GB 15629.1101-2006 信息技术.系统间远程通信和信息交换局域网和城域网.特定要求.第11部分 无线局域网媒体访问控制和物理层规范 5.8GHz频段高速物理层扩展规范.pdf

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1、望ICS 35. 110 L 78 中华人民共和国国家标准GB 15629.1101-2006 信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第11部分:无线局域网媒体访问控制和物理层规范:5.8 GHz频段高速物理层扩展规范Information technol唱y-Telecommunicationsand information exchange between systems-L侃aIand metropolitan area networks-Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control C

2、MAC) and Physical Layer CPHY) specifications :阻挡-8醉edPhysical Layer in the 5. 8 GHz Band CISO/IEC 8802-11: 1999/ Amd 1: 2000 , Information technology Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks-Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Ac

3、cess Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications Amendment 1: High-Speed Physical Layer in the 5 GHz Band,MOD) 2006-01-27发布发布中华人民共和国国家质量监督检验检痊总局中国国家标准化管理委员会GB 15629.门01-2006目次前言.v l 范围-2 规范性引用文件3 术语和定义.4 缩略语5 概述6 5.8 GHz频段的OFDMPHY规范-6. 1 简介.6. 1. 1 范围26. 1. 2 OFDM PHY功能26.2 OFDM PHY特定服务参数列

4、表6.2.1 介绍-6.2.2 TXVECTOR参数36. 2. 3 RXVECTOR参数36. 3 OFDM PLCP子层46.3.1 介绍.4 6.3.2 PLCP帧格式46.3.3 PLCP前导码CSYNC)86.3.4 SIGNAL宇段96.3.5 DATA宇段106.3.6 空闲信道估计CCCA). . 16 6.3.7 PLCP数据调制及调制速率变化. 16 6.3.8 PMD总体操作规范166.3.9 PMD发射规范.206.3.10 PMD接收机规范226.3.11 PLCP发射规程.23 6.3.12 PLCP接收规程256.4 OFDM PLME 27 6.4.1 PLME

5、 SAP子层管理原语276. 4. 2 OFDM PHY管理信息库296.4.3 OFDM TXTIME的计算m6.4.4 OFDM PHY *夺性296.5 OFDM PMD子层296.5.1 应用范围及领域.306.5.2 服务概述306.5.3 相互作用概述.30 6.5.4 基本的服务和选项.30 6.5.5 PDM SAP详细服务规范31GB 15629.1101一2006附录A(规范性附录)协议实现-致性声明(PICS)形式表34人1 IUT(被测协议实现)配置 M A.2 正交频分复用PHY功能M附录B(规范性附录)MAC和PHYMIB的ASN.1编码附录C(资料性附录)OFDM

6、PHY中对帧编码的实例uC.1 介绍. u C.2 消息 43 C.3 前导码的产生 u C. 3. 1 短序列的产生 u C. 3. 2 长序列的产生 u C.4 SIGNAL字段的产生uC. 4. 1 SIGNAL宇段比特分配uC. 4. 2 SIGNAL宇段比特编码UC. 4. 3 SIGNAL字段比特交织47C. 4. 4 频域的SIGNAL宇段.47 C.4.5 时域上的SIGNAL字段.51 C.5 DATA比特的产生C. 5. 1 描述、预先添加SERVICE宇段和填充051C. 5. 2 加扰. 52 巳6DATA比特的编码、交织和映射55C. 6. 1 DATA比特编码55C

7、. 6. 2 DATA比特交织55C. 6. 3 映射为符号四C.7 产生附加的DATA符号60C.8 完整的分组 60 附录D(规范性附录)对GB15629. 11-2003的修改.66 D.1 MAC子层功能D. l. 1 多速率支持.66 D.2 层管理.66 D.2.1 PLME SAP接口D. 2. 1. 1 PLME CHARACTERISTICS. confirm D. 2. 1. 1. 1 功能.66 D. 2. 1. 1. 2 服务原语的语义66D. 2. 1. 1. 3 产生条件.68 D. 2. 1. 1. 4 收后效果68D. 2. 1. 2 PLME-TXTIME.

8、request 68 D. 2. 1. 2. 1 功能68D. 2. 1. 2. 2 服务原语的语义68D. 2. 1. 2. 3 产生条件68D. 2. 1. 2. 4 收后效果 68 D. 2. 1. 3 PLME-TXTIME. confirm 68 D. 2. 1. 3. 1 功能.68 D. 2. 1. 3. 2 服务原语的语义.68 H GB 15629.1101-2006 D. 2. 1. 3. 3 产生条件D. 2. 1. 3. 4 收后效果. 68 附录NA(资料性附录)本部分，ISO/IEC8802-11: 1999/ Amd 1: 2000、GB15629. 11-200

9、3的章条号对应表.69 图1PPDU帧格式4图2带循环扩展和加窗处理的。FDM帧图3IDFT的输入及输出.8 图4OFDM的训练结构.8 图5SIGNAL字段的比特分配图6SERVICE宇段比特分配.10 图7数据加扰器.11图8卷积编码器=7)11图9比特丢弃及插入过程举例=3/4.2/3)四图10BPSK、QPSK，16-QAM和64-QAM星座图比特编码14图11子载波频率分配.16图12OFDM PHY发射机和接收机框图.图13中国、美国OFDMPHY的信道安排四图14发射频谱掩模.20 图15星座图错误.22 图16PLCP发射规程24图口PLCP发射状态机. 25 图18PLCP接

10、收规程26图19PLCP接收状态机.27 图20PMD层参考模型.30 表1TXVECTOR参数3表2RXVECTOR参数表3取决于速率的参数表4与定时有关的参数. 表5SIGNAL宇段的内容.9 表6取决于调制方式的归一化因子KMOD.13 表7BPSK编码表. 14 表8QPSK编码表M表916-QAM编码表表1064-QAM编码表表11OFDM PHY的主要参数表12规章要求表. 表13管理域内的有效工作信道的编号及频段四表14中国、美国发射功率电平.20 表15对应于不同数据速率的可允许的相对星座图错误.21表16接收机性能要求.23表17M归属性的缺省值/范围.28 E GB 156

11、29.1101-2006 表18OFDM PHY特性29表19PMD SAP对等对对等服务原语. 30 表20PMD SAP子层对子层的服务原语 30 表21PMD原语的参数列表.u表巳I消息.44 表C.2短序列的频域表示.44表C.3短序列IFFT的一个周期.45 表C.4短序列的时域表示. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 表C.5长序列的频域表示.47 表C.6长序列的时域表示.48 表C.7SIGNAL宇段的比特分配表49表C.8编码后的SIGNAL宇段比特49表C.9交织后的SIGNAL宇段比特49表C.10SIGNAL宇段的

12、频域表示50表C.11带插入导频的SIGNAL字段的频域表示.50 表巳12SIGNAL宇段的时域表示51表C.13 最先的144个DATA比特.52表C.14最后的144个DATA比特53表C.15种子为1011101的加扰序列.53 表C.16加扰后最先的144比特M表C.17加扰后最后的144比特55表C.四最先的DATA符号的编码比特56表C.四第一次置换57表C.20第二次置换.58 表C.21最先的DATA符号的交织比特59表C.22最先的DATA符号的频域表示60表C.23导频子载波的极性.60 表C.24完整的分组.，.61 表NA.1本部分，ISO/IEC8802-11 :1

13、 999/ Amd 1 :2000、GB15629. 11-2003的章条号对应表69N GB 15629. 1101-2006 前言本部分的6.3.8.2，6.3.8.3，6.3.8.4和6.3.9为强制性的，其余为推荐性的。本部分修改采用国际标准ISO/IEC8802-11: 1999/ Amd 1: 2000(E)(信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第11部分:无线局域网媒体访问控制(MAC)和物理(PHY)层规范z补篇1:5GHz频段高速物理层)(2000年英文版)。本部分是GB15629. 11 2003(信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第1

14、1部分z无线局域网媒体访问控制和物理层规范的扩展子项，无线局域网设备除5.8GHz频段高速物理层符合本部分外，其他特征必须符合GB15629. 11 2003(信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第11部分z无线局域网媒体访问控制和物理层规范和GB 15629. 11022003(信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第11部分:无线局域网媒体访问控制和物理层规范:2.4GHz频段较高速物理层扩展规范的规定。本部分修改采用ISO/IEC8802-11: 1999/ Amd 1: 2000(E)，主要技术性差异如下:一一按照我国无线电管理法规，5GHz频段无线局

15、域网仅限于在5.8GHz频段工作;一在与无线电发射规范有关的章节和附录中增加了中国的内容。为便于使用，本部分的结构与ISO/IEC8802-11 :l999/Amd 1:2000(E)相比，做了编辑性调整，详见附录NA。附录NA还列出了本部分与GB15629. 11 2003章条的对应关系。本部分的附录A、附录B、附录D为规范性附录;附录C和附录NA为资料性附录。本部分由中华人民共和国信息产业部提出。本部分由中国电子技术标准化研究所归口。本部分由西安西电捷通无线网络通信有限公司负责起草，参加单位有国家无线电监测中心、国家密码管理局商用密码研究中心、中国电子技术标准化研究所、西安电子科技大学、西

16、安邮电学院、北京长信嘉信息技术有限公司、北京邮电大学、西安交通大学、福建星网锐捷通讯有限公司、联想(北京)有限公司、中兴通讯股份有限公司、广州杰赛科技股份有限公司、深圳市朗科科技有限公司、北京六合万通微电子技术有限公司、TCL通讯设备(惠州)有限公司、北京中电华大电子设计有限公司、北京方正连宇通信技术有限公司、北京芯光天地集成电路设计有限公司、深圳市熙和科技有限公司、北京邮电电话设备厂。本部分主要起草人:张变玲、铁满霞、黄振梅、郭宏、曹军、李大为、庞辽军、刘伟、宋起柱、叶续茂、涂学峰、窦向阳、许福英、张超、侯北薄、徐冬梅、姚忠邦、王珉、雷绪恳、黄一平、郭大伟、孙波、张平、任品毅、林善和、曹庆荣

17、、毛周明、霍健、刘明宇、张阳、黄旦、林国强、刘培、李玲。V GB 15629.1101-2006 信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第11部分:无线局域网媒体访问控制和物理层规范:5.8 GHz频段高速物理层扩展规范1 范围本部分适用于5.8GHz2 规范性引用文件修改单(不包括勘误的否可使用这些文件的3 术语和定义4 缩略语BPSK C-MPDU FFT GI IFFT OFDM 正交PER 分组错、QAM 正交振幅调QPSK RMS 均方根U-NII 无需注册的国家信息骨干网5 概述本部分作为GB15629. 112003的修改，定义了5.8GHz频段的无线局域网高速物

18、理层规范，其中物理层采用OFDM技术。本部分主要包括OFDMPHY的具体服务参数列表、OFDMPLCP子层、OFDM PLME和OFDMPMD子层等内容，并对GB15629.11-2003中的MAC层内容根据本部分的具体情况进行了一些修改。除非有特殊声明，GB15629. 11一2003的内容均适用于本部分。GB 15629. 1101-2006 6 5.8 GHz频段的OFDMPHY规范6. 1 简介本章规定了正交频分复用(OFDM)系统的PHY实体，以及为使无线局域网基本标准GB 15629. 11-2003适合OFDMPHY而添加的附加内容。依据信部无2002J277号关于使用5.8 G

19、Hz频段频率事宜的通知)，系统使用5.725GHz 5. 850 GHz频段。OFDM系统提供速率为6 Mbit/s、9Mbit/s、12Mbit/s、18Mbit/s、24Mbit/s、36Mbit/s、48Mbit/s和54Mbit/s的数据净荷通信能力。其中，对于6Mbit/s、12Mbit/s和24Mbit/s的发送和接收数据速率的支持是必备的。系统采用经BPSK/QPSK、16-QAM或64-QAM调制的52个子载披。前向纠错采用编码率为1/2、2/3或3/4的卷积编码。6. 1. 1 范围本条规定了5.8GHz频段的OFDM系统提供给无线局域网MAC的PHY服务。OFDMPHY层包

20、含以下两个协议功能:a) PHY会聚功能，它使得依赖于物理媒体(PMD)系统的能力与PHY服务适配。这个功能由PHY会聚规程(PLCP)支持。PLCP定义了一种方法，能将PLCP服务数据单元(PSDU)映射成适合于在两个或更多使用关联的PMD系统的STA之间发送和接收用户数据和管理信息的成帧格式。b) PMD系统，定义了两个或多个采用OFDM系统的STA之间通过无线媒体发送和接收数据的特性和方法。6.1.2 OFDM PHY功能GB 15629.11-2003中5.8的图11所示的参考模型规定了5.8GHz OFDM PHY的结构。OFDM PHY包含三个功能实体:PMD功能、PHY会聚功能和

21、层管理功能。这些功能分别在6.1. 2. 1 到6.1. 2. 4中定义。OFDM PHY服务通过PHY服务原语提供给MAC层，该PHY服务原语在GB15629.11一2003第12章中定义。6.1.2.1 PLCP子层PLCP子层的作用是使MAC层操作对PMD子层的依赖性最小化。该功能简化了PHY层到MAC层的服务接口。6. 1. 2. 2 PMD子层PMD子层为在两个或多个STA之间发送和接收数据提供了一种方法，本章与使用OFDM调制的5.8 GHz频段有关。6.1.2.3 PHY管理实体(PLME)PLME与MAC管理实体共同完成对本地PHY功能的管理。6. 1. 2. 4 服务规范方法

22、图表与状态图表示的模型是为了说明所提供的功能。区别模型和实际的实现非常重要。为了表达简明、清楚，对模型进行了优化;实际的实现方法由符合本部分的OFDMPHY的开发者判断。层或子层的服务是一组能力，它提供给下一个较高层(或子层)的用户。在这里，通过描述代表每一个服务的服务原语和参数来规定抽象的服务。这个定义与任何特定的实现元关。6.2 OFDM PHY特定服务参数列表6.2.1 介绍本部分MAC层的结构设计与PHY层无关。一些PHY层的实现为了满足特定的PMD要求而需要媒体管理状态机在MAC子层中运行，这些基于PHY层的MAC层状态机位于被称为MAC子层管理实体MLME的子层。在特定的PMD实现

23、中，MLME可能需要作为标准PHYSAP原语的一部分GB 15629.1101一2006与PLME相互作用。这种作用过程在物理层服务原语定义的PLME参数表中定义为TXVECTOR和RXVECTOR。对于每个PMD层，这些参数列表以及它们的可能取值在特定的PHY规范中都有定义。本条规定OFDMPHY中的TXVECTOR和RXVECTOR。6. 2. 2 TXVECTOR参数表1中的参数是服务原语PHY-TXST ART. request中的TXVECTOR的参数列表的一部分。表1TXVECTOR参数参数相关原语值长度PHY-TXST ART. request 14095 (LENGTH) (T

24、XVECTOR) 数据速率PHY-TXST ART. request 6,9, 12 , 18 , 24 , 36 , 48和54(单位为(DATARATE) CTXVECTOR) Mbit/s; 6，12和24是必备的)服务PHY-TXST ART. request 对加扰器进行初始化;(SERVICE) (TXVECTOR) 7个空比特+9个保留的空比特发射功率等级PHY-TXST ART. request 18 CTXPWR LEVEL) CTXVECTOR) 6. 2. 2. 1 TXVECTOR LENGTH 参数LENGTH表示MAC层请求PHY层发送的MPDU的八位位组数，允许的

25、取值范围为14095 0 PHY在接收到开始发送的请求后用该参数确定所需传送的八位位组数。6.2.2.2 TXVECTOR DATARATE 本参数给出了PLCP发送PSDU时使用的比特速率，具体的取值可以是表1中定义速率的任意值，其中，对数据速率6Mbit/s、12Mbit/s和24Mbit/s的支持是必须，对其他速率的支持是可选的。6. 2. 2. 3 TXVECTOR SERVICE 本参数由7个空比特和9个保留的空比特组成。7个空比特用于初始化加扰器，9个保留的空比特为将来使用预留。6. 2. 2. 4 TXVECTOR TXPWR LEVEL 本参数的取值范围是18，它表明管理信息库

26、(MIB)中定义的哪一个发射功率等级(TxPowerLeveD用于当前的发送。6. 2. 3 RXVECTOR参数表2提供了服务原语PHY-RXSTART.indicate中的部分RXVECTOR参数列表。表2RXVECTOR参敢参数相关原语值长度PHY-RXST ART. indicate 14095 (LENGTH) 接收信号强度指示PHY-RXST ART. indicate (RSSI) (RXVECTOR) 。RSSI最大值数据速率PHY-RXST ART. request 6，9，12，18，24，36，48和54(单位为CDATARATE) (RXVECTOR) Mbit/s)

27、服务PHY-RXST ART. request (SERVICE) (RXVECTOR) 6.2. 3. 1 RXVECTOR LENGTH 本参数用于指示在PLCP报头中包含的LENGTH字段的值，取值范围是1 40950 MAC及PLCP用本参数值确定在接收到的PSDU传送过程中两个子层之间传送的八位位组数。3 GB 15629.1101-2006 6. 2. 3. 2 RXVECTOR RSSI 参数RSSI的取值范围是ORSSI最大值。本参数值为PHY子层在接收PPDU的天线上所测得的信号能量强度值，应在接收PLCP前导码时进行测量。RSSI的值是相对的，是接收到的信号强度的单调递增函

28、数。6.2. 3.3 DATARATE DATARATE表示接收PPDU时所采用的数据速率。本参数允许取以下值:6、9、12、18、24、36、48或54(单位为Mbit/s)。6. 2. 3. 4 SERVICE SERVICE字段应为空。6. 3 OFDM PLCP子层6. 3. 1 介绍本条提供了PSDU和PPDU起构成PPDU。在接收机端，6.3.2 PLCP帧格式图1为PPDU的帧格PLCP报头包括:长度(从调制角度看，长度、速记为信号(SIGNAL)字段与PSDU(加上6个0率进行发送，并且可能RATE和LENGTH接收到的分组中的数据CCA机制也可以起作6. 3. 2. 1 PP

29、DU编码过程概述解码出不支持编码过程由如下很多步骤组成，这将在以后的条款中详细描述。以下概述是为了帮助理解后面条款中描述的细节:4 a) 产生PLCP前导码字段。本宇段由10个重复的短训练序列(用于AGC会聚、分集选择、定时捕获和接收机粗略频率捕获)和两个重复的长训练序列(用于信道估计和接收机精确频率捕获)组成，前面为保护间隔(GD。具体见6.3.30b) 通过填充合适的比特字段，从TXVECTOR参数的RATE、LENGTH、SERVICE字段中产生PLCP头。其中，RATE及LENGTH字段首先进行编码率为R=l月的卷积编码，然后映射为BPSK编码的单个OFDM符号，标记为SIGNAL符号

30、。为了可靠、及时地检测RATE和LENGTH字段，在PLCP报头中插入6个0尾比特。在将SIGNAL字段编码为OFDM符GB 15629. 1101-2006 号的过程中所进行的卷积编码、交织、BPSK调制、导频插入、傅立叶变换和保护间隔的安排等操作与后面描述的以6Mhit/s速率进行数据发送时的步骤一致。SIGNAL宇段的内容不进行加扰，具体见6.3.4。C) 从TXVECTOR的RATE宇段中计算出每个OFDM符号的数据比特数(NOBPS)、编码率(R)、每个OFDM子载波中的比特数(NBPSC)以及每个OFDM符号的编码比特数(NCBPS)具体见6.3.2.2。d) 将PSDU加到TXV

31、ECTOR的SERVICE宇段中。为使其最终长度为(NBPSC)的整数倍，需要补以川七特串(至少6个比特2段蜘酬是也了分组的数据(DATA)部分，具体见6.3.5.4。e) 以伪随机的非0种子对g) 且扩展后的数据比特流进行异h) ，复数从O47、，K m 6.3.5.9 n) 按照所要求信道的J见6.3.2.4和6.3.8.1。发射帧及其各部分的图例见本部6.3.2.2 取决于速率的参数取决于数据速率的调制参数的设置见表3。表3取决于速率的参数速率/每个OFDM符号调制方式编码率每个子载波的每个OFDM符号(Mbit/ s) (R) 编码比特(NBP&:J 的编码比特的数据比特(NCBPS)

32、 (NOBPS) 6 BPSK 1/ 2 1 48 24 9 BPSK 3/ 4 l 48 36 12 QPSK 1/ 2 2 96 48 5 GB 15629.1101一2006表3(续)速率/编码率每个子载波的每个OFDM符号每个OFDM符号(Mbit/s) 调制方式(R) 编码比特(NBPOC)的编码比特的数据比特(NCBPS) (NDBPS) 18 QPSK 3/4 2 96 72 24 16-QAM 1/2 4 192 96 36 16-QAM 3/4 4 192 144 48 64-QAM 2/3 6 288 192 54 64-QAM 3/4 6 288 216 6.3.2.3

33、与定时相关的参数表4规定了与OFDMPLCP相关的定时参数列表。表4与定时有关的参数参数值Nsn:数据子载波数48 Nsp:导频子载波数4 NST:子载波总数52(NsD十Nsp)F :子载波频率间隔0.3125 MHz( = 20 MHz/64) Tm : IFFT /FFT周期3. 2s 0/ F) TpREAMBLE : PLCP前导码持续时间16s (TSHORT + TLONG) TSIGNAL : SIGNAL字段BPSK-OFDM4.0S (TG1十TFFT)符号的持续时间TG1 :GI持续时间0.8s (TFFT/4) TGI2 :训练符号的GI持续时间1.6S (TF町/2)

34、TSYM:符号间隔4S (TG1 + T FFT ) TSHORT:短训练序列的持续时间8S OOX Tm /4) TLONG:长训练序列的持续时间8S (TG12十2XTm)6.3.2.4 信号描述中的数学约定发送信号以复数基带信号记法进行表示，实际的发送信号通过以下表达式与复数基带信号关联:r (RF) = R.rexp 式中tRe ( )一二表示对复数变量取实部;fc-表示载波中心频率。发送的基带信号由几个OFDM符号一起构成。. ( 1 ) rpACKET (t) = rpREAMBLE (t) + rSIGNAL (t -tSIGNAL)十rOATA(t - tOATA) ( 2 ) 构成式(2)的子帧在6.3. 3、6.3. 4和6.3.5.9中定义。时间偏移值tSUBFRAME确定了相应子帧的起始时间，tSIGNAL为16阳，tOATA为20问。信号的所有子帧由系数为Ck的傅立叶逆变换构成，Ck在6.3.3到6.3.5中定义为数据、导频或训练符