raypl

Вычислите потери пути и сдвиг фазы для луча

Синтаксис

[pl,phase] = raypl (ray)

[pl,phase] = raypl (ray,Name,Value)

Описание

[pl,phase] = raypl (ray) возвращает потери пути в дБ и сдвиг фазы в радианах на основе свойств, заданных ray. Расчеты потерь пути и сдвига пути учитывают потери свободного пространства и потери отражения, выведенные из пути распространения, материалов отражения и поляризаций. Функция учитывает геометрическую связь между горизонтальной и вертикальной поляризациями только, когда обе передающие и приемные антенны поляризованы. Для получения дополнительной информации смотрите Путь Расчета потерь.

пример

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

Примеры

свернуть все

Переоценка материалов отражения и частоты изменения потерь пути

Открыть Live Script

Измените материалы отражения и частоту для луча и повторно оцените потери пути и сдвиг фазы.

Запуск Site Viewer со созданиями в Гонконге. Для получения дополнительной информации о файле osm см. [1]. Укажите сайты 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 участками.

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

Найдите первый луч с отражениями 2 порядка от результата. Отобразите характеристики луча. Постройте график, чтобы увидеть, как луч отражает два созданий.

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 создания имеют электрические характеристики бетонных строительных материалов. Измените материал на металл для второго отражения и повторно оцените потери пути. Используйте raypl функция для переоценки пути для луча. Отобразите траекторию луча, чтобы сравнить изменение потерь пути. Переграфик, чтобы показать незначительное изменение цвета из-за изменения потерь пути 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);

Измените частоту и переоцените потери пути и сдвиг фазы. Снова постройте график луча и наблюдайте очевидное изменение цвета.

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

Приложение

[1] Файл osm загружается из https://www.openstreetmap.org, что обеспечивает доступ к данным карты, полученной из толпы, по всему миру. Данные лицензированы под лицензией Open Data Commons Open Database License (ODbL), https://opendatacommons.org/licenses/odbl/.

Входные параметры

свернуть все

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

Строение луча, заданная как единица comm.Ray объект. Объект должен иметь PathSpecification значение свойства установлено в "Locations".

Типы данных: comm.Ray

Аргументы в виде пар имя-значение

Задайте необязательные разделенные разделенными запятой парами Name,Value аргументы. Name - имя аргумента и Value - соответствующее значение. Name должны находиться внутри кавычек. Можно задать несколько аргументов в виде пар имен и значений в любом порядке Name1,Value1,...,NameN,ValueN.

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

`'ReflectionMaterials'` - Отражательные материалы
`"concrete"` (по умолчанию) | строковый скаляр | 1-байт- NR строковый вектор | вектор символов | 1-байт- NR ячеек символьных векторов | числового вектора 2 на 1 | 2-байт- NR числовой матрицы

Материалы отражения для луча без линии видимости (NLOS), заданные как строковый скаляр, 1-байт- NR строковый вектор, символьный вектор, 1-байт- NR массив ячеек векторов символов, числовой вектор 2 на 1 или 2-байт- NR числовая матрица. NR представляет количество отражений, заданное comm.Ray. NumReflections свойство.

Когда ReflectionMaterials задается как строковый скаляр, вектор строки или эквивалентный вектор символов или массив ячеек векторов символов, материал отражения должен быть одним из "concrete", "brick", "wood", "glass", "plasterboard", "ceiling-board", "chipboard", "floorboard", "metal", "water", "vegetation", "loam", или "perfect-reflector". При задании в виде строкового скаляра или вектора char установка применяется ко всем отражениям.
Когда ReflectionMaterials задается как числовой вектор 2 на 1, [относительная диэлектрическая проницаемость; проводимость] пара значений применяется ко всем отражениям.
Когда ReflectionMaterials задается как 2-байтовая NR числовая матрица, [относительная диэлектрическая проницаемость; проводимость] пара значений в каждом столбце применяется для каждой из NR точек отражения, соответственно.

Для получения дополнительной информации см. раздел Значения проницаемости и проводимости ITU для общих материалов (Communications Toolbox).

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"` | нормированный вектор Джонса 2 на 1

Тип поляризации передающей антенны, заданный как "none", "H", "V", "RHCP", "LHCP"или нормализованный [H; Вектор V] Джонса. Для получения дополнительной информации см. Jones Vector Notation.

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

Типы данных: double | char | string

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

Тип поляризации приемной антенны, заданный как "none", "H", "V", "RHCP", "LHCP"или нормализованный [H; Вектор V] Джонса. Для получения дополнительной информации см. Jones Vector Notation.

Пример: 'ReceiverPolarization',[1;0], задает горизонтальную поляризацию для приемной антенны при помощи векторного обозначения Джонса.

Типы данных: double | char | string

`'TransmitterAxes'` - Ориентация осей передающей антенны
Матрица тождеств 3 на 3 (по умолчанию) | унитарная матрица 3 на 3

Ориентация осей передающей антенны, заданная как унитарная матрица 3 на 3, указывающая поворот от локальной системы координат (LCS) передатчика в глобальную систему координат (GCS). Когда CoordinateSystem свойство comm.Ray установлено в "Geographic", ориентация GCS является локальной системой координат East-North-Up (ENU) в передатчике. Для получения дополнительной информации см. раздел «Ориентация системы координат».

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

Типы данных: double

`'ReceiverAxes'` - Ориентация осей приемной антенны
Матрица тождеств 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 (ENU) в приемнике, когда CoordinateSystem. свойство comm.Ray установлено в "Geographic". Для получения дополнительной информации см. раздел «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 пути
скаляр

Потеря пути в дБ, возвращает потерю пути, рассчитанную для объекта входного луча, с учетом любых модификаций, заданных Name,Value пар.

`phase` - Сдвиг фазы
скаляр

Сдвиг фазы в радианах, возвращает сдвиг фазы, вычисленный для объекта входного луча, с учетом любых модификаций, заданных Name,Value пар.

Подробнее о

свернуть все

Значения проницаемости и проводимости МСЭ для общих материалов

ITU-R P.2040-1 [2] (Communications Toolbox) и ITU-R P.527-5 [3] (Communications Toolbox) представляют методы, уравнения и значения, используемые для вычисления действительной относительной диэлектрической проницаемости, проводимости и сложной относительной диэлектрической проницаемости для распространенных материалов.

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

Ориентация системы координат

Это изображение показывает ориентацию электромагнитных полей в глобальной системе координат (GCS) и локальных системах координат передатчика и приемника.

Когда CoordinateSystem свойство comm.Ray установлено в "Geographic", ориентация GCS является локальной системой координат East-North-Up (ENU) в наблюдателе. Вычисление потерь пути учитывает разности заземления между координатами ENU в передатчике и получателе.

Расчет потерь пути

Потери пути, расчетов в raypl, следуют за потерей пути и отражением матрицы расчетов как описано в документе IEEE 802.11-09/0334r8 [1]. Функция учитывает геометрическую связь между горизонтальной и вертикальной поляризациями только, когда обе передающие и приемные антенны поляризованы.

Для отражения сигнала первого порядка матрица отражения, H _ref1, вычисляется как

$H_{r e f 1} = [\begin{matrix} \cos (ψ_{r x}) & \sin (ψ_{r x}) \\ - \sin (ψ_{r x}) & \cos (ψ_{r x}) \end{matrix}] \times [\begin{matrix} R_{⊥} (α_{i n c}) & 0 \\ 0 & R_{∥} (α_{i n c}) \end{matrix}] \times [\begin{matrix} \cos (ψ_{t x}) & \sin (ψ_{t x}) \\ - \sin (ψ_{t x}) & \cos (ψ_{t x}) \end{matrix}]$

Члены в матричном расчете распространения канала представляют

RX геометрическая матрица связи - пересчет вектора поляризации из плоскости базиса падений в координаты RX.
Поляризационная матрица - Матрица включает коэффициенты отражения R и R∥ для перпендикулярных и параллельных компонентов электрического поля E ⟂ и E ∥ соответственно.
TX геометрическая матрица связи - пересчет вектора поляризации из базиса координат TX в плоскость падения.

Этот рисунок иллюстрирует путь отраженного сигнала первого порядка.

Где

Плоскость отражения смещена от источника глобальной системы координат.
k представляет вектор распространения формы волны.
n представляет вектор по нормали к плоскости падения.
E в, и _E в, представляют вертикальный и горизонтальный векторы электромагнитного поля.
_{α inc} представляет угол падения k.
_.rtx представляет угол между E и нормалью к плоскости падения.
TX представляет передающую антенну.
RX представляет приемную антенну.

Матрица расчетов отражения для отражений сигнала второго порядка простирается от расчетов отражения сигнала первого порядка. Для получения дополнительной информации см. документ IEEE 802.11-09/0334r8 [1].

Векторное обозначение Джонса

Для обозначения вектора Джонса функция raypl описывает поляризацию сигнала с помощью Jones calculus.

Ортогональные компоненты векторов Джонса определены для <reservedrangesplaceholder1> θ и <reservedrangesplaceholder0> φ. Эта таблица показывает вектор Джонса, соответствующий различным поляризациям антенны.

Тип поляризации антенны	Соответствующий вектор Джонса
Линейная поляризация в направлении	$(\begin{matrix} H \\ V \end{matrix}) = (\begin{matrix} 0 \\ 1 \end{matrix})$
Линейная поляризация в направлении	$(\begin{matrix} H \\ V \end{matrix}) = (\begin{matrix} 1 \\ 0 \end{matrix})$
Левая круговая поляризация (LHCP)	$(\begin{matrix} H \\ V \end{matrix}) = \frac{1}{\sqrt{2}} (\begin{matrix} j \\ 1 \end{matrix})$
Правая круговая поляризация (RHCP)	$(\begin{matrix} H \\ V \end{matrix}) = \frac{1}{\sqrt{2}} (\begin{matrix} - j \\ 1 \end{matrix})$

Ссылки

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

[2] P.2040-1 ITU-R. «Эффекты строительных материалов и конструкций на распространение радиоволн выше» 100MHz. Международное объединение электросвязи - сектор радиосвязи (МСЭ-Р). Июль 2015 года.

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

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

Указания и ограничения по применению:

Когда вы задаете несколько отражающих материалов, необходимо задать каждое значение как вектор символов (char тип данных) в массиве ячеек.

См. также

Функции

buildingMaterialPermittivity | earthSurfacePermittivity | propagationModel | raytrace

Документация

raypl

Синтаксис

Описание

Примеры

Переоценка материалов отражения и частоты изменения потерь пути

Входные параметры

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

Аргументы в виде пар имя-значение

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

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

`'TransmitterAxes'` - Ориентация осей передающей антенны
Матрица тождеств 3 на 3 (по умолчанию) | унитарная матрица 3 на 3

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

Выходные аргументы

`pl` - Потеря пути
скаляр

`phase` - Сдвиг фазы
скаляр

Подробнее о

Значения проницаемости и проводимости МСЭ для общих материалов

Ориентация системы координат

Расчет потерь пути

Векторное обозначение Джонса

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

См. также

Функции

Объекты

Документация по Antenna Toolbox

Поддержка

Документация

raypl

Синтаксис

Описание

Примеры

Переоценка материалов отражения и частоты изменения потерь пути

Входные параметры

ray - строение луча comm.Ray объект

Аргументы в виде пар имя-значение

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

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

'TransmitterAxes' - Ориентация осей передающей антенныМатрица тождеств 3 на 3 (по умолчанию) | унитарная матрица 3 на 3

'ReceiverAxes' - Ориентация осей приемной антенныМатрица тождеств 3 на 3 (по умолчанию) | унитарная матрица 3 на 3

Выходные аргументы

pl - Потеря пути скаляр

phase - Сдвиг фазы скаляр

Подробнее о

Значения проницаемости и проводимости МСЭ для общих материалов

Ориентация системы координат

Расчет потерь пути

Векторное обозначение Джонса

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

См. также

Функции

Объекты

Документация по Antenna Toolbox

Поддержка

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

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

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

`'TransmitterAxes'` - Ориентация осей передающей антенны
Матрица тождеств 3 на 3 (по умолчанию) | унитарная матрица 3 на 3

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

`pl` - Потеря пути
скаляр

`phase` - Сдвиг фазы
скаляр

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®