raypl

Расчет потерь на трассе и фазового сдвига для луча

Синтаксис

[pl, фаза] = raypl (луч)

[pl, phase] = raypl (луч, имя, значение)

Описание

[pl,phase] = raypl (ray) возвращает потери на тракте в дБ и фазовый сдвиг в радианах на основе свойств, указанных ray. В расчетах потерь и сдвига траектории учитываются потери свободного пространства и потери отражения, полученные из траектории распространения, отражающих материалов и поляризаций. Функция учитывает геометрическую связь между горизонтальной и вертикальной поляризацией только тогда, когда как передающая, так и принимающая антенны поляризованы. Дополнительные сведения см. в разделе Расчет потерь пути.

пример

[pl,phase] = raypl (ray,Name,Value) вычисляет потери в тракте и фазовый сдвиг с дополнительными опциями, заданными одним или несколькими аргументами пары имя-значение.

Примеры

свернуть все

Переоценка потерь в тракте, изменяющих отражающие материалы и частоту

Открыть сценарий в реальном времени

Изменение отраженных материалов и частоты для луча и переоценка потерь на пути и фазового сдвига.

Launch Site Viewer со зданиями в Гонконге. Для получения дополнительной информации о файле osm см. [1]. Укажите местоположения 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 площадками.

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

Найдите первый луч с отражениями 2 порядка из результата. Отображение характеристик луча. Постройте график луча, чтобы увидеть отражение луча от двух зданий.

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 здания имеют электрические характеристики бетонных строительных материалов. Измените материал на металл для второго отражения и повторно оцените потери траектории. Используйте raypl функция для переоценки патлосса для луча. Отображение траектории луча для сравнения изменения потерь траектории. Выполните команду Replot, чтобы показать небольшое изменение цвета из-за изменения потерь траектории 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);

Изменение частоты и переоценка потерь в тракте и фазового сдвига. Постройте график луча еще раз и наблюдайте очевидное изменение цвета.

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

Приложение

[1] OSM-файл загружается из https://www.openstreetmap.org, что обеспечивает доступ к данным карты, полученным от толпы, по всему миру. Данные лицензированы по лицензии Open Data Commons Open Database License (ODbL), https://opendatacommons.org/licenses/odbl/.

Входные аргументы

свернуть все

`ray` - Конфигурация луча
`comm.Ray` объект

Конфигурация луча, заданная как один comm.Ray объект. Объект должен иметь PathSpecification свойство имеет значение "Locations".

Типы данных: comm.Ray

Аргументы пары «имя-значение»

Укажите дополнительные пары, разделенные запятыми Name,Value аргументы. Name является именем аргумента и Value - соответствующее значение. Name должен отображаться внутри кавычек. Можно указать несколько аргументов пары имен и значений в любом порядке как Name1,Value1,...,NameN,ValueN.

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

`'ReflectionMaterials'` - Отражающие материалы
`"concrete"` (дефолт) | натягивает скаляр | 1 НОМЕРОМ вектор последовательности | вектор характера | 1 НОМЕРОМ множество клетки векторов характера | числовой вектор 2 на 1 | 2 НОМЕРОМ числовых матрицы

Материалы отражения для луча не угла обзора (NLOS), определенного как скаляр последовательности, 1 НОМЕРОМ вектор последовательности, вектор характера, 1 НОМЕРОМ множество клетки векторов характера, числового вектора 2 на 1 или 2 НОМЕРОМ числовых матриц. NR представляет количество отражений, указанное comm.Ray.NumReflections собственность.

Когда ReflectionMaterials указывается как строковый скаляр, строковый вектор или эквивалентный символьный вектор или массив ячеек символьных векторов, отражающий материал должен быть одним из "concrete", "brick", "wood", "glass", "plasterboard", "ceiling-board", "chipboard", "floorboard", "metal", "water", "vegetation", "loam", или "perfect-reflector". Если задано как строковый скалярный или символьный вектор, настройка применяется ко всем отражениям.
Когда ReflectionMaterials определяется как числовой вектор 2 на 1, [относительная диэлектрическая проницаемость; пара значений проводимости] применяется ко всем отражениям.
Когда ReflectionMaterials определяется как 2-by-NR числовая матрица, [относительная диэлектрическая проницаемость; пара значений проводимости] в каждом столбце применяется для каждой из точек отражения NR соответственно.

Дополнительные сведения см. в разделе Значения диэлектрической проницаемости и проводимости ITU для обычных материалов.

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

Типы данных: string | char | double

`'TransmitterPolarization'` - Тип поляризации передающей антенны
`"none"` (по умолчанию) | `"H"` | `"V"` | `"RHCP"` | `"LHCP"` | нормализованный вектор Джонса 2 на 1

Тип поляризации передающей антенны, указанный как "none", "H", "V", "RHCP", "LHCP"или нормализованный [Н; Вектор Джонса. Дополнительные сведения см. в разделе Векторная нотация Джонса.

Пример: 'TransmitterPolarization','RHCP', определяет правую круговую поляризацию для передающей антенны.

Типы данных: double | char | string

`'ReceiverPolarization'` - Тип поляризации приемной антенны
`"none"` (по умолчанию) | `"H"` | `"V"` | `"RHCP"` | `"LHCP"` | нормализованный вектор Джонса 2 на 1

Тип поляризации приемной антенны, указанный как "none", "H", "V", "RHCP", "LHCP"или нормализованный [Н; Вектор Джонса. Дополнительные сведения см. в разделе Векторная нотация Джонса.

Пример: 'ReceiverPolarization',[1;0], задает горизонтальную поляризацию для приемной антенны с помощью векторной нотации Джонса.

Типы данных: double | char | string

`'TransmitterAxes'` - Ориентация осей передающих антенн
единичная матрица 3 на 3 (по умолчанию) | унитарная матрица 3 на 3

Ориентация осей передающей антенны, заданная как унитарная матрица 3 на 3, указывающая вращение от локальной системы координат передатчика (LCS) в глобальную систему координат (GCS). Когда CoordinateSystem имущества comm.Ray имеет значение "Geographic", ориентация GCS является локальной системой координат Восток-Север-Вверх (RUS) на передатчике. Дополнительные сведения см. в разделе Ориентация системы координат.

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

Типы данных: double

`'ReceiverAxes'` - Ориентация осей приемной антенны
единичная матрица 3 на 3 (по умолчанию) | унитарная матрица 3 на 3

Ориентация осей приемной антенны, заданная как унитарная матрица 3 на 3, указывающая поворот от локальной системы координат (LCS) приемника в глобальную систему координат (GCS). Ориентация GCS является локальной системой координат Восток-Север-Вверх (RUS) в приемнике, когда.CoordinateSystem имущества comm.Ray имеет значение "Geographic". Дополнительные сведения см. в разделе Ориентация системы координат.

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

Типы данных: double

Выходные аргументы

свернуть все

`pl` - Потеря тракта
скаляр

Потеря пути в дБ, возвращает потерю пути, вычисленную для объекта входного луча, с учетом любых изменений, указанных в Name,Value пар.

`phase` - Сдвиг фазы
скаляр

Фазовый сдвиг в радианах, возвращает фазовый сдвиг, рассчитанный для объекта входного луча, с учетом любых изменений, указанных Name,Value пар.

Подробнее

свернуть все

Значения диэлектрической проницаемости и проводимости ITU для обычных материалов

ITU-R P.2040-1 [2] и ITU-R P.527-5 [3] представляют способы, уравнения и значения, используемые для вычисления реальной относительной диэлектрической проницаемости, проводимости и комплексной относительной диэлектрической проницаемости для обычных материалов.

Для получения информации о значениях, рассчитанных для строительных материалов, указанных в ITU-R P.2040-1, см. buildingMaterialPermittivity.
Для получения информации о значениях, рассчитанных для материалов рельефа местности, указанных в ITU-R P.527-5, см. earthSurfacePermittivity.

Ориентация системы координат

На этом изображении показана ориентация электромагнитных полей в глобальной системе координат (ГСК) и локальных системах координат передатчика и приемника.

Когда CoordinateSystem имущества comm.Ray имеет значение "Geographic", ориентация GCS является локальной системой координат Восток-Север-Вверх (RUS) у наблюдателя. При вычислении потерь в тракте учитываются различия между координатами RUS в передатчике и приемнике.

Расчет потерь в тракте

Вычисления потерь в тракте в соответствии с вычислениями матрицы потерь в тракте и отражения, как описано в документе IEEE 802.11-09/0334r8 [1]. Функция учитывает геометрическую связь между горизонтальной и вертикальной поляризацией только тогда, когда как передающая, так и принимающая антенны поляризованы.

Для отражения сигнала первого порядка матрица отражения, Href1, вычисляется как

$_{Href1} = \begin{matrix} [\cos_{(«} & rx»)_{\sin} \\ (« rx»)_{-} & \sin («_{rx»}) \end{matrix} \begin{matrix} \cos_{} («_{rx»)}] \\ _{} \times[R⊥_{(«} \end{matrix} αinc» \begin{matrix} 00R∥_{(«} & αinc»)]_{\times} [ \\ \cos («_{tx»}) & sin_{(«} \end{matrix} tx»$ ) − sin («tx») cos («tx»)]

Члены в вычислении матрицы распространения канала представляют

Матрица геометрической связи RX - пересчет вектора поляризации из плоскости базиса падения в координаты RX.
Матрица поляризации - матрица включает коэффициенты отражения R⟂ и R∥ для перпендикулярной и параллельной составляющих электрического поля E ⟂ и E ∥ соответственно.
Матрица геометрической связи TX - пересчет вектора поляризации с базиса координат TX на плоскость падения.

Этот рисунок иллюстрирует путь отраженного сигнала первого порядка.

Где

Плоскость отражения смещена от начала координат глобальной системы координат.
k представляет вектор распространения формы сигнала.
n представляет вектор, нормальный к плоскости падения.
Эти векторы представляют собой вертикальный и горизонтальный векторы электромагнитного поля.
_αinc - угол падения k.
_{λ tx} представляет угол между Estartи нормалью к плоскости падения.
TX представляет передающую антенну.
RX представляет приемную антенну.

Вычисления матрицы отражения для отражений сигнала второго порядка продолжаются от вычислений отражения сигнала первого порядка. Дополнительные сведения см. в документе IEEE 802.11-09/0334r8 [1].

Векторная нотация Джонса

Для векторной нотации Джонса функция raypl описывает поляризацию сигнала с помощью вычисления Джонса.

Ортогональные компоненты векторов Джонса определены для E В этой таблице показан вектор Джонса, соответствующий различным поляризациям антенны.

Тип поляризации антенны	Соответствующий вектор Джонса
Линейная поляризованная в направлении	$(\begin{matrix} HV \end{matrix}) = \begin{matrix} ( \end{matrix}$ 01)
Линейная поляризованная в направлении	$(\begin{matrix} HV \end{matrix}) = \begin{matrix} ( \end{matrix}$ 10)
Левая круговая поляризованная (LHCP)	$(\begin{matrix} HV \end{matrix}) \frac{=}{\sqrt{}} \begin{matrix} 12 \end{matrix} ($ j1)
Правая круговая поляризованная (RHCP)	$(\begin{matrix} HV \end{matrix}) \frac{=}{\sqrt{}} \begin{matrix} 12 \\ ( \end{matrix} -$ j1)

Ссылки

[1] Мальцев, А., и др. «Модели каналов для систем WLAN 60 ГГц». Документ IEEE 802.11-09/0334r8, май 2010 г.

[2] ITU-R P.2040-1. «Влияние строительных материалов и конструкций на распространение радиоволны выше 100MHz.» Международный союз электросвязи - сектор радиосвязи (МСЭ-Р). Июль 2015 года.

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

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™

Примечания и ограничения по использованию:

При указании нескольких отражающих материалов необходимо определить каждое значение в виде символьного вектора (char тип данных) в массиве ячеек.

См. также

Функции

buildingMaterialPermittivity | earthSurfacePermittivity | propagationModel | raytrace

Документация

raypl

Синтаксис

Описание

Примеры

Переоценка потерь в тракте, изменяющих отражающие материалы и частоту

Входные аргументы

`ray` - Конфигурация луча
`comm.Ray` объект

Аргументы пары «имя-значение»

`'TransmitterPolarization'` - Тип поляризации передающей антенны
`"none"` (по умолчанию) | `"H"` | `"V"` | `"RHCP"` | `"LHCP"` | нормализованный вектор Джонса 2 на 1

`'ReceiverPolarization'` - Тип поляризации приемной антенны
`"none"` (по умолчанию) | `"H"` | `"V"` | `"RHCP"` | `"LHCP"` | нормализованный вектор Джонса 2 на 1

`'TransmitterAxes'` - Ориентация осей передающих антенн
единичная матрица 3 на 3 (по умолчанию) | унитарная матрица 3 на 3

`'ReceiverAxes'` - Ориентация осей приемной антенны
единичная матрица 3 на 3 (по умолчанию) | унитарная матрица 3 на 3

Выходные аргументы

`pl` - Потеря тракта
скаляр

`phase` - Сдвиг фазы
скаляр

Подробнее

Значения диэлектрической проницаемости и проводимости ITU для обычных материалов

Ориентация системы координат

Расчет потерь в тракте

Векторная нотация Джонса

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™

См. также

Функции

Объекты

Документация по инструментам связи

Поддержка

Документация

raypl

Синтаксис

Описание

Примеры

Переоценка потерь в тракте, изменяющих отражающие материалы и частоту

Входные аргументы

ray - Конфигурация луча comm.Ray объект

Аргументы пары «имя-значение»

'TransmitterPolarization' - Тип поляризации передающей антенны "none" (по умолчанию) | "H" | "V" | "RHCP" | "LHCP" | нормализованный вектор Джонса 2 на 1

'ReceiverPolarization' - Тип поляризации приемной антенны "none" (по умолчанию) | "H" | "V" | "RHCP" | "LHCP" | нормализованный вектор Джонса 2 на 1

'TransmitterAxes' - Ориентация осей передающих антенн единичная матрица 3 на 3 (по умолчанию) | унитарная матрица 3 на 3

'ReceiverAxes' - Ориентация осей приемной антенны единичная матрица 3 на 3 (по умолчанию) | унитарная матрица 3 на 3

Выходные аргументы

pl - Потеря тракта скаляр

phase - Сдвиг фазы скаляр

Подробнее

Значения диэлектрической проницаемости и проводимости ITU для обычных материалов

Ориентация системы координат

Расчет потерь в тракте

Векторная нотация Джонса

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™

См. также

Функции

Объекты

Документация по инструментам связи

Поддержка

`ray` - Конфигурация луча
`comm.Ray` объект

`'TransmitterPolarization'` - Тип поляризации передающей антенны
`"none"` (по умолчанию) | `"H"` | `"V"` | `"RHCP"` | `"LHCP"` | нормализованный вектор Джонса 2 на 1

`'ReceiverPolarization'` - Тип поляризации приемной антенны
`"none"` (по умолчанию) | `"H"` | `"V"` | `"RHCP"` | `"LHCP"` | нормализованный вектор Джонса 2 на 1

`'TransmitterAxes'` - Ориентация осей передающих антенн
единичная матрица 3 на 3 (по умолчанию) | унитарная матрица 3 на 3

`'ReceiverAxes'` - Ориентация осей приемной антенны
единичная матрица 3 на 3 (по умолчанию) | унитарная матрица 3 на 3

`pl` - Потеря тракта
скаляр

`phase` - Сдвиг фазы
скаляр

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™