CN113573413A - 一种无线连接物理层协议数据单元发生装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线连接物理层协议数据单元发生装置及方法，属于网络协议技术领域，所述发生装置包括通用配置模块、物理帧块配置模块、标记配置模块；通用配置模块分为基本功能设置部分和协议通用参数设置部分；物理帧块配置模块分为物理帧块示意图部分和物理帧配置表部分。所述方法通过采用该发生装置生成PPDU数据，并以图形化的方式展现PPDU格式和各部分数据构成。本发明基于协议描述的数据处理流程，增强设置功能间的逻辑关联性，将PPDU发生过程中的数据流、调制编码方案等设置项作为数据通用设置功能单独作为一个完整的设置界面，在设置过程中不需要来回切换，提高了操作的便利性。

Description

一种无线连接物理层协议数据单元发生装置及方法

技术领域

本发明属于网络协议技术领域，具体涉及一种无线连接物理层协议数据单元发生装置及方法。

背景技术

IEEE 802.11a/b/g等规范规定了物理层协议数据单元(PPDU)的格式和定义。PPDU发生需要按照协议规定来进行，同时还需要考虑发生装置的逻辑性、可用性和方便性。PPDU发生的过程与诸多协议参数相关，如PPDU格式、传输模式、MAC帧类型、调制编码方案、比特速率、加扰方式等。信号发生模式可分为帧模式和无帧模式，每种模式都有一系列参数设置方法，分别影响各自模式下的PPDU发生过程。

目前，无线连接PPDU发生装置通常分为协议类型和通用参数设置、MAC头设置、PPDU数据设置、信号标记设置等几大部分，并且会以图形化的形式呈现MAC头和PPDU整体的结构图。其中除信号标记设置外，其余设置功能都与协议相关，也是本发明所关注的内容。

目前存在两种主流的无线连接PPDU发生装置，其中一种以列表的形式呈现参数设置界面。在协议参数设置界面往往会堆砌很多物理层和MAC层的参数设置项，各类参数之间没有明显的基于数据处理流程的逻辑关系，如图1所示。在该图中，尽管该类发生装置将参数进行了分类，但物理层的调制编码方式、物理层的数据和MAC层的数据等参数设置项都罗列在一起。协议描述的通用数据处理流程是MAC层业务数据单元(MSDU)添加MAC头和帧校验之后生成MAC层协议数据单元(MPDU)，MPDU进入物理层后，通过添加PLCP头、尾比特和填充比特，生成PPDU。可以发现，图1中参数项的罗列方式，无法明显看出这种逻辑。

另一种主流发生装置将参数项分为通用类、帧设置类。其中通用类参数设置软件基本功能、协议类型、调制方式等功能，主要设置项放置于帧设置功能中。在帧设置功能中，进一步跳转设置数据处理参数设置、PPDU数据设置和MAC头参数等功能，分别如图2和图3所示。该类发生装置从一定程度上考虑了协议描述的数据处理流程，从帧、PPDU、MAC头等层次分别设计了参数设置项。但其未充分考虑数据之间的关联性，例如MAC头是PPDU数据(PSDU)的一部分，因此MAC头设置可与PPDU数据设置放在一起。另一方面，由于其参数项分布比较分散，在设置过程可能会出现来回切换设置的情况。

综上所述，目前两种主流的PPDU发生装置存在如下不足：未充分考虑协议描述的数据处理流程，在设置界面堆砌很多没有较大逻辑性的物理层、MAC层的参数设置项，设置功能不够直观；未充分利用参数设置项之间的逻辑关联性，参数项分布较分散，完整的PPDU发生流程设置需要来回切换多个设置界面，影响操作的便利性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于PPDU数据处理流程的直观、方便的发生装置和方法，合理设计参数设置逻辑，使设置界面的参数更符合数据数据处理流程，同时分参数项分布更紧凑，例如将MAC头设置参数与PPDU数据设置参数整合等,避免过多需要来回切换界面的参数设置过程。

本发明的技术方案如下：

一种无线连接物理层协议数据单元发生装置，包括通用配置模块、物理帧块配置模块、标记配置模块；其中，

所述通用配置模块包括基本功能设置部分和协议通用参数设置部分；

所述物理帧块配置模块包括物理帧块示意图部分和物理帧配置表部分；

所述标记配置模块包括三种信号标记方式的配置、输出信号标记模式和标记时延的配置。

优选地，基本功能设置部分包括对状态开关、恢复默认、调用文件、保存设置、生成波形文件功能的设置。

优选地，协议通用参数设置部分包括对带宽、采样率、天线数、滤波/波形修整功能的设置。

优选地，物理帧配置表部分包含多行多列，每一行对应一个物理帧块，每一列对应该物理帧块的属性，列名依次为序号、协议标准、MAC帧类型、传输模式、PPDU个数、空闲时间、PPDU数据源类型、PPDU数据源选择/设置、功率提示、PPDU设置、数据速率、状态开关、帧操作。

优选地，物理帧块示意图部分对应展示物理帧配置表中的内容，图中物理帧块个数对应物理帧配置表中的行数，每个物理帧块由一组物理帧组成，每组物理帧包含一个或若干个物理帧，每个物理帧由PPDU和对应的空闲时间组成；PPDU、空闲时间组成的物理帧、物理帧组和物理帧块连续展示；包含不同MAC帧类型的PPDU用不同颜色展示；配置表中正在配置的物理帧块在图中用粗黑边框突出表示。

优选地，PPDU设置又包括通用设置部分和数据设置部分；通用设置部分包括数据流设置、调制编码方案设置、CCK设置；数据设置部分包括PPDU数据结构示意图、PPDU数据域设置和MAC头设置。

优选地，调制编码方案设置部分包含8个数据流，便于后续无线连接物理层协议数据单元发生装置的扩展。

一种无线连接物理层协议数据单元发生方法，采用如上所述的无线连接物理层协议数据单元发生装置生成PPDU数据，并以图形化的方式展现PPDU格式和各部分数据构成；其具体步骤如下：

S1.启动发生装置，进入通用配置模块设置带宽、采样率、天线数的一系列频率和空间资源限制参数，或直接调用原有生成文件及其参数设置；根据当前参数设置生成信号波形文件并保存到本地；

S2.进入物理帧块配置模块设置生成PPDU的参数；首先，每组物理帧设置对应PPDU的协议标准类型、MAC帧类型、PPDU格式、传输模式、PPDU个数、空闲时间、PPDU数据源类型、PPDU数据源选择/设置、功率提升、PPDU设置、数据速率、状态开关一系列参数；然后，进行帧操作，包括插入新帧、删除该帧或复制到新帧；另外，PPDU设置为物理帧块配置的二级功能，操作和参数设置过程在S3中描述；

S3.PPDU设置二级功能模块包括通用设置和数据设置子模块，通用设置子模块设置空间数据流个数、空时数据流个数、调制编码方案、CCK调制方式参数，这些参数是设置与PPDU数据无关的数据处理方式；数据设置子模块包含PPDU数据内容的设置参数，分为PPDU数据域参数和MAC头参数；

S4.完成S1～S3的参数设置之后，系统会根据各个协议参数计算PPDU数据，PPDU数据和空闲时间共同组成物理帧，如果配置有多个PPDU，则由多个PPDU和其对应的空闲时间组成物理帧组，一组物理帧构成物理帧块；

S5.根据实际需要，在标记配置模块中对生成信号波形的标记进行选择和设置，便于在波形播放和分析时发现信号关键位置。

本发明所带来的有益技术效果：

充分考虑了参数设置功能之间的逻辑关联性，合理设计设置功能，使参数设置项分布更为紧凑，提高了操作的逻辑性；将部分设置参数和设置功能整合到一个操作界面，避免操作时来回切换，提高了操作的便利性；具有良好的协议扩展性，基于本发明方案的设置功能布局逻辑，可以较方便地扩展设计802.11n/ac/ax等更为复杂的PPDU发生装置。

附图说明

图1为列表形式无线连接PPDU发生装置的协议参数设置界面图；

图2为一种主流发生装置帧设置功能界面图；

图3为图2帧设置功能进一步跳转的功能界面图；

图4为基于无线连接物理层协议数据单元的发生系统功能框图；

图5为基于无线连接物理层协议数据单元的发生系统中通用配置功能界面；

图6为基于无线连接物理层协议数据单元的发生系统中物理帧块配置功能界面；

图7为基于无线连接物理层协议数据单元的发生系统中物理帧块配置功能下通用设置功能界面；

图8为基于无线连接物理层协议数据单元的发生系统中物理帧块配置功能下MAC头设置功能界面。

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：

实施例1

本发明将PPDU发生的参数分为两大类，即通用参数和物理帧类。如图4所示一种基于IEEE 802.11a/b/g规范的物理层协议数据单元(PPDU)发生装置包括通用配置模块、物理帧块配置模块、标记配置模块。

其中，通用配置模块包括基本功能设置和协议通用参数设置，基本功能设置又包括状态开关、恢复默认、调用文件、保存设置、生成波形文件等，协议通用参数设置又包括带宽、采样率、天线数等，具体页面布局设计如图5。

其中，物理帧块配置模块包括物理帧块示意图、物理帧配置表。物理帧配置表包含多行多列，每一行对应一个物理帧组，每一列对应该物理帧块的设置参数或操作功能，列名依次为序号、协议标准、MAC帧类型、传输模式、PPDU个数、空闲时间、PPDU数据源类型、PPDU数据源选择/设置、功率提升、PPDU设置、数据速率、状态开关、帧操作等。物理帧块示意图以图的形式对应展示物理帧配置表中的内容，图中物理帧块个数对应物理帧配置表中的行数，每个物理帧块由一组物理帧组成，每组物理帧包含一个或若干个物理帧，每个物理帧由PPDU和对应的空闲时间组成；PPDU、空闲时间组成的物理帧、物理帧组和物理帧块连续展示；包含不同MAC帧类型的PPDU用不同颜色展示；配置表中正在配置的物理帧块在图中用粗黑边框突出表示。具体页面布局设计如图6，界面上方展示物理帧块示意图，界面剩余部分为物理帧配置表，表中可设置协议标准、MAC帧类型等，PPDU设置列点击进入PPDU通用设置和数据域设置功能，帧操作列为下拉框，下拉选择插入新帧、删除该帧、复制到新帧等功能。

PPDU设置界面为第二级设置界面，其包括两个子界面，即通用设置和数据设置。通用设置包括数据流设置、调制编码方案(MCS)设置、CCK设置等参数项。具体页面布局设计如图7所示，可以看出所有设置项都展示在同一个界面中，不需要进行来回切换就可完成这一部分的参数设置。图中MCS设置部分列出了8个数据流，是考虑到后续无线连接PPDU发生装置的扩展，对于802.11a/b/g而言，只有一个数据流。

PPDU设置-数据设置子界面的布局设计如图8所示。该界面首先展示PPDU数据结构示意图，然后通过标签或下拉滚动条的形式分开展示PPDU数据域设置和MAC头设置，可以看出，PPDU数据域设置和MAC头设置功能整合到一个操作界面中，在设置过程中不需要来回切换。其中，PPDU数据结构示意图根据协议中PPDU格式的组成来绘制。

MAC头设置中包括MAC帧示意图。根据协议中各类MAC帧的帧头和FCS组成，绘制MAC头和FCS结构示意图。帧头中每个部分的设置直接在MAC帧示意图中进行，其中帧控制域由于设置项较多，使用帧控制域的示意图设置帧控制域的各子域的值。序列控制域包括片段编号和序列编号。

另外，标记配置模块提供3种信号标记方式，提供输出信号的标记模式和标记时延的配置功能，可以对输出信号添加标记，便于在信号播放和分析时发现信号波形的关键位置，例如信号开始、帧开始、帧活跃开始等位置。该模块可分别设置3种信号标记，满足大部分信号播放和分析需求。

实施例2

一种基于无线连接PPDU发生方法结合PPDU发生过程，综合整理影响PPDU发生过程的协议参数和功能参数，在设计如上所述PPDU发生装置时，合理布局软件功能，对配置功能进行合理分类，提供灵活和全面的协议参数和软件功能参数的设置方案。该方法可以根据不同的信号发生模式生成PPDU数据，并以图形化的方式展现PPDU格式和各部分数据构成。该方法合理设计参数设置逻辑，使设置界面的参数更符合数据处理流程，同时使参数项分布更紧凑，例如将MAC头设置参数与PPDU数据设置参数整合等，避免过多需要来回切换界面的参数设置过程。

采用实施例1所述的发生装置开发了软件系统来生成PPDU数据，整个软件系统以图形化的方式展现PPDU格式和各部分数据构成。下面结合图5-图8的软件界面设计对发生方法进行详细说明。

S1.当启动发生装置时，首先进入软件装置的通用配置模块设置带宽、采样率、天线数等频率和空间资源限制参数；在该模块中，如果需要调用原来生成的文件及参数设置，点击“调用文件”按钮，点击“保存设置”按钮可保存参数设置，点击“生成波形文件”按钮根据当前参数设置生成信号波形文件并保存到本地；

S2.然后进入软件装置的物理帧块配置模块设置生成PPDU的参数，PPDU数据和空闲时间一起组成物理帧，如果配置有多个PPDU，则这些PPDU和对应的空闲时间构成物理帧组，一组物理帧构成物理帧块；物理帧块配置表中每组物理帧为一行，序号从1开始依次递增，最后一行始终为"+"号，点击"+"号会添加一个新物理帧；每组物理帧可设置对应PPDU的协议标准类型、MAC帧类型、PPDU格式、传输模式、PPDU个数、空闲时间、PPDU数据源类型、PPDU数据源选择/设置、功率提升、PPDU设置、数据速率、状态开关等参数，点击“下拉操作”列出现下拉框，可以选择插入新帧、删除该帧、复制到新帧等操作；PPDU设置为物理帧块配置的二级功能，操作和参数设置过程在S3中描述；

S3.PPDU设置二级功能模块包括通用设置和数据设置子模块，通用设置子模块设置空间数据流个数、空时数据流个数、调制编码方案(MCS)、CCK调制方式等参数，这些参数是设置与PPDU数据无关的数据处理方式；数据设置子模块包含PPDU数据内容的设置参数，分为PPDU数据域参数和MAC头参数。

S4.完成S1～S3的参数设置之后，软件会根据各个协议参数计算PPDU数据，和空闲时间一起组成物理帧，如果配置有多个PPDU，则这些PPDU和对应的空闲时间构成物理帧组，一组物理帧构成物理帧块。软件用户还可以在标记配置模块中对生成信号波形的标记进行选择和设置，便于在波形播放和分析时发现信号关键位置。

本发明基于协议描述的数据处理流程，增强设置功能间的逻辑关联性，例如将MAC头设置功能与PPDU数据域设置整合在同一个设置界面，在设置过程中不需要来回切换。同时，基于操作便利性，将PPDU发生过程中的数据流、调制编码方案等设置项作为数据通用设置功能单独作为一个完整的设置界面，在设置过程中不需要来回切换。

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 (8)

1.一种无线连接物理层协议数据单元发生装置，其特征在于，包括通用配置模块、物理帧块配置模块、标记配置模块；其中，

所述通用配置模块包括基本功能设置部分和协议通用参数设置部分；

所述物理帧块配置模块包括物理帧块示意图部分和物理帧配置表部分；

所述标记配置模块包括三种信号标记方式的配置、输出信号标记模式和标记时延的配置。

2.根据权利要求1所述的无线连接物理层协议数据单元发生装置，其特征在于，所述基本功能设置部分包括对状态开关、恢复默认、调用文件、保存设置、生成波形文件功能的设置。

3.根据权利要求1所述的无线连接物理层协议数据单元发生装置，其特征在于，所述协议通用参数设置部分包括对带宽、采样率、天线数、滤波/波形修整功能的设置。

4.根据权利要求1所述的无线连接物理层协议数据单元发生装置，其特征在于，所述物理帧配置表部分包含多行多列，每一行对应一个物理帧块，每一列对应该物理帧块的属性，列名依次为序号、协议标准、MAC帧类型、传输模式、PPDU个数、空闲时间、PPDU数据源类型、PPDU数据源选择/设置、功率提示、PPDU设置、数据速率、状态开关、帧操作。

5.根据权利要求4所述的无线连接物理层协议数据单元发生装置，其特征在于，所述物理帧块示意图部分对应展示物理帧配置表中的内容，图中物理帧块个数对应物理帧配置表中的行数，每个物理帧块由一组物理帧组成，每组物理帧包含一个或若干个物理帧，每个物理帧由PPDU和对应的空闲时间组成；PPDU、空闲时间组成的物理帧、物理帧组和物理帧块连续展示；包含不同MAC帧类型的PPDU用不同颜色展示；配置表中正在配置的物理帧块在图中用粗黑边框突出表示。

6.根据权利要求4所述的无线连接物理层协议数据单元发生装置，其特征在于，所述PPDU设置又包括通用设置部分和数据设置部分；通用设置部分包括数据流设置、调制编码方案设置、CCK设置；数据设置部分包括PPDU数据结构示意图、PPDU数据域设置和MAC头设置。

7.根据权利要求6所述的无线连接物理层协议数据单元发生装置，其特征在于，所述调制编码方案设置部分包含8个数据流，便于后续无线连接物理层协议数据单元发生装置的扩展。

8.一种无线连接物理层协议数据单元发生方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任意一项所述的无线连接物理层协议数据单元发生装置生成PPDU数据，并以图形化的方式展现PPDU格式和各部分数据构成；其具体步骤如下：

S1.启动发生装置，进入通用配置模块设置带宽、采样率、天线数的一系列频率和空间资源限制参数，或直接调用原有生成文件及其参数设置；根据当前参数设置生成信号波形文件并保存到本地；

S2.进入物理帧块配置模块设置生成PPDU的参数；首先，每组物理帧设置对应PPDU的协议标准类型、MAC帧类型、PPDU格式、传输模式、PPDU个数、空闲时间、PPDU数据源类型、PPDU数据源选择/设置、功率提升、PPDU设置、数据速率、状态开关一系列参数；然后，进行帧操作，包括插入新帧、删除该帧或复制到新帧；另外，PPDU设置为物理帧块配置的二级功能，操作和参数设置过程在S3中描述；

S3.PPDU设置二级功能模块包括通用设置和数据设置子模块，通用设置子模块设置空间数据流个数、空时数据流个数、调制编码方案、CCK调制方式参数，这些参数是设置与PPDU数据无关的数据处理方式；数据设置子模块包含PPDU数据内容的设置参数，分为PPDU数据域参数和MAC头参数；

S4.完成S1～S3的参数设置之后，系统会根据各个协议参数计算PPDU数据，PPDU数据和空闲时间共同组成物理帧，如果配置有多个PPDU，则由多个PPDU和其对应的空闲时间组成物理帧组，一组物理帧构成物理帧块；

S5.根据实际需要，在标记配置模块中对生成信号波形的标记进行选择和设置，便于在波形播放和分析时发现信号关键位置。

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