Exponenta Banner
exponenta event banner

cranerainpl

Ослабление ВЧ-сигнала из-за осадков с использованием модели Crane

свернуть все на странице

Синтаксис

L = cranerainpl (диапазон, freq, скорость дождя)
L = cranerainpl (диапазон, freq, скорость дождя, отм.)
L = cranerainpl (диапазон, freq, скорость дождя, отм., тау)

Описание

пример

L = cranerainpl(range,freq,rainrate) возвращает ослабление сигнала, L, из-за дождя на основе модели дождя Crane [1]. Ослабление сигнала является функцией длины пути сигнала, range, частота сигнала, freqи скорость дождя, rainrate. Скорость дождя определяется как долгосрочная статистическая скорость дождя. Модель затухания применяется только для частот от 1 ГГц до 1000 ГГц и действительна для диапазонов до 22,5 км. Модель Crane учитывает клеточный характер ливней.

пример

L = cranerainpl(range,freq,rainrate,elev) также определяет угол возвышения, elev, тракта сигнала.

пример

L = cranerainpl(range,freq,rainrate,elev,tau) также определяет угол наклона поляризации, tau, сигнала.

Примеры

свернуть все

Открыть сценарий в реальном времени

Используйте модель дождя Crane для вычисления ослабления сигнала, вызванного дождем, для сигнала 20 ГГц, передаваемого на расстояние 10 км. Использовать скорость дождя 10,0 и 100,0 мм/ч.

Сначала установите скорость дождя 10 мм/ч.

rr = 10.0;
L = cranerainpl(10e3,20.0e9,rr)
L = 12.5988

Повторите расчет, используя скорость дождя 100,0 мм/ч.

rr = 100.0;
L = cranerainpl(10e3,20.0e9,rr)
L = 73.1912
Открыть сценарий в реальном времени

Постройте график ослабления сигнала от дождя для сигналов в диапазоне частот от 1 до 1000 ГГц. Модель Crane используется для расчета затухания при скорости дождя 30,0 мм/ч и расстоянии пути сигнала 10 км.

rr = 30.0;
freq = [1:1000]*1e9;
L = cranerainpl(10e3,freq,rr);
semilogx(freq/1e9,L)
grid
xlabel('Frequency (GHz)')
ylabel('Attenuation (dB)')

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

Открыть сценарий в реальном времени

Постройте график ослабления сигнала от дождя как функции угла возвышения. Углы наклона варьируются от 0 до 90 градусов. Предположим, что расстояние пути составляет 10 км, а частота сигнала - 10 ГГц. Скорость дождя составляет 100 мм/ч.

rr = 100.0;

Задайте углы отметки, частоту и длину траектории.

elev = [0:1:90];
freq = 10.0e9;
rng = 10e3*ones(size(elev));

Вычислите и постройте график потерь.

L = cranerainpl(rng,freq,rr,elev);
plot(elev,L)
grid
xlabel('Path Elevation (degrees)')
ylabel('Attenuation (dB)')

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

Открыть сценарий в реальном времени

Постройте график ослабления сигнала из-за осадков как функции угла наклона поляризации. Предположим расстояние пути 10 км, частоту сигнала 10 ГГц и угол места пути 0 градусов. Установите скорость осадков 70 мм/час. Постройте график ослабления сигнала относительно угла наклона поляризации.

Задайте угол наклона поляризации от -90 до 90 градусов.

tau = -90:90;

Задайте угол возвышения, частоту, расстояние пути и скорость дождя.

elev = 0;
freq = 10.0e9;
rng = 10e3*ones(size(tau));
rr = 70.0;

Вычислите и постройте график затухания.

L = cranerainpl(rng,freq,rr,elev,tau);
plot(tau,L)
grid
xlabel('Tilt Angle (degrees)')
ylabel('Attenuation (dB)')

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

Входные аргументы

свернуть все

Длина пути сигнала, заданная как положительный скаляр, действительный вектор 1-by-M положительных значений или действительный вектор M-by-1 положительных значений. Единицы в метрах.

Пример: [13000.0,14000.0]

Частота сигнала, заданная как положительный скаляр, действительный вектор 1-by-N положительных значений или действительный вектор N-by-1 положительных значений. Единицы измерения в Гц. Частоты должны находиться в диапазоне 1-1000 ГГц.

Пример: [2.0:2:10.0]*1e9]

Скорость дождя, заданная как неотрицательный скаляр. Норма дождей представляет собой долгосрочную статистическую норму осадков, обеспечиваемую Crane (см. [1]). Единицы измерения в мм/ч.

Пример: 100.5

Угол возвышения пути сигнала, заданный как действительный скаляр, или действительный M-by-1 или действительный вектор 1-by-M. Единицы измерения находятся в градусах от -90 ° до 90 °.

  • Если elev является скаляром, все пути распространения имеют одинаковый угол возвышения.

  • Если elev является вектором, его длина должна соответствовать длине range и каждый элемент в elev соответствует диапазону распространения.

Пример: [0,45]

Угол наклона эллипса поляризации сигнала, определяемый как скаляр, действительный вектор 1-by-M или действительный вектор M-by-1. Значения углов наклона находятся в диапазоне -90 ° и 90 ° включительно. Единицы измерения в градусах.

  • Если tau является скаляром, все сигналы имеют одинаковый угол наклона.

  • Если tau является вектором, его длина должна соответствовать длине range. В этом случае каждый элемент в tau соответствует пути распространения в range.

Угол наклона определяется как угол между основной полуосью эллипса поляризации и осью X. Поскольку эллипс симметричен, угол наклона 10 ° соответствует тому же состоянию поляризации, что и угол наклона -80 °. Таким образом, угол наклона должен быть задан только между ± 90 °.

Пример: [45,30]

Выходные аргументы

свернуть все

Ослабление сигнала, возвращаемое в виде матрицы M-by-N с действительным значением. Каждая строка матрицы представляет различный путь, где M - количество путей. Каждый столбец представляет различную частоту, где N - количество частот. Единицы измерения находятся в дБ.

Подробнее

свернуть все

Модель ослабления дождевых осадков крана

Модель Crane вычисляет ослабление сигналов, распространяющихся через области осадков. Модель была разработана для использования на земно-космических или наземных путях распространения и является широко используемым методом расчета затухания дождей. Модель основана на наблюдениях за скоростью дождя, структурой дождя и вертикальным изменением температуры в атмосфере. Модель Crane (см. Распространение электромагнитных волн через дождь) в основном применима в Северной Америке. Модель Crane обычно предсказывает потери, превышающие потери модели ослабления дождя ITU, используемой в rainpl функция. Однако неопределенность обеих моделей и кратковременная вариация замирания может быть большой.

Модели ITU и Crane очень похожи, но имеют некоторые различия. Модели затухания дождей ITU и Crane требуют статистических годовых норм осадков и используют эффективный коэффициент уменьшения длины пути для учета сотовой природы штормов. Таблицы нормы осадков 0,01%, представленные Crane и ITU, различны. Зоны дождевых осадков Crane аналогичны зонам ITU, но в США определено больше зон, чем в модели ITU. Зоны осадков ITU обсуждаются в ITU-R P.838-3: Специфическая модель ослабления дождя для использования в методах прогнозирования. Модель Crane более сложна и состоит из кусочной комбинации профилей путей, состоящей из экспоненциальных функций.

Модель Crane использует две экспоненциальные функции, охватывающие расстояние от 0 до 22,5 км.

  • Для δ < D < 22.5,

    L = γ (eyδ − 1y − bαezδz + bαezDz)

  • Для 0 < D < δ,

    L = γ (eyD − 1y)

где

  • L = ослабление тракта (дБ)

  •  = расстояние распространения (км)

  • R = статистическая скорость дождя 0,01% (мм/ч)

  • γ = удельное затухание, идентичное рассчитанному в rainpl.

    γ R = kRα,

    Параметры k и α зависят от частоты, состояния поляризации и угла возвышения сигнального тракта. Эти коэффициенты, заданные как Crane Электромагнитные волны распространения через дождь и ITU-R P.838-3: Специфическая модель ослабления для дождя для использования в методах прогнозирования, идентичны и действительны от 1 ГГц до 1000 ГГц. Модель удельного ослабления действительна для частот от 1 до 1000 ГГц. Удельное затухание осадков рассчитывается согласно модели осадков ITU в ITU-R P.838-3: Специфическая модель затухания для дождя для использования в методах прогнозирования.

Остальные параметры являются эмпирическими константами, определяемыми как:

  • b = 2.3R-0.17

  • c = 0,026 - 0,03ln R

  • δ = 3,8 - 0,6 ln R

  • u = ln (becδ )/δ

  • y = αu

  • z = αc

Для вычисления полного ослабления для узкополосных сигналов вдоль тракта функция умножает конкретное ослабление на расстояние распространения.

Можно также применить модель ослабления к широкополосным сигналам. Во-первых, разделить широкополосный сигнал на частотные поддиапазоны и применить ослабление к каждому поддиапазону. Затем суммировать все ослабленные поддиапазонные сигналы в общий ослабленный сигнал.

Ссылки

[1] Крейн, Роберт К. Распространение электромагнитных волн через дождь. Уайли, 1996.

[2] Сектор радиосвязи Международного союза электросвязи. Рекомендация ITU-R P.838-3: Специфическая модель ослабления дождя для использования в методах прогнозирования. Серия P, Распространение радиовавы 2005.

[3] Сектор радиосвязи Международного союза электросвязи. Рекомендации ITU-R P.530-17: Данные о распространении и методы прогнозирования, необходимые для проектирования наземных систем прямой видимости. 2017.

[4] Сектор радиосвязи Международного союза электросвязи. Рекомендация ITU-R P.837-7: Характеристики осадков для моделирования распространения. 6/2017

Расширенные возможности

.

См. также

| | | | |

Представлен в R2020a

Документация по панели инструментов системы поэтапной обработки массивов

Поддержка