Введение

Модель канала LMS предназначена для моделирования огибающей канала, которая наблюдается в канале спутник-земля. Учитывая подвижность терминалов, огибающая канала испытывает изменения из-за перемещения передающих и принимающих терминалов, закупорки из-за зданий и листвы, затенения и многолучевого распространения.

В этом примере моделируется такой канал с использованием полумарковской цепочки с двумя состояниями, где канал чередуется между хорошим и плохим состоянием. Хорошее состояние характеризуется либо условиями линии визирования, либо условиями частичного затенения, тогда как плохое состояние характеризуется либо тяжелыми условиями затенения, либо полной закупоркой.

На следующей блок-схеме показана пошаговая процедура моделирования канала:

В дополнение к сценарию и несущей частоте, определенным для этого примера, моделирование канала выполняется путем настройки сценария. Для этого необходимо определить следующие параметры:

Настройка среды и назначение начального состояния

Настройка среды между спутниковым терминалом и мобильным терминалом на земле. Отображение свойств среды.

cfg.CarrierFrequency = 3.8e9;                           % Carrier frequency in Hertz
cfg.ElevationAngle = 45;              % Elevation angle with respect to ground plane in degrees
cfg.Velocity = 2;                    % Speed of movement of ground terminal in metres per second
cfg.SampleTime = 0.0025;                  % Sampling interval in seconds
cfg.AzimuthOrientation = 0;          % Direction of movement of ground terminal in degrees

Назначьте для модели подходящее начальное состояние.

cfg.InitialState = "Bad";
cfg.TotalSimulationTime = 100;         % Total duration of channel modeling in seconds
disp(cfg)

       CarrierFrequency: 3.8000e+09
         ElevationAngle: 45
               Velocity: 2
             SampleTime: 0.0025
     AzimuthOrientation: 0
           InitialState: "Bad"
    TotalSimulationTime: 100

Получение соответствующих параметров LMS с использованием конфигурации, определенной в рекомендации ITU-R P.681-11 Раздел 3.1 Приложение 2 [2]. Функция HelperGetLMSInputParams выполняет необходимую операцию.

[paramsGoodState,paramsBadState] = HelperGetLMSInputParams(cfg);

Инициализация генератора случайных чисел с начальным числом. Изменение начального значения для получения различных реализаций канала. Значение по умолчанию 73 является произвольным значением.

seed = 73;
rng(seed);

Модель канала

Моделирование канала LMS с использованием настроек, определенных в структуре cfg.

При наличии данных LMS можно обновить поля paramsGoodState и paramsBadState структуры, а затем передать структуры в HelperModelLMSChannel функция помощника.

[stateSeries,channelCoefficients] = HelperModelLMSChannel(cfg,paramsGoodState,paramsBadState);

Визуализация каналов

Постройте график последовательности состояний и соответствующей последовательности пространств, используя канальные коэффициенты, сгенерированные в результате моделирования.

timeVector = 0:cfg.SampleTime:cfg.TotalSimulationTime;
plot(timeVector,stateSeries)
title(['State Series of Channel for Duration ' num2str(cfg.TotalSimulationTime) ' seconds'])
axis([0 timeVector(end) -0.5 1.5])
xlabel('Time (in s)')
ylabel('State')

Постройте график серии пространств, чтобы показать, как мгновенная мощность огибающей канала изменяется со временем.

figure(2)
plot(timeVector,20*log10(abs(channelCoefficients)))
title(['Space Series of Channel for Duration ' num2str(cfg.TotalSimulationTime) ' seconds'])
xlabel('Time (in s)')
ylabel('Path Gain (in dB)')

Дальнейшие исследования

В этом примере используются три структуры: cfg, paramsGoodState, и paramsBadState. paramsGoodState и paramsBadState структуры содержат параметры LMS, которые используются для моделирования хорошего и плохого состояний соответственно. cfg содержит информацию, связанную с текущей настройкой. Можно изменить каждый параметр по мере необходимости в каждой из этих структур, а затем наблюдать, как изменяются последовательность состояний и коэффициенты канала. Для моделирования канала для различных диапазонов частот можно использовать любые имеющиеся данные или любую из таблиц данных, доступных в рекомендации ITU-R P.681-11 Раздел 3.1 Приложение 2 [2]. Для фильтрации входного сигнала по каналу можно использовать коэффициенты выходного канала, channelCoefficients.

Приложение:

В этом примере используются следующие вспомогательные функции:

Ссылки

[1] 3GPP TR 38.811 V15.3.0 (2020-07). Исследование на новом радио (NR) для поддержки не наземных сетей (выпуск 15). проект партнерства 3-го поколения; Сеть радиодоступа группы технических отчетов. https://www.3gpp.org.

[2] Рекомендация ITU-R P.681-11 (12/2019). «Данные распространения, необходимые для систем проектирования в наземной мобильной спутниковой службе». Международный союз электросвязи; Сектор радиосвязи. https://www.itu.int/pub/R-REC.