Распространение RF и визуализация

Скрипт Open Live Script

В этом примере показано, как вычислить и визуализировать наружное беспроводное покрытие между передатчиком и приемником. Это включает:

Передатчик и создание сайта приемника, пользующееся библиотекой антенны Antenna Toolbox.
Расстояние и угловое вычисление между передатчиком и приемником.
Расчет силы сигнала с помощью распространения свободного пространства или других моделей распространения.
Визуализация линии связи.
Вычисление зоны охвата передатчика.
Сигнал к интерференции плюс шумовое отношение (SINR) вычисление в приемнике.

Закройте Site Viewer если открытый прежде, чем запустить пример.

Ретранслятор

Передатчик состоит из схемы RF и антенны, где схема RF волнует антенну с сигналом и степенью. Ключевые характеристики передатчика включают его выходную мощность, рабочую частоту и его диаграмму направленности антенн.

Используйте txsite объект создать ретранслятор в кампусе MathWorks Apple Hill. Широта кампуса является 42,3001 градусами, и долгота является-71.3504 градусами.

tx = txsite('Name','MathWorks Apple Hill',...
       'Latitude',42.3001, ...
       'Longitude',-71.3504)

tx = 
  txsite with properties:

                    Name: 'MathWorks Apple Hill'
                Latitude: 42.3001
               Longitude: -71.3504
                 Antenna: 'isotropic'
            AntennaAngle: 0
           AntennaHeight: 10
              SystemLoss: 0
    TransmitterFrequency: 1.9000e+09
        TransmitterPower: 10

show(tx)

Сайт приемника

Приемник состоит из схемы RF и антенны, где антенна прерывает радиоволны и преобразует их в ток, который декодируется схемой RF (e.g. демодулируемый) в сигнал. Ключевые характеристики приемника включают его чувствительность и его диаграмму направленности антенн.

Используйте rxsite объект создать сайт приемника в кампусе MathWorks Lakeside. Широта кампуса является 42,3021 градусами, и долгота является-71.3764 градусами.

Чувствительность приемника является минимальным уровнем мощности сигнала, который необходим для приемника, чтобы точно декодировать сигнал. Чувствительность является количеством степени и обычно заданный в dBm. Чтобы определить, будет ли приемник в зоне охвата передатчика, чувствительность сравнивается с мощностью приемника.

rx = rxsite('Name','MathWorks Lakeside', ...
       'Latitude',42.3021, ...
       'Longitude',-71.3764)

rx = 
  rxsite with properties:

                   Name: 'MathWorks Lakeside'
               Latitude: 42.3021
              Longitude: -71.3764
                Antenna: 'isotropic'
           AntennaAngle: 0
          AntennaHeight: 1
             SystemLoss: 0
    ReceiverSensitivity: -100

show(rx)

Расстояние между сайтами

Используйте distance функция, чтобы вычислить расстояние между ретранслятором и сайтом приемника. По умолчанию эта функция проводит прямую линию между передатчиком и сайтами приемника, чтобы вычислить расстояние. Этот путь называется Евклидовым путем и игнорирует все преграды включая землю.

Другая опция пути для функции расстояния является Геодезическим путем, где расстояние вычисляется, рассматривая искривление земли.

dm = distance(tx,rx) % Unit: m

dm = 2.1556e+03

dkm = dm / 1000

dkm = 2.1556

Угол между сайтами

Используйте angle функция, чтобы вычислить угол между ретранслятором и сайтом приемника.

azFromEast = angle(tx,rx) % Unit: degrees counter-clockwise from East

azFromEast = 174.0753

azFromNorth = -azFromEast + 90 % Convert angle to clockwise from North

azFromNorth = -84.0753

Мощность приемника и поле ссылки

Мощность приемника дана уравнением:

$P_{rx} = P_{tx} + G_{tx} + G_{rx} - pathloss$

где,

$P_{rx}$ = Степень, доступная в приемнике.
$P_{tx}$ = Выходная мощность передатчика.
$G_{tx}$ = Усиление передатчика.
$G_{rx}$ = Усиление приемника.
pathloss = затухание RF, перенесенное передатчиком, сигнализирует, когда это прибывает в приемник.

Сила сигнала является уровнем сигнала, который доступен в приемнике на особом расстоянии и углу от передатчика. Это также известно как полученную силу сигнала. Сила сигнала может быть количеством степени или количеством напряжения.

Используйте sigstrength функция, чтобы вычислить силу сигнала передатчика на сайте приемника. Можно вычислить два типа силы сигнала: Степень и Электрическое поле (электронное поле).

ss = sigstrength(rx,tx)

ss = -67.0767

Поле ссылки является мерой робастности линии связи, вычисленной путем вычитания необходимой чувствительности приемника из силы сигнала, доступной в приемнике.

margin = abs(rx.ReceiverSensitivity - ss)

margin = 32.9233

Линия связи на карте

Используйте link функционируйте, чтобы построить успех связи между этими двумя сайтами на карте. Успех ссылки зависит от степени, полученной приемником от передатчика.

По умолчанию зеленая ссылка показывает вам, что полученная степень встречает или превышает чувствительность приемника. Красная ссылка показывает неудачную связь между сайтами передатчика и приемника.

link(rx,tx)

Карта покрытия ретранслятора

Карта покрытия является визуализацией географической зоны обслуживания передатчика, который является, где полученная сила сигнала для ссылочного приемника встречает своей чувствительности. Карта покрытия может изобразить силу сигнала как любого количество степени (обычно dBm) или количество напряжения (обычно дБ $μ$ V/m).

Используйте coverage функция, чтобы вычислить покрытие передатчика.

coverage(tx,'close-in', ...
       'SignalStrengths',-100:5:-60)

Местоположение нового передатчика

Используйте location функция, чтобы вычислить местоположение нового сайта приемника или ретранслятора от существующего сайта.

Вычислите новое местоположение передатчика в 1 км к северу от ретранслятора.

   [lat,lon] = location(tx,1000,90)

lat = 42.3091

lon = -71.3504

Создайте новый ретранслятор с помощью значений широты и долготы, данных location функция. Используйте антенну высоты 30 м.

   tx2 = txsite('Name','Transmitter2','Latitude',lat,'Longitude',lon,'AntennaHeight',30)

tx2 = 
  txsite with properties:

                    Name: 'Transmitter2'
                Latitude: 42.3091
               Longitude: -71.3504
                 Antenna: 'isotropic'
            AntennaAngle: 0
           AntennaHeight: 30
              SystemLoss: 0
    TransmitterFrequency: 1.9000e+09
        TransmitterPower: 10

   show(tx2)

SINR приемника

Используйте sinr функция, чтобы вычислить SINR приемника. SINR приемника дан уравнением:

$SINR = \frac{S}{I + N}$