一种空间映射模拟系统及方法与流程

1.本发明属于模拟技术领域，具体涉及一种空间映射模拟系统及方法。

背景技术：

2.wi-fi6网络物理层通过资源单元(ru)分割技术，实现了正交频分多址接入(ofdma)，同时多个用户复用一个ru的技术，实现了多用户mimo(mu-mimo)，ofdma和mu-mimo两个机制在保证wi-fi6网络容量的同时，提高了连接用户数。根据ieee 802.11ax协议，空时数据流映射到发送天线的过程是以ru为单位进行的。对于高效多用户物理层协议数据单元(he mu ppdu)，当同时使用ofdma和mu-mimo进行数据传输时，每个ru都可独立设置空间映射方式。若wi-fi6网络物理层的ru个数大于1，在空时数据流到天线的空间映射的映射过程中，每个ru的数据流独立进行空间映射，各个ru的空间映射方式不一定全部相同，因此需要为各个ru设置各自的空间映射方式，并计算相应的空间映射矩阵。
3.目前，wi-fi6物理层ofdma+mu-mimo通信场景中的空间映射模拟系统主要分为两大类，一种以美国是德科技n7617c软件为代表，另一种以德国罗德施瓦茨winiqsim2软件为代表。在以n7617c软件为代表的第一类系统中，he mu ppdu中的每个ru可以通过手工输入矩阵元素的方式，独立设置空间映射矩阵，其典型的设置方式如图1所示(天线数和空时数据流数均为4)。该类软件的空间映射矩阵元素不随用于数据传输的子载波索引的变化而改变，通常用于上位机测试场景(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)，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。
4.在以winiqsim2软件为代表的第二类系统中，空间映射方式包括直接映射、间接映射和空间扩展三种方式。对于某一种空间映射方式，空间映射矩阵元素基于ieee 802.11ax协议，根据空间映射方式和时间移位参数自动计算，元素值计算好之后无法手工更改。同时，修改子载波索引后，矩阵元素值也会同步更新，其子载波索引范围始终为-64～63，并且未去除不同传输带宽和不同ru资源分配方式下的无效子载波(直流(dc)子载波、空子载波等)的影响。该类软件对参数呈现方式进行了改进，使之可以集成到微波测试仪器进行操作，其用于ofdma+mu-mimo通信场景的典型的空间映射模拟方式如图2和图3所示(天线数和空时数据流数均为6)，图中有效的矩阵元素用蓝线框进行突出显示，形成6行6列矩阵。在图2中，各个天线的时间移位均为0；在图3中，天线1的时间移位发生改变，并且子载波索引也发生改变，此时空间映射矩阵同步更新。
5.综合分析目前两种主流的ofdma+mu-mimo场景空间映射模拟系统，可以总结出现有技术存在如下两个不足：
6.1、对于he mu ppdu，当ru个数大于1时，各个ru不能独立选择空间映射方式，也不能独立计算空间映射矩阵元素，现有技术仅支持使用相同的空间映射方式或者手工输入各个ru的空间映射矩阵元素。
7.2、现有技术没有按照ieee 802.11ax协议实现子载波索引与空间映射矩阵元素之
间的关联关系，空间映射矩阵元素要么不随子载波索引改变，要么子载波索引范围保持不变且未考虑无效子载波。

技术实现要素：

8.针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种空间映射模拟系统及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
9.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
10.一种空间映射模拟系统，该系统根据资源单元ru个数等于1和资源单元ru个数大于1两种情况分别呈现不同的界面；
11.当资源单元ru个数等于1时，该系统包括空间映射方式设置模块、子载波索引选择模块、时间移位模块和空间映射矩阵元素模块；
12.空间映射方式设置模块包括“直接映射”、“非直接映射”和“空间扩展”三种；
13.子载波索引选择模块中的子载波索引根据不同传输带宽具有不同的取值范围；
14.空间映射矩阵元素模块中的行数为天线数，其列数为空时数据流个数；
15.时间移位模块中的“时间移位”参数个数为天线数，该参数改变时，空间映射矩阵元素值同步更新；当子载波索引发生变化时，空间映射矩阵元素也会发生改变；
16.当资源单元ru个数大于1时，该系统包括空间映射方式设置模块、子载波索引选择模块、时间移位模块、空间映射矩阵元素模块以及每ru的空间映射方式设置模块；
17.空间映射方式设置模块包括“直接映射”、“非直接映射”和“空间扩展”；
18.每ru的空间映射方式设置模块包括“每ru单独设置”；
19.当用户选择“直接映射”、“非直接映射”或者“空间扩展”时，表示各个资源单元ru都使用该空间映射方式；当用户选择“每ru单独设置”时，表示需要为各个资源单元ru独立设置空间映射方式，此时系统界面会出现“每ru的空间映射方式设置”按钮；用户点击该按钮后，出现为各个资源单元ru分别设置空间映射方式的界面，每个ru均能够选择“直接映射”、“非直接映射”或者“空间扩展”三种空间映射方式；
20.子载波索引选择模块中的子载波索引根据不同传输带宽和ru分配方式具有不同的取值范围，由各个资源单元ru占用的子载波索引的并集组成，不包含dc子载波、空子载波；
21.空间映射矩阵元素模块中的行数为天线数，列数为空时数据流个数；
22.时间移位模块中的“时间移位”参数个数为天线数，该参数改变时，空间映射矩阵元素值同步更新；当子载波索引发生变化时，空间映射矩阵元素也会发生改变。
23.此外，本发明还提到一种空间映射模拟方法，该方法采用如上所述的空间映射模拟系统，包括如下步骤：
24.步骤1：读取传输带宽；
25.步骤2：判断ru个数是否大于1；
26.若：判断结果是ru个数等于1，则直接根据传输带宽确定子载波索引范围；
27.或判断结果是ru个数大于1，则读取ru分配方式，确定ru类型、ru个数；
28.步骤3：根据传输带宽和ru分配方式确定各个ru占用的子载波；
29.步骤4：对各个ru占用的子载波索引范围取并集，形成完整的子载波索引范围；
30.步骤5：读取空间映射方式和时间移位；
31.步骤6：判断空间映射方式是否为“每ru单独设置”；
32.若：判断结果是空间映射方式为“每ru单独设置”，则首先读取各个ru的空间映射方式，然后根据空间映射方式、子载波索引和时间移位计算空间映射矩阵；
33.或判断结果是空间映射方式不为“每ru单独设置”，则直接根据空间映射方式、子载波索引和时间移位计算空间映射矩阵；
34.步骤7：完成空间映射过程的模拟。
35.本发明所带来的有益技术效果：
36.1、当ru个数大于1时，不仅支持所有ru使用相同的空间映射方式，而且支持为各个ru分别设置空间映射方式，从而实现ofdma+mu-mimo场景下的空间映射模拟功能。
37.2、计算子载波索引范围时，考虑了ieee 802.11ax协议中不同传输带宽和不同ru分配方式下，各个ru占用的子载波索引范围也会有所不同，对各个ru占用的子载波索引范围进行详细分析，形成由各个ru占用的有效子载波索引范围的并集组成的子载波索引范围，并且不包含dc子载波、空子载波等无效子载波。
38.3、不仅支持ru个数大于1时的ofdma+mu-mimo空间映射模拟，而且兼容现有技术中ru个数等于1时的wi-fi6通信场景。
附图说明
39.图1为第一类ofdma+mu-mimo场景空间映射模拟系统的典型设置方式示意图；
40.图2为第二类ofdma+mu-mimo场景空间映射模拟系统的典型设置方式示意图；
41.其中，各个天线的时间移位为0；
42.图3为第二类ofdma+mu-mimo场景空间映射模拟系统的典型设置方式示意图；
43.其中，天线1的时间移位发生改变，并且子载波索引也发生改变；
44.图4空间映射模拟系统界面示意图；其中，ru个数等于1；
45.图5为空间映射模拟系统界面示意图；ru个数大于1；
46.图6为每个ru设置空间映射方式模块的界面示意图；
47.图7为本发明方法的工作流程图。
具体实施方式
48.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：
49.本发明提出一种符合ieee 802.11ax协议的ofdma+mu-mimo空间映射模拟系统及方法，该系统结合了现有技术的优点，并兼容现有系统。对于he mu ppdu，当ru个数等于1时，使用直接映射、间接映射和空间扩展等三种空间映射方式，空间映射矩阵元素根据ieee802.11ax协议自动计算。矩阵元素随子载波索引变化而同步更新，并且根据传输带宽的不同具有不同的范围。当ru个数大于1时，每个ru都可以独立设置空间映射方式，并且支持直接映射、间接映射和空间扩展等三种方式。每个ru的空间映射矩阵元素根据ieee 802.11ax协议自动计算，并且随子载波索引变化而同步更新。子载波索引范围由各个ru占用的子载波索引范围的并集组成，不包含dc子载波、空子载波等索引。
50.本发明提出的空间映射模拟系统包括空间映射方式设置、子载波索引选择、时间
移位、空间映射矩阵元素等部分组成。为了兼容现有系统，本系统根据ru个数等于1和ru个数大于1两种情况分别呈现不同的界面。
51.当ru个数等于1时，本系统的界面如图4所示。空间映射方式包括“直接映射”、“非直接映射”“空间扩展”三种。子载波索引根据不同传输带宽而具有不同的取值范围，并且不包含dc子载波、空子载波。空间映射矩阵的可设置行数为天线数，可设置列数为空时数据流个数，矩阵元素值根据ieee 802.11ax自动计算。可设置的“时间移位”参数个数为天线数，该参数改变时，空间映射矩阵元素值同步更新。当子载波索引发生变化时，空间映射矩阵元素也可能会发生改变。
52.当ru个数大于1时，本系统的界面如图5所示。空间映射方式参数在“直接映射”、“非直接映射”“空间扩展”等三种的基础上，增加“每ru单独设置”方式。当用户选择“直接映射”、“非直接映射”“空间扩展”时，表示各个ru都使用该空间映射方式；当用户选择“每ru单独设置”时，表示需要为各个ru独立设置空间映射方式，此时系统界面会出现“每ru的空间映射方式设置”按钮。用户点击该按钮后，出现为各个ru分别设置空间映射方式的界面，如图6所示。可以看出每个ru均可以选择“直接映射”、“非直接映射”“空间扩展”等三种空间映射方式。子载波索引根据不同传输带宽和ru分配方式而具有不同的取值范围，由各个ru占用的子载波索引的并集组成，并且不包含dc子载波、空子载波。空间映射矩阵的可设置行数为天线数，可设置列数为空时数据流个数，矩阵元素值根据ieee802.11ax自动计算。可设置的“时间移位”参数个数为天线数，该参数改变时，空间映射矩阵元素值同步更新。当子载波索引发生变化时，空间映射矩阵元素也可能会发生改变。
53.本发明提出的he tb ppdu模拟系统的工作流程如图7所示，首先读取传输带宽并判断ru个数。若ru个数等于1，则直接根据传输带宽确定子载波索引范围；若ru个数大于1，则根据传输带宽和ru分配方式确定各个ru占用的子载波，并通过各个ru占用的子载波索引范围取并集，形成完整的子载波索引范围。然后读取空间映射方式和时间移位，并判断空间映射方式是否为“每ru单独设置”，若是，则需要再读取各个ru的空间映射方式。最后根据空间映射方式、子载波索引和时间移位计算空间映射矩阵，完成空间映射过程的模拟。
54.关键点和保护点1：
55.ru个数大于1时，支持为每个ru设置不同的空间映射方式；
56.本发明提出的方法中，在“直接映射”、“非直接映射”“空间扩展”等三种空间映射方式的基础上，增加“每ru单独设置”方式。当用户选择“直接映射”、“非直接映射”“空间扩展”等方式时，表示各个ru都使用该空间映射方式；当用户选择“每ru单独设置”时，表示需要为各个ru独立设置空间映射方式，并且可进一步为各个ru分别设置空间映射方式，每个ru均可以选择“直接映射”、“非直接映射”“空间扩展”等三种空间映射方式。
57.关键点和保护点2：
58.根据不同传输带宽和ru分配方式，子载波索引范围由各个ru占用的子载波索引范围的并集组成，并且不包含空子载波、dc子载波等无效子载波；
59.本发明提出的方法中，考虑了ieee 802.11ax协议中不同传输带宽和不同ru分配方式下，各个ru占用的子载波索引范围也会有所不同。本发明基于ieee 802.11ax协议，对各个ru占用的子载波索引范围进行详细分析，形成由各个ru占用的有效子载波索引范围的并集组成的子载波索引范围，并且不包含dc子载波、空子载波等无效子载波。子载波索引发
生变化时，空间映射矩阵元素也会发生变化。
60.关键点和保护点3：
61.不仅支持ru个数大于1时的空间映射模拟，而且兼容ru个数等于1时的wi-fi6通信场景；
62.本发明提出的方法中，同时支持ru个数等于1和ru个数大于1这两种wi-fi6通信场景下的空间映射模拟。当ru个数等于1时，空间映射方式包括“直接映射”、“非直接映射”“空间扩展”三种。当ru个数大于1时，在“直接映射”、“非直接映射”、“空间扩展”三种空间映射方式的基础上，新增“每ru单独设置”方式，支持为各个ru分别设置空间映射方式，从而实现ofdma+mu-mimo场景下的空间映射模拟功能。
63.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。

技术特征：

1.一种空间映射模拟系统，其特征在于：该系统根据资源单元ru个数等于1和资源单元ru个数大于1两种情况分别呈现不同的界面；当资源单元ru个数等于1时，该系统包括空间映射方式设置模块、子载波索引选择模块、时间移位模块和空间映射矩阵元素模块；空间映射方式设置模块包括“直接映射”、“非直接映射”和“空间扩展”三种；子载波索引选择模块中的子载波索引根据不同传输带宽具有不同的取值范围；空间映射矩阵元素模块中的行数为天线数，其列数为空时数据流个数；时间移位模块中的“时间移位”参数个数为天线数，该参数改变时，空间映射矩阵元素值同步更新；当子载波索引发生变化时，空间映射矩阵元素也会发生改变；当资源单元ru个数大于1时，该系统包括空间映射方式设置模块、子载波索引选择模块、时间移位模块、空间映射矩阵元素模块以及每ru的空间映射方式设置模块；空间映射方式设置模块包括“直接映射”、“非直接映射”和“空间扩展”；每ru的空间映射方式设置模块包括“每ru单独设置”；当用户选择“直接映射”、“非直接映射”或者“空间扩展”时，表示各个资源单元ru都使用该空间映射方式；当用户选择“每ru单独设置”时，表示需要为各个资源单元ru独立设置空间映射方式，此时系统界面会出现“每ru的空间映射方式设置”按钮；用户点击该按钮后，出现为各个资源单元ru分别设置空间映射方式的界面，每个ru均能够选择“直接映射”、“非直接映射”或者“空间扩展”三种空间映射方式；子载波索引选择模块中的子载波索引根据不同传输带宽和ru分配方式具有不同的取值范围，由各个资源单元ru占用的子载波索引的并集组成，不包含dc子载波、空子载波；空间映射矩阵元素模块中的行数为天线数，列数为空时数据流个数；时间移位模块中的“时间移位”参数个数为天线数，该参数改变时，空间映射矩阵元素值同步更新；当子载波索引发生变化时，空间映射矩阵元素也会发生改变。2.一种空间映射模拟方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的空间映射模拟系统，包括如下步骤：步骤1：读取传输带宽；步骤2：判断ru个数是否大于1；若：判断结果是ru个数等于1，则直接根据传输带宽确定子载波索引范围；或判断结果是ru个数大于1，则读取ru分配方式，确定ru类型、ru个数；步骤3：根据传输带宽和ru分配方式确定各个ru占用的子载波；步骤4：对各个ru占用的子载波索引范围取并集，形成完整的子载波索引范围；步骤5：读取空间映射方式和时间移位；步骤6：判断空间映射方式是否为“每ru单独设置”；若：判断结果是空间映射方式为“每ru单独设置”，则首先读取各个ru的空间映射方式，然后根据空间映射方式、子载波索引和时间移位计算空间映射矩阵；或判断结果是空间映射方式不为“每ru单独设置”，则直接根据空间映射方式、子载波索引和时间移位计算空间映射矩阵；步骤7：完成空间映射过程的模拟。

技术总结

本发明公开了一种空间映射模拟系统及方法，属于模拟技术领域。本发明当RU个数大于1时，不仅支持所有RU使用相同的空间映射方式，而且支持为各个RU分别设置空间映射方式，从而实现OFDMA+MU-MIMO场景下的空间映射模拟功能；计算子载波索引范围时，对各个RU占用的子载波索引范围进行详细分析，形成由各个RU占用的有效子载波索引范围的并集组成的子载波索引范围，并且不包含DC子载波、空子载波等无效子载波；不仅支持RU个数大于1时的OFDMA+MU-MIMO空间映射模拟，而且兼容现有技术中RU个数等于1时的Wi-Fi6通信场景。Fi6通信场景。Fi6通信场景。