlotSIGB(cfgMU,txMU);
S1G> короткая форма волны преамбулы на =2 МГц состоит из пяти полей, все из которых могут быть beamformed:
STF - Короткое учебное поле, которое используется в крупной синхронизации
LTF1 - Первое длинное учебное поле, которое используется в прекрасной синхронизации и начальной оценке канала
SIG - сигнальное поле, которое получатель декодирует, чтобы определить параметры передачи
LTF2-N - Последующие длинные учебные поля, который используется в оценке канала MIMO
Данные - поле данных, которое несет пользовательскую полезную нагрузку данных
В этом примере S1G будут сгенерированы короткие формы волны преамбулы на 2 МГц с и без перемещающихся пилотов.
Перемещающиеся пилоты являются дополнительной функцией для всех трех режимов S1G, чтобы допускать наружные ссылки, где Доплеровское распространение потенциально введено из-за движущихся транспортных средств. Перемещающиеся пилоты повышены 1.5 раза по сравнению с фиксированными пилотами, чтобы улучшать производительность оценки канала в этой среде [3].
Два> = короткие формы волны преамбулы на 2 МГц сгенерированы; один с фиксированными пилотами и один с перемещающимися пилотами. Сначала короткая настройка формата преамбулы на 2 МГц S1G с фиксированными экспериментальными местоположениями создается с помощью функции wlanS1GConfig.
cfgFix = wlanS1GConfig; cfgFix.ChannelBandwidth = 'CBW2'; cfgFix.Preamble = 'Short'; cfgFix.NumTransmitAntennas = 1; cfgFix.NumSpaceTimeStreams = 1; cfgFix.MCS = 0; % BPSK so same power on all subcarriers for analysis cfgFix.APEPLength = 100; cfgFix.TravelingPilots = false; % Fixed pilot subcarriers
Сгенерируйте фиксированную экспериментальную форму волны с помощью cfgFix
возразите и случайные биты PSDU. Биты PSDU создаются с помощью необходимой длины в заданной настройке формата.
% Generate a PSDU containing random bits psdu = randi([0 1],cfgFix.PSDULength*8,1); % Generate a PPDU waveform txFix = wlanWaveformGenerator(psdu,cfgFix);
Извлеките поле данных из формы волны области времени с помощью известной длительности преамбулы. Постройте величину символов OFDM и поднесущих. Местоположение пустых указателей, поднесущих переноса данных и экспериментальных поднесущих переноса подсвечено. Экспериментальные местоположения остаются неизменными на время пакета.
s1gWavGenPlotGrid(txFix,cfgFix, ... 'Demodulated OFDM symbols with fixed pilots highlighted')
Теперь форма волны сгенерирована с помощью той же настройки, но с перемещающимися пилотами. Это могло быть выполнено путем изменения TravelingPilots
свойство существующего объекта настройки и регенерации формы волны, но в этом примере отдельный объект создается и используется.
% Copy the format configuration object and enable traveling pilots cfgTravel = cfgFix; cfgTravel.TravelingPilots = true; % Generate waveform with traveling pilots txTravel = wlanWaveformGenerator(psdu,cfgTravel);
Величина символов OFDM и поднесущих построена снова. Экспериментальные местоположения теперь изменяются на символ OFDM. Величина экспериментальных поднесущих в 1.5 раза больше чем это поднесущих переноса данных.
s1gWavGenPlotGrid(txTravel,cfgTravel, ... 'Demodulated OFDM symbols with traveling pilots highlighted')
Этот пример продемонстрировал, как сгенерировать формы волны для различного 802.11ah режимы S1G и подсветил некоторые ключевые возможности стандарта.
Этот пример использует следующие функции помощника:
Черновой Стандарт IEEE P802.11ah™/D5.0 для Информационных технологий - Телекоммуникаций и обмена информацией между системами - Локальными сетями и городскими компьютерными сетями - Конкретными требованиями - Часть 11: Беспроводное Среднее управление доступом (MAC) LAN и Физический уровень (PHY) Технические требования. Поправка 2: Лицензия Sub 1 ГГц Освобожденная Операция.
Sameer Vermani и др. "Формат преамбулы для 1 МГц", IEEE 802.11-11/1482r4, 2012-01-16.
Рон Порэт и др. "Перемещающиеся Пилоты", IEEE 8902.11-12/1322r0, 2012-11-12.