Введение

IEEE 802.11p [2] является утвержденной поправкой к стандарту IEEE 802.11™, чтобы включить поддержку беспроводного доступа в автомобильных средах (WAVE). Используя полусинхронизированный режим с пропускной способностью канала на 10 МГц, это действует в полосах на 5.85-5.925 ГГц, для которых дополнительные спектральные маски эмиссии заданы [Приложение D 1].

В этом примере показано, как спектральные измерения маски могут быть выполнены на переданной форме волны. Форма волны сгенерирована с WLAN Toolbox™ для простоты, но форма волны, полученная со спектром анализатор, могла использоваться также.

Сгенерирована форма волны, состоящая из трех пакетов IEEE 802.11p на 10 МГц, разделенных разрывом с 32 микросекундами. Случайные данные используются в каждом пакете и 16QAM, модуляция используется. Основополосная форма волны сверхдискретизирована и отфильтрована, чтобы уменьшать из эмиссии полосы, таким образом, удовлетворяющей спектральные требования маски. Модель мощного усилителя (HPA) используется, который вводит внутриполосное искажение и спектральный перерост. Спектральное измерение маски эмиссии выполняется на сверхдискретизированной форме волны после мощного моделирования усилителя. Схематичный тест проиллюстрирован в следующей схеме:

IEEE 802.11p Пакетная Настройка non-HT

В этом примере сгенерирована форма волны IEEE 802.11p, состоящая из нескольких пакетов формата non-HT. Параметры формата формы волны non-HT описаны с помощью объекта настройки формата non-HT. Объект создается с помощью функции wlanNonHTConfig. В этом примере объект сконфигурирован для операции пропускной способности на 10 МГц, как используется IEEE 802.11p.

cfgNHT = wlanNonHTConfig;          % Create packet configuration
cfgNHT.ChannelBandwidth = 'CBW10'; % 10 MHz
cfgNHT.MCS = 4;                    % Modulation 16QAM, rate-1/2
cfgNHT.PSDULength = 1000;          % PSDU length in bytes

Основополосная генерация сигналов

Генератор формы волны может быть сконфигурирован, чтобы сгенерировать один или несколько пакетов и добавить время простоя между каждым пакетом. В этом примере будут созданы три пакета с периодом неактивности с 32 микросекундами. Случайные биты для всех пакетов data создаются и передаются в качестве аргумента wlanWaveformGenerator наряду с пакетным объектом cfgNHT настройки non-HT и дополнительные параметры генерации сигналов. cfgNHT конфигурирует генератор формы волны, чтобы создать IEEE 802.11p форма волны non-HT.

% Set random stream for repeatability of results
s = rng(98765);

% Generate a multi-packet waveform
idleTime   = 32e-6;     % 32 microsecond idle time between packets
numPackets = 3;         % Generate 3 packets

% Create random data; PSDULength is in bytes
data = randi([0 1], cfgNHT.PSDULength*8*numPackets, 1);

genWaveform = wlanWaveformGenerator(data, cfgNHT, ...
                'NumPackets', numPackets,...
                'IdleTime', idleTime);

% Get the sampling rate of the waveform
fs = wlanSampleRate(cfgNHT);
disp(['Baseband sampling rate: ' num2str(fs/1e6) ' Msps']);

Baseband sampling rate: 10 Msps

Сверхдискретизация и фильтрация

Спектральная фильтрация используется, чтобы сократить из полосы спектральные выбросы из-за неявного формирования меандра в модуляции OFDM и спектральном переросте, вызванном мощным усилителем в цепи РФ. Чтобы смоделировать эффект мощного усилителя на форме волны и просмотреть из полосы спектральную эмиссию, форма волны должна быть сверхдискретизирована. В этом примере форма волны сверхдискретизирована с фильтром интерполяции, который также действует как спектральный фильтр. Это позволяет форме волны удовлетворять спектральные требования маски. Форма волны сверхдискретизирована и отфильтровала использование dsp. FIRInterpolator.

% Oversample the waveform
osf = 3;         % Oversampling factor
filterLen = 100; % Filter length
r = 50;          % Design parameter for Chebyshev window (attenuation, dB)

% Generate filter coefficients and interpolate
coeffs = osf.*firnyquist(filterLen, osf, chebwin(filterLen+1, r));
coeffs = coeffs(1:end-1);   % Remove trailing zero
interpolationFilter = dsp.FIRInterpolator(osf, 'Numerator', coeffs);
filtWaveform = interpolationFilter([genWaveform; zeros(filterLen/2,1)]);

% Plot the magnitude and phase response of the filter applied after
% oversampling
h = fvtool(interpolationFilter);
h.Analysis = 'freq';           % Plot magnitude and phase responses
h.FS = osf*fs;                 % Set sampling rate
h.NormalizedFrequency = 'off'; % Plot responses against frequency

Мощное моделирование усилителя

В цепи РФ мощный усилитель является необходимым компонентом, который также вводит нелинейное поведение в форме внутриполосного искажения и спектрального перероста. Модель Rapp используется, чтобы симулировать усилители мощности для беспроводных приложений LAN. Модель Rapp вызывает искажение AM и моделируется с коммуникацией. MemorylessNonlinearity. Мощный усилитель поддерживается - прочь, чтобы действовать ниже точки насыщения, чтобы уменьшать искажение. Возвратом управляет переменная hpaBackoff.

hpaBackoff = 6; % dB

% Create and configure a memoryless nonlinearity to model the amplifier
nonLinearity = comm.MemorylessNonlinearity;
nonLinearity.Method = 'Rapp model';
nonLinearity.Smoothness = 3;             % p parameter
nonLinearity.LinearGain = -hpaBackoff;   % dB

% Apply the model to the transmit waveform
txWaveform = nonLinearity(filtWaveform);

Передайте измерение маски эмиссии спектра

Станции классифицируются согласно позволенным максимальным степеням передачи (в mW). Для четырех различных классов станций четыре различных спектральных маски эмиссии заданы [Приложение D 1]. Спектральные маски заданы относительно пиковой мощности спектральная плотность (PSD).

В этом примере маска эмиссии спектра переданной формы волны после того, как мощное моделирование усилителя измеряется для станции Класса A.

% IEEE Std 802.11-2012 Annex D.2.3, Table D-5: Class A STA
dBrLimits = [-40  -40 -28 -20  -10 0   0  -10 -20 -28 -40 -40];
fLimits   = [-Inf -15 -10 -5.5 -5 -4.5 4.5 5  5.5  10  15 Inf];

Пропущенное спектральное измерение времени Поля данных non-HT используется в тесте маски эмиссии спектра передатчика [3]. Поле данных non-HT каждого пакета извлечено из сверхдискретизированного txWaveform использование индекса запуска каждого пакета. Извлеченные Поля данных non-HT конкатенированы при подготовке к измерению.

% Indices for accessing each field within the time-domain packet
ind = wlanFieldIndices(cfgNHT);
startIdx = osf*(ind.NonHTData(1)-1)+1;   % Upsampled start of non-HT Data
endIdx = osf*ind.NonHTData(2);           % Upsampled end of non-HT Data
idleNSamps = osf*idleTime/(1/fs);        % Upsampled idle time samples
perPktLength = endIdx + idleNSamps;

idx = zeros(endIdx-startIdx+1, numPackets);
for i = 1:numPackets
    % Start of packet in txWaveform, accounting for the filter delay
    pktOffset = (i-1)*perPktLength+filterLen/2;
    % Indices of non-HT Data in txWaveform
    idx(:,i) = pktOffset+(startIdx:endIdx);
end
% Select the Data field for the individual packets
gatedNHTDataTx = txWaveform(idx(:),:);

График, сгенерированный помощником, функционирует helperSpectralMaskTest накладывает необходимую спектральную маску с измеренным PSD. Это проверяет переданные уровни PSD, чтобы быть на заданных уровнях маски и отображает состояние передачи/сбоя после теста.

% Evaluate the PSD and check for compliance
helperSpectralMaskTest(gatedNHTDataTx, fs, osf, dBrLimits, fLimits);

% Restore default stream
rng(s);

   Spectrum mask passed

Заключение и дальнейшее исследование

Передачу спектральная маска для Станций Класса A в полосах на 5.85-5.925 ГГц для интервала канала на 10 МГц показывают в этом примере. Также показано, как пиковая спектральная плотность переданного сигнала находится в пределах спектральной маски, чтобы удовлетворить регулирующим ограничениям. Подобный результат может быть сгенерирован для интервала канала на 5 МГц.

Мощная модель усилителя и спектральная фильтрация влияют на внеполосную эмиссию в спектральном графике маски. Для различных классов станции с более высокими относительными значениями дБ попытайтесь использовать различные фильтры или отфильтруйте длины и/или увеличьте возврат для более низкой эмиссии.

Для получения информации о других измерениях передатчика как точность модуляции и спектральная плоскость, обратитесь к следующему примеру:

Приложение

Этот пример использует следующие функции помощника:

Выбранная библиография