实验二.docx
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实验二
工具软件dut及sdscope-11b.exe的使用与802.11b协议分析
一、实验要求：
使用SoraV1.5所提供的工具软件dut.exe实现对于Sora平台的配置，并实现使用sora平台的无线信号收发；
使用SoraV1.5所提供的工具软件sdscope.exe-11b实现对sora平台转存（dump）的数据文件的类示波器类的可视化展示。
观察分析sora平台转存（dump）的数据文件，理解ieee802.11b实现无线数据通信的基本过程。
二、实验工具软件介绍（实验原理）：
2.1DUT工具
DUT（DeviceUnitTest）工具是一个用来测试Sora硬件的非常有用的工具，它执行诸如发送、接收信号，配置Sora平台参数等基本操作。
DUT使用前需先启用Sorahwtest驱动程序。
键入不带任何参数的dut将显示帮助页面。
DUT工具在%SORA-ROOT%\bin（即E:
\Sora_all\soraSDK15\bin）文件夹下。
命令参数索引列表（翻译与解释）；
2.2802.11b示波器
Sora1.5提供一个简单的GUI工具sdscope-11b.exe实现802.11b信号的可视化。
图1显示了sdscope-11b.exe的图形界面和窗口上的每一个视图注解。
表1总结了sdscope-11b.exe示波器的基本操作。
可以按“O”的打开dump文件，使用空格键启动/停止过程。
还可以点击面板设定“过程点”。
sdscope-11b.exe同样位于%SORA-ROOT%\bin（即E:
\Sora_all\soraSDK15\bin）文件夹下。
表1sdscope-11b.exe示波器命令参数索引
键
功能
o/O
打开dump文件
Space
开始或停止处理过程
LeftArrow/RightArrow
加速/减速
UpArrow/DownArrow
向上/下延展波幅
图1802.11b示波器的GUI工具
窗口的中文标注
ConstellationviewofrawI/Qsamples……………………原始I/Q采样星座图
AmplitudeofrawI/Qsamples…………………………….原始I/Q采样幅度
AmplitudeofdecimatedI/Qsamples……………………..下采样后I/Q幅度
ConstellationofdecimatedI/Qsamples………………….下采样后I/Q星座图
Constellationviewafterbarkerdispreading………………巴克码解扩后的星座图
Amplitudeafterbarkerdispreading………………………..巴克码解扩后的信号幅度
Demapperresults……………………………………………去映射后的结果
Descrambleresults………………………………………….解扰后的结果
Framecontent………………………………………………..帧内容
FrameHeaderinformation………………………………….帧头信息
Overviewofwholewaveform……………………………….整个波形概况
示波器各栏分布注解
如图所示为802.11帧头，调制方式为DBPSK，由于实际信道存在噪声和干扰，星座图上的点表现为集中在两点范围，而接收端与发送端频偏导致了星座图的旋转。
图为802.11b帧数据，调制方式为DQPSK，星座图上的点集中在四点范围内。
2.3IEEE802.11b
2.3.1信道（Channel）
IEEE802.11b指定WLAN必须在2.4GHz至2.48GHz的ISM频率下运行。
在美国，系统可使用的频道多达11个。
在不同的国家，系统可使用的频道数也不相同。
下表是IEEE802.11b标准中各国登记的ISM频道中的信道分配，“X”表示支持该频段。
FCC（美国），IC（加拿大），ETSI（欧洲）指定频段范围是2.4-2.4835GHz.MKK（日本）指定频段范围是2.471-2.497GHz。
法国为2.4465-2.4835GHz，西班牙为2.445-2.475GHz。
从表中可以看出，两个相邻信道的中心距仅为5MHz，而采用DSSS技术的IEEE802.11b标准信道带宽为22MHz。
所以，用户在为相邻AP选择信道时，应尽量避免使用相邻信道。
信道号
中心频率（MHz）
频段范围（MHz）
FCC
IC
ETSI
Spain
France
MKK
1
2412
2401-2423
X
X
X
-
-
-
2
2417
2406-2428
X
X
X
-
-
-
3
2422
2411-2433
X
X
X
-
-
-
4
2427
2416-2438
X
X
X
-
-
-
5
2432
2421-2443
X
X
X
-
-
-
6
2437
2426-2448
X
X
X
-
-
-
7
2442
2431-2453
X
X
X
-
-
-
8
2447
2436-2458
X
X
X
-
-
-
9
2452
2441-2463
X
X
X
-
-
-
10
2457
2446-2468
X
X
X
X
X
-
11
2462
2451-2473
X
X
X
X
X
-
12
2467
2456-2478
-
-
X
-
X
-
13
2472
2461-2483
-
-
X
-
X
-
14
2484
2473-2495
-
-
-
-
-
X
2.3.2通信过程
发送端：
数据成帧后以2Mbps速率发射，对其进行扰码，传输速率不变，
对数据分为I/Q两路进行DQPSK调制，每路符号速率为1Mbps，再对每个调制后的符号进行16倍采样，则采样速率为32Mbps，然后用11位的barker码对其进行直接序列扩频，扩频后速率为32x11=352Mbps，最后成型滤波得到1.4G采样速率的信号。
接收端：
功能与发送端相反。
三、实验步骤：
3.1使用工具软件dut.exe和sora硬件平台实现无线信号收发
1）sora硬件平台配置
实验需要两台Sora平台，一台作为发送端，另一台作为接收端。
两根天线距离约为45cm。
（需要结合实验室条件进行修正！
）
2）发送端操作步骤
a）确定Sorahwtest驱动程序已被正确安装和启用。
在使用DUT工具前，需要点击屏幕左上方我的电脑图标，点击右键，点击设备选项，打开设备管理器中网络适配器中MicrosoftSoraHWTestEthernetAdapter选项，确保SDREthernetAdapter被禁用，确定Sorahwtest驱动程序已被启用。
b）使用“所有程序-运行-cmd”进入Dos模式，将目录转到DUT工具所在目录下；在Dos模式下键入命令dut，可看到相应结果为DUT帮助命令提示信息。
c）使用命令dutstart启用驱动程序库HwTest和UMX库，正确返回值为0.（如果不是，可能是SORA硬件平台相关板卡未正确安装或Sorahwtest驱动程序未被启用，请直接与授课教师或实验室管理人员联系进行解决）。
说明：
C:
\DocumentsandSettings\by>e:
E:
\>cdE:
\SoraSDK1.5\bin
E:
\SoraSDK1.5\bin>dut
Sorahardwaredeviceunittesttool1.0
dut.execommand[-|--options]
Commands:
start:
Startradio
stop:
Stopradio
tx:
TransmitsignalsbyID
txdone:
CompleteTXbyID
dump:
DumpRXbuffer
txgain:
SetTXgain
rxgain:
SetRXgain
rxpa:
SetRXPA,canonlybe0,0x1000,0x2000,0x3000
info:
Getkernelinformation
transfer:
Transfersignalsinafileintohardware
centralfreq:
SetCentralFrequencyinMHz
freqoffset:
SetfrequencycompensationinHz,i.e,-5Hz
stoptx:
ForcestopTX
dma:
GetRxBufferuserspaceaddress
samplerate:
changesamplerate
Options:
--value[value]:
specifyavalueforcommand
--sid[signalID]:
specifyasignalID
--file[filename]:
specifyfilename
E:
\SoraSDK1.5\bin>
d）设置中心频率，单位为MHz例如通道3，使用命令dutcentralfreq--value2422（关于802.11b有关信道设置参见soramanualv1.52.3节802.11b原理部分，注意按实验室规定按组设置本组装置的无线中心频率，以避免相邻组不必要的无线干扰）成功返回全零；
E:
\SoraSDK1.5\bin>dutcentralfreq--value2422
Ret:
0x00000000
E:
\SoraSDK1.5\bin>
e）设置发送增益（一般情况下可不进行设置？
，保留SORA缺省设置），单位是1/256dB，使用命令duttxgain--value0x1080（值越大代表增益越大。
）成功返回全零；
f）启用无线电，使用命令dutstart成功返回全零.
g）准备一个波形文件。
该文件格式为一列I/Q采样（每个I或Q分量是8bit）。
总文件大小应不超过2MB。
将波形转移到RCB缓存，使用命令如
duttransfer--fileE:
\SoraSDK1.5\bin\data\2long44.mf.bin成功返回全零。
（说明：
sora平台提供标准样本文件在E:
\Sora_all\soraSDK10\SoraSDK\bin\TxSamples11b，为了使用方便可以将其复制到D盘根目录下）
h）检查RCB上所有缓存波形的识别码,使用命令dutinfo（红框显示了已下载到发送缓存中的文件所对应的ID序号，发送时直接选择ID即可。
）
E:
\Sora_all\soraSDK11\SoraSDK1.1\bin>
duttransfer--fileE:
\SoraSDK1.5\bin\data\2long44.mf.bin
Ret:
0x00000000
E:
\Sora_all\soraSDK11\SoraSDK1.1\bin>dutinfo
blocksintimepercentage:
0/100
blockslag:
0000000000000000
blocksintime:
0000000000000000
------------------------------------------
Total1signal（s）arecached
IDFILE
1\DosDevices\d:
\2long44.mf.bin
i）确认接收端做好接收的初始化及接收准备工作（即接收端已执行完实验步骤1）~2）及4.a）~4.d））
j）发送上图所示的2long44.mf.bin文件，使用命令duttx--sid0x0,成功返回全零；
k）该文件需要重复发送指定次数以保证接收端可以成功接收，重复发送使用命令duttx--sid0x0--value3000（根据文件大小选择重复发送的次数，保证接收端可以接收到发送的信号）成功返回全零；
l）清除缓存中指定ID的波形，使用命令duttxdone--sid0x0成功返回全零；
m）禁用无线电，使用命令dutstop成功返回全零.
3）接收端
a）确定Sorahwtest驱动程序已被正确安装和启用。
在使用DUT工具前，需要点击屏幕左上方我的电脑图标，点击右键，点击设备选项，打开设备管理器中网络适配器中MicrosoftSoraHWTestEthernetAdapter选项，确保SDREthernetAdapter被禁用，确定Sorahwtest驱动程序已被启用。
b）使用“所有程序-运行-cmd”进入Dos模式，将目录转到DUT工具所在目录下；在Dos模式下键入命令dut，可看到相应结果为DUT帮助命令提示信息。
c）启用无线电，使用命令dutstart，成功返回全零；
d）设置中心频率，要与发送端设置为相同的通道，使用命令dutcentralfreq--value2422，成功返回全零；
e）设置rxpa值，使用命令dutrxpa--value0x2000（接收端的增益=rxpa+rxgain，rxpa类似于粗调，相应于目前SORA平台所使用的-----板卡，其取值为0x0，0x1000，0x2000，0x3000，取值越大增益越大；而rxgain类似于精调，单位是1/256dB，取值越大增益越大），成功返回全零；
f）设置接收增益，使用命令dutrxgain--value0x900，成功返回全零；
g）使用命令dutdump，截取信道快照，生成后缀名为.dmp文件储存在C：
\。
命令成功返回全零。
可以使用sdscope-11b打开dump文件检查信号。
3.2使用工具软件sdscope-11b.exe观察dump文件
1）查找并确定dutdump所生成的数据文件；
2）运行sdscope-11b.exe选择dutdump所生成的数据转储文件（'o'的是打开文件对话框窗口的按键）。
3）如图所示，应该看到允许一些帧解调的信号显示在窗口中。
如果没有，请检查硬件是否工作正常及信道是否已正确配置。
还请确保发送者是使用802.11b的调制速率传输。
如果在“Overview”控制板子窗口中显示的信号过小或过大，由于信噪比过低或信号饱和可能无法解码，请返回步骤3.1修改“dutrxpa”and“dutrxgain”的值，并重新生成数据快照转储文件。
例如，当rxpa，rxgain均设置为0x2000，增益过大如下图，无法正确解调，应改为较小值。
当rxpa，rxgain均设置为0x0时，增益过小，同样无法正确解调，应该为较大值。
增益设置过大dump文件的图
增益过小dump文件的图
可以正确使用示波器解调dump文件的图
4）观察sdscope-11b.exe所图形化显示的数据转存文件结果，对照并描述802.11b的物理层实现过程。
5）根据sdscope-11b.exe所图形化显示的帧内容果，对照并描述802.11b的链路层协议实现过程。
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