Канал LOS

Узкополосный канал распространения линии визирования

Библиотека

Среда и цель

phasedenvlib

Описание

Блок канала LOS передает сигналы из одной точки пространства в несколько точек или из нескольких точек обратно в одну точку через каналы линии визирования (LOS). Блок моделирует время распространения, потери распространения свободного пространства, доплеровский сдвиг и атмосферные, а также погодные потери. Блок предполагает, что скорость распространения намного больше скорости объекта, и в этом случае допустима модель stop-and-hop.

При распространении сигнала в канале LOS на объект и обратно можно выбрать либо использование одного блока для вычисления двухсторонней задержки распространения канала LOS, либо два блока для выполнения однонаправленных задержек распространения в каждом направлении. Поскольку задержка распространения канала LOS не обязательно является целым числом, кратным интервалу выборки, может оказаться, что общая задержка прохождения в обоих направлениях в выборках при использовании блока двухстороннего распространения отличается от задержки в выборках при использовании двух блоков однонаправленного распространения. По этой причине рекомендуется по возможности использовать один двухсторонний блок распространения.

Параметры

Скорость распространения сигнала (м/с)

Укажите скорость распространения сигнала в метрах в секунду как положительный скаляр. Можно использовать функцию physconst для задания скорости света.

Несущая частота сигнала (Гц)

Укажите несущую частоту сигнала в герцах узкополосного сигнала как положительный скаляр.

Задать атмосферные параметры

Установите этот флажок, чтобы включить моделирование затухания атмосферы.

Температура (градусы Цельсия)

Атмосферная температура окружающей среды, заданная как действительный скаляр. Единицы измерения - градусы Цельсия. Этот параметр появляется при установке флажка Задать атмосферные параметры. Единицы измерения - градусы Цельсия.

Давление сухого воздуха (Па)

Атмосферное давление сухого воздуха, определяемое как положительный действительный скаляр. Единицы измерения - паскальцы (Па). Значение 101325 для этого свойства соответствует одной стандартной атмосфере. Этот параметр появляется при установке флажка Задать атмосферные параметры.

Плотность водяного пара (г/м ^

Атмосферная плотность водяного пара, заданная как положительный действительный скаляр. Единицы измерения - ^г/м3. Этот параметр появляется при установке флажка Задать атмосферные параметры.

Плотность жидкой воды (г/м ^

Плотность жидкой воды тумана или облаков, определяемая как неотрицательный действительный скаляр. Единицы измерения - ^г/м3. Типичные значения плотности жидкой воды составляют 0,05 для среднего тумана и 0,5 для густого тумана. Этот параметр появляется при установке флажка Задать атмосферные параметры.

Скорость дождя (мм/ч)

Норма осадков, заданная как неотрицательный действительный скаляр. Единицы измерения в мм/час. Этот параметр появляется при установке флажка Задать атмосферные параметры.

Выполнение двустороннего распространения

Установите этот флажок, чтобы выполнить распространение между источником и пунктом назначения. В противном случае блок выполняет одностороннее распространение от источника к месту назначения.

Наследовать частоту выборки

Установите этот флажок, чтобы наследовать частоту дискретизации от родительских блоков. В противном случае укажите частоту дискретизации с помощью параметра Частота дискретизации (Гц).

Частота дискретизации (Гц)

Укажите частоту дискретизации сигнала (в герцах) как положительный скаляр. Этот параметр появляется только в том случае, если параметр Inherit sample rate не выбран.

Максимальное расстояние одностороннего распространения (м)

Максимальное расстояние между источником сигнала и пунктом назначения, указанное как положительный скаляр. Единицы в метрах. Амплитуды любых сигналов, которые распространяются за пределы этого расстояния, устанавливаются равными нулю.

Моделирование с использованием

Метод моделирования блоков, указанный как Interpreted Execution или Code Generation. Если вы хотите, чтобы ваш блок использовал интерпретатор MATLAB ®, выберитеInterpreted Execution. Если вы хотите, чтобы ваш блок работал как скомпилированный код, выберите Code Generation. Скомпилированный код требует времени для компиляции, но обычно работает быстрее.

Интерпретированное выполнение полезно при разработке и настройке модели. Блок запускает базовую системную object™ в MATLAB. Модель можно быстро изменить и выполнить. Когда вы удовлетворены результатами, вы можете запустить блок с помощью Code Generation. Длительное моделирование выполняется быстрее, чем при интерпретированном выполнении. Можно запускать повторные выполнения без повторной компиляции. Однако при изменении каких-либо параметров блока блок автоматически перекомпилируется перед выполнением.

При установке этого параметра необходимо учитывать общий режим моделирования модели. В таблице показано, как параметр Simulate using взаимодействует с режимом общего моделирования.

Когда модель Simulink ® находится вAccelerator режим блока, заданный с помощью Simulate, переопределяет режим моделирования.

Режимы ускорения

Моделирование блоков	Поведение при моделировании
Моделирование блоков	`Normal`	`Accelerator`	`Rapid Accelerator`
`Interpreted Execution`	Блок выполняется с использованием интерпретатора MATLAB.	Блок выполняется с использованием интерпретатора MATLAB.	Создание автономного исполняемого файла из модели.
`Code Generation`	Блок скомпилирован.	Все блоки в модели компилируются.	Создание автономного исполняемого файла из модели.

Дополнительные сведения см. в разделе Выбор режима моделирования (Simulink).

Порты

Примечание

Входные и выходные порты блока соответствуют входным и выходным параметрам, описанным в step метод базового объекта System. См. ссылку в нижней части этой страницы.

Порт	Описание	Поддерживаемые типы данных
`X`	Входной сигнал.	Плавающая точка с двойной точностью
`Pos1`	Положение источника сигнала.	Плавающая точка с двойной точностью
`Pos2`	Позиция назначения сигнала.	Плавающая точка с двойной точностью
`Vel1`	Скорость источника сигнала.	Плавающая точка с двойной точностью
`Vel2`	Скорость назначения сигнала.	Плавающая точка с двойной точностью
`Out`	Распространенный сигнал.	Плавающая точка с двойной точностью

Подробнее

развернуть все

Коэффициенты затухания и потерь

Затухание или потеря тракта в широкополосном канале LOS состоит из четырех компонентов. L = _LfspLgLcLr, где

_Lfsp - ослабление пути в свободном пространстве
_Lg - затухание атмосферного пути
_Lc - затухание противотуманного и облачного пути
_Lr - затухание дождевого пути

Каждый компонент находится в единицах величины, а не в дБ.

Задержка распространения, доплеровская и потеря пути свободного пространства

Когда начало и место назначения неподвижны относительно друг друга, можно записать выходной сигнал канала свободного пространства как Y (t) = x (t-start)/Lfsp. Величина λ - задержка сигнала, _{а Lfsp} - потеря пути свободного пространства. Задержка λ задается R/c, где R - расстояние распространения, а c - скорость распространения. Потеря пути свободного пространства задается

$_{Lfsp} \frac{{= (}^{4πR}}{)^{}}$ 2λ 2,

где λ - длина волны сигнала.

Эта формула предполагает, что цель находится в дальнем поле передающего элемента или массива. В ближнем поле формула потерь на пути свободного пространства недопустима и может привести к потерям, меньшим единицы, эквивалентным коэффициенту усиления сигнала. Поэтому потери устанавливаются в единицу для значений диапазона, R ≤ λ/4λ.

Когда источник и пункт назначения имеют относительное движение, обработка также вносит доплеровский сдвиг частоты. Сдвиг частоты равен v/λ для одностороннего распространения и 2v/λ для двустороннего распространения. Количество v представляет собой относительную скорость пункта назначения относительно источника.

Модель ослабления атмосферного газа

Эта модель вычисляет ослабление сигналов, которые распространяются через атмосферные газы.

Электромагнитные сигналы ослабляются при их распространении через атмосферу. Этот эффект обусловлен главным образом линиями абсорбционного резонанса кислорода и водяного пара, при этом меньший вклад поступает от газообразного азота. Модель также включает спектр непрерывного поглощения ниже 10 ГГц. Используется модель ITU Рекомендация ITU-R P.676-10: Ослабление атмосферными газами. Модель вычисляет удельное затухание (затухание на километр) как функцию температуры, давления, плотности водяного пара и частоты сигнала. Модель атмосферного газа действительна для частот от 1 до 1000 ГГц и применяется к поляризованным и неполяризованным полям.

Формула для удельного ослабления на каждой частоте

$γ =_{} γ o (f_{)} + γ w (f) =^{}$ 0,1820fN ″ (f).

Величина N "() является мнимой частью комплексной атмосферной рефракции и состоит из компонента спектральной линии и непрерывного компонента:

$N^{} ″ (f \underset{}{)}_{}_{} {^{}}_{}^{} =\sumiSiFi+N″D$ (f)

Спектральная составляющая состоит из суммы дискретных членов спектра, составленной из локализованной функции полосы частот F (f₎ i, умноженной на силу спектральной линии Si. Для атмосферного кислорода сила каждой спектральной линии равна

$_{Si} =_{} {a1}^{\times} {\frac{10 −}{} 7}^{} ({300T}_{)} \frac{3exp [}{} a2 (1$ − (300T)] P.

Для атмосферного водяного пара прочность каждой спектральной линии равна

$_{Si} =_{} {b1}^{\times} {\frac{10 −}{} 1}^{(} 300T)_{3} . \frac{5exp}{[} b2 ($ 1 − (300T)] W.

P - давление сухого воздуха, W - парциальное давление водяного пара, а T - температура окружающей среды. Единицы давления находятся в hectoPascals (hPa), а температура в градусах Кельвина. Парциальное давление водяного пара, W, связано с плотностью водяного пара,

$W \frac{=}{}$ δT216.7.

Общее атмосферное давление P + W.

Для каждой кислородной линии _Si зависит от двух параметров, _a1 и _a2. Аналогично, каждая линия водяного пара зависит от двух параметров, _b1 и _b2. Документация ITU, приведенная в конце этого раздела, содержит таблицы этих параметров в качестве функций частоты.

Локализованные функции _Fi (f) полосы частот представляют собой сложные функции частоты, описанные в ссылках ITU, приведенных ниже. Функции зависят от эмпирических параметров модели, которые также представлены в таблице в привязке.

Для вычисления полного затухания для узкополосных сигналов вдоль тракта функция умножает конкретное затухание на длину тракта R. Тогда полное затухание составляет _Lg = R ₍γ o + γ w).

Модель ослабления можно применить 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.

Модель затухания тумана и облака

Эта модель вычисляет ослабление сигналов, которые распространяются через туман или облака.

Туман и затухание облаков - одно и то же атмосферное явление. Используется модель ITU, рекомендация ITU-R P.840-6: Затухание из-за облаков и тумана. Модель вычисляет удельное затухание (затухание на километр) сигнала как функцию плотности жидкой воды, частоты сигнала и температуры. Модель применяется к поляризованным и неполяризованным полям. Формула для удельного ослабления на каждой частоте

$_{γ c} =_{} Kl (f$ ) М,

где М - плотность жидкой воды в ^г/м3. Величина _K1 (f) является удельным коэффициентом ослабления и зависит от частоты. Модель затухания облака и тумана действительна для частот 10-1000 ГГц. Единицами измерения удельного коэффициента затухания являются (дБ/км )/( ^г/м3).

Для вычисления полного затухания для узкополосных сигналов вдоль тракта функция умножает конкретное затухание на длину тракта R. Суммарное затухание равно _Lc = _{Rγ c}.

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

Модель ослабления осадков

Эта модель вычисляет ослабление сигналов, которые распространяются через области осадков. Затухание дождя является доминирующим механизмом затухания и может варьироваться от места к месту и от года к году.

Электромагнитные сигналы ослабляются при распространении через область осадков. Затухание осадков рассчитывается в соответствии с моделью осадков ITU Рекомендация ITU-R P.838-3: Специфическая модель затухания для дождя для использования в методах прогнозирования. Модель вычисляет удельное затухание (затухание на километр) сигнала как функцию скорости осадков, частоты сигнала, поляризации и угла возвышения траектории. Конкретное затухание, ɣR, моделируется как закон мощности относительно скорости дождя

$_{γ R} =^{}$ kRα,

где R - скорость дождя. Единицы измерения в мм/ч. Параметр k и экспонента α зависят от частоты, состояния поляризации и угла возвышения сигнального тракта. Модель удельного ослабления действительна для частот от 1 до 1000 ГГц.

Для вычисления полного ослабления для узкополосных сигналов вдоль тракта функция умножает конкретное ослабление на эффективное расстояние распространения, deff. Затем суммарное затухание составляет L = deffγ R.

Эффективное расстояние - это геометрическое расстояние d, умноженное на масштабный коэффициент.

$r \frac{=}{10 .^{}_{}^{}^{} 477d0.633R0.010.073αf0.123 − 10,579 (1 − \exp (}$ − 0 .024d))

где f - частота. В статье Рекомендация ITU-R P.530-17 (12/2017): Данные распространения и методы прогнозирования, необходимые для проектирования наземных систем прямой видимости представляет собой полное обсуждение для вычисления затухания.

Скорость дождя R, используемая в этих расчетах, представляет собой долгосрочную статистическую скорость дождя, R0.01. Это норма дождя, превышающая 0,01% времени. Расчет статистической скорости дождя рассматривается в рекомендации ITU-R P.837-7 (06/2017): Характеристики осадков для моделирования распространения. В этой статье также объясняется, как вычислить затухание для других процентов из значения 0,01%.

См. также

phased.LOSChannel

Представлен в R2016a

Документация