Этот пример показывает, как измерить частоту ошибок пакета ссылки IEEE ® 802.11n™ HT с помощью сквозной симуляции с затухающей моделью канала TGn и аддитивным белым Гауссовым шумом.
В этом примере сквозная симуляция используется, чтобы определить частоту ошибок пакета для ссылки HT [1] 802.11n с затухающим каналом при выборе точек ОСШ. В каждой точке ОСШ несколько пакетов передаются через канал, демодулируются и PSDU восстанавливаются. Блоки PSDU сравнивают с переданными для определения количества ошибок пакета и, следовательно, частоты ошибок пакета. Обнаружение пакетов, синхронизация временных синхронизаций, коррекция смещения несущей частоты и отслеживание фазы выполняются приемником. Обработка для каждого пакета суммирована в следующей схеме.
Этот пример также демонстрирует, как parfor цикл может использоваться вместо for цикл при симуляции каждой точки ОСШ для ускорения симуляции. The parfor функция, как часть Toolbox™ Parallel Computing, выполняет обработку для каждого ОСШ параллельно, чтобы уменьшить общее время симуляции.
В этом примере моделируется передача HT 802.11n. Объект строения формата HT, wlanHTConfig, содержит формат специфическое строение передачи. Свойства объекта содержат строение. В этом примере объект сконфигурирован для полосы пропускания канала 20 МГц, 2 передающих антенны, 2 пространственных временных потока и отсутствия пространственного временного блочного кодирования.
% Create a format configuration object for a 2-by-2 HT transmission cfgHT = wlanHTConfig; cfgHT.ChannelBandwidth = 'CBW20'; % 20 MHz channel bandwidth cfgHT.NumTransmitAntennas = 2; % 2 transmit antennas cfgHT.NumSpaceTimeStreams = 2; % 2 space-time streams cfgHT.PSDULength = 1000; % PSDU length in bytes cfgHT.MCS = 15; % 2 spatial streams, 64-QAM rate-5/6 cfgHT.ChannelCoding = 'BCC'; % BCC channel coding
В этом примере модель канала N-LOS TGn используется с профилем задержки Model-B. Для Модели-B, когда расстояние между передатчиком и приемником больше или равно пяти метрам, модель является NLOS. Это описано далее в wlanTGnChannel.
% Create and configure the channel tgnChannel = wlanTGnChannel; tgnChannel.DelayProfile = 'Model-B'; tgnChannel.NumTransmitAntennas = cfgHT.NumTransmitAntennas; tgnChannel.NumReceiveAntennas = 2; tgnChannel.TransmitReceiveDistance = 10; % Distance in meters for NLOS tgnChannel.LargeScaleFadingEffect = 'None';
Для каждой точки ОСШ в вектор snr генерируют несколько пакетов, передают через канал и демодулируют для определения частоты ошибок пакета.
snr = 25:10:45;
Количество пакетов, протестированных в каждой точке ОСШ, управляется двумя параметрами:
maxNumPEs - максимальное количество ошибок пакета, моделируемых в каждой точке ОСШ. Когда количество ошибок пакета достигает этого предела, симуляция в этой точке ОСШ завершена.
maxNumPackets является максимальным количеством пакетов, моделируемых в каждой точке ОСШ, и ограничивает длину симуляции, если предел ошибки пакета не достигнут.
Числа, выбранные в этом примере, приведут к очень короткой симуляции. Для значимых результатов рекомендуем увеличить цифры.
maxNumPEs = 10; % The maximum number of packet errors at an SNR point maxNumPackets = 100; % Maximum number of packets at an SNR point
Установите оставшиеся переменные для симуляции.
% Get the baseband sampling rate fs = wlanSampleRate(cfgHT); % Get the OFDM info ofdmInfo = wlanHTOFDMInfo('HT-Data',cfgHT); % Set the sampling rate of the channel tgnChannel.SampleRate = fs; % Indices for accessing each field within the time-domain packet ind = wlanFieldIndices(cfgHT);
Для каждой точки ОСШ проверяется количество пакетов и вычисляется вероятность ошибки пакета.
Для каждого пакета выполняются следующие шаги обработки:
PSDU создается и кодируется, чтобы создать одну форму волны пакета.
Форма волны передается через другую реализацию модели канала TGn.
AWGN добавляют к принятой форме волны, чтобы создать желаемый средний ОСШ на поднесущую после демодуляции OFDM. The comm.AWGNChannel объект сконфигурирован для предоставления правильного ОСШ. Строение учитывает нормализацию в канале по количеству приемных антенн и энергии шума в неиспользованных поднесущих, которые удаляются во время демодуляции OFDM.
Пакет обнаружен.
Грубое смещение несущей частоты оценивают и корректируют.
Установлена точная временная синхронизация. Выборки L-STF, L-LTF и L-SIG предусмотрены для точной синхронизации, чтобы обеспечить обнаружение пакетов в начале или конце L-STF.
Хорошее смещение частоты несущей оценивается и корректируется.
HT-LTF извлекается из синхронизированной принятой формы волны. HT-LTF является демодулированным OFDM, и выполняется оценка канала.
Поле HT Data извлекается из синхронизированной принятой формы волны. PSDU восстанавливается с использованием извлеченного поля и оценки канала.
A parfor цикл может использоваться для параллелизации обработки точек ОСШ, поэтому для каждой точки ОСШ создается и конфигурируется канал AWGN с comm.AWGNChannel объект. Чтобы обеспечить возможность использования параллельных вычислений для повышения скорости, закомментируйте оператора 'for' и раскомментируйте оператора 'parfor' ниже.
S = numel(snr); packetErrorRate = zeros(S,1); %parfor i = 1:S % Use 'parfor' to speed up the simulation for i = 1:S % Use 'for' to debug the simulation % Set random substream index per iteration to ensure that each % iteration uses a repeatable set of random numbers stream = RandStream('combRecursive','Seed',0); stream.Substream = i; RandStream.setGlobalStream(stream); % Create an instance of the AWGN channel per SNR point simulated awgnChannel = comm.AWGNChannel; awgnChannel.NoiseMethod = 'Signal to noise ratio (SNR)'; % Normalization awgnChannel.SignalPower = 1/tgnChannel.NumReceiveAntennas; % Account for energy in nulls awgnChannel.SNR = snr(i)-10*log10(ofdmInfo.FFTLength/ofdmInfo.NumTones); % Loop to simulate multiple packets numPacketErrors = 0; n = 1; % Index of packet transmitted while numPacketErrors<=maxNumPEs && n<=maxNumPackets % Generate a packet waveform txPSDU = randi([0 1],cfgHT.PSDULength*8,1); % PSDULength in bytes tx = wlanWaveformGenerator(txPSDU,cfgHT); % Add trailing zeros to allow for channel filter delay tx = [tx; zeros(15,cfgHT.NumTransmitAntennas)]; %#ok<AGROW> % Pass the waveform through the TGn channel model reset(tgnChannel); % Reset channel for different realization rx = tgnChannel(tx); % Add noise rx = awgnChannel(rx); % Packet detect and determine coarse packet offset coarsePktOffset = wlanPacketDetect(rx,cfgHT.ChannelBandwidth); if isempty(coarsePktOffset) % If empty no L-STF detected; packet error numPacketErrors = numPacketErrors+1; n = n+1; continue; % Go to next loop iteration end % Extract L-STF and perform coarse frequency offset correction lstf = rx(coarsePktOffset+(ind.LSTF(1):ind.LSTF(2)),:); coarseFreqOff = wlanCoarseCFOEstimate(lstf,cfgHT.ChannelBandwidth); rx = helperFrequencyOffset(rx,fs,-coarseFreqOff); % Extract the non-HT fields and determine fine packet offset nonhtfields = rx(coarsePktOffset+(ind.LSTF(1):ind.LSIG(2)),:); finePktOffset = wlanSymbolTimingEstimate(nonhtfields,... cfgHT.ChannelBandwidth); % Determine final packet offset pktOffset = coarsePktOffset+finePktOffset; % If packet detected outwith the range of expected delays from the % channel modeling; packet error if pktOffset>15 numPacketErrors = numPacketErrors+1; n = n+1; continue; % Go to next loop iteration end % Extract L-LTF and perform fine frequency offset correction lltf = rx(pktOffset+(ind.LLTF(1):ind.LLTF(2)),:); fineFreqOff = wlanFineCFOEstimate(lltf,cfgHT.ChannelBandwidth); rx = helperFrequencyOffset(rx,fs,-fineFreqOff); % Extract HT-LTF samples from the waveform, demodulate and perform % channel estimation htltf = rx(pktOffset+(ind.HTLTF(1):ind.HTLTF(2)),:); htltfDemod = wlanHTLTFDemodulate(htltf,cfgHT); chanEst = wlanHTLTFChannelEstimate(htltfDemod,cfgHT); % Extract HT Data samples from the waveform htdata = rx(pktOffset+(ind.HTData(1):ind.HTData(2)),:); % Estimate the noise power in HT data field nVarHT = htNoiseEstimate(htdata,chanEst,cfgHT); % Recover the transmitted PSDU in HT Data rxPSDU = wlanHTDataRecover(htdata,chanEst,nVarHT,cfgHT); % Determine if any bits are in error, i.e. a packet error packetError = any(biterr(txPSDU,rxPSDU)); numPacketErrors = numPacketErrors+packetError; n = n+1; end % Calculate packet error rate (PER) at SNR point packetErrorRate(i) = numPacketErrors/(n-1); disp(['SNR ' num2str(snr(i))... ' completed after ' num2str(n-1) ' packets,'... ' PER: ' num2str(packetErrorRate(i))]); end
SNR 25 completed after 11 packets, PER: 1 SNR 35 completed after 45 packets, PER: 0.24444 SNR 45 completed after 100 packets, PER: 0.01
figure; semilogy(snr,packetErrorRate,'-ob'); grid on; xlabel('SNR [dB]'); ylabel('PER'); title('802.11n 20MHz, MCS15, Direct Mapping, 2x2 Channel Model B-NLOS');
Количество пакетов, протестированных в каждой точке ОСШ, управляется двумя параметрами; maxNumPEs и maxNumPackets. Для значимых результатов рекомендуется, чтобы эти значения были больше, чем те, которые представлены в этом примере. Увеличение количества моделируемых пакетов позволяет сравнивать PER в различных сценариях. Попробуйте изменить схему кодирования передачи на LDPC и сравните частоту ошибок пакета. Как пример, рисунок ниже был создан путем запуска примера для maxNumPEs: 200 и maxNumPackets: 10000, с четырьмя различными строениями; 1x1 и 2x2 с кодировкой BCC и LDPC.
В этом примере используются следующие вспомогательные функции:
Стандарт IEEE Std 802.11™-2012 IEEE на информационные технологии - Телекоммуникации и обмен информацией между системами - Локальные и столичные сети - Особые требования - Часть 11: Беспроводное управление доступом к среде локальной сети (MAC) и физический слой (PHY) Спецификации.
