matlab-generate-wlan-waveform

生成 WLAN 波形

生成符合标准的 IEEE 802.11 波形，用于设备测试、链路级 仿真或信号分析。本技能涵盖发射链路：配置 PHY 格式、设置负载大小、生成时域 IQ 波形并绘图。

适用场景

• 为任意 802.11 标准生成 WLAN/Wi-Fi 测试波形
• 创建链路级仿真的发射端
• 构建具有特定 MAC 帧类型（Data、Block Ack、Beacon 等）的数据包
• 配置 OFDMA 资源单元分配（HE-MU、EHT-MU 或 UHR-MU）
• 配置 MU-MIMO 传输（VHT、HE、EHT、UHR）
• UHR 功能：UEQM（按流设置 MCS）、DRU、LDPC2x、ELR（增强型长距离）
• 针对特定数据包时长或发射时间

不适用场景

• 信道建模、接收机处理、EVM/频谱掩模——不在涵盖范围内
• 非 WLAN 波形（5G NR、LTE、Bluetooth）

UHR（802.11bn）需要 R2026a 或更高版本。 如果用户请求生成 UHR 波形， 而其版本较旧，请告知他们 UHR 支持从 R2026a 开始提供，并建议升级。

工作流

每次波形生成都遵循以下流程：

1. 选择格式 → 创建配置对象（参见“格式选择”）
2. 配置 PHY → 设置带宽、MCS、空间流和天线
3. 设置负载大小 → 直接设置 PSDU/APEP 长度，或根据目标时长设置
4. 创建负载比特 → 随机比特，或通过 wlanMACFrame 创建 MAC 帧
5. 生成波形 → wlanWaveformGenerator(bits, cfg)
6. 绘图并验证 → 时域幅度；对于 HE/EHT/UHR 配置，使用 showAllocation

格式选择

标准	市场名称	配置对象	用户类型
802.11b	Wi-Fi 1	wlanNonHTConfig（DSSS）	仅 SU
802.11a/g	Wi-Fi 1/3	wlanNonHTConfig	仅 SU
802.11n	Wi-Fi 4	wlanHTConfig	仅 SU
802.11ac	Wi-Fi 5	wlanVHTConfig	SU 或 MU-MIMO
802.11ax	Wi-Fi 6	wlanHESUConfig	仅 SU
802.11ax	Wi-Fi 6	wlanHESUConfig（ExtendedRange）	SU — 扩展覆盖范围
802.11ax	Wi-Fi 6	wlanHEMUConfig(allocIdx)	OFDMA 和/或 MU-MIMO
802.11ax	Wi-Fi 6	wlanHETBConfig	SU 上行链路（基于触发）
802.11be	Wi-Fi 7	wlanEHTMUConfig(allocIdx)	OFDMA 和/或 MU-MIMO / MRU
802.11be	Wi-Fi 7	wlanEHTMUConfig("CBW...")	非 OFDMA MU-MIMO（全带宽 RU）
802.11be	Wi-Fi 7	wlanEHTMUConfig("CBW...", EHTDUPMode=true)	SU — DUP 模式（仅 MCS 14）
802.11be	Wi-Fi 7	wlanEHTTBConfig	SU 上行链路（基于触发）
802.11bn	Wi-Fi 8	uhrMUConfig(allocIdx)	OFDMA / MU-MIMO / UEQM（示例辅助函数）
802.11bn	Wi-Fi 8	uhrMUConfig("CBW...")	非 OFDMA MU-MIMO（示例辅助函数）
802.11bn	Wi-Fi 8	uhrTBConfig	SU 上行链路 / DRU（示例辅助函数）
802.11bn	Wi-Fi 8	uhrELRConfig	SU 增强型长距离（示例辅助函数）

对于 OFDMA 格式（HE-MU、EHT-MU），构造函数接受的是分配索引， 而不是 RU 大小。请参阅 references/he-allocation-indices.md 和 references/eht-allocation-indices.md。

UHR（802.11bn / Wi-Fi 8）使用示例辅助文件，而非工具箱内置对象。 使用 setupExample("wlan/UHRParameterizationExample", scriptFolder) 将辅助文件复制到脚本的工作文件夹。 UHR 支持 UEQM（按流设置 MCS）、DRU、LDPC2x、ELR（增强型长距离）以及新的 MCS 值（15-23）。分配索引与 EHT 相同。请参阅 references/uhr-waveform-generation.md。

有关格式特定的约束（分配索引方案、 HT MCS 编码、DSSS 属性），请参阅关键规则。

EHT DUP 模式会在各子信道上复制信号，以实现稳健覆盖。 在构造时设置：wlanEHTMUConfig("CBW80", EHTDUPMode=true)。约束条件： 仅支持 MCS 14（BPSK-DCM）、单用户、1 个空间流、不允许打孔， 以及 80/160/320 MHz。构造后 EHTDUPMode 为只读属性。

按时长设定

根据目标时长计算载荷大小。所有数值均为整数微秒。

配置	函数	示例
wlanNonHTConfig	wlanPSDULength(cfg, 'TxTime', us)	cfg.PSDULength = wlanPSDULength(cfg, 'TxTime', 500);
wlanHTConfig	wlanPSDULength(cfg, 'TxTime', us)	cfg.PSDULength = wlanPSDULength(cfg, 'TxTime', 1000);
wlanVHTConfig（仅 SU）	wlanAPEPLength(cfg, 'TxTime', us)	cfg.APEPLength = wlanAPEPLength(cfg, 'TxTime', 2000);
wlanHESUConfig	wlanAPEPLength(cfg, 'TxTime', us)	cfg.APEPLength = wlanAPEPLength(cfg, 'TxTime', 3000);
wlanEHTMUConfig（SU 非 OFDMA）	wlanAPEPLength(cfg, 'TxTime', us)	cfg.User{1}.APEPLength = wlanAPEPLength(cfg, 'TxTime', 1000);
任意 MU/OFDMA 配置	迭代 transmitTime 循环	见下文 — wlanAPEPLength 在 MU/OFDMA 配置下会报错

**时长参数的单位是整数微秒，而非秒。**传入 2000，而不是 2e-3。

MU 时长设定（迭代）

对于任意 MU 配置（用户同质，即使用相同的 MCS、RU 大小和空间流）：

targetDuration = 1e-3; apepLen = 2000; % initial guess
for iter = 1:10
    for u = 1:numUsers, cfg.User{u}.APEPLength = apepLen; end
    txTime = transmitTime(cfg);
    if abs(txTime - targetDuration)/targetDuration < 0.01, break; end
    apepLen = round(apepLen * targetDuration / txTime);
end

**异质用户（MCS/RU/STS 不同）：**容量最低的用户决定时长。 根据流量需求为每个用户设置 APEPLength；使用 transmitTime(cfg)。

获取 PSDU 长度

获取 PSDU 长度的方式因格式而异。使用错误的方式会导致报错。

配置	获取 PSDU 长度的方式	备注
wlanNonHTConfig	cfg.PSDULength	可设置的属性
wlanHTConfig	cfg.PSDULength	可设置的属性
wlanVHTConfig	cfg.PSDULength	只读属性（根据 APEPLength 推导）。MU 时为向量。
wlanHESUConfig	getPSDULength(cfg)	方法调用。不是属性。
wlanHEMUConfig	getPSDULength(cfg)	方法调用。返回向量（每个用户一个值）。
wlanHETBConfig	getPSDULength(cfg)	方法调用。与 HE-SU/HE-MU 相同。
wlanEHTMUConfig	psduLength(cfg)	方法名与 HE 不同。返回向量。
wlanEHTTBConfig	psduLength(cfg)	方法名与 EHT-MU 相同。

**getPSDULength 和 psduLength 不能互换。**HE 使用 getPSDULength。EHT 使用 psduLength。

主要函数

函数	用途
wlanWaveformGenerator(bits, cfg)	生成时域 IQ 波形
wlanSampleRate(cfg)	获取配置的采样率 — 始终使用此函数
wlanHETBConfig	配置基于 HE 触发的上行链路（单个 STA）
wlanEHTTBConfig	配置基于 EHT 触发的上行链路（单个 STA）
wlanMACFrame(payload, cfgMAC)	生成 MAC 帧比特（见 references/mac-frame-properties.md）
wlanAPEPLength(cfg, 'TxTime', us)	目标时长对应的 APEP 长度（VHT-SU、HE-SU、EHT-MU 单用户）
wlanPSDULength(cfg, 'TxTime', us)	目标时长对应的 PSDU 长度（NonHT/HT）
transmitTime(cfg) 或 transmitTime(cfg, 'microseconds')	获取传输时长 — 使用单位参数，而不是 * 1e6
showAllocation(cfg) 或 showAllocation(cfg, ax)	绘制 RU 分配 — 传入坐标区句柄，以嵌入 tiledlayout
ruInfo(cfg)	查询 RU 大小、索引和用户数

如果需要验证属性名称、查看配置对象的有效值，或查找此技能未涵盖的参数，请参阅 references/documentation-links.md 中的在线文档链接。

模式

具有目标时长的单用户波形

cfg = wlanVHTConfig;
cfg.ChannelBandwidth = 'CBW80';
cfg.MCS = 9;
cfg.NumTransmitAntennas = 4;
cfg.NumSpaceTimeStreams = 4;
cfg.SpatialMapping = 'Fourier';

% Size payload for 2 ms transmit time
cfg.APEPLength = wlanAPEPLength(cfg, 'TxTime', 2000);

% Generate waveform: 3 packets, 20 us idle
psduBits = randi([0 1], cfg.PSDULength * 8, 1);
waveform = wlanWaveformGenerator(psduBits, cfg, ...
    'NumPackets', 3, 'IdleTime', 20e-6);

fs = wlanSampleRate(cfg);

DSSS（802.11b）波形

cfg = wlanNonHTConfig;
cfg.Modulation = 'DSSS';
cfg.DataRate = '11Mbps';   % '1Mbps', '2Mbps', '5.5Mbps', or '11Mbps'
cfg.PSDULength = 1000;

psduBits = randi([0 1], cfg.PSDULength * 8, 1);
waveform = wlanWaveformGenerator(psduBits, cfg);
fs = wlanSampleRate(cfg);  % 11 MHz (chip rate)

HE-MU OFDMA 波形

对于 OFDMA，构造函数接受每个 20 MHz 子信道的分配索引。 完整的索引到 RU 映射请参阅 references/he-allocation-indices.md。

% 80 MHz, four 242-tone RUs (index 192 = one 242-tone RU per subchannel)
cfg = wlanHEMUConfig([192 192 192 192]);
cfg.NumTransmitAntennas = 4;

% Configure per-user parameters
for u = 1:4
    cfg.User{u}.MCS = u + 6;               % MCS 7, 8, 9, 10
    cfg.User{u}.NumSpaceTimeStreams = 1;
    cfg.User{u}.APEPLength = 4000;
    cfg.User{u}.ChannelCoding = 'LDPC';
end

% Use Fourier spatial mapping when NumSTS < NumTransmitAntennas per RU
for r = 1:numel(cfg.RU)
    cfg.RU{r}.SpatialMapping = 'Fourier';
end

% Generate PSDU bits per user
psduLen = getPSDULength(cfg);
txData = cell(1, numel(psduLen));
for u = 1:numel(psduLen)
    txData{u} = randi([0 1], psduLen(u) * 8, 1);
end

waveform = wlanWaveformGenerator(txData, cfg);
showAllocation(cfg);

常见 HE 分配索引（每个 20 MHz 子信道）：

索引	RU 布局	用户数
0	九个 26-tone	9
96	两个 106-tone	2
112	四个 52-tone	4
192	一个 242-tone	1
193	一个 242-tone	2（MU-MIMO）
200	一个 484-tone（40 MHz 对）	1
208	一个 996-tone（80 MHz 四元组）	1

对于 40 MHz，提供 2 个索引。对于 80 MHz，提供 4 个。对于 160 MHz，提供 8 个。

EHT-MU OFDMA 波形（含 MRU）

EHT 分配索引支持多资源单元（MRU）——分配给单个用户的非连续音调块。完整映射请参阅 references/eht-allocation-indices.md。

% 80 MHz: 484+242 MRU on subchannels 1-3, 106+26+106 on subchannel 4
% Index 120 = 484+242 MRU (1 MU-MIMO user), 29/28 = continuation, 25 = 106+26+106
cfg = wlanEHTMUConfig([120 29 28 25]);
cfg.NumTransmitAntennas = 2;

% Set APEPLength appropriate to RU size (26-tone RUs have low throughput)
apepPerUser = [2000, 500, 100, 500]; % MRU, 106-tone, 26-tone, 106-tone
mcsPerUser  = [7, 4, 2, 4];
for u = 1:numel(cfg.User)
    cfg.User{u}.APEPLength = apepPerUser(u);
    cfg.User{u}.MCS = mcsPerUser(u);
    cfg.User{u}.NumSpaceTimeStreams = 1;
    cfg.User{u}.ChannelCoding = 'LDPC';
end

for r = 1:numel(cfg.RU)
    cfg.RU{r}.SpatialMapping = 'Fourier';
end

% EHT uses psduLength(), NOT getPSDULength()
psduLens = psduLength(cfg);
txData = cell(1, numel(psduLens));
for u = 1:numel(psduLens)
    txData{u} = randi([0 1], psduLens(u) * 8, 1);
end

waveform = wlanWaveformGenerator(txData, cfg);
showAllocation(cfg);

**EHT 延续索引：**当 RU 跨越多个 20 MHz 子信道时，为额外的子信道使用延续索引：

• 28 — 子信道属于更大的 242-tone 分配
• 29 — 子信道属于 484-tone 分配
• 30 — 子信道属于 996-tone 分配

VHT MU-MIMO 波形

cfg = wlanVHTConfig;
cfg.ChannelBandwidth = 'CBW80';
cfg.NumUsers = 2;
cfg.NumTransmitAntennas = 4;
cfg.NumSpaceTimeStreams = [2 2];
cfg.MCS = [8 8];
cfg.APEPLength = [1024 1024];
cfg.GroupID = 2;                    % MU-MIMO: must be 1-62
cfg.SpatialMapping = 'Fourier';    % Required when total STS < NumTxAntennas

psduLen = cfg.PSDULength;           % Read-only vector for MU
txData = cell(1, cfg.NumUsers);
for u = 1:cfg.NumUsers
    txData{u} = randi([0 1], psduLen(u) * 8, 1);
end

waveform = wlanWaveformGenerator(txData, cfg);

非 OFDMA MU-MIMO 波形（EHT 和 HE）

当用户请求不使用 OFDMA 的 MU-MIMO（所有用户共享单个全带宽 RU）时，使用以下模式。如果用户提到“MU-MIMO”，但未提及 OFDMA 或多个 RU，则默认使用非 OFDMA。

EHT — 使用字符串构造函数（无需分配索引）：

% 80 MHz, 2 MU-MIMO users on a single 996-tone RU (non-OFDMA)
cfg = wlanEHTMUConfig("CBW80", NumUsers=2);
cfg.NumTransmitAntennas = 4;
cfg.User{1}.NumSpaceTimeStreams = 2;
cfg.User{1}.MCS = 9;
cfg.User{1}.APEPLength = 4000;
cfg.User{1}.ChannelCoding = 'LDPC';
cfg.User{2}.NumSpaceTimeStreams = 2;
cfg.User{2}.MCS = 7;
cfg.User{2}.APEPLength = 4000;
cfg.User{2}.ChannelCoding = 'LDPC';
cfg.RU{1}.SpatialMapping = 'Fourier';

psduLens = psduLength(cfg);
txData = cell(1, numel(psduLens));
for u = 1:numel(psduLens)
    txData{u} = randi([0 1], psduLens(u) * 8, 1);
end
waveform = wlanWaveformGenerator(txData, cfg);

有效带宽："CBW20"、"CBW40"、"CBW80"、"CBW160"、"CBW320"。 最多支持 8 个用户。支持通过 PuncturedChannelFieldValue 进行打孔。

HE — 没有字符串构造函数；使用全带宽分配索引：

带宽	N 个用户的索引	零用户索引
20 MHz	192 + N - 1	不适用
40 MHz	[200 + N - 1, 114]	114
80 MHz	[208 + N - 1, 115, 115, 115]	115
160 MHz	[216 + N - 1, 115, 115, 115, 115, 115, 115, 115]	115

遵循与上述 EHT 相同的逐用户/逐 RU 模式，并使用 getPSDULength(cfg) 代替 psduLength(cfg)。示例：对于 80 MHz、2 个用户，使用 cfg = wlanHEMUConfig([209 115 115 115])。

MAC 帧载荷

有关以下内容，请参阅 references/mac-frame-properties.md：

• 参数顺序、载荷格式（十六进制八位组）和 PHY 配置要求
• 帧类型、属性和聚合（A-MSDU、A-MPDU）
• 常见错误和调用约定

多数据包波形

有关以下内容，请参阅 references/multi-packet-waveforms.md：

• 使用 wlanMSDULengths（uint8 MSDU 元胞数组）进行 A-MPDU 聚合
• 多数据包波形 — 相同格式（NumPackets、IdleTime）或混合格式的拼接，并采用 SIFS/DIFS/PIFS 间隔

速查 — 帧间间隔：SIFS=16 μs，DIFS=34 μs，PIFS=25 μs。

基于触发的（TB）上行链路

有关以下内容，请参阅 references/trigger-based-uplink.md：

• HE TB（wlanHETBConfig）、EHT TB（wlanEHTTBConfig）、UHR TB（uhrTBConfig）
• ruInfo(cfgMU) 返回的 RUSize/RUIndex、LTF 符号、OversamplingFactor
• UHR DRU — 分布式资源单元及 DBW/RU 大小规则

约定

• 生成波形后，除非用户提出了具体要求：
  1. 告知用户波形变量名、大小和采样率
  2. 绘制时域波形幅度图，并以毫秒为时间轴单位
  3. 对于 HE、EHT 或 UHR 配置，调用 showAllocation(cfg)
  4. 按照 matlab-create-live-script 技能格式（%[text] 标记、%% 分节、必需的附录），将生成代码保存为纯文本 Live Code .m 文件。使用 edit('scriptName.m') 在编辑器中打开。
• UHR 脚本使用工作文件夹——使用 setupExample 将辅助文件复制到与脚本相同的文件夹中。请参阅 references/uhr-waveform-generation.md。
• 单用户有效载荷是普通列向量——只有多用户时才使用元胞数组。使用 wlanWaveformGenerator(bits, cfg)，而不是 wlanWaveformGenerator({bits}, cfg)。
• 始终使用 wlanSampleRate(cfg)——切勿硬编码。对于 UHR 配置，使用 wlanSampleRate(cfg.ChannelBandwidth)（目前尚不支持 UHR 对象）。
• OFDMA 带宽为只读——根据分配索引向量的长度推断（1→20、2→40、4→80、8→160 MHz）。
• 单位：IdleTime 的单位为秒（20e-6）。时长函数使用整数微秒（2000）。OversamplingFactor 乘以 wlanSampleRate。transmitTime(cfg, 'microseconds')——显示时使用单位参数，而不是 * 1e6。有效单位：'seconds'、'milliseconds'、'microseconds'、'nanoseconds'。
• 使用 ruInfo(cfg) 验证多用户配置——构造任何 OFDMA 或 MU-MIMO 配置后，调用 ruInfo 并检查 NumUsers、NumUsersPerRU 和 RUSizes 是否与请求一致。错误的分配索引会静默地产生错误的用户数量。
• **ruInfo：**HE 返回数值数组。EHT 返回元胞数组（支持 MRU）。
• **绘图：**使用 tiledlayout/nexttile（而不是 subplot）。showAllocation(cfg, ax) 可嵌入现有布局。

关键规则

这些限制最容易导致错误。调用 wlanWaveformGenerator 前请先检查。

不同格式的 PSDU 长度获取方法不同

使用错误的访问器会抛出“Undefined function”错误，或静默地产生错误结果。

格式	获取 PSDU 长度的方法	错误做法
Non-HT、HT	cfg.PSDULength（属性）	getPSDULength(cfg) — 会报错
VHT	cfg.PSDULength（只读）	设置该属性 — 会报错
HE-SU、HE-MU、HE-TB	getPSDULength(cfg)	psduLength(cfg) — 会报错
EHT-MU、EHT-TB	psduLength(cfg)	getPSDULength(cfg) — 会报错

分配索引不是 RU 大小

wlanHEMUConfig(242) 无效。242 音调 RU 应使用 wlanHEMUConfig(192)。wlanEHTMUConfig(242) 同样无效——应使用 wlanEHTMUConfig(64)。请务必查阅分配索引参考表。

**HE 和 EHT 使用完全不同的索引方案。**242 音调 RU 在 HE 中的索引为 192，在 EHT 中则为 64。切勿混用。

HE-MU 多子信道 RU 索引用于指示每个内容信道中的用户数量——请参阅 references/he-allocation-indices.md。

前导码打孔与 STAID=2046

目标	HE	EHT（OFDMA）	EHT（非 OFDMA）
完全打孔子信道	分配索引 113	分配索引 26	构造时设置 PuncturedChannelFieldValue
仅禁用用户数据	STAID=2046	STAID=2046	—

STAID=2046 不会打孔——它只会禁用一个用户的数据。

非 OFDMA 打孔使用 PuncturedChannelFieldValue（80 MHz 时取值为 1–4，对应子信道 1–4）。必须在构造时设置： wlanEHTMUConfig("CBW80", NumUsers=2, PuncturedChannelFieldValue=3)

空间映射规则

NumSpaceTimeStreams < NumTransmitAntennas per RU  →  SpatialMapping = 'Fourier'
NumSpaceTimeStreams == NumTransmitAntennas         →  SpatialMapping = 'Direct'

当 STS < 天线数时，使用 'Direct' 会导致维度不匹配错误。

MU-MIMO 默认采用非 OFDMA 模式

用户只提到“MU-MIMO”，未提及 OFDMA 或多个 RU 时， 默认采用非 OFDMA 模式（所有用户共享一个全带宽 RU）：

• EHT： wlanEHTMUConfig("CBW80", NumUsers=N)
• HE： 全带宽分配索引（请参阅“模式”部分）

基于 ruInfo 的触发式 RUIndex

TB 配置中的 RUIndex 值是来自 ruInfo(cfgMU).RUIndices 的基于子载波的位置，不是顺序 RU 编号。使用错误的 索引会导致子载波重叠错误。

仅可在构造时设置的属性

wlanEHTMUConfig 的 EHTDUPMode、PuncturedChannelFieldValue 和 NumUsers 属性在构造后为只读——请在构造函数中将它们作为名称-值对传入。完整列表和示例请参阅 references/eht-allocation-indices.md。

特定格式的约束

约束	详情
HT MCS 编码空间流数	MCS 0-7 = 1 SS，8-15 = 2 SS，16-23 = 3 SS，24-31 = 4 SS。设置 NumSpaceTimeStreams = floor(MCS/8) + 1。
DSSS 没有 OFDM 属性	使用 DataRate（'1Mbps'...'11Mbps'）。没有 ChannelBandwidth、MCS、NumTransmitAntennas 或 NumSpaceTimeStreams。
HE ER + Upper106ToneRU	将 MCS 限制为 0。242 音调 ER 变体允许 MCS 0-2。
VHT GroupID	0/63 = SU。1-62 = MU-MIMO。错误值会被静默接受。
wlanAPEPLength 仅适用于 SU	适用于 VHT-SU、HE-SU 和单用户 EHT-MU（非 OFDMA）。任何 MU/OFDMA 配置都会报错——请使用迭代式 transmitTime 循环。
不要捏造 IEEE 版本	请引导用户查阅 WLAN Toolbox 发行说明。

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