Рассеяние канала MIMO
phased.ScatteringMIMOChannel Система object™ моделирует многолучевой канал распространения, в котором излучаемые сигналы из передающей матрицы отражаются от множества рассеивателей обратно в сторону приемной матрицы. В этом канале пути распространения являются линией визирования от точки к точке. Объектные модели зависят от диапазона временной задержки, усиления, доплеровского сдвига, фазового изменения и атмосферных потерь из-за газов, дождя, тумана и облаков.
Модели ослабления для атмосферных газов и дождя действительны для электромагнитных сигналов в диапазоне частот от 1 до 1000 ГГц. Модель затухания для тумана и облаков действует от 10 до 1000 ГГц. Вне этих диапазонов частот объект использует ближайшее допустимое значение.
Для вычисления многолучевого распространения для указанных точек источника и приемника:
Определите и настройте канал рассеяния MIMO с помощью процедуры конструирования. Можно задать свойства объекта System во время конструирования или оставить их значения по умолчанию.
Позвоните в step для вычисления распространяемых сигналов с использованием свойств phased.ScatteringMIMOChannel Системный объект. Можно изменить настраиваемые свойства до или после любого вызова step способ.
Примечание
Вместо использования step для выполнения операции, определенной объектом System, можно вызвать объект с аргументами, как если бы это была функция. Например, y = step(obj,x) и y = obj(x) выполнять эквивалентные операции.
channel = phased.ScatteringMIMOChannel создает объект системы канала распространения MIMO с рассеянием, channel.
channel = phased.ScatteringMIMOChannel( создает объект System, Name,Value)channel, с каждым указанным свойством Name установить в указанное значение Value. Можно указать дополнительные аргументы пары имен и значений в любом порядке как (Name1,Value1,...,NameN,ValueN).
TransmitArray - Передающий массивphased.ULA (по умолчанию) | Система фазированной решетки Toolbox™ Объект системы антенной решеткиПередающая решетка, заданная как объект системы антенных решеток системы фазированной решетки. Значением по умолчанию для этого свойства является phased.ULA массив со значениями свойств по умолчанию.
Пример: phased.URA
ReceiveArray - Принимающий массивphased.ULA (по умолчанию) | Поэтапная решетка Система Панель инструментов антенная решетка Системный объектПринимающая решетка, заданная как объект системы антенных решеток системы фазированной решетки. Значением по умолчанию для этого свойства является phased.ULA массив со значениями свойств по умолчанию.
Пример: phased.URA
PropagationSpeed - Скорость распространения сигналаphysconst('LightSpeed') (по умолчанию) | положительный скалярСкорость распространения сигнала, заданная как положительный скаляр. Единицы измерения в метрах в секунду. Скорость распространения по умолчанию - это значение, возвращаемое physconst('LightSpeed'). Посмотрите physconst для получения дополнительной информации.
Пример: 3e8
Типы данных: double
CarrierFrequency - Несущая частота сигнала300e6 (по умолчанию) | положительный скаляр с действительным значениемНесущая частота сигнала, заданная как положительный действительный скаляр. Единицы измерения в Гц.
Пример: 100e6
Типы данных: double
Polarization - Поляризационная конфигурация'None' (по умолчанию) | 'Combined' | 'Dual'Конфигурация поляризации, указанная как 'None', 'Combined', или 'Dual'. При установке для этого свойства значения 'None', поле вывода считается скалярным полем. При установке для этого свойства значения 'Combined', излучаемые поля поляризованы и интерпретируются как единый сигнал в присущей датчику поляризации. При установке для этого свойства значения 'Dual'компоненты поляризации H и V излучаемого поля являются независимыми сигналами.
Пример: 'Dual'
Типы данных: char
SpecifyAtmosphere - Включить модель атмосферного затуханияfalse (по умолчанию) | trueОпция для включения модели атмосферного затухания, указанной как false или true. Установить для этого свойства значение true добавление ослабления сигнала, вызванного атмосферными газами, дождем, туманом или облаками. Установить для этого свойства значение false игнорировать атмосферные эффекты при распространении.
Настройка SpecifyAtmosphere кому true, включает Temperature, DryAirPressure, WaterVapourDensity, LiquidWaterDensity, и RainRate свойства.
Типы данных: logical
Temperature - Температура окружающей среды15 (по умолчанию) | скаляр с действительным значениемТемпература окружающей среды, заданная как скаляр с действительным значением. Единицы измерения в градусах Цельсия.
Пример: 20.0
Чтобы включить это свойство, установите SpecifyAtmosphere кому true.
Типы данных: double
DryAirPressure - Атмосферное давление сухого воздуха101.325e3 (по умолчанию) | положительный скаляр с действительным значениемАтмосферное давление сухого воздуха, определяемое как положительный действительный скаляр. Единицы измерения - в паскалях (Па). Значение этого свойства по умолчанию соответствует одной стандартной атмосфере.
Пример: 101.0e3
Чтобы включить это свойство, установите SpecifyAtmosphere кому true.
Типы данных: double
WaterVapourDensity - Атмосферная плотность водяного пара7.5 (по умолчанию) | положительный скаляр с действительным значениемАтмосферная плотность водяного пара, заданная как положительный действительный скаляр. Единицы измерения в г/м3.
Пример: 7.4
Чтобы включить это свойство, установите SpecifyAtmosphere кому true.
Типы данных: double
LiquidWaterDensity - Плотность жидкой воды0.0 (по умолчанию) | неотрицательный действительный скалярПлотность жидкой воды тумана или облаков, определяемая как неотрицательный действительный скаляр. Единицы измерения в г/м3. Типичные значения плотности жидкой воды составляют 0,05 для среднего тумана и 0,5 для густого тумана.
Пример: 0.1
Чтобы включить это свойство, установите SpecifyAtmosphere кому true.
Типы данных: double
RainRate - Норма осадков0.0 (по умолчанию) | неотрицательный скалярНорма осадков, заданная как неотрицательный скаляр. Единицы измерения в мм/ч.
Пример: 10.0
Чтобы включить это свойство, установите SpecifyAtmosphere кому true.
Типы данных: double
SampleRate - Частота дискретизации сигнала1e6 (по умолчанию) | положительный скалярЧастота дискретизации сигнала, заданная как положительный скаляр. Единицы измерения в Гц. Объект System использует эту величину для вычисления задержки распространения в единицах выборки.
Пример: 1e6
Типы данных: double
SimulateDirectPath - Включить распространение по прямому путиfalse (по умолчанию) | trueОпция для включения распространения сигнала по прямому тракту, указанная как false или true. Прямой путь - это путь линии визирования от передающей матрицы к принимающей матрице без рассеяния.
Типы данных: logical
ChannelResponseOutputPort - Включить вывод ответа каналаfalse (по умолчанию) | trueОпция для включения вывода ответа канала, указанная как false или true. Установить для этого свойства значение trueдля вывода ответа канала и временной задержки с помощью chmatrix и tau выходные аргументы step способ.
Типы данных: logical
MaximumDelaySource - Источник максимальной задержки'Auto' (по умолчанию) | 'Property'Источник максимального значения задержки, указанного как 'Auto' или 'Property'. При установке для этого свойства значения 'Auto'канал автоматически выделяет достаточно памяти для моделирования задержки распространения. При установке для этого свойства значения 'Property', можно указать максимальную задержку с помощью MaximumDelay собственность. Сигналы, поступающие после максимальной задержки, игнорируются.
MaximumDelay - Максимальная задержка сигнала10e-6 (по умолчанию) | положительный скалярМаксимальная задержка сигнала, заданная как положительный скаляр. Задержки, превышающие это значение, игнорируются. Единицы измерения в секундах.
Чтобы включить это свойство, установите значение MaximumDelaySource свойство для 'Property'.
Типы данных: double
TransmitArrayMotionSource - Источник параметров движения передающего массива'Property' (по умолчанию) | 'Input port'Источник параметров движения передающего массива, указанный как 'Property' или 'Input port'.
При установке для этого свойства значения 'Property'передающая матрица является неподвижной. Затем можно указать местоположение и ориентацию массива с помощью TransmitArrayPosition и TransmitArrayOrientationAxes свойства.
При установке для этого свойства значения 'Input port', укажите местоположение, скорость и ориентацию передающего массива с помощью txpos, txvel, и txaxes входные аргументы step способ.
Типы данных: char
TransmitArrayPosition - Положение фазового центра передающего массива[0;0;0] (по умолчанию) | вещественный трехэлементный векторПоложение фазового центра передающего массива, заданного как вещественно-значный трехэлементный вектор в декартовой форме, [x;y;z], относительно глобальной системы координат. Единицы в метрах.
Пример: [1000;-200;55]
Чтобы включить это свойство, установите значение TransmitArrayMotionSource свойство для 'Property'.
Типы данных: double
TransmitArrayOrientationAxes - Ориентация передающего массиваeye(3,3) (по умолчанию) | действительная ортонормированная матрица 3 на 3Ориентация передающего массива, заданного как действительная ортонормированная матрица 3 на 3. Матрица определяет три оси (x, y, z), которые определяют локальную систему координат массива относительно глобальной системы координат. Столбцы матрицы соответствуют осям локальной системы координат массива.
Пример: rotz(45)
Чтобы включить это свойство, установите значение TransmitArrayMotionSource свойство для 'Property'.
Типы данных: double
ReceiveArrayMotionSource - Источник параметров движения принимающего массива'Property' (по умолчанию) | 'Input port'Источник параметров движения принимающего массива, указанный как 'Property' или 'Input port'.
При установке для этого свойства значения 'Property'приемная матрица является неподвижной. Затем можно указать расположение и ориентацию массива с помощью ReceiveArrayPosition и ReceiveArrayOrientationAxes свойства.
При установке для этого свойства значения 'Input port', можно указать местоположение, скорость и ориентацию принимающего массива с помощью rxpos, rxvel, и rxaxes входные аргументы step способ.
Типы данных: char
ReceiveArrayPosition - Положение приемного массива[0;0;0] (по умолчанию) | вещественный трехэлементный векторПоложение фазового центра принимающего массива, заданного как вещественно-значный трехэлементный вектор в декартовой форме,[x;y;z], относительно глобальной системы координат. Единицы в метрах.
Пример: [1000;-200;55]
Чтобы включить это свойство, установите значение ReceiveArrayMotionSource свойство для 'Property'.
Типы данных: double
ReceiveArrayOrientationAxes - Ориентация принимающего массиваeye(3,3) (по умолчанию) | действительная ортонормированная матрица 3 на 3Ориентация принимающего массива, заданного как действительная ортонормированная матрица 3 на 3. Матрица определяет три оси (x, y, z), которые определяют локальную систему координат массива относительно глобальной системы координат. Столбцы матрицы соответствуют осям локальной системы координат массива.
Пример: roty(60)
Чтобы включить это свойство, установите значение ReceiveArrayMotionSource свойство для 'Property'.
Типы данных: double
ScattererSpecificationSource - Источник параметров рассеивателя'Auto' (по умолчанию) | 'Property' | 'Input port'Источник параметров рассеивателя, указанный как 'Auto', 'Property', 'Input port'.
При установке для этого свойства значения 'Auto'все положения и коэффициенты рассеивателя генерируются случайным образом. Скорости рассеивателей равны нулю. Сгенерированные позиции содержатся в области, определенной ScattererPositionBoundary. Чтобы задать количество рассеивателей, используйте NumScatterers собственность.
При установке для этого свойства значения 'Property', можно задать положения рассеивателя с помощью ScattererPosition и коэффициентов рассеяния с помощью ScattererCoefficient собственность. Все скорости рассеивателей равны нулю.
При установке для этого свойства значения 'Input port', можно указать положения рассеивателя, скорости и коэффициенты рассеяния, используя scatpos, scatvel, и scatcoef входные аргументы step способ.
Пример: 'Input port'
Типы данных: char
NumScatterers - Количество рассеивателей1 (по умолчанию) | неотрицательное целое числоЧисло рассеивателей, указанное как неотрицательное целое число.
Пример: 9
Чтобы включить это свойство, установите значение ScattererSpecificationSource свойство для 'Auto'.
Типы данных: double
ScattererPositionBoundary - Граница положений рассеивателя[0,1000] (по умолчанию) | вектор вещественных значений 1 на 2 | матрица вещественных значений 3 на 2Граница положений рассеивателя, заданная как вектор строки с действительным значением 1 на 2 или матрица с действительным значением 3 на 2. Вектор определяет минимум и максимум, [minbdry maxbdry], для всех трех измерений. Матрица задает границы во всех трех измерениях в форме [x_minbdry x_maxbdry;y_minbdry y_maxbdry; z_minbdry z_maxbdry].
Пример: [-1000 500;-100 100;-200 0]
Чтобы включить это свойство, установите значение ScattererSpecificationSource свойство для 'Auto'.
Типы данных: double
ScattererPosition - Положения рассеивателей[0;0;0] (по умолчанию) | матрица 3-by-K с действительным значениемПозиции рассеивателей, определяемые как вещественно-значная матрица 3-by-K. K - число рассеивателей. Каждый столбец представляет различный рассеиватель и имеет декартову форму [x;y;z] относительно глобальной системы координат. Единицы в метрах.
Пример: [1050 -100;-300 55;0 -75]
Чтобы включить это свойство, установите значение ScattererSpecificationSource свойство для 'Property'.
Типы данных: double
ScattererCoefficient - Коэффициенты рассеяния1 (по умолчанию) | вектор 1-by-K с комплексным значениемКоэффициенты рассеяния, заданные как вектор 1-by-K с комплексными значениями. K - число рассеивателей. Единицы измерения безразмерны.
Пример: 2+1i
Чтобы включить это свойство, установите значение ScattererSpecificationSource свойство для 'Property'.
Типы данных: double
Поддержка комплексного номера: Да
ScatteringMatrix - Матрицы рассеяния[1 0;0 1] | массив 2-by-2-by-Ns с комплексным значениемМатрицы рассеяния рассеивателей, заданные как матрица 2-by-2-by-Ns с комплексными значениями, где Ns - число рассеивателей. Каждая страница этого массива представляет матрицу рассеяния рассеивателя. Каждая матрица рассеяния имеет вид [s_hh s_hv;s_vh s_vv]. Например, компонент s_hv задает отклик комплексного рассеяния, когда входной сигнал является вертикально поляризованным, а отраженный сигнал - горизонтально поляризованным. Другие компоненты определяются аналогично. Единицы в квадратных метрах.
Чтобы включить это свойство, установите значение ScatteringMatrixSource свойство для 'Property' и Polarization свойство для 'Combined' или 'Dual'.
Типы данных: double
Поддержка комплексного номера: Да
ScattererOrientationAxes - Ориентация рассеивателей[1 0 0;0 1 0;0 0 1] (по умолчанию) | массив 3-by-3-by-Ns с действительным значениемОриентация рассеивателей, заданная как массив вещественных 3-by-3-by-Ns, где Ns - количество рассеивателей. Каждая страница этого массива является ортонормированной матрицей. Столбцы матрицы представляют ось локальных координат (x, y, z) рассеивателя относительно глобальной системы координат.
Пример: roty(45)
Чтобы включить это свойство, установите значение ScatteringMatrixSource свойство для 'Property' и Polarization свойство для 'Combined' или 'Dual'.
Типы данных: double
SeedSource - Источник начального числа генератора случайных чисел'Auto' (по умолчанию) | 'Property'Источник начального значения генератора случайных чисел, указанный как 'Auto' или 'Property'.
При установке для этого свойства значения 'Auto'случайные числа генерируются с использованием генератора случайных чисел MATLAB ® по умолчанию.
При установке для этого свойства значения 'Property', объект использует частный генератор случайных чисел с начальным значением, указанным значением Seed собственность.
Чтобы использовать этот объект с программным обеспечением Parallel Computing Toolbox™, задайте для этого свойства значение 'Auto'.
Чтобы включить это свойство, установите значение ScattererSpecificationSource свойство для 'Auto'.
Seed - Начальное число генератора случайных чисел0 (по умолчанию) | неотрицательное целое числоНачальное число генератора случайных чисел, указанное как неотрицательное целое число меньше 232.
Пример: 5005
Чтобы включить это свойство, установите значение ScattererSpecificationSource свойство для 'Auto' и SeedSource свойство для 'Property'.
Типы данных: double
| сброс | Сброс состояния объекта System |
| шаг | Распространение сигналов в канале MIMO с рассеянием |
| Общие для всех системных объектов | |
|---|---|
release | Разрешить изменение значения свойства объекта системы |
Создайте MIMO-канал с частотой 30 ГГц со случайными рассеивателями. Сценарий содержит стационарный 21-элементный передающий массив ULA и стационарный 15-элементный принимающий массив ULA. Передающие антенны имеют косинусные характеристики, а приемные являются изотропными. Расстояние между элементами для обеих матриц меньше половины длины волны. Канал имеет 50 случайно сформированных статических рассеивателей в пределах указанной ограничивающей рамки. Передающий массив расположен в [0; 20; 50] метрах, а принимающий массив - в [200; 10; 10] метрах. Вычислите распространенный сигнал по этому каналу. Частота дискретизации сигнала составляет 10 МГц.
fc = 30e9; c = physconst('LightSpeed'); lambda = c/fc; fs = 10e6; txarray = phased.ULA('Element',phased.CosineAntennaElement,... 'NumElements',21,'ElementSpacing',0.45*lambda); rxarray = phased.ULA('Element',phased.IsotropicAntennaElement,... 'NumElements',15,'ElementSpacing',0.45*lambda); channel = phased.ScatteringMIMOChannel('TransmitArray',txarray,... 'ReceiveArray',rxarray,'PropagationSpeed',c,'CarrierFrequency',fc,... 'SampleRate',fs,'TransmitArrayPosition',[0;20;50],... 'ReceiveArrayPosition',[200;10;10],'NumScatterers',50,... 'ScattererPositionBoundary',[10 180; -30 30; -30 30]);
Создайте случайный сигнал данных единиц и нулей для каждого передатчика.
x = randi(2,[100 21]) - 1;
Вычисляют принятые сигналы после распространения по каналу.
y = channel(x);
Создайте канал MIMO, содержащий 3 фиксированных рассеивателя. Сценарий содержит 21-элементный передающий массив ULA, работающий на частоте 72 ГГц, и 15-элементный принимающий массив ULA. Передающие элементы имеют косинусную форму отклика, а приемные антенны являются изотропными. Движется только передающая антенна. Расстояние между элементами для обеих матриц меньше половины длины волны. Передающая матрица начинается с (0,20,50) метров и движется к приемнику со скоростью 2 м/с. Приемный массив расположен на расстоянии (200,10,10) метров. Вычислите распространенный сигнал по этому каналу. Частота дискретизации сигнала составляет 10 МГц.
fc = 72e9; c = physconst('LightSpeed'); lambda = c/fc; fs = 10e6; txplatform = phased.Platform('MotionModel','Velocity','InitialPosition', ... [0;20;50],'Velocity',[2;0;0]); txarray = phased.ULA('Element',phased.CosineAntennaElement, ... 'NumElements',21,'ElementSpacing',0.45*lambda); rxarray = phased.ULA('Element',phased.IsotropicAntennaElement, ... 'NumElements',15,'ElementSpacing',0.45*lambda); channel = phased.ScatteringMIMOChannel('TransmitArray',txarray, ... 'ReceiveArray',rxarray,'PropagationSpeed',c,'CarrierFrequency',fc,... 'SampleRate',fs,'TransmitArrayMotionSource','Input port', ... 'ReceiveArrayMotionSource','Property','ReceiveArrayPosition',[200;10;10],... 'ReceiveArrayOrientationAxes',rotz(180),... 'ScattererSpecificationSource','Property','ScattererPosition', ... [75 100 120; -10 20 12; 5 -5 8],'ScattererCoefficient',[1i,2+3i,-1+1i]);
Перемещайте платформы на два временных шага с интервалом в одну секунду. Для каждого экземпляра времени:
Создайте случайный сигнал данных единиц и нулей для каждого элемента передатчика.
Переместите передатчик и приемник. Ориентации фиксированы.
Передача сигналов от передатчиков к рассеивателям к приемнику.
for k =1:2 x = randi(2,[100 21]) - 1; [txpos,txvel] = txplatform(1); txaxes = eye(3); y = channel(x,txpos,txvel,txaxes); end
Создайте канал MIMO, содержащий 3 фиксированных рассеивателя. Сценарий содержит 21-элементный передающий массив ULA и 15-элементный принимающий массив ULA. Оба массива работают на частоте 72 ГГц. Передающие элементы имеют косинусную форму отклика, а приемные антенны являются изотропными. Движется только приемная антенна. Расстояние между элементами для обеих матриц меньше половины длины волны. Передающая матрица расположена на расстоянии (0,20,50) метров. Приемная матрица начинается с (200,10,10) метров и движется к передатчику со скоростью 2 м/с. Вычислите распространенный сигнал по этому каналу. Частота дискретизации сигнала составляет 10 МГц.
fc = 72e9; c = physconst('LightSpeed'); lambda = c/fc; fs = 10e6; rxplatform = phased.Platform('MotionModel','Velocity','InitialPosition',... [200;10;10],'Velocity',[-2;0;0]); txarray = phased.ULA('Element',phased.CosineAntennaElement, ... 'NumElements',21,'ElementSpacing',0.45*lambda); rxarray = phased.ULA('Element',phased.IsotropicAntennaElement, ... 'NumElements',15,'ElementSpacing',0.45*lambda); channel = phased.ScatteringMIMOChannel('TransmitArray',txarray, ... 'ReceiveArray',rxarray,'PropagationSpeed',c,'CarrierFrequency',fc, ... 'SampleRate',fs,'TransmitArrayMotionSource','Property',... 'TransmitArrayPosition',[0;20;50],'TransmitArrayOrientationAxes',eye(3,3), ... 'ReceiveArrayMotionSource','Input port','ScattererSpecificationSource', ... 'Property','ScattererPosition',[75 100 120; -10 20 12; 5 -5 8], ... 'ScattererCoefficient',[1i,2+3i,-1+1i],'SpecifyAtmosphere',false);
Перемещайте платформы на два временных шага с интервалом в одну секунду. Для каждого экземпляра времени:
Создайте случайный сигнал данных единиц и нулей для каждого элемента передатчика.
Переместите передатчик и приемник. Исправьте ориентации массива.
Передача сигналов от передатчиков к рассеивателям к приемнику.
for k =1:2 x = randi(2,[100 21]) - 1; [rxpos,rxvel] = rxplatform(1); rxaxes = rotz(45); y = channel(x,rxpos,rxvel,rxaxes); end
Создайте канал MIMO с частотой 30 ГГц с 16-элементным передающим массивом и 64-элементным принимающим массивом. Предположим, что элементы являются короткодипольными антеннами, а матрицы являются однородными линейными матрицами. Массив передачи расположен в [0; 0; 50] метрах.
Приемный массив имеет начальное положение на [200; 0; 0] м и движется со скоростью [10; 0; 0] м/с. Есть 200 статических рассеивателей случайным образом расположенных на плоскости xy в пределах квадрата с центром в [200; 0; 0] и с длиной стороны 100 метров.
Используйте канал для вычисления распространенного поляризованного сигнала. Предположим, что частота дискретизации для сигнала составляет 10 МГц, а длина кадра - 1000 выборок. Соберите 5 кадров принятого сигнала.
fc = 30e9; c = 3e8; lambda = c/fc; fs = 10e6; txarray = phased.ULA('Element',phased.ShortDipoleAntennaElement,... 'NumElements',16,'ElementSpacing',lambda/2); rxarray = phased.ULA('Element',phased.ShortDipoleAntennaElement,... 'NumElements',64,'ElementSpacing',lambda/2); Ns = 200; scatpos = [100*rand(1,Ns) + 150; 100*rand(1,Ns) + 150; zeros(1,Ns)]; temp = randn(1,Ns) + 1i*randn(1,Ns); scatcoef = repmat(eye(2),1,1,Ns).*permute(temp,[1 3 2]); scatax = repmat(eye(3),1,1,Ns); Nframesamp = 1000; Tframe = Nframesamp/fs; rxmobile = phased.Platform('InitialPosition',[200;0;0],... 'Velocity',[10;0;0],'OrientationAxesOutputPort',true); chan = phased.ScatteringMIMOChannel(... 'TransmitArray',txarray,... 'ReceiveArray',rxarray,... 'PropagationSpeed',c,... 'CarrierFrequency',fc,... 'SampleRate',fs,... 'Polarization','Dual',... 'TransmitArrayPosition',[0;0;50],... 'ReceiveArrayMotionSource','Input port',... 'ScattererSpecificationSource','Property',... 'ScattererPosition',scatpos,... 'ScatteringMatrix',scatcoef,... 'ScattererOrientationAxes',scatax); xh = randi(2,[Nframesamp 16])-1; xv = randi(2,[Nframesamp 16])-1; for m = 1:5 [rxpos,rxvel,rxax] = rxmobile(Tframe); [yh,yv] = chan(xh,xv,rxpos,rxvel,rxax); end
Затухание или потери в тракте в канале MIMO рассеяния состоят 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.
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
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.
Для получения дополнительной информации о распространении канала свободного пространства см. [8]
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
0,1820fN ″ (f).
Величина N "() является мнимой частью комплексной атмосферной рефракции и состоит из компонента спектральной линии и непрерывного компонента:
(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
− (300T)] P.
Для атмосферного водяного пара прочность каждой спектральной линии равна
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,
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.
Полное описание этой модели см. в разделе [4].
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
) 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.
Полное описание этой модели см. в [5]
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
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.
− 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%.
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.
[1] Пустошь, R. Младший и др. «Обзор методов обработки сигналов для MIMO-систем миллиметровых волн», arXiv.org:1512.03007 [cs.IT], 2015.
[2] Tse, D. and P. Viswanath, Основы беспроводной связи, Кембридж: Cambridge University Press, 2005.
[3] Паулрадж, А. Введение в беспроводную космическую связь, Кембридж: Cambridge University Press, 2003.
[4] Сектор радиосвязи Международного союза электросвязи. Рекомендация ITU-R P.676-10: Ослабление атмосферными газами. 2013.
[5] Сектор радиосвязи Международного союза электросвязи. Рекомендация ITU-R P.840-6: Затухание из-за облачности и тумана. 2013.
[6] Сектор радиосвязи Международного союза электросвязи. Рекомендация ITU-R P.838-3: Специфическая модель ослабления дождя для использования в методах прогнозирования. 2005.
[7] Сейболд, J. Введение в распространение РЧ. Нью-Йорк: Wiley & Sons, 2005.
[8] Скольник, М. Введение в радиолокационные системы, 3-й ред. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл, 2001.
Примечания и ограничения по использованию:
См. Системные объекты в создании кода MATLAB (кодер MATLAB).
diagbfweights | fogpl | fspl | gaspl | rainpl | rangeangle | scatteringchanmtx | waterfillphased.BackscatterRadarTarget | phased.FreeSpace | phased.LOSChannel | phased.RadarTarget | twoRayChannel (Панель инструментов радара)Имеется измененная версия этого примера. Открыть этот пример с помощью изменений?
1. Если смысл перевода понятен, то лучше оставьте как есть и не придирайтесь к словам, синонимам и тому подобному. О вкусах не спорим.
2. Не дополняйте перевод комментариями “от себя”. В исправлении не должно появляться дополнительных смыслов и комментариев, отсутствующих в оригинале. Такие правки не получится интегрировать в алгоритме автоматического перевода.
3. Сохраняйте структуру оригинального текста - например, не разбивайте одно предложение на два.
4. Не имеет смысла однотипное исправление перевода какого-то термина во всех предложениях. Исправляйте только в одном месте. Когда Вашу правку одобрят, это исправление будет алгоритмически распространено и на другие части документации.
5. По иным вопросам, например если надо исправить заблокированное для перевода слово, обратитесь к редакторам через форму технической поддержки.