CN114051261B

CN114051261B - 无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法及装置

Info

Publication number: CN114051261B
Application number: CN202111355731.4A
Authority: CN
Inventors: 严小军; 王鹏; 徐明哲; 左永锋; 台鑫
Original assignee: CLP Kesiyi Technology Co Ltd
Current assignee: CLP Kesiyi Technology Co Ltd
Priority date: 2021-11-16
Filing date: 2021-11-16
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2041-11-16
Also published as: CN114051261A

Abstract

本发明属于无线通信测试技术领域，提供了无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法和装置。其中该方法包括在多用户传输场景下，获取MAC层数据并传送至物理层；在物理层中生成物理层汇聚协议前导；将MAC层数据附加到物理层汇聚协议前导中，形成表示层协议数据；将表示层协议数据发射出去，以实现无线数据信号模拟；所述物理层汇聚协议前导的信号模拟过程包括：配置物理层汇聚协议前导中的SIG域，在其配置过程中将SIG域相关参数项整合为一个设置页面；其余各域的内容基于所述MAC层数据及配置的SIG域中的参数自动计算。

Description

无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法及装置

技术领域

本发明属于无线通信测试技术领域，尤其涉及一种无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法及装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在基于802.11n/ac/ax协议的无线网络中，用户数据的传输根据协议标准逐层从上到下传递的，接收端的数据处理则是从下到上逐层进行。当MAC层数据进入物理层后，物理层会在MAC层数据的基础上计算和生成物理层汇聚协议（PLCP）前导数据，并将MAC层数据附加到PLCP前导之后，形成PPDU数据，然后通过载波调制、上变频等射频手段发送出去。为了使PLCP前导正确反映MAC层数据的关键信息，同时为了保证接收端能正确解调和解码发送端的信息，需要基于802.11n/ac/ax协议的描述产生PLCP前导数据。

发明人发现，目前无线连接物理层汇聚协议前导的信号模拟效率低，且原因主要为：在物理层汇聚协议前导的信号模拟过程中未充分考虑基于协议标准的参数定义和说明，未将各个参数进行合理的分类，使得参数类别和设置过程变得混淆，在参数设置过程中存在不必要的页面切换操作，使得产生PLCP前导数据的过程需要花费更多时间，从而降低了无线数据通信测试效率。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法和装置，其充分考虑参数项分类和操作便利性，整合参数项的布局和参数设置逻辑，使参数项的归类符合WIFI协议标准，参数设置过程更加方便，以提高无线数据信号模拟效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法，其包括：

在多用户传输场景下，获取MAC层数据并传送至物理层；

在物理层中生成物理层汇聚协议前导；

将MAC层数据附加到物理层汇聚协议前导中，形成表示层协议数据；

将表示层协议数据发射出去，以实现无线数据信号模拟；

其中，所述物理层汇聚协议前导的信号模拟过程包括：

配置物理层汇聚协议前导中的SIG域，在其配置过程中将SIG域相关参数项整合为一个设置页面；

其余各域的内容基于所述MAC层数据及配置的SIG域中的参数自动计算。

本发明的第二个方面提供一种无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟装置，其包括：

MAC层数据获取模块，其用于在多用户传输场景下，获取MAC层数据并传送至物理层；

物理层汇聚协议前导生成模块，其用于在物理层中生成物理层汇聚协议前导；

表示层协议数据形成模块，其用于将MAC层数据附加到物理层汇聚协议前导中，形成表示层协议数据；

表示层协议数据发射模块，其用于将表示层协议数据发射出去，以实现无线数据信号模拟；

其中，所述物理层汇聚协议前导的信号模拟过程包括：

本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法中的步骤。

本发明的第四个方面提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法中的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明充分考虑参数项分类和操作便利性，整合参数项的布局和参数设置逻辑，使参数项的归类符合WIFI协议标准，参数设置过程更加方便，根据协议将属于某一PLCP前导域的参数整合为一个设置页面，使参数设置项分布更为紧凑，提高了操作的逻辑性；通过将802.11ax多用户传输场景下的HE部分SIG域的信令B字段中的用户专用域参数整合为参数列表，避免了设置用户专用域参数时来回切换页面或打开/关闭弹出框，提高了用户专用域参数设置的操作便利性；通过将802.11ax多用户传输场景下的每个用户的聚合MAC层协议数据单元设置功能作为用户专用域参数列表的一个属性列，避免了设置用户的聚合MAC层协议数据单元数据时来回切换页面，增强了聚合MAC层协议数据单元数据设置的操作便利性，最终提高了无线数据信号模拟效率。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是第一类PLCP前导数据信号模拟装置界面；

图2是第二类PLCP前导数据信号装置的通用设置类参数项；

图3是第二类PLCP前导数据信号装置的HE-SIG-A域的参数项；

图4是第二类PLCP前导数据信号模拟装置的HE-SIG-B域-内容信道子域的参数项；

图5（a）是HE-SIG-B域-用户专用子域的用户参数列表；

图5（b）是响应 “PPDU”属性列弹出HE-SIG-B域-用户专用子域的参数项；

图6是802.11n协议的HT-SIG域的参数项；

图7是802.11ac协议的VHT-SIG-A域的参数项；

图8是802.11ax协议的HE-SIG-A域的参数项；

图9是802.11ax协议的HE-SIG-B域的参数项；

图10是HE-SIG-A域生成流程图；

图11是HE-SIG-B域生成流程图；

图12是本发明实施例的无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法流程图；

图13是本发明实施例的无线连接物理层汇聚协议前导的数字信号模拟系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

参照图12，本实施例提供了一种无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法，其具体包括如下步骤：

S101：在多用户传输场景下，获取MAC层数据并传送至物理层；

S102：在物理层中生成物理层汇聚协议前导；

S103：将MAC层数据附加到物理层汇聚协议前导中，形成表示层协议数据；

其中，在步骤S103中的所述物理层汇聚协议前导的信号模拟过程包括：

步骤S1031：配置物理层汇聚协议前导中的SIG域，在其配置过程中将SIG域相关参数项整合为一个设置页面；

在具体实施中，根据不同协议类型对应配置物理层汇聚协议前导中的SIG域。其中，所述协议类型包括802.11n协议、802.11ac协议和802.11ax协议。

步骤S1032：其余各域的内容基于所述MAC层数据及配置的SIG域中的参数自动计算。

其中，PLCP前导数据是物理层协议数据单元（PPDU）的重要组成部分，不仅反映了MAC层传递到物理层的净荷数据的关键信息，而且能帮助接收端正确解调和解码发送的信息。因此设计符合协议标准且可灵活方便操作的PLCP前导数据发生方法和装置很有必要。

S104：将表示层协议数据发射出去，以实现无线数据信号模拟。

目前，无线连接PLCP前导数据的发生方法主要分为两大类。第一类发生装置主要以列表的形式展现PLCP前导数据发生的各个参数项。根据协议规定的PLCP前导的参数，将各个参数进行分级，同一级的不同类参数归类为列表的同一层次，然后对每一层次的参数分别逐级细分。每一级参数主要以列表的形式呈现，若同一级需设置的参数较多，会采用弹出框、列表块、示意图等形式呈现。该类装置比较典型的PLCP前导发生方法如图1所示，该图展示了该类装置产生802.11ax多用户PPDU格式的PLCP前导数据的参数项。

在图1中，参数共分为四类，即General Settings（通用设置）、HE-SIG-A Settings（HE-SIG-A设置）、HE-SIG-B Settings（HE-SIG-B设置）、RU Arrangement Settings（RU分配设置），每一类参数下又分别细分了一级参数，同时以列表块的形式呈现与RU分配方式相关的参数。

HE-SIG-A：HE部分信令A字段，承载用来说明PPDU的信息；

HE是High Efficiency（HE）的简写。HE-SIG-A建议汉语名称写为高效信号A字段或HE信号A字段。

HE-SIG-B：HE部分信令B字段，承载多用户信息。

该类发生装置的参数划分和列表设计分类主要根据装置设计者的思路进行，而并未基于协议标准的逻辑，从而造成该类装置中的参数分类与协议标准不一致的情形，例如该装置中通用设置类中的Pre-FEC Padding参数根据WIFI协议描述属于HE-SIG-A域，HE-SIG-B域中的Dual Carrier Modulation of SIG-B、SIG-B MCS Index等参数根据WIFI协议描述也属于HE-SIG-A域。同时，RU分配设置类参数根据WIFI协议描述实际是属于HE-SIG-B域的子域，并不是与HE-SIG-B域同级的参数类别。这些问题说明该装置的参数分类列表并未将各个参数进行合理的分类，反而使得参数类别和设置过程变得混淆。

另一种PLCP前导数据发生装置针对列表方式呈现的参数项不方便集成到测试仪器中进行设置的不足，对参数的展现方式进行了改进，使用比较大的方框和按钮形式展现各个参数项，同时对参数的归类方式进行了改进。下面以该类装置产生802.11ax多用户PPDU格式的PLCP前导数据为例进行说明，首先通过通用设置类参数确定Link Direction（链路方向）、PPDU Format（PPDU格式）、Gurad（保护间隔）等多个参数，如图2所示。然后设置HE-SIG-A域的参数，如图3所示。根据协议标准的描述，将HE-SIG-B域的参数设置项分为内容信道和用户专用配置两个子类，分别如图4、图5（a）和图5（b）所示。

图5（a）和图5（b）中，该类装置虽然在参数展现形式上进行了改进，使得发生装置集成到测试仪器中也能够正常操作，但仍然存在参数归类不符合协议标准描述的情况，例如通用设置类参数项中，Guard、HE-LTF Symbol Duration、SIG-B DCM和SIG-B MCS这四个参数根据协议标准属于HE-SIG-A域。与此同时，该类装置的HE-SIG-B域-用户专用配置子域需要通过点击用户参数列表的属性列弹出，如图5（b）所示，导致每次设置用户专用配置子域都需要增加一次页面切换操作，影响PLCP前导数据产生的参数设置过程便利性。

根据802.11n/ac/ax协议描述，PLCP前导主要需设置前导中的SIG域，其余各域的内容基本可以计算得出，无需设置。相对于802.11ax协议而言，802.11n和802.11ac协议的PLCP前导格式比较简单，因此所需设置的参数项较少。

802.11n协议的PLCP前导数据发生的参数项如图6所示。当协议类型选择为802.11n协议时，PLCP前导设置模块名称为“802.11n HT-SIG域”，需设置PLCP前导中HT-SIG域。协议中规定的该域参数，如调制编码方案、空时数据流个数等，已通过其他模块设置，PLCP前导数据发生模块需设置的参数项包括非探测PPDU、平滑、扩展空间数据流个数，分别定义该PPDU是否为探测PPDU、是否需要信道估计平滑、扩展空间数据流的个数。设置项的上方为PLCP前导的示意图。

802.11ac协议的PLCP前导数据发生的参数项如图7所示。协议类型选择为802.11ac协议时，PLCP前导设置模块名称为“802.11ac VHT-SIG域”，需设置PLCP前导中VHT-SIG域。协议中规定的该域参数，如调制编码方案、空时数据流个数等，已通过其他模块设置，PLCP前导数据发生模块需设置的参数项主要位于VHT-SIG-A域，包括不允许TXOP PS、波束赋形、部分关联ID，分别定义VHT接入点是否允许在TXOP期间处于功率节省模式中的VHT非AP工作站进入睡眠状态、是否波束赋形、提供帧的接收方的简短描述。设置项的上方为PLCP前导的示意图。

802.11ax协议的PLCP前导数据发生模块分为HE-SIG-A域和HE-SIG-B域，分别如图8和图9所示，其中HE-SIG-B域仅用于HE多用户PPDU格式，又分为公共子域和用户专用子域，且公共子域和用户专用子域设置页面通过对应的页签切换。协议类型选择为802.11ax协议时，PLCP前导设置模块名称为“802.11ax HE-SIG域”，需设置PLCP前导中HE-SIG-A和HE-SIG-B域。设置项的上方为PLCP前导的示意图。

其中，在配置物理层汇聚协议前导中的SIG域的过程中，将802.11ax协议的HE部分信令A字段域参数项整合为一个设置页面。

在配置物理层汇聚协议前导中的SIG域的过程中，将802.11ax协议的多用户传输场景下的HE部分信令B字段域中的用户专用域参数整合为用户专用域参数列表。

在配置物理层汇聚协议前导中的SIG域的过程中，将802.11ax协议的每个用户的聚合MAC层协议数据单元配置功能项作为所述用户专用域参数列表的一个属性列。

其中，802.11ax根据不同的用途，时域可以分为4种帧格式。这四种HE PPDU（Presentation Protocol Data Unit，表示协议数据单元）包括HE SU-PPDU（单用户）、HEMU-PPDU（多用户）、HE Extended Range SU-PPDU（扩展的单用户协议）以及基于Trigger的HE PPDU。高效的前导则包含HE-SIG-A、HE-SIG-B（可选）、HE-STF和HE-LTF。其中HE-LTF主要是用来做信道估计和MIMO检测。

对于HE SU PPDU，HE MU PPDU和HE TB PPDU，HE-SIG-A域包含两部分：HE-SIG-A1和HE-SIG-A2，生成步骤如下：

（1）通过读取该装置界面设置，获取HE-SIG-A各个字段的值，即TXVECTOR中携带的参数值。添加保留位，同时加上计算出的CRC检验位，然后附加位。

（2）BCC编码：以编码率为1/2的卷积编码。

（3）BCC交织。

（4）星座映射：BPSK调制前 52 个交织比特以形成 HE-SIG-A 的第一个 OFDM 符号。BPSK 调制后 52 个交织比特以形成 HE-SIG-A 的第二个 OFDM 符号。

（5）插入导频。

（6）复制和相位旋转：在信道上每个被占用的20MHz子信道重复HE-SIG-A OFDM符号，对每个被占用的20MHz子信道应用适当的相位旋转。

（7）循环移位：如果TXVECTOR参数BEAM_CHANGE为0，在空间映射之前为每个空时流和频率分段应用CSD。

（8）空间映射：如果TXVECTOR参数BEAM_CHANGE为0，应用WIFI协议中的A矩阵和Q矩阵进行空间映射。

（9）逆离散傅里叶变换（IDFT）。

（10）循环移位；如果TXVECTOR参数BEAM_CHANGE为1或不存在，为每个传输链和频率分段应用CSD。

（11）插入保护间隔并加窗：前置一个保护间隔并且加窗。

（12）产生基带等效信号。

对于HE ER SU PPDU，HE-SIG-A域包含四个部分，HE-SIG-A1,HE-SIG-A2,HE-SIG-A1-R和HE-SIG-A2-R，HE-SIG-A1和HE-SIG-A1-R有相同的数据比特，HE-SIG-A2和HE-SIG-A2-R也有相同的数据比特，具体生成过程为：

（2）BCC编码。

（3）BCC交织。

（4）星座映射：如17.3.5.8所述，BPSK调制HE-SIG-A1,HE-SIG-A2和HE-SIG-A2-R数据比特来分别形成HE-SIG-A的第一个，第三个和第四个OFDM符号。QBPSK调制HE-SIG-A1-R编码数据比特来形成HE-SIG-A的第二个OFDM符号。

（5）插入导频。

（6）重复和相位旋转。

（7）循环移位。

（8）空间映射。

（9）IDFT。

（10）循环移位。

（11）插入GI，加窗。

（12）产生基带等效信号。

基于上述步骤，可以得到HE-SIG-A域的生成流程如图10所示。

HE-SIG-B域的生成步骤如下：

1）通过读取该装置界面设置，获取HE-SIG-B各个字段的值，即TXVECTOR中携带的参数值。添加保留位，同时加上计算出的CRC检验位，然后附加位。

2）BCC编码。使用卷积编码器分别对公共字段数据和每个用户特定字段数据进行编码。存在Pre-FEC PHY Padding过程。

3）BCC交织。

4）星座映射。从TXVECTOR 中得到MCS_SIG_B的值，并根据MCS_SIG_B字段去调制经过交织的比特，使之形成OFDM符号。

5）插入导频。

6）复制和相位旋转。复制HE-SIG-B OFDM符号，对每个20 MHz子信道应用适当的相位旋转。

7）IDTF变换。

8）对每一条链进行循环移位。为每个传输链和频率段进行循环移位。

9）插入保护间隔并加窗。

10）射频处理。将产生的与每个发射链相关的复杂基带波形上变频。

基于上述步骤，可以得到HE-SIG-B域的生成流程如图11所示。

仅当HE-SIG-A域中的HE-SIG-B DCM字段为1时，才应用双载波调制（DCM）。

本实施例根据802.11ax协议描述将属于HE-SIG-A域的参数项整合为HE-SIG-A域设置页面，不将属于HE-SIG-A域的参数项展示在HE-SIG-B域参数设置页面或通用参数设置页面。将802.11ax多用户传输场景下的HE-SIG-B域中的用户专用域参数整合为参数列表，并直接在表格中设置各个用户的工作站ID、空时、RU类型、是否多用户MIMO、调制编码方案、功率增益、波束赋形、双载波调制、信道编码方式等参数，不需要通过页面切换或弹出框等形式。将802.11ax多用户传输场景下的每个用户的A-MPDU设置功能作为用户专用域参数列表的一个属性列，点击该属性列即可调用A-MPDU（A-MPDU：聚合MAC层协议数据单元）设置功能，不需要来回切换页面。

实施例二

参照图13，本实施例提供了一种无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟装置，其具体包括如下模块：

其中，所述物理层汇聚协议前导的信号模拟过程包括：

此处需要说明的是，本实施例中的各个模块与实施例一中的各个步骤一一对应，其具体实施过程相同，此处不再累述。

实施例三

本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法中的步骤。

实施例四

本实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法中的步骤。

本发明是参照本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法，其特征在于，包括：

在多用户传输场景下，获取MAC层数据并传送至物理层；

在物理层中生成物理层汇聚协议前导；

将表示层协议数据发射出去，以实现无线数据信号模拟；

其中，所述物理层汇聚协议前导的信号模拟过程包括：

2.如权利要求1所述的无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法，其特征在于，根据不同协议类型对应配置物理层汇聚协议前导中的SIG域。

3.如权利要求2所述的无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法，其特征在于，所述协议类型包括802.11n协议、802.11ac协议和802.11ax协议。

4.如权利要求3所述的无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法，其特征在于，在配置物理层汇聚协议前导中的SIG域的过程中，将802.11ax协议的HE部分信令A字段域参数项整合为一个设置页面。

5.如权利要求3所述的无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法，其特征在于，在配置物理层汇聚协议前导中的SIG域的过程中，将802.11ax协议的多用户传输场景下的HE部分信令B字段域中的用户专用域参数整合为用户专用域参数列表。

6.如权利要求5所述的无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法，其特征在于，在配置物理层汇聚协议前导中的SIG域的过程中，将802.11ax协议的每个用户的聚合MAC层协议数据单元配置功能项作为所述用户专用域参数列表的一个属性列。

7.一种无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟装置，其特征在于，包括：

其中，所述物理层汇聚协议前导的信号模拟过程包括：

8.如权利要求7所述的无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟装置，其特征在于，根据不同协议类型对应配置物理层汇聚协议前导中的SIG域。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法中的步骤。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的无线连接物理层汇聚协议前导的数据信号模拟方法中的步骤。