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

一种基于802.11be协议的PPDU信号发生装置
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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