Exponenta Banner
exponenta event banner

Восстановление пакетов

Принятые пакеты ухудшаются из-за нарушений радиосвязи и канала. Восстановление содержимого пакета требует коррекции синхронизации символа и сдвига частоты, оценки канала и демодуляции и восстановления преамбулы и полезной нагрузки. Функции Toolbox™ WLAN выполняют эти операции в полях VHT, HT-mixed и не-HT PPDU.

Восстановление пакетов VHT

Открыть сценарий в реальном времени

В этом примере показано, как восстановить содержимое из формы сигнала формата VHT.

Генерация сигнала VHT 80 МГц

Создайте объект конфигурации VHT. Набор APEPLength кому 3200 и MCS кому 5. Создайте поток битов передачи для поля данных. Для формы сигнала VHT поле данных содержит PSDULength*8 биты.

cfgVHT = wlanVHTConfig('APEPLength',3200,'MCS',5);
txBits = randi([0 1],cfgVHT.PSDULength*8,1);

Создайте поля PPDU по отдельности. Создайте поля преамбулы L-STF, L-LTF, L-SIG, VHT-SIG-A, VHT-STF, VHT-LTF и VHT-SIG-B и поле данных VHT.

lstf = wlanLSTF(cfgVHT);
lltf = wlanLLTF(cfgVHT);
lsig = wlanLSIG(cfgVHT);
vhtSigA = wlanVHTSIGA(cfgVHT);
vhtstf = wlanVHTSTF(cfgVHT);
vhtltf = wlanVHTLTF(cfgVHT);
vhtSigB = wlanVHTSIGB(cfgVHT);
vhtData = wlanVHTData(txBits,cfgVHT);

Объедините отдельные поля для создания одной формы сигнала PPDU.

txPPDU = [lstf; lltf; lsig; vhtSigA; vhtstf; vhtltf; vhtSigB; vhtData];

Прохождение сигнала VHT через канал SISO TGac

Создание объектов канала TGac SISO и AWGN.

chBW = cfgVHT.ChannelBandwidth;
fs = 80e6;
tgac = wlanTGacChannel('SampleRate',fs,'ChannelBandwidth',chBW,...
    'LargeScaleFadingEffect','Pathloss and shadowing');
awgnChan = comm.AWGNChannel('NoiseMethod','Variance','VarianceSource','Input port');

Вычислите дисперсию шума для приемника с показателем шума 9 дБ. Дисперсия шума, noiseVar, равно kTBF, где k - постоянная Больцмана, T - температура окружающей среды 290 K, B - полоса пропускания (частота дискретизации), F - показатель шума приемника. Пропускают передаваемый сигнал через шумный канал TGac.

noiseVar = 10^((-228.6 + 10*log10(290) + 10*log10(fs) + 9)/10)
noiseVar = 2.5438e-12

rxPPDU = awgnChan(tgac(txPPDU),noiseVar);

Восстановление содержимого преамбулы VHT из PPDU

В общем, L-STF и L-LTF обрабатываются для выполнения оценки и коррекции сдвига частоты и синхронизации символа. В этом примере несущая частота не смещена, и синхронизация пакета «включена». Поэтому для точной демодуляции определение сдвига несущей частоты и синхронизации символа не требуется.

Найдите индексы начала и остановки для полей PPDU.

fieldInd = wlanFieldIndices(cfgVHT)
fieldInd = struct with fields:
       LSTF: [1 640]
       LLTF: [641 1280]
       LSIG: [1281 1600]
    VHTSIGA: [1601 2240]
     VHTSTF: [2241 2560]
     VHTLTF: [2561 2880]
    VHTSIGB: [2881 3200]
    VHTData: [3201 12160]

Индекс остановки VHT-SIG-B указывает длину преамбулы в выборках.

numSamples = fieldInd.VHTSIGB(2);

Постройте график преамбулы и начала пакетных данных. Добавьте маркеры и постройте график для разграничения границ поля пакета.

time = ([0:double(numSamples)-1]/fs)*1e6;
peak = 1.2*max(abs(rxPPDU(1:numSamples)));
fieldMarkers = zeros(numSamples,1);
fieldMarkers(fieldInd.LSTF(2)-1,1) = peak;
fieldMarkers(fieldInd.LLTF(2)-1,1) = peak;
fieldMarkers(fieldInd.LSIG(2)-1,1) = peak;
fieldMarkers(fieldInd.VHTSIGA(2)-1,1) = peak;
fieldMarkers(fieldInd.VHTSTF(2)-1,1) = peak;
fieldMarkers(fieldInd.VHTLTF(2)-1,1) = peak;
fieldMarkers(fieldInd.VHTSIGB(2)-1,1) = peak;
plot(time,abs(rxPPDU(1:numSamples)),time,fieldMarkers)
xlabel ('Time (microseconds)')
ylabel('Magnitude')
title('VHT Preamble')

Figure contains an axes. The axes with title VHT Preamble contains 2 objects of type line.

Демодулируйте L-LTF и оцените канал.

rxLLTF = rxPPDU(fieldInd.LLTF(1):fieldInd.LLTF(2),:);
demodLLTF = wlanLLTFDemodulate(rxLLTF,cfgVHT);
chEstLLTF = wlanLLTFChannelEstimate(demodLLTF,cfgVHT);

Извлеките поле L-SIG из принятого PPDU, восстановите его информационные биты и проверьте CRC.

rxLSIG = rxPPDU(fieldInd.LSIG(1):fieldInd.LSIG(2),:);
[recLSIG,failCRC] = wlanLSIGRecover(rxLSIG,chEstLLTF,noiseVar,chBW);
failCRC
failCRC = logical
   0

failCRC = 0 указывает, что был передан CRC.

Для формата VHT биты скорости L-SIG являются постоянными и установлены в значение [1 1 0 1]. Проверьте информацию о скорости передачи L-SIG и убедитесь, что эта постоянная последовательность восстановлена. Для формата VHT установка MCS в VHT-SIG-A2 определяет фактическую скорость передачи данных.

rate = recLSIG(1:4)'
rate = 1x4 int8 row vector

   1   1   0   1

Извлеките VHT-SIG-A и подтвердите, что проверка CRC пройдена.

rxVHTSIGA = rxPPDU(fieldInd.VHTSIGA(1):fieldInd.VHTSIGA(2),:);
[recVHTSIGA,failCRC] = wlanVHTSIGARecover(rxVHTSIGA, ...
    chEstLLTF,noiseVar,chBW);
failCRC
failCRC = logical
   0

Извлеките настройку MCS из VHT-SIG-A. Для однопользовательского VHT MCS располагается в битах VHT-SIG-A2 4 через 7.

recMCSbits = (recVHTSIGA(29:32))';
recMCS = bi2de(double(recMCSbits))
recMCS = 5

isequal(recMCS,cfgVHT.MCS)
ans = logical
   1

Восстановленный параметр MCS соответствует значению MCS в объекте конфигурации.

Извлеките и демодулируйте VHT-LTF. Используйте демодулированный сигнал для выполнения оценки канала. Используйте оценку канала для восстановления полей VHT-SIG-B и VHT-Data.

rxVHTLTF = rxPPDU(fieldInd.VHTLTF(1):fieldInd.VHTLTF(2),:);
demodVHTLTF = wlanVHTLTFDemodulate(rxVHTLTF,cfgVHT);
chEstVHTLTF = wlanVHTLTFChannelEstimate(demodVHTLTF,cfgVHT);

Извлеките и извлеките VHT-SIG-B.

rxVHTSIGB = rxPPDU(fieldInd.VHTSIGB(1):fieldInd.VHTSIGB(2),:);
recVHTSIGB = wlanVHTSIGBRecover(rxVHTSIGB,chEstVHTLTF,noiseVar,chBW);

Как описано в IEEE Std 802.11ac-2013, таблица 22-1, значение в поле VHT-SIG-B Length, умноженное на 4, является восстановленной длиной APEP для пакетов, несущих данные. Убедитесь, что длина APEP, содержащаяся в первых 19 битах VHT-SIG-B, соответствует указанной длине APEP.

sigbAPEPbits = recVHTSIGB(1:19)';
sigbAPEPlength = bi2de(double(sigbAPEPbits))*4
sigbAPEPlength = 3200

isequal(sigbAPEPlength,cfgVHT.APEPLength)
ans = logical
   1

Восстановленное значение соответствует настроенной длине APEP.

Восстановление выровненных символов с использованием оценок канала из VHT-LTF.

recPSDU = wlanVHTDataRecover(rxPPDU(fieldInd.VHTData(1):fieldInd.VHTData(2),:),...
    chEstVHTLTF,noiseVar,cfgVHT);

Сравнение передачи и прием битов PSDU.

numErr = biterr(txBits,recPSDU)
numErr = 0

Число битовых ошибок равно нулю.

Восстановление пакетов HT

Открыть сценарий в реальном времени

В этом примере показано, как восстановить содержимое из формы сигнала формата HT.

Генерация сигнала HT 20 МГц

Создайте объект конфигурации HT и передайте PSDU. Набор MCS кому 2. Для сигнала HT поле данных PSDULength*8 биты.

cfgHT = wlanHTConfig('MCS',2);
txPSDU = randi([0 1],cfgHT.PSDULength*8,1);

Создайте поля PPDU по отдельности. Создайте поля преамбулы L-STF, L-LTF, L-SIG, HT-SIG, HT-STF и HT-LTF и поле HT-Data.

lstf = wlanLSTF(cfgHT);
lltf = wlanLLTF(cfgHT);
lsig = wlanLSIG(cfgHT);
htsig = wlanHTSIG(cfgHT);
htstf = wlanHTSTF(cfgHT);
htltf = wlanHTLTF(cfgHT);
htData = wlanHTData(txPSDU,cfgHT);

Объедините отдельные поля для создания одной формы сигнала PPDU.

txPPDU = [lstf; lltf; lsig; htsig; htstf; htltf; htData];

Прохождение сигнала HT через канал SISO TGn

Создание объектов канала SISO и AWGN.

fs = 20e6;
tgnChan = wlanTGnChannel('SampleRate',fs,'LargeScaleFadingEffect','Pathloss and shadowing');
awgnChan = comm.AWGNChannel('NoiseMethod','Variance','VarianceSource','Input port');

Вычислите дисперсию шума для приемника с показателем шума 9 дБ. Дисперсия шума, noiseVar, равно kTBF, где k - постоянная Больцмана, T - температура окружающей среды 290 K, B - полоса пропускания (частота дискретизации), F - показатель шума приемника. Пропускают передаваемый сигнал через шумный канал TGn.

noiseVar = 10^((-228.6 + 10*log10(290) + 10*log10(fs) + 9)/10);
rxPPDU = awgnChan(tgnChan(txPPDU),noiseVar);

Восстановление содержимого преамбулы HT из PPDU

В общем, L-STF и L-LTF обрабатываются для выполнения оценки и коррекции сдвига частоты и синхронизации символа. В этом примере несущая частота не смещена, и синхронизация пакета «включена». Поэтому для точной демодуляции определение сдвига несущей частоты и синхронизации символа не требуется.

Найдите индексы начала и остановки для полей PPDU.

fieldInd = wlanFieldIndices(cfgHT)
fieldInd = struct with fields:
      LSTF: [1 160]
      LLTF: [161 320]
      LSIG: [321 400]
     HTSIG: [401 560]
     HTSTF: [561 640]
     HTLTF: [641 720]
    HTData: [721 9200]

Индекс остановки HT-LTF указывает длину преамбулы в выборках.

numSamples = fieldInd.HTLTF(2);

Постройте график преамбулы и начала пакетных данных. Добавьте маркеры и постройте график для разграничения границ поля пакета.

time = ([0:double(numSamples)-1]/fs)*1e6;
peak = 1.2*max(abs(rxPPDU(1:numSamples)));
fieldMarkers = zeros(numSamples,1);
fieldMarkers(fieldInd.LSTF(2)-1,1) = peak;
fieldMarkers(fieldInd.LLTF(2)-1,1) = peak;
fieldMarkers(fieldInd.LSIG(2)-1,1) = peak;
fieldMarkers(fieldInd.HTSIG(2)-1,1) = peak;
fieldMarkers(fieldInd.HTSTF(2)-1,1) = peak;
fieldMarkers(fieldInd.HTLTF(2)-1,1) = peak;
plot(time,abs(rxPPDU(1:numSamples)),time,fieldMarkers)
xlabel ('Time (microseconds)')
ylabel('Magnitude')
title('HT Format Preamble')

Figure contains an axes. The axes with title HT Format Preamble contains 2 objects of type line.

Демодулируйте L-LTF и оцените канал.

rxLLTF = rxPPDU(fieldInd.LLTF(1):fieldInd.LLTF(2),:);
demodLLTF = wlanLLTFDemodulate(rxLLTF,cfgHT);
chEstLLTF = wlanLLTFChannelEstimate(demodLLTF,cfgHT);

Извлеките поле L-SIG из принятого PPDU и восстановите его информационные биты.

rxLSIG = rxPPDU(fieldInd.LSIG(1):fieldInd.LSIG(2),:);
[recLSIG,failCRC] = wlanLSIGRecover(rxLSIG,chEstLLTF,noiseVar,cfgHT.ChannelBandwidth);
failCRC
failCRC = logical
   0

failCRC = 0 указывает, что был передан CRC.

Для формата HT биты скорости L-SIG являются постоянными и установлены в значение [1 1 0 1]. Проверьте информацию о скорости передачи L-SIG и убедитесь, что эта постоянная последовательность восстановлена. Для формата HT установка MCS в HT-SIG определяет фактическую скорость передачи данных.

rate = recLSIG(1:4)'
rate = 1x4 int8 row vector

   1   1   0   1

Извлеките HT-SIG и подтвердите, что проверка CRC пройдена.

recHTSIG = rxPPDU(fieldInd.HTSIG(1):fieldInd.HTSIG(2),:);
[recHTSIG,failCRC] = wlanHTSIGRecover(recHTSIG,chEstLLTF,noiseVar,cfgHT.ChannelBandwidth);
failCRC
failCRC = logical
   0

Извлеките настройку MCS из HT-SIG. Для HT MCS находится в битах HT-SIG от 0 до 6.

recMCSbits = (recHTSIG(1:7))';
recMCS = bi2de(double(recMCSbits))
recMCS = 2

isequal(recMCS,cfgHT.MCS)
ans = logical
   1

Восстановленный параметр MCS соответствует значению MCS в объекте конфигурации.

Извлеките и демодулируйте HT-LTF. Используйте демодулированный сигнал для выполнения оценки канала. Используйте оценку канала для восстановления поля HT-Data.

rxHTLTF = rxPPDU(fieldInd.HTLTF(1):fieldInd.HTLTF(2),:);
demodHTLTF = wlanHTLTFDemodulate(rxHTLTF,cfgHT);
chEstHTLTF = wlanHTLTFChannelEstimate(demodHTLTF,cfgHT);

Восстановление содержимого данных HT из PPDU

Восстановление принятых выровненных символов с использованием оценок канала из HT-LTF.

[recPSDU] = wlanHTDataRecover(rxPPDU(fieldInd.HTData(1):fieldInd.HTData(2),:),...
    chEstHTLTF,noiseVar,cfgHT);

Сравните переданные и принятые биты PSDU и подтвердите, что число битовых ошибок равно нулю.

numErr = biterr(txPSDU,recPSDU)
numErr = 0

Восстановление пакетов без HT

Открыть сценарий в реальном времени

В этом примере выполняется восстановление содержимого формы сигнала не в формате HT.

Генерировать сигнал 20 МГц без HT

Создайте объект конфигурации без HT и PSDU передачи. Набор MCS кому 4.Для сигнала без HT поле данных PSDULength*8 биты.

cfgNonHT = wlanNonHTConfig('MCS',4);
txPSDU = randi([0 1],cfgNonHT.PSDULength*8,1);

Создайте поля PPDU по отдельности. Используйте содержимое non-HT-Data для проверки частоты битовых ошибок после восстановления. Создайте поля преамбулы L-STF, L-LTF и L-SIG и поле данных без HT.

lstf = wlanLSTF(cfgNonHT);
lltf = wlanLLTF(cfgNonHT);
lsig = wlanLSIG(cfgNonHT);
nhtData = wlanNonHTData(txPSDU,cfgNonHT);

Объедините отдельные поля для создания одной формы сигнала PPDU.

txPPDU = [lstf; lltf; lsig; nhtData];

Прохождение сигнала без HT через канал SISO 802.11g

Вычислите потери в тракте свободного пространства для расстояния между передатчиком и приемником 3 метра. Создайте канал 802.11g с максимальным доплеровским сдвигом 3 Гц и среднеквадратичной задержкой тракта, равной удвоенному времени выборки. Создайте канал AWGN.

dist = 3;
pathLoss = 10^(-log10(4*pi*dist*(2.4e9/3e8)));
fs = 20e6;
trms = 2/fs;
maxDoppShift = 3;
ch802 = comm.RayleighChannel('SampleRate',fs,'MaximumDopplerShift',maxDoppShift,'PathDelays',trms);
awgnChan = comm.AWGNChannel('NoiseMethod','Variance','VarianceSource','Input port');

Вычислите дисперсию шума для приемника с показателем шума 9 дБ. Дисперсия шума, noiseVar, равно kTBF, где k - постоянная Больцмана, T - температура окружающей среды 290 K, B - полоса пропускания (частота дискретизации), F - показатель шума приемника. Пропускайте передаваемый сигнал через шумный канал 802.11g.

noiseVar = 10^((-228.6 + 10*log10(290) + 10*log10(fs) + 9)/10);
rxPPDU = awgnChan(ch802(txPPDU),noiseVar) * pathLoss;

Восстановление содержимого преамбулы без HT из PPDU

В общем, L-STF и L-LTF обрабатываются для выполнения оценки и коррекции сдвига частоты и синхронизации символа. В этом примере несущая частота не смещена, и синхронизация пакета «включена». Поэтому для точной демодуляции определение сдвига несущей частоты и синхронизации символа не требуется.

Найдите индексы начала и остановки для полей PPDU.

fieldInd = wlanFieldIndices(cfgNonHT)
fieldInd = struct with fields:
         LSTF: [1 160]
         LLTF: [161 320]
         LSIG: [321 400]
    NonHTData: [401 7120]

Индекс остановки поля L-SIG указывает длину преамбулы в выборках.

numSamples = fieldInd.LSIG(2);

Постройте график преамбулы и начала пакетных данных. Добавьте маркеры и постройте график для разграничения границ поля пакета.

time = ((0:double(numSamples)-1)/fs)*1e6;
peak = 1.2*max(abs(rxPPDU(1:numSamples)));
fieldMarkers = zeros(numSamples,1);
fieldMarkers(fieldInd.LSTF(2)-1,1)  = peak;
fieldMarkers(fieldInd.LLTF(2)-1,1) = peak;
fieldMarkers(fieldInd.LSIG(2)-1,1) = peak;
plot(time,abs(rxPPDU(1:numSamples)),time,fieldMarkers)
xlabel ('Time (microseconds)')
ylabel('Magnitude')
title('Non-HT Format Preamble')

Figure contains an axes. The axes with title Non-HT Format Preamble contains 2 objects of type line.

Демодулируйте L-LTF и оцените канал.

rxLLTF = rxPPDU(fieldInd.LLTF(1):fieldInd.LLTF(2),:);
demodLLTF = wlanLLTFDemodulate(rxLLTF,cfgNonHT);
chEstLLTF = wlanLLTFChannelEstimate(demodLLTF,cfgNonHT);

Извлеките поле L-SIG из принятого PPDU и восстановите его информационные биты.

rxLSIG = rxPPDU(fieldInd.LSIG(1):fieldInd.LSIG(2),:);
recLSIG = wlanLSIGRecover(rxLSIG,chEstLLTF,noiseVar,'CBW20');

Первые четыре бита поля L-SIG, биты от 0 до 3, содержат информацию о скорости. Подтвердите, что последовательность [1 0 0 1] восстанавливают. Эта последовательность соответствует скорости передачи данных 24 МГц для установки MCS без HT 4.

rate = recLSIG(1:4)'
rate = 1x4 int8 row vector

   1   0   0   1

Извлеките и демодулируйте L-LTF. Используйте демодулированный сигнал для выполнения оценки канала. Используйте оценку канала для восстановления поля non-HT-Data.

rxLLTF = rxPPDU(fieldInd.LLTF(1):fieldInd.LLTF(2),:);
demodLLTF = wlanLLTFDemodulate(rxLLTF,cfgNonHT);
chEstLLTF = wlanLLTFChannelEstimate(demodLLTF,cfgNonHT);

Восстановление содержимого данных, не относящихся к HT, из PPDU

Восстановление выровненных символов с использованием оценок канала из HT-LTF, определяя метод выравнивания с нулевым форсированием.

rxPSDU = rxPPDU(fieldInd.NonHTData(1):fieldInd.NonHTData(2),:);
[recPSDU,~,eqSym] = wlanNonHTDataRecover(rxPSDU,chEstLLTF,noiseVar,cfgNonHT,'EqualizationMethod','ZF');

Сравните переданные и принятые биты PSDU и подтвердите, что число битовых ошибок равно нулю.

numErr = biterr(txPSDU,recPSDU)
numErr = 0

См. также

| |

Связанные темы

Документация по инструментарию WLAN

Поддержка