raypl

Вычислите потерю пути и сдвиг фазы для луча

свернуть все на странице

Синтаксис

[pl,phase] = raypl (ray)
[pl,phase] = raypl (ray,Name,Value)

Описание

пример

[pl,phase] = raypl (ray) возвращает потерю пути в дБ, и фаза переключают радианы на нижний регистр на основе свойств, заданных ray. Потеря пути и расчеты сдвига пути считают потерю свободного пространства и отражательную потерю выведенными из пути к распространению, отражательные материалы и поляризацию. Функция составляет геометрическую связь между горизонтальной и вертикальной поляризацией только, когда обе передающих и приемных антенны поляризованы. Для получения дополнительной информации смотрите Расчет Пути Потерь.

пример

[pl,phase] = raypl (ray,Name,Value) вычисляет потерю пути и сдвиг фазы с дополнительными опциями, заданными одним или несколькими аргументами пары "имя-значение".

Примеры

свернуть все

Скрипт Open Live Script

Измените отражательные материалы и частоту для луча и переоцените потерю пути и сдвиг фазы.

Средство просмотра Стартовой площадки с созданиями в Гонконге. Для получения дополнительной информации о osm файле, см. [1]. Задайте сайты передатчика и приемника.

viewer = siteviewer("Buildings","hongkong.osm");

tx = txsite("Latitude",22.2789,"Longitude",114.1625, ...
    "AntennaHeight",10,"TransmitterPower",5, ...
    "TransmitterFrequency",28e9);
rx = rxsite("Latitude",22.2799,"Longitude",114.1617, ...
    "AntennaHeight",1);

Выполните трассировку лучей между сайтами.

rays = raytrace(tx,rx,"NumReflections",0:2);

Найдите первый луч с отражениями с 2 порядками от результата. Отобразите характеристики луча. Постройте луч, чтобы видеть, что луч отражается от двух созданий.

ray = rays{1}(find([rays{1}.NumReflections] == 2,1))
ray = 
  Ray with properties:

      PathSpecification: 'Locations'
       CoordinateSystem: 'Geographic'
    TransmitterLocation: [3×1 double]
       ReceiverLocation: [3×1 double]
            LineOfSight: 0
    ReflectionLocations: [3×2 double]
              Frequency: 2.8000e+10
         PathLossSource: 'Custom'
               PathLoss: 122.1825
             PhaseShift: 4.5977

   Read-only properties:
       PropagationDelay: 8.3060e-07
    PropagationDistance: 249.0069
       AngleOfDeparture: [2×1 double]
         AngleOfArrival: [2×1 double]
         NumReflections: 2


plot(ray);

По умолчанию все создания имеют материал бетонного здания электрические характеристики. Измените материал в металл для второго отражения и переоцените потерю пути. Используйте raypl функция, чтобы переоценить pathloss для луча. Отобразите путь к лучу, чтобы сравнить изменение в потере пути. Повторно постройте, чтобы показать небольшое изменение в цвете из-за изменения пути потерь луча.

[ray.PathLoss,ray.PhaseShift] = raypl(ray, ...
    "ReflectionMaterials",["concrete","metal"])
ray = 
  Ray with properties:

      PathSpecification: 'Locations'
       CoordinateSystem: 'Geographic'
    TransmitterLocation: [3×1 double]
       ReceiverLocation: [3×1 double]
            LineOfSight: 0
    ReflectionLocations: [3×2 double]
              Frequency: 2.8000e+10
         PathLossSource: 'Custom'
               PathLoss: 117.4814
             PhaseShift: 4.5977

   Read-only properties:
       PropagationDelay: 8.3060e-07
    PropagationDistance: 249.0069
       AngleOfDeparture: [2×1 double]
         AngleOfArrival: [2×1 double]
         NumReflections: 2


ray = 
  Ray with properties:

      PathSpecification: 'Locations'
       CoordinateSystem: 'Geographic'
    TransmitterLocation: [3×1 double]
       ReceiverLocation: [3×1 double]
            LineOfSight: 0
    ReflectionLocations: [3×2 double]
              Frequency: 2.8000e+10
         PathLossSource: 'Custom'
               PathLoss: 117.4814
             PhaseShift: 4.5977

   Read-only properties:
       PropagationDelay: 8.3060e-07
    PropagationDistance: 249.0069
       AngleOfDeparture: [2×1 double]
         AngleOfArrival: [2×1 double]
         NumReflections: 2


plot(ray);

Измените частоту и переоцените потерю пути и сдвиг фазы. Постройте луч снова и наблюдайте очевидное цветное изменение.

ray.Frequency = 2e9;
[ray.PathLoss,ray.PhaseShift] = raypl(ray, ...
    "ReflectionMaterials",["concrete","metal"]);
plot(ray);

Приложение

[1] osm файл загружается с https://www.openstreetmap.org, который обеспечивает доступ к полученным толпой данным о карте во всем мире. Данные лицензируются под Открытыми Данными палата общин Открытая Лицензия Базы данных (ODbL), https://opendatacommons.org/licenses/odbl/.

Входные параметры

свернуть все

Излучите настройку в виде одного comm.Ray объект. Объект должен иметь PathSpecification набор свойств к "Locations".

Типы данных: comm.Ray

Аргументы в виде пар имя-значение

Задайте дополнительные разделенные запятой пары Name,Value аргументы. Name имя аргумента и Value соответствующее значение. Name должен появиться в кавычках. Вы можете задать несколько аргументов в виде пар имен и значений в любом порядке, например: Name1, Value1, ..., NameN, ValueN.

Пример: raypl(ray,'TransmitterPolarization','H','ReceiverPolarization','H'), задает горизонтальную поляризацию для передающих и приемных антенн для ray.

Отражательные материалы для не угла обзора (NLOS) излучают в виде строкового скаляра, 1 вектором строки NR, вектором символов, 1 NR массивом ячеек из символьных векторов, 2 1 числовой вектор, или 2 NR числовой матрицей. NR представляет количество отражений, как задано comm.Ray.NumReflections свойство.

  • Когда ReflectionMaterials задан как строковый скаляр, вектор строки, или эквивалентный вектор символов или массив ячеек из символьных векторов, отражательный материал должен быть одним из "concrete", "brick", "wood", "glass", "plasterboard", "ceiling-board", "chipboard", "floorboard", "metal", "water", "vegetation", "loam", или "perfect-reflector". Когда задано как строковый скаляр или символьный вектор, установка применяется ко всем отражениям.

  • Когда ReflectionMaterials задан как 2 1 числовой вектор, [относительная проницаемость; проводимость] пара значения применяется ко всем отражениям.

  • Когда ReflectionMaterials задан как 2 NR числовой матрицей, [относительная проницаемость; проводимость] пара значения в каждом столбце запрашивает каждую из точек отражения NR, соответственно.

Для получения дополнительной информации смотрите ITU Проницаемость и Значения Проводимости для Общих Материалов (Communications Toolbox).

Пример: "ReflectionMaterials",["concrete","water"], указывает, что луч с двумя отражениями будет использовать электрические характеристики бетона в первой отражательной точке и воды во второй отражательной точке.

Типы данных: string | char | double

Передайте тип поляризации антенны в виде "none"HV, "RHCP", "LHCP", или нормированный [H; V] вектор Джонса. Для получения дополнительной информации смотрите Обозначение Вектора Джонса.

Пример: 'TransmitterPolarization','RHCP', задает правую круговую поляризацию для антенны передачи.

Типы данных: double | char | string

Получите тип поляризации антенны в виде "none"HV, "RHCP", "LHCP", или нормированный [H; V] вектор Джонса. Для получения дополнительной информации смотрите Обозначение Вектора Джонса.

Пример: 'ReceiverPolarization',[1;0], задает горизонтальную поляризацию для получить антенны при помощи обозначения вектора Джонса.

Типы данных: double | char | string

Ориентация осей антенны передачи в виде 3х3 унитарной матрицы, указывающей на вращение от системы локальной координаты (LCS) передатчика в глобальную систему координат (GCS). Когда CoordinateSystem свойство comm.Ray установлен в "Geographic", ориентация GCS является локальной системой координат "восточного севера" (ENU) в передатчике. Для получения дополнительной информации смотрите Ориентацию Системы координат.

Пример: 'TransmitterAxes',eye(3), указывает, что система локальной координаты для осей передатчика выравнивается с глобальной системой координат. Это - ориентация по умолчанию.

Типы данных: double

Ориентация получить осей антенны в виде 3х3 унитарной матрицы, указывающей на вращение от системы локальной координаты (LCS) приемника в глобальную систему координат (GCS). Ориентация GCS является локальной системой координат "восточного севера" (ENU) в приемнике когда.CoordinateSystem свойство comm.Ray установлен в "Geographic". Для получения дополнительной информации смотрите Ориентацию Системы координат.

Пример: 'ReceiverAxes',[0 -1 0; 1 0 0; 0 0 1], задает вращение на 90 ° вокруг оси z локальной системы координат приемника относительно глобальной системы координат.

Типы данных: double

Выходные аргументы

свернуть все

Потеря пути в дБ, возвращает потерю пути, вычисленную для входного объекта луча, составляя любые модификации, заданные Name,Value пары.

Фаза переключает радианы на нижний регистр, возвращает сдвиг фазы, вычисленный для входного объекта луча, составляя любые модификации, заданные Name,Value пары.

Больше о

свернуть все

ITU проницаемость и значения проводимости для общих материалов

(Communications Toolbox) ITU-R P.2040-1 [2] и (Communications Toolbox) настоящие методы ITU-R P.527-5 [3], уравнения и значения раньше вычисляли действительную относительную проницаемость, проводимость, и объединяли относительную проницаемость для общих материалов.

  • Для получения информации о значениях, вычисленных для строительных материалов, заданных в ITU-R P.2040-1, смотрите buildingMaterialPermittivity.

  • Для получения информации о значениях, вычисленных для материалов ландшафта, заданных в ITU-R P.527-5, смотрите earthSurfacePermittivity.

Ориентация системы координат

Это изображение показывает ориентацию электромагнитных полей в глобальной системе координат (GCS) и системах локальной координаты передатчика и приемника.

Когда CoordinateSystem свойство comm.Ray установлен в "Geographic", ориентация GCS является локальной системой координат "восточного севера" (ENU) в наблюдателе. Расчет пути потерь составляет различия круглой земли между координатами ENU в передатчике и приемнике.

Расчет пути потерь

Расчеты пути потерь в raypl следуют за потерей пути и отражательными матричными расчетами как описано в Документе IEEE 802.11-09/0334r8 [1]. Функция составляет геометрическую связь между горизонтальной и вертикальной поляризацией только, когда обе передающих и приемных антенны поляризованы.

Поскольку первый порядок сигнализирует об отражении, отражательная матрица, H ref1, вычисляется как

Href1=[cos(ψrx)sin(ψrx)−sin(ψrx)cos(ψrx)]×[R⊥(αinc)00R∥(αinc)]×[cos(ψtx)sin(ψtx)−sin(ψtx)cos(ψtx)]

Условия в матричном расчете распространения канала представляют

  • RX геометрическая матрица связи — Перерасчет вектора поляризации от плоскости базиса падения к координатам RX.

  • Матрица поляризации — Матрица включает отражательные коэффициенты R ⟂ и R ∥ для перпендикулярных и параллельных компонентов электрического поля E ⟂ и E ∥ соответственно.

  • TX геометрическая матрица связи — Перерасчет вектора поляризации от TX координирует базис к плоскости падения.

Этот рисунок иллюстрирует, что первый порядок отразил путь прохождения сигнала.

Где

  • Отражательная плоскость возмещена от источника глобальной системы координат.

  • k представляет вектор распространения формы волны.

  • n представляет вектор, нормальный инцидентной плоскости.

  • E θ и E φ представляет вертикальные и горизонтальные векторы электромагнитного поля.

  • αinc представляет инцидентный угол k.

  • ψtx представляет угол между E θ и нормальным к инцидентной плоскости.

  • TX представляет антенну передачи.

  • RX представляет получить антенну.

Отражательные матричные расчеты для отражений сигнала второго порядка расширяют от отражательных расчетов первого порядка сигнала. Для получения дополнительной информации см. Документ IEEE 802.11-09/0334r8 [1].

Обозначение вектора Джонса

Для обозначения вектора Джонса функция raypl описывает поляризацию сигнала с помощью Jones calculus.

Ортогональные компоненты векторов Джонса заданы для E θ и E φ. Эта таблица показывает соответствие вектора Джонса различной поляризации антенны.

Тип поляризации антенныСоответствующий вектор Джонса

Линейный поляризованный в θ направлении

(HV)=(01)

Линейный поляризованный в φ направлении

(HV)=(10)

Левый проспект поляризован (LHCP)

(HV)=12(j1)

Правый проспект поляризован (RHCP)

(HV)=12(−j1)

Ссылки

[1] Малцев, A., и др. "Модели канала для 60 систем GHz WLAN". Документ IEEE 802.11-09/0334r8, май 2010.

[2] ITU-R P.2040-1. "Эффекты строительных материалов и структур на распространении радиоволны выше 100 МГц". Международный союз электросвязи - сектор радиосвязи (ITU-R). Июль 2015.

[3] ITU-R P.676-11. "Затухание атмосферными газами". Сектор радиосвязи ITU. Женева. 2016

Расширенные возможности

Смотрите также

Функции

Объекты

Введенный в R2020a

Документация Antenna Toolbox

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте