Канал LOS

Узкополосный канал распространения угла обзора

Библиотека

Среда и цель

phasedenvlib

Описание

Блок LOS Channel распространяет сигналы от одной точки на пробеле к нескольким точкам или от нескольких точек назад к одной точке через каналы угла обзора (LOS). Время распространения моделей блока, потеря распространения свободного пространства, эффект Доплера, и атмосферный, а также погодная потеря. Блок принимает, что скорость распространения намного больше, чем скорость объекта, в этом случае, модель остановки-и-транзитного-участка допустима.

Когда распространение сигнала в LOS образовывает канал к объекту и назад, у вас есть выбор или использования одного блока, чтобы вычислить двухстороннюю задержку распространения канала LOS или два блока, чтобы выполнить односторонние задержки распространения каждого направления. Поскольку задержка распространения канала LOS является не обязательно целочисленным кратным интервал выборки, может оказаться, что общий цикл обработки задерживается в выборках, когда вы используете двухсторонний блок распространения, отличается от задержки выборок, когда вы используете два односторонних блока распространения. Поэтому рекомендуется, чтобы, если это возможно, вы использовали один двухсторонний блок распространения.

Параметры

Signal Propagation speed (m/s)

Задайте скорость распространения сигнала, в метрах в секунду, как положительная скалярная величина. Можно использовать функциональный physconst, чтобы задать скорость света.

Signal carrier frequency (Hz)

Задайте несущую частоту сигнала в герц узкополосного сигнала как положительная скалярная величина.

Specify atmospheric parameters

Установите этот флажок, чтобы включить атмосферное моделирование затухания.

Temperature (degrees Celsius)

Окружающая атмосферная температура, заданная как скаляр с действительным знаком. Модули являются градусами Цельсия. Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете флажок Specify atmospheric parameters. Модули являются градусами Цельсия.

Dry air pressure (Pa)

Атмосферное сухое давление воздуха, заданное как положительный скаляр с действительным знаком. Модулями является Pascals (Pa). Значение 101325 для этого свойства соответствует одной стандартной атмосфере. Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете флажок Specify atmospheric parameters.

Water vapour density (g/m^3)

Атмосферная плотность водяного пара, заданная как положительный скаляр с действительным знаком. Модули являются ^gm/m3. Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете флажок Specify atmospheric parameters.

Liquid water density (g/m^3)

Жидкая водная плотность вуали или облаков, заданных как неотрицательный скаляр с действительным знаком. Модули являются ^gm/m3. Типичные значения для жидкой водной плотности 0.05 для средней вуали и 0.5 для густого тумана. Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете флажок Specify atmospheric parameters.

Rain rate (mm/hr)

Уровень ливня, заданный как неотрицательный скаляр с действительным знаком. Модули находятся в мм/час. Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете флажок Specify atmospheric parameters.

Perform two-way propagation

Установите этот флажок, чтобы выполнить распространение туда и обратно между источником и местом назначения. В противном случае блок выполняет одностороннее распространение от источника до места назначения.

Inherit sample rate

Установите этот флажок, чтобы наследовать частоту дискретизации от восходящих блоков. В противном случае задайте частоту дискретизации с помощью параметра Sample rate (Hz).

Sample rate (Hz)

Задайте уровень выборки сигнала (в герц) как положительная скалярная величина. Этот параметр появляется только, когда параметр Inherit sample rate не выбран.

Maximum one-way propagation distance (m)

Максимальное расстояние между источником сигнала и местом назначения, заданным как положительная скалярная величина. Модули исчисляются в метрах. Будут обнулены амплитуды любых сигналов, которые распространяют вне этого расстояния.

Simulate using

Блокируйте метод симуляции, заданный как Interpreted Execution или Code Generation. Если вы хотите, чтобы ваш блок использовал интерпретатор MATLAB^®, выбрал Interpreted Execution. Если вы хотите, чтобы ваш блок запустился как скомпилированный код, выбрал Code Generation. Скомпилированный код требует, чтобы время скомпилировало, но обычно запускается быстрее.

Интерпретированное выполнение полезно, когда вы разрабатываете и настраиваете модель. Блок запускает базовую Систему object™ в MATLAB. Можно изменить и выполнить модель быстро. Когда вы удовлетворены своими результатами, можно затем запустить блок с помощью Code Generation. Долгие симуляции запускаются быстрее, чем они были бы в интерпретированном выполнении. Можно запустить повторенное выполнение без перекомпиляции. Однако, если вы изменяете какие-либо параметры блоков, затем блок автоматически перекомпилировал перед выполнением.

При установке этого параметра необходимо учесть полный режим симуляции модели. Таблица показывает, как параметр Simulate using взаимодействует с полным режимом симуляции.

Когда модель Simulink^® находится в режиме Accelerator, блочный режим, заданный с помощью Simulate using, заменяет режим симуляции.

Ускоряющие режимы

Блокируйте симуляцию	Поведение симуляции
Блокируйте симуляцию	`Normal`	`Accelerator`	`Rapid Accelerator`
`Interpreted Execution`	Блок выполняет использование интерпретатора MATLAB.	Блок выполняет использование интерпретатора MATLAB.	Создает независимый исполняемый файл из модели.
`Code Generation`	Блок скомпилирован.	Все блоки в модели скомпилированы.	Создает независимый исполняемый файл из модели.

Для получения дополнительной информации смотрите Выбор Simulation Mode (Simulink).

Порты

Примечание

Порты ввода и вывода блока соответствуют параметрам ввода и вывода, описанным в методе step базового Системного объекта. Смотрите ссылку в нижней части этой страницы.

Порт	Описание	Поддерживаемые типы данных
`X`	Входной сигнал.	Плавающая точка двойной точности
`Pos1`	Исходное положение сигнала.	Плавающая точка двойной точности
`Pos2`	Предупредите о целевом положении.	Плавающая точка двойной точности
`Vel1`	Исходная скорость сигнала.	Плавающая точка двойной точности
`Vel2`	Предупредите о целевой скорости.	Плавающая точка двойной точности
`Out`	Распространенный сигнал.	Плавающая точка двойной точности

Больше о

развернуть все

Затухание и коэффициенты потерь

Потеря затухания или пути в Широкополосном канале LOS состоит из четырех компонентов. _{L = LfspLgLcLr}, где

_Lfsp является затуханием пути свободного пространства
_Lg является атмосферным затуханием пути
_Lc является вуалью и затуханием пути к облаку
_Lr является затуханием пути к дождю

Каждый компонент находится в единицах значения, не в дБ.

Задержка распространения, Доплер и потеря пути свободного пространства

Когда источник и место назначения являются стационарными друг относительно друга, можно записать выходной сигнал канала свободного пространства как _{Y(t) = x(t-τ)/Lfsp}. Количество τ является задержкой сигнала и _Lfsp, является потерей пути свободного пространства. Задержка, которую τ дан R/c, где R является расстоянием распространения и c, является скоростью распространения. Потерей пути свободного пространства дают

$L_{f s p} = \frac{{(4 π R)}^{2}}{λ^{2}},$

где λ является длиной волны сигнала.

Эта формула принимает, что цель находится в далеком поле элемента передачи или массива. В близком поле формула пути свободного пространства потерь не допустима и может привести к потере, меньшей, чем одна, эквивалентная усилению сигнала. Поэтому потеря установлена в единицу для значений области значений, R ≤ λ/4π.

Когда у источника и места назначения есть относительное движение, обработка также вводит Доплеровский сдвиг частоты. Сдвигом частоты является v/λ для одностороннего распространения и 2v/λ для двухстороннего распространения. Количество v является относительной скоростью места назначения относительно источника.

Атмосферная газовая модель затухания

Эта модель вычисляет затухание сигналов, которые распространяют через атмосферные газы.

Электромагнитные сигналы затухают, когда они распространяют через атмосферу. Этот эффект должен, в основном, к строкам резонанса поглощения кислорода и водяного пара с меньшими вкладами, поступающими из газа азота. Модель также включает непрерывный спектр поглощения ниже 10 ГГц. Рекомендация модели ITU ITU-R P.676-10: Затухание атмосферными газами используется. Модель вычисляет определенное затухание (затухание на километр) как функция температуры, давления, плотности водяного пара и частоты сигнала. Атмосферная газовая модель допустима для частот от 1-1000 ГГц и применяется к поляризованным и неполяризованным полям.

Формула для определенного затухания на каждой частоте

$γ = γ_{o} (f) + γ_{w} (f) = 0.1820 f N^{″} (f) .$

Количество N"() является мнимой частью комплексного атмосферного явления преломления и состоит из спектрального компонента строки и непрерывного компонента:

$N^{″} (f) = \sum_{i} S_{i} F_{i} + {N^{″}}_{D}^{} (f)$

Спектральный компонент состоит из суммы дискретных условий спектра, состоявших из локализованной функции пропускной способности частоты, F(f) _i, умноженный на спектральную силу строки, S _i. Для атмосферного кислорода каждая спектральная сила строки

$S_{i} = a_{1} \times 10^{- 7} {(\frac{300}{T})}^{3} \exp [a_{2} (1 - (\frac{300}{T})] P .$

Для атмосферного водяного пара каждая спектральная сила строки

$S_{i} = b_{1} \times 10^{- 1} {(\frac{300}{T})}^{3.5} \exp [b_{2} (1 - (\frac{300}{T})] W .$

P является сухим давлением воздуха, W является парциальным давлением водяного пара, и T является температурой окружающей среды. Единицы давления находятся в гектопаскалях (гПа), и температурой является в градусах Келвин. Парциальное давление водяного пара, W, связано с плотностью водяного пара, ρ,

$W = \frac{ρ T}{216.7} .$

Общим атмосферным давлением является P + W.

Для каждой кислородной строки _Si зависит от двух параметров, _a1 и _a2. Точно так же каждая строка водяного пара зависит от двух параметров, _b1 и _b2. Документация ITU, процитированная в конце этого раздела, содержит табулирование этих параметров как функции частоты.

Локализованные функции пропускной способности частоты _Fi(f) являются сложными функциями частоты, описанной в ссылках ITU, процитированных ниже. Функции зависят от эмпирических параметров модели, которые также сведены в таблицу в ссылке.

Чтобы вычислить общее затухание для узкополосных сигналов вдоль пути, функция умножает определенное затухание на длину пути, R. Затем общим затуханием является _{Lg= R(γo + γw)}.

Можно применить модель затухания к широкополосным сигналам. Во-первых, разделите широкополосный сигнал на поддиапазоны частоты и примените затухание к каждому поддиапазону. Затем суммируйте все ослабленные сигналы поддиапазона в общий ослабленный сигнал.

Вуаль и модель затухания облака

Эта модель вычисляет затухание сигналов, которые распространяют через вуаль или облака.

Вуаль и затухание облака являются тем же атмосферным явлением. Модель ITU, Рекомендация ITU-R P.840-6: Затухание из-за облаков и вуали используется. Модель вычисляет определенное затухание (затухание на километр), сигнала как функция жидкой водной плотности, частоты сигнала и температуры. Модель применяется к поляризованным и неполяризованным полям. Формула для определенного затухания на каждой частоте

$γ_{c} = K_{l} (f) M,$

где M является жидкой водной плотностью в ^gm/m3. Количество _Kl(f) является определенным коэффициентом затухания и зависит от частоты. Модель затухания облака и вуали допустима для частот 10-1000 ГГц. Модули для определенного коэффициента затухания (дБ/км) / ^(g/m3).

Чтобы вычислить общее затухание для узкополосных сигналов вдоль пути, функция умножает определенное затухание на длину пути R. Общим затуханием является _{Lc = Rγc}.

Можно применить модель затухания к широкополосным сигналам. Во-первых, разделите широкополосный сигнал на поддиапазоны частоты и примените узкополосное затухание к каждому поддиапазону. Затем суммируйте все ослабленные сигналы поддиапазона в общий ослабленный сигнал.

Модель затухания ливня

Эта модель вычисляет затухание сигналов, которые распространяют через области ливня.

Электромагнитные сигналы ослаблены при распространении через область ливня. Затухание ливня вычисляется согласно модели Recommendation ITU-R P.838-3 ливня ITU: Определенная модель затухания для дождя для использования в методах прогноза. Модель вычисляет определенное затухание (затухание на километр) сигнала как функция уровня ливня, частоты сигнала, поляризации и угла повышения пути. Вычислить затухание, эта модель использование

$γ_{r} = k r^{α},$

где r является уровнем дождя в мм/час. Параметр k и экспонента α зависит от частоты, вида поляризации и угла повышения пути прохождения сигнала. Определенная модель затухания допустима для частот от 1-1000 ГГц.

Чтобы вычислить общее затухание для узкополосных сигналов вдоль пути, функция умножает определенное затухание на расстояние распространения, R. Затем общим затуханием является _{Lr = Rγr}. Вместо того, чтобы использовать геометрическую область значений в качестве расстояния распространения, тулбокс использует измененную область значений. Измененная область значений является геометрической областью значений, умноженной на фактор области значений

$\frac{1}{1 + \frac{R}{R_{0}}}$

где

$R_{0} = 35 e^{- 0.015 r}$

эффективная длина пути в километрах (см. Seybold, J. Введение в Распространение РФ.), Когда нет никакого дождя, эффективная длина пути составляет 35 км. Когда уровень дождя - например, 10 мм/час, эффективная длина пути составляет 30,1 км. С близкого расстояния расстояние распространения является приблизительно геометрической областью значений. Для более длинных областей значений расстояние распространения асимптотически приближается к эффективной длине пути.

Смотрите также

phased.LOSChannel

Документация