CN115604743A - 一种无线网络物理层协议数据单元模拟系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线网络物理层协议数据单元模拟系统及方法，属于测试技术领域，本发明系统包括触发帧和HE TB PPDU；本发明中的HE TB PPDU的前导域和数据域的部分参数通过读取触发帧帧体确定，不仅更加符合IEEE 802.11ax规范，而且可以为真实的Wi‑Fi6接入点和工作站之间的通信场景提供测试激励；本发明中可以通过物理帧块配置表设置同时模拟多个HE TB PPDU数据，并且HE TB PPDU帧块个数与触发帧帧体设置中的“用户信息域个数”字段关联，使得模拟过程更加灵活高效。

Description

一种无线网络物理层协议数据单元模拟系统及方法

技术领域

本发明属于测试技术领域，具体涉及一种无线网络物理层协议数据单元模拟系统及方法。

背景技术

高效的基于触发物理层协议数据单元(HE TB PPDU)是Wi-Fi6网络物理层的主要数据类型之一。当工作站接收到由接入点发出的携带触发帧的PPDU数据后，工作站将使用HE TB PPDU对触发帧进行响应，其数据部分一般携带确认帧或块确认帧，前导部分携带由触发帧指示的资源、调制编码方案等信息。在Wi-Fi6设备研发、生产、认证、核准等过程中，为了确保设备功能完整性和有效性，需要对HE TB PPDU数据产生功能进行测试，因此必须使用HE TB PPDU模拟方法及系统作为关键测试激励。

目前，基于IEEE 802.11ax协议的HE TB PPDU模拟方法和系统主要分为两大类。第一类主要使用树形结构形式的列表呈现软件功能框架，列表中的每一级分别对应一个参数设置页面。列表包含“波形设置”“信号配置”“RU设置”“用户设置”“MPDU设置”等五个层次。点击树形结构中的某级节点，软件以分类列表的形式呈现该级节点的参数项。该类系统界面参数排列比较紧凑，适用于展示在较大尺寸的屏幕，因此该类系统通常用于上位机测试方式(软件安装于单独的PC机，通过该PC机设置参数并控制测试仪器工作)。该类装置的典型的树形结构和参数项呈现界面分别如图1和图2所示。该类装置无法集成到微波测试仪器，需要单独配置一台上位机并且安装好模拟软件才可以开展测试工作。

第二类系统针对第一类系统无法集成到微波测试仪器的不足，对软件功能层次组织和参数呈现方式进行了独立设计。该类系统将参数项以较大的方框和按钮形式呈现以弹窗的形式逐级呈现软件功能，在每级软件功能中，通过页签展示不同类别的参数项，页签中的参数以弹窗形式呈现下一级设置功能。例如在物理帧块配置功能中，通过点击PPDU设置栏，弹出PPDU设置功能，包括通用设置、用户设置、空间映射设置三个页签。在通用设置页签中，又可通过点击HE通用设置页签将PPDU格式设置为HE TB PPDU。在用户设置页签中，可以在内容信道页签中设置HE TB PPDU的资源位置、资源分配方式；在用户配置页签中设置HETB PPDU的数据流数、资源类型、并可点击PPDU配置栏进一步设置PPDU数据处理参数，包括MCS设置、数据域设置、MAC头设置等。上述设置示例的软件界面分别如图3～图7所示。该类可集成到微波测试仪器中操作。

目前两种主流的HE TB PPDU模拟系统存在如下三个不足：

1、HE TB PPDU参数没有和相应的触发帧相关联，触发帧设置与HE TB PPDU设置彼此独立，无法模拟接入点发送的触发帧对HE TB PPDU参数的影响。

2、无法在同一个界面中设置模拟多个HE TB PPDU数据，其中第一类系统的列表架构同时只能支持一种PPDU格式，第二类系统的PPDU格式需要在各个PPDU设置界面中单独设置，两种系统均无法在同一界面模拟多个工作站同时发送HE TB PPDU。

3、在第二类系统中，使用内容信道设置和多用户列表等HE多用户PPDU参数设置方法对HE TB PPDU的占用资源、数据处理等参数进行设置，不符合IEEE 802.11ax协议规范。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种无线网络物理层协议数据单元模拟系统及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无线网络物理层协议数据单元模拟系统，包括触发帧和HE TB PPDU；HE TBPPDU即为基于触发物理层协议数据单元；

触发帧，被配置为用于请求HE TB PPDU的帧格式；

HE TB PPDU的上行带宽、保护间隔和LTF类型、MCS方式、资源分配、双载波调制以及上行多用户-MIMO信息都通过触发帧携带。

优选地，触发帧的帧体设置界面包括公共信息域参数设置界面和用户信息域参数设置界面；

公共信息域是各工作站共同的参数，确定了包括上行带宽和空时分组编码在内的HE TB PPDU前导域的部分参数；

用户信息域是各个用户专用的参数，确定了包括调制编码方案和双载波调制在内的HE TB PPDU数据域的部分参数。

优选地，HE TB PPDU的设置，包含物理帧块配置、HE TB PPDU通用设置、HE TBPPDU前导设置、HE TB PPDU数据域参数设置和MAC头设置五个部分；

在物理帧块配置界面中，HE TB PPDU帧块个数默认为触发帧帧体用户信息域个数，每个帧块分别对应物理帧块配置表中的一行；每个帧块能够包含一个或多个HE TBPPDU，并能够独立设置各自的MAC帧类型、传输模式、PPDU(PHY protocol data unit，物理层协议数据单元)个数、空闲时间以及状态参数；系统用户也能够通过“新增”、“删除”、“复制”、“粘贴”按钮新增/删除一个HE TB PPDU帧块，或者将其中一个HE TB PPDU帧块复制或粘贴到新的帧块。

优选地，HE TB PPDU通用设置界面包含A-MPDU设置和用户设置两个页签；在A-MPDU设置页签中能够设置MPDU个数、数据长度和数据源参数；在用户设置页签中能够设置工作站的RU类型、RU索引、起始空间数据流数和空间数据流个数参数。

优选地，HE TB PPDU前导设置，设置HE-SIG-A域的参数，HE TB PPDU仅在上行链路方向传输，并具有四个空间复用字段。

优选地，HE TB PPDU数据域参数设置，HE TB PPDU数据域参数包括数据总长度、PPDU持续时间和占空比；

其中，数据总长度与HE TB PPDU通用设置中A-MPDU设置页签中的MPDU长度一致，PPDU持续时间根据前导域和数据域符号个数确定，占空比是PPDU持续时间与PPDU总时间的比值，PPDU总时间为PPDU持续时间和空闲时间之和。

优选地，HE TB PPDU的MAC头设置界面包含MAC头结构、帧控制子域和高吞吐量控制子域三个页签。

此外，本发明还提到一种无线网络物理层协议数据单元模拟方法，采用如上所述的一种无线网络物理层协议数据单元模拟系统，具体包括如下步骤：

步骤1：判断是否存在触发帧；

若判断结果是存在触发帧，则读取触发帧帧体公共信息域参数，并填充至HE TBPPDU前导域的相应字段；读取触发帧帧体用户信息域参数，并填充至HE TB PPDU数据域的相应字段；

或判断结果是不存在触发帧，则设置触发帧帧体参数；

步骤2：检查HE TB PPDU参数完整性，判断参数是否完整；

若判断结果是参数完整，则调用数据生成算法，生成HE TB PPDU数据；

或判断结果是参数不完整，则对缺失的参数进行设置，直至参数完整。

本发明所带来的有益技术效果：

1、HE TB PPDU的前导域和数据域的部分参数通过读取触发帧帧体确定，不仅更加符合IEEE 802.11ax规范，而且可以为真实的Wi-Fi6接入点和工作站之间的通信场景提供测试激励。

2、可以通过物理帧块配置表设置同时模拟多个HE TB PPDU数据，并且HE TB PPDU帧块个数与触发帧帧体设置中的“用户信息域个数”字段关联，使得模拟过程更加灵活高效。

附图说明

图1为第一类HE TB PPDU模拟方法和系统的树形结构示意图；

图2为第一类HE TB PPDU模拟方法和系统的参数项呈现方式示意图；

图3为第二类系统的物理帧块配置界面示意图；

图4为第二类系统的通用设置-HE通用设置界面示意图；

图5为第二类系统的用户设置-内容信道设置界面示意图；

图6为第二类系统的用户设置-用户配置界面示意图；

图7为第二类系统的用户设置-用户配置界面中弹出的PPDU设置界面示意图；

图8为触发帧帧体设置界面示意图；

图9为HE TB PPDU物理帧块配置界面示意图；

图10为HE TB PPDU通用设置界面示意图；

图11为HE TB PPDU前导设置界面示意图；

图12为HE TB PPDU数据域参数设置示意图；

图13为HE TB PPDU的MAC头设置示意图；

图14为HE TB PPDU模拟方法的工作流程图。

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：

本发明提出了一种符合802.11/ax协议的高效的基于触发物理层协议数据单元(HE TB PPDU)模拟软件方案。首先根据802.11ax协议设置触发帧帧体参数；然后读取触发帧帧体中用户ID、分配的资源、调制编码方案、空间复用等HE TB PPDU传输信息，并进行对应的参数呈现；最后调用HE TB PPDU产生算法流程，生成HE TB PPDU基带数据。相比现有技术，本方案更加符合协议规范并且可以通过同一个界面设置模拟多个HE TB PPDU数据。本发明技术方案主要分为三个部分，分别为触发帧帧体设置、HE TB PPDU设置、HE TB PPDU数据生成，下面分别进行阐述。

(一)触发帧帧体设置

触发帧是用于请求HE TB PPDU的帧格式。HE TB PPDU的上行带宽、保护间隔和LTF类型、MCS方式、资源分配、双载波调制、上行多用户-MIMO等信息都通过触发帧携带。

触发帧帧体设置界面如图8所示。界面包含两个页签，一是公共信息域参数设置，二是用户信息域参数设置界面。公共信息域是各工作站共同的参数，确定了上行带宽、空时分组编码等HE TB PPDU前导域的部分参数。用户信息域是各个用户专用的参数，确定了调制编码方案、双载波调制等HE TB PPDU数据域的部分参数。

触发帧帧体中的部分关键参数说明如下：

1、上行带宽：指示HE TB PPDU的HE-SIG-A中的带宽。

2、保护间隔和LTF类型：指示HT TB PPDU的保护间隔和HE-LTF类型。

3、用户信息域个数：设置触发帧中用户信息字段个数，最多为37个。一个触发帧携带一个或多个用户信息域，每个用户信息域对应一个用户。由于HE TB PPDU仅携带一个用户的数据，因此若有多个用户信息域，则软件将第一个用户信息域的参数用于生成HE TBPPDU，但其他用户信息域可照常设置。

4、资源单元分配：指定工作站HE TB PPDU的资源单元分配字段，具体描述见802.11ax规范第9.3.1.23节。

5、上行前向纠错编码类型：指示HE TB PPDU的编码类型，为0表示BCC编码，为1表示LDPC编码。

6、上行调制编码方案：指示HE TB PPDU的调制编码方案。

7、上行双载波调制：指示HE TB PPDU是否使用双载波调制，为1表示使用DCM。

(二)HE TB PPDU设置

HE TB PPDU设置包含物理帧块配置、PPDU通用设置、PPDU前导设置、PPDU数据域参数设置、MAC头设置等五个部分。

在物理帧块配置界面中，HE TB PPDU帧块个数默认为触发帧帧体用户信息域个数，每个帧块分别对应物理帧块配置表中的一行。每个帧块可以包含一个或多个HE TBPPDU，并可独立设置各自的MAC帧类型、传输模式、PPDU个数、空闲时间、状态等参数。系统用户也可以通过“新增”、“删除”、“复制”、“粘贴”等按钮新增/删除一个HE TB PPDU帧块，或者将其中一个HE TB PPDU帧块复制或粘贴到新的帧块。物理帧块配置界面如图9所示。

PPDU通用设置界面包含A-MPDU设置和用户设置两个页签，如图10所示。在A-MPDU设置页签中可以设置MPDU个数、数据长度、数据源等参数；在用户设置页签中可以设置工作站的RU类型、RU索引、起始空间数据流数、空间数据流个数等参数。

根据HE TB PPDU前导域的数据处理流程，主要需设置HE-SIG-A域的参数，设置界面如图11所示。其中HE TB PPDU仅在上行链路方向传输，并具有四个空间复用字段。

HE TB PPDU的数据域参数设置界面如图12所示。其中数据总长度与通用设置-A-MPDU设置页签中的MPDU长度一致，PPDU持续时间根据前导域和数据域符号个数确定，占空比是PPDU持续时间与PPDU总时间(PPDU持续时间+空闲时间)的比值，时域窗口激活和转变时间确定了时域加窗操作，加扰器类型和加扰初始值确定了加扰操作，交织器激活用于BCC编码方式，业务区域值为IEEE 802.11ax协议的保留值，最大分组扩展持续时间和当前分组扩展持续时间确定了分组扩展域的持续时间。

HE TB PPDU的MAC头设置界面包含MAC头结构、帧控制子域、HT控制子域等三个页签，如图13所示。其中帧控制子域和高吞吐量控制子域两个页签分别是MAC头中“帧控制子域”和“高吞吐量控制子域”字段的详细设置界面。由于这两个子域的参数较多，因此将这两个子域的参数设置设计成一个页签。

(三)HE TB PPDU数据生成

HE TB PPDU包含L-STF、L-LTF、L-SIG、RL-SIG、HE-SIG-A、HE-STF、HE-LTF、DATA、PE等域，各个域的数据处理流程和算法基于IEEE 802.11ax协议实现。HE TB PPDU设置界面确定算法需要的参数，并传递到数据处理算法模块，最终拼接生成HE TB PPDU数据。

本发明提出的HE TB PPDU模拟方法的工作流程如图14所示，首先判断是否存在触发帧，若存在则读取公共信息域和用户信息域参数，并分别填充至HE TB PPDU的前导域和数据域的相应字段，否则需设置触发帧帧体参数。然后检查HE TB PPDU参数完整性，若参数完整则调用算法生成HE TB PPDU数据，否则继续检查参数完整性，直至参数完整。

关键点和保护点1：通过触发帧帧体参数确定HE TB PPDU的部分字段值。

本发明提出的方法中，触发帧帧体参数与HE TB PPDU前导域和数据域的部分参数关联。在设置HE TB PPDU参数过程中，需判断触发帧是否存在并使用相应触发帧帧体参数填充至相应字段。触发帧帧体包含公共信息域和用户信息域，公共信息域是各工作站共同的参数，确定了上行带宽、空时分组编码等HE TB PPDU前导域的部分参数。用户信息域是各个用户专用的参数，确定了调制编码方案、双载波调制等HE TB PPDU数据域的部分参数。通过触发帧帧体设置中的“用户信息域个数”字段也可以和HE TB PPDU帧块个数关联。

关键点和保护点2：通过物理帧块配置表设置同时模拟多个HE TB PPDU。

本发明提出的方法中，HE TB PPDU设置包含物理帧块配置部分，在该界面中，可以通过物理帧块配置表同时模拟多个HE TB PPDU。物理帧块配置表中的一行对应一个HE TBPPDU帧块，帧块个数默认为触发帧帧体用户信息域个数，系统用户也可以通过“新增”、“删除”、“复制”、“粘贴”等按钮新增/删除一个HE TB PPDU帧块，或者将其中一个HE TB PPDU帧块复制或粘贴到新的帧块。每个帧块可以包含一个或多个HE TB PPDU，并可独立设置各自的MAC帧类型、传输模式、PPDU个数、空闲时间、状态等参数。

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)

1.一种无线网络物理层协议数据单元模拟系统，其特征在于：包括触发帧和HE TBPPDU；HE TB PPDU即为基于触发物理层协议数据单元；

触发帧，被配置为用于请求HE TB PPDU的帧格式；

HE TB PPDU的上行带宽、保护间隔和LTF类型、MCS方式、资源分配、双载波调制以及上行多用户-MIMO信息都通过触发帧携带。

2.根据权利要求1所述的无线网络物理层协议数据单元模拟系统，其特征在于：触发帧的帧体设置界面包括公共信息域参数设置界面和用户信息域参数设置界面；

公共信息域是各工作站共同的参数，确定了包括上行带宽和空时分组编码在内的HETB PPDU前导域的部分参数；

用户信息域是各个用户专用的参数，确定了包括调制编码方案和双载波调制在内的HETB PPDU数据域的部分参数。

3.根据权利要求1所述的无线网络物理层协议数据单元模拟系统，其特征在于：HE TBPPDU的设置，包含物理帧块配置、HE TB PPDU通用设置、HE TB PPDU前导设置、HE TB PPDU数据域参数设置和MAC头设置五个部分；

在物理帧块配置界面中，HE TB PPDU帧块个数默认为触发帧帧体用户信息域个数，每个帧块分别对应物理帧块配置表中的一行；每个帧块能够包含一个或多个HE TB PPDU，并能够独立设置各自的MAC帧类型、传输模式、PPDU个数、空闲时间以及状态参数；系统用户也能够通过“新增”、“删除”、“复制”、“粘贴”按钮新增/删除一个HE TB PPDU帧块，或者将其中一个HE TB PPDU帧块复制或粘贴到新的帧块。

4.根据权利要求3所述的无线网络物理层协议数据单元模拟系统，其特征在于：HE TBPPDU通用设置界面包含A-MPDU设置和用户设置两个页签；在A-MPDU设置页签中能够设置MPDU个数、数据长度和数据源参数；在用户设置页签中能够设置工作站的RU类型、RU索引、起始空间数据流数和空间数据流个数参数。

5.根据权利要求3所述的无线网络物理层协议数据单元模拟系统，其特征在于：HE TBPPDU前导设置，设置HE-SIG-A域的参数，HE TB PPDU仅在上行链路方向传输，并具有四个空间复用字段。

6.根据权利要求3所述的无线网络物理层协议数据单元模拟系统，其特征在于：HE TBPPDU数据域参数设置，HE TB PPDU数据域参数包括数据总长度、PPDU持续时间和占空比；

其中，数据总长度与HE TB PPDU通用设置中A-MPDU设置页签中的MPDU长度一致，PPDU持续时间根据前导域和数据域符号个数确定，占空比是PPDU持续时间与PPDU总时间的比值，PPDU总时间为PPDU持续时间和空闲时间之和。

7.根据权利要求3所述的无线网络物理层协议数据单元模拟系统，其特征在于：HE TBPPDU的MAC头设置界面包含MAC头结构、帧控制子域和高吞吐量控制子域三个页签。

8.一种无线网络物理层协议数据单元模拟方法，其特征在于：采用如权利要求3所述的一种无线网络物理层协议数据单元模拟系统，具体包括如下步骤：

步骤1：判断是否存在触发帧；

若判断结果是存在触发帧，则读取触发帧帧体公共信息域参数，并填充至HE TB PPDU前导域的相应字段；读取触发帧帧体用户信息域参数，并填充至HE TB PPDU数据域的相应字段；

或判断结果是不存在触发帧，则设置触发帧帧体参数；

步骤2：检查HE TB PPDU参数完整性，判断参数是否完整；

若判断结果是参数完整，则调用数据生成算法，生成HE TB PPDU数据；

或判断结果是参数不完整，则对缺失的参数进行设置，直至参数完整。

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