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英文参考

Linux 802.11n CSI Tool



笔记

【1】list station mac address

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$ sudo ls /sys/kernel/debug/ieee80211/phy0/netdev:wlan0/stations/
00:0f:34:9d:01:a0

【2】Parsing the CSI trace file

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$ cd linux-80211n-csitool-supplementary/matlab

In MATLAB or Octave

// use the sample_data or use the generated data 
csi_trace = read_bf_file('sample_data/log.all_csi.6.7.6');

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本文目录



笔记

【1】list station mac address

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$ sudo ls /sys/kernel/debug/ieee80211/phy0/netdev:wlan0/stations/
00:0f:34:9d:01:a0

【2】Parsing the CSI trace file

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$ cd linux-80211n-csitool-supplementary/matlab

In MATLAB or Octave

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// use the sample_data or use the generated data 
csi_trace = read_bf_file('sample_data/log.all_csi.6.7.6');
``` 

```angular2
csi_entry = csi_trace{1}	(Note the curly-braces {}, not parentheses ().)

csi_entry =

    timestamp_low: 4            (In the sample trace, timestamp_low is invalid and always 4.)
       bfee_count: 72           
              Nrx: 3
              Ntx: 1
           rssi_a: 33
           rssi_b: 37
           rssi_c: 41
            noise: -127
              agc: 38
             perm: [3 2 1]
             rate: 256
              csi: [1x3x30 double]

  • bfee_count:a count of the total number of beamforming measurements that have been recorded by the driver and sent to the space

  • Nrx:represents the number of antennas used to receive the packet by this NIC

  • Ntx:represents the number of space/time streams transmitted

  • prem:The sample value of [3 2 1] implies that Antenna C was sent to RF Chain A, Antenna B to Chain B, and Antenna A to Chain C

  • csi:It is a Ntx x Nrx x 30 3-D matrix where the third dimension is across 30 subcarriers in the OFDM channel

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    >> csi = get_scaled_csi(csi_entry);     // we use the script get_scaled_cis.m to do this

Let’s look at the three different spatial paths on the 1x3 link we measured
(Running the code with the Nrx is not 3 and the Ntx is not 1,there is a problem;i use the squeeze() turns csi
in to a 3x30 matrix,but at first,the matrix is 1x3x30,we should turn the matrix shape)

The complete block of code is shown below.

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csi_trace = read_bf_file('sample_data/log.all_csi.6.7.6');
csi_entry = csi_trace{1};
csi = get_scaled_csi(csi_entry);
plot(db(abs(squeeze(csi).')));
legend('RX Antenna A', 'RX Antenna B', 'RX Antenna C', 'Location', 'SouthEast' );
xlabel('Subcarrier index');
ylabel('SNR [dB]');

The result is shown below

avater

for the matrix shape is 3x3x30,i try to change the shape of the matrix into 1x3x30,so i can run the code correctly



The complete block of code is shown below.

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csi_trace = read_bf_file('subcarrier_1snd.dat');
csi_entry = csi_trace{1};   % the matrix shape is 2x3x30
csi = get_scaled_csi(csi_entry);
csi = csi(1,:,:);
subplot(1,2,1);
plot(db(abs(squeeze(csi).')));
legend('RX Antenna A', 'RX Antenna B', 'RX Antenna C', 'Location', 'SouthEast' );
xlabel('Subcarrier index');
ylabel('SNR [dB]');

The result is shown below
avater

notice: The above data can be obtain from the Internet;In netx chapter,i will use the data that is got from the NIC


before we realize ft,we must know some knowledge.

分辨率、帧速率、码流、采样位深、采样率、比特率

傅里叶变换

用Matlab进行快速傅里叶变换

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clear           % 清空变量区
Fs = 128;       % 采样频率
T = 1/Fs;       % 采样时间
L = 256;        % 信号长度
t = (0:L-1)*T;  % 将范围0-L,乘以T
x = 5 + 7*cos(2*pi*15*t - 30*pi/180) + 3*cos(2*pi*40*t - 90*pi/180);   %cos为底原始信号
% 频率15HZ和频率40Hz
y = x + randn(size(t));     %添加噪声
figure
plot(t,y)


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% 在上面的基础上
N = 2^nextpow2(L); %采样点数，采样点数越大，分辨的频率越精确，N>=L，超出的部分信号补为0
% nextpow2(L),返回一个数n，即2的n次方最接近于L

Y = fft(y,N)/N*2;   %除以N乘以2才是真实幅值，N越大，幅值精度越高
% 参考其他文章 https://blog.csdn.net/jasondooc/article/details/50202389

f = Fs/N*(0:1:N-1); %频率

A = abs(Y);     %幅值,如a+bi,幅值 = sqrt(a*a+b*b)

P = angle(Y);   %相值

figure;

subplot(211);

plot(f(1:N/2),A(1:N/2));   %函数fft返回值的数据结构具有对称性,因此我们只取前一半

title('幅值频谱');

xlabel('频率(Hz)');

ylabel('幅值');

subplot(212);plot(f(1:N/2),P(1:N/2));

title('相位谱频');

xlabel('频率(Hz)');

ylabel('相位');

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支持的内核版本：3.2 - 4.2

ubuntu对应版本：例如ubuntu 12.04，ubuntu 14.04.4

(这里,一开始我下载的是14.04.6，但是内核版本是4.4的；以下操作是基于12.04发行版的)

支持的设备：intel 5300

新版本官方教程

ubutnu 下载链接

一、安装过程

这里，笔者主要参考CSI Tools的安装


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1. Prerequisites
sudo apt-get install gcc make linux-headers-$(uname -r) git-core
2. Build and Install the Modified Wireless Driver  

CSITOOL_KERNEL_TAG=csitool-$(uname -r | cut -d . -f 1-2)  

git clone https://github.com/dhalperi/linux-80211n-csitool.git  
# clone慢的话，这里给出百度网盘的链接
cd linux-80211n-csitool  

git checkout ${CSITOOL_KERNEL_TAG}  
#之前这一步会报错，之后查看就是系统内核版本过高引起的
# 一开始clone慢，去github直接下载，但是缺少分支报错；
# error:pathspec 'csitool-3.13' did not match any files know to git

make -C /lib/modules/$(uname -r)/build M=$(pwd)/drivers/net/wireless/iwlwifi modules  

sudo make -C /lib/modules/$(uname -r)/build M=$(pwd)/drivers/net/wireless/iwlwifi INSTALL_MOD_DIR=updates modules_install  

sudo depmod  

cd ..  

3. Install the Modified Firmware  

git clone https://github.com/dhalperi/linux-80211n-csitool-supplementary.git  

for file in /lib/firmware/iwlwifi-5000-*.ucode; do sudo mv $file $file.orig; done  

sudo cp linux-80211n-csitool-supplementary/firmware/iwlwifi-5000-2.ucode.sigcomm2010 /lib/firmware/  

sudo ln -s iwlwifi-5000-2.ucode.sigcomm2010 /lib/firmware/iwlwifi-5000-2.ucode  

4. Build the Userspace Logging Tool  

make -C linux-80211n-csitool-supplementary/netlink

5. Enable Logging and Test
sudo modprobe -r iwlwifi mac80211  # unload the driver
# 如果出现FATAL:Module iwlwifi is in use.
# 执行 sudo modprobe -r iwldvm iwlwifi mac80211
sudo modprobe iwlwifi connector_log=0x1  # reload the driver with CSI logging enabled
# 注意此时wifi是没有密码的；执行完后自动连接上wifi

数据的生成

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执行 sudo linux-80211n-csitool-supplementary/netlink/log_to_file csi.dat (xxx.dat可以自己命名)
# 若提示错误，请查看下文问题解决
再开启一个终端,ping 路由器ip地址，等待一会，便可以查看到csi.dat的文件大小发生变化,如下图所示

ping 路由器ip地址

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文件大小发生改变

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解决方案

1、git clone 慢

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这里给出linux-csitool 的网盘链接 下载

2、数据的生成中出现权限不够，需要修改log_to_file文件的权限,如下图所示，是更改后的文件权限图

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Matlab的安装

参考该文

破解文件



数据处理

参考官方链接


源码参考,CSI信道状态信息处理入门


源码参考,基于WIFI信号的呼吸和心率检测（论文总结）


需要linux-80211n-csitool-supplementary下的matlab文件 下载

如下图所示，把几个文件从ubuntu拷贝到windows系统下:


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在同目录下，创建一个show_csi.m的文件,编写的代码如下图所示

数据测试下载


一组CSI数据的SNR(信噪比)

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% 为了不出错，这里数据文件跟show_csi.m文件在同一个目录下面
csi_trace = read_bf_file('subcarrier_1snd.dat');%源数据为你用CSI Tools工具采集到的原始数据

for l=1:30  %取50个数据包的数据
	csia=get_scaled_csi(csi_trace{l});
	for i=1:1  %1个发射天线
		for j=1:2   %2个接收天线
			for k=1:30    %30个子载波数据
				B(i,j,k)=csia(i,j,k);				
			end
		end
	end
	plot(db(abs(squeeze(B).')))
	hold on
end

legend('RX Antenna A', 'RX Antenna B', 'Location', 'SouthEast' );
xlabel('Subcarrier index');
ylabel('SNR [dB]')
hold off;

实验效果如下图所示


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时域柱状图

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csi_trace = read_bf_file('subcarrier_1snd.dat');
for l=1:50  %取50个数据包的数据
	csia=get_scaled_csi(csi_trace{l});
	for k=1:30    %30个子载波数据
		B(1,1,k)=csia(1,1,k);
	end
	csi_one=squeeze(B).';	
	
	for ki=1:30    %30个子载波数据
		csi_amp(ki,l)=csi_one(ki);	%第l个数据包的第k个子载波的相位值        【子载波，数据包】
	end
end
csi_ifft=ifft(csi_amp(:,1));
T_amp=abs(csi_ifft);
bar(T_amp);
set(gca,'XTick',[0 10 20 30]);
set(gca,'xticklabel',{'0','0.5','1','1.5'});
xlabel('Delay (ms)');
ylabel('Amplitude(dB)');

实验效果如下图所示

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执行sample_data下的数据文件

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csi_trace = read_bf_file('log.all_csi.6.7.6');
csi_entry=csi_trace{1};                     %只取了一个包的数据
csi = get_scaled_csi(csi_entry);        %将数据包中的CSI数据单独取出
subplot(1,2,1)
plot(db(abs(squeeze(csi).')))              %降维成30×3的矩阵
legend('RX Antenna A', 'RX Antenna B', 'RX Antenna C', 'Location', 'SouthEast' );       %因此此处的横坐标表示的子波索引，纵轴表示此数据包中，子波的幅度
xlabel('Subcarrier index');
ylabel('SNR [dB]');

实验效果如下图所示


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说明

1、关于实验效果图的解释，将在以后的文章中给出

2、下一篇文章，将主要讲解官方处理的样例