CN114172777B - 一种基于802.11be协议的PPDU信号发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于802.11be协议的PPDU信号发生装置,属于信号发生技术领域,该装置包括九个单元,分别为:L‑STF生成单元、L‑LTF生成单元、L‑SIG生成单元、RL‑SIG生成单元、U‑SIG生成单元、EHT‑SIG生成单元、EHT‑STF生成单元、EHT‑LTF生成单元、DATA生成单元;通过各单元的配合生成WLAN EHT TB PPDU信号,生成过程为:生成L‑STF和L‑LTF;配置DATA部分的OFDMA符号个数,生成L‑SIG时域波形,同时生成RL‑SIG;配置U‑SIG比特序列,生成U‑SIG单元波形;生成比特序列后生成EHT‑SIG;生成固定序列EHT‑STF和EHT‑LTF;确定原始比特的长度,产生OFDMA时域信号;在时域上对信号进行合成,得到EHT TB PPDU信号。该装置为终端灵敏度测试提供高质量的波形保障。
Description
技术领域
本发明属于信号发生技术领域,具体涉及一种基于802.11be协议的PPDU信号发生装置。
背景技术
IEEE802.11be是近两年兴起的极高吞吐量网络(Extremely High Throughput-EHT),有五个主要特性,分别为Single-band operation(单信道的操作优化),Multi-bandoperation(多信道的操作优化),Spatial multiplexing(空间复用优化),Multi-APcoordination(多AP协作优化)以及Link adaption(链路自适应机制)。
802.11be标准在物理层导入了多项大幅变更。802.11be最大数据速率为30Gb/s,比802.11ax的速率还要高4倍,频率范围从1GHz到7.250GHz,包括2.4GHz、5GHz及新的6GHz未授权频段,并支持320M的带宽和16个流的MIMO技术,同时采用了4096QAM高阶调制方式,这些都为802.11be设备的RF测试带来了巨大的挑战,同时对仪器也提出了更高的性能要求。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出了一种基于802.11be协议的EHT TB PPDU信号发生装置,用于得到EHT TB PPDU信号。
本发明的技术方案如下:
一种基于802.11be协议的PPDU信号发生装置,包括九个单元,分别为:L-STF生成单元、L-LTF生成单元、L-SIG生成单元、RL-SIG生成单元、U-SIG生成单元、EHT-SIG生成单元、EHT-STF生成单元、EHT-LTF生成单元、DATA生成单元;
通过各生成单元的配合生成WLAN EHT TB PPDU信号,具体生成过程为:
S1.根据协议生成L-STF和L-LTF;
S2.配置DATA部分的OFDMA符号个数,确定L-SIG比特序列,生成L-SIG时域波形,同时生成RL-SIG;
S3.根据带宽等信息配置U-SIG比特序列,生成U-SIG单元波形;
S4.确定GI+LTF类型、EHT-LTF的个数、LDPC编码类型信息,生成比特序列后生成EHT-SIG;
S5.生成固定序列EHT-STF和EHT-LTF;
S6.根据编码速率、调制方式、OFDMA符号个数,确定原始比特的长度,产生OFDMA时域信号;
S7.在时域上对信号进行合成,得到EHT TB PPDU信号。
进一步地,L-STF生成单元包括确定序列长度、训练序列产生、相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
L-STF用于接收端的粗同步,填充的比特是固定的,生成的时域信号也是固定的;时域波形的生成公式为:
其中,t表示时间;ε为功率因子, 表示L-LTF的非导频子载波个数,/>表示L-SIG的非导频子载波个数;NTX表示传输链的个数;KShift(i)=(N20MHz-1-2i)*32;i表示20MHz信道索引值;/>表示调制子载波的个数;Ω20MHz取值范围(0,N20MHz);N20MHz=OBW/20,OBW=20/40/80/160/320;wTL-STF(t)表示L-STF的窗函数;γ表示子载波的旋转因子;Sk,20为协议里规定的短训练符号;0≤iBW≤N20MHz-1;/>表示传输链的循环位移值;表示子载波的频率间隔。
进一步地,L-LTF生成单元包括确定序列长度、训练序列产生、相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
长训练序列比特是固定的;时域波形的生成公式为:
其中,TGI,L-LTF为L-LTF的保护间隔长度;Lk,20为协议里规定的长训练符号。
进一步地,L-SIG生成单元包括根据参数确定原始比特、BCC编码、BCC交织、调制、导频点***、复制和相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
L-SIG包含一些信号的信息,其中数据包的长度和传输速率信息以原始比特填充,后经过编码、交织、调制一系列过程生成时域信号,公式如下:
其中,TGI,Pre-EHT=0.8us;Dk,20为填充的比特符号;Pk为导频比特符号;为L-SIG调制子载波个数。
进一步地,RL-SIG生成单元包括根据参数确定原始比特、BCC编码、BCC交织、调制、导频点***、复制和相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;RL-SIG生成单元用于区分non-HT PPDU、HT PPDU、VHT PPDU。
进一步地,U-SIG生成单元包括根据参数确定原始比特、添加CRC、BCC编码、BCC交织、调制、导频点***、复制和相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
EHT TB PPDU中U-SIG包含WLAN信号的带宽、PPDU类型、MCS、CRC比特信息;U-SIG的时域波形生成公式为;
其中,TSYML=4us;为U-SIG调制子载波个数。
进一步地,EHT-SIG生成单元包括根据参数确定原始比特、添加CRC、BCC编码、BCC交织、调制、导频点***、复制和相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
EHT-SIG生成单元采用OFDMA技术,EHT-SIG包含关键的数据信息,包括GI+LTF类型、EHT-LTF的个数、LDPC编码类型、CRC信息,其时域波形生成公式如下:
其中,为EHT-SIG调制子载波个数;/>为相位旋转因子,取值1或-1;pn为导频子载波的相位因子,取值1或-1;Nsym,EHT-SIG为EHT-SIG的OFDM符号个数。
进一步地,EHT-STF生成单元包括训练序列产生、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
EHT-STF部分用于在MIMO信号中改善数增益性能,比特序列固定,不包含关键信息,EHT TB PPDU类型的EHT-STF时域波形生成公式为;
其中,wEHT-STF-T是EHT-STF的窗函数;NSS,r,total是空间流总数;是第k个子载波的映射矩阵;EHTSk是当前带宽的比特序列;Mr,u为u个用户的空间流总数;m是空间流序号。
进一步地,EHT-LTF生成单元包括训练序列产生、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
EHT-LTF用于接收端的信道估计,比特序列固定,其时域波形生成公式与DATA一致。
进一步地,DATA生成单元包括FEC预填充、加扰、BCC编码、FEC后填充、数据重排、BCC交织、调制、STBC编码、导频***、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
DATA生成单元是业务数据传输的部分,OFDMA的符号数量根据L-SIG中的值计算出来,编码速率、调制方式根据U-SIG中确定;
EHT-LTF和DATA的时域波形生成公式为:
其中,TSYM表示OFDMA符号的时间长度;pn为导频子载波的相位因子,取值1或-1。
本发明所带来的有益技术效果:
本发明基于IEEE802.11be协议设计了PPDU信号发生装置,实现了EHT TB PPDU信号的发生,为终端灵敏度测试提供高质量的波形保障。
附图说明
图1为本发明基于802.11be EHT TB PPDU信号发生的***原理图;
图2为本发明中802.11be数据段产生的流程图;
图3为本发明中Data段数据4096QAM的调制效果图;
图4为本发明装置产生EHT TB PPDU 80MHz带宽信号的时域波形图;
图5为本发明装置产生EHT TB PPDU 80MHz带宽信号的频谱图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明:
一种802.11be信号发生装置,包括九个单元,分别为:L-STF生成单元、L-LTF生成单元、L-SIG生成单元、RL-SIG生成单元、U-SIG生成单元、EHT-SIG生成单元、EHT-STF生成单元、EHT-LTF生成单元、DATA生成单元。
(1)L-STF生成单元:主要包括确定序列长度、训练序列产生、相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
L-STF主要用于接收端的粗同步,填充的比特是固定的,生成的时域信号也是固定的;时域波形的生成公式为:
其中,
t表示时间;
表示L-LTF的非导频子载波个数;
表示L-SIG的非导频子载波个数;
NTX表示传输链的个数;
KShift(i)=(N20MHz-1-2i)*32;
i表示20MHz信道索引值;
表示调制子载波的个数;
Ω20MHz取值范围(0,N20MHz);
N20MHz=OBW/20,OBW=20/40/80/160/320;
表示L-STF的窗函数;
γ表示子载波的旋转因子;
Sk,20为协议里规定的短训练符号;
0≤iBW≤N20MHz-1;
表示传输链的循环位移值;
表示子载波的频率间隔。
(2)L-LTF生成单元:主要包括确定序列长度、训练序列产生、相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生,长训练序列比特也是固定的;
时域波形的生成公式为:
其中,TGI,L-LTF为L-LTF的保护间隔长度;
Lk,20为协议里规定的长训练符号。
(3)L-SIG生成单元:主要包括根据参数确定原始比特、BCC编码、BCC交织、调制、导频点***、复制和相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
L-SIG包含一些信号的信息,其中数据包的长度和传输速率等信息会以原始比特的填充,后经过编码、交织、调制(BPSK)等一系列过程生成时域信号,公式如下:
其中,TGI,Pre-EHT=0.8us;
Dk,20为填充的比特符号;
Pk为导频比特符号;
为L-SIG调制子载波个数。
(4)RL-SIG生成单元:这部分的内容和L-SIG一致的,主要是为了和non-HT PPDU、HT PPDU、VHT PPDU区分开来。
(5)U-SIG生成单元:主要包括根据参数确定原始比特、添加CRC、BCC编码、BCC交织、调制、导频点***、复制和相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
EHT TB PPDU中U-SIG包含WLAN信号的带宽、PPDU类型、MCS、CRC等比特信息,在信号分析中占有重要作用,U-SIG的时域波形生成公式为;
其中,TSYML=4us;
为U-SIG调制子载波个数。
(6)EHT-SIG生成单元:主要包括根据参数确定原始比特、添加CRC、BCC编码、BCC交织、调制、导频点***、复制和相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
从这个单元开始就采用了OFDMA技术,EHT-SIG包含关键的数据信息,包括GI+LTF类型、EHT-LTF的个数、LDPC编码类型、CRC等信息,在信号分析过程中必不可少,其时域波形生成公式如下:
其中,为EHT-SIG调制子载波个数;
为相位旋转因子,取值1或-1;
pn为导频子载波的相位因子,取值1或-1;
Nsym,EHT-SIG为EHT-SIG的OFDM符号个数。
(7)EHT-STF生成单元:主要包括训练序列产生、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
EHT-STF部分主要在MIMO信号中改善数增益性能,比特序列固定,不包含关键信息,EHT TB PPDU类型的EHT-STF时域波形生成公式为:
其中,
wEHT-STF-T是EHT-STF的窗函数;
NSS,r,total是空间流总数;
是第k个子载波的映射矩阵;
EHTSk是当前带宽的比特序列;
Mr,u为u个用户的空间流总数;
m是空间流序号。
(8)EHT-LTF生成单元:主要包括训练序列产生、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
EHT-LTF的作用主要用于接收端的信道估计,比特序列固定,不包含关键信息,但是在信号分析过程中必不可少,其时域波形生成公式和Data Field是一致的。
(9)Data Field生成单元:如图2所示,主要包括FEC预填充、加扰、BCC编码、FEC后填充、数据重排、BCC交织、调制、STBC编码、导频***、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
这部分是业务数据传输的部分,OFDMA的符号数量根据L-SIG中的值计算出来,编码速率、调制方式根据U-SIG中确定;
EHT-LTF和Data Field的时域波形生成公式为:
其中,
TSYM表示OFDMA符号的时间长度;
pn为导频子载波的相位因子,取值1或-1。
使用该装置生成WLAN EHT TB PPDU信号的具体工作过程为:首先根据协议生成L-STF和L-LTF;配置DATA部分的OFDMA符号个数,确定L-SIG比特序列,生成L-SIG时域波形,同时生成RL-SIG;根据带宽等信息配置U-SIG比特序列,生成U-SIG单元波形;确定GI+LTF类型、EHT-LTF的个数、LDPC编码类型等信息,生成比特序列后生成EHT-SIG;生成固定序列EHT-STF和EHT-LTF;根据编码速率、调制方式、OFDMA符号个数,确定原始比特的长度,产生OFDMA时域信号;最后,在时域上对信号进行合成,得到EHT TB PPDU信号。
如图3所示,为Data采用4096QAM进行调试的效果图,横坐标代表是的调制信号的实部,纵坐标代表虚部。
图4为生成信号的时域波形图,设置的参数为:带宽80M,GI类型为LTF1,MCS设置为12,长度设置为20480。图5为其对应生成的信号频谱图。
当然,上述说明并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于802.11be协议的PPDU信号发生装置,其特征在于,包括九个单元,分别为:L-STF生成单元、L-LTF生成单元、L-SIG生成单元、RL-SIG生成单元、U-SIG生成单元、EHT-SIG生成单元、EHT-STF生成单元、EHT-LTF生成单元、DATA生成单元;
通过各生成单元的配合生成WLAN EHT TB PPDU信号,具体生成过程为:
S1.根据协议生成L-STF和L-LTF;
S2.配置DATA部分的OFDMA符号个数,确定L-SIG比特序列,生成L-SIG时域波形,同时生成RL-SIG;
S3.根据带宽等信息配置U-SIG比特序列,生成U-SIG单元波形;
S4.确定GI+LTF类型、EHT-LTF的个数、LDPC编码类型信息,生成比特序列后生成EHT-SIG;
S5.生成固定序列EHT-STF和EHT-LTF;
S6.根据编码速率、调制方式、OFDMA符号个数,确定原始比特的长度,产生OFDMA时域信号;
S7.在时域上对信号进行合成,得到EHT TB PPDU信号;
所述L-STF生成单元包括确定序列长度、训练序列产生、相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
L-STF用于接收端的粗同步,填充的比特是固定的,生成的时域信号也是固定的;时域波形的生成公式为:
其中,t表示时间;ε为功率因子, 表示L-LTF的非导频子载波个数,表示L-SIG的非导频子载波个数;NTX表示传输链的个数;KShift(i)=(N20MHz-1-2i)*32;i表示20MHz信道索引值;/>表示调制子载波的个数;Ω20MHz取值范围(0,N20MHz);N20MHz=OBW/20,OBW=20/40/80/160/320;/>表示L-STF的窗函数;γ表示子载波的旋转因子;Sk,20为协议里规定的短训练符号;0≤iBW≤N20MHz-1;/>表示传输链的循环位移值;/>表示子载波的频率间隔;
所述L-LTF生成单元包括确定序列长度、训练序列产生、相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
长训练序列比特是固定的;时域波形的生成公式为:
其中,TGI,L-LTF为L-LTF的保护间隔长度;Lk,20为协议里规定的长训练符号;
所述L-SIG生成单元包括根据参数确定原始比特、BCC编码、BCC交织、调制、导频点***、复制和相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
L-SIG包含一些信号的信息,其中数据包的长度和传输速率信息以原始比特填充,后经过编码、交织、调制一系列过程生成时域信号,公式如下:
其中,TGI,Pre-EHT=0.8us;Dk,20为填充的比特符号;Pk为导频比特符号;为L-SIG调制子载波个数;
所述U-SIG生成单元包括根据参数确定原始比特、添加CRC、BCC编码、BCC交织、调制、导频点***、复制和相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
EHT TB PPDU中U-SIG包含WLAN信号的带宽、PPDU类型、MCS、CRC比特信息;U-SIG的时域波形生成公式为;
其中,TSYML=4us;为U-SIG调制子载波个数;
所述EHT-SIG生成单元包括根据参数确定原始比特、添加CRC、BCC编码、BCC交织、调制、导频点***、复制和相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
EHT-SIG生成单元采用OFDMA技术,EHT-SIG包含关键的数据信息,包括GI+LTF类型、EHT-LTF的个数、LDPC编码类型、CRC信息,其时域波形生成公式如下:
其中,为EHT-SIG调制子载波个数;/>为相位旋转因子,取值1或-1;pn为导频子载波的相位因子,取值1或-1;Nsym,EHT-SIG为EHT-SIG的OFDM符号个数;
所述EHT-STF生成单元包括训练序列产生、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
EHT-STF部分用于在MIMO信号中改善数增益性能,比特序列固定,不包含关键信息,EHTTB PPDU类型的EHT-STF时域波形生成公式为;
其中,wEHT-STF-T是EHT-STF的窗函数;NSS,r,total是空间流总数;是第k个子载波的映射矩阵;EHTSk是当前带宽的比特序列;Mr,u为u个用户的空间流总数;m是空间流序号;
所述DATA生成单元包括FEC预填充、加扰、BCC编码、FEC后填充、数据重排、BCC交织、调制、STBC编码、导频***、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
DATA生成单元是业务数据传输的部分,OFDMA的符号数量根据L-SIG中的值计算出来,编码速率、调制方式根据U-SIG中对应的比特信息确定;
EHT-LTF和DATA的时域波形生成公式为:
其中,TSYM表示OFDMA符号的时间长度;pn为导频子载波的相位因子,取值1或-1。
2.根据权利要求1所述基于802.11be协议的PPDU信号发生装置,所述RL-SIG生成单元包括根据参数确定原始比特、BCC编码、BCC交织、调制、导频点***、复制和相位旋转、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;RL-SIG生成单元用于区分non-HTPPDU、HT PPDU、VHT PPDU。
3.根据权利要求1所述基于802.11be协议的PPDU信号发生装置,所述EHT-LTF生成单元包括训练序列产生、循环移位分集、空间映射、IDFT、***GI和加窗、基带波形产生;
EHT-LTF用于接收端的信道估计,比特序列固定,其时域波形生成公式与DATA一致。
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